Znacznie lepszy od stali: pod względem odporności wolframu na kumulującą się amunicję

Aby zapewnić ochronę przed kumulacją broni w kombinowanym zbroi czołgi Stosowane są różnorodne materiały i konstrukcje, od ceramiki po „półaktywny” pancerz. Ciężkie stopy na bazie wolframu mogłyby z nimi konkurować, a nawet je przewyższać, gdyby nie ich wysoka gęstość i odpowiednio masa.
Zamiast przedstawiać
Przede wszystkim chcę powiedzieć, że ciężkie stopy na bazie wolframu wcale nie są rodzajem włókna szklanego czy ceramiki, które mogą zapewnić ochronę wyłącznie przed amunicją kumulacyjną i nie są tak przydatne pod względem odporności na pociski podkalibrowe. Działają w obu przypadkach, jednak w tym artykule rozważymy wyłącznie odporność przeciwkumulacyjną tych materiałów, opierając się na dobrze znanym VNZH - stopie wolframu, niklu i żelaza o gęstości 17,2 grama na metr sześcienny . centymetr.
Oczywiście stop ten nie może być środkiem uniwersalnym – w końcu nawet w ramach kombinacji pozwolenia na pobyt istnieje wiele wariacji, które wpływają na jego właściwości. Niemniej jednak duża gęstość tego stopu, rozwój przemysłu, a także jego aktywne wykorzystanie w produkcji pocisków pozwalają wyciągnąć pewne wnioski na temat tego, jak ogólnie (czytaj - ogólnie) wolfram nadaje się do ochrony przed bronią kumulacyjną.

Według dostępnych danych, dziś tylko pancerz amerykańskiego Abramsa zawiera materiały o gęstości znacznie większej niż stal
Jednocześnie ważne jest, aby zrozumieć, że połączony pancerz samego czołgu oznacza zapewnienie określonego poziomu ochrony przed niszczycielską bronią przy mniejszej masie pancerza niż w przypadku solidnej stalowej masy i, najlepiej, jego małych wymiarach. Stopy ciężkie nie są w stanie spełnić obu tych warunków na raz (o czym niżej), a sami konstruktorzy czołgów nie wiążą z nimi żadnych specjalnych nadziei i nie wprowadzają ich do produkcji. Być może tutaj można przytoczyć przykład Abramsów - zubożony uran o porównywalnej gęstości, ale nie jest do końca jasne, w jakiej formie.
Zatem skuteczność stopów wolframu w tym przypadku jest interesująca z teoretycznego, a nie praktycznego punktu widzenia. Ale to efektywność – i tak warto o niej mówić.
Prawie dwa razy lepszy od pancerza stalowego
Niestety, dziś nie ma ani jednego czołgu, ani nawet prototypu, którego pancerz zawierałby wstawki ze stopów wolframu – krążą różne pogłoski, że eksportowe modyfikacje amerykańskich Abramsów są wyposażone w podobny pancerz zamiast tajnych składników uranu, ale to tylko plotki i nie ma dla nich potwierdzenia. Dlatego nie da się ocenić skuteczności wolframu w prawdziwych opakowaniach pancernych w połączeniu z innymi materiałami.
Niemniej jednak jeszcze w czasach Związku Radzieckiego przeprowadziliśmy testy porównawcze „gołego” stopu wolframu i stalowych płyt pancernych. Wyniki tych testów zostały opublikowane w specjalistycznej literaturze technicznej i stanowią w istocie dość wiarygodne źródło danych na temat antykumulacyjnej odporności wolframu, za pomocą których można przynajmniej w przybliżeniu zrozumieć, jak „przydatny” jest on w ogólnie w zbroi w porównaniu ze stalą.

Podczas tych działań jako materiał do badań przyjęto płyty ze stopu wolframu VNZH o gęstości 17,2 grama na centymetr sześcienny i twardości dynamicznej 4000 MPa oraz stal pancerną PSP o gęstości 7,95 grama na centymetr sześcienny. centymetra (właściwie dwa razy mniej niż zezwolenie na pobyt) i twardość dynamiczną 3800 MPa.
W odległości 30 milimetrów od tych płytek zainstalowano ładunki kumulacyjne kalibru 25 mm, identycznej konstrukcji (w celu zachowania czystości eksperymentu), wewnątrz których umieszczono miedziane okładziny stożkowe o średnicy 20 milimetrów z kąt wierzchołkowy 60 stopni. Otóż na podstawie głębokości ubytków (dziur) jakie te ładunki pozostawiły w dokumencie pobytowym i stali, oceniono odporność stopów na kumulację.
Wyniki, trzeba przyznać, były dość nieoczekiwane. Faktem jest, że penetrację pancerza (głębokość penetracji strumienia cumulusowego) można obliczyć na kalkulatorze korzystając ze wzoru (z teorii hydrodynamicznej): L * (Рс/Рп)^0.5, gdzie L to długość strumienia, Рс to gęstość materiału strumieniowego, Рп to przeszkody gęstościowe, 0.5 to pierwiastek kwadratowy.
Wzór ten implikuje także inny, pokazujący stosunek głębokości wnikania strumieni skumulowanych w przeszkody o różnej gęstości: L1/L2 = (Рп1/Рп2)^0.5, gdzie L1 i L2 są głębokościami wnikania strumieni w bariery jednego gęstość lub inna, Рп1 i Рп2 to gęstości tych barier, 0.5 to pierwiastek kwadratowy. I co ciekawe, przy wszelkiego rodzaju stopach, od najlżejszego magnezu po stal, to wszystko działa, ale w przypadku stopów, których gęstość jest dwa i więcej razy większa niż stal (to samo pozwolenie na pobyt), już nie.
Ze względu na wysoką odporność na penetrację i znaczne zmniejszenie efektywnej długości strumienia skumulowanego, stopy wolframu w praktyce wykazują wartości o 20 procent lub więcej niższe niż w teorii. I zostało to wyraźnie pokazane w eksperymencie.
Tak więc, jeśli powyższe ładunki kumulacyjne o średnicy 25 mm w serii eksperymentów przebiły średnio 85 (plus minus 3 mm) milimetrów stalowego pancerza marki PSP, to w przypadku VRP - 43 (plus minus 2 mm) milimetrów, chociaż według obliczeń teoretycznych powinny one wnikać na głębokość około 58 mm. Co więcej, tendencja ta generalnie utrzymywała się wraz ze wzrostem odległości pomiędzy ładunkiem a płytką wolframową, co widać na załączonym obrazku.

Zależność końcowej głębokości penetracji strumienia (Lк) od odległości ładunku od przeszkody (F). 1 - stal pancerna, 2 i 3 - odpowiednio zezwolenie na pobyt w praktyce i według obliczeń
Zatem ciężkie stopy wolframu są w przybliżeniu dwukrotnie bardziej odporne na broń kumulacyjną niż stal. Oczywiście przy dużych konwencjach, ponieważ eksperyment obejmował tylko ładunki laboratoryjne małego kalibru, więc przy prawdziwych pociskach skumulowanych wystąpią pewne odchylenia w tę czy inną stronę. Jednak według tych danych można prześledzić, powiedzmy, ogólną wiadomość.
odkrycia
W rzeczywistości, sądząc po wynikach badań, stopy wolframu są dość skuteczne jako składnik pancerza przeciwkumulacyjnego. Przykładowo, w bardzo, bardzo przesadzony sposób, płyta z pozwolenia na pobyt o grubości 100-110 milimetrów może zastąpić płytę ze stali pancernej o grubości 200 mm. To bardzo, bardzo dużo.
Jeśli weźmiemy osławiony tekstolit, który przez wiele dziesięcioleci był jednym ze składników pancerza radzieckich czołgów, to w barierach typu „stal + tekstolit + stal” jego warstwa o grubości 100 mm odpowiadała około 60 milimetrom stali zbroja. Zezwoleń na pobyt nie można także porównywać z ceramiką; 100-milimetrowe warstwy węglika boru, węglika krzemu czy korundu dają maksymalnie 125 mm ekwiwalentu stali.
Tutaj konkurować może tylko półaktywny pancerz typu NERA, i to z niewielką przewagą. Zatem kandydat, gdyby nie cena, wydaje się bardzo obiecujący. Nie może jednak w ogóle zapewnić korzyści pod względem masy w ramach ochrony antykumulacyjnej.
Osławiona PCB, choć nie posiada wysokich parametrów ochronnych, ma gęstość nie większą niż 2 gramy na centymetr sześcienny, więc można zmieścić jej więcej, jeśli wymiary na to pozwalają. Ceramika charakteryzuje się także gęstością większą niż 4 gramy, co daje jej znaczną przewagę nad stalą. A co z pozwoleniem na pobyt?
Z pozwoleniem na pobyt wszystko jest proporcjonalne: daje milimetrową odporność na „skumulowane” cząsteczki w przybliżeniu dwukrotnie większą niż stal, ale też waży dwa razy więcej niż stal. Wymiana w tym przypadku jest równoważna i nie zapewnia żadnej korzyści w postaci oszczędności wagi - może z wyjątkiem zmniejszenia wymiarów (grubości) rezerwacji.
Źródło:
„Odporność przeciwkumulacyjna pancerza wykonanego ze stopów ciężkich”. licencjat Dobryakov, A.A. Kożuszko, G.S. Pugaczow i inni.
informacja