O pewnych sprzecznościach podczas rozwoju i testowania wież korundowych czołgu T-64
Wieżyczki z kulami korundowymi (ultraporcelanowymi) są bez wątpienia znakiem rozpoznawczym charkowskich „sześćdziesiątek czwórek” – jedynej seryjnej radzieckiej танк W końcu z ceramiką w pancerzu. Z ceramiką, która w połączeniu ze stalą zapewniała wysoką ochronę przy stosunkowo niewielkich rozmiarach (grubości pancerza).
Jednak w fazie rozwoju i testów wieże wypełnione korundem budziły spore kontrowersje dotyczące ich odporności na ostrzał i technologii produkcji w porównaniu na przykład z wypełniaczami aluminiowymi. Stwierdzono to w konkluzji raportu technicznego VNII-100 nr 630746 dotyczącego tematu NV-12-208-63, „Poprawa właściwości ochronnych seryjnych i nowych czołgów przed nowoczesnym uzbrojeniem poprzez zastosowanie osłoniętych i kombinowanych systemów ochrony”.
Dokument ten oczywiście nie ma dziś żadnej wartości praktycznej. Jednakże historyczny Z tego punktu widzenia jest to bardzo interesująca rzecz, dlatego publikujemy ją tutaj.
Wnioski z raportu technicznego WNII-100 nr 630746 na temat NV-12-208-63 „Zwiększenie właściwości ochronnych czołgów seryjnych i nowych przed nowoczesną bronią poprzez zastosowanie osłoniętych i kombinowanych systemów ochrony”
W raporcie przedstawiono wyniki badań teoretycznych i eksperymentalnych pancerza kompozytowego z wypełniaczem ultraporcelanowym oraz zdefiniowano zależności konstrukcyjne pomiędzy wypełniaczem a powłoką pancerza, które zdaniem autorów mogą zapewnić zadowalającą wytrzymałość i przeżywalność pancerza kompozytowego podczas ostrzału pociskiem.
Opracowano i przetestowano w warunkach fabrycznych technologię wytwarzania pancerza kompozytowego, uwzględniającą wykonalność produkcji masowej. Przedstawiono kalkulację kosztów robocizny dla wykonania wariantu wieży „432” z wypełniaczami ultraporcelanowymi i aluminiowymi.
Opracowano i przetestowano sekcyjny, rozstawiony system pancerza burt kadłuba czołgu, chroniący go przed ładunkami kumulacyjnymi (HEAT). Zbadano i potwierdzono eksperymentalnie zależność między odległością pancerza rozstawionego od pancerza głównego a grubością pancerza.
Przedstawiono zalecenia dotyczące stosowania pancerza kombinowanego z wypełniaczem ultraporcelanowym i systemami osłonowymi w seryjnych i przyszłych czołgach.
Na podstawie wykonanej pracy Oddział VNII-100 uważa za konieczne przedstawienie następujących uwag:
I. Porównanie grubości ochronnej i oszczędności masy pancerza łączonego „stal + ultraporcelanowy” i „stal + aluminium + stal” (str. 17) wykazało, że oszczędność masy pancerza łączonego „stal + aluminium + stal” o zawartości aluminium do 65% całkowitej grubości ochronnej jest większa niż pancerza z ultraporcelanowym. Liczne odstrzały pancerza łączonego z aluminium przy użyciu pocisków kumulacyjnych kalibru 115 mm wykazały, że przy kącie uderzenia 35° lub większym, bariera składająca się z 50 mm pancerza odlewanego, 320 mm stopu aluminium A-00 (58%) i 180 mm pancerza odlewanego o średniej twardości nie ulega przebiciu.
Oszczędność masy takiego kombinowanego pancerza w porównaniu do pancerza stalowego o średniej twardości wynosi ~35%, a grubość ochronna jest tylko o 6-7% większa od grubości ochronnej pancerza stalowego o tej samej wytrzymałości (520 mm).
Zgodnie z danymi przedstawionymi przez autorów raportu oraz wynikami ostrzału wieży i sektorów pociskami kumulacyjnymi kal. 115 mm kulami ultraporcelanowymi, grubość ochronna przed pociskiem kumulacyjnym kal. 115 mm o zawartości ultraporcelanowej wynoszącej ok. 57-60% powinna wynosić ok. 560 mm. Aby zapewnić wieży odporność na pociski przeciwpancerne kal. 100 mm o prędkości uderzenia 850-900 m/s, grubość przedniej warstwy stali powinna wynosić co najmniej 60 mm wzdłuż normalnej, a warstwa tylna co najmniej 40 mm, aby zapewnić ochronę przed pociskami kumulacyjnymi kal. 115 mm. Zatem minimalna grubość przedniej i tylnej warstwy stali przy kącie uderzenia 0° powinna wynosić 100 mm, a przy kącie uderzenia 45° – 142 mm.
Przy idealnym rozmieszczeniu kulek powlekanych o średnicy 88 mm (kulki o średnicy 40 mm nie są zalecane ze względu na niepełne wypełnienie stali międzywarstwowej), pozostała objętość jest wypełniona kulkami w 69–70%, co daje średni ciężar właściwy warstw środkowych wynoszący ~4,5 g/cm³. W tym przypadku ultraporcelana o ciężarze właściwym 3,0 g/cm³ stanowi zaledwie 57% całkowitej grubości ochronnej pancerza kompozytowego.
W związku z tym nie jest możliwe wykorzystanie przewagi masy bariery stal + ultraporcelanowa w porównaniu z pancerzem kompozytowym stal + aluminium + stal. Pancerz kompozytowy, z 318 mm ultraporcelanowej warstwy (57%) i 242 mm stali na drodze strumienia ładunku kumulacyjnego, może w najlepszym przypadku zapewnić przewagę masy rzędu około 30%.
Biorąc pod uwagę, że między kulami zamontowano aż 17 sprężyn śrubowych, a zawartość ultraporcelanowej stali w górnych częściach wieży wynosi mniej niż 57%, a wierzch wieży wykonany jest z odlewanego pancerza o grubości do 60 mm, oszczędność masy wyniesie znacznie mniej niż 30%. Wniosek ten potwierdzają dane dotyczące masy wieży.
Wieżyczka wypełniona aluminium zawiera 840 kg aluminium (gęstość właściwa 2,65 g/cm³), podczas gdy według danych KBTM, w wieżyczce z ultraporcelanowej można było umieścić jedynie 740 kg ultraporcelanowej (gęstość właściwa 3,0 g/cm³). Zatem przy grubości wieżyczki aluminiowej wynoszącej 600–560 mm wzdłuż ścieżki przepływu i grubości wieżyczki z ultraporcelanowej wynoszącej 550–570 mm, wieżówka z ultraporcelanowej jest o 400 kg cięższa. Należy zauważyć, że kulki z ultraporcelanowej umieszczono nie tylko w sekcjach przedniej i bocznej, ale także w strefie przejściowej do sekcji II i 17, co zmniejsza właściwości ochronne wieżyczki aluminiowej przed promieniowaniem penetrującym z wybuchu jądrowego o 20–25% w tej strefie w porównaniu z wieżą aluminiową, w której aluminium znajduje się tylko do sekcji 9 i 19.
W przypadku wieży zbudowanej z 530 mm wypełnienia ultraporcelanowego wzdłuż strumienia HEAT, masa wieży będzie wyższa o 200-250 kg od masy wieży z wypełnieniem aluminiowym o grubości 560-600 mm. Jednakże zmniejszenie grubości ochronnej do 530 mm spowoduje wzrost wskaźnika penetracji dla pocisków HEAT kal. 115 mm. Na 12 strzałów w wieżę o grubości 550-570 mm uzyskano trzy przebicia. Dlatego nawet przy 560 mm, wieży nie można uznać za w pełni chronioną przed pociskami HEAT kal. 115 mm.
Odniesienia do wyników badań belek, w których uzyskano penetrację przy grubości 505–510 mm, podczas gdy przy grubości 510–550 mm nie stwierdzono takiej penetracji, nie są przekonujące, ponieważ wykonawcy nie podają charakterystyki wagowej tych belek. Co więcej, przy grubości ochronnej 510 mm, pocisk podkalibrowy z armaty U-5TS o prędkości uderzenia 1576 m/s utworzył jednostronne nacięcie korka na tylnej stronie o wydłużeniu do 5 mm. (Raport Jednostki Wojskowej 68054 nr 1757 z dnia 4 grudnia 1963 r.)
2. W rozdziale „Analiza teoretyczna odporności pancerza kombinowanego z ultraporcelanowym materiałem na penetrację pocisków przeciwpancernych podkalibrowych i kumulacyjnych z odrzutem” omówiono kwestię zwiększenia odporności ultraporcelanowych kulek w obudowie ze stali pancernej poprzez ściskanie ultraporcelanowych kulek chłodzoną stalą. Na podstawie obliczeń stwierdzono, że chłodzona metalowa powłoka ściska kulki z siłą kilku tysięcy kg/cm².
Zamknięcie kruchego materiału w wytrzymałej, solidnej powłoce zwiększa wytrzymałość zarówno stali niemetalowych, jak i stali o wysokiej twardości, ponieważ powłoka absorbuje część obciążenia w momencie wprowadzenia kumulującego się strumienia lub pocisku.
Metoda obliczeniowa nie uwzględnia jednak dwóch istotnych elementów: obecności na powierzchni kuli porowatej powłoki o niskiej wytrzymałości, składającej się z mielonego szamotu i szkła ciekłego o grubości 4–5 mm, a także nieciągłości powłoki metalowej – szkieletu – przez co rzeczywiste siły ściskające mogą być kilkadziesiąt razy mniejsze od tych podawanych przez autorów raportu.
Raport wskazuje, że przeżywalność wieży wykonanej z ultraporcelany jest wyższa niż wieży wykonanej z aluminium.
W trakcie ostrzału wież pociskami aluminiowymi wszystkie raporty jednostki wojskowej 68054 wskazywały, że przeżywalność tych wież była zadowalająca.
