СТОЙКОСТЬ И ВЕС ПРОТИВОПУЛЬНЫХ ПРЕГРАД ИЗ

СТЕКЛОТЕКСТОЛИТА НА ОСНОВЕ ПОЛИВИНИЛБУТИРАЛЯ

Канд. техн. наук И. И. ТЕРЕХИН, инж. В. П. ВАСИН, инж. В. З. ВИШНЕВСКИЙ, канд. техн. наук П. З. ЛИ канд. техн. наук Т. М. ЛУКОВЕНКО, инж. А. Н. БЕЛОБО РОДЬКО

Вестник бронетанковой техники. 1967. №2

Возросшие требования к защите легких танков и бронетранспортеров и строгое ограничение веса этих машин заставляют искать пути усиления стой­кости бронирования и снижения его веса за счет применения новых материалов. В последние годы за рубежом и в Советском Союзе делались пред­ложения и проводились работы по применению специальных стеклопластиков для бронекорпусов легкобронированных машин с целью уменьшения их веса или усиления защиты.

В связи с этим представляет интерес изучение зависимостей защитных и весовых характеристик противопульных преград из стеклопластиков от условий обстрела (калибр и тип пули, угол обстрела и др.) и сравнение этих зависимостей с соответ­ствующими зависимостями для стальной брони и брони из алюминиевых сплавов.

Методика испытаний

Из большого числа предварительно испытанных стеклопластиков, изготовленных на различных ви­дах смол, с различными структурами стеклонаполнителей, для подробного исследования был выбран разработанный в НИИПластмасс стеклотекстолит на стеклоткани ТУ 16/13 и смоле поливинилбутираль [1], отличающийся удовлетворительной живу­честью при обстреле пулями.

Содержание смолы в этом стеклотекстолите со­ставляло 18—20%. Плиты для испытаний толщи­ной от 25 до 120 мм изготавливались путем прес­сования предварительно пропитанной смолой стеклоткани. Давление прессования составляло около 100 кг/см², температура во время прессова­ния поддерживалась равной 150—170° С. Стекло­текстолит имел следующие физико-механические свойства: удельный вес — 1,85 г/см³ предел проч­

ности при растяжении параллельно слоям — 28—33 кг/мм³, перпендикулярно слоям — 0,01,2 кг/мм²; предел прочности при сжатии парал­лельно слоям — 13—15 кг/мм², перпендикулярно слоям     24—28 кг/мм²; удельная ударная вяз­кость 2,5—2,8 кгм/см²; твердость по Бринеллю — 40—60 кг/мм².

Карточки стеклотекстолита различной толщины оостреливались по нормали и под углами броне­бойными пулями Б-32 калибра 7,62 и 12,7 мм . При этом определялась скорость предела кондицион­ных поражений. Для стеклотекстолитовых карто­чек кондиционными считались такие поражения пулями, при которых с тыла не наблюдались сквоз­ные разрушения материала преграды и на листе ватмана, установленном за испытываемым образ­цом, не обнаруживалось следов от осколков. Ха­рактерный вид поражений на карточках из стек­лотекстолита представлен на фиг. 1.

Зависимости, полученные в результате этих ис­пытаний, сравнивались с соответствующими зави­симостями для стальной противопульной брони марки 2П и брони из алюминиевого сплава Д-20 [2]. Данные о механических свойствах этих типов металлической брони приведены в таблице.

Механические свойства противопульной стальной брони марки 2П и брони из алюминиевого сплава Д-20

Фиг. 1. Характерные виды поражений стеклотекстолитовых

преград при обстреле бронебойными пулями:

а — лицевая сторона; б — тыльная сторона.

Результаты испытаний

Результаты испытаний стеклотекстолитовых карточек обстрелом бронебойными пулями Б-32 калибров 7,62 и 12,7 мм по нормали и соответ­ствующие данные для стальной брони 2П и брони из алюминиевого сплава Д-20 представлены на фиг. 2 в координатах: вес одного квадратного мера брони (P кг/м²) скорость предела кондици­онных поражений (V_пкп м/сек). Рядом с осью ор­динат даны шкалы для определения толщин бронсвых преград.

