Бронебойные снаряды и броня
Это очень давно, потому что с изобретением дубины появились средства защиты от нее: различные виды щитов и чехлов для тела воина. Во все века мы наблюдаем своего рода «поединок» между мечом и щитом: как только кто-нибудь придумывает эффективный «меч», тут же появляется соответствующий «щит», и так продолжается до сих пор, и будет продолжаться до тех пор, пока человечество не изобретет другие способы борьбы. урегулирование споров.
А пока наматываем спираль вооружений и затрат, за которые можно было бы оросить и рекультивировать, например, Сахару и закрыть проблему пропитания голодающей части человечества… Итак, не обращая внимания на старые времена: Дамасские сабли и рыцарские доспехи, можно сказать, что конфликт меч-щит вступил в острую фазу в годы Первой мировой войны, когда появился и получил признание военных вполне зрелый пулемет. Конечно, должен был быть ответ, и это был танк, тяжелая боевая бронированная машина, вооруженная пушкой и пулеметами. Ответом была противотанковая артиллерия. Еще в начале Великой Отечественной войны основные противотанковые орудия. это небольшие пушки калибра 37-56 мм с относительно низкой способностью пробивать танковую броню. В то время предполагалось, что бронепробиваемость равна калибру пушки, т.е. 57-мм пушка пробивает броню такой толщины. Эти первые снаряды были довольно примитивными: простой формы, обтекаемой формы и довольно легко рикошетировали о наклонные поверхности брони танка.
Итак, первым изобретением были ракеты с пулевидной головкой. (1)имеющий обтекаемый баллистический колпак из легкодеформируемого металла; его задачей было исключительно уменьшить сопротивление воздуха. Под этим капотом находился основной снаряд с усеченным верхом, который не так легко рикошетил. Дальнейшее развитие ракет было направлено на концентрацию кинетической энергии на минимально возможной поверхности. Отсюда и так называемые ракеты. подкалиберный (2)калибром, например, 85 мм, они имели тонкостенный баллистический колпачок и сердечник из твердого сплава на основе урана или вольфрама диаметром около 30 мм. Все это основывалось на процессе прокалывания и являлось по сути «силовым» выходом. Однако пробивная способность этого типа боеприпасов была довольно высокой и составляла 500-700 мм брони RHA (Rolled Homogeneous Armor — однородный катаный материал). Проблемой, однако, по-прежнему были рикошеты и, конечно же, ответ танкостроителей: наклонные стенки башни и лобовая броня в рабочей зоне механика-водителя. Поскольку преимуществом этих ракет является их высокая начальная скорость, достигающая 1000 м/с, о стрельбе, например, по крутой трассе, что могло привести к более перпендикулярным попаданиям в наклонную стенку башни, не может быть и речи. Тут, правда, пригодится самый современный и постоянно разрабатываемый снаряд: с кумулятивным зарядом, т.е. с кумулятивным зарядом. Явление направленного нарастания детонационных эффектов было известно еще в XNUMX веке и заключается в концентрации энергии детонации, вызывающей локальное усиление воздействия взрыва на окружающую среду. Примером может служить эффект осевой кумуляции, показанный на рисунке. (3).
Детонация цилиндрического заряда взрывчатого вещества, нанесенного непосредственно на пластину, например, из стали, создает лишь небольшую вмятину в пластине. Создание конусообразной полости в заряде (так называемая кумулятивная полость) приводит к тому, что при детонации ВВ энергия детонации концентрируется на небольшой площади, в результате чего образуется воронка глубиной, близкой к диаметру заряда. Такие заряды получили название кавернозных. Этот эффект заметил в конце 1911 века горный инженер Франц фон Бадер. Он заметил, что надписи, которые были выбиты на заряде ВВ, отражаются на металлических пластинах в результате детонации. Это была своего рода гравюра. Дальнейшие исследования были проведены в Германии Э. Нейманом и М. Нейманом (XNUMX), которые установили, что эффект направленного действия кавернозного заряда можно значительно увеличить, если накопительную полость выложить слоем твердого тела, например металл, стекло, керамика, в форме полости (4). Этот слой называется кумулятивной вставкой, а кавернозный заряд со вставкой — кумулятивным зарядом. Кумулятивный эффект называется эффектом Манро (в США) или эффектом Неймана (в Германии). Поляк — англ. Ежи Балачинский, опубликовавший работу «Математический анализ действия полых патронов» в «Артиллерийском пшегланде» № 1/1924.
Во время Второй мировой войны кумулятивный эффект применялся во многих разновидностях противотанковых средств, и в качестве примера можно привести ручные гранатометы: в Германии название «Панцерфауст» (5) а в США «базука» (6). Как это часто бывает, теоретическому анализу предшествовала практика и точно неизвестно, как на самом деле работает кумулятивная струя и является ли пробитие брони результатом высокой температуры или высокого давления. В настоящее время предполагается, что материал вкладыша ведет себя как жидкость при формировании кумулятивного потока, а точнее как несжимаемая жидкость, поскольку при анализе пренебрегают сжимаемостью материала вкладыша. Это предположение не совсем выполняется, поскольку в зоне столкновения присутствуют высокие давления до 100 ГПа! Кумулятивный эффект можно усилить соответствующим формированием фронта детонационной волны, которая при нагреве до температуры выше 2000°С образует фронт потока и достигает наибольшей скорости 7-10 км/с.
Распределение скорости вдоль течения можно считать приблизительно линейным; по массе на него приходится 10-20% вкладыша. За счет сдвиговых эффектов струя и вставка вращаются в противоположных направлениях. Исследования свойств кумулятивных зарядов показали, что с увеличением угла раскрытия конуса скорость фронта кумулятивного потока уменьшается. При больших углах раскрытия (выше 140° — но точного предела нет) вместо кумулятивного потока образуется несколько высокоэнергетических осколков. При правильном подборе параметров почти весь материал образует однородное тело с высокой скоростью 2-3 км/с — это так называемая взрывная ракета. Сегодня бронепробиваемость боевых машин достигает 1000 мм стали HPA. Такая толщина нереальна для любого автомобиля (7). Что же делают танкостроители? Во-первых, они проектируют броню как многослойную. Кумулятивная струя на границе различных очагов частично рассеивается, что значительно ослабляет характеристики снаряда. Этого явно недостаточно, поэтому исходя из известного явления сильнейшего удара струи на расстоянии, равном т.н. фокусного расстояния достаточно, чтобы первоначальный заряд взорвался раньше и эффект огня может быть совершенно безвреден для танка. Отсюда и различные укрытия вокруг танков: фартуки из листового металла, эбонита и даже сетки.
Конструкторы-ракетчики увидели это явление и изобрели «тандемные» ракеты, имеющие два заряда: первый для разрушения снаряда, а второй для инициирования кумулятивного потока. Что говорят танкостроители? Ну, они изобрели так называемый реактивная броня (8). Это ряд пластин, видимых на фотографиях современных танков, каждая из которых состоит из трех слоев: внешнего, относительно тонкого, из мягкой стали, со взрывчатым веществом посередине, и подкладной пластины. В момент попадания в такой «бутерброд» кумулятивного снаряда материал «блока» взрывается и кумулятивная струя значительно рассеивается. Блоки легко монтируются и снимаются, поэтому зазоры легко заменять после каждой артиллерийской атаки противника. Большим преимуществом кумулятивных снарядов является их независимость от начальной скорости. Это позволило построить легкие, переносные ракетные установки, весом около 20-30 кг, что ничто по сравнению с весом 44-мм пушки Д-85, который составляет около 1725 кг! Таким образом, одиночный солдат, оснащенный такой пусковой установкой, становился крайне опасным противником для танка. И что для этого делают конструкторы танков? Идеальная реактивная броня, превратившаяся в активную. Отличие в том, что активная броня имеет аппаратуру, обнаруживающую летящую ракету и вызывающую взрыв кубов с зарядом, аналогичным заряду динамической защиты, но момент их срабатывания точно согласован со скоростью снаряда и «фокусным расстоянием» . Это приводит к тому, что поток рассеивается и его эффективность сводится к нулю. И последняя новинка!
Специалисты Британской оборонной научно-технической лаборатории (DSTL), являющейся исследовательским подразделением Минобороны, работают над… броней с защитным силовым полем. Сильное электромагнитное поле защитит транспортные средства от ракетного удара. Эксперты говорят, что суперконденсаторы могут быть встроены в броню танков. Когда машина обнаруживает летящие к ней ракеты, энергия суперконденсаторов может передаваться на броню. Тогда будет создано электромагнитное поле и такое силовое поле сможет защитить броню машины. Конечно, такое поле существовало бы лишь доли секунды, но правильный выбор момента его появления спас бы машину от вражеского огня. Самым большим секретом конструкции танка является состав материалов брони, а именно слой обедненного урана. Помимо урана, экипаж, например, Абрамса защищен броней Чобэм. Несколько слов о нем: в начале семидесятых годов исследовательский центр британской армии в Чобхэме разработал инновационный тип брони, состоящий из слоя керамического сотового композита, размещенного между стальными пластинами, композит дает примерно в 2,5-2 раза более эффективную защиту от кумулятивных обвинения.
Эта гонка когда-нибудь закончится? Это надо сомневаться. Условием будет то, что человечество научится разрешать споры путем переговоров. Однако это не удалось со времен Гомера, его Илиады и Одиссеи!
