Особливості створення засобу бронезахисту для службового собаки

У грудні 2015 року партію протиуламкових бронежилетів для службових собак отримала Державна прикордонна служба України [9]. Розробником і виробником захисного жилета масою 1 кг стала київська компанія - ТОВ “Українська броня” [10]. Жилети було виготовлено на позабюджетні кошти на “одному з київських підприємств і передано в дослідну експлуатацію до Луганського прикордонного загону Східного регіонального управління ДПСУ для виявлення можливих недоліків конструкції [11], а відповідний технічному завданню варіант жилета було створено в 2016 році [10].

Захисне спорядження для службових собак різниться залежно від функціонального призначення:

• протиуламкові жилети для захисту собак-міношукачів мають збільшену площу захисту, але й більшу масу (варіанти зразків для лабрадорів і німецьких вівчарок важать близько 5 кг), це обмежує рухливість і стає причиною швидкого стомлення собаки;

• захисні жилети для штурмових собак поліцейських і антитерористичних підрозділів (які повинні діяти разом із бійцями спецназу) мають меншу масу і площу захисту, бронепанелі виконують рухливими, щоб собака зберігав можливість виконувати стрибки, маневрувати і швидко переміщатися [7].

Захисне спорядження надягають тільки на попередньо навчених собак. Бронежилета для собак не призначені для постійного носіння. Тривале носіння захисного спорядження ускладнює тепловіддачу і може викликати перегрів, перевтому і небоєздатність собаки. Фізичні навантаження скорочують час, протягом якого собака зберігає здатність до дій, збільшує навантаження на суглоби та хребет, а, можливо, і скорочує працездатний вік собаки загалом.

Вартість бронежилета для собаки порівняна і навіть може перевищувати вартість бронежилета для людини (оскільки “собачий бронежилет” є малосерійним виробом, який виготовляють за лекалами для конкретної породи собак) [2].

Деякі моделі бронежилетів для собак можуть бути оснащені додатковими елементами.

Саперні бронежилета захищають від вибухів мін і саморобних вибухових пристроїв. Але в таких виробах собака позбавляється рухливості та не може швидко пересуватися. Собака-сапер повинен, не поспішаючи, іти поруч зі своїм провідником і за запахом шукати міну. Більше того, важкий бронежилет кращий, тому що в ньому собака не буде вириватися, тікати і цим відволікатися від пошуку мін. Фактично, це важкий панцир, який максимально закриває тіло тварини, перетворюючи собаку на черепаху в панцирі.

Якщо раніше в спецпідрозділах собаки використовувалися тільки для пошуку мін, то в тепер у американській “Дельті”, Центрі спеціального призначення ФСБ РФ, німецької GSG-9 і французької GIGN з'явилися штурмові собаки, яких запускають до захоплюваних приміщень перед групами спецназу. Собака не тільки виявляє і гавкотом вказує місцезнаходження терористів, а й, нападаючи, паралізує ворога. Саме при виконанні такого завдання в Сен-Дені в грудні 2015 загинув “співробітник” спецпідрозділу RAID МВС Франції - бельгійська вівчарка на прізвисько Дизель.

Бронежилеты для штурмових собак з'явилися в лінійках продукції провідних світових фірм-виробників спорядження і засобів захисту, таких як London Bridge Tower, BlackHawk і Assault Warrior, відразу після загибелі вівчарки Дизеля. Примітно, що західні вироби ЗБСС не тільки дозволяють десантувати собаку з парашутом і спускати по тросу, а й закріпити на тварині аптечку першої допомоги та навіть електрошокери для нейтралізації ворога.

Основним розробником та виробником захисного екіпірування для службових собак є компанія “K9 Storm” (м. Вінніпег, Канада). Компанія постачає свою продукцію для службових собак армії США, а також флоту, морської піхоти та поліцейських департаментів 13 країн та для охоронних організацій у всьому світі.

На сьогодні майже єдиним розробником і виробником захисного жилета для службового собаки в Україні є київська компанія ТОВ “Українська броня”.

Фото 1. ТОВ “Українська Броня”. Захисний бронежилет “K9”

Клас захисту: І, Іа або II за ДСТУ 4103:2002, або IIIA за NIJ 0101.04 (м'який протиуламковий захист - МПЗ).

