О некоторых противоречиях в ходе разработки и испытаний корундовых башен Т-64
Башни с корундовыми (ультрафарфоровыми) шарами, без всякого сомнения, являются визитной карточкой харьковских «шестьдесятчетвёрок» — единственный серийный советский танк с керамикой в броне, как-никак. С керамикой, которая в сочетании со сталью обеспечивала высокую защиту при сравнительно небольших габаритах (толщине брони).
Однако на этапе разработки и испытаний башни с корундом вызывали немало противоречий касаемо их живучести при обстреле и технологии производства в сравнении, например, с алюминиевым наполнителем. Об этом говорится в заключении по техническому отчету ВНИИ-100 № 630746 по теме НВ-12-208-63 «Повышение защитных свойств серийных и новых танков от современных средств поражения путем применения экранированных и комбинированных систем защиты».
Документ сегодня никакой практической ценности, конечно, не имеет. Тем не менее с исторической точки зрения штука весьма занятная, поэтому мы и публикуем его здесь.
Заключение по техническому отчету ВНИИ-100 № 630746 по теме НВ-12-208-63 «Повышение защитных свойств серийных и новых танков от современных средств поражения путем применения экранированных и комбинированных систем защиты»
В отчете приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований комбинированной брони с ультрафарфоровым наполнителем, определены конструктивные соотношения между наполнителем и броневой оболочкой, которые, по мнению исполнителей, могут обеспечить удовлетворительную стойкость и живучесть комбинированной брони при снарядном обстреле.
Разработана и исследована в заводских условиях технология изготовления комбинированной брони с учетом возможности серийного производства. Приведены расчетные данные по трудоемкости изготовления варианта башни объекта «432» с ультрафарфоровым и алюминиевым наполнителем.
Разработана и испытана противокумулятивная секционная экранированная защита бортов корпуса танка. Исследована и экспериментально подтверждена зависимость между расстоянием от экрана до основной брони и толщиной этой брони.
Даны рекомендации по использованию комбинированной брони с ультрафарфоровым наполнителем и экранированных систем в серийных и перспективных танках.
По существу выполненной работы Филиал ВНИИ-100 считает необходимым сделать следующие замечания:
I. При сопоставлении защищающей толщины и выигрыша по весу комбинированной брони «сталь + ультрафарфор» и «сталь + алюминий + сталь» (стр. 17) показано, что весовой выигрыш комбинированной брони «сталь + алюминий + сталь» при содержании алюминия до 65% от общей защищающей толщины выше, чем брони с ультрафарфором. Многочисленным отстрелом комбинированной брони с алюминием 115-мм кумулятивными снарядами установлено, что при угле встречи 35° и выше преграда, состоящая из 50 мм литой брони, 320 мм алюминиевого сплава А-00 (58%) и 180 мм литой брони средней твердости, не пробивается.
Выигрыш по весу такой комбинированной брони по сравнению со стальной броней средней твердости составляет ~ 35%, а защищающая толщина всего лишь на 6-7% превышает защищающую толщину равностойкой стальной брони (520 мм).
Согласно данным исполнителей отчета и результатам обстрела башни и секторов с ультрафарфоровыми шарами 115-мм кумулятивными снарядами, защищающая толщина от 115-мм кумулятивного снаряда при содержании ультрафарфора порядка 57–60% должна составлять ~ 560 мм. Для обеспечения живучести башни от действия бронебойных снарядов калибра 100 мм с ударной скоростью 850–900 м/сек. толщина лицевого слоя стали должна быть не менее 60 мм по нормали, а тыльного слоя для защиты от 115-мм кумулятивных снарядов — не менее 40 мм. Таким образом, минимальная толщина лицевого и тыльного слоев стали при угле встречи 0° должна составлять 100 мм, а при угле встречи 45° — уже 142 мм.
При идеальном укладывании шаров с обмазкой диаметром 88 мм (шары диаметром 40 мм не рекомендуются из-за неполного заполнения сталью промежутков между шарами) заполнение оставшегося объема шарами составляет 69–70%, вследствие чего усредненный удельный вес средних слоев составляет ~ 4,5 г/см³. В этом случае на долю ультрафарфора с удельным весом 3,0 г/см³ приходится только 57% от общей защищающей толщины комбинированной брони.
