Топ ОПК - 2020: Щорічний рейтинг підприємств ОПК України

останнє оновлення 14.06.21 Топ ОПК (ВПК) України 2020 – щорічний рейтинг українських підприємств, які виробляють продукцію (надають ...

середа, 31 березня 2021 р.

Склотекстоліт в броні: дешево і сердито

Автор: Едуард Перов
Склотекстоліт в броні: дешево і сердито

З прийняттям на озброєння основного бойового танка Т-64 Радянський Союз офіційно став першою у світі країною, що пустила в серійне виробництво комбіновану танкову броню.

Накопичуючи досвід і вдосконалюючи технології, радянські вчені випробували на практиці масу різних схем броньових наповнювачів башт: від алюмінієвих вставок до корундових куль і піщаних стрижнів. Однак наповнювач лобової частини корпусу довгі десятиліття залишався незмінним, з невеликими змінами «перекочувавши» на інші танки. Це був броньовий склотекстоліт – матеріал, властивості якого відмінно характеризуються словами «дешево і сердито». Розглянемо докладніше, що ж він з себе представляв.

Потреба в комбінованій броні

Протистояння снаряда і танкової броні можна порівняти з боротьбою добра зі злом, але не в аспекті «поганий» і «хороший», а в нескінченності цього протиборства. Поліпшуються характеристики броні – поліпшуються і характеристики снарядів, і навпаки. Ця круговерть продовжується і до цього дня, і запеклість боротьби тільки наростає.

Першим у світі серійним танком з комбінованою бронею, яка містила неметалеві елементи, став радянський танк Т-64. На момент створення броня цього танка забезпечувала захист від більшості протитанкових засобів, що були в розпорядженні Заходу. Причини появи такої машини дуже прості та прозаїчні.

Танк Т-64А - носій текстолітової броні Танк Т-64А – носій текстолітової броні (джерело: russianarms.ru)

До середини 1950-х років радянська армія мала на озброєнні два передові танки: Т-54/55 і Т-10. З цих двох танків Т-54/55 був основним, оскільки ще за часів Сталіна, а потім і при Хрущові концепція середнього танка ставилася на чільне місце. Маючи статус основного, танк повинен був ефективно працювати на полі бою в умовах протидії широкого спектра протитанкових засобів противника, але Т-54/55 цим критеріями вже не відповідав. Бронювання Т-54/55, яке вважалося чудовим в другій половині 1940-х – початку 1950-х років, поступово, з розвитком кумулятивних засобів ураження та зростання пробивної здатності кінетичних снарядів, втратило свої позиції. У перспективі вагому загрозу для танка представляли навіть 90-мм американські знаряддя «Паттон» – не кажучи про те, що зробили британці.

У 1959 році Великобританія офіційно прийняла на озброєння нову 105-мм нарізну високоімпульсну гармату L7, яка швидко розійшлася по різних країнах. Її підкаліберні снаряди з піддоном, що відокремлюється L28 і L52 вражали лобову броню Т-54/55 з дистанції більше кілометра. Не відставали й бронебійно-фугасні снаряди, для яких 100-мм лоб корпусу радянського танка був зручною мішенню. Пізніше, у міру поширення гармати в інших країнах, для неї з'явилися кумулятивні снаряди, які пробили броню товщиною понад три власні калібри. Щоб протистояти цим загрозам, типовий Т-54/55 повинен був «погладшати» у броні приблизно в півтора-два рази, вийшовши з вагової категорії середнього танка.

Для захисту як від наявних, так і від ряду перспективних загроз в калібрі до 105-мм був потрібний новий танк з комбінованою бронею, яка поєднувала б у собі металеві та неметалеві компоненти, здатні при прийнятному рівні маси дати необхідну захищеність. Першим серійним танком такого типу не тільки в СРСР, а й в усьому світі став Т-64.

У лобовому бронюванні його башти в залежності від серії, крім литого сталевого масиву, були присутні ніші зі вставками з алюмінію, сталі високої твердості, а пізніше і з корундовими керамічними кульками. Єдиним елементом, який довгі десятиліття залишався незмінним, був броньовий склотекстоліт, встановлений у верхній лобовій деталі корпуса.

Що таке склотекстоліт і його конструктивне оформлення

Зі склотекстолітом хоч раз у житті стикався практично кожен. Цей матеріал використовується в багатьох галузях промисловості: машинобудівній, електротехнічній, авіаційній та навіть космічної. З нього виготовляють плати для електроніки, використовують як ізоляційний матеріал тощо. Склотекстоліт являє собою шари тканини, що складається зі скловолокна різної структури та складу. Ці шари скріплюються між собою полімерними речовинами. У бронюванні танків використовується досить твердий склотекстоліт щільністю 1,8-2 г/см³, виготовлений зі склотканини зі сполучним компонентом ПВБ (полівінілбутирал) або БФ-2.

Сам по собі, як то кажуть, «голий» склотекстоліт мало підходить для серйозного протиснарядного захисту. Щоб розкрити його потенціал, шар текстоліту повинен бути «обрамлений» двома сталевими бронелистами: лицьовим і тильним, що підпирає. Як правило, текстолітовий шар виконується з декількох листів, встановлених один за одним без проміжків. Це позитивно позначається як на живучості броні в разі її не пробиття, так і на захисні функції самого текстоліту.

Верхні лобові деталі корпусів Т-72 Верхні лобові деталі корпусів Т-72. Ранні Т-72 мали аналогічну схему бронювання, яка пізніше була модифікована по товщині «60 мм + 105 мм + 50 мм». Світлі шари між сталевими листами – броньовий склотекстоліт (джерело: zen.yandex.ru)

У результаті, розглядаючи верхню лобову деталь Т-64, ми маємо наступний «листковий пиріг»: лицьовий (верхній) сталевий бронелист середньої твердості завтовшки 80 мм + шар склотекстоліту з декількох листів загальною товщиною 105 мм + підпірний тильний сталевий бронелист середньої твердості завтовшки 20 мм. Вся ця бронедеталь товщиною 205 мм встановлена під кутом 68° від вертикалі. З урахуванням кута нахилу приведена (горизонтальна) її товщина становить 547 мм. Дана комбінована броня забезпечувала захист від підкаліберних (неоперених з піддоном, що відокремлюється) і кумулятивних снарядів калібру 100-мм і «натівських» 105-мм. Еквівалент захисту від кумулятивних снарядів становив 370-377 мм, від підкаліберних – 330-333 мм.

Верхня лобова деталь Т-64 з розподілом товщини стали й текстоліту (джерело: btvt.narod.ru)

Далі подивимося, як склотекстоліт взаємодіє з підкаліберними та кумулятивними снарядами в складі типової броньової перешкоди у вигляді чола корпусу Т-64.

Кумулятивний струмінь і стеклотекстолит

Щоб зрозуміти, як броньова перешкода, що має в складі склотекстоліт, впливає на кумулятивну струмінь, потрібно позначити три основні факти.

Перший: кумулятивний струмінь не є повністю однорідним об'єктом. Його головна частина рухається зі швидкістю близько 7-9 км/с, тоді як швидкість хвостової частини навряд чи досягає 3 км/с. У певний момент елементи струменя через різницю у швидкостях починають поділятися на фрагменти. Подібний ефект використовується при створенні екранованої броні, коли екран підриває кумулятивний снаряд на великій відстані від основної броні, до якої кумулятивний струмінь доходить вже порядком розірваним, значно втративши пробивну здатність.

Другий: кумулятивний струмінь не має значної міцності й твердості. Його цілісність може порушити практично будь високошвидкісний об'єкт, що перетинає його вісь. Можна навести дуже спрощений приклад зі струменем води, яку можна розділити на дві частини, підставивши на секунду долоню в потік. Через відсутність зазначених вище параметрів струмінь «витрачається» в ході пробиття броні: головна його частина, пробиваючи броню, «намазується» на краї пробоїни, тим самим зменшуючи загальну свою довжину.

Третій: кумулятивний струмінь, проникаючи в броню, не рухається строго в одному напрямку. Його рух в цілому можна схарактеризувати як зиґзаґоподібний. При цьому його елементи входять в контакт з бічними стінками пробоїни, тим самим ще більше розриваючись.

Схема зачіпання елементів кумулятивного струменя стінок каверни
Схема зачіпання елементів кумулятивного струменя стінок каверни в разі розсіювання їх в декотрому тілесному куті: L – глибина каверни, d – діаметр каверни, β – тілесний кут розсіювання (джерело: В.А. Григорян, А.Н. Белобородько, Н.С. Дорохов [та ін.]. Частные вопросы конечной баллистики. – М.: МГТУ им. Баумана, 2006)

При пробитті типової комбінованої перешкоди, якою в нашому випадку є верхня лобова деталь Т-64 зі склотекстоліту, відбуваються такі процеси. Проникаючи в лицьовий сталевий бронелист, кумулятивний струмінь починає витрачатися за типовим для сталевого масиву сценарієм, з помірним для початкового етапу проникнення дотиком бічних стінок пробоїни. Заглиблюючись, кумулятивний струмінь все більше піддається розривним впливам через різницю швидкостей його елементів.

Подолавши сталевий масив, головні елементи кумулятивного струменя зустрічають на своєму шляху склотекстолітовий шар. Оскільки склотекстоліт має куди меншу щільність, ніж броньова сталь середньої твердості, дещо змінюється і характер проникнення в нього кумулятивного струменя. Витрата його головної частини зменшується, росте подовження струменя та, як наслідок, зростає й амплітуда його зиґзаґоподібного руху, посилюється поділ на фрагменти та щільність контакту з краями пробоїни. У результаті кумулятивний струмінь, потрапивши в середовище з меншою щільністю, починає інтенсивніше розриватися на фрагменти. Додатковим фактором, що гасить струмінь, виступають уламки склотекстоліту в каналі пробоїни, що перетинають лінію кумулятивного струменя і надають додатковий розривний ефект.

У кінці шляху обривки струменя зустрічає тильний підпірний бронелист, який виступає в ролі екрану, пробити який вони не здатні.

Рентгенограма кумулятивного струменя після подолання перешкоди зі склотекстоліту Рентгенограма кумулятивного струменя після подолання перешкоди зі склотекстоліту (джерело: В.А. Григорян, А.Н. Белобородько, Н.С. Дорохов [та ін.]. Частные вопросы конечной баллистики. – М.: МГТУ им. Баумана, 2006)

По суті, склотекстоліт у даному типі броньових перешкод є більш ефективною заміною порожньому простору, як в рознесеної броні. Додавши шар текстоліту між двома бронелистами, вчені зробили броню товстішою, але з меншою масою, ніж у суцільного сталевого масиву. При цьому її протикумулятивна стійкість забезпечується природним розривом струменя на фрагменти при подоланні великої відстані в броні та впливаючими на нього негативними факторами текстоліту, описаними вище.

Підкаліберні снаряди та склотекстоліт

Бувши універсальним захисним матеріалом, склотекстоліт, крім ефективності проти кумулятивних снарядів, володіє деякою стійкістю до підкаліберних снарядів в складі броньових перешкод, аналогічних лобовій броні корпусу Т-64.

Склотекстоліт, якщо розглядати його в аспекті захисного елемента проти високошвидкісних ударників типу підкаліберних снарядів, дуже цікавий. При обстрілі снарядами зі швидкістю близько 1000 м/с під прямим кутом його стійкість приблизно дорівнює стійкості броньової стали середньої твердості, і вона продовжує зростати зі збільшенням швидкості зіткнення зі снарядом. Однак розташування текстоліту під кутом 60° і більше, як того вимагає схема броньового захисту танка, геть нівелює всі його достоїнства: при обстрілі під кутом глибина пробоїни в склотекстоліті на 15-65% більше, ніж під прямим. Але не все так погано.

Однією з вимог до броні Т-64 було забезпечення захисту від підкаліберних неоперених снарядів з піддоном, що відокремлюється, 105-мм британської гармати L7. Її снаряди, виготовлені з твердих і важких вольфрамових сплавів, не мали належної стабільності при пробитті похилих броньових перешкод через невелику довжину сердечника та його фізичних властивостей – як і снаряди радянських 100-мм гармат. Проти них текстоліт працював.

Проникаючи в лицьовий сталевий похилий бронелист, твердосплавний сердечник снаряда відчував сильний згинальний вплив – деформалізацію, яка змінювала його траєкторію в сталевому масиві в сторону паралелі з броньовим листом. Оскільки швидкість поширення тріщин у твердих вольфрамових сплавах знаходиться на рівні понад 2-2,7 км сек, що значно вище за швидкість снаряда, початкові пошкодження сердечник отримував ще до входження в наступний за сталевим склотекстолітовий шар.

Бронебійний елемент з важкого сплаву всередині склотекстолітового шару Бронебійний елемент з важкого сплаву всередині склотекстолітового шару. Видно його викривлення і зміну траєкторії (джерело: В.А. Григорян, А.Н. Белобородько, Н.С. Дорохов [та ін.]. Частные вопросы конечной баллистики. – М.: МГТУ им. Баумана, 2006)

У склотекстоліту, як і в інших елементів бронювання, щільність яких менше щільності стали, є властивість – відводити атакувальні ударники в сторону. Це і відбувається при проникненні порядком зруйнованого сердечника зі зміненою від деформалізації траєкторії. Опинившись в текстолітовому шарі, він продовжує рухатися з відхиленням в бік паралелі з бронею, поки повністю не зупиняється.

Важкосплавні вольфрамові сердечники, на відміну від своїх твердих побратимів, практично не схильні до деформалізації у похилій сталевій броні. Попри це, в деяких випадках вони також можуть втратити первинну траєкторію всередині текстоліту і піти в сторону, але при цьому, як правило, не руйнуються, зате можуть зігнутися. В основному ж важкосплавні сердечники зупиняють свій рух в текстолітовому шарі завдяки його великій товщині й такий-сякий, але щільності та твердості.

Внутрішній рикошет бронебійного сердечника Внутрішній рикошет бронебійного сердечника. Що називається, як увійшов, так і вийшов (джерело: В.А. Григорян, А.Н. Белобородько, Н.С. Дорохов [та ін.]. Частные вопросы конечной баллистики. – М.: МГТУ им. Баумана, 2006)

Загальним для твердосплавних і важкосплавних невеликих сердечників є те, що іноді може статися їх внутрішній рикошет від одного з листів текстоліту.

Перспективи

Склотекстолітові бронепакети, якими вони були в Т-64, умовно вважалися актуальними протягом кількох десятиліть, проте їх практична цінність була втрачена з появою більш потужних кумулятивних снарядів, ракет і гранат, а особливо оперений підкаліберних снарядів. Щоб збільшити показники стійкості, радянські вчені розробили нову схему бронювання, яка містила чергування декількох сталевих і текстолітових листів. Внаслідок постійної зміни щільності та твердості шарів по ходу руху в броні сердечник / кумулятивний струмінь піддавався потужнішому впливу, ніж при попередньому варіанті бронювання. Подібний захист отримали пізні модифікації танків Т-64, а також ряд інших машин, включаючи український БМ «Оплот», де один з шарів був прибраний для установки вмонтованого динамічного захисту «Дуплет».

Виріз у верхній лобовій деталі Т-64БВ Виріз у верхній лобовій деталі Т-64БВ. Бронювання побудовано за схемою: «сталь + склотекстоліт + сталь + склотекстоліт + сталь» (джерело: otvaga2004.mybb.ru)

Проте, як показує практика, на сьогодні склотекстоліт повністю втратив своє значення, а на перший план в захисті від кумулятивних і підкаліберних снарядів виходить динамічний захист в поєднанні з напівактивним наповнювачем броні та вставками з твердих матеріалів.


Література:

  1. В.А. Григорян, А.Н. Белобородько, Н.С. Дорохов [и др.]. Частные вопросы конечной баллистики. — М.: МГТУ им. Баумана, 2006.
  2. В.А. Григорян, Е.Г. Юдин, И.И. Терехин [и др.]. Защита танков. — М.: МГТУ им. Баумана, 2007.
  3. А.В. Бабкин, В.А. Велданов, Е.Ф. Грязнов [и др.]. Средства поражения и боеприпасы. — М.: МГТУ им. Баумана, 2008.
  4. Танки и люди. Дневник главного конструктора А.А. Морозова / автор-составитель В.Л. Чернышев. — Харьков: ХИТВ, 2007.


Даний матеріал належить до авторських публікацій.
Думка редакції може не збігатися із точкою зору авторів матеріалів.
Українською мовою перекладено спеціально для Ukrainian Military Pages

Використані джерела:
warspot.ru