Как видим, во всем рассматриваемом диапазо­не изменения скорости испытания пулями прегра­ды из стеклотекстолита имели вес меньший, чем равностойкие преграды из стальной брони 2П. Раз­ница в весе мало изменялась с увеличением V_пкп от 400 до 700 м/сек. Относительная экономия веса, получаемая на стеклотекстолитовых преградах в сравнении со стальными, существенно зависела от V_пкп и в случае обстрела пулями Б-32 калибра изменялась от 44% при V_пкп около 400 м/сек до 14,5% при V_пкп около 800 м/сек и калибра 12,7 мм со­ответственно от 27 до 14 % при тех же значениях V_пкп. В рассматриваемом диапазоне изменения скоростей взаимодействия стеклотекстолитовые преграды имели некоторые преимущества (6—12%) по ве­су в сравнении с равностойкими преградами из сплава Д-20 в случае испытания пулями калибра 7,62 мм . Для случая обстрела пулями калибра 12,7 мм кривые P = f (V_пкп) Для преград из этих материалов практически совпали.

Результаты испытаний карточек стеклотексто­лита путем обстрела пулями под углами и соответ­ствующие данные по стальной и алюминиевой бро­не приведены на фиг. 3 в координатах: угол встре­чи пули с преградой (α) — произведение веса 1 м² брони на cos α (Р · cos α) при постоянном значении V_пкп. Таким образом сравнивался вес равностойких преград с одинаковой площадью проекции, нор­мальной к направлению обстрела.

Как видим, с увеличением угла обстрела от 0 до 50° величина P · cos α при постоянном значении V_пкп непрерывно уменьшалась. Однако для каж­дого материала преграды ход этих кривых имел свои особенности. Для стальной брони 20 харак­терным являлось довольно интенсивное уменьше­ние величины P · cos α, начиная со сранигельно ма­лых углов обстрела (5—8°) и до угла обстрела 30—35°, а для алюминиевого сплава Д-20—на­чиная с 30 и до 50°. Стеклотекстолитовые преграды занимали промежуточное положение между сталь­ными и алюминиевыми преградами: для них ха­рактерным было сравнительно равномерное умень­шение величины P · cos α с увеличением а от 0 до 50°.

Различие в ходе кривых на фиг. 3 приводило к тому, что соотношение между весовыми характе­ристиками преград из рассматриваемых материа­лов, полученное в результате испытаний обстрелом по нормали, сильно менялось при сравнении веса преград в случае обстрела под углами. Весовое преимущество стеклотекстолитовых преград в сравнении со сталью 2П наблюдалось в диапазоне углов взаимодействия 0—25° при обстреле пулями Б-32 калибра 7,62 мм и 0—15° при обстреле пуля­ми Б-32 калибра 12,7 мм .

При дальнейшем увеличении углов обстрела до 50° стеклотекстолитовые преграды становились даже несколько тяжелее равностойкой стальной брони, практически сравни­ваясь с ней по весу при углах обстрела 50—70°.

В сравнении с броней из сплава Д-20 стеклотекстолитовые преграды имели преимущество по весу в диапазоне углов обстрела от 0 до 50°, несколько уступая им при углах обстрела 50—70° (обстреле пулей калибра 12,7 мм при V_пкп = 800 м/сек).

 ­

Фиг. 2. Весовая характеристика 1 м² преграды при обстреле

по нормали бронебойно-зажигательными пулями:

а — калибра 7,62 мм ; б — калибра 12,7 мм .

1 — сталь 2П; 2 — алюминиевый сплав Д-20; 5 — стеклотекстолит на смоле ПВБ.

Фиг. 3. Весовая характеристика 1 м² преграды при

обстреле иод углами бронебойно-зажигальными пулями:

а — калибра 7,62 мм ; б — калибра 12,7 мм .

1 — сталь 2П; 2 — алюминиевый сплав Д-20; 3 — стеклотекстолит на смоле ПВБ.

Более высокая противопульная стойкость пре­град из стеклотекстолита, так же как и брони из алюминиевого сплава Д-20 в сравнении со стой­костью стальной брони 2П при обстреле бронебой­ными пулями по нормали связана с более высоким удельным весовым сопротивлением вытеснению материала програды, т. е. на вытеснение единицы веса стеклотекстолита и алюминиевого сплава рас­ходуется большая энергия, чем на вытеснение такого же количества по весу стальной брони [3].

Это повышение удельного сопротивления вытес­нению единицы веса на преградах из рассматри­ваемых легких материалов связано, в первую оче­редь, с влиянием глубинного фактора (увеличение сопротивления прониканию пули в глубине пре­грады по сравнению с сопротивлением вблизи ли­цевой и тыльной поверхности). Влияние глубин­ного фактора проявляется при значениях отноше­ния толщины преграды к диаметру сердечника пули d более 2-х [4]. Легко подсчитать, что карточ­ки из стеклотекстолита и алюминиевого сплава, испытывавшиеся по нормали, имели толщину, рав­ную 4—8 d, а равные им по стойкости стальные карточки — 1,5—2 d.

Фиг. 4. Троектория пули в преграде из стеклотекстолита при

обстреле под углами (стрелка показывает направление об­стрела)

Сравнительно резкое уменьшение веса преград из брони 2П е увеличением углов обстрела от 5 до 35° и преград из сплава Д-20 с увеличением углов обстрела от 30 до 50° связано с разрушением (изломом) сердечника бронебойных пуль. При об­стреле стеклотекстолитовых преград под углами 35—50° регулярно наблюдалось только разруше­ние (излом) сердечников бронебойных пуль калиб­ра 7,62 мм .

Существенного влияния анизотропии структуры и мехапических свойств стеклотекстолита (разли­чие в сопротивлении прониканию пуль вдоль и по­перек слоев) не зависимость веса стеклотекстоли­товых преград от угла обстрела в описываемых опытах выявлено не было. По-видимому, это влия­ние несколько усиливает зависимость стойкости от угла обстрела за счет действия на сердечник пули некоторого денормализующего момента, отклоняю­щего троекторию его движения в направлении, па­раллельном расположению слоев, как показано на фиг. 4. В то же время низкое сопротивление отрыву в направлении, перпендикулярном расположению слоев стеклотекстолита является причиной его срав­нительно низкого сопротивления прониканию вблизи тыльной поверхности преграды.

Отрицательное влияние последнего фактора особенно заметно при малых значениях отношения в/d. Этим может быть объяснен тот факт, что при углах обстрела более 50° стеклотекстолитовые пре­грады не имели весового преимущества в сравне­нии с равиовесовымп преградами из стали 2П.

Выводы

1.    Применение стеклотекстолитом на поливинилбутирале для броневых деталей дает возможность при одинаковом весе со стальной броней получить значительный выигрыш по противопулыюй стой­кости в случае обстрела этих деталей по нормали и под малыми углами (до 15—20°).

2.    При сохранении заданной противопульной стойкости применение стеклотекстолита на поли­ви мил бутир але дает возможность снизить вес бро­невых деталей, расположенных под небольшими конструктивиыми углами.

Дальнейшее повышение стойкости стеклотекстолитов должно быть направлено на обеспечение весового выигрыша в сравнении со стальной бро­ней во всем диапазоне реальных углов обстрела.

Л ИТЕРАТУРА

1.    П. 3. Ли, Т. М. Луковеико, М. С. Акути н. М. П. Бутылкина, А. Я. Мусина. Стеклотекстолит на основе поливиннлбутираля. «Пластические массы», 1950, М №3.

2.    О. И. Алексеев, И. И. Tepex и и. Перспективы применения алюминиевых сплавов для изготовления корпу­сов легкобронированных машин. «Вестник бронетанковой тех­ники», 1962, № 1.

3.    Ф. Ф. Витманн Б. С. Иоффе. Об удельных со­противлениях материалов внедрению снаряда и их роли в определении весовых характеристик преграды (однослойная преграда). Сборник «Поведение материалов при артиллерий­ских и сверхартиллерийских скоростях \дара», АН УССР, 1958, 40—54.

4.    В. А. Степанов. Удельная работа вытеснения объе­ма. Сборник «Поведение материалов при артиллерийских л сверхартиллерийских скоростях удара». AM УССР, 1958, 27— 39.