Следовательно, воспользоваться областью, где преграда «сталь + ультрафарфор» имеет преимущество по весу перед комбинированной броней «сталь + алюминий + сталь», не представляется возможным. Комбинированная броня, имеющая по ходу действия кумулятивной струи 318 мм ультрафарфора (57%) и 242 мм стали, в лучшем случае, может обеспечить выигрыш по весу около 30%.
Ввиду того, что между шарами устанавливаются спиральные пружины (до 17 штук) и в верхних частях башни процентное содержание ультрафарфора меньше чем 57%, а также учитывая то обстоятельство, что верх башни выполняется из литой брони толщиной до 60 мм, выигрыш по весу будет заметно ниже 30%. Данный вывод подтверждается весовыми характеристиками башен.
В башню с алюминиевым наполнителем заливается 840 кг алюминия (уд. вес 2,65 г/см³), тогда как в башню с ультрафарфором, по данным КБТМ, удалось поместить только 740 кг ультрафарфора (уд. вес 3,0 г/см³). Таким образом, при толщине башни с алюминием 600-560 мм по ходу струи и башни с ультрафарфором 550-570 мм башня с ультрафарфором оказывается тяжелее на 400 кг. Следует отметить, что ультрафарфоровые шары помещались не только в лобовые и бортовые части, но и в переходную зону до II и 17 сечений, что ухудшает на 20-25% в этой зоне защитные характеристики по проникающей радиации ядерного взрыва по сравнению с башней с алюминием, у которой алюминий располагается только до 9 и 19 сечений.
При выполнении башни с ультрафарфором в толщине 530 мм по ходу действия кумулятивной струи вес башни будет превышать вес башни с алюминиевым наполнителем с толщиной 560-600 мм на 200-250 кг. Однако снижение защищающей толщины до 530 мм приведет к увеличению числа пробитий 115-мм кумулятивными снарядами, так как в толщине 550÷570 мм из 12 выстрелов на башне было получено 3 пробития, т. е. даже в толщине 560 мм нельзя считать, что башня полностью обеспечивает защиту от 115-мм кумулятивного снаряда.
Ссылка на результаты испытания балок, где пробития были получены в толщине 505–510 мм, а в толщине 510–550 мм таких пробитий не было, не являются убедительными, так как исполнители не приводят весовые характеристики этих балок, а кроме того, при защищающей толщине 510 мм подкалиберный снаряд из пушки У-5ТС при ударной скорости 1576 м/сек образовал на тыльной стороне односторонний срез пробки с выходом до 5 мм. (Отчет В/ч 68054 № 1757 от 4.12.63 г.)
2. В разделе «Теоретическое рассмотрение сопротивляемости комбинированной брони с ультрафарфором пробивному действию бронебойно-подкалиберных и кумулятивных снарядов» рассматривается вопрос повышения сопротивляемости ультрафарфоровых шаров, залитых броневой сталью, за счет обжатия остывающей сталью ультрафарфоровых шаров. На основании расчета сделан вывод, что охлаждающаяся металлическая оболочка обжимает шары с усилием в несколько тысяч кг/см².
Заключение хрупкого материала в вязкую прочную оболочку способствует увеличению сопротивления как неметаллических, так и высокотвердых сталей вследствие того, что оболочка воспринимает на себя часть нагрузки при внедрении кумулятивной струи или снаряда.
Однако в методике расчета не учтены два важных элемента: наличие на поверхности шара малопрочного пористого покрытия из молотого шамота и жидкого стекла толщиной 4–5 мм и несплошность металлической оболочки — скелета, в результате чего действительные усилия обжатия могут быть в несколько десятков раз меньше, чем те, которые приведены авторами отчета.
В отчете указывается, что живучесть башни с ультрафарфором выше, чем башни с алюминием.
При обстреле башен с алюминием во всех отчетах в/ч 68054 указывалось, что живучесть этих башен удовлетворительная.
