С момента появления бронетехники извечное сражение между снарядом и броней обострилось. Одни конструкторы стремились увеличить пробивную способность снарядов, другие повышали стойкость брони. Борьба продолжается и сейчас. О том, как устроена современная танковая броня, «Популярной механике» рассказал профессор МГТУ им. Н.Э. Баумана, директор по науке НИИ стали Валерий Григорян
Поначалу атака на броню велась в лоб: пока основным видом воздействия был бронебойный снаряд кинетического действия, дуэль конструкторов сводилась к увеличению калибра пушки, толщины и углов наклона брони. Эта эволюция хорошо видна на примере развития танковых вооружений и брони во Второй мировой. Конструктивные решения того времени достаточно очевидны: сделаем преграду толще; если ее наклонить – снаряду придется пройти больший путь в толще металла, да и вероятность рикошета увеличится. Даже после появления в боекомплектах танковых и противотанковых пушек бронебойных снарядов с жестким неразрушающимся сердечником мало что изменилось.
Элементы динамической защиты (ЭДЗ)
Представляют собой «сэндвичи» из двух металлических пластин и взрывчатого вещества. ЭДЗ помещены в контейнеры, крышки которых защищают их от внешних воздействий и одновременно представляют собой метаемые элементы
Смертельный плевок
Однако уже в начале Второй мировой в поражающих свойствах боеприпасов произошла революция: появились кумулятивные снаряды. В 1941 году Hohlladungsgeschoss («снаряд с выемкой в заряде») начали применять немецкие артиллеристы, а в 1942-м и в СССР был принят на вооружение 76-мм снаряд БП-350А, разработанный после изучения трофейных образцов. Так были устроены и знаменитые фауст-патроны. Возникла проблема, не разрешимая традиционными способами из-за неприемлемого увеличения массы танка.
В головной части кумулятивного боеприпаса сделана коническая выемка в виде облицованной тонким слоем металла воронки (раструбом вперед). Детонация взрывчатого вещества начинается со стороны, ближайшей к вершине воронки. Детонационная волна «схлопывает» воронку к оси снаряда, а поскольку давление продуктов взрыва (почти полмиллиона атмосфер) превышает предел пластической деформации обкладки, последняя начинает вести себя как квазижидкость. Такой процесс не имеет ничего общего с плавлением, это именно «холодное» течение материала. Из схлопывающейся воронки выдавливается тонкая (сравнимая с толщиной оболочки) кумулятивная струя, которая разгоняется до скоростей порядка скорости детонации ВВ (а иногда и выше), то есть около 10 км/с и более. Скорость кумулятивной струи существенно превышает скорость распространения звука в материале брони (порядка 4 км/с). Поэтому взаимодействие струи и брони происходит по законам гидродинамики, то есть они ведут себя как жидкости: струя вовсе не прожигает броню (это широко распространенное заблуждение), а проникает в нее, подобно тому как струя воды под давлением размывает песок.
Слоеная защита
Первой защитой от кумулятивных боеприпасов стало применение экранов (двухпреградной брони). Кумулятивная струя формируется не мгновенно, для ее максимальной эффективности важно взорвать заряд на оптимальном расстоянии от брони (фокусное расстояние). Если перед основной броней поместить экран из дополнительных листов металла, то подрыв произойдет раньше и эффективность воздействия снизится. Во время Второй мировой для защиты от фаустпатронов танкисты крепили на свои машины тонкие металлические листы и сетчатые экраны (распространена байка об использовании в этом качестве панцирных кроватей, хотя в реальности применялись специальные сетки). Но такое решение было не слишком эффективным – прирост стойкости составлял в среднем всего 9–18%.
Поэтому при разработке нового поколения танков (Т-64, Т-72, Т-80) конструкторы применили другое решение – многослойную броню. Она состояла из двух слоев стали, между которыми помещался слой малоплотного наполнителя – стеклопластика или керамики. Такой «пирог» давал выигрыш в сравнении с монолитной стальной броней до 30%. Однако этот способ был неприменим для башни: у этих моделей она литая и поместить внутрь стеклопластик сложно с технологической точки зрения. Конструкторы ВНИИ-100 (ныне ВНИИ «Трансмаш») предложили вплавлять внутрь башенной брони шары из ультрафарфора, удельная струегасящая способность которого в 2–2,5 раза выше, чем у броневой стали. Специалисты НИИ стали выбрали другой вариант: между внешним и внутренним слоями брони помещались пакеты из высокопрочной твердой стали. Они принимали на себя удар ослабленной кумулятивной струи на скоростях, когда взаимодействие происходит уже не по законам гидродинамики, а в зависимости от твердости материала.
Полуактивная броня
Хотя затормозить кумулятивную струю достаточно непросто, она уязвима в поперечном направлении и легко может быть разрушена даже слабым боковым воздействием. Поэтому дальнейшее развитие технологии состояло в том, что комбинированная броня лобовых и бортовых частей литой башни образовывалась за счет открытой сверху полости, заполненной сложным наполнителем; сверху полость закрывалась приварными заглушками. Башни такой конструкции применялись на более поздних модификациях танков – Т-72Б, Т-80У и Т-80УД. Принцип действия вставок был разным, но использовал упомянутую «боковую уязвимость» кумулятивной струи. Такую броню принято относить к «полуактивным» системам защиты, поскольку в них используется энергия самого средства поражения.
Один из вариантов таких систем – ячеистая броня, принцип действия которой был предложен сотрудниками Института гидродинамики Сибирского отделения АН СССР. Броня состоит из набора полостей, заполненных квазижидким веществом (полиуретан, полиэтилен). Кумулятивная струя, попав в такой объем, ограниченный металлическими стенками, генерирует в квазижидкости ударную волну, которая, отражаясь от стенок, возвращается к оси струи и схлопывает каверну, вызывая торможение и разрушение струи. Такой тип брони обеспечивает выигрыш по противокумулятивной стойкости до 30–40%.
Еще один вариант – броня с отражающими листами. Это трехслойная преграда, состоящая из плиты, прокладки и тонкой пластины. Струя, проникая в плиту, создает напряжения, приводящие сначала к местному вспучиванию тыльной поверхности, а затем к ее разрушению. При этом происходит значительное вспучивание прокладки и тонкого листа. Когда струя пробивает прокладку и тонкую пластину, последняя уже начала движение в сторону от тыльной поверхности плиты. Поскольку между направлениями движения струи и тонкой пластины имеется некоторый угол, то в какой-то момент времени пластина начинает набегать на струю, разрушая ее. В сравнении с монолитной броней той же массы эффект от использования «отражающих» листов может достигать 40%.
Следующим усовершенствованием конструкции был переход на башни со сварной основой. Стало ясно, что разработки по увеличению прочности катаной брони более перспективны. В частности, в 1980-х годах были разработаны и готовы к серийному производству новые стали повышенной твердости: СК-2Ш, СК-3Ш. Применение башен с основой из проката позволило повысить защитный эквивалент по основе башни. В результате башня для танка Т-72Б с основой из проката обладала увеличенным внутренним объемом, рост массы составил 400 кг по сравнению с серийной литой башней танка Т-72Б. Пакет наполнителя башни выполнялся с применением керамических материалов и стали повышенной твердости или из пакета на основе стальных пластин с «отражающими» листами. Эквивалентная бронестойкость стала равна 500–550 мм гомогенной стали.
При пробитии элемента ДЗ кумулятивной струей взрывчатое вещество, находящееся в нем, детонирует и металлические пластины корпуса начинают разлетаться. При этом они пересекают траекторию струи под углом, постоянно подставляя под нее новые участки. Часть энергии расходуется на пробитие пластин, а боковой импульс от соударения дестабилизирует струю. ДЗ снижает бронепробивные характеристики кумулятивных средств на 50–80%. При этом, что очень важно, ДЗ не детонирует при обстреле из стрелкового . Применение ДЗ стало революцией в защите бронетехники. Появилась реальная возможность воздействовать на внедряющееся поражающее средство так же активно, как до этого оно воздействовало на пассивную броню
Взрыв навстречу
Тем временем технологии в области кумулятивных боеприпасов продолжали совершенствоваться. Если в годы Второй мировой войны бронепробиваемость кумулятивных снарядов не превышала 4–5 калибров, то позднее она значительно выросла. Так, при калибре 100–105 мм она уже составляла 6–7 калибров (в стальном эквиваленте 600–700 мм), при калибре 120–152 мм бронепробиваемость удалось поднять до 8–10 калибров (900–1200 мм гомогенной стали). Чтобы защититься от этих боеприпасов, требовалось качественно новое решение.
Работы над противокумулятивной, или «динамической», броней, основанной на принципе контрвзрыва, велись в СССР с 1950-х годов. К 1970-м ее конструкция уже была отработана во ВНИИ стали, но принять ее на вооружение мешала психологическая неподготовленность высокопоставленных представителей армии и промышленности. Убедить их помогло только успешное применение израильскими танкистами аналогичной брони на танках М48 и М60 в ходе арабо-израильской войны 1982 года. Поскольку технические, конструкторские и технологические решения были полностью подготовлены, основной танковый парк Советского Союза был оснащен противокумулятивной динамической защитой (ДЗ) «Контакт-1» в рекордный срок – всего за год. Установка ДЗ на танки Т-64А, Т-72А, Т-80Б, и без того уже обладавшие достаточно мощным бронированием, практически одномоментно обесценила существовавшие арсеналы противотанкового управляемого вооружения потенциальных противников.
Против лома есть приемы
Кумулятивный снаряд – не единственное средство поражения бронетехники. Гораздо более опасные противники брони – бронебойные подкалиберные снаряды (БПС). По конструкции такой снаряд прост – он представляет собой длинный лом (сердечник) из тяжелого и высокопрочного материала (обычно это карбид вольфрама или обедненный уран) с оперением для стабилизации в полете. Диаметр сердечника намного меньше калибра ствола – отсюда и название «подкалиберные». Летящий со скоростью 1,5–1,6 км/с «дротик» массой в несколько килограммов обладает такой кинетической энергией, что при попадании способен пробивать более 650 мм гомогенной стали. Причем описанные выше способы усиления противокумулятивной защиты практически не влияют на подкалиберные снаряды. Вопреки здравому смыслу, наклон броневых листов не только не вызывает рикошет подкалиберного снаряда, но даже ослабляет степень защиты от них! Современные «срабатывающиеся» сердечники не рикошетируют: при контакте с броней на переднем конце сердечника образуется грибовидный оголовок, играющий роль шарнира, и снаряд доворачивается в сторону перпендикуляра к броне, сокращая путь в ее толще.
Следующим поколением ДЗ стала система «Контакт-5». Специалисты НИИ стали проделали большую работу, решив множество противоречивых проблем: ДЗ должна была давать мощный боковой импульс, позволяющий дестабилизировать или разрушить сердечник БОПС, взрывчатое вещество должно было надежно детонировать от низкоскоростного (по сравнению с кумулятивной струей) сердечника БОПС, но при этом детонация от попадания пуль и осколков снарядов исключалась. С этими проблемами помогла справиться конструкция блоков. Крышка блока ДЗ выполнена из толстой (около 20 мм) высокопрочной броневой стали. При ударе в нее БПС генерирует поток высокоскоростных осколков, которые и детонируют заряд. Воздействие на БПС движущейся толстой крышки оказывается достаточным, чтобы снизить его бронепробивные характеристики. Воздействие на кумулятивную струю также увеличивается по сравнению с тонкой (3 мм) пластиной «Контакт-1». В результате установка ДЗ «Контакт-5» на танки повышает противокумулятивную стойкость в 1,5–1,8 раза и обеспечивает повышение уровня защиты от БПС в 1,2–1,5 раза. Комплекс «Контакт-5» устанавливается на российские серийные танки Т-80У, Т-80УД, Т-72Б (начиная с 1988 года) и Т-90.
Последнее поколение российской ДЗ – комплекс «Реликт», также разработанный специалистами НИИ стали. В усовершенствованных ЭДЗ удалось устранить многие недостатки, например недостаточную чувствительность при инициировании малоскоростными кинетическими снарядами и некоторыми типами кумулятивных боеприпасов. Повышенная эффективность при защите от кинетических и кумулятивных боеприпасов достигается за счет применения дополнительных метательных пластин и включения в их состав неметаллических элементов. В результате бронепробиваемость подкалиберными снарядами снижается на 20–60%, а благодаря возросшему времени воздействия на кумулятивную струю удалось добиться и определенной эффективности по кумулятивным средствам с тандемной боевой частью.
