Первые танки были направлены на борьбу с пехотой, и оснащали их только противопульной и противоосколочной броней. Поэтому на самом первом в мире танке лобовая броня составляла 10 мм. И так оставалось до середины 30-ых годов. Однако война в Испании показала, что против пушек и других танков этого стало мало. Сегодня мы поговорим о танковой стали до появления композитной брони и динамической защиты. Касаться это будет всего периода Второй мировой войны.
Прежде чем разбирать типы брони, нужно сказать о двух ее свойствах: твердость и вязкость. В основе любой брони - железо, которое само по себе мягкое. Однако если добавить углерод, то это уже сталь. И чем больше углерода, тем тверже сталь, и тем сильнее удар она выдержит. Твердая сталь получается в результате закалки - быстрого нагревания и резкого охлаждения. Но если переборщить, это вызовет хрупкость - снаряд может и не пробить танк, однако пойдут трещины, сколы и самое опасное - отлетающие осколки с внутренней стороны. Это примерно как ударить по куску льда. Осколков будет столько,что вполне хватит для поражения экипажа.
На фото:Башня танка "Пантера" поврежденная в результате попадания снаряда Советского танка ИС-2.
Другой пример - чугун, в нем углерода всегда больше 2,14%. Поэтому он, с одной стороны, очень твердый, с другой стороны, достаточно хрупкий. Хорошим ударом от той же чугунной гантели вполне можно отломать кусок.
Фото:Твердая, но хрупкая сталь. Как результат, трещины и раскол
Вязкость же, наоборот, позволяет поглощать силу снаряда, не разлетаясь на осколки. Вязкая броня получается в результате отпуска - нагрев (не выше температуры закалки) с последующим медленным охлаждением. Однако слишком вязкая броня это как масло для ножа. При непробитии - вмятины, в противном случае - рваные "раны". Пример мягкой брони:
Конечно, закалка или отпуск повышают исходные показатели твердости и мягкости, но выигрывает что-то одно. Поисками золотой середины и были заняты конструкторы всю войну. Здесь в игру вступают уже сами способы изготовления брони.
Самые простые - гомогенная литая и катаная броня. Поговорим сначала о первой. Как понятно из названия, расплавленный металл заливается в форму, в которой и застывает (если очень просто). "Гомогенная" означает, что броня однородна по составу и свойствам и подверглась термической обработке - закалке. В общем, просто сталь. Однако есть серьезный минус - литая гомогенная броня самая некрепкая. Объясняем, почему.
Литая деталь застывает неравномерно, внутри создается неоднородная структура. Так, на стенках формы сталь охлаждается быстрее, образуя корку из мелких зерен. Внутри самой формы образуются другие области "застывания", и связь между ними слабая (чем-то напоминает пенопласт, когда его крошишь). Помимо этого, от краев формы вытягиваются волокна к центру. Соответственно, и пробить такую структуру проще, примерно, как топором по пеньку сверху. Конечно, есть способы исправления неоднородности строения.
На рисунке: Пример неоднородности структуры литой брони
Метод улучшения литой стали называется прокаткой, в результате которой получается катаная броня. Под высокой температурой и давлением "зернышки" металла сдавливаются и удлиняются. В итоге, увеличивается площадь их соприкосновения и создается волокнистая структура, что в разы повышает прочность заготовки.
На рисунке: Принцип прокатки. Слева изображение стали до прокатки и после
Соответственно, пробить снаряду такую волокнистую структуру поперек намного сложнее, чем простое скопление "зернышек" (например, как поперек картонку или полено). Такая броня менее "рыхлая", однороднее по структуре, более твердая и вязкая одновременно.
И вот тут возникает вопрос: а зачем нужна тогда литая броня? Ответ прост. Данный способ очень удобен при производстве башен сложной формы и некоторых частей корпуса, он в принципе не требует сложного оборудования и прост в реализации, в отличие от катаной брони. Более того, можно производить деталь с разной толщиной брони в разных местах. Литье было характерно для советских танков, т.к. во-первых, из-за массовой эвакуации заводов ощущалась острая нехватка оборудования и специалистов, во-вторых, скругленные рикошетные башни было проще и быстрее изготовить с помощью литья.
На фото: Сверху - литая башня Т-34, снизу: литая башня Т-54
Именно сложная форма литой башни зачастую ставит ее наравне с башней из катанной брони.
Из катаной брони производились корпуса танков, а также башни ранних модификаций КВ и Т-34.
На фото: Наверху - сварная башня КВ, снизу - литая.
Немцы же, за два года (с 1939 по 1941) покорившие всю Европу, имели специалистов, оборудование, заводы и источники цветных металлов, необходимые для производства улучшенной катаной брони. Да, до середины 1944 года немцы производили танки полностью из прокатки (квадратиш, практиш, гут) с легирующими добавками (это очень важно). Летом-осенью наступающая Красная Армия лишила их этих важных ресурсов. Объясняем их значимость.
На немецких танках даже башни изготовлялись из катаных бронелистов, соединенных сваркой. Это и объясняет их угловатость. Как уже говорили, такая сталь намного крепче, но и ее производство в разы сложнее.
На фото: Башня среднего немецкого танка Pz IV
Исключительной сложностью (по тем временам) отличались башни Тигра I и Тигра II . У первого Тигра это гнутый 80-мм катаный лист (борт и корма башни), впереди - 100-мм катаный лист. Сверху, практически как у всех танков, наваривалась катаная крыша (изображение будет ниже). У Тигра II (который пошел в серию, с башней Хеншеля) это были два огромных изогнутых листа по бокам, отдельные листы во лбу и корме + наваренные листы на крыше. Сложный конструктор, в общем. Чтобы лучше понять, используем фотографии сборных моделей танков (надеюсь, простят, что без авторства).
Первая - башня Тигра I, две другие - Тигр II
Как видите, у Тигра I - один большой катаный лист + один во лбу. У Тигра II аж 2 огромных катаных гнутых листа по бокам (вспомните размеры его башни).
Кстати, это разрушим один миф. Среди игроков в танковые симуляторы ходит убеждение, мол башни такие толстые, по сравнению с корпусом, чтобы "играть" от башни и для живучести экипажа. Брехня. Толстые, в основном, только литые башни, такая сталь хуже держит удар, и ее нужно много, чтобы сравняться с катаной сталью и с общим бронированием машины.
Катаная или литая, но проблема хрупкости и вязкости остается. Тут и нужны легирующие добавки из цветных металлов: никель, хром или марганец. Это уже легированная сталь. Они позволяют сделать бронелист одновременно вязким и твердым. Таким был 100 мм лоб башни Тигра. А вот под конец войны немцы потеряли свои источники цветных металлов, что сказалось на броне Тигра II в худшую сторону: это были уже просто катаные гомогенные бронеплиты. Поэтому экипажи возвращались на свои старые, но более надежные первые Тигры.
Кроме того, на Фердинандах применялась корабельная (морская) сталь. Конструкторы смекнули, что необязательно закалять весь лист, делая его твердым, но хрупким. Так появилась поверхностная закалка: наружный слой - твердый закаленный, а внутренний оставался мягким. Другой похожий способ - цементация. В этом случае верхний слой насыщается углеродом (в начале писали о чугуне), что тоже делает его твердым. Получается хороший пирог. Вообще, такая броня называется гетерогенной, а корабельная она потому что такая же броня уже давно использовалась на кораблях. По некоторым сведениям, броня "Феди" сочетала оба способа и была к тому же катаной. Поэтому немцы не обращали внимания на то, что на их танках броня расположена под 90 градусов. Отметим, что это очень дорогой способ, а все его плюсы можно разрушить хорошо подобранным снарядом.
На фото: Структура гетерогенной брони: слева закаленная поверхность, справа - вязкая броня
После того, как Красная Армия перешла в атаку, картина резко изменилась: качество немецкой брони начало падать, а нашей - расти. В дальнейшем противостояние снаряда и брони дало хороший толчок развитию обеих аспектов войны.
На фото: Левый борт башни трофейного королевского Тигра №502 на полигоне Кубинка, после испытания . Попадание №43 122-мм фугасным снарядом вызвало растрескивание брони.
