Aproape ca oțel, dar cu nuanțe: aliaje ușoare în armura tancului împotriva obuzelor cumulate

34
Aproape ca oțel, dar cu nuanțe: aliaje ușoare în armura tancului împotriva obuzelor cumulate

Se crede pe scară largă că armura realizată din aliaje ușoare, în special din aluminiu, datorită proprietăților sale fizice și mecanice scăzute, este potrivită exclusiv pentru vehiculele de luptă ușoare, cum ar fi vehiculele de luptă ale infanteriei și vehiculele blindate de transport de trupe și nu poate oferi decât protecție împotriva gloanțelor și de calibru mic. muniție din pistoale automate. Prin urmare, utilizarea acestor materiale ca umplutură pentru blindajul tancului nu are niciun beneficiu.

În acest material, pe baza rezultatelor testelor, vom arăta că nu este așa. Aliajele pe bază de aluminiu, magneziu și titan împotriva proiectilelor cumulate la anumite grosimi nu se arată mai rău decât oțelul.




Aluminiu, magneziu și titan


Poate că trebuie să începem cu faptul că testele descrise în acest material au fost efectuate acum patruzeci de ani în URSS și au fost reproduse pe scară largă în literatura științifică de specialitate. Scopul implementării lor a fost de a determina rezistența anti-cumulativă a aliajelor ușoare utilizate ca umplutură rezervor armura, precum și determinarea dependenței capacității lor de protecție de grosimea straturilor.

Ca parte a acestor activități, următoarele trei aliaje au fost selectate ca subiecte de testare.

Pe baza de aluminiu - aliajul de blindaj ABT-102 cu adaos de zinc și magneziu, din care se fabrică și astăzi carcase pentru faimosul BMP-3. Densitatea sa este de 2,78 grame pe centimetru cub, rezistența la tracțiune este de 460 MPa, duritatea este de 140 HB și modulul dinamic de elasticitate este de 70 GPa.

Pe bază de magneziu - aliaj MA2-1 cu aluminiu, zinc și mangan. Densitatea sa este de 1,79 grame pe centimetru cub. Rezistență la tracțiune – 270 MPa, duritate – 60 HB, modul dinamic de elasticitate – 40 GPa.

Pe bază de titan - aliaj VT-6 cu aluminiu, vanadiu și fier. Densitatea sa este de 4,43 grame pe centimetru cub. Rezistența la tracțiune este cea mai mare față de cele anterioare - 850 MPa, duritate - 300 HB. Modulul dinamic de elasticitate – 130 GPa.

Foile cu grosimi de 140, 280 și 420 milimetri au fost realizate din aliaj de titan și aluminiu, iar doar 140 și 280 mm din aliaj de magneziu. Toate (separat, desigur) au fost plasate între două bariere de oțel, simulând astfel armura tancului ca un „sandwich”.

Proiectil M105 de 456 mm cumulat. În timpul experimentului, ne-am concentrat pe penetrarea armurii sale
Proiectil M105 de 456 mm cumulat. În timpul experimentului, ne-am concentrat pe penetrarea armurii sale

Grosimea plăcii frontale de oțel a fost de 107 milimetri de-a lungul traseului jetului cumulat. Acest indicator s-a datorat necesității de a exclude efectele puternic explozive și de impact asupra materialelor studiate. Dar grosimea barierei din oțel din spate a fost selectată în așa fel încât jetul cumulat, care are pătrundere reziduală după depășirea plăcii frontale și a aliajului ușor, să nu o pătrundă - astfel a fost posibil să se evalueze aportul de aluminiu, magneziu. și umpluturi de titan pentru protecția generală.

În ceea ce privește arma distructivă în sine, rolul ei a fost jucat de obuze cumulative cu o penetrare a armurii de 330-350 de milimetri, similare cu obuzele pentru tunurile cu 105 mm pentru tancurile NATO.

Când este protejat ca oțelul?