В свое время попытка внедрения на боевых бронированных машинах систем динамической защиты, основанных на применении небольшого количества взрывчатого вещества, была встречена танкистами в штыки. Как же это вообще возможно – размещать на броне взрывчатку?! Однако путем многочисленных экспериментов было доказано: в случае если снаряд попадает не в броню, а в навешенные поверх нее контейнеры с тротилом, последствия от поражения танка минимизируются.Со временем системы такой защиты претерпели существенные изменения, воплотив в себе как многочисленные научные новшества, так и проверенные практикой элементы. Не так давно мир облетели кадры попадания ракеты управляемого противотанкового комплекса в танк Т-90 сирийской армии. На съемке видно, как боеприпас достигает цели, взрывается, но... боевая машина остается на ходу, невредим и ее экипаж.О том, какие средства защиты применяются на современных российских танках, как они работают и какие новации возможны в этих системах в перспективе, расскажет журналист Алексей Егоров в очередном выпуске программы на телеканале «Звезда».Реактивная броня Время, когда танкисты в качестве защиты надеялись только на толщину брони своих боевых машин, осталось далеко в прошлом. Где-то во временах Второй мировой войны. По словам начальника Главного автобронетанкового управления Минобороны России генерал-лейтенанта Александра Шевченко, выпускника танкового инженерного училища и Военной академии бронетанковых войск, толщина брони на тяжелых танках времен Великой Отечественной достигала порой 25 сантиметров. Речь, к примеру, идет о знаменитых машинах под марками КВ и ИС – «Клим Ворошилов» и «Иосиф Сталин».«Это была мощная защита от снарядов, противостоящая кинетическим средствам поражения того времени, – отмечает начальник ГАБТУ. – Впоследствии хорошо себя зарекомендовали решетчатые экраны: вероятность 50%, что они "снимают" ручную противотанковую гранату. То есть они действительно вносят вклад, причем достойный, в защиту машины».Однако со временем появились реактивные противотанковые гранаты (типа нашей РПГ-26), которые преодолевали и эти системы. Неужели перед лицом многочисленных средств поражения танк должен был остаться «голым»? Для защиты так называемых «легкобронных» проекций корпуса и башни танка от кумулятивных боеприпасов были изобретены системы динамической защиты. По сути, это взрывчатка, размещенная в металлическом футляре, уничтожающая кумулятивную струю методом ее рассеивания. К слову, именно за это ее иногда называют «реактивной броней».Внешне это небольшой контейнер, крепящийся к корпусу боевой машины. Таких приспособлений на броне современного танка можно увидеть не один десяток. Внутри помещены две-три пластины со взрывчаткой, уложенные под определенным углом. Главный специалист по динамической защите ОАО «НИИ стали» Николай Дорохов так объясняет принцип работы системы: от удара в контейнер снаряда срабатывает его взрыватель, кумулятивная струя детонирует и подрывает элементы динамической защиты. Та, в свою очередь, разрушает струю, которая в итоге оказывается не в состоянии пробить броню.Когда риск оправдан Первые образцы динамической защиты были разработаны именно в нашей стране, хотя, к примеру, на своем авторстве данного устройства настаивают израильтяне, относя его к 1982 году. Однако имеются доказательства, а именно научная статья, опубликованная на эту тему в одном из специализированных советских изданий еще в 1948 году. Правда, путь динамической защиты к системам оснащения советских танков был тернистым.Дело в том, что новшество не понравилось тогдашнему начальнику танковых войск Советской армии маршалу Азамаспу Бабаджаняну. «Ни одного грамма взрывчатого вещества на танке не будет! – жестко резюмировал он, когда ему представили инновационную разработку. – Я ничего не позволю взрывать!» Однако время показало, что такой подход был неверным. Когда право на жизнь для динамической защиты было доказано, она стала едва ли не ключевым средством спасения для целых поколений бронированных боевых машин.Сегодня взрывные процессы и способы защиты от них исследуют в ОАО «НИИ стали». Это головное отечественное предприятие по разработке комплексных средств защиты автобронетанковой техники и личного состава – динамической защиты, композитных бронепанелей, электромагнитной и противорадиационной защиты, бронежилетов, бронешлемов.Здесь создана уникальная лаборатория взрывных процессов. Именно на ее базе, а точнее в специальной взрывной камере, еще в 1950-х годах проводились испытания по отработке первых образцов динамической защиты, ставшие в итоге прототипом серийных элементов, примененных во встроенных комплексах динамической защиты танков вплоть до Т-90.Защита без компромиссов Во время эксперимента, который будет проведен во взрывной камере при участии съемочной группы «Звезды», испытатели пробьют плиту броневой стали толщиной 20 миллиметров. Струя прошьет эту преграду насквозь. А вот та же плита с закрепленным на ней контейнером динамической защиты (весящим, к слову говоря, всего 370 граммов) останется целой. Сквозного пробития не произойдет, «тыл» останется чистым.Именно такая защита, отмечает начальник ГАБТУ генерал Александр Шевченко, и спасла жизнь экипажу сирийского танка. Кстати, пораженная выстрелом ПТУР машина через некоторое время смогла завестись и даже уехать своим ходом с места боя. Известно и то, что через небольшое время этот экипаж на этой же (!) машине продолжил участие в боевых действиях.В свою очередь, как рассказывает Николай Дорохов, у него есть факты из истории наших операций на Северном Кавказе, когда танк выдерживал последовательное попадание шести противотанковых гранат. На ремонтной базе, куда после этого дошла машина (также своим ходом), потребовалось лишь... заменить выведенные из строя контейнеры динамической защиты! А вообще, как подчеркивает генерал-лейтенант Александр Шевченко, танк с динамической защитой в 2– 2,5 раза превосходит по защите обычную машину.Стоит отметить, что взрывчатка, используемая в этой системе, не подвержена подрыву в результате внешнего воздействия огнем. То есть от попадания в корпус тех же коктейлей Молотова танк не взорвется. В НИИ стали проверено: взрывчатое вещество выгорает, но не детонирует.«Штора» над танком Генерал-лейтенант Александр Шевченко ответственно заявляет: в российской армии сегодня нет танков, не оснащенных подобными средствами прикрытия. «Динамическая защита в своем развитии шагнула очень далеко, – отмечает начальник ГАБТУ Минобороны России. – Мы с гордостью можем говорить, что наша защита имеет самые высокие параметры. И это признано во всем мире: наши машины считаются самыми защищенными».При этом, что немаловажно, помимо данной системы, российские танки прикрыты целым комплексом других защитных технологий. Взять, к примеру, систему «Штора». Этот электронно-оптический комплекс «глушит» системы наведения противотанковых ракет. В итоге вражеский снаряд «слепнет» и вместо танка врезается в землю или улетает в сторону. Еще одна система, создающая рубеж обороны вокруг боевой машины, носит название «Арена». Она устанавливается в самом уязвимом месте – на башне. Радар «Арены» обнаруживает противотанковую ракету на дальности в 50 метров.Электронный мозг мгновенно определяет тип, скорость, направление полета, вычисляет предполагаемое место попадания. Когда вражескому снаряду остается всего два метра до цели, «Арена» выстреливает собственный защитный боеприпас, поражая подлетающую цель композитными осколками, летящими со скоростью два километра в секунду.Важно, что работает эта система в автоматическом режиме: участия человека с его не всегда оперативной реакцией не требуется. Обнаружение и сопровождение целей с обзором пространства во всем защищаемом секторе обеспечивает собственная многофункциональная РЛС. Комплекс всепогодный, всесуточный, поражает цели в любых условиях, в том числе при движении машины и при разворотах башни. По расчетам, «Арена» даже в наступательном бою повышает выживаемость танка в два раза.Один из разработчиков этой системы,руководитель отделения перспективных исследований Научно-производственной корпорации «Конструкторское бюро машиностроения» Владимир Харькин, отмечает, что иностранцы долго не могли поверить в само существование подобной технологии. «До 2000-х годов не было разработок за рубежом, сейчас они активно работают, – отмечает российский инженер. – В Израиле один из комплексов активной защиты даже принят на вооружение».
С момента появления бронетехники извечное сражение между снарядом и броней обострилось. Одни конструкторы стремились увеличить пробивную способность снарядов, другие повышали стойкость брони. Борьба продолжается и сейчас. О том, как устроена современная танковая броня, «Популярной механике» рассказал профессор МГТУ им. Н. Э. Баумана, директор по науке НИИ стали Валерий Григорян.
Амиран Гурули
Поначалу атака на броню велась в лоб: пока основным видом воздействия был бронебойный снаряд кинетического действия, дуэль конструкторов сводилась к увеличению калибра пушки, толщины и углов наклона брони. Эта эволюция хорошо видна на примере развития танковых вооружений и брони во Второй мировой. Конструктивные решения того времени достаточно очевидны: сделаем преграду толще; если ее наклонить — снаряду придется пройти больший путь в толще металла, да и вероятность рикошета увеличится. Даже после появления в боекомплектах танковых и противотанковых пушек бронебойных снарядов с жестким неразрушающимся сердечником мало что изменилось.
Смертельный плевок
Однако уже в начале Второй мировой в поражающих свойствах боеприпасов произошла революция: появились кумулятивные снаряды. В 1941 году Hohlladungsgeschoss («снаряд с выемкой в заряде») начали применять немецкие артиллеристы, а в 1942-м и в СССР был принят на вооружение 76-мм снаряд БП-350А, разработанный после изучения трофейных образцов. Так были устроены и знаменитые фауст-патроны. Возникла проблема, не разрешимая традиционными способами из-за неприемлемого увеличения массы танка.
Элементы динамической защиты (ЭДЗ) Представляют собой «сэндвичи» из двух металлических пластин и взрывчатого вещества. ЭДЗ помещены в контейнеры, крышки которых защищают их от внешних воздействий и одновременно представляют собой метаемые элементы.
В головной части кумулятивного боеприпаса сделана коническая выемка в виде облицованной тонким слоем металла воронки (раструбом вперед). Детонация взрывчатого вещества начинается со стороны, ближайшей к вершине воронки. Детонационная волна «схлопывает» воронку к оси снаряда, а поскольку давление продуктов взрыва (почти полмиллиона атмосфер) превышает предел пластической деформации обкладки, последняя начинает вести себя как квазижидкость. Такой процесс не имеет ничего общего с плавлением, это именно «холодное» течение материала. Из схлопывающейся воронки выдавливается тонкая (сравнимая с толщиной оболочки) кумулятивная струя, которая разгоняется до скоростей порядка скорости детонации ВВ (а иногда и выше), то есть около 10 км/с и более. Скорость кумулятивной струи существенно превышает скорость распространения звука в материале брони (порядка 4 км/с). Поэтому взаимодействие струи и брони происходит по законам гидродинамики, то есть они ведут себя как жидкости: струя вовсе не прожигает броню (это широко распространенное заблуждение), а проникает в нее, подобно тому как струя воды под давлением размывает песок.
Слоеная защита
Первой защитой от кумулятивных боеприпасов стало применение экранов (двухпреградной брони). Кумулятивная струя формируется не мгновенно, для ее максимальной эффективности важно взорвать заряд на оптимальном расстоянии от брони (фокусное расстояние). Если перед основной броней поместить экран из дополнительных листов металла, то подрыв произойдет раньше и эффективность воздействия снизится. Во время Второй мировой для защиты от фаустпатронов танкисты крепили на свои машины тонкие металлические листы и сетчатые экраны (распространена байка об использовании в этом качестве панцирных кроватей, хотя в реальности применялись специальные сетки). Но такое решение было не слишком эффективным — прирост стойкости составлял в среднем всего 9−18%.
