Броня

Броня

БРОНЯ, металлические плиты для защиты некоторых крепостных сооружений, военных судов, поездов, танков, автомобилей и орудий от снарядов и пуль. В современном бронировании следует отметить следующие типы броневых плит: 1) для броневой защиты на военных судах - бортов, башен, подающих труб, боевых рубок и траверсов, т. е. прикрытие по преимуществу вертикальных поверхностей корабля; для защиты тех же поверхностей и в некоторых крепостных сооружениях, например, башен; 2) для броневой защиты палуб военного судна; 3) для броневой защиты бронепоездов, автомобилей, мелких речных судов, имея в виду главным образом защиту от ружейных пуль, и 4) для защиты танков различного назначения. Все броневые плиты изготовляются из специальных сортов стали и подвергаются термической обработке для получения металла надлежащих качеств. Особенности вышеуказанных трех типов брони заключаются в следующем.

1. Плиты первого типа должны иметь толщину не менее 75 мм. Наибольшая толщина, применявшаяся в России - 355 мм; некоторые иностранные военные суда имеют толщину броневых плит 406—457 мм. Длина и ширина плит зависит от размеров сталелитейных печей и прокатного стана; ходовые размеры: длина 5000 мм, ширина 3000 мм при весе одной плиты до 30—40 тыс. кг. Толстые (свыше 75 мм) броневые плиты почти повсюду изготовляются по методу Круппа, при котором наружная поверхность плиты, принимающая на себя удары снарядов, подвергается специальной закалке и приобретает большую твердость, в то время как внутренняя поверхность остается мягкой и вязкой. Снаряд т. о. разбивается о твердую корку плиты, а плита не дает трещин благодаря вязкому слою металла. Стальные болванки отливаются из мартеновской печи в форме обычной листовой болванки и имеют состав: углерода 0,25—0,34%, никеля 3,5—4,0%, хрома 1,5—2,1%, марганца 0,20—0,28%, кремния 0,02—0,06%, серы не более 0,04 %, фосфора не более 0,04 %. Болванку вынимают из изложницы при темно-красном нагреве и сажают в нагревательную печь, откуда она поступает в ковочный пресс или, лучше, в прокатный стан. Прокатную плиту нагревают в печи до 650° и при этой температуре ее подвергают закалке в воде в особом аппарате, где плита одновременно с обеих поверхностей подвергается действию воды в виде мелких струй или дождя. Закалка при 650° сообщает металлу аморфное или волокнистое строение. После обрезки прибыльного конца плиты поверхность плиты с одной стороны цементируют. Цементировать можно угольным порошком или светильным газом. Если цементация производится угольным порошком (75% растительного угля и 25% животного), плиты складываются пакетом - в каждом пакете по две плиты, как это видно на фиг. 1; если цементируются толстые плиты, то на выдвижной под печи укладывают один пакет; если плиты тонкие, укладывают два и более пакета.

Пакет броневых плит для закалки

Во время цементации поддерживают температуру около 950°. Продолжительность цементации 10—14 суток. Когда процесс цементации закончен, температуру печи понижают до 880° и при этой температуре печной под выдвигают; плиты краном быстро погружают в бак, наполненный сурепным маслом и охлаждаемый с наружной поверхности циркулирующей водой. Цель закалки в масле - превратить грубокристаллическое строение металла, которое является результатом продолжительного нагрева плиты при высокой температуре, в мелкокристаллическое. После закалки в масле броневая плита подвергается нагреву до 650° и последующей закалке водой для придания металлу аморфного или волокнистого строения. После этой обработки броневую плиту нагревают до 650° и подвергают загибу (фиг. 2) под мощным (до 10000 т) парогидравлическим или гидравлическим прессом.

Загиб броневой плиты

Наименьший радиус загиба равен тройной толщине плиты. Т. к. металл на цементированной поверхности имеет высокое содержание углерода, то наружная корка при загибе часто дает поверхностные трещины; эти трещины, почти всегда существующие на крупных сгибах башенных плит, нисколько не понижают их качества. Затем следует операция односторонней закалки. Плита укладывается на печной под и замуровывается в песок и кирпичную кладку (фиг. 3).