În general, o comparație a rezistenței oțelului și, de exemplu, a armurii de aluminiu este adesea asociată cu faptul că grosimea acestuia din urmă, pentru a asigura nivelul necesar de protecție, trebuie să fie întotdeauna mai mare. La urma urmei, vorbim despre un compromis - dacă vrei o greutate mai mică, plătești cu dimensiuni sporite ale pieselor blindate din materiale cu densitate mai mică.

Și nu trebuie să căutați prea departe exemple: în BMP-3, grosimea aliajului ABT-102 ajunge până la 50 de milimetri, deși același nivel de protecție poate fi asigurat de foi de 15-20 mm de înaltă. oțel blindat dur.

Dar în cazul utilizării aliajelor ușoare în armura tancului, situația este oarecum diferită.

În timpul bombardării simulatoarelor de blindaj de tanc cu straturi de 140 mm de aliaj de aluminiu ABT-102, s-a dovedit că contribuția sa la protecția generală a părții blindate este în medie de 149 mm. Cu alte cuvinte, fiecare milimetru din grosimea sa într-o barieră este practic echivalent (chiar și puțin superior) cu același milimetru de armură de oțel. În același timp, masa unui strat de 140 mm de ABT-102 corespundea masei unei foi de oțel de formă similară cu o grosime de 50 de milimetri.

În turnulele tancurilor T-64 din seria timpurie, a fost folosit umplutură din aliaj de aluminiu
În turnulele tancurilor T-64 din seria timpurie, a fost folosit umplutură din aliaj de aluminiu

Rezultate puțin mai mici, dar încă impresionante, au fost arătate prin bombardarea armurii cu un strat de 140 mm de aliaj de magneziu MA2-1. Contribuția sa la protecția generală a părții armurii a fost în medie de 140 mm. La fel ca ABT-102, MA2-1 împotriva muniției cumulate cu o astfel de grosime este aproape echivalent cu armura de oțel, dar cântărește și mai puțin - ca o tablă de oțel de 32 mm.

Armura cu un strat de 140 mm din aliaj de titan VT-6 a dat performanțe în general similare. Contribuția sa la apărarea generală este de 142 de milimetri în medie. Adică, ca și cele două materiale anterioare, are parametri de rezistență anti-cumulați similari cu oțelul la o grosime dată. Adevărat, datorită densității sale mai mari, masa unei foi de 140 mm din acest aliaj este mult mai mare și este egală cu masa unei plăci de oțel de 80 mm grosime.

Astfel, utilizarea aliajelor ușoare pentru protecția împotriva armelor cumulative în blindajul tancului este complet justificată atunci când vine vorba de o alternativă la masele de oțel. Mai mult, cu rezistență anti-cumulare similară, cântăresc de câteva ori mai puțin decât oțelul - beneficiul în greutate este evident.

Dar există o nuanță importantă aici.

Nu poți merge prea departe în ceea ce privește grosimea


Cert este că aliajele ușoare discutate mai sus au rezistență anti-cumulare comparabilă cu oțelul doar la grosimi limitate. Odată cu creșterea lor semnificativă, eficiența scade considerabil datorită stabilirii unui regim stabil de penetrare a jetului cumulat într-un obstacol cu ​​densitate scăzută și caracteristici de rezistență scăzută.

De exemplu, atunci când trageți la un simulator de armură cu un strat de aliaj de aluminiu ABT-102 de 240 mm grosime, contribuția sa la protecția totală este în medie de 151 milimetri, ceea ce este cu doar 2 mm mai mult decât în ​​experimentele cu straturi de aluminiu de 140 mm. Dacă grosimea stratului crește la 420 mm, atunci contribuția, deși crește, dar nu mult - în medie, doar 177 mm.

În același timp, un strat de ABT-102 cu o grosime de 420 mm cântărește la fel ca o placă de oțel de formă similară cu o grosime de 150 mm. Deci beneficiul în ceea ce privește masa este aproape complet pierdut.

