Лучшая защита от кумулятивной струи – стекло, бетон или гравий?

Центральное место в бронетанковой промышленности Советского Союза занимал ЦНИИ-48 или «Броневой институт», основанный в 1936 году на Ижорском заводе. В годы войны специалисты института выполняли широкий спектр научных исследований – в частности, решали проблему трещин брони Т-34 на заводе «Красное Сормово» или искали варианты экономии дорогостоящих легирующих добавок. Об этом уже не раз писали

Тема Б-6-46

на страницах «Военного обозрения». К концу Великой Отечественной войны остро встала проблема устойчивости танков к кумулятивным боеприпасам. И дело было даже не в противотанковой артиллерии. Дело в том, что кумулятивные боеприпасы немцев, хотя и были дешевле бронебойных, не отличались особенной эффективностью. Как утверждали специалисты ЦНИИ-48, высокая начальная скорость снаряда, вращение в полете и несовершенная форма кумулятивной выемки серьёзно сокращали могущество по цели. Всё изменилось во второй половине войны, когда немцы пустили в бой ручные и станковые противотанковые гранатометы – Faustpatrone, Ofenrohr и Puppchen. Самой эффективной из представленного списка была граната Faustpatrone, способная пробивать броню толщиной до 240 мм. На такое не был способен даже кумулятивный снаряд 105 мм немецкой пушки. Несмотря на уникальную бронепробиваемость, Faustpatrone с дальностью стрельбы в 50 метров оставался оружием ближнего боя для самых отчаянных нацистов. Но сотрудники ЦНИИ-48 справедливо утверждают, что конструкция кумулятивного боеприпаса неизбежно будет совершенствоваться, а вместе с тем и дальнобойность орудий. В 1945 году инженеры предполагали увеличение пробивной силы кумулятивных боеприпасов до 7-8 калибров, в то время как классические бронебойные боеприпасы остановятся на толщине брони в три калибра. Провести полноценное исследование взаимодействия брони с кумулятивной струёй в «Броневом институте» удалось лишь в 1946 году в рамках темы Б-6-46 «Изучение механизмов разрушения брони кумулятивными средствами поражения и разработка методов защиты от них». Работы шли в Ленинграде под руководством легендарного Андрея Сергеевича Завьялова, одного из авторов противоснарядной брони Т-34. По теме Б-6-46 проведено множество достаточно интересных исследований – например, влияние сплошного экрана на защиту брони от кумулятивного боеприпаса, а также его решётчатого аналога. Оказалось, что снарядная стойкость правильной решётки на броне может быть в ряде случаев больше, чем у сплошного экрана. При этом решётчатая защита в 5-6 раз долговечнее. Под руководством Андрея Завьялова отечественные инженеры, наконец, разобрались с основами «кумулятивного боя» – до этого момента были лишь отрывочные данные, в основном из иностранных источников. В тексте секретного доклада можно встретить следующие обороты:

Гранаты «Офенрор» (выше) и «Фаустпатрон». Источник: отчет по теме Б-6-46 «Изучение механизмов разрушения брони кумулятивными средствами поражения и разработка методов защиты от них»

«Можно, по-видимому, считать установленным, что при «прошивании» брони кумулятивной струей имеет место как пластическое вытеснение металла в стороны, так и хрупкий выброс его. Коэффициент выброса, то есть отношение выброшенного объема металла ко всему объему выбоины зависит не только от твердости металла, но и от мощности кумулятивной струи. Чем сильнее её действие, тем больше становится коэффициент выброса.»

Особый интерес вызвали результаты исследования влияния твёрдости брони по Бринеллю на стойкость к кумулятивному боеприпасу. Оказалось, что здесь нет прямой зависимости – высокотвёрдые сорта брони не гарантируют лучшую устойчивость. Мало того, были высказаны парадоксальные на первый взгляд идеи. Один из исследователей предположил, что

«сопротивление металла пробитию кумулятивной струей определяется не столько его исходными характеристиками, сколько теми его свойствами, которые приобретаются в процессе бронепробития.»