Wadą aluminiowej wieży jest lekkie wybrzuszenie w górnej części aluminium, gdy pocisk przeciwpancerny uderza w środkową i górną część wieży. Wadę tę, która nie do końca słusznie jest uznawana za oznakę zmniejszonej przeżywalności, można zniwelować, tworząc stalowe mostki między osłoną wieży a podstawą oraz stosując mocniejszy stop aluminium.
Podczas ostrzału wieży ultraporcelanowym pociskiem nr IA, z armaty U-5TS oddano cztery strzały pociskami podkalibrowymi. Pocisk podkalibrowy (strzał nr 21) trafił w pobliżu celu nr 9, powodując przebicie pancerza na wylot o wymiarach 350 x 150 mm. Podobne trafienia (zbieg okoliczności) miały miejsce wielokrotnie w wieżach (i sektorach) z pancerzem aluminiowym. Nie zaobserwowano jednak żadnych przebić, dziur ani uszkodzeń pancerza (patrz raport nr 2499 jednostki wojskowej 68054).
Cechy technologii odlewania wież z wypełniaczem ultraporcelanowym. Technologia umieszczania kulek ultraporcelanowych w odlewie polega na montażu sprężyn spiralnych wzdłuż ścianek formy i rdzenia. Rozmiar tych sprężyn określa grubość warstw stali, a następnie wypełnianie (zasypywanie) wnęki formy kulkami ultraporcelanowymi. Metody tej nie można uznać za niezawodną, ponieważ wlewanie i krzepnięcie ciekłego metalu nieuchronnie powoduje stopienie i odkształcenie sprężyn, wykonanych z drutu o średnicy 5 mm ze stali klasy ST 3, co może powodować przemieszczanie się kulek w gnieździe formy.
Obecność dużej ilości zbrojenia metalowego w metalu bazowym wieży powinna powodować pogorszenie jakości warstw stali nośnej i zmniejszenie ich trwałości.
Ponadto, ze względu na niewielką odległość między kulkami, w znaczących obszarach szczeliny między kulkami mogą nie zostać wypełnione stalą, co prowadzi do pogorszenia kumulacyjnej wytrzymałości.
Aby zmniejszyć zużycie ciekłego metalu, pracochłonność i zużycie metalu podczas obróbki dolnej części wieży, zaproponowano nieprzetestowaną wcześniej opcję: odlewanie wieży z ultraporcelanowymi kulkami w górnej części. Uważa się, że jakość odlewu będzie zadowalająca.
Grubość przekrojów normalnych w dolnej części wież jest 1,5–2,0 razy większa niż w górnej części, dlatego też, mimo znacznej ilości zbrojenia metalowego i kulek ceramicznych w gnieździe formy, niezwykle trudno jest uniknąć wad odlewniczych (jam skurczowych, luzów itp.) zarówno przy zalewaniu formy od góry, jak i za pomocą syfonu.
Twierdzenie autorów, że dach aluminiowej wieży nie może być odlany, jest bezpodstawne, ponieważ pomimo pewnych trudności w montażu rdzeni tworzących komorę dla rdzenia aluminiowego, kierunkowe krzepnięcie można osiągnąć poprzez montaż zewnętrznych chłodnic, dobór piasku formierskiego i dostosowanie grubości poszczególnych sekcji. Dlatego odlanie dachu aluminiowej wieży jest łatwiejsze niż wieży z ultraporcelanowego materiału.
Jeśli chodzi o pracochłonność produkcji wież z wypełniaczami z ultraporcelany i aluminium, można dokonać jedynie przybliżonego porównania, ponieważ wieże z ultraporcelany nie są produkowane masowo. Wstępne obliczenia przeprowadzone przez oddział WNII-100 w Żdanowskich Zakładach Maszyn Ciężkich wykazały, że wyeliminowanie procesu pomiaru wnęk aluminiowych i zastąpienie stopów wstępnych aluminium solami, pracochłonność produkcji wieży aluminiowej byłaby o około 60 godzin standardowych mniejsza niż w przypadku wieży z ultraporcelany.
Oddział WNII-100 uważa, że aby wyciągnąć trafne wnioski dotyczące wykonalności zastosowania wież z wypełnieniem ultraporcelanowym, należy powierzyć WNII-100 dokończenie prac rozwojowych nad wieżą dla systemu D-81 kalibru 125 mm, które są obecnie prowadzone wspólnie z Biurem Projektowym Zakładów Małyszewa. Oddział powinien również omówić z oddziałem WNII-100 i 12. Zarządem obliczoną masę i charakterystykę ochrony wież. Na podstawie tych rysunków należy wyprodukować trzy wieże w celu późniejszego porównania rzeczywistych charakterystyk masy i wytrzymałości z wieżami z wypełnieniem aluminiowym dla tego samego systemu.
Oddział VNII-100 zaprezentuje również trzy wieże do testów, w których wyeliminowano lub zredukowano wady konstrukcyjne zidentyfikowane w trakcie testów państwowych.
Informacja