Матеріал жилету: Nylon 1000D

Можлива комплектація: жилет, лямки для переносу Площа захисту: 25 дм² Розмір: індивідуально

Конструкцію бронежилета “К9” розроблено таким чином, щоб його можна було швидко надягти, а в разі необхідності навіть переносити собаку - для цього призначені спеціальні плечові лямки та ручки. Жилет має більшу площу захисту (42 дм²), меншу вагу (приблизно 1,1 кг) та нижчу ціну, ніж у іноземних аналогів, і при цьому є комфортним для собаки.

Надійний захист забезпечує м'який балістичний пакет (на вибір замовника) І або II класу за ДСТУ 8782:2018 (захист від кулі ПМ, Люгер, ТТ, за необхідності від холодної зброї) або IIIA за NIJ 0101.04 (9 mm,.44 Magnum). Кожен жилет шиється індивідуально, залежно від породи та пропорцій собаки.

Незважаючи на те, що жилет має назву спеціального поліцейського підрозділу “К9”, виріб може використовуватися не лише поліцейськими собаками, а й собаками, що знаходяться на прикордонній службі, собаками-розвідниками та навіть мисливськими собаками, бо нарівні із захистом від кулі жилет може захистити від мисливського дробу та ікла кабана.

Підсумовуючи викладене вище, можна зазначити, що ЗБСС є засобом захисту періодичного носіння для захисту тіла тварини, для зниження ризику загибелі, поранення або травми від засобів ураження.

Такий вид захисного спорядження є засобом розв'язання питання щодо якісного підвищення рівня безпеки службового собаки під час виконання службових завдань.

Станом на сьогодні документації, яка б регламентувала класифікацію захисту, процес проектування та виробництво бронезахисту для собак, у Україні немає. Дослідники та виробники проводять аналогії з бронежилетами для людей і лише вносять необхідні правки і допуски. Наскільки такий підхід виправданий і чи забезпечують дані вироби необхідний ступінь захисту?

Отже, при проектуванні ЗБСС необхідно вирішувати кілька проблем, основні з яких це:

- визначити необхідний клас захисту, враховуючи тяжкість можливої заперешкодної (заброньової) травми, разом із визначенням максимальної ваги бронежилета, у якому собака зможе виконати поставлене завдання чи нести службу в відповідний до завдання час;

- підібрати балістичний пакет матеріалів бронежилета з урахуванням роду служби та характеру можливих поранень собаки (мається на увазі вогнепальна або холодна зброя та місця вірогідного враження).

Проаналізуємо підходи до проектування ЗБСС за матеріалами, викладеними в статті (Арчінова Е.В., Бунькова Т.О). Засоби індивідуального захисту для собак службових і службово-розшукових порід. Проблеми проектування. Молодий вчений. 2010. № 12. Т. 1.), де наголошується, що проведені раніше на кафедрі ТДШІ НТІМГУДТ дослідження дозволили визначити зони поранень і найбільш характерні ураження собак, які несуть службу в різних підрозділах МВС. Розроблена топографія лягла в основу подальших досліджень, що проводилися з урахуванням того, що бронежилета для собак не повинні бути однаковими за конструкцією і складом пакету матеріалів, хоча конструктивно в засобах індивідуального захисту для собак дуже складно що-небудь міняти, з огляду на ступінь рухливості та розміри тварин.

У зазначеній статті наголошується, що консультації з ветеринарами, кінологами, а також розрахунки характеру і тяжкості заброньової травми дозволили визначити класи захисту (відповідно до запропонованої в ГОСТ Р 50744-95 класифікації) і спецзасоби, для яких можливо проектування ЗБСС. Дослідження показали, що проектування ЗБСС класу захисту вище, ніж ІІа, недоцільне, оскільки отримана заброньова травма несумісна з життям собаки [12].

Подальші дослідження пов'язані з вибором пакету матеріалів ЗБСС.

Проводячи аналогію між бронежилетами для людей і собак, розробники рекомендують стандартний пакет відповідного класу захисту. Як зазначалося раніше, для собак це I, II і ІІа клас (відрізняються за кількістю шарів кевлара гнучкої м'якої броні, жорсткої броні не передбачено) [12].

