Башня с ячейками: о броне советского танка Т-80У
В далёком 1984 году на вооружение Советской Армии был принят танк Т-80У, ставший последним серийным представителем семейства газотурбинных «восьмидесяток» в СССР. Машина эта, будучи флагманом отечественного танкостроения тех лет, вобрала в себя немало передовых решений, среди которых новое комбинированное бронирование башни, включавшее в себя металлополимерные ячеистые блоки для защиты от кумулятивных боеприпасов. О том, что они из себя представляют и каким образом противостоят атакующим средствам, мы и поговорим в данном материале.
О вводных
Начать, пожалуй, нужно с банальщины: стальная броня, как единственный элемент баллистической защиты танка, давным-давно потеряла свою актуальность. Морально стареть в этом плане она начала ещё в середине прошлого столетия из-за роста бронепробиваемости снарядов (в первую очередь кумулятивных), противостоять которому с помощью увеличения толщин стальных массивов становилось всё сложнее, поскольку это приводило к непомерному увеличению массы боевой машины.
Обстоятельства эти, как известно, стали причиной появления комбинированного бронирования, предусматривавшего использование — помимо металлических элементов — различных наполнителей меньшей плотности, что позволяло обеспечить требуемую стойкость танка к поражающим средствам при сохранении вышеуказанного показателя в разумных пределах.
Конечно, в отдельно взятой комбинированной броне все её компоненты так или иначе воздействуют и на подкалиберные, и на кумулятивные боеприпасы. Но воздействие это отнюдь не одинаково в виду того, что кинетические снаряды довольно слабо реагируют на малоплотные преграды, тогда как кумулятивные — куда лучше. Поэтому к лёгким наполнителям предъявляются определённые требования, так как конструкторы зачастую вынуждены буквально лавировать между ними и тяжёлыми (той же сталью) элементами, соблюдая некоторый баланс в стойкости, массе и габаритах брони.
Среди них: приближенный к стальной броне аналогичной толщины показатель стойкости, а также меньшая, чем у стали, масса. Грубо говоря, если условный 100-миллиметровый слой наполнителя по стойкости будет эквивалентен листу броневой стали толщиной 80-90 мм и при этом весить раза в два меньше этого самого листа, то это вполне неплохой наполнитель. Очень упрощённо и утрированно, конечно.
Сам по себе показатель стойкости материала приблизительно вычисляется по его габаритному коэффициенту. Например, чтобы узнать, каков будет стальной эквивалент 100-мм слоя из наполнителя N, имеющего коэффициент 1,5, нужно поделить эти 100 миллиметров на 1,5. Получится 66 мм стального эквивалента.
Пассивная броня
В советском танкостроении, исповедующем правило «против подкалиберных снарядов — в основном сталь, а против кумулятивных — сталь и наполнитель», в качестве лёгких наполнителей длительное время применялись материалы, которые можно отнести к разряду пассивной брони, обеспечивающей защиту от атакующего тела исключительно за счёт своих физико-механических свойств.
И, пожалуй, самый известный из них — это стеклотекстолит, состоящий из стекловолокна, скреплённого полимерными веществами. Плотность его всего около двух грамм на кубический сантиметр, а габаритный коэффициент против кумулятивных боеприпасов в броневых преградах по типу «сталь+текстолит+сталь» — примерно 1,6. То есть условные 100 миллиметров этого материала выдают около 62 мм в стальном эквиваленте против кумулятивных струй. Если же броневая деталь имеет конфигурацию, в которой несколько слоёв текстолита сочетаются со стальными листами, то коэффициент — около 1,3.
Броневой стеклотекстолит — один из наиболее известных наполнителей брони советских танков
Для своего времени это был довольно неплохой наполнитель, который использовался в лобовых частях корпусов практически всех советских танков Т-64, Т-72 (за исключением Т-72Б) и Т-80. Менялись только его толщины и добавлялись стальные листы. Остался он и на Т-80У.