Западные аналоги
Иностранные образцы ДЗ основаны на самых разных материалах и принципах. Первый тип — традиционные комплексы ДЗ с использованием обычных ВВ. Как пра-вило, это ДЗ первых поколений и ДЗ новых разработок Китая, Пакистана, Ирана. К ним относятся Blazer, SuperBlazer (Израиль), ERAWA (Польша), Dyna (Чехия), Brenus (Франция), SABLIN (Испания) и другие. Идет постоянное совершенствование таких систем, поскольку при установке их на легкобронированную технику ущерб от их срабатывания сам по себе оказывается разрушительным. Второй тип — ДЗ с использованием специальных ВВ: малоплотных, с низкой скоро-стью горения, малочувствительных. Такие ДЗ используют ВВ с различными добавками, специальными наполнителями в виде микросфер, неметаллическими метаемыми элемен-тами, это позволяет снизить побочные эффекты и размещать такие комплексы на лег-кобронированной технике. ДЗ этой группы чаще применяются как основная составляющая в гибридных системах защиты, в комплексе с другими типами ДЗ или дополнительной пассивной броней. Представителями являются Clara (Германия), IRA, LERA, L-VAS (Изра-иль). ДЗ третьего типа вообще не использует ВВ, их действие основано на энергетических свойствах применяемых материалов (поликарбонат, полиуретан, силикон и пр.), и побоч-ные эффекты у таких систем минимальны. Поэтому они используются в первую очередь на слабозащищенной технике, например в составе гибридной брони. В качестве самостоя-тельного вида защиты этот тип ДЗ применен на израильских танках Меркава-III и Мерка-ва-IV, где она выполнена в виде экранов из оргстекла толщиной 100 мм. Часто в качестве энергетического состава применяется силикон, а в качестве катализаторов — окислы ме-таллов. В состав также вводят микросферы для повышения чувствительности. Этот тип ДЗ за рубежом рассматривается как наиболее перспективный, так как легко сочетается с другими видами защиты. Представители — RUAG (Швейцария), NxTRA (США). ДЗ четвертого типа не содержат энергетических материалов и используют энергию самой струи или снаряда. Это отражающая броня, ячеистая броня, а также откольная бро-ня. В последней тыльная сторона листов имеет специальный рельеф, который при попада-нии кумулятивной струи формирует поток осколков, нацеленный на разрушение самой струи. Такие системы в России уже не рассматриваются как перспективные, хотя за рубе-жом им по-прежнему уделяют внимание. Характерный представитель — NERA (Израиль). Это «пирог», состоящий из композиции «керамика-резина-сталь», широко используется в гибридных системах. Самым перспективным методом за рубежом считается применение гибридной брони, т. е. брони, в разных комбинациях включающей в себя насколько типов защиты. Сегодня лучшими являются ASPRO (Израиль, для M2 и грузовиков), ARAT (США, для танков М1), BRAT (США, для БМП Bradley).
Поэтому при разработке нового поколения танков (Т-64, Т-72, Т-80) конструкторы применили другое решение — многослойную броню. Она состояла из двух слоев стали, между которыми помещался слой малоплотного наполнителя — стеклопластика или керамики. Такой «пирог» давал выигрыш в сравнении с монолитной стальной броней до 30%. Однако этот способ был неприменим для башни: у этих моделей она литая и поместить внутрь стеклопластик сложно с технологической точки зрения. Конструкторы ВНИИ-100 (ныне ВНИИ «Трансмаш») предложили вплавлять внутрь башенной брони шары из ультрафарфора, удельная струегасящая способность которого в 2−2,5 раза выше, чем у броневой стали. Специалисты НИИ стали выбрали другой вариант: между внешним и внутренним слоями брони помещались пакеты из высокопрочной твердой стали. Они принимали на себя удар ослабленной кумулятивной струи на скоростях, когда взаимодействие происходит уже не по законам гидродинамики, а в зависимости от твердости материала.
Полуактивная броня
Хотя затормозить кумулятивную струю достаточно непросто, она уязвима в поперечном направлении и легко может быть разрушена даже слабым боковым воздействием. Поэтому дальнейшее развитие технологии состояло в том, что комбинированная броня лобовых и бортовых частей литой башни образовывалась за счет открытой сверху полости, заполненной сложным наполнителем; сверху полость закрывалась приварными заглушками. Башни такой конструкции применялись на более поздних модификациях танков — Т-72Б, Т-80У и Т-80УД. Принцип действия вставок был разным, но использовал упомянутую «боковую уязвимость» кумулятивной струи. Такую броню принято относить к «полуактивным» системам защиты, поскольку в них используется энергия самого средства поражения.
Принципы полуактивной защиты с использованием энергии самой струи
Ячеистая броня, ячейки которой заполнены квазижидким веществом (полиуретан, полиэтилен). Ударная волна кумулятивной струи отражается от стенок и схлопывает каверну, вызывая разрушение струи. На фото: броня с отражающими листами. За счет вспучивания тыльной поверхности и прокладки тонкая пластина смещается, набегая на струю и разрушая ее. Такие способы увеличивают противокумулятивную стойкость на 30−40%.
Один из вариантов таких систем — ячеистая броня, принцип действия которой был предложен сотрудниками Института гидродинамики Сибирского отделения АН СССР. Броня состоит из набора полостей, заполненных квазижидким веществом (полиуретан, полиэтилен). Кумулятивная струя, попав в такой объем, ограниченный металлическими стенками, генерирует в квазижидкости ударную волну, которая, отражаясь от стенок, возвращается к оси струи и схлопывает каверну, вызывая торможение и разрушение струи. Такой тип брони обеспечивает выигрыш по противокумулятивной стойкости до 30−40%.
Еще один вариант — броня с отражающими листами. Это трехслойная преграда, состоящая из плиты, прокладки и тонкой пластины. Струя, проникая в плиту, создает напряжения, приводящие сначала к местному вспучиванию тыльной поверхности, а затем к ее разрушению. При этом происходит значительное вспучивание прокладки и тонкого листа. Когда струя пробивает прокладку и тонкую пластину, последняя уже начала движение в сторону от тыльной поверхности плиты. Поскольку между направлениями движения струи и тонкой пластины имеется некоторый угол, то в какой-то момент времени пластина начинает набегать на струю, разрушая ее. В сравнении с монолитной броней той же массы эффект от использования «отражающих» листов может достигать 40%.
Россия и Запад
Следует заметить, что российская концепция применения динамической защиты кардинально отличается от западной. В России ДЗ — это обязательная составная часть комплексной бронезащиты, которая используется на всех без исключения российских танках. Требования к уровню защиты постоянно растут. В то же время на легкобронированной технике она по разным причинам не используется. В западных странах идет прямо противоположный процесс. Динамическая защита становится обязательным атрибутом легкобронированной техники, и ограниченно используется на танках. При этом требования к уровню защиты ограничены 400 мм, т. е. против наиболее массово применяемых кумулятивных средств поражения. Это можно объяснить как различиями военной доктрины, так и традиционной российской неповоротливостью.
Следующим усовершенствованием конструкции был переход на башни со сварной основой. Стало ясно, что разработки по увеличению прочности катаной брони более перспективны. В частности, в 1980-х годах были разработаны и готовы к серийному производству новые стали повышенной твердости: СК-2Ш, СК-3Ш. Применение башен с основой из проката позволило повысить защитный эквивалент по основе башни. В результате башня для танка Т-72Б с основой из проката обладала увеличенным внутренним объемом, рост массы составил 400 кг по сравнению с серийной литой башней танка Т-72Б. Пакет наполнителя башни выполнялся с применением керамических материалов и стали повышенной твердости или из пакета на основе стальных пластин с «отражающими» листами. Эквивалентная бронестойкость стала равна 500−550 мм гомогенной стали.
Взрыв навстречу
Тем временем технологии в области кумулятивных боеприпасов продолжали совершенствоваться. Если в годы Второй мировой войны бронепробиваемость кумулятивных снарядов не превышала 4−5 калибров, то позднее она значительно выросла. Так, при калибре 100−105 мм она уже составляла 6−7 калибров (в стальном эквиваленте 600−700 мм), при калибре 120−152 мм бронепробиваемость удалось поднять до 8−10 калибров (900−1200 мм гомогенной стали). Чтобы защититься от этих боеприпасов, требовалось качественно новое решение.
Работы над противокумулятивной, или «динамической», броней, основанной на принципе контрвзрыва, велись в СССР с 1950-х годов. К 1970-м ее конструкция уже была отработана во ВНИИ стали, но принять ее на вооружение мешала психологическая неподготовленность высокопоставленных представителей армии и промышленности. Убедить их помогло только успешное применение израильскими танкистами аналогичной брони на танках М48 и М60 в ходе арабо-израильской войны 1982 года. Поскольку технические, конструкторские и технологические решения были полностью подготовлены, основной танковый парк Советского Союза был оснащен противокумулятивной динамической защитой (ДЗ) «Контакт-1» в рекордный срок — всего за год. Установка ДЗ на танки Т-64А, Т-72А, Т-80Б, и без того уже обладавшие достаточно мощным бронированием, практически одномоментно обесценила существовавшие арсеналы противотанкового управляемого вооружения потенциальных противников.
Взрывчатка поверх брони
При пробитии элемента ДЗ кумулятивной струей взрывчатое вещество, находящееся в нем, детонирует и металлические пластины корпуса начинают разлетаться. При этом они пересекают траекторию струи под углом, постоянно подставляя под нее новые участки. Часть энергии расходуется на пробитие пластин, а боковой импульс от соударения дестабилизирует струю. ДЗ снижает бронепробивные характеристики кумулятивных средств на 50−80%. При этом, что очень важно, ДЗ не детонирует при обстреле из стрелкового оружия. Применение ДЗ стало революцией в защите бронетехники. Появилась реальная возможность воздействовать на внедряющееся поражающее средство так же активно, как до этого оно воздействовало на пассивную броню.
Против лома есть приемы
Кумулятивный снаряд — не единственное средство поражения бронетехники. Гораздо более опасные противники брони — бронебойные подкалиберные снаряды (БПС). По конструкции такой снаряд прост — он представляет собой длинный лом (сердечник) из тяжелого и высокопрочного материала (обычно это карбид вольфрама или обедненный уран) с оперением для стабилизации в полете. Диаметр сердечника намного меньше калибра ствола — отсюда и название «подкалиберные». Летящий со скоростью 1,5−1,6 км/с «дротик» массой в несколько килограммов обладает такой кинетической энергией, что при попадании способен пробивать более 650 мм гомогенной стали. Причем описанные выше способы усиления противокумулятивной защиты практически не влияют на подкалиберные снаряды. Вопреки здравому смыслу, наклон броневых листов не только не вызывает рикошет подкалиберного снаряда, но даже ослабляет степень защиты от них! Современные «срабатывающиеся» сердечники не рикошетируют: при контакте с броней на переднем конце сердечника образуется грибовидный оголовок, играющий роль шарнира, и снаряд доворачивается в сторону перпендикуляра к броне, сокращая путь в ее толще.
Схема работы кумулятивной защиты «Нож»
Следующим поколением ДЗ стала система «Контакт-5». Специалисты НИИ стали проделали большую работу, решив множество противоречивых проблем: ДЗ должна была давать мощный боковой импульс, позволяющий дестабилизировать или разрушить сердечник БОПС, взрывчатое вещество должно было надежно детонировать от низкоскоростного (по сравнению с кумулятивной струей) сердечника БОПС, но при этом детонация от попадания пуль и осколков снарядов исключалась. С этими проблемами помогла справиться конструкция блоков. Крышка блока ДЗ выполнена из толстой (около 20 мм) высокопрочной броневой стали. При ударе в нее БПС генерирует поток высокоскоростных осколков, которые и детонируют заряд. Воздействие на БПС движущейся толстой крышки оказывается достаточным, чтобы снизить его бронепробивные характеристики. Воздействие на кумулятивную струю также увеличивается по сравнению с тонкой (3 мм) пластиной «Контакт-1». В результате установка ДЗ «Контакт-5» на танки повышает противокумулятивную стойкость в 1,5−1,8 раза и обеспечивает повышение уровня защиты от БПС в 1,2−1,5 раза. Комплекс «Контакт-5» устанавливается на российские серийные танки Т-80У, Т-80УД, Т-72Б (начиная с 1988 года) и Т-90.
