Początkowo atak na pancerz został przeprowadzony czołowo: podczas gdy głównym rodzajem uderzenia był pocisk przeciwpancerny o działaniu kinetycznym, pojedynek projektantów został zredukowany do zwiększenia kalibru działa, grubości i kąty nachylenia pancerza. Ta ewolucja jest wyraźnie widoczna w rozwoju broni czołgowej i zbroi w czasie II wojny światowej. Konstruktywne decyzje tamtych czasów są dość oczywiste: pogrubimy barierę; jeśli go przechylisz, pocisk będzie musiał przejść dłuższą drogę w grubości metalu, a prawdopodobieństwo rykoszetu wzrośnie. Nawet po pojawieniu się w amunicji czołgów i dział przeciwpancernych pocisków przeciwpancernych z twardym, nieniszczącym rdzeniem niewiele się zmieniło.
Elementy ochrony dynamicznej (EDS)
Są to „kanapki” z dwóch metalowych płyