128-мм PAK 44
Небольшое пояснение к архивному документу, который полностью представлен ниже. Это строго секретный на момент его создания (1946 год) отчет, в котором раскрываются детали стойкости как отечественной, так и немецкой брони перед снарядами калибра до 152 мм. Работы проводились в Центральном ордене Ленина НИИ-48, более известном как «Броневой институт». Оригинал рассекреченного отчета хранится в Российском государственном архиве экономики. Содержание документа может быть сложным для восприятия и требует от читателя определенной подготовки. Стилистика и манера подачи материала остались неизменными. Редактор добавил необходимые пояснения, когда это было возможно.
Изучение взаимодействия снаряда и брони и дальнейшее исследование тактических свойств брони под огнём артиллерии калибра до 128 мм
Основной задачей работы было:
1) получение данных о противоснарядной стойкости гомогенной брони против крупных бронебойных снарядов как отечественного, так и немецкого производства;
2) создание графиков тактических свойств брони, необходимых для расчета бронирования при проектировании танков и других бронированных объектов.
Опытные стрельбы, нужные для получения данных о тактических свойствах брони, проводились по гомогенным плитам толщиной от 90 до 230 мм, бронебойными снарядами калибров от 88 до 152 мм включительно под различными углами.
На полигоне было испытано 29 бронеплит, из которых 10 плит большого размера были изготовлены из 12-тонного листового слитка и 19 плит малого размера (карточек), вырезанных из листов, изготовленных из 23-тонных слитков.
Кроме данных по опытным плитам, в данной работе также использовались материалы Кубинского полигона (в подмосковной Кубинке) по обстрелу двух опытных корпусов объекта «260» и данные трофейных материалов Хиллерслебенского полигона, полученные в 1946 году, о противоснарядной стойкости немецкой брони при обстреле немецкими снарядами калибром до 170 мм.
В результате работы было установлено, что для крупных бронебойных снарядов, как и для снарядов меньшего калибра, пробивная способность резко снижается при больших углах встречи, что необходимо учитывать при проектировании броневой защиты объектов. Испытания показали, что снижение твердости с 3,4-3,64 d до 3,6-3,8 d (твердость по Бринеллю) не оказывает значительного влияния на противоснарядную стойкость брони больших толщин как при обстреле по нормали, так и под углами. Существенное снижение противоснарядной стойкости брони начинается лишь при умягчении до твердости более 3,8 d. Умягчение брони немного улучшает характер ее поражений, однако это не является ключевым фактором, определяющим получаемый характер повреждений.
На основании обработанных материалов были составлены тактические диаграммы противоснарядной стойкости гомогенной брони под огнем отечественных и немецких бронебойных снарядов калибров от 80 до 152 мм, необходимые для расчетов бронезащиты объектов от снарядов этих калибров.
Введение
Современная танковая и противотанковая артиллерия характеризуется значительно возросшей мощностью, обусловленной как увеличением калибров, так и повышением начальных скоростей орудий. Наглядным примером этого является немецкая артиллерия конца войны, которая имела танковые и противотанковые орудия с максимальным калибром до 128 мм и максимальными начальными скоростями снарядов 1000 м/сек., но даже такие калибры и скорости не являются пределом. Есть сведения о том, что Германия к концу войны активно разрабатывала более совершенные образцы танковой противотанковой артиллерии с максимальным калибром до 170 мм и максимальной начальной скоростью снарядов до 1400–1500 м/сек.
Схожие изменения претерпела и продолжает претерпевать отечественная противотанковая и танковая артиллерия.
Таким образом, в результате увеличения начальных скоростей и калибров снарядов современная противотанковая и танковая артиллерия обладает высокой пробивной способностью.
Это обстоятельство наглядно демонстрируется данными таблицы и графиком, показывающим изменение дульной энергии орудий различных калибров немецкой артиллерии в зависимости от начальной скорости снарядов.
Изменение дульной энергии немецкой противотанковой и танковой артиллерии в зависимости от начальной скорости снаряда (по трофейным данным Хиллерслебенского полигона).
Из представленных данных видно, что увеличение калибра и, особенно, начальной скорости являются мощными факторами, повышающими мощность орудий. Например, при увеличении начальной скорости снаряда с 800 м/сек. до 1000 м/сек. (то есть на 25%) дульная энергия снаряда повышается на 56%, а при увеличении скорости на 50% (V = 1200 м/сек.) дульная энергия снаряда увеличивается более чем в два раза. Это подчеркивает трудности, возникающие при разработке надежной защиты от огня современной танковой и противотанковой артиллерии крупного калибра.
В связи с этим очевидно большое практическое значение данных о тактических свойствах брони под огнем современных противотанковых средств, в частности, для накопления материалов, которые могут быть использованы для оценки вероятных тактических свойств брони против перспективной артиллерии.
За последние годы институт провел ряд работ по изучению тактических свойств гомогенной брони под огнем отечественной и немецкой артиллерии до калибров 85 и 105 мм включительно, при этом тактические свойства против артиллерии более крупного калибра вообще не были исследованы. Следовательно, перед институтом в 1946 году стояла задача изучить поведение гомогенной брони под огнем танковой и противотанковой артиллерии больших калибров, чтобы получить представления о действии бронебойных снарядов крупного калибра и наметить пути более рациональной защиты от снарядов этих калибров.
В данном отчете представлены данные по тактическим свойствам отечественной гомогенной брони под огнем крупнокалиберной как отечественной, так и немецкой артиллерии, полученные на основании всех доступных материалов. Также в отчете указаны интересные трофейные материалы Хиллерслебенского полигона о бронепробивном действии немецких снарядов различных калибров. Учитывая, что все приведенные данные по тактическим свойствам гомогенной брони представляют интерес как справочный материал для расчета бронезащиты проектируемых объектов, они для удобства расчета представлены в основном в графическом виде.
Хиллерслебенский полигон
Представленные материалы, хотя и охватывают все существующие крупные калибры отечественной танковой артиллерии, однако из-за ограниченного объема проведенных испытаний они требуют дальнейшего уточнения по мере накопления данных по обстрелу, что является одной из задач будущей работы Института в области изучения тактических свойств брони.
Средства испытания
Снарядные испытания гомогенной брони проводились на морском артиллерийском полигоне (КНИМАП), имеющим соответствующие средства для испытания брони снарядами крупного калибра. Обстрел плит осуществлялся из орудий калибра 100, 122 и 152 мм бронебойными снарядами в инертном снаряжении.
Краткие характеристики орудий и бронебойных снарядов, а также их баллистические данные приведены в таблице.
Основные характеристики бронебойных снарядов 100, 122 и 152 мм.
Кроме испытаний отечественными снарядами указанных калибров, также проводились испытания немецкими бронебойными снарядами калибров 88 и 105 мм по гомогенным бронеплитам больших толщин (200-230 мм), которые ранее не испытывались этими снарядами.
152-мм пушка Кане. Фото 1905 года
122-мм пушка А-19
100-мм корабельная пушка образца 1940 года (Б-34)
Объекты испытания
Тактические свойства брони определялись на опытных гомогенных бронеплитах средней твердости, изготовленных на ММК (Магнитогорский металлургический комбинат) по валовой технологии, то есть из металла, выплавленного в основной мартеновской печи, и отлитых в листовые изложницы развесом 12 тонн. Прокатанные на соответствующие толщины плиты в больших габаритах подвергались термической обработке, состоящей из закалки в воду и последующего высокого отпуска на твердость 3,4–3,6 d.
Кроме плит средней твердости, использованных для снятия тактических характеристик, также были испытаны гомогенные плиты той же плавки и технологии, обработанные на твердость 3,7–3,9 d.
Из-за ограниченного числа изготовленных и испытанных плит этой твердости, полученные материалы испытаний по этим плитам не могли быть использованы для тактических свойств и служили лишь для сравнительных целей.
Помимо данных, полученных при испытании опытных бронеплит, изготовленных Магнитогорским металлургическим комбинатом, в данной работе были использованы результаты испытания контрольных и опытных плит производства Ижорского завода, изготовленных из основного металла, отлитого в листовые изложницы большего развеса (23 тонны).
По характеру излома все бронеплиты, произведенные МКК и Ижорским заводом, находились на среднем уровне качества гомогенной брони и средней твердости валового производства, в связи с чем были признаны кондиционными. Однако плиты толщиной 160 мм, произведенные Ижорским заводом, и особенно контрольные плиты, обладали пониженным качеством излома, о чем будет сказано подробнее ниже.
Результаты испытаний
Результаты испытаний опытных и контрольных бронеплит разной твердости и толщины позволили отметить значительные колебания в стойкости отдельных контрольных плит толщиной 160 мм, которые наблюдались при обстреле остроголовыми бронебойными снарядами.
Это обстоятельство, вероятно, является следствием не только неоднородного качества плит, но в большей степени объясняется нестандартными качествами отечественных остроголовых снарядов. Нестандартность их качества, по-видимому, вызвана срабатываемостью головной части снаряда по локализатору в различные моменты проникновения вглубь плиты, то есть в одном случае снаряд более длительное время работает как острый, в другом — как тупой.
Следует также отметить, что аналогичное явление в еще большей степени было замечено и ранее при массовых контрольных испытаниях брони остроголовыми отечественными снарядами калибра 65 мм. Более стабильные результаты при обстреле, как показал опыт, получаются при испытании тупоголовыми бронебойными снарядами, поэтому применение этого типа снаряда в некоторых случаях испытания для более объективной оценки стойкости брони может оказаться более целесообразным.
Не рассматривая здесь влияние различий качественных и количественных характеристик излома брони на характер поражений при сквозном пробитии, что должно быть изучено в отдельной специальной работе, ограничимся лишь краткими общими замечаниями о характере поражений гомогенных плит, наблюдавшихся при обстреле крупнокалиберными бронебойными снарядами. Прежде всего следует отметить, что все плиты, изготовленные как Магнитогорским комбинатом, так и Ижорским заводом, в той или иной степени обладали дефектами, выявляющимися в процессе полигонных испытаний, характерными для плит ММК являются флокены, для плит Ижорского завода — шиферность и расслои. Флокены (нем. Flocken, буквально — «хлопья») — внутренние трещины (дефекты) в стальных поковках и прокатной продукции. Шиферность — это слоистый (древовидный) излом, который проявляется в виде мелких расщеплений, практически не распространяющихся вглубь металла. Прим. редактора.
По характеру поражений при сквозном пробитии снарядами крупного калибра, кроме отколов, других видов повреждений на гомогенной броне не было обнаружено. По величине отколов наблюдалось различное поведение плит, что, видимо, обусловлено различным качеством плит по излому. Определенной и отчетливой зависимости относительной величины отколов (выраженных в калибрах снарядов) от твердости плит, калибра снаряда и угла обстрела в данном случае не было обнаружено, за исключением толщины брони. В последнем случае установлена определенная зависимость: с повышением толщины брони величина отколов увеличивается. Особенно это отчетливо было выявлено на плитах толщиной 150 мм и выше, где величина отколов даже для опытных бронеплит в некоторых случаях превышала 3 калибра. Отсутствие данных по отколам 230 мм бронеплит объясняется недостаточной скоростью снарядов отечественных пушек калибров 100, 122 и 152 мм, в результате чего для этих толщин не было получено сквозного пробития.
Ухудшение характера поражений брони с повышением ее толщины, вероятно, связано с понижением обжатия металла в процессе горячей механической обработки. Это приводит к выводу, что для повышения качества брони больших толщин может потребоваться изменение существующей технологии горячей механической обработки с целью обеспечения необходимой деформации, которая обеспечит более удовлетворительный характер поражения брони при сквозных поражениях.
Методы обработки экспериментальных данных
При изучении тактических свойств брони против снарядов крупного калибра обычно приходится ограничиваться экспериментальными данными, полученными на сравнительно небольшом количестве плит определенных толщин при углах испытания не выше 600, поэтому полученные экспериментальные данные требуют специальной обработки для получения необходимых дополнительных данных по неиспытанным толщинам или углам.
В работах по изучению тактических свойств брони, проведенных Институтом в предыдущие годы, для этого использовали графический метод обработки результатов непосредственного опыта. Для экспериментальных данных каждого типа брони, калибра и типа снаряда в координатах «скорость — толщина брони» строились кривые противоснарядной стойкости при обстреле под углами 0°, 30°, 45° и 60°, которые затем экстраполировались в сторону больших и меньших скоростей. При экстраполировании кривой в области меньших скоростей допускалось, что при U = 0 и b = 0; при экстраполировании кривой в область больших скоростей допускалось, что кривая противоснарядной стойкости сохраняет свою закономерность.
На основании полученных вспомогательных графиков для каждого типа брони и калибра снаряда в дальнейшем строились тактические диаграммы противоснарядной стойкости в координатах скорость — угол обстрела.
Указанный метод обработки экспериментальных данных, как показал опыт, дает достаточно надежные для практических целей результаты и был использован в данной работе.
Однако стоит отметить, что данный метод позволяет определить противоснарядную стойкость брони только против снарядов того калибра, по которому имеются определенные экспериментальные данные, и не может быть применен для расчета стойкости брони против снарядов другого калибра, даже если они подобны, что является одним из недостатков этого метода.
В связи с этим следует упомянуть работу инж. Капырина Г. И. и инж. Ларченко В. В., в которой они предложили метод расчета противоснарядной стойкости брони против снарядов любого калибра при условии, что снаряды подобны. Не останавливаясь на детальном изложении этого метода, необходимо лишь вкратце отметить некоторые его характерные особенности.
Используя некоторые положения, установленные канд. техн. наук Айбиндером при анализе процесса бронепробития на основе теории подобия, авторы, обработав опытные данные испытания брони немецкими бронебойными снарядами калибров 50, 75, 88 и 105 мм, пришли к выводу, что для снарядов подобной конструкции скорость, характеризующая противоснарядную стойкость брони, зависит только от отношения двух коэффициентов Сb к Сq, где: Сb = b/d (b — толщина брони и d — калибр снаряда) — относительная толщина брони и Сq = q/d3 (q — вес снаряда и d — его калибр) — относительный вес снаряда.
На основании установленной закономерности был предложен ряд графиков, построенных в координатах: скорость – Сb/Сq и Cв/Сq – угол обстрела, которые были рекомендованы для практического использования при определении противоснарядной стойкости гомогенной брони средней и высокой твердости против снарядов немецкой артиллерии любого калибра при начальной скорости до 1200 м/сек.
Однако предложенный метод расчета противоснарядной стойкости в данной работе не мог быть использован, так как при обработке опытных данных по отечественным снарядам калибров 122 и 152 мм обнаружился столь большой разброс экспериментальных точек (вероятно, из-за отсутствия подобия этих снарядов), что установить какую-либо определенную закономерность не представлялось возможным.
Таким образом, как было указано выше, в данной работе использовался прежний графический метод обработки экспериментальных данных.
Для тактических диаграмм в основном использовались результаты, полученные при обстреле опытных гомогенных бронеплит средней твердости, испытанных под различными углами.
В этом случае, из-за очень ограниченного количества испытанных плит, использовались данные обстрела всех плит, если они соответствовали требованиям старых технических условий, допускающих отколы до 4-х калибров.
Данное обстоятельство, по нашему мнению, может быть допустимо при обработке данных для тактических свойств брони, поскольку не было установлено влияния величины отколов на скорость ПТП (по которому обычно производится расчет бронирования) и, вероятно, очень мало может отразиться лишь на другой, менее важной характерист