Последнее поколение российской ДЗ — комплекс «Реликт», также разработанный специалистами НИИ стали. В усовершенствованных ЭДЗ удалось устранить многие недостатки, например недостаточную чувствительность при инициировании малоскоростными кинетическими снарядами и некоторыми типами кумулятивных боеприпасов. Повышенная эффективность при защите от кинетических и кумулятивных боеприпасов достигается за счет применения дополнительных метательных пластин и включения в их состав неметаллических элементов. В результате бронепробиваемость подкалиберными снарядами снижается на 20−60%, а благодаря возросшему времени воздействия на кумулятивную струю удалось добиться и определенной эффективности по кумулятивным средствам с тандемной боевой частью.
Дабы не отвлекаться на обсуждение ряда существенных, но типологичных вопросов при сравнении конкретных образцов бронетанковой техники, мы вынесли в отдельную тему все, что связано с принципами компоновки, качеством и особенностями советской, немецкой и американской броневой стали, а также с определением реальных дистанций прицельного огня танковых орудий.
Самая простая часть - компоновка танков. Основные ее варианты со всеми достоинствами и недостатками описаны в специальной литературе еще в 1940-х гг. Мы воспользуемся двумя основными источниками - учебником «Танки. Конструкция и расчет» за 1943 г. и специальным изданием для офицеров и генералов Советской армии «Танки и танковые войска», опубликованным в 1970 г., а также некоторыми современными материалами из журнала «Техника и вооружение» за 2004 г.
Наибольшее число танков Второй мировой имели «немецкую компоновку», при которой танк делился на три отделения: объединенное трансмиссионное и управления - в передней части корпуса, моторное - в корме и боевое - в центре. По данной схеме изготовлялись все танки и большая часть САУ Германии, отечественные танки Т-26 и прочие иностранные модификации британского танка «Виккерс - шеститонный», все американские легкие и средние танки МЗ и М4.
В числе достоинств «немецкой компоновки» - легкость обеспечения центра тяжести машины в желаемой точке и равномерное распределение массы танка по опорной поверхности, простота приводов управления трансмиссией, возможность увеличения объемов боевого отделения и установки длинноствольной пушки, не слишком выступающей за габариты корпуса, а также уменьшение общей длины танка. Кроме того, расположение орудийной башни в средней, наименее раскачиваемой части танка, увеличивало вероятность попадания при стрельбе с ходу.
Вместе с тем хватало и недостатков. Карданный вал, проходящий по всей длине танка от двигателя на корме к трансмиссии в носовой части, делал неизбежным увеличение общей высоты машины на 30-50 см. Переднее расположение ведущего колеса и трансмиссии делало их особенно уязвимыми от огня противника. Мощный удар попавшего в лобовой лист корпуса снаряда нередко выводил из строя агрегаты трансмиссии и лишал танк хода - даже без пробития брони. Трансмиссия в носовой части несколько ограничивала обзор с рабочего места механика-водителя, но главное - не давала возможности устанавливать лобовые броневые листы корпуса с наиболее рациональными углами наклона для увеличения снарядостойкости. Как ни старались немецкие конструкторы, но угол наклона лобовых листов в 60 градусов к вертикали, как на Т-34, оставался для них недостижимым. Ко всему прочему можно добавить ухудшение условий обитания экипажа из-за близкого соседства с коробкой перемены передач.
Советские конструкторы 1940-х гг. в основном придерживались классической компоновки, идущей от первого «настоящего» танка «Рено» FT-17: отделение управления - в носовой части танка, объединенное моторно-трансмиссионное - в корме и боевое отделение в центре. Среди боевых машин Второй мировой войны, помимо советских KB, ИС и Т-34, такую же компоновку имели британские крейсерские танки вплоть до «Кромвелля» и «Кометы». Что, кстати, не удивительно: и Т-34, и «англичане» имели общего предка - легкий танк американского конструктора В. Кристи,
Несомненными преимуществами классической компоновки являлись уменьшение общей высоты танка (нет карданного вала), возможность придания носовой части корпуса рациональной формы с большими углами наклона броневых листов, повышение живучести машины благодаря размещению ведущих колес и трансмиссии в почти не обстреливаемой корме, облегчение монтажа и демонтажа агрегатов трансмиссии. В своей совокупности достоинства «классической» компоновки предопределили ее распространение на почти всех современных основных танках мира. Кстати, и немцы в 1940-х гг. также приступили к разработке машин с классической компоновкой. Ее имел один из прототипов «Пантеры», предложенный фирмой «Даймлер-Бенц АГ»; в 1945 г. появился опытный танк с задним расположением моторно-трансмиссионного отделения, создан ный на основе среднего Pz. Kpfw IV.
Однако все перечисленное не означает, что классическая компоновка вообще не создавала никаких дополнительных проблем. Приходилось разрабатывать сложные приводы управления трансмиссией, проходящие по всей длине танка. Тяжелая орудийная башня сдвигалась ближе к носу, в результате чего приходилось либо принимать особые меры по уравновешиванию машины, либо мириться с неравномерной нагрузкой на опорную поверхность. Длинноствольная пушка выступала далеко за габариты танка, что создавало нешуточную угрозу утыкания ствола в грунт.
Последнее обстоятельство вызвало в 1940 г. настоящую войну между конструктором-артиллеристом В. Г. Грабиным и руководством ГБТУ, закончившуюся, впрочем, компромиссом: пушка Ф-34 была «обрезана» на 10 калибров, т. е. на 76,2 см, и лишь в таком виде поступила на вооружение танка Т-34.
После первых боев с новыми тяжелыми немецкими танками на рубеже 1942-1943 гг. об опасности утыкания ствола пришлось забыть и устанавливать на танки пушки немыслимой ранее длины - лишь бы пробивали броню.
Разумеется, и на испытаниях, и о войсковых частях тут же появились случаи разрыва орудийных стволов на «лепестки», Одна из таких аварий произошла в 1944 г. прямо на глазах маршала К. Е. Ворошилова во время демонстрации танка ИС-2. Танкистам, воевавшим на Т-34-85, приходилось непрерывно следить за положением пушечного ствола.
Необходимо отметить, что выбор для танков Т-34 и KB классического варианта компоновки объяснялся не только оценкой ее достоинств и недостатков, но был в определенной степени вынужденным решением. Коробки перемены передач наших танков отличались немалыми размерами, для них просто не было места в носовой части корпуса.
Наряду с общими чертами классической компоновки танки Т-34 обладали индивидуальными особенностями. Из-за размещения боекомплекта на полу боевого отделения и больших габаритов дизеля В-2 пришлось увеличить высоту корпуса. Правда, Т-34 все равно оставался ниже немецких и американских танков (см. «Приложения»), а укладка снарядов в ящиках на днище резко повышала выживаемость танка и экипажа, поскольку нижняя часть корпуса менее всего
подвергалась обстрелу в силу неровностей местности.
Большой забронированный объем, занятый МТО с расположенным вдоль корпуса танка двигателем и пружинными рессорами подвески, вынудил конструкторов ограничить объем боевого отделения и вынести к его бортам два топливных бака. Танкисты были поставлены перед нелегким выбором: в случае пробития бортовой брони и соответственно полного топливного бака их обдавало дождем солярки - хорошо, если не горящей. Если же пораженный бак оказывался пустым, то неизбежные топливные пары могли взорваться не хуже фугаса. Большинство предпочитало перед боем заполнять баки до отказа.
Смещенное в носовую часть боевое отделение вместе с башней не оставляло на подбашенном броневом листе места для люка механика-водителя - его пришлось установить непосредственно на лобовом листе, что ослабило его стойкость к снарядному обстрелу. А с другой стороны, первопричина всех бед - большой объем МТО - облегчала как производство, так и ремонт танков.
В завершение темы остается только добавить, что в 1940-м - первой половине 1941 гг. (точная датировка неизвестна, разные источники противоречат друг другу) в КБ Харьковского танкового завода №183 рассматривался проект танка с принципиально иной компоновкой, совершенно отличной как от классического, так и от немецкого варианта. Речь идет о комплексе из трех боевых машин Т-44.
однотипных по конструкции и составу экипажа (5 человек, из них 3 - в башне), и отличавшихся весом (36, 40 и 50 т), вооружением (пушки калибром 57, 76 и 107 мм), бронированием (лобовая броня корпуса 75, 90 и 120 мм), а также мощностью двигателя (первый вариант - дизель В-5 в 600 л. с, два других - В-6, 850 л. с). Все три машины имели отделения моторно-трансмиссионное и управления в носовой части танка, а боевое отделение - в корме, что позволяло без опаски устанавливать самые длинноствольные пушки из советских арсеналов. Проект казался заманчивым - создать универсальную конструкцию танка-истребителя, массового танка с усиленным бронированием и тяжелого танка прорыва никому еще не удавалось. В ходе обсуждения в Москве харьковские предложения были одобрены маршалом К. Е. Ворошиловым, но сил для его осуществления в то время не было, а затем наступила война.
В конце 1940-х гг. в Харькове был построен и испытан танк «объект 416», компоновочно похожий на довоенный Т-44, но с иным размещением экипажа. Однако это уже совсем другая история.
При всей внешней простоте сравнение броневой защиты танков 1940-х гг. - одна из самых сложных задач. 6 большинстве справочников указывается лишь толщина броневых листов лобовой и бортовой проекций корпуса и башни, несколько реже - днища и крыши; понятно, что эти цифры почти ничего не дают для сравнения защищенности различных танков, В изданиях последних лет все чаще стали появляться углы наклона броневых листов к вертикали, что дает возможность при минимальном знании геометрии определить длину пути снаряда в броне при прямом попадании. Однако и такие цифры показывают лишь труды конструкторов, постаравшихся создать максимально толстую преграду. Для определения реальной защиты танка от снарядного обстрела их также недостаточно - необходима еще оценка стойкости примененных сортов броневой стали.
В открытой литературе сведения о реальных, проявленных под обстрелом качествах и особенностях отечественных и зарубежных броневых сталей никогда еще не публиковались. Обычно приводятся лишь обтекаемые оценки типа «более вязкая* или «более твердая». Между тем уже в этом видна противоположность требований, предъявляемых к броневому металлу. Идеальная броневая сталь должна быть одновременно максимально твердой, чтобы разбивать или создавать условия для рикошета вражеских бронебойных снарядов, и максимально вязкой, чтобы не разрушаться самой. Иначе говоря, броневая сталь должна быть одновременно и войлоком, и стеклом, чтобы не разлететься на осколки под ударом молотка и не быть проколотой острым шилом. Еще одно обязательное условие: броневая защита обязана быть легкой и соответственно тонкой при обязательном сохранении запланированного уровня защиты - чтобы своей тяжестью не превращать танк в медлительную черепаху.
Создание такой идеальной стали - задача по определению невыполнимая. Поэтому разработчики броневой защиты старались подобрать металл, отлично противостоящий наиболее массовым и опасным средствам поражения танков в еще только планируемых сражениях, но не всегда надежный при поражении каким-либо другим оружием. Если конструкторы обладали даром предвидения - созданная ими машина с честью проходила испытание войной. Если же дара предвидения не было - приходилось придумывать что-то иное, но уже в гораздо худших военных условиях. Для маневра у создателей броневого металла имелись два основных средства: химический состав стали и уровень ее закалки.
Еще в XIX в. металлурги обнаружили, что относительно небольшие добавки различных «легирующих» веществ способны заметно улучшать свойства стали. Выяснилось, что никель, марганец и ванадий улучшают вязкость и сопротивление удару, не понижая твердости. Хром, кремний, молибден и вольфрам повышают твердость, не ухудшая вязкости. Каждая из перечисленных добавок оказывает свое воздействие на закаливаемость стали и ее пригодность для сварки. Некоторые вещества, напротив, ухудшают свойства стали во всех случаях или при определенных условиях. Безусловно вредными являются сера и фосфор, поэтому металлурги всего мира изобретали способы изгнания их из металла. Сера, например, образует соединения с марганцем, которые при закалке становятся причинами образования сначала микроскопических, а затем и видимых невооруженным глазом трещин. Из-за избыточности вводимого в сталь алюминия металлурги Уральского танкового завода долгое время не могли избавиться от серьезного порока литых танковых башен - шестоватого излома, свидетельствующего о повышенной хрупкости металла.