Umplutură din aluminiu în partea frontală superioară a carenei și partea frontală a turelei rezervorului Object 432
Umplutură din aluminiu în partea frontală superioară a carenei și partea frontală a turelei rezervorului Object 432

Cu aliajul de titan VT-6 situația este și mai rea.

Când grosimea stratului său crește la 280 mm (masa stratului corespunde la 160 mm de oțel), contribuția sa la protecție este în medie de 163 milimetri. Dacă stratul de aliaj de titan crește la 420 mm, atunci contribuția sa la protecția generală este în medie de 170 mm. Mai mult, în acest caz va cântări ca o matrice de oțel cu o grosime de 240 de milimetri.

În ceea ce privește magneziul MA2-1, o creștere a stratului acestui material în armură duce, în general, la o scădere a contribuției la protecția globală: cu o grosime de 280 mm, produce o medie de numai 134 mm echivalent dintr-un cumulat. avion. Acesta din urmă se datorează faptului că un aliaj atât de fragil și de rezistență scăzută nu are niciun efect de frânare semnificativ asupra părților de coadă ale jetului cumulat.

Pe baza tuturor celor de mai sus, aliajele ușoare, deși sunt materiale foarte utile care fac posibilă ușurarea greutății blindajului unui tanc, ar trebui utilizate numai în grosimi critice.

Cu alte cuvinte, principalul lucru este să nu exagerați, altfel nu veți obține niciun câștig în greutate și durabilitate comparabilă cu oțelul.

Surse:
A. I. Anisko, V. N. Bryzgov, N. M. Grishina „Rezistența anti-cumulată a materialelor de umplutură din aliaje ușoare”.
V. A. Grigoryan, A. N. Beloborodko, N. S. Dorokhov și alții „Probleme speciale ale balisticii finite”.
34 comentarii
informații
Dragă cititor, pentru a lăsa comentarii la o publicație, trebuie login.
  1. +2
    10 iulie 2024 05:17
    Mă întreb dacă au încercat să umple acest strat interior cu un fel de umplutură refractar, cum ar fi argila expandată, perlit, vermiculit? Ar putea să taie acest flux?
    1. +5
      10 iulie 2024 05:26
      Citat din Hipper
      Mă întreb dacă au încercat să umple acest strat interior cu un fel de umplutură refractar, cum ar fi argila expandată, perlit, vermiculit? Ar putea să taie acest flux?

      Am încercat corindonul, ajută!
      1. +7
        10 iulie 2024 05:36
        Am încercat corindonul, ajută!

        Și am încercat nisipul wassat
        1. 0
          10 iulie 2024 05:43
          Citat: Eduard Perov
          Și am încercat nisipul

          Pentru export! Nisip pentru export, dar la prețuri speculative, acest lucru este puternic. râs
          1. +5
            10 iulie 2024 05:46
            Pentru export! Nisip pentru export, acesta este puternic.

            De ce export? Toate rezervoarele de tip T-72A și T-80B\BV au un „cap” de nisip. ceea ce
            1. 0
              10 iulie 2024 05:50
              Citat: Eduard Perov
              De ce export? Toate rezervoarele de tip T-72A și T-80B\BV au un „cap” de nisip.

              Pentru că au fost exportate doar rezervoare cu miez de nisip, EMNIP.
              1. +3
                10 iulie 2024 05:58
                Pentru că au fost exportate doar rezervoare cu miez de nisip, EMNIP.

                T-72S nu avea nisip, la fel ca și T-80U furnizat altor țări. Dar dacă vorbim în mod specific despre T-72M/M1, atunci da, nu a existat nimic făcut din umplutură, în afară de nisip sau armură solidă din oțel.
                1. 0
                  10 iulie 2024 06:03
                  Ei bine, aceasta nu mai este URSS, ci Federația Rusă. A fost special, totul s-a epuizat.
                  Citat: Eduard Perov
                  T-72S nu avea nisip
                  Ei doar scriu că au trimis S-ki cu nisip în Iran.
                  1. +1
                    10 iulie 2024 10:18
                    Nu-mi amintesc, undeva au folosit bile metalo-ceramice sau carbură ca umplutură? Poate nu cu noi. recurs
                    1. +1
                      10 iulie 2024 10:26
                      Citat din Enceladus
                      Nu-mi amintesc, undeva au folosit bile metalo-ceramice sau carbură ca umplutură? Poate nu cu noi.