Розглядаючи стандартний пакет матеріалів бронежилета для людей І та ІІ класів захисту з погляду захисних властивостей, найбільший інтерес становить:

- гнучка м'яка броня (кевлар, тварон, терлон, армос - кількість шарів м'якої броні не перевищує 15-16 шарів);

- амортизаційний шар.

Таким чином, ЗБСС не передбачають жорстких бронеелементів. Необхідна ступінь захисту забезпечується тільки м'якою бронею.

Гнучкі бронепанелі в більшості випадків повністю виготовляються з тканини одного виду. Наприклад, для захисту згідно з І класом потрібно з'єднати 15-16 шарів тканини Twaron Microfilament. Дійсно, товщина такої конструкції всього близько 3-5 мм, і вона легко гнеться, не заважаючи рухам собаки.

Саме цими рекомендаціями керуються розробники одягу для собак. Проте наскільки виправданий такий підхід до підбору пакета?

Наведений приклад пакета матеріалів задовольняє вимоги безпеки й забезпечує захист від вражаючих факторів І, II класу. Така кількість шарів кевлара, окрім куленепробиття, дозволяє також гарантувати непробиття при випробуваннях на протиуламкову стійкість. Можна говорити про те, що для собак, які несуть службу в Збройних Силах, запропонований пакет забезпечує належну ступінь захисту.

Однак, на думку фахівців - кінологів і ветеринарів, основний характер поранень собак МВС - проникаючі поранення холодної зброї, а випробування за цим вражаючим фактором практично не проводяться [12].

Постає необхідність у проведенні додаткових досліджень на стійкість до холодної зброї.

Проведені розрахунки і уточнення дозволили визначити силу удару, після чого були проведені випробування на стійкість до холодної зброї.

Нанесена серія ударів як зверху-вниз, так і знизу-вгору. За стандартами NIJ і ГОСТ Р 50744-95, максимальні значення відбитка на спеціальній м'якій поверхні - пластиліні (Roma plastilina) обмежені значеннями 44 і 22 мм, відповідно, для собак ці значення становлять близько 22 і 11 мм [12].

Удари знизу-вгору залишили як прогин глибиною 3-5 мм, так і проникаючі відбитки (глибина 16-18 мм), при такому ударі поранення матимуть легкий і середній ступені тяжкості [12].

При ударі зверху-вниз проникаючі відбитки склали в середньому 35 мм, а це вже важкі травми та травми, несумісні з життям собаки [12].

При цьому слід зазначити, що розмір зразків для випробувань, регламентований ГОСТ, відповідає бічній поверхні тіла собаки, основні ж зони поразки від холодної зброї - шия, грудна клітка й живіт, де розміри деталей бронежилета незрівнянно менші. З огляду на те, що згідно з відомостями розробників, на відстані 4-5 см від зрізів міцності кевлара знижуються на 50 %, найбільш вразливі зони тулуба залишаються практично без захисту, а бронежилет стає лише фактором психологічного впливу [12].

Таким чином, можна говорити про те, що пакет матеріалів бронежилета для людей і собак одного і того ж класу захисту повинен бути різним, при цьому відмінність має полягати не тільки в кількості шарів м'якої броні. Для поліпшення захисних властивостей бронежилета і зниження тяжкості заброньової травми для собак, які несуть службу в силових підрозділах МВС, необхідно при проектуванні бронежилетів I, II і ІІа класу захисту можливо вводити зональне використання жорсткої броні, при цьому модульний принцип комплектування дозволить ширше використовувати дані вироби [12].

З огляду на габарити тіла собаки, необхідно розрахувати площі додаткових змінних бронеелементів, що дозволяють забезпечити необхідний ступінь захисту з урахуванням тяжкості заперешкодної травми.

При проведенні розрахунків доцільно враховувати не тільки закони, що описують процеси, які відбуваються, а й основні принципи, що забезпечують захисні властивості бронежилета:

- куля зупиняється поверхнею бронежилета і не проникає в тіло;

- частина енергії кулі спрямовується в непружний удар із поверхнею бронежилета;

- енергія удару перерозподіляється на велику площу, знижуючи тим самим енергію удару на одиницю площі.

Отже, куля зупиняється поверхнею бронежилета і не проникає в тіло. Якщо ж пробивання поверхні сталося, то вважається, що бронежилет не впорався зі своїм завданням. Якщо поверхня витримала, то критичним стає сила удару бронежилета об тіло, так звана заброньова травма.