Самый простой способ добиться нужных качеств броневой стали - не экономить на легирующих добавках и хорошо очищать ее от вредных веществ. Однако такая простота обходится очень дорого. Легирующие вещества в большинстве своем отнюдь не дешевы, их трудно вырабатывать, да и сырья вечно не хватает. В общем, если стоит задача массового производства танков, то нужна дешевая, очень экономно легированная, но вместе с тем обеспечивающая надежную защиту броневая сталь. Подобрать «букет» минимальных количеств недорогих легирующих добавок таким образом, чтобы они взаимно усиливали свои полезные свойства, - высшее металлургическое искусство. В России им овладели еще в XIX столетии.
В 1941 г. Г. Гудериан объяснял причины отказа немецких промышленников от прямого копирования танка Т-34 среди прочего еще и тем, что «... наша легированная сталь, качество которой снижалось отсутствием необходимого сырья, также уступала легированной стали русских» .
Знаменитый танкист либо лукавил, либо сам не знал реального положения дел. В 1941-1942 гг. немецкие танки изготовлялись из высоколегированной стали, и, наоборот, самый бедный по легирующим добавкам броневой металл находился на «тридцатьчетверках».
Не будем ограничиваться голословными утверждениями и приведем цифровые данные о химическом составе броневой стали иностранных танков, полученные в 1942 г. учеными советского броневого НИИ-48, а также состав основных марок броневого металла танка Т-34 в соответствии с общесоюзным марочником сталей. При этом необходимо учитывать, что если для иностранных машин указаны цифры, установленные при анализе конкретной стали, то для советского металла - предельные показатели в рамках марки. Фактически они были немного ниже
В таблице нет данных по американским броневым сталям. Анализ металла, поставлявшегося американскими фирмами в СССР в середине 1942 г., показал, что по своему химическому составу листы толщиной 10-15 мм тождественны отечественной марке 2П, а листы s 35 мм - марке 8С, лишь содержание углерода несколько превышало советские нормативы. Вместе с тем в ходе последующего изучения американских танков выяснилось, что каких-либо единых марок стали заводы США не придерживались, почти каждое предприятие предлагало металл собственного химического состава. Военные приемщики проверяли лишь соответствие брони заданным параметрам стойкости.
Как следует из таблицы, остродефицитные и дорогие никель и хром в советской броневой стали были заменены более дешевыми и распространенными марганцем и кремнием. Показательна оценка ученых НИИ-48 по итогам исследования противоснарядной защиты немецких танков и штурмовых орудий в 1942 г.: «Исследованные броневые стали трофейных танков являются в большинстве случаев более легированными, чем броневые стали отечественного производства. В силу этого по химическому составу исследованные марки не представляют особого интереса для отечественного бронепроизводства».
Действительно, сделать дорого - невелика хитрость. Попробуйте сделать и хорошо, и дешево! Если же говорить серьезно, то нельзя не согласиться с мнением одного из основных разработчиков отечественных броневых сталей, директора НИИ-48 А. С. Завьялова и его коллег: «Малая легированность никелем, молибденом и другими элементами отечественной броневой стали отнюдь не сказывается на качестве брони средних и тяжелых танков, но в то же время это дало возможность значительно увеличить выпуск брони при ограниченных ресурсах ферросплавов».
Нехватка сырья и связанное с этим ухудшение качества немецкой броневой стали действительно имело место, но не в 1941 г., а гораздо позднее. При изучении новых немецких танков типа Pz. Kpfw V «Пантера» и Pz. Kpfw VI Ausf. H «Тигр» в феврале 1944 г. сотрудники НИИ-48 установили, что в составе их брони увеличено содержание углерода при достаточно высоком легировании никелем, хромом, марганцем и молибденом. Одновременно была отмечена частичная замена молибдена ванадием. Источники не дают точного ответа, когда именно проявились негативные изменения немецкой стали - в конце 1943 г. или в начале 1944 г., тем более что это наверняка не было единовременным актом. Достоверно известно другое: немецкие танки, вышедшие на поле боя летом 1944 г., отличались заметно худшими характеристиками броневой стали, в составе которой полностью исчез молибден. В очередном отчете НИИ-48 делается вывод; «Нельзя не сказать, что по композиции хромоникель-вэнэдиевая сталь уступает хромоникельмолибденовой и причину замены одного элемента другим надо, очевидно, искать в истощении имевшихся запасов и потерей баз, снабжавших Германию молибденом».
Помимо химического состава стали, качества и свойства броневого металла зависят от способа его термической обработки. Соответственно получались следующие типы брони:
Гетерогенная (неоднородная) сталь, обладающая одновременно высокой твердостью внешней обстреливаемой стороны и основным слоем из более мягкого и вязкого металла. Наиболее распространенным способом получения гетерогенной брони была цементация. Другой вариант - поверхностная закалка токами высокой частоты.
Гомогенная сталь с более или менее однородной структурой металла по всей глубине броневого листа. Гомогенная сталь, в свою очередь, подразделялась на три подвида - высокой, средней и низкой твердости.
Кроме того, иногда применялась многослойная броня. Она создавалась либо путем сборки двух или нескольких листов твердой и вязкой стали в единые, соединенные электросваркой или болтами пакеты, либо путем соединения двух сортов металла разной твердости в одном листе при разливке или же во время прокатки таким образом, чтобы лицевая сторона оказалась более жесткой, а тыльная - вязкой (броня типа «компаунд»).
Наиболее стойкой при обстреле считалась изобретенная еще в 1877 г. броня «компаунд». По оценкам 1940-х гг., при равной защите она могла иметь процентов на тридцать меньшую толщину по сравнению с гомогенной сталью. Однако технология выделки «компаунда» всегда была сложной и затратной, поэтому широкого применения в танкостроении такая броня не получила. Известно, что в 1933-1934 гг. броневая сталь типа «компаунд» марки МИ и детали из нее производились на Мариупольском заводе для защиты танков БТ. На одну тонну готовых деталей расходовалось до 8 т броневого листа.
Механическое соединение нескольких листов в один пакет использовалось главным образом для усиления защиты устаревших танков: и наши, и немецкие опыты показали, что два или более листов разной твердости по стойкости уступают примерно на 5 - 15% монолитному листу гомогенной стали, по толщине равному общей толщине пакета. Правда, в случае, если между листами оставляли воздушный зазор размером не менее 100 мм, то пакет имел преимущество над монолитом при попадании подкалиберного или кумулятивного снаряда.
Цементированная броня впервые появилась на броненосных кораблях в конце XIX а. и отлично зарекомендовала себя в сражениях русско-японской и Первой мировой войн. В 1920 - 1930-х гг. она считалась весьма перспективной для защиты танков, однако броневым заводам пришлось преодолевать немалые технологические трудности: получить необходимое соотношение между твердым и вязким слоями в листе танковой брони толщиной от 5-7 мм оказалось гораздо сложнее, чем в броневых плитах крейсеров и линкоров толщиной от 100 мм и выше. На Мариупольском заводе технологию выделки цементированной брони осваивали в 1932 г., но отказались в пользу брони «компаунд», поскольку на тонну бронедеталей расходовалось до 12 т цементированного листа. На Ижорском заводе цементированную броню для танков Т-26 выпускали до 1940 г., однако и там в конце концов от нее отступились.
Гомогенная сталь для противопульной брони легких танков была создана в СССР в 1934 г. на Ижорском заводе и потому называлась ИЗ. В 1935 г. ее производство было освоено в Мариуполе; после доработки (в частности, с целью улучшения свариваемости) эта сталь была переименована в МИЗ (т. е. Мариуполь - Ижора); позднее она вошла в общесоюзные марочники броневых сталей под индексом 2П. Металл хорошо принимал закалку на толщинах до 30 мм; для изготовления тонны готовых деталей расходовалось 6 т листа. На танках Т-34 сталь 2П использовалась в двух вариантах - как конструкционная броневая сталь днища корпуса и как противопульная броня высокой твердости на крыше корпуса и башни.
Противоснарядная гомогенная броня разрабатывалась для советских средних и тяжелых танков во второй половине 1930-х гг. сразу в двух вариантах - высокой и средней твердости. Опыт боев в Испании и на Дальнем Востоке показал, что наиболее опасным врагом танка являются не мощные дивизионные и корпусные орудия, а невзрачные малокалиберные противотанковые орудия. Легкие, дешевые, маневренные, скорострельные, незаметные на поле боя - они легко поражали танки с противопульной защитой. Было известно, что основные армии стран Западной Европы заказывали такие пушки тысячами, да и РККА не отставала - в лето 1941 г. самым массовым ее орудием была 45-мм противотанковая; сухопутные части имели их почти 15 тыс. штук.
Поэтому массовым средним танкам считалось необходимым дать броневую защиту, гарантирующую отражение снарядов противотанковых пушек калибром 37 - 50 мм на дистанциях более 300 - 400 м, бронебойных пуль противотанковых ружей и крупнокалиберных пулеметов - на любых дистанциях. Наиболее оптимальным вариантом, обеспечивающим поставленную задачу при минимальных толщине и весе, была признана броня высокой твердости. Соответствующая марка стали создавалась в 1937-1939 гг. совместными усилиями работников Мариупольского завода и ученых НИИ-48. В популярной литературе она известна под заводским названием - МЗ-2 (Мариупольский завод-2) или индексом союзного марочника - 8С.
Детали из гомогенной брони высокой твердости при больших углах наклона к вертикали уверенно отражали бронебойные снаряды, по калибру примерно равные толщине самой брони. Следовательно, для защиты танка от мелкокалиберных противотанковых и танковых пушек требовались рациональная форма корпуса и башни танка в сочетании с броней толщиной всего в 40 - 50 мм.
На Т-34, как известно, использовалась преимущественно 45-мм катаная броня высокой твердости. Многочисленные обстрелы на советских полигонах из 45-мм отечественных пушек с длиной ствола в 46 калибров, а также длинноствольных 37-мм и 50-мм трофейных орудий неизменно доказывали ее преимущество перед броневой сталью средней и тем более низкой твердости. Согласно советским правилам, броневые детали рассматривались как доброкачественные при соблюдении следующих параметров:
Для стали высокой твердости толщиной в 45 мм считалось нормой, если 45-мм бронебойный снаряд обеспечивал кондиционное поражение вертикально установленного листа (т. е. выдавливал большую выпуклость с тыльной стороны) при скорости встречи 630 м/сек.
- для брони средней твердости в тех же условиях скорость встречи составляла всего 520 м/сек. .
Сквозного пробития вертикально установленного листа брони высокой твердости толщиной 40 мм советский 45-мм достигал с 420 м, однако тот же лист, установленный под углом в 45 градусов пробить не мог. Для брони средней твердости такой же толщины аналогичные показатели составляли 560 м и 50 м. Отметим, что для поражения брони высокой твердости вес снаряда при прочих равных условиях имел решающее значение. При опытном обстреле все той же отечественной 45-мм брони высокой твердости из стали марки 8С 50-мм немецкими бронебойными и подкалиберными снарядами ученые НИИ-48 выяснили, что бронебойные при больших углах наклона броневых листов или острых курсовых углах надежнее обеспечивают поражение, чем более могущественные по «паспортным» данным подкалиберные. При обстреле брони средней твердости вырисовывалась обратная картина - подкалиберные действовали явно лучше бронебойных снарядов.
При сравнении качеств остро- и тупоголовых бронебойных снарядов (отличающихся, как следует из названия, формой головной части) ученые НИИ-48 после долгих и неоднозначных опытов установили, что, как правило, сталь высокой твердости (как и цементированную) лучше пробивают тупоголовые снаряды, а остроголовые несколько отстают. В то же время броня средней твердости лучше поддавалась остроголовым снарядам. Отметим, что немцы в течение всей войны пользовались только остроголовыми снарядами, а советские артиллеристы поначалу стреляли тупоголовыми, позднее же обзавелись снарядами обоих типов.
На танке Т-34 использовалось немалое количество литых броневых деталей - в том числе таких крупных, как корпус башни. Изготовлялись они из стали 8С, но несколько увеличенной толщины: обстрелы показали, что литая броня уступает катаной по стойкости на 9-12% {64]. Соответственно литые башни имели стенки толщиной не 45, а 52 мм.