Укладка броневой плиты для закалки

Непосредственному действию печных газов подвергается цементированная поверхность плиты, а нижняя часть и края защищены от действия на них горячих газов песком и кирпичом. Получается более сильный нагрев цементированной поверхности и более слабый - нецементированной. Температура нагрева верха и низа плиты проверяется при помощи пирометра Сименса. Когда плита с цементированной поверхности будет нагрета до 850°, а с нижней стороны - до 600°, под быстро выдвигают и плиту закаливают под водяным дождем, одновременно с обеих сторон. Наружный, цементированный слой получает при закалке большую твердость, а нижний, нецементированный - аморфную вязкую структуру. Фиг. 4 дает характеристику распределения твердого закаленного слоя односторонне закаленной плиты толщиной 247,5 мм.

Распределение слоев в закаленной плите

С наружной стороны слой а, толщиной 60 мм, представляет твердую фарфоровидную корку с твердостью, по Бринеллю, на наружной поверхности 600 с постепенным падением этой твердости до 418; слой b представляет переходный материал с постепенным падением твердости с 418 до 223; слой с, с твердостью 223—207, аморфная вязкая структура стали. На фиг. 5 изображен излом односторонне закаленной плиты.

Излом односторонне закаленной плиты

После односторонней закалки все термические операции с броневой плитой считаются законченными. О пригодности плиты судят по излому образца; такой образец берется от каждой плиты. Механическая обработка плиты состоит в обрезке кромок по чертежу, в сверлении дыр и нарезке их для болтов, крепящих плиту к месту. В последнее время в броневом производстве широко применяется ацетиленовая резка плит, которая оставляет на поверхности разреза твердую закаленную корку (глубиной 1,5—2,5 мм). Для удаления корки, обрезанные по такому способу кромки, подвергаются шлифовке наждачным камнем.

Крепительные болты изготовляются из хромоникелевой стали, термически обрабатываются и поставляются вместе с броневой плитой. Если в закаленной поверхности броневой плиты нужно просверлить отверстие, необходимо соответствующее место отжечь; отжиг можно произвести при помощи электрического отжигательного прибора (аппарат Ройса), термита или горелки светильного газа. Образцы, вырезанные из мягкой части броневой плиты, дают временное сопротивление разрыву 72—87 кг/мм2 и удлинение ~ 10—15% на длине образца в 100 мм; ударная сопротивляемость на копре Шарпи 9—15 кгм/см2. Закалка поверхности плиты испытывается ударами стальных кернов; керн должен ломаться, не оставляя следов на поверхности. Вес 1 м3 брони указанного выше состава (цементированной по методу Круппа) 7985 кг. Стоимость 1 т цементированной брони 400—600 р. в зависимости от сложности плиты (это цены русских заводов в 1912—1913 гг.); наиболее дешевыми являются прямые бортовые и наиболее дорогими - плиты башен, рубок. Русские заводы в 1915—1916 гг. ввели у себя производство односторонне закаленных плит без цементации, применяя следующий состав стали: углерода 0,60—0,75%, хрома 1,80—2,00%, никеля 2,60—2,80%, марганца 0,45 — 0,50%, кремния 0,15—0,20%, серы и фосфора не более 0,04%. При указанном составе металла получались плиты толщиной 75—150 мм вполне удовлетворительного качества, не уступающие, по результатам расстрела их на полигоне, цементированным.

2. Толщина палубных броневых плит обычно колеблется от 25 до 50 мм при длине до 9000 мм и ширине до 2400 мм. Практикой были выработаны три сорта палубной брони: А - обыкновенная палубная броня, В - палубная броня повышенных качеств, С - палубная броня высших механических качеств. Ниже помещены состав и основные качества этих сортов палубной брони (при длине образца в 200 мм и диаметра 20 мм):

Состав и основные качества сортов палубной брони

В судостроении для защиты палуб применяется сорт брони в зависимости от того, участвует ли броня в расчете крепости корпуса военного корабля или же нет. Задача производства - придать структуре брони необходимое аморфное или вязкое строение. Палубная броня от косвенных (под углом) ударов снарядов, а также их осколков, не должна давать разрывов в виде трещин, т. е. должна обладать надлежащей вязкостью; это качество сообщается броне путем придания металлу аморфной структуры (не кристаллической). Практика показала, что сорт А легко получает необходимую структуру путем одной прокатки при соответствующей температуре. Плитам сорта В и С такая структура сообщается или отжигом, или двойной обработкой - закалкой и отжигом. Вес 1 м3 палубной плиты 7870 кг. Довоенная стоимость 1 т палубной брони 240—300 р.