По-друге, частина енергії кулі спрямовується в непружний удар із поверхнею бронежилета. Конкретний механізм залежить від конструкції. Це можуть бути як деформація сталевої або керамічної пластини, так і розтягнення та розрив кевларових волокон. У статті зазначено, що для простоти розрахунку будемо вважати удар центральним. При непружному ударі завжди строго виконується закон збереження імпульсу:

m * V₀ = (m + M) V _j

де m - маса кулі,

М - маса бронежилета,

V₀ - швидкість кулі до удару,

V₁ - швидкість кулі разом із бронежилетом після удару.

Неважко вивести швидкість бронежилета з кулею після удару:

Таким чином, реальна енергія травмуючого удару об тіло буде:

Тобто пом'якшення удару тим ефективніше, чим більше маса поверхні, що зупиняє.

По-третє, енергія удару перерозподіляється на велику площу, тим самим знижуючи енергію удару на одиницю площі:

де S - площа удару.

При використанні сталевих пластин енергія удару на одиницю площі, за умови, що m << M, становить:

де р - поверхнева щільність матеріалу.

Якщо поверхня пластини викривлена - наприклад, має радіус кривизни по одній з координат, то енергія удару Е розподіляється на площу S₁, меншу, ніж площа пластини S. Так, при кутовому розмірі кривизни в 90°, S₁ = 0.9 S. Загалом у випадку для одного радіуса кривизни поверхні:

де Q - кутовий розмір кривизни в радіанах.

У статті наведено розрахунок для кулі, випущеної з АКМ в сталеву пластину розміром 10х10 см і завтовшки 1 мм. Характерна щільність сталі - 8 тон/м³. Маса пластини - 80 г. Маса кулі - 7,4 г. Енергія кулі - 1,35 кДж. Енергія удару на одиницю поверхні дорівнює е=1,2 дж/см². Отримана величина досить мала, але, на жаль, вона правильна тільки для центрального попадання. При потраплянні не в центр броні (особливо при потраплянні “в стик”, тобто між пластинами) сила удару сильно збільшується. За умови потрапляння в стик характеристика заброньового удару буде визначатися тільки характеристиками м'якої броні [12].

Тепер, спираючись на наведену теорію, в статті оцінено ще раз клас захисту бронежилетів для собак.

Найуразливіше місце собаки - шия. Характерний діаметр шиї близько десяти сантиметрів. В силу того, що не можна використовувати цільну пластину (оскільки сильно втрачаємо рухливість), можна оцінити площу поверхні, на яку припадає удар, як 10х10 см=100 см² [12].

При розрахунках нецентрального удару, в першому наближенні, можна вважати, що удар перерозподіляється на меншу площу. Виходячи з теорії ймовірності, в середньому куля потрапляє приблизно на відстані 1/4а від центру пластини, де а - це довжина сторони пластини.

Ефективна площа перерозподілу буде зі стороною, що дорівнює подвійній відстані від місця попадання до краю пластини, і дорівнює (1/2а 1/4а) = 1/4а, відповідно, ефективна площа становить 1/4 від площі пластини [12].

У таблиці 2 представлено розрахункові значення поверхневої енергії заброньового удару [12].

При щільності енергії удару більше 8 Дж/см² (при попаданні в тулуб собаки) травма вважається середнього ступеня тяжкості, але при попаданні у вразливу частину тіла, таку як шия, може бути розцінена як важка, з можливою подальшою інвалідністю собаки (після чого силові відомства більше в ній не зацікавлені).

За показниками заброньової травми, ефективні засоби захисту можуть бути розроблені переважно проти короткоствольної зброї. Попадання з АКМ формально і призводить до поранення середнього ступеня тяжкості, але в реальності удар практично завжди буде не центральний, або в стик, або в поверхню, яка не захищена броньовими пластинами. У цих випадках можливе 3-4-кратне посилення удару.

Таким чином, результати розрахунків (наведено в таблиці 2) підтверджують, що раціонально проектувати бронежилета для собак тільки I, II і ІІа класів захисту [12].

Таблиця 2. Розрахункові значення поверхневої енергії заброньового удару (сталева пластина 10х10 см і товщиною 3 мм)