В годы войны на вооружение были приняты новые марки броневой стали высокой твердости для средних танков Т-34 - такие, как 68Л для отливки башен или катаная сталь ФД-5732 для бронекорпусов. И та, и другая принимались в соответствии с требованиями для стали 8С и имели перед ней преимущество только в виде экономии остродефицитных легирующих материалов - никеля, ферромарганца, ферросилиция
Вместе с тем новая сталь марки 44/1, несмотря на очевидную экономичность, была отвергнута, поскольку уступала стали 8С в бронестойкости и проявила повышенную склонность к образованию трещин. В 1944 г. началась отливка увеличенных по размеру башен новой конструкции (для 85-мм пушки) из новой и более легированной, чем предшественницы, стали марки 71Л. Согласно марочнику, она предназначалась для изготовления литой противоснарядной брони высокой твердости увеличенных толщин - от 60 до 90 мм.
При всех достоинствах гомогенной брони высокой твердости нельзя не отметить, что ее преимущества естественным образом продолжались в недостатках. Отличная стойкость по сравнению с броней средней и низкой твердости при обстреле высокоскоростными снарядами мелкокалиберных противотанковых пушек сопровождалась повышенной хрупкостью при попадании массивных бронебойных или даже осколочных снарядов длинноствольных зенитных, танковых и противотанковых пушек средних калибров - от 75 мм и выше. Эти орудия обладали высокой дульной мощностью, их снаряды подчас не пробивали, а буквально дробили броневую сталь высокой твердости, оставляя после себя большие проломы с расходящимися в разные стороны трещинами. Даже технические условия приемки броневых деталей из стали 8С предусматривали возможность отколов и трещин в размере до 4 калибров снаряда. Броню средней твердости среднекалиберные пушки поражали еще лучше, но благодаря вязкости стали не ломали ее, а лить проделывали правильной формы отверстия без трещин, почти равные калибру снаряда.
Уникальные кадры: испытания танка Т-34 на полигоне: срубание дерева носовой и закапывание в грунт.
И еше одно крайне неприятное обстоятельство: попадая в броню высокой твердости, снаряды выбивали из тыльной ее части настоящий дождь осколков, опасных для экипажа и оборудования танка. Если это были снаряды мелкокалиберных пушек, то и осколки летели мелкие, без особой убойной силы. Читаем воспоминания Н. К. Попеля, воевавшего летом 1941 г. на танке Т-34: «У нас окровавленные лица. Когда немецкие снаряды делали вмятины на лобовой броне, внутри от нее отскакивали крупинки стали и впивались в лоб, в щеки». Неприятно, опасно, но терпеть можно. Однако снаряды средних калибров с высокой энергией придавали осколкам уже убойную Силу. Так, от вторичного осколка, после рикошета немецкого снаряда от бортовой брони, погиб 21 января 1944 г. один из сподвижников знаменитого советского танкового генерала М. Е. Катукова командир танковой бригады А. Ф. Бурда. По данным М. Постникова, основная немекая противотанковая пушка 1943 - 1945 гг. 75-мм Рак 40 выбивала своим бронебойным снарядом опасные вторичные ОСКОЛКИ на дистанции до 2 км, 88-мм орудие давало тот же результат на расстоянии до 3 км.
Именно поэтому для защиты советских тяжелых танков KB и позднее ИС, предназначенных для прорыва мощных оборонительных линий и рассчитанных на обстрел мощными среднекалиберными орудиями, были выбраны марки высоко отпущенной брони средней твердости - хотя еще в 1940 г. удалось определить, что сталь высокой твердости в листах толщиной до 75 мм при рациональных углах наклона отлично отражает бронебойные снаряды довольно крупных калибров . Плиты брони средней твердости приходилось делать более толстыми, но зато благодаря своей вязкости они спасали от вторичных осколков. К тому же увеличение массы и снижение подвижности для танка прорыва особого значения не имели - он, как следует из того же приказа №325, и не предназначался для лихих рейдов по тылам врага.
Германии, как известно, после Первой мировой войны было запрещено создавать танки. Немецкие конструкторы боевых машин продолжали работать главным образом за рубежом - в Швеции, Чехословакии и даже в СССР, однако металлурги такой возможности были лишены, и поэтому восстановление производства броневого металла сопровождалось большими сложностями. Г. Гудериан пишет в своих воспоминаниях: «Особенно большие затруднения возникли при производстве специальной стали для танков, которая должна была обладать необходимой вязкостью; первые образцы плит для танков ломались как стекло» .
Средний танк Т-44 с 57-мм пушкой.
Как и в Советском Союзе, броневые листы относительно небольших толщин (30 - 40 мм) для танков Pz. Kpfw III и Pz. Kpfw IV изготовлялись в Германии из стали высокой твердости - как гомогенной, так и цементированной. На танках с увеличенной толщиной брони использовалась сталь, обработанная на среднюю твердость. Правда, повышенное содержание углерода делало ее довольно твердой даже при умеренной закалке.
Наиболее ответственные бронедетали, в частности - лобовые, часто подвергались цементации. Сложность технологии не смущала германских металлургов, поскольку объемы производства бронетанковой техники вплоть до 1942 г. оставались сравнительно небольшими. Различные источники подтверждают, что листы цементированной брони применялась в 1942 г. для экранирования лобовой защиты танков Pz. Kpfw Ш и Pz. Kpfw IV. Цементированная броня использовалась на модернизированных танках Pz. Kpfw IV выпуска 1942-1943 гг., а также, до конца 1942 г., на штурмовых орудиях StuG III. Из листов цементированной «морской» броневой стали собирались корпуса знаменитых штурмовых орудий Jgd. Pz. Tiger (P) «Фердинанд», благо строительство крейсеров все равно было остановлено и запасы лежали без дела.
Однако необходимость резкого увеличения выпуска бронетехники в конце концов заставила немецких металлургов отказаться от цементации брони. Начиная с 1943 г. высокие стандарты пытались поддерживать только для броневых деталей танков Pz. Kpfw V «Пантера», но и здесь с переменным успехом. Уже в 1943 г. исследователи НИИ-48 отмечали, что гетерогенная броня используется лишь на некоторых деталях (бортовых, частично - лобовых), причем встречались «Пантеры», целиком изготовленные из гомогенной брони средней твердости, без малейшего намека на цементацию.
Стойкость германской и отечественной брони высокой твердости советские специалисты в течение всей войны оценивали как примерно равную, а для брони средней твердости признавали небольшое преимущество немецкой стали.
Вместе с тем испытания обстрелом на советских полигонах и осмотр подбитой техники на полях сражений неизменно подтверждали повышенную, по сравнению с советской, хрупкость немецкой броневой стали и низкую ее живучесть (т. е. способность выдерживать длительный обстрел) - причем на всех типах брони и боевой техники. По итогам боев 1942 г. ученые НИИ-48 пришли к следующему выводу: «По характеру поражений при пулевом и снарядном обстреле броня трофейных танков, с точки зрения действующих в Советском Союзе технических условий на броню для танков, не является качественной и может быть оценена как неудовлетворительная, вследствие хрупкости и склонности к образованию трещин и расколов от удара снарядов и наличия отколов с тыла плит» .
Отличную иллюстрацию по теме опубликовал в одной из своих книг М. Свирин: фотография танка Pz. Kpfw V «Пантера» с почти развалившимся от сквозных трещин бортовым листом башни. Это результат попаданий всего лишь трех осколочных снарядов вполне скромного калибра. Бронк> они, естественно, не пробили, тем не менее танк из строя вывели. Из-за повышенной хрупкости стали немцы использовали катаный металл и не рисковали отливать крупные броневые детали. Дальше литых масок орудий танков и самоходных орудий германские броневых дел мастера не пошли.
На танках наших союзников использовалась, как правило, гомогенная броня средней и даже низкой твердости, Цементированная отмечена лишь на американских легких танках МЗ «Стюарт» {на листах толщиной менее 30 мм), гомогенная броня высокой твердости - на британских легких танках Мк VII «Тетрарх». И в первом, и во втором случаях речь идет о противопульной защите.
Промышленникам США пришлось в начале 1940-х гг. одновременно осваивать и производство средних танков, и выплавку противоснарядной брони - без малейшего предшествующего опыта. Поэтому не приходится удивляться тому, что, несмотря на высочайший уровень металлургических технологий, первая броневая продукция особыми достоинствами не отличалась. Советские специалисты, изучавшие американский броневой лист в 1942 г., пришли к выводу, что, при высокой точности проката лист толщиной 35 мм не соответствует даже умеренным «... техническим условиям военного времени как по химическому составу, так и по хрупкому виду поражений. Материал американской стали имеет шиферность и слоистость в плоскости проката».
Технологии выплавки, проката и термообработки броневой стали в США быстро совершенствовались, однако до конца войны американские металлурги не рисковали обрабатывать противоснарядную броню на высокую твердость, причем даже в относительно тонких бортовых листах толщиной 38 - 58 мм. Броневые детали из катаной стали закаливались на среднюю твердость, из литой стали (в том числе башни и корпуса танков) - на низкую твердость.
В современной литературе уже не раз отмечалась отличная вязкость брони американских танков по сравнению с отечественной. Что ж, этот вывод соответствует истине, однако основывается не на качестве металла, но на свойствах его закалки. В результате для равной бронестойкости на американские танки приходилось устанавливать более толстую и соответственно тяжелую броню.
Война - всегда выбор между плохим и очень плохим. Вероятность получить ранение от вторичного осколка все же менее страшна, чем полноценный бронебойный снаряд, пробивший защиту и взорвавшийся внутри танка. Соответственно и критерии для сравнения броневой защиты танков нужно искать не в толщине брони и не в углах наклона, а в способности устоять под обстрелом основных противотанковых средств противника. В нашей книге таким всеобщим уравнителем будут массовые орудия ПТО Германии.
Сочинения по истории Второй мировой войны буквально пестрят восхищенными оценками германской военной оптики, прежде всего прицелов. Именно в качестве оптики большинство исследователей видят причины успешной стрельбы немецких танков на большие дистанции и полное отсутствие таковой возможности для танков советских.
Подтверждений тому опубликовано множество. Вот, например, данные из отчета Г. Гудериана о действиях танков Pz. Kpfw V «Пантера» на Курской дуге: в течение пяти дней на дистанциях 1,5-2 км были поражены 140 советских танков, а одна «тридцатьчетверка» была подбита с расстояния в 3 км. И. П. Шмелев в книге «Танк «Тигр» упоминает случаи, когда танк-истребитель Jgd. Pz. Tiger (P) «Фердинанд» не без успеха вел огонь по танкам на дистанции в 5 км. Советские танки, в том числе и тяжелые, по мнению многих авторов, подобной возможности не имели. Например, М. Свирин утверждает: «... с таких расстояний вести прицельную стрельбу из ИС могли только хорошо подготовленные экипажи, так как качество оптического стекла прицелов было недостаточным».
Истина, как водится, посередине. Немецкие танки действительно стреляли по советской бронетехнике на большие расстояния, а советские - делали это крайне редко. Однако качество оптического стекла здесь совершенно неповинно. Дело в том, что система управления огнем на танках Второй мировой обеспечивала более или менее приемлемую точность танкового огня лишь на расстояниях прямого выстрела, когда траектория снаряда не превышает высоты цели. Эта дистанция была производной от начальной скорости снаряда и высоты вражеской машины.
Средний танк Т-44 с 57-мм пушкой.
Например, для отечественных 85-мм танковых пушек Д-5 и ЗИС-С-53 дальность прямого выстрела бронебойным снарядом с начальной скоростью 792 м/сек по мишени высотой в 2,5 м составляла 1 км. Для 75-мм пушки танка Pz. Kpfw V «Пантера» этот показатель несколько выше, поскольку начальная скорость его снаряда достигала 935 м/сек, но и в этом случае дальность прямого выстрела не достигала 1,5 км.
На расстояниях больше дистанции прямого выстрела траектория снаряда существенно отличается от полета по прямой линии. К цели снаряд подходит не под прямым углом, а сверху. На очень больших дальностях финальный участок полета снаряда приближается к вертикальному его падению. Соответственно, чем дальше враг, тем точнее нужно определять расстояние до него, чтобы снаряд не перелетел цель или не воткнулся в землю перед нею. При обстреле неподвижных мишеней можно было использовать артиллерийскую «вилку»: выстрел - перелет, корректировка наводки, выстрел - недолет, вновь корректировка. Третий снаряд с большой степенью вероятности попадал по месту назначения. Однако при стрельбе по движущемуся танку такая технология помогала плохо. На расстояние в 2 км снаряд гой же «Пантеры» летел примерно секунды 4 (траектория снаряда вытянута и реально больше расстояния между точками на местности, снаряд в атмосфере постепенно теряет скорость). За это время «тридцатьчетверка», двигаясь с далеко не максимальной скоростью в 35 км/час, успевала пройти метров 40 более чем достаточно, чтобы уклониться от снаряда.
На современных танках эта математическая задача - сведение в одной точке траектории снаряда и движущейся мишени - решается при помощи дальномеров и баллистических вычислителей, учитывающих массу параметров, вплоть до температуры воздуха и скорости ветра. На боевых машинах 1940-х гг. всего этого богатства не было и в помине. Первые и не слишком совершенные оптические дальномеры появились на прототипах танка Pz. Kpfw V Ausf. F «Пантера», построенных в 1945 г. в количестве 8 экземпляров. Вступить в бой они просто не успели.
Ну, а как быть с действительно подбитыми на дистанциях в 1,5-3 км танками? Не все же здесь выдумано, есть же реальная основа?
Конечно, есть. Но это истории из области статистики, а не качества прицелов. Если насытить воздух в определенном направлении большим количеством снарядов, то рано или поздно какой-то попадет в цель. Доказательство этому находим в документах, приложенных к книге воспоминаний германского танкиста О. Кариуса. Из отчета о действиях 502-го танкового батальона, оснащенного тяжелыми «Тиграми» Pz. Kpfw VI Ausf. H, за период с 24 по 30 июня 1944 г., мы узнаем, что для поражения 27 советских танков и САУ немцы израсходовали 1079 88-мм бронебойных снарядов. На каждую советскую машину потребовалось 40 выстрелов. Огонь вели с больших расстояний, но все же не далее 2 км. Итоги следующих боев, с 4 по 27 июля, оказались более успешными: на 85 танков и САУ потратили 555 снарядов (6,5 на одну цель). Причина ясна: батальон участвовал во встречных танковых боях и редко вел огонь с больших дистанций.
Советские танкисты не могли позволить себе такой роскоши - делать 40 выстрелов по одной машине
противника. На танках Т-34-76 образца 1942 г. из 100 снарядов возимого боекомплекта бронебойные и подкалиберные составляли всего 25 штук. На Т-34-85 их было еще меньше -21. Все остальное - осколочно-фугасные снаряды, в полном соответствии с основным назначением среднего танка.
Тем не менее на большие расстояния советские танкисты все же стреляли, благо телескопический прицел танка Т-34-85 типа ТШ-16 позволял вести огонь прямой наводкой на расстояние до 3,8 км. Однако их жертвами становились не танки, а орудия ПТО и другие малоподвижные цели, чему немало помогали солидный запас осколочно-фугасных снарядов и традиционная артиллерийская «вилка». Свидетельствует Э. Миддельдорф: «Особенно неприятными были действия русских танков, используемых в качестве самоходной артиллерии. В этом случае они действовали внезапно и уничтожали прямой наводкой одну огневую точку за другой, зачастую ведя огонь с большого расстояния и умело используя естественные укрытия».
Кстати, в советских танковых училищах будущих лейтенантов также обучали стрелять по танкам на дистанциях до 1,5 км. Хорошие ученики не без успеха проявляли свои умения в боях. Например, Герой Советского Союза А. М. Фалин в феврале 1944 г. подбил на своем Т-34-76 с расстояния в 1,5 км два немецких средних танка. Для уточнения дистанции первый выстрел он произвел осколочно-фугасным снарядом. Затем один за другим выпустил 3 бронебойных, что оказалось вполне достаточным для невезучих Pz. Kpfw IV.
По большому счету, в противотанковой борьбе расстояния свыше дистанции прямого выстрела были исключением и для нас, и для немцев. В 1944 г. ученые НИИ-48 провели любопытное исследование на полях танковых боев 1-го Украинского и 1-го Белорусского фронтов. Были изучены несколько сотен случаев обстрелов наших танков и СА немецкими танковыми и противотанковыми 75-мм и 88-мм орудиями, в том числе 166 случаев обстрела «тридцатьчетверок». Выяснилось следующее: орудия калибром 75 мм вели огонь no T-34 главным образом на дистанциях от 100 до 700 м, 88-мм пушки - на дистанциях от 400 до 1100 м. В общем, немецкие наводчики старались не жечь снаряды без пользы, нарушая это правило лишь в редких на фронте условиях абсолютного превосходства в силах и гарантированного подвоза боеприпасов.
Для себя отметим еще один важный критерий сравнительной оценки огневой мощи танков: это дистанция прямого выстрела по боевым машинам противника.
Изобретение относится к области разработки средств защиты техники от бронебойных пуль.
Прогресс в создании высокоэффективных поражающих средств и определяемое им повышение требований к бронезащите обусловило создание многослойной комбинированной брони. Идеология комбинированной защиты заключается в сочетании нескольких слоев разнородных материалов с приоритетными свойствами, включающем фронтальный слой из особотвердых материалов и высокопрочный энергоемкий тыльный слой. В качестве материалов фронтального слоя используют керамику высшей категории твердости, при этом задача ее сводится к разрушению закаленного сердечника, вследствие напряжений, возникающих при их высокоскоростном взаимодействии. Тыльный удерживающий слой предназначен для погашения кинетической энергии и блокировки осколков, образующихся в результате ударного взаимодействия пули с керамикой.
Известны технические решения, предназначенные для защиты поверхностей, имеющих сложный геометрический рельеф, - патенты США №5972819 А, 26.10.1999; №6112635 А, 05.09.2000, №6203908 В1, 20.03.2001; патент РФ №2329455, 20.07.2008. Общим в этих решениях является использование в фронтальном высокотвердом слое малоразмерных керамических элементов, как правило, в виде тел вращения, наибольшее распространение среди которых получили элементы в виде цилиндров. При этом эффективность работы керамики повышают за счет использования выпуклых покатых торцов с одной или обеих сторон цилиндров. В этом случае при встрече поражающего средства с овальными поверхностями керамики действует механизм увода или сбивания пули с траектории полета, существенно затрудняющий работу по преодолению керамической преграды. Кроме того, использование в этом случае малоразмерной керамики обеспечивается более высокий по сравнению с плиточным вариантом уровень живучести за счет существенного уменьшения зоны поражения и весьма важная для практики частичная локальная ремонтопригодность конструкций.
Вместе с тем высокая эффективность работы многослойной брони определяется не только свойствами материалов основных слоев, но и условиями их взаимодействия при высокоскоростном ударе, в частности акустическим контактом керамического и тыльного слоев, обеспечивающим возможность частичной передачи упругой энергии в тыльную подложку.
Современные представления о механизме ударного взаимодействия бронебойного сердечника и комбинированной защиты состоят в следующем. На первоначальном этапе при встрече сердечника с броней внедрения его в керамику не происходит ввиду того, что последняя обладает существенно большей твердостью по сравнению с таковой у сердечника, далее происходит разрушение сердечника за счет генерирования в нем высоких напряжений, возникающих при торможении о керамическую преграду, и определяется сложными волновыми процессами, происходящими при этом. Степень разрушения сердечника в основном определяется временем взаимодействия до момента разрушения керамики, при этом акустический контакт между слоями играет ключевую роль в увеличении этого времени за счет частичной передачи упругой энергии в тыловой слой с последующим поглощением и рассеиванием ее.
Известно техническое решение, изложенное в патенте США №6497966 В2, 24.12.2002, где предложена многослойная композиция, состоящая из лицевого слоя, выполненного из керамики или сплава с твердостью выше 27 HRC, промежуточного слоя из сплавов с твердостью менее 27HRC и тыльного слоя из полимерного композиционного материала. При этом все слои скреплены между собой полимерным намоточным материалом.
По сути дела, в этом случае речь идет о двухслойной композиции разрушающего фронтального слоя, изготовленной из материалов, отличающихся по твердости. В рекомендациях авторов этого технического решения предлагается в менее твердом слое использовать углеродистые стали, при этом вопросы об энергетическом обмене фронтального и тыльного слоев не рассматриваются, а предложенный класс материалов не может по своим свойствам служить активным участником переноса упругой энергии в тыловой слой.
Решение вопросов взаимодействия фронтального и тыловых слоев предложено в патенте РФ №2329455, 20.07.2008, который по совокупности общих признаков является наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению и выбран в качестве прототипа. Авторы предлагают использование промежуточного слоя в виде воздушного зазора или упругого материала.
Однако предложенные решения обладают рядом существенных недостатков. Так, на начальном этапе взаимодействия с керамикой упругий волновой предвестник разрушения достигает тыльной поверхности ее и вызывает ее перемещение.
При схлопывании зазора удар внутренней поверхности керамики о подложку может вызывать досрочное разрушение керамики и, следовательно, ускоренное пробитие керамической преграды. Чтобы избежать этого, необходимо или существенно увеличивать толщину керамики, что приведет к неприемлемому увеличению массы брони, или увеличивать толщину зазора, что снизит эффективность защиты из-за раздельного (поэтапного) разрушения отдельных слоев.
Во втором варианте авторы прототипа предлагают поместить между слоями упругую прослойку, которая должна предохранить керамику от разрушения при ударе о тыльную броню. Однако из-за низкого характеристического импеданса упругого материала прослойка не сможет обеспечить акустического контакта слоев, что приведет к локализации энергии в хрупкой керамике и ее досрочному разрушению.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение бронестойкости комбинированной брони.
Техническим результатом изобретения является повышение бронестойкости комбинированной брони за счет увеличения плотности акустического контакта между слоями.
Недостатки прототипа можно устранить, если промежуточный слой будет выполнен из пластичного материала с определенными свойствами, обеспечивающего акустический контакт слоев и передачу упругой энергии в тыл. Вышеуказанное достигается если предел текучести промежуточного слоя составляет 0,05-0,5 от предела текучести материала тыльного слоя.
При наличии промежуточного слоя, выполненного из пластичного материала с пределом текучести 0,05-0,5 от предела текучести материала тыльного слоя, в процессе перемещения керамики под действием упругого волнового предвестника происходит устранение неплотностей и мелких зазоров в прилегающих слоях благодаря пластической деформации последнего. Кроме того, под действием волн напряжений возрастает его плотность, а следовательно, его характеристический импеданс. Все это в совокупности приводит к увеличению плотности акустического контакта между слоями и повышает долю энергии, передаваемой и рассеиваемой в тыльном слое. В результате, за счет наличия промежуточного слоя, выполненного из пластичного материала с пределом текучести 0,05-0,5 от предела текучести материала тыльного слоя, энергия ударного взаимодействия распределяется по всем слоям комбинированной брони, при этом эффективность ее работы существенно возрастает, так как время взаимодействия до разрушения керамики повышается, что, в свою очередь, обеспечивает более полное разрушение высокотвердого сердечника.
Промежуточный слой с пределом текучести более 0,5 предела текучести тыльного слоя не обладает достаточной пластичностью и не приводит к желаемому результату.
Выполнение промежуточного слоя из пластичного материала с пределом текучести менее 0,05 от значения предела текучести материала тыльного слоя не приведет к желаемому результату, так как его выдавливание в процессе ударного взаимодействия происходит слишком интенсивно и описанное выше влияние на механику процессов взаимодействия не оказывается.
Предложенное техническое решение было опробовано в условиях испытательного центра НПО СМ г. Санкт-Петербург. Керамический слой в опытном образце 200×200 мм был изготовлен из корундовых цилиндров марки AJI-1 диаметром 14 мм и высотой 9,5 мм. Тыльный слой изготовили из броневой стали марки Ц-85 (предел текучести = 1600 МПа) толщиной 3 мм. Промежуточный слой изготовили из алюминиевой фольги марки АМЦ (предел текучести=120 МПа) толщиной 0,5 мм. Соотношение пределов текучести промежуточного и тыльного слоев составляет 0,075. Керамические цилиндры и все слои были склеены между собой полимерным связующим на основе полиуретана.
Результаты натурных испытаний показали, что предложенный вариант комбинированной бронезащиты имеет бронестойкость на 10-12% выше по сравнению с прототипом, где промежуточный слой выполнен из упругого материала.
Многослойная комбинированная броня, содержащая высокотвердый фронтальный слой из керамического блока или элементов, соединенных связующим в монолит, высокопрочный энергоемкий тыльный слой и промежуточный слой, отличающаяся тем, что промежуточный слой выполнен из пластичного материала, имеющего предел текучести 0,05-0,5 от предела текучести тыльного слоя.
Похожие патенты:
Изобретение относится к системам реактивной защиты для защиты неподвижных и движущихся объектов от поражающих элементов. Система неподвижно или подвижно установлена или может устанавливаться на обращенной к поражающему элементу (3) стороне подлежащего защите объекта (1) и содержит по меньшей мере одну расположенную под некоторым углом (2) наклона относительно направления поражающего элемента защитную поверхность (4).
Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении броневых листов из (α+β)-титанового сплава. Способ изготовления броневых листов из (α+β)-титанового сплава включает подготовку шихты, выплавку слитка состава, мас.%: 3,0-6,0 Al; 2,8-4,5 V; 1,0-2,2 Fe; 0,3-0,7 Mo; 0,2-0,6 Cr; 0,12-0,3 О; 0,010-0,045 С; <0,05 N; <0,05 Н;<0,15 Si; <0,8 Ni; остальное - титан.
Группа изобретений относится к области транспортного машиностроения. Способ установки стекол при бронировании автомобиля по первому варианту заключается в том, что бронированные стекла устанавливаются за штатными при помощи рамки, соединяемой с заходной частью стекла и повторяющей форму стекла, и крепежных элементов.
Изобретение относится к бронированным объектам, преимущественно к электрифицированным танкам с динамической (реактивной) броневой защитой. Бронированный объект содержит защитное устройство динамического типа, которое включает в себя элементы с корпусом и крышкой, установленные на части площади внешней поверхности объекта.
Группа изобретений относится к производству многослойных гибких броневых материалов для средств индивидуальной защиты. Способ противодействия многослойной брони движению пули, осколка заключается в том, что чередуют слои высокомодульных волокон с веществами, усиливающими противодействие, которые размещают в ячейках, образованных слоями высокомодульных волокон.
Изобретение относится к оборонной технике и предназначено для проведения испытаний лицевых металлических преград - основы гетерогенных защитных структур. Способ включает выстреливание бойков со скоростью, большей скорости удара, определение и замер глубины ударного внедрения бойка диаметром d в поверхность металла h (глубина каверны). При этом скорость удара больше или меньше ожидаемой минимальной скорости сплошных пробитий. Определение предельной (минимальной) скорости сплошных пробитий, выше которой получаются сплошные пробития, а ниже - только закономерные пробития, на фоне линейной зависимости малых значений глубины каверны h от скорости удара; преимущества квантованных скоростей удара; однозначных и малых двузначных квантовых чисел n для всех скоростей, на которых получены пробития или каверны увеличенной глубины. Достигается определение наличия и преимущества квантованных скоростей удара, а также повышение точности определения минимальной скорости сплошных пробитий. 4 ил.
Изобретение относится к военной технике, в частности к конструкции броневой защиты, предназначенной для противодействия кумулятивным боеприпасам. Динамическая защита содержит корпус, в котором расположены две параллельные металлические пластины, детонаторы, равномерно расположенные в зазоре между металлическими пластинами, датчики определения координат проникающей кумулятивной струи, закрепленные на внутренних поверхностях пластин. В зазоре между металлическими пластинами расположены сосуды, заполненные жидкостью, внутри сосудов жестко закреплены детонаторы, выполненные в виде управляемых электрических разрядников, силовые электроды которых соединены проводами с выходом электрического накопителя энергии, а поджигающие электроды электрически соединены с выходом генератора поджигающих импульсов, вход которого электрически соединен с датчиками определения координат кумулятивной струи. Достигается повышение надежности работы динамической защиты. 1 ил.
Изобретение относится к средствам защиты техники и экипажа от пуль, осколков и гранатометных гранат. Защитный композитный материал содержит сэндвич, включающий в себя по меньшей мере три слоя, склеенных между собой. Первый и второй слои сэндвича включают в себя по меньшей мере два препрега и уголки титанового сплава или алюминиевого сплава. Третий слой защитного композита имеет сотовую конструкцию и изготавливается из полиуретана. Первый и второй слои сэндвича включают в себя монолиты, образованные из углового профиля. Полки углового профиля расположены под углом 45° к плоскости рабочей поверхности защитного композита. Уголки титанового сплава или алюминиевого сплава соединены между собой по меньшей мере двумя препрегами. Волокна препрега содержат корундовые нанотрубки на поверхности волокна из полиэтиленовой нити, или из стеклонити, или из базальтовой нити, или из ткани, или жгута, или ленты. Достигается повышение защитных свойств за счет конструкции брони. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к бронированным объектам, главным образом к танкам с динамической броневой защитой, и одновременно к средствам маскировки военных объектов с помощью маскировочного покрытия, закрепленного на поверхности объекта. Защитное устройство бронированного военного объекта содержит съемно закрепляемые на участках брони объекта маскировочные квадратные элементы-модули с камуфляжным рисунком в цветовом ассортименте и с выбором той или иной индивидуальной четырехпозиционной ориентацией. В устройстве предусмотрены распределенные по поверхности объекта элементы динамической защиты со съемными квадратными крышками, а маскировочные элементы-модули выполнены в виде жестких пластин, взаимозаменяемых с упомянутыми крышками элементов динамической защиты, с возможностью оперативного изменения камуфляжного рисунка путем замены и/или перестановки двухфункциональных, таким образом, элементов-модулей между элементами динамической защиты. Достигается оперативность замены средств маскировки путем частного применения принципа многофункциональности узлов и деталей машин к элементам динамической защиты и средств маскировки. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля качества композитных броневых преград. Заявлено устройство теплового контроля качества композитных броневых преград на основе анализа энергии поглощения поражающего элемента, включающее устройство для стрельбы, расположенное между подложкой и устройством для стрельбы на траектории полета поражающего элемента устройство для измерения скорости полета поражающего элемента на выходе устройства для стрельбы, подложку из пластичного материала. Устройство дополнительно снабжено тепловизионной системой, компьютерной системой и устройством регистрации начала полета поражающего элемента. Тепловизионная система расположена таким образом, чтобы поле обзора ее оптической части охватывало место соприкосновения поражающего элемента и композитной броневой преграды. Вход устройства регистрации начала полета поражающего элемента подключен к выходу устройства измерения скорости поражающего элемента на выходе устройства для стрельбы. Выход устройства регистрации начала полета поражающего элемента подключен к входу тепловизионной системы, а выход тепловизионной системы подключен к входу компьютерной системы. Технический результат - повышение информативности и достоверности результатов испытаний. 9 ил.
Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Энергопоглощающая структура для защиты днища наземных транспортных средств состоит из внутреннего и наружного слоев защиты, выполненных из броневых и/или конструкционных сплавов. Между слоями защиты расположена прослойка. Прослойка выполнена в виде двух одинаковых рядов U- или W-образных энергопоглощающих профилей, зеркально обращенных друг к другу и сдвинутых на полшага относительно друг друга. Торцевые ребра энергопоглощающих профилей одного ряда опираются на торцевые ребра соседних энергопоглощающих профилей противоположного ряда. Достигается повышение эффективности энергопоглощения при подрыве. 3 ил.
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля качества композитных броневых преград. Способ включает установку броневой преграды перед пластиной из пластичного материала, направление с заданной скоростью поражающего элемента на броневую преграду. Дополнительно регистрируют температурное поле поверхности композитной броневой преграды, имеющей минимальные температурные аномалии, которое принимается за аномальное, определяют пространственное разрешение для регистрации температурного поля, исходя из обнаружения минимальных по размеру температурных аномалий с пространственным периодом, определяемым размерами минимальной температурной аномалии. После воздействия на композитную броневую преграду поражающим элементом с заданной скоростью одновременно измеряют температурное поле в области соприкосновения поражающего элемента с композитной броневой преградой, начиная с момента соприкосновения поражающего элемента с композитной броневой преградой и с противоположной стороны, по отношению к стороне соприкосновения с поражающим элементом, на основании анализа температурного поля, зарегистрированного с двух поверхностей, определяют техническое состояние композитной броневой преграды по вектору характеристик броневой преграды и ее энергию поглощения минимизацией функционала по вектору характеристик контролируемой броневой пластины путем решения системы уравнений и на основании анализа температурного поля определяют энергию поглощения композитной броневой преградой. Раскрыто устройство стендовых испытаний композитных броневых преград. Технический результат - повышение информативности и достоверности результатов испытаний. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.
Изобретение относится к стойкому к проникновению изделию, которое может использоваться для производства защитной одежды, такой как бронежилеты, шлемы, а также щитов или элементов брони, а также к способу его производства. Изделие содержит по меньшей мере одну тканую тканевую структуру (3), имеющую термопластические волокна и высокопрочные волокна с прочностью по меньшей мере 1100 МПа, в соответствии со стандартом ASTM D-885. Высокопрочные волокна соединены вместе для формирования тканой ткани (2) тканой тканевой структуры (3), а термопластические волокна имеют массовый процент относительно массы тканой тканевой структуры (3), составляющий от 5 до 35%. Причем термопластические волокна предпочтительно в виде негофрированной ткани (6) лежат на тканой ткани (2) и соединены с тканой тканью (2) основной нитью и/или уточной нитью тканой ткани (2) из высокопрочных волокон. При этом отсутствуют какие-либо дополнительные соединительные нити или нетекстильные соединительные средства для соединения между тканой тканью (2) и термопластическими волокнами. Стойкое к проникновению изделие обладает свойствами защиты от удара и/или антибаллистическими свойствами. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к пуленепробиваемым композитным изделиям, характеризующимся улучшенным сопротивлением к изнаночной деформации. Пуленепробиваемое изделие содержит вакуумную панель, которая состоит из первой поверхности, второй поверхности и корпуса. Вакуумная панель ограничивает по меньшей мере часть внутреннего объема, в котором создают разрежение. Пуленепробиваемое изделие содержит по меньшей мере одно пуленепробиваемое основание, которое соединяют с первой или второй поверхностью вакуумной панели. Пуленепробиваемое основание содержит волокна и/или ленты с удельной прочностью приблизительно 7 г/денье или более и модулем упругости при растяжении приблизительно 150 г/денье или более. Также пуленепробиваемое основание изготавливают из жесткого материала не на основе волокон или лент. Предлагается также способ формирования пуленепробиваемого изделия, при котором пуленепробиваемое основание располагают так, чтобы оно находилось с внешней стороны пуленепробиваемого изделия, а указанную вакуумную панель располагают позади указанного по меньшей мере одного пуленепробиваемого основания для того, чтобы принять любую ударную волну, которая возникает в результате удара поражающего элемента об указанное пуленепробиваемое основание. Обеспечивается ослабление воздействия ударных волн, генерируемых в результате ударного воздействия поражающего элемента, снижение величины изнаночной деформации, предотвращение или минимизация травм от запредельного действия пуль. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 ил., 2 табл., 19 пр.
Группа изобретений относится к области измерительной техники, а именно к способу контроля качества композитных броневых преград из ткани и устройству для его осуществления. Способ включает установку композитной броневой преграды перед пластиной из пластичного материала, направление с заданной скоростью поражающего элемента на броневую преграду и определение энергии поглощения поражающего элемента. С момента взаимодействия броневой преграды и поражающего элемента регистрируют одновременно два пространственных поля на поверхности броневой преграды: температурное поле поверхности броневой преграды и поле видеоизображения поверхности. Накладывают контур видеоизображения на температурное поле, формируют новое измеренное температурное поле, а энергию поглощения композитной броневой преградой определяют на основе анализа нового температурного поля. Раскрыто устройство контроля качества композитных броневых преград из ткани для осуществления способа. Достигается повышение информативности и достоверности результатов контроля. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к области разработки средств защиты техники от бронебойных пуль. Многослойная комбинированная броня содержит высокотвердый фронтальный слой из керамического блока или элементов, соединенных связующим в монолит, высокопрочный энергоемкий тыльный слой и промежуточный слой. Промежуточный слой выполнен из пластичного материала, имеющего предел текучести 0,05-0,5 от предела текучести тыльного слоя. Достигается повышение бронестойкости комбинированной брони за счет увеличения плотности акустического контакта между слоями.