                      https://topwar.ru/195906-keramika-v-tankovoj-brone-zaschita-ot-kumuljativnyh-snarjadov.html
                      1. +1
                        10 iulie 2024 10:27
                        Oh pasip! Da, îmi amintesc articolul - trebuie să-l recitesc, să-l refac ca să zic așa... Eh... bătrânețea nu este o bucurie wassat hi
                        ZY hi băuturi
                      2. +2
                        10 iulie 2024 10:38
                        Citat din Enceladus
                        Oh pasip! Da, îmi amintesc articolul - trebuie să-l recitesc, să-l refac ca să zic așa... Eh... bătrânețea nu este o bucurie

                        Mulțumim autorului, acesta este și articolul lui.
                      3. +1
                        10 iulie 2024 10:41
                        Citat: Vladimir_2U
                        Mulțumim autorului, acesta este și articolul lui.

                        Păi, deci... dar și pentru tine... Păi, Lyova! Ei bine, detectiv! (c) Caracteristicile vânătorii naționale râs Aici a gasit PM dupa copacul cu dinamita... desi alta lol
  2. +5
    10 iulie 2024 05:30
    Aliajele de titan sunt puțin scumpe, deși sunt mult mai puternice și mai rezistente la căldură decât aliajele de aluminiu. Și este nevoie de o armură groasă, dar ușoară, Bradley și chiar M113 s-au dovedit a fi bune în ceea ce privește durabilitatea.
    1. +10
      10 iulie 2024 05:53
      Piloții noștri de drone au recunoscut că Bradley este o mașină foarte durabilă. deși toată lumea a râs de asta, au făcut chiar și un film (războaiele de la Pentagon, o comedie bună), dar s-a dovedit a fi o mașină excelentă (dar idioții vor vota negativ acest comentariu, pentru că toate echipamentele lor nu sunt ale noastre, guano, numai al nostru poate fi bun)
      1. -1
        10 iulie 2024 06:41
        De aceea au râs (și au râs), pentru că Bradley a tăiat în general la scară cosmică.
        Și, deși acel film arată ca o comedie, în multe detalii cheie reproduce cu fidelitate cartea originală, iar această carte este departe de a fi plină de umor și a fost scrisă de o persoană care a fost direct implicată în dezvoltarea și testarea lui Bradley.
        Și l-a scris nu cu dorința de a râde, ci dimpotrivă, ca o încercare de a arăta cât de „putred este totul în Regatul Danemarcei”. Adică în Pentagon.
        În loc de un „taxi de luptă” rapid, furtiv și ieftin, au ajuns să aibă un subtanc scump și puternic. Și toată lumea a înțeles totul, dar banii întotdeauna câștigă.
        Proiectul pentru navele litorale este din aceeași operă. Doar că Bradley a fost creat în timpul Războiului Rece, așa că nu au aruncat chestia pe jumătate coaptă la gunoi și nu a fost timp să înceapă dezvoltarea de la început.
        1. +8
          10 iulie 2024 14:26
          Nu este o reducere, dar luptătorii noștri l-au pus pe Bradley pe locul 1 în ceea ce privește supraviețuirea. În general, este foarte dificil să-i dai foc imediat. Lucrul s-a dovedit a fi foarte demn. Intelligence are o conversație pe această temă cu un soldat de la compania UAV. - „CEL MAI BUN ÎN ACASĂ 3: SUPRAVIEȚIEȚIA DUMNULUI „ARMORUL””. Așa că era prea devreme pentru ca toată lumea să râdă.
        2. +4
          10 iulie 2024 15:14
          Se pot face filme similare despre multe tipuri de arme și echipamente militare. De exemplu, cam în același moment 29.
  3. +5
    10 iulie 2024 05:39
    Dar ce se întâmplă dacă există 2-3 foi de 140 mm peste plăci de blindaj de oțel de 20-30 mm? De asemenea, aș dori să citesc un articol similar pentru BOPS și impact cores. deși rolul BOPS scade din ce în ce mai mult, iar rolul cumulativ al armelor și al unităților de control este în creștere. Aș dori să vorbesc și despre rezistența armurii și aliajelor la rupere și alte deformații din efectele puternic explozive, deoarece în aceeași Ucraina, tancuri cu artilerie cu explozii apropiate au fost scoase mai des decât cu BOPS (IMHO, aș putea fi gresit)
  4. +1
    10 iulie 2024 07:27
    Relația dintre caracteristicile de greutate și dimensiune este mai mult sau mai puțin clară. Și cu jetul cumulat, ce se întâmplă și de ce ați ajuns la concluzia că aceste aliaje pot fi folosite?
    1. +3
      10 iulie 2024 09:08
      Și ce se întâmplă cu jetul cumulat...

