ГЛАВНАЯ НА ВООРУЖЕНИИ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ
РАЗРАБОТКИ
ОГНЕВАЯ МОЩЬ
ЗАЩИТА ПОДВИЖНОСТЬ 

ЭКСКЛЮЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ  БИБЛИОТЕКА ФОТООБЗОРЫ
 
 




ВЛИЯНИЕ ТВЕРДОСТИ СТАЛЬНОЙ БРОНИ

НА ЕЕ ПРОТИВОСНАРЯДНУЮ СТОЙКОСТЬ

О. И. АЛЕКСЕЕВ, С. Н. ВЫСОКОВСКИЙ, канд. техн. наук Л. С. ЛЕВИН,

 канд. техн. наук Н. П. НЕВЕРОВА-СКОБЕЛЕВА, А. Е. ПРОВОРНАЯ,

канд. техн. наук А. К. ПРОВОРНЫЙ, Б. К. ФИЛОРЕКЬЯН

Вестник бронетанковой техники. №6. 1974

 

На протяжении всей истории развития произ­водства корабельной и танковой брони повышение твердости рассматривалось как один из наиболее очевидных путей повышения ее стойкости. Однако эффективность повышенной твердости зависит от условий обстрела: от толщины брони b, угла об­стрела α, калибра d и типа снарядов, их конструкции и качества.

В период Великой Отечественной войны 1941— 1945 гг. определились два основных вида противоснарядной танковой брони: 1) броня высокой твер­дости марки 8С (подвергаемая закалке и низкому отпуску — низкоотпускаемая), которая применялась в толщине до 45 мм для среднего танка Т-34; 2) броня средней твердости марок 49С и 42С (под­вергаемая закалке и высокому отпуску — высокоотпускаемая) в толщине до 90 мм для тяжелого танка КВ.

Впоследствии для тяжелых танков с толщиной брони до 140 мм была разработана литая (70Л) и катаная (51С) броня высокой твердости [6,7,11].

Броня высокой твердости dотп — 2,9—3,15 мм)* обеспечила значительное преимущество танков Т-34 перед танками иностранных армий, которое опреде­лялось тем, что немецкие остроголовые снаряды калибра до 75 мм не отличались большой проч­ностью и почти полностью разрушались при вза­имодействии с твердой броней.

 

* Значения твердости даны по Бринелю в диаметрах от­печатка 10 мм шарика при нагрузке 3000 кгс.

 

При появлении на вооружении немецкой армии высокопрочных 75-мм и 88-мм остроголовых снаря­дов с бронебойным наконечником и длинностволь­ных пушек, обеспечивающих начальную скорость снаряда v0 до 1000 м/с, преимущество брони высокой твердости по сравнению с броней средней твер­дости значительно уменьшилось.

Систематические сравнительные испытания обстрелом катаной и литой брони высокой и средней твердости немецкими остроголовыми снарядами с бронебойным наконечником калибра 75, 88 и 105 мм [3, 5] показали следующее:

1. При обстреле 75-мм и 88-мм снарядами с v0 = 1000 м/с броня высокой твердости толщиной 160—110 мм и 190—130 мм имела преимущество перед броней средней твердости в диапазоне α = 0÷55° и 0÷50° соответственно при отношении толщины брони к калибру снаряда b/d > 1,2 для 75-мм снарядов и b/d >1,37 для 88-мм снарядов (рис. 1).

При углах обстрела более 50—55° и отношении b/d ниже 1,2 и 1,37 соответственно броня высокой твердости теряла преимущества перед броней сред­ней твердости вследствие большого сопротивления металла движению снарядов, что затрудняет рикошетирование, а также и вследствие меньшей сопро­тивляемости низкоотпущенной стали срезу пробки.

2. При обстреле 105-мм снарядами броня высо­кой твердости толщиной 100 мм (b/d = 1,14) при всех углах встречи уступала броне средней твердости.

3. Испытания литых башен с толщиной стенки 100 мм снарядами калибра 88 мм (b/d = 1,13) при углах встречи 0-40° показали преимущество брони высокой твердости.


 

Рис. 1. Изменение толщины брони различной твердости 
в зависимости от угла обстрела немецкими остроголовыми 
снарядами калибра 75 мм (а) и 88 мм (б):
—— - броня средней твердости;	– – – - броня высокой твердости

Рис. 1. Изменение толщины брони различной твердости

в зависимости от угла обстрела немецкими остроголовыми

снарядами калибра 75 мм (а) и 88 мм (б):

—— - броня средней твердости;   – – – - броня высокой твердости

 

4. По живучести броня высокой твердости усту­пала броне средней твердости, причем литая броня высокой твердости имела более высокую живу­честь, чем катаная, что объясняется отсутствием расслоев в металле и большей жесткостью кон­струкции башни.

 

Рис. 2. Изменение уровня противоснарядной стойкости гомогенной катаной брони средней (сплошная линия) и высокой (пунктир) твердости толщиной 80 мм в зависимости от угла обстрела отечественными 100-мм тупоголовыми снарядами

Рис. 2. Изменение уровня противоснарядной стойкости гомогенной катаной брони средней (сплошная линия) и высокой (пунктир) твердости толщиной 80 мм в зависимости от угла обстрела отечественными 100-мм тупоголовыми снарядами


 

В связи с отсутствием преимущества по уровню бронестойкости перед броней средней твердости при больших углах встречи а конструкторы после­военных машин, рассчитывая на защиту от броне­бойных калиберных снарядов, отказались от при­менения брони высокой твердости.

Исследования были в дальнейшем продолжены в связи с широким распространением подкалиберных снарядов, диаметр сердечников которых зна­чительно меньше толщины брони. В этом случае, когда b/d ≥1, увеличение твердости брони стано­вится целесообразным.

Сравнительные испытания катаной брони высо­кой и средней твердости отечественными современ­ными снарядами различных типов показали сле­дующее [8]:

1. Против 100-мм отечественных бронебойных тупоголовых снарядов броня высокой твердости имеет преимущество по стойкости при углах об­стрела α = 0÷40°; при углах обстрела броня средней твердости;    броня  высокой твердости более 40 — преимущество имеет броня средней твердости (рис. 2).

Живучесть брони высокой твердости против этих снарядов удовлетворитель­ная: отколы не превышали трех калиб­ров.

2. Против 122-мм остроголовых сна­рядов с бронебойным наконечником при b/d = 0,65-0,82 броня высокой твер­дости толщиной 80—100 мм показала пониженную стойкость (по αпкп) на 4-6° по сравнению с броней средней твердости (табл. 1) и большую склон­ность к отколам, которая проявлялась тем сильнее, чем меньше отношение b/d.

Применение металла электрошлакового переплава, отличающегося большой изотропностью механических свойств, плотностью и отсутствием расслоев, привело к улучшению жи­вучести брони высокой твердости, но не повысило ее стойкости.

 

Таблица 1

Угол кондиционных поражений αпкп брони различной

твердости при обстреле 122-мм остроголовыми снарядами

с бронебойным наконечником (v0 = 910-938 м/с)

 

Толщина брони, мм (b/d)

αпкп, град

броня средней твердости

броня высокой твердости

80 (0,65)

69

75

90 (0,73)

67

71-73

100 (0,82)

64

69


 

4. Снижение твердости брони с dотп = 3,45 до 4,0 мм в отдельных условиях испытаний может привести к повышению противоснарядной стойко­сти, в частности при испытаниях тупоголовыми и остроголовыми снарядами калибра 122 мм брони толщиной 80 и 100 мм под углами 55 и 65° (рис. 3).

При обстреле по нормали 122-мм остроголовы­ми снарядами с бронебойным наконечником сни­жение твердости брони указанных толщин приво­дит к понижению уровня стойкости, а при испытании 122-мм тупоголовыми снарядами изменение твердости в пределах 3,65-4,0 мм на стойкости брони не сказывается [1].


 

Изменение уровня противоснарядной стойкости гомогенной 
бро¬ни толщиной 80-100 мм в зависи¬мости от ее твердости:
—— α = 55°; – – –обстрел по нормали;
1 — 122-мм тупоголовый снаряд; 
2 — 122-мм остроголовый снаряд; 
3 — 100-мм снаряд

Рис. 3. Изменение уровня противоснарядной стойкости гомогенной

бро­ни толщиной 80-100 мм в зависи­мости от ее твердости:

—— α = 55°; – – –обстрел по нормали;

1 — 122-мм тупоголовый снаряд;

2 — 122-мм остроголовый снаряд;

3 — 100-мм снаряд

 

4. При обстреле подкалиберными 115-мм цель­нокорпусными стальными снарядами с сердечни­ком диаметром 40 мм под углами 70-75° броня вы­сокой твердости толщиной от 80 до 120 мм имеет значительное преимущество перед броней средней твердости (табл. 2).

 

Таблица 2

Предельная толщина непробития брони различной твер­дости при

обстреле 115-мм подкалиберными цельнокор­пусными

снарядами с сердечником диаметром dc=40 мм [8]

 

Твердость

брони

Толщина брони b,

мм

b/dс

αпкп град

Предельная толщина непробития по ходу сна­ряда, мм

Преимуще­ство брони высокой твердости над броней средней твердости по весу (при равной стой­кости) , О/о

Высокая

80

2,0

73

282

13

Средняя

80

2,0

75,5

320

 

Высокая

90

2,2

71,5

282,0

18

Средняя

100

2,5

72,0

334,0

 

Высокая

100

2,5

70

292,0

23

Средняя

120

3,0

70,5

360,0

 

 

Это объясняется увеличением срабатываемости сердечника снаряда при повыше­нии твердости брони.

Живучесть плит из низкоотпущенной стали вы­сокой твердости при обстреле подкалиберными сна­рядами удовлетворительная; наблюдаемые отколы диаметром до 250 мм связаны с наличием расслоев, однако на плитах после обстрела в процессе выле­живания наблюдалось образование трещин.

При обстреле с v0 = 1400—1450 м/с 57-мм подкалиберными моделированными снарядами с карбидвольфрамовым сердечником диаметром 19,3 мм в диапазоне углов встречи 0—40° броня вы­сокой твердости также имеет значительное преиму­щество (16—25% по весу) по сравнению с броней средней твердости [9].

При дальнейшем увеличении угла встречи и уменьшении толщины брони разница в стойкости между броней С твердостью dотп = 3,0—3,15 мм и броней средней твердости уменьшается и становит­ся равной примерно 10% при угле 60—70° и b/d = 2,0÷2,5 (рис. 4).

Таким образом, результаты испытаний катаной брони высокой твердости натурными и моделиро­ванными снарядами различной конструкции пока­зывают, что при больших b/d и углах встречи α = 0÷40° броня высокой твердости имеет по уровню стойкости существенное преимущество пе­ред броней средней твердости как против калиберных, так и против подкалиберных снарядов (при углах более 40° — только против подкалиберных снарядов).

С увеличением угла встречи и уменьшением от­ношения b/d преимущество брони высокой твердости уменьшается.


 

Изменение угла непробития (по αпкп) в зависимости 
от b/dс брони средней (1) и высокой (2) твердости при об¬стреле с v0= 1400 м/с 
моделями бронебойно-подкалиберных снарядов 
с карбид¬вольфрамовым сердечником диаметром dc = 19 мм

Рис. 4. Изменение угла непробития (по αпкп) в зависимости

от b/dс брони сред­ней (1) и высокой (2) твердости при об­стреле с v0= 1400 м/с

моделями бронебойно-подкалиберных снарядов

с карбид­вольфрамовым сердечником диаметром dc = 19 мм

 

Большие остаточные напряжения, не снимаемые низким отпуском, приводят к образованию трещин на корпусах из брони высокой твердости при свар­ке и в процессе эксплуатации танков. Размеры этих трещин в отдельных случаях достигают 500-700 мм, а количество пораженных ими корпусов составляло в отдельные месяцы до 30% выпуска. Броня высокой твердости склонна к отколам при обстреле, к трещинам после обстрела в процессе вылеживания и отличается пониженной технологичностью.

 

 

Таблица 3

 

Уровень противоснарядной стойкости высокоотпущенной

брони повышенной твердости и серийной брони

средней твердости (толщина плит 120 мм)

 

Марка брони

Твердость

dотп, мм

85-мм снаряд с тупоголовым бронебойным наконечником

85-мм немецкий снаряд с

остроголовым бронебойным

наконечником

α= 0°

α= 0°

α = 30°

 

 

vпкп, м/с

vпcп, м/с

vпкп, м/с

vпcп, м/с

vпкп, м/с

vпcп, м/с

ИЗ

(опытная)

3,1-3,3

640—707

692-753

420—430

480—500

680

710

Серийная

3,5-3,6

575

625—655

430

550

550

650


 

С учетом недостатков низкоотпущенной стали были предприняты попытки создания брони доста­точно высокой твердости после закалки и высокого отпуска.

В. А. Делле, Л. А. Каневский и др. [4] предложили новый тип брони — высокоотпущенную хромоникельмолибдеиэвую сталь марки ИЗ, имевшую повышенную твердость после высокого отпуска за счет повышенного содержания углерода (в преде­лах 0,44-0,52%). Эта броня имела существенное (8-10%) преимущество в стойкости против 85-мм и 88-мм бронебойных остроголовых снарядов с бронебойным наконечником при углах встречи до 30° (табл. 3), но по живучести сварных конструк­ций значительно уступала броне средней твердости (из-за повышенного содержания углерода).

Была разработана серия низкоуглеродистых вы­сокопрочных, хорошо свариваемых сталей (марок AK) с твердостью dотп = 3,0—3,2 мм после закалки и высокого отпуска в толщинах до 120 мм [2].

Высокая прочность этих сталей при содержании углерода 0,10-0,18% обеспечивалась относительно высоким содержанием никеля и молибдена, а так­же наличием меди и ванадия, которые, как из­вестно, являются сильными упрочнителями ферритной основы стали.

Лабораторные испытания трех марок стали AK обстрелом 57-мм снарядами (остроголовыми и ту­поголовыми) под углом 61°30' и по нормали не вы­явили существенного преимущества этих сталей по сравнению с броней средней твердости, однако была установлена высокая вязкость и живучесть сталей AK.

Относительно низкая противоснарядная стой­кость этих сталей объясняется низким содержанием углерода. Кроме того, вероятно, и характер ле­гирования их (в частности, большое содержание никеля) не способствовал получению высокой противоснарядной стойкости.

Вместе с тем, была установлена возможность со­здания вязкой высокоотпущенной стали высокой или повышенной твердости.

 

Выводы

  1. При обстреле средних танков современными подкалиберными снарядами повышение твердости брони тем эффективнее, чем больше отношение тол­щины брони к диаметру сердечника снаряда.
  2. Для сохранения удовлетворительной живу­чести брони предпочтительнее использование высокого отпуска вместо низкого. Содержание углерода в стали должно быть максимально допустимым с точки зрения требований по свариваемости и живучести брони.
  3. Задача дальнейших исследований состоит в установлении наиболее рационального состава и структуры, а также оптимальных пределов твер­дости, обеспечивающих повышенный уровень про­тивоснарядной стойкости катаной брони.

 

ЛИТЕРАТУРА

  1. Адамов Б. A., Hаумин Н. И., Шейнин Б. E., Лазарева А. Б. Повышение противоснарядной стойкости танков за счет повышения живучести брони. Труды в/ч 68054, 1956, № 3, стр. 38—65.
  2. Высоковский С. H., Крошкин А . А., Левин Л. С., Мальшевский В. А., Неверова-Скобе­лева Н. П., Соколов О. Г. О возможности использования корпусных сталей в качестве брони. Труды ЦНИИМС, 1972, № 3 (136), стр. 12—17.
  3. Герасимов М. Я. Тактические свойства отечествен­ной гомогенной брони. Труды ЦНИИ-48, 1945, № 20.
  4. Делле В. А., Каневский Л. А. и др. Высокоотпу- щенная броня высокой твердости. Труды ЦНИИ-48, № Ifl1 стр. 33.
  5. Капырин Г. И. Труды ЦНИИ-48, 1947, № 2с (29).
  6. Капырии Г. И, Гайдай П. И., Петраш Л. В. Литая броня высокой твердости. Труды ЦНИИ-48, 1944, № 16, стр. 7.
  7. Капырин Г. И., Герасимов И. Я., Ф о к и и а Η. М. Катаная броня высокой твердости для тяжелых танков ИС. Труды ЦНИИ-48, 1944, стр. 16.
  8. Отчеты предприятия п/я В-2652. Совершенствование ка­таной противоснарядной брони высокой твердости, 1964; 1966.
  9. Отчет предприятия п/я В-2652, 1970, инв. № 004178.
  10. Отчеты предприятия п/я В-2652 по теме № БТ-15-50, раздел I, инв. № 00389.
  11. Труды ЦНИИ-48. Редакционная статья, 1944, № 16.

 

 





 



ГЛАВНАЯ НА ВООРУЖЕНИИ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ
РАЗРАБОТКИ
ОГНЕВАЯ МОЩЬ
ЗАЩИТА ПОДВИЖНОСТЬ 

ЭКСКЛЮЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ  БИБЛИОТЕКА ФОТООБЗОРЫ