3. Тонкая броня для защиты небольших речных судов, бронеавтомобилей и орудий от ружейных пуль, толщиной обычно 3—9мм, изготовляется из специальной стали и после прокатки подвергается термической обработке. Наибольшие размеры таких листов 2000 х 1000 мм. Главные примеси в этой стали - никель и хром. Некоторые заводы вводят молибден, ванадий; имеются также составы с повышенным содержанием кремния. Термическая обработка тонкой брони, имеющей в составе никель и хром (образец № 1), состоит в отжиге при 650° и закалке при 800—920°. Закаленные листы имеют временное сопротивление разрыву ~ 150 кг/мм2, удлинение ~ 3% на длине образца 100 мм и твердость по Бринеллю ~ 550. Броневые листы этой категории в виду малой толщины при закалке калятся насквозь в отличие от судовой брони, у которой прокаливается только лобовая сторона. Ниже помещены составы тонкой брони, применявшиеся на русских заводах (N° 4 - броня английского завода). Как видно из таблицы, составы отличаются разнообразием.

Составы тонкой брони, применявшиеся на русских заводах (N° 4 - броня английского завода)

4. Танковая броня имеет обычно толщину от 8 до 22 мм: для горизонтальных поверхностей 8—9 мм и для вертикальных 14—16 мм и больше. Во французских танках лобовые листы доводятся до 30 мм. Для танков употребляются сорта стали - хромоникельмолибденовые и ванадиевые. Требования к танковой броне - непробиваемость бронебойной пулей с пятидесяти шагов брони в 14—16 мм.

Броневые плиты, цементированные и палубные, принимаются на заводе по излому взятых от них образцов; присутствие в аморфном изломе ясно выраженных кристаллических пятен вызывает браковку. Кроме того некоторые плиты отбираются и подвергаются испытанию на полигоне. Цементированная плита устанавливается на специальный металлический сруб, причем между укрепляемой на срубе броневой плитой и металлической рубашкой сруба вводится деревянная подкладка. Плита подвергается обстрелу из орудия, калибр которого выбирается примерно равным толщине плиты. Направление снаряда обычно нормально к плите. Особым приспособлением измеряется скорость снаряда. Практикой выработана формула, дающая зависимость между калибром снаряда, его весом, скоростью и толщиной плиты. Формула имеет следующий вид:

Формула, дающая зависимость между калибром снаряда, его весом, скоростью и толщиной плиты

где d - диаметр снаряда в дм., р - вес снаряда в фн., b- толщина плиты в дм. При заданной согласно указанной выше формуле скорости снаряда плита считается выдержавшей испытание, если снаряд, пройдя плиту, останется за срубом, а не улетит в поле. Для учета влияния рубашки сруба и деревянной подкладки в указанную выше формулу вводят добавочные величины. Расстрел броневых плит на полигоне производится снарядами с наконечниками и без наконечников. Снаряды с наконечниками, по сравнению со снарядами без наконечников, понижают предельную скорость на пробиваемость примерно на 9—20%. Приведенная выше формула относится к снарядам без наконечников. Палубные плиты также испытываются на полигоне. Плита устанавливается на сруб закрепленной по кромкам, никакой рубашки под нее не подкладывают. Направление снаряда - под углом в 15° к поверхности плиты. Калибр снаряда обычно 6". Снаряд, ударив в плиту, не должен дать в плите таких разрывов, которые могли бы его пропустить за плиту. Снаряд, ударив в плиту, делает в ней вмятину в виде желоба; появление продольного разрыва, совпадающего с направлением траектории снаряда, не служит причиной браковки плиты, т. к. при таком разрыве снаряд за плиту не проходит; безусловно не допускаются поперечные трещины. Скорость снаряда определяется следующей эмпирической формулой:

Скорость снаряда определяется следующей эмпирической формулой

где b- толщина плиты в дм., d - калибр орудия в дм., α - угол между траекторией снаряда и плоскостью плиты, р - вес снаряда в фн., V - скорость снаряда в фт/сек. Противопульная броня не должна пробиваться остроконечной пулей из 3'" винтовки пехотного образца. Для испытания тонкой брони ружейными пулями установлены следующие нормы:

Для испытания тонкой брони ружейными пулями установлены следующие нормы

(при испытании остроконечной пулей) 3—4 мм - на расстоянии 300 шагов (при испытании тупой пулей).

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 2 - 1928 г.