Як захистити обладнання від шокових (shock test) зовнішніх впливів, таких як ударна хвиля, вібрації та інші впливи, що виникають під час вибухів, зіткнень або падінь з висоти.

    У раніше запропонованих статтях розглядалися питання щодо захиститу обладнання від вібрацій, що виникають при роботі, а також згадувались підходи захисту від шокових зовнішніх впливів. У цій статті розглянемо докладніше захист в екстремальних умовах бойового застосування та можливого вогневого ураження.

    На фотографії представлена спеціалізована захищена силова шафа для військової електроніки з жорсткою сталевою рамою в основі, яка встановлена на пружинних (канатних) демпферах серії AVC від ELESA+GANTER. 

    На корпусі нанесено позначку MIL-S-901D. 

    MIL-S-901D - це стандарт, який означає відповідність військовому стандарту США, згодом прийнятий у передових країн НАТО і який регламентує вимоги до бойової техніки або критично важливих установок, їх здатності витримувати ударні навантаження (shock test), що виникають під час вибухів, падінь чи зіткнень, а саме:

• експлуатаційні постійні навантаження до 32G, де G - прискорення вільного падіння.
• пікове випробування ударним навантаженням в 165G (жахливі навантаження, що виникають тільки під час вибуху або в наслідок сильного різкого удару) 

Для більшого розуміння і порівняння наведених вище цифр, покажемо деякі заначення інших перевантажень:

• людина при автомобілній аварії в ремені безпеки до 30G (краштест, граничне навантаження для життя)
• авіаційна катапульта 20-22G
• вибух міни під бронемашиною в пікі впливу - до 160G 

    Тепер, як приклад, оцінимо як відповідність військовим стандартам НАТО впливає на бойову стійкість техніки чи обладнання при попаданні в об'єкт ударного бпла типу Shahed-136 / Герань-2, на відкритій місцевості. 

    Розглянемо тільки вплив на об'єкт вибухової хвилі, як самого руйнівного фактору і імпульсної хвилі, викликаної вибухом (вторинна, або відображена хвиля). Ми не враховуємо температурний імпульс, хоча демпфери виконані з нержавіючої сталі ALSI 304 і здатні витримати високі температури, фрагментацію (уламки) і акустичну дію вибуху, вище 160 Дб, та яка може викликати резонанс безпосередньо всередині корпусу у разі відсутності додаткового внутрішнього демпферування. 

    В цілому, потрібно вказати, що для досягнення потрібного ефекту віброізолятори повинні застосовуватися у комплексі з іншими технічними рішеннями: такими як бронювання від осколків, прокладки і екрануючий теплозахист, грамотні розв'язки кабелів чи проводки, що гарантує захист від обривів, а також наявність жорсткої  амортизуючої рами, на яку рівномірно розподілена вага самого устаткування.

Shahed-136 / Герань-2

• Маса бойової частини 30-50 кг, зазвичай тротил / А-IX-2 / суміші, що відповідає 40-60 кг у тротиловому еквіваленті
• Енергія вибуху – 125-200 МДж
• Ударна хвиля на відстані 3-5 м від 2 до 6 бар (змінюється в залежності від відстані епіцентру вибуху за ступеневим законом)

Приблизна оцінка впливу за емперичною моделлю:

• $a$ — пікове прискорення (навантаження), [м/с²] чи в G (ділимо на 9.81)
• ​Pmax​ — піковий надлишковий тиск ударної хвилі​
• Aeff​ — эфективная площина впливу хвилі (близько 0.6 м² для шафи, що показана на малюнку)
• m — вага шафи (припустимо 180 кг)

Оцінки виживання (працездатність) в залежності від відстані епіцентру вибуху для шафи стандарту MIL-S-901D:

• 0 м (пряме влучення) - піковий тиск ∞ (проникнення), навантаження >10,000G (миттєве руйнування), ймовірність виживання не більше 1,5%
• 1 м - піковий тиск 8-10 бар, перевантаження 300-400G, виживання <5% (малоймовірне, перевантаження в 2,5-3 рази перевищує розрахункове граничне)
• 2 м - 4-5 бар, навантаження 150-220G, виживання 10-20% (висока ймовірність пошкодження але можливе часткове збереження функціональності)
• 3 м - 2.5-3 бар, навантаження 80-120G, виживання 40-60% (прикордонне значення, виживання можливе, але не гарантоване)
• 4 м - ~1.5 бар, навантаження 50-70G, виживання 70-85% (більшість компонентів витримають, особливо з внутрішньою амортизацією)
• 5 м - ~0.8 бар, навантаження 20-30G, виживання 90-97% (розрахункові межі номінальних допусків за стандартами НАТО)
• 6 м - ~0.5 бар, навантаження 12-20G, виживання >98% (збереження повної працездатності без збоїв)
• 8 м і далі - <0.3, навантаження <10G, виживання ~100% (безпечна відстань, навантаження нижче норми)

Ключові висновки:

• До 2 м - зона гарантованого ураження. Навіть за наявності віброізоляції виживання обладнання малоймовірне.
• 3-4 м - прикордонна зона, де сильно впливає якість монтажу, герметизації, маса та власна частота конструкції.
• Від 5 м і далі - обладнання відповідного стандарту, що у тому числі забезпечено віброізоляторами AVC і міцним корпусом, має високу ймовірність збереження працездатності навіть після потужного вибуху Герань-2.
• 6 м і більше – безпечна дистанція для більшості мобільних пристроїв і електронних блоків, виконаних за стандартом MIL-S-901D.

З огляду на вищесказане, наведемо приклади практичного застосування демпферів серії AVC на військовій техніці.

    На фотографії показано пусковий пристрій та електронний блок управління, які встановлені на платформах з віброопорами AVC, зенітно-ракетного комплексу ближнього радіусу дії RIM-116 RAM (Rolling Airframe Missile) морського розташування.

    На зображенні військова радіостанція захищеного зв'язку Harris AN/PRC-117G(V)1(C) (Falcon III Multiband Networking Radio) в удароміцному і вологозахищеному транспортному дисантному кейсі з додатковою віброізоляцією у вигляді пружинних демпферів від ELESA+GANTER, що встановлені по кутах блоку.

        Приклад установки фільтраційних компонентів клімат-контролю та життєзабезпечення Dometic Post Zero ZTC II, XTC II, KTC II з шафами управління в захищеному приміщенні бомбосховища.

    Пристрій зворотного осмосу для водопідготовки Fresenius AquaPlus на віброзахищеній платфомі, який призначений для військово-польових шпиталів стандарту MIL-STD-810H (стандарти НАТО для військово медичного обладнання).