Недостатком башни с алюминием является небольшое выпучивание алюминия в верхней части при ударе бронебойного снаряда в среднюю и верхнюю части башни; этот недостаток, который не совсем обоснованно считают признаком пониженной живучести, можно преодолеть путем создания стальных перемычек между козырьком и основой башни и применения более прочного алюминиевого сплава.
При обстреле башни с ультрафарфором № IA было сделано 4 выстрела подкалиберными снарядами из пушки У-5ТС. При попадании подкалиберного снаряда (выстрел № 21) вблизи поражения № 9 был получен сквозной пролом брони размером 350х150 мм. Аналогичные попадания (совпадания) неоднократно были и на башнях (и секторах) с алюминием. При этом, однако, проломов, пробоин или потери живучести не наблюдалось (см. отчет в/ч 68054 № 2499).
Особенности технологии отливки башен с ультрафарфоровым наполнителем. Технология размещения ультрафарфоровых шаров в отливке предусматривает установку по стенкам формы и стержня спиральных пружин, размер которых определяет толщину стальных слоев, и заполнение (засыпку) шаров ультрафарфора в полость формы. Такой метод нельзя считать надежным, так как в процессе заливки и затвердевания жидкого металла неизбежны оплавление и деформация пружин из проволоки диаметром 5 мм из стали марки СТ 3, которые могут приводить к перемещению шаров в полости формы.
Наличие в основном металле башни большого количества металлической арматуры должно ухудшать качество несущих стальных слоев и понижать их живучесть.
Кроме того, в связи с малым расстоянием между шарами, в значительных зонах возможно незаполнение промежутков между шарами сталью, что приводит к ухудшению противокумулятивной стойкости.
С целью сокращения расхода жидкого металла, а также уменьшения трудоемкости и снижения расхода металла при механической обработке нижнего торца башни предложен неопробованный даже в опытном порядке вариант отливки башни с ультрафарфоровыми шарами крышей вверх. При этом считается, что качество отливки будет удовлетворительным.
Толщина сечений по нормали в нижней части башен в 1,5–2,0 раза больше, чем в верхней, и поэтому, несмотря на значительное количество металлической арматуры и керамических шаров в полости формы, чрезвычайно трудно избежать литейных пороков (усадочные раковины, рыхлота и др.) как при заливке формы сверху, так и сифоном.
Утверждение авторов отчета о том, что башню с алюминием нельзя отливать крышей вверх, не обоснованно, так как, несмотря на некоторые трудности при установке стержней, образующих полость для алюминиевого заполнителя, в отливке, благодаря установке наружных холодильников, подбору формовочных смесей и корректировке толщин некоторых сечений, можно добиться направленного затвердевания. Поэтому башню с алюминием проще отлить крышей вверх, чем башню с ультрафарфором.
В отношении же трудоемкости изготовления башен с ультрафарфором и алюминиевым наполнителем можно привести лишь ориентировочное сравнение, так как башен с ультрафарфором нет в серийном производстве. Примерные расчеты, проведенные филиалом ВНИИ-100 на Ждановском заводе тяжелого машиностроения, показали, что при отмене операции замера полостей под алюминий и замене алюминиевых лигатур на соли трудоемкость изготовления башни с алюминием будет примерно на 60 нормо-часов меньше, чем трудоемкость изготовления башни с ультрафарфором.
Филиал ВНИИ-100 считает, что для обоснованного вывода о целесообразности применения башен с ультрафарфоровым наполнением следует поручить ВНИИ-100 закончить проводящуюся совместно с КБ завода им. Малышева конструктивную разработку башни под 125-мм систему Д-81, обсудить совместно с филиалом ВНИИ-100 и 12-м Управлением расчетные весовые и защитные характеристики башен и изготовить 3 башни по этим чертежам для последующих сравнений фактических весовых характеристик и стойкости с весом и стойкостью башен с алюминиевым наполнением к той же системе.
Филиал ВНИИ-100 представит для этих испытаний также 3 башни, изготовленных с учетом ликвидации или уменьшения конструктивных недостатков, выявленных при государственных испытаниях.
Информация