В башнях, как наиболее подверженных обстрелу частей танка, где по габаритам особо не разгуляться, применялись иные компоненты. Так, для танков Т-64 (с А по БВ) — это корунд, пришедший на смену алюминию, использовавшемуся на ранних «шестьдесятчетвёрках». Он представлял собой высокотвёрдую керамику на основе алюминия с плотностью чуть менее четырёх грамм на кубический сантиметр и выдавал стойкость против кумулятивных средств поражения, практически идентичную стальной броне. Иными словами, его габаритный коэффициент был примерно равен единице (МГТУ им. Баумана даёт коэффициент 0,8).
Макет башни с корундовым наполнителем. Оснащались им все танки Т-64А/Б/БВ и первые Т-80. 112 мм стали + 138 мм корунда + 138 мм стали с общим габаритом (с углом наклона) 450 мм. Стойкость от кумулятивных боеприпасов – 450 мм, от подкалиберных – 400-410 мм.
Однако, несмотря эффективность данного наполнителя, производство литых башен с ним представляло большую технологическую сложность, поэтому ни на каких танках, кроме семейства Т-64 и первых серийных Т-80, они не получили. Вместо него в литых башнях танков серии Т-80Б/БВ и Т-72А/АВ был использован наполнитель в виде стержней из неметаллических формовочных материалов, скрепленных перед заливкой с помощью металлической арматуры, известных также как песчаные стержни.
По последнему достоверных данных нет, но, скорее всего, по плотности от корунда он отличается в меньшую сторону, при этом противокумулятивная стойкость его гораздо ниже. Очень приблизительно, в габаритном коэффициенте — около 1.4.
Башня Т-72А с песчаным наполнителем. Общий габарит брони – около 530 мм, из которых порядка 120 мм – песок. Стойкость примерно равна 500 мм от кумулятивных снарядов, от подкалиберных – 400-420 мм. Подобным материалом оснащались также башни Т-80Б и Т-80БВ с той же стойкостью.
Но не секрет, что прогресс в «снарядостроении» тоже на месте не стоял — и те требования по стойкости броневой защиты танков, которые были актуальны в 60-70-х годах, не могли быть актуальными в 80-90-х. Поэтому при разработке новых модификаций машин, учитывая необходимость повышенной защиты от подкалиберных снарядов (увеличения толщины стальных массивов), пришлось прибегать к башенным противокумулятивным наполнителям совсем другого порядка, более эффективным и легковесным. Речь о полуактивной броне, использующей энергию кумулятивной струи для её же поражения.
В танках Т-72Б, принятых на вооружение в тот же год, что и герой нашего материала, этой бронёй стали отражающие листы, представляющие собой «бутерброды» из стальных листов с резиновой прослойкой между ними. А в Т-80У — полиуретановые ячеистые блоки.
Полиуретановые ячейки
Данный способ противокумулятивной защиты танка активно предлагался Институтом гидродинамики СО АН СССР ещё в 1970-х годах и основывался на том, что кумулятивная струя, двигаясь на огромной скорости, практически не имеет собственной прочности и может быть разрушена (разорвана) броневым наполнителем, заключённым в небольшой объём.
Иными словами, если взять небольшую по объёмам и полностью закрытую со всех сторон ёмкость (ячейку) с помещённым туда сжимаемым материалом, то при проникновении кумулятивной струи в этом самом материале должна возникнуть ударная волна сжатия. Отражаясь от стенок ячейки, она вызывает движение наполнителя в сторону оси струи, тормозя и разрывая её за счёт схлопывания пробоины.
Конечно, с некоторыми условностями.
Например, ячейка, в соответствии со своей формой, должна иметь определённый диаметр. Слишком большой диаметр ячейки ведёт к тому, что внутри неё затягиваются процессы образования и движения ударной волны, от чего разрушение струи начинается слишком поздно. Слишком малый диаметр сокращает эффективную массу наполнителя. Поэтому оптимальный диаметр — 10-13 % от пробиваемости кумулятивной струи. Что же по толщине стенок ячейки — то они должны составлять примерно 5-6 % от пробиваемости кумулятивной струи, дабы выдержать напор.
Сам материал ячейки должен обладать не только высокими волновыми скоростями и низкой прочностью на разрыв, но и хорошими эксплуатационными характеристиками. Из-за этого такие наполнители, как бетон или парафин, показывающие вполне неплохие результаты по противодействию кумулятивным струям в ячеистой броне, применения не нашли. Зато нашёл наиболее сбалансированный в этом отношении полиэфируретан. К хрупким разрушениям при морозе он не склонен, сохраняет свою целостность при нескольких ударах снарядами, да и адгезия к металлам у него хорошая.
Состояние кумулятивной струи после преодоления преграды 13 мм сталь + 20 мм ячеистый слой + 20 мм сталь
При этом, учитывая, что плотность полиуретана в буквальном смысле около 1 грамма на кубический сантиметр, броневая преграда, заполненная ячейками с ним, будет весить ощутимо меньше, чем стальная плита аналогичной толщины. Ну а о стойкости подобных ячеек можно узнать из приведённой ниже таблицы.
Испытания ячеистых преград с разными показателями диаметра ячеек и толщины стенок между ними. Красным цветом показаны результаты обстрела преград кумулятивным боеприпасом. Зелёным – бронепробиваемость боеприпаса по стальной броне. Синим – габаритный коэффициент ячеистой преграды. Фиолетовым – средняя плотность преграды, где суммарно учитывается плотность полиуретана и металлических стенок ячеек. Практически во всех случаях она ниже плотности сплошного стального листа
Фактически противокумулятивный эквивалент ячеистой полиуретановой брони идентичен стальной броне аналогичной толщины (плюс минус габаритный коэффициент равен 1), а выигрыш по массе по сравнению со сплошной сталью может составлять до 60 %, что видно по средней плотности преграды. Эти обстоятельства и определили выбор в пользу «ячеек», как основы противокумулятивной защиты новой на тот момент модификации Т-80.
Безусловно, какая-либо более-менее точная информация о том, в каком виде ячеистые блоки выполнялись для Т-80У, отсутствует. Тем не менее есть фотографии наполнителя башни украинского «Оплота» — у него схема защиты похожая, поэтому у «восьмидесятки», скорее всего, присутствует что-то схожее, беря во внимание гуляющие в Сети схемы брони.
Плиты с ячеистым наполнителем для украинского «Оплота»
Схематичное расположение ячеистого наполнителя в башне Т-80У
Если говорить о защите, то, учитывая компактность ячеистого наполнителя в виду его высокой габаритной эффективности, конструкторам удалось уместить их в нишах лобовой части башни Т-80У в два ряда (ближе к бортовым частям в один ряд) и дополнить плитами из стали высокой твёрдости при общей толщине брони в ±520. Вкупе вся эта сборка, учитывая внешние и тыльные бронедетали башни, выдаёт эквивалент против кумулятивных боеприпасов порядка 600 миллиметров и против подкалиберных около 500 мм.
Этого вполне хватало для защиты от большей части подкалиберных и абсолютно всех артиллерийских кумулятивных снарядов калибра 105 и 120 мм, а также от большинства моноблочных противотанковых ракет. С применением встроенной динамической защиты этот показатель вырастал до 1000-1100 миллиметров по «кумулятивам» и 600-625 мм по подкалиберным боеприпасам, так что «ушку» не зря называют одним из самых бронированных танков СССР.
Источники информации:
«Исследование противокумулятивной стойкости брони ячеистого типа». Ю.А. Зоров, И.И. Терехин
«Частные вопросы конечной баллистики» В.А. Григорян, А.Н. Белобородько, Н.С. Дорохов и другие.
«Исследование противокумулятивной стойкости преград ячеистого типа с инертным и активным наполнителем». А.В. Бабкин, С.В. Ладов, С.В. Фёдоров.
«Теория и конструкция танка», том 10, книга 2.
Информация