Тогда, справедливо посчитали инженеры ЦНИИ-48, может, вообще заменить бронесталь на материалы другой природы? Так родились первые прообразы отечественной комбинированной брони.Что будет, если заполнить пространство между экраном и бронёй дешёвым материалом, способным дефокусировать и деформировать струю металла? Получится современная комбинированная броня, но в 1946 году о ней только догадывались. Знали только, что кумулятивный боеприпас поражает броню потоком «

Дешевле, чем сталь

», на рассеивание которых очень непрактично тратить дорогую и тяжелую броню. Проверка гипотезы ЦНИИ-48 заключалась в следующем – на образцы испытываемых материалов 100х100 мм и толщиной в 20 мм устанавливался стандартизированный кумулятивный заряд. О нём стоит сказать отдельно. Взрывчатым веществом выступала 25-граммовая смесь тротила и гексогена (50/50 по массе) с установленной в торце сферической выштамповкой из стали. В другом торце шашки устанавливали электродетонатор. После подрыва кумулятивного мини-боеприпаса, измеряли глубину и ширину отверстия в опытном изделии. Каждый материал испытывали тремя подрывами для точности результатов. Надо отметить, что в ЦНИИ-48 очень творчески подошли к испытаниям альтернативной защиты от кумулятивной струи. Опыты были относительно недорогими, поэтому для испытания брали всё, что плохо лежало – мрамор, стекло, точильный камень, бетон, гравий, миканит (материал из слоёв слюды), песок, органическое стекло плексиглас, мел, резина, асбестовый картон и дерево. Были ещё и предварительные испытания, из которых исключили войлок, воду и битум. Применение последнего материала кажется абсурдом – горючий материал, даже если бы и выдержал кумулятивную струю, вызвал бы пожар в бронемашине.

Источник: отчет по теме Б-6-46 «Изучение механизмов разрушения брони кумулятивными средствами поражения и разработка методов защиты от них»

Цель испытаний изделий была одна – найти дешёвый и, по возможности, лёгкий заменитель дополнительных слоёв брони для защиты от кумулятивных боеприпасов. Результаты оказались неоднозначными. Как пишут в отчете:

«Существует, видимо, определенный минимум прочности, которым должен обладать материал для успешного сопротивления действию кумулятивной струи. Так, наждачный камень в твердостью около 8 единиц по шкале Мооса и стеклом с твердостью около 5 единиц, разница практически отсутствует, в то время как для таких материалов, как дерево и резина, глубина выбоины значительно больше.»

Интересно, что мощности 25-граммового кумулятивного заряда не хватило для сквозного пробития ни одной заготовки, толщиной всего 20 мм. Самым прочным оказался природный материал – мрамор, а самым нестойким – дерево. В первом случае кумулятивная струя прошла на 3 мм, а во втором – на 13 мм. Относительно устойчивым оказался песок – 7 мм проникновение, гравий – 4,7 мм и стекло – 4 мм. Понятно, что обвешивать танки стеклоплитами и мрамором никто в здравом уме не станет, поэтому в ЦНИИ-48 посчитали критически важный параметр – удельный вес. Взвесив все за и против, исследователи пришли к многообещающему выводу, что

«сталь не является наилучшим материалом, защищающим от кумулятивного пробоя и может быть с успехом заменена некоторыми более дешевыми материалами за счет увеличения толщины слоя на броне.»

Например, удовлетворительных или даже хороших результатов можно добиться, если заполнить пространство между экраном и бронёй песком, гравием и бетоном. Ноша будет нелёгкой (всего на 10-15 % легче традиционной брони), но дешёвой и относительно надёжной. Наполнители также позволят уменьшить расстояние между навесным экраном и основной бронёй, что серьёзно упрощает конструкцию и эксплуатацию. Не оправдала надежды конструкторов надёжность слоистых материалов, например, асбеста – его не рекомендовали для усиления брони. Кроме вышеописанного, в рамках темы Б-6-46 сотрудники «Броневого института» провели серию экспериментов с уголковыми и штырьковыми рассеивателями кумулятивной струи. Но об этом в следующем материале.