      La o primă aproximare, un jet de metal lichid dintr-un con cumulativ pătrunde într-un strat de armură lichidă. Presiunile extrem de mari în timpul interacțiunii metalelor provoacă tensiuni care depășesc semnificativ limita de plasticitate.
      Această aproximare i-a permis lui Mikhail Alekseevich Lavrentyev să creeze teoria penetrării cumulate. Iată un articol popular _https://topwar.ru/224161-kumuljativnyj-jeffekt-akademika-lavrenteva.html. Pe lângă acest articol, voi oferi scanări din carte Mihail Alekseevici Lavrentiev și Boris Vladimirovici Shabash
      Metode ale teoriei funcțiilor unei variabile complexe M., 1965, 716 p.
      ele conţin o descriere calitativă a procesului. Și detaliile despre ce și cum se întâmplă cu rezervarea de mai sus, evident, nu sunt pentru surse deschise.
      1. +1
        10 iulie 2024 12:16
        Cartea descrie procesul fizic al efectului cumulativ în raport cu armura. Mă întrebam cum afectează armura din aliaj ușor asupra jetului cumulat? De exemplu, poate că își atenuează viteza, își reduce energia cinetică?
        1. +2
          10 iulie 2024 13:55
          De exemplu, poate că își atenuează viteza, își reduce energia cinetică?

          Cred că pentru a obține răspunsuri la astfel de întrebări nu ar trebui să le pui aici. În perioada sovietică, descrierea funcțiilor fiecărui al treilea nit a fost clasificată ca PAL. nu stiu cum acum.
        2. 0
          11 iulie 2024 01:25
          Pot presupune că metalele ușoare încep să se evapore sub influența unui jet cumulativ, absorbind o cantitate considerabilă de energie termică pentru aluminiu, de exemplu, entalpia de vaporizare este de câteva ori mai mare decât cea a apei;
          Dar ce fel de trucuri au făcut, că placa era făcută de două ori mai groasă și jetul cumulat a zburat mai departe, nu prea înțeleg
      2. 0
        10 iulie 2024 15:23
        Citat: Senzor

        Într-o primă aproximare, un jet de metal lichid dintr-un con cumulativ pătrunde în stratul de armură lichidă.

        În cadrul schemei hidrodinamice, ar fi interesant de luat în considerare opțiunea de propagare a unui jet cumulat nu „într-un mediu cu presiune constantă”, ci într-un strat de densitate a gradientului, cu direcția gradientului perpendiculară pe vectorul de mișcare. a jetului. Astfel de gradienți, în teorie, pot fi obținuți în aliaje metalice de diferite densități. Acesta este motivul pentru succesul limitat al armurii de aluminiu? Dacă eficacitatea sa se datorează numai unui strat subțire de gradient, atunci îngroșarea sa ulterioară nu oferă niciun avantaj.
    2. +4
      10 iulie 2024 10:17
      Citat din Semak
      ce se intampla si de ce ati ajuns la concluzia ca aceste aliaje pot fi folosite?

      Am descris-o mai mult sau mai puțin mai sus, dar ar putea fi puțin mai simplu. Sub o astfel de presiune, metalele se comportă ca lichide și, în consecință, se supun hidrodinamicii. De fapt, jetul cumulat nu arde (probabil vă amintiți povestea când am numit obuze cumulative perforarea armurii) și nu pătrunde - „spălă” armura, dacă puteți spune la nivel de zi cu zi. Și faptul că se presupune că există metal topit la margini - nu se topește - ci doar curge afară, ca să spunem așa.
      1. +2
        10 iulie 2024 12:28
        Procesul de tranziție rapidă de la o stare de agregare la alta nu a fost pe deplin studiat, cu atât mai puțin procesul de transfer al energiei cinetice în energie termică. Sunt probleme acolo. Se eliberează mai multă căldură decât se aștepta după calcule.
  5. +1
    10 iulie 2024 12:06
    Hardware și electronice sunt acum disponibile și relativ ieftine. Prin urmare, trebuie să ne străduim pentru vehicule fără pilot care nu au nevoie de protecție împotriva proiectilelor cumulate. Protecția sa va fi distribuția în masă, dimensiuni reduse și mobilitate....
  6. +5
    10 iulie 2024 12:16
    Totul e război, da război. Am dori să efectuăm cercetări asupra acestor aliaje pentru caroserii auto. Deripaska noastră se sufocă și vinde aluminiu aproape de nimic. Și apoi, poate, pentru o dată, UAZ-urile ar obține cele din oțel inoxidabil.
    1. +2
      10 iulie 2024 15:04
      Și apoi, poate, pentru o dată, UAZ-urile ar obține cele din oțel inoxidabil.

      Foi laminate OT-4-1 5616 RUR/kg.
      _https://www.metprokat.su/produkciya/titan/list/ot4-1/
      Caracteristicile de rezistență sunt mai slabe decât cele ale VT-6 (Ti-6Al-4V), dar la un preț mai mic.
      Înțeleg că îmi doresc foarte mult să am un UAZ inoxidabil. Vorbind despre rezistența la coroziune, titanul și fierul formează o pereche galvanică excelentă.
  7. +1
    10 iulie 2024 12:21
    Ei bine, armura combinată a fost inventată acum aproximativ 40 de ani, dar de fapt nu instalează nimic altceva acum. Deocamdată, cea mai bună opțiune de protecție este protecția dinamică.
    1. +1
      10 iulie 2024 21:13
      Citat: PoruchikGT
      Deocamdată, cea mai bună opțiune de protecție este protecția dinamică.

      DZ fără un strat de armură dedesubt este inutil. Nu face decât să spargă fluxul în câteva picături cu mai puțină energie și apoi armura trebuie să oprească aceste picături.
  8. 0
    11 iulie 2024 01:32
    Va exista un articol despre armura lichidă? Nimeni nu a încercat să abordeze problema în mod corespunzător, și nu doar punând rezervoare cu motorină în locuri vulnerabile? Poate că rezervorul poate fi căptușit cu câteva straturi de sticle de plastic de 0.5 și nu vei putea să spargi prin el? Sau douăzeci de centimetri de parafină?
    În general, uneori se are impresia că efectul cumulativ nu a fost studiat în mod normal, ci că pur și simplu fac scoici și văd dacă vor pătrunde sau nu, iar apoi își exprimă conjecturile pe degete.
  9. 0
    13 iulie 2024 08:58
    Citat din: Saxahorse
    DZ fără un strat de armură dedesubt este inutil. Nu face decât să spargă fluxul în câteva picături cu mai puțină energie și apoi armura trebuie să oprească aceste picături.

    Для легкобронированной техники установка ДЗ проблематична из-за воздействия на её довольно тонкую броню самой ДЗ при срабатывании. На той же Брэдли пришлось добавлять дополнительную прослойку между основной бронёй и блоками ДЗ.