הגנה בליסטית באמצעות שלג

ניסוי שנערך בשנים האחרונות הוכיח כי עומק החדירה למגנן שלג של קליעי נשק קל היה 58 ס"מ ושל קליעי הנשק הבינוני  106 ס"מ

הגנה בליסטית באמצעות שלג

Yair Haklai, CC BY-SA 4.0 <https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0>, via Wikimedia Commons

חוקרים ממעבדת המחקר להנדסה באזורים קרים (CRREL), שבמרכז המחקר והפיתוח ההנדסי של צבא ארצות הברית (ERDC), פרסמו בכתב העת International Journal of Impact Engineering מחקר תחת הכותרת: הגנה בליסטית באמצעות שלג. 

דגשים שונים בתקופות שונות

בתקופת המלחמה הקרה גם ארה"ב וגם מדינות יריבות שלה הקדישו תשומת לב ניכרת לנושא לוחמת-חורף. התוצרים של תשומת-לב זו היו דוקטרינה, מדריכים והתאמה/המצאה של ציוד צבאי, שנועד לתת מענה לאתגרים מבצעיים צבאיים, שמציגה סביבה חורפית.
 
עוד קודם לכן בסוף שנות ה-30 של המאה ה-20, צבאות נוכחו, ששלג יכול לספק הגנה חזקה באופן מפתיע כנגד נשק קל וסוגים נוספים של תחמושת. במהלך 30 השנים האחרונות, תשומת הלב הצבאית התמקדה דווקא יותר בסביבות לא-קרות.
 
לאחרונה יש עניין מחודש בפעילות מעל קו רוחב 45ᵒ צפון, שבו חומרי כדור הארץ המשמשים בדרך כלל לגאביונים קפואים בחלק מהשנה (מקור המילה Gabion בשפה הצרפתית. מדובר במעטפת, העשויה תיל המלאה בסלע/שברי בטון/חצץ/חול/אדמה, והמשמשת לבניית סכרים, קירות תמך ועוד).

חול, חצץ ואדמה במצב קפוא הם מאתגרים מאוד לחפירה, והם נוטים להשתחרר בגושים גדולים ומוצקים. מילוי של גאביונים בהם משאיר חללים רבים, ומקטין את יעילותם.

שימוש בשלג
ידוע, ששלג ללא עיבוד מספק מידה מסוימת של הגנה מפני תקיפה בליסטית, וששלג מתחזק מהר לאחר עיבוד. ידוע גם, ששלג דחוס מתחזק במהירות של ימים לאחר הבנייה, ושעיבוד ודחיסה של שלג עם אחוזים בודדים של תאית בנפח בסופו של דבר, מייצר חומר חזק יותר משלג בלבד, אם כי קצב ההתחזקות איטי יותר.

קיימים פרמטרים נוספים, שיש לקחת בחשבון, כגון: צפיפות וגיל השלג. ידוע ממחקרים קודמים שצפיפות השלג בפני עצמה היא מנבא גרוע לחוזק השלג.

בשנת 2019 הציעו החוקרים להשתמש בשלג למילוי גאביונים כדי לספק הגנה בליסטית בתנאי סביבה מתאימים וכאשר מילוי בחומרים "מסורתיים" קשה לביצוע, גוזל זמן רב או יקר.

הרעיון היה עיבוד של השלג טרם מילוי הגאביון, וכתוצאה מכך קבלת צפיפות גבוהה יותר שלו. על סמך הניסיון שלהם בבניית יסודות למבנים ולמסלולים משלג מעובד, ההערכה היתה, שניתן יהיה בתוך 24 שעות לייצר גאביונים ולספק מבנה עם יכולות מיגון בליסטיות, הדומות לאלה של מילוי בחול.

עיבוד השלג כלל שימוש במפוח שלג על שלג קר ויבש בתוספת מוגבלת של מים קרים, ודחיסה ידנית. לאחר תהליך העיבוד התקבל שלג בצפיפות של כמעט 0.6 גרם/סמ"ק וחוזק אינדקס בינוני (כמחצית, ממה שנדרש לתמיכה במטוסים בעלי גלגלים כבדים).

כשעה וחצי לאחר הרכבת מסגרות הגאביון, נפח של 1 קוב מטר התפזר, הרטיב והדביק את השלג ליצירת הגנה מיבנית יעילה ומוגמרת.

המחקר הנוכחי

המחקר הנכחי בוצע באמצע עונת החורף (בטמפרטורה של כמינוס 10- מעלות צלזיוס) ב-Fairbanks, שבמדינת אלסקה בארצות הברית.

בסך הכל נורו לעבר הגאביונים 320 כדורי נשק קל (בקטרים 5.56 מ"מ, 7.62 מ"מ ו-9 מ"מ) ממרחק של 25 מטרים, וכדורי נשק בינוני (12.7 מ"מ) ממרחק של 50 מטרים.

הגאביונים היו מלאים בשלג מעובד בצפיפות גבוהה בנפח של 1.5 מטר מעוקב. בניית הגאביונים היתה פשוטה למדי: שימוש בציוד זמין במקום בו רגיל לירידת שלג (מטעין או דחפור ומפוח שלג).

לאחר ביצוע הירי, נמדד עומק החדירה של כל קליע וקליע. הנתונים עובדו סטטיסטית, ונקבעו ההתפלגות וממוצע עומק החדירה. נמצא, שכל 320 הכדורים שנורו נלכדו בשכבת ההגנה של השלג בטווח של 1.5 מטרים.
 
תוצאות

עומק החדירה הממוצע של קליעי נשק קל היה 58 ס"מ (סטיית תקן של 9.7 ס"מ) ושל קליעי הנשק הבינוני (12.7 מ"מ) - 106 ס"מ (וסטיית תקן של 10.8 ס"מ). נמצא, שרוב תהליך ההתחזקות בשלג שהורטב מינימלית, חל במהלך 24 השעות הראשונות לאחר הבנייה.

בהשוואה למדידות 48 שעות אחרי - לא נצפתה הפחתה בעומק חדירת הקליעים, ובקליעים בקוטר 7.62 מ"מ נמדד אף עומק חדירה גדול יותר לאחר 48 שעות של אשפרת שלג בהשוואה ל-24 שעות. בקליעים בקוטר של 9 מ"מ וגם 12.7 מ"מ עומק החדירה היה גדול יותר בשלג, שהוסיפו לו תאית.

מסקנות 
המסקנות של החוקרים מתוצאת המחקר הנוכחי היו, שמבני הגנה בליסטיים מבוססי-שלג קר ומלוכד בעל צפיפות הגדולה מ-0.55 גרם/סמ"ק יכולים להיות מוקמים במהירות וביעילות בסביבות מתאימות ובגודל מינימלי, ושהם יכולים לספק הגנה אמינה מפני ירי נשק קל ובינוני. כמבנים שמטרתם להגן על כוחות, גאביונים מושלגים יכולים להתחרות עם יישומים צבאיים מסורתיים שלהם במונחים של המשאבים הנדרשים וזמן ההקמה.
 
מגבלות המחקר 
נדרשים מערך נתונים הרבה יותר מקיף (סוגי מדידה וטווח של משתנים) כדי לקבוע מסקנות ישימות אוניברסלית ומודלים של חדירת קליעים בשלג צפוף ומעובד. מחקרים נוספים צריכים לכלול גם סוגי תחמושת בקטרים גדולים יותר.

לרשימת כל המאמרים שלי כאן.
 
המידע מתוך פרסומים, שהופיעו בקבוצת ה-LinkedIn, שאני מנהל Explosives / Blasting (Energetic Materials) OSH.