Возможности применения двухпреградных противопульных систем для броневой защиты плавающих объектов

Канд. техн, наук Б. И. Бабичев и канд. техн, наук Ю. Ф. Баландин

Введение

Требования к броневой защите танков в связи с ростом мощности противотанковых средств пораже­ния непрерывно растут. В частности для легких бро­нированных объектов в настоящее время уже необ­ходима разработка броневой защиты от крупнока­либерных бронебойных пуль.

Опыт прошлых лет показывает, что для решения задачи создания наилучшей броневой защиты вме­сто отвлеченной работы над повышением стойкости брони, как пластины, более перспективной является совместная работа исследователей-броневиков и конструкторов над броневой защитой конкретных боевых объектов. Лишь в этом случае конструкто­ры, работающие над улучшением существующих объектов 'или над созданием новых, получат воз­можность выбрать броневую защиту, наиболее ра­циональную при заданных ТТТ, а достижения ис­следователей-броневиков смогут получить быстрое практическое использование. В статье приводятся результаты работы по улучшению броневой защиты борта корпуса одного из плавающих броневых объектов типа ПТ-76. Был рассмотрен вопрос о пу­тях обеспечения защиты борта этого объекта от та­кого средства поражения, как бронебойные пули калибра до 14,5 мм включительно с начальной ско­ростью до 1000 м/сек.

Особенности конструкции плавающих бронетанковых объектов и требования к их броневой защите

Плавающие объекты должны иметь возможно меньший вес, общие габариты такие же, как и сухо­путные броневые машины. Естественно, что при этом должна быть обеспечена с некоторым запасом пла­вучесть.

Обеспечение плавучести объекта при его опреде­ленном весе и некоторых предельных габаритах предъявляет свои требования к форме его корпуса. В частности броня верхней части борта корпуса должна быть вынесена в стороны почти до предель­

ной ширины, определяемой допустимым железнодо­рожным габаритом, и располагаться вертикально или с минимальным наклоном. В противном случае имела бы место существенная потеря водоизмеще­ния, что является недопустимым.

Таким образом, - корпус плавающего объекта обычно приобретает характерную форму с боковы­ми отсеками (иногда называемыми подкрылками), выступающими сверху над гусеницами.

Требования по противопульной стойкости вызы­вают необходимость применения брони высокой твердости. Однако, как показали предварительные расчеты, для борта потребовалась бы броня высо­кой твердости толщиной примерно 30 мм. Примене­ние такой брони было бы неприемлемым для пла­вающего объекта из-за возникновения в ней трещин при сварке и больших технологических трудностей изготовления корпусов из брони высокой твердости.

Опыт показывает, что несмотря на ряд мер, при­нимаемых против возникновения трещин в танковых корпусах из брони высокой твердости, полностью избежать их невозможно. Следовательно в качестве основной броневой защиты необходимо было исполь­зовать несколько более толстую броню средней твердости, так как при одинаковой толщине она имеет более низкую противопульную стойкость.

При обеспечении защиты борта от бронебойных крупнокалиберных пуль потребовалось бы значи­тельно увеличить общий вес плавающего танка, сле­довательно, улучшение броневой защиты при ис­пользовании однослойной брони практически оказы­вается невыполнимым. Эту задачу, однако, можно решить путем использования для бронирования верхней части борта двухпреградных противопуль­ных систем.

Двухпреградные противопульные системы для плавающего объекта

В прошлом, еще до второй мировой войны, были неоднократные попытки разработать конструктицные типы брони повышенной стойкости.  К числу таких попыток следует отнести работы по созданию броневых систем повышенной противо- пульной стойкости, в частности создания систем, основанных на принципе работы «блок-пакета», то есть системы двух броневых плит высокой твердости (d_B = 2,6 мм) или цементованных, примерно одина­ковой толщины, с расстоянием между ними равным 1 — 2 калибрам пули. Однако преимущество этих систем по противопульной стойкости перед одно­слойной броней было недостаточным, чтобы оправ­дать большие технологические трудности изготовле­ния броневой защиты, вызванные высокой твер­достью брони, затрудняющей выполнение всех опе­раций и особенно сварки.

Для улучшения защиты рассматриваемого пла­вающего объекта были разработаны и предложены противопульные системы с броневыми преградами из обычных танковых марок стали с расстоянием между преградами 30—50 калибров пули. Системы с подобными расстояниями между преградами ши­роко распространены на военных кораблях для противоснарядной защиты, а также на бронекатерах для противопульной защиты. Применительно к каж­дому из объектов они имеют свои специфические особенности: типы брони, взаимное расположение преград, соотношение их толщин, и т. д.

Для разработки систем для плавающего объекта потребовалось провести детальные научные иссле­дования*), позволяющие установить основные пра­вила выбора параметров двухпреградных систем, оптимальных по противопульной стойкости.

*) Ю. Ф. Баландин. Труды ЦНИИ-48, 1957—1958 г.

Результаты этих исследований показали, что на­значением первой преграды системы является раз­рушение сердечника бронебойной пули. Для получе­ния системы, оптимальной по противопульной стой­кости, первая преграда должна быть изготовлена из брони высокой твердости и иметь толщину, мини­мально необходимую для надежного разрушения сердечника пули при заданном угле наклона.

Разрушение сердечников бронебойных пуль про­исходит от действия изгибающих моментов при про­битии брони. Угол наклона первой преграды имеет решающее значение для разрушения сердечников. Поэтому желательно, чтобы он был максимально возможным для данной конструкции и, во всяком случае, не меньше 10-15°.

Вторая преграда системы должна задержать осколки разрушенного сердечника пули. Оптималь­ным свойством брони, необходимой для этого, является энергоемкость, поэтому для второй пре­грады системы должна быть использована броня средней твердости, которая обладает наибольшей энергоемкостью. Следует отметить, что стойкость системы может быть улучшена (до 20% по весу второй преграды) в случае использования для вто­рой преграды алюминиево-магниевого сплава типа АМГ-7.

Изменение угла наклона второй преграды си­стемы в нешироких пределах не оказывает существенного влияния на противопульную стойкость системы в целом. Толщина второй преграды выби­рается в результате непосредственных полигонных испытаний, исходя из требований по противопульной стойкости, предъявляемых к двухпреградной си­стеме.

Расстояние между преградами противопульной системы должно быть достаточным для рассредо­точения осколков сердечника с тем, чтобы действие на вторую преграду отдельных осколков не накла­дывалось друг на друга.

Минимально необходимое расстояние между пре­градами системы зависит, в частности, от угла на­клона первой преграды, уменьшаясь с возрастанием последнего. Для угла наклона 15° это расстояние желательно иметь не меньше 300 мм.

Результаты сравнительных испытаний двухпре­градных систем и однослойной брони, приведенные в табл. 1, показывают, что применение двухпреград­ных систем может существенно уменьшить вес бро­невых конструкций, предназначенных для защи­ты от различных крупнокалиберных пуль.

Для использования двухпреградных систем необ­ходимо разместить все основные внутренние агре­гаты и экипаж танка в пространстве, меньшем, чем ограниченное наружными обводами корпуса.

Исследование этого вопроса *) подтверждает, что при удачной компоновке боковые отсеки над хо­довой частью могут быть оставлены свободными или почти свободными по всей длине корпуса танка с обеих сторон. Это определяет выбор параметров противопульных систем для танка. Таким образом, двухпреградные системы оказывается возможным применить для защиты верхней части борта танка. В этом случае наружный броневой лист в верхней части корпуса приобретал бы функции первой преграды системы. Вторая преграда системы должна быть установлена как дополнительный конструктив­ный элемент. Она ограничивает внутренний объем корпуса.

* Работы проведены группой конструкторов, возглавляе­мой т. т. С. А. Федоровым, А. Т. Корнилиным, М. А. Нови­ковым.

В рассматриваемой конструкции предельно воз­можный угол наклона первой преграды мог бы быть не более 15-20° вследствие требований со­хранения габарита по ширине и определенного водо­измещения.

В качестве первой преграды целесообразно при­менять обычную противопульную броню высокой твердости (d_B = 2,7-2,9 мм) толщиной 6-7 мм, так как именно такая толщина брони обеспечивала по данным предварительных исследований на пре­деле надежное разрушение сердечников бронебой­ных пуль калибра 14,5 мм при угле наклона 15-20°. Противопульная броня высокой твердости таких толщин хорошо освоена при производстве плавающих объектов.

Таблица 1

Сравнение противопульной стойкости двухпреградных систем и однослойной брони *)

*) Твердость брони: высокая d_B = 2,8-3,0 мм; средняя d_B = 3,4-3,6 мм.

Определенное значение может иметь направле­ние наклона первой преграды системы. Учитывая некоторую кривизну траектории пули, а также то, что в реальных условиях боевой службы более вероятным является обстрел объекта сверху, чем снизу, целесообразнее расположить первую преграду системы с наклоном «на стрелка». При этом пули в большинстве случаев будут подходить к первой преграде под углом, больше расчетного, то есть будет обеспечен дополнительный запас стойкости си­стемы. Одновременно с этим такое расположение наружной брони желательно и в отношении навига­ционных качеств объекта.

Вторую броневую преграду системы, вероятно, конструктивно удобнее расположить вертикально, как продолжение нижнего броневого листа. Неко­торый наклон второй преграды, как было сказано выше, не дает значительного увеличения противопульной стойкости системы, а между тем при верти­кальном расположении второй преграды жесткость корпуса можно обеспечить без применения специальных опор (пиллерсов), в результате чего упрощается технология сборки корпуса. В резуль­тате выбора указанного выше расположения броне­вых преград системы расстояние между ними было бы не меньше 300 мм, то есть достаточным для рассредоточения осколков разрушенного сердечника пули до второй броневой преграды.

Так как при ударе крупнокалиберной бронебой­ной пули первая преграда системы пробивалась бы, несмотря на непробитие системы в целом, то межпреградное пространство в плавающем объекте мо­жет заполниться водой при движении в воде. Во избежание этого пространство между преградами системы должно быть заполнено легким водонепоглощающим материалом. Для этой цели был вы­бран пенопласт марки ПС-4 объемным весом 0,04 г/см³ как наиболее легкий из известных водонепоглощающих материалов. Этот материал пред­ставляет собой плотную ячеистую массу, изготав­ливается в форме плит размером до 80 × 850 × 850 мм³, и в настоящее время находит примене­ние в инженерных войсках для наполнения понто­нов.

В качестве материала для второй преграды про­тивопульной системы целесообразно применять обычную броневую сталь средней твердости. Такая сталь более технологична и хорошо сваривает­ся. Использование алюминиево-магниевого сплава АМГ-7, несмотря на его преимущество по стойко­сти, затрудняется вследствие отсутствия возможно­сти сварки алюминиевых сплавов со сталью и необ­ходимости в результате этого механических соеди­нений (клепка), при которых было бы затрудни­тельно обеспечить герметичность корпуса.

Для ориентировочного выбора толщины второй преграды, необходимой для обеспечения нужной противопульной стойкости двухпреградных систем, на полигоне были проведены испытания путем об­стрела систем пулями Б-32 калибра 14,5 мм. Двухпреградные системы были выполнены в виде свар­ных броневых узлов, межпреградное пространство систем заполнялось пенопластом. Эти испытания показали, что толщина второй преграды должна быть 10-12 мм.

Изготовление и испытание опытных броневых макетов

С целью окончательной проверки противопуль­ной стойкости двухпреградных систем в условиях реальной конструкции и сравнения ее со стойкостью однослойной брони, в заводских условиях были из­готовлены, а затем испытаны макеты броневой защиты борта плавающего танка.

Каждый из макетов (см. фиг.) являлся как бы несколько уменьшенной по ширине частью корпуса плавающего танка, вырезанной по двум сечениям, перпендикулярным продольной оси. Для испыта­ния обстрелом предназначались обе боковые сторо­ны каждого узла. Они представляли собой сочета­ние двухпреградной броневой системы, заполненной пенопластом (верхняя часть макетов), и однослой­ной брони высокой или средней твердости. Основ­ные характеристики брони макетов приведены в табл. 2.

Макет броневой защиты борта плавающего танка

Высота каждого макета была примерно равна высоте корпуса танка, а длина 1,5 м.

Броневые листы для макетов были взяты из валового производства и проверены путем обстрела по Т.У. на броню соответствующих толщин.

Обстрел опытных макетов производился в поли­гонных условиях бронебойными пулями Б-32 ка­либра 14,5 мм. Определялись дистанции ПТП; для подтверждения давалось пять выстрелов.

Результаты испытаний показали, что двухпре- градная система с суммарной толщиной броневых

преград 19 мм при угле наклона преграды 15°, а при угле наклона первой преграды 20° даже с сум­марной толщиной 16 мм, обеспечивает защиту от бронебойных пуль калибра 14,5 мм со всех дистан­ций и под всеми курсовыми углами. Однослойная же броня средней твердости толщиной 35 мм не может обеспечить эту стойкость даже при угле наклона 20°. Таким образом, испытания макетов полностью подтвердили результаты предваритель­ных испытаний, приведенные в табл. 1.

Таблица 2

Основные характеристики двухпреградных систем и однослойной брони отдельных макетов

Результаты работы

Полигонные испытания опытных броневых ма­кетов показали, что двухпреградные системы, ис­пользованные вместо однослойной брони, дают около 50% экономии по весу при обеспечении луч­шей противопульной стойкости. Вместе с этой не­посредственной экономией в весе применение двухпреградных систем для плавающих объектов долж­но привести к дополнительному облегчению броне­вой конструкции корпуса за счет снижения толщи­ны части крыши и дна подкрылков. Это является следствием того, что боковые отсеки (между пре­градами системы) сами по себе не требуют защиты от пуль. По этой же причине может быть облегчена и часть лобовой брони.

В случае применения систем при сохранении веса броневой защиты может быть достигнута более высокая противопульная стойкость. Например, вме­сто надежной защиты только от бронебойных пуль калибра 7,62 мм в случае однослойной брони при применении систем можно при том же весе брони обеспечить надежную защиту от пуль калибра 14,5 мм. С другой стороны, сравнение противопуль­ной стойкости однослойной брони и двухпреградных систем равного веса показывает, что дистанция без­опасных поражений при обстреле крупнокалибер­ными бронебойными пулями при применении систем может быть уменьшена с 2000 м до 100 м.

Помимо отмеченных преимуществ по противо­пульной стойкости двухпреградное бронирование имеет значительные преимущества по сравнению с однослойной броней при действии таких средств поражения, как подкалиберные, кумулятивные и фугасные снаряды с взрывателем мгновенного дей­ствия, а также при взрывах. Первая преграда системы играет здесь роль взводного экрана.

Известным недостатком двухпреградного брони­рования могло бы явиться усложнение технологии изготовления бронекорпусов и увеличение трудоемко­сти работ. Этот недостаток является решающим при проведении прежних работ с конструктивной бро­ней. Для того, чтобы дать исчерпывающую сравни­тельную оценку трудоемкости и экономичности из­готовления объектов из однослойной брони и объектов с применением систем, необходимо спро­ектировать эти объекты по одному и тому же тактико-техническому заданию и на основе этих проек­тов сделать соответствующие расчеты.

Ввиду отсутствия таких проектов, ЦНИИ-48 были проведены ориентировочные расчеты, которые показали, что трудоемкость изготовления бронекор­пусов в варианте двухпреградного бронирования (для предложенных систем) примерно та же, что и в варианте однопреградного бронирования.

Действительно, при применении двухпреградных систем можно резко уменьшить общий вес и тол­щины брони используемых броневых листов, что является условием значительного снижения тру­доемкости по всем технологическим операциям (резка, гибка, правка, термообработка, сварка и др.). Кроме того в случае применения двухпреград­ных систем возможна замена части броневых лис­тов высокой твердости на листы средней и даже низкой твердости. Это тоже способствует снижению трудоемкости. Наличие второй преграды системы позволяет отказаться от вертикальных опорных кон­струкций (пиллерсы и др.). В целом отмеченные технологические преимущества компенсируют неко­торое увеличение трудоемкости, связанное с запол­нением отсеков пенопластом и установкой второй броневой преграды. Таким образом, можно считать, что применение двухпреградных противопульных систем является одним из путей существенного улучшения броневой защиты плавающих объектов.

Нельзя также не упомянуть о том, что при однопреградном бронировании плавающих объектов за­дача обеспечения достаточно высокой противопульной стойкости может вообще оказаться невыпол­нимой.

Успешное применение двухпреградных противо­пульных систем во многом должно зависеть от твор­ческой работы конструкторов и технологов. С целью упрощения конструкции, вероятно, целесообразно рассмотреть вопрос о переходе к цельноштампован­ным крупным узлам бортовой защиты, что может быть реальным при использовании систем с броней средней или низкой твердости. Значительного усовершенствования можно ожидать и в отношении за­полнения боковых отсеков пенопластом.

Известные выгоды способно также дать и исполь­зование для второй преграды системы алюминиево-магниевого сплава вместо броневой стали.

Выводы

На примере плавающего танка показана воз­можность существенного улучшения его броневой защиты при условии применения двухпреградных противопульных систем вместо однослойной брони.

Полигонные испытания броневых макетов плавающего танка показали, что разработанные двухпреградные системы дают около 50% экономии по весу по сравнению с однослойной броней сред­ней твердости при той же противопульной стой­кости.

Двухпреградное бронирование дополнительно обеспечивает танку преимущества при действии ку­мулятивных, подкалиберных и фугасных снарядов, а также при взрывах.

Литература

1. А. С. Завьялов. О выборе вооружения и бронирова­ния танков. Труды ЦНИИ-48, № 15, 1944.
2. А. Ф. Иоффе и др. Экспериментальные данные и со­ображения к вопросу о конструктивной броне. ЛФТИ, 1946.
3. H. М. Скляров. Авиационная броня. ВИАМ, 1953.
4. А. С. Завьялов. Бронебойные снаряды германской армии и их действие. Труды ЦНИИ-48, № 5, 1942.
5. П. О. Пашков. Броневая защита танков и ее проек­тирование. Труды ЦНИИ-48, № 18, 1943.
6. И. А. Бытенский, К. Н. Тимошенко, И. Д. Чубаров. Действие кумулятивных средств на броню и пути защиты от них. Труды ЦНИИ-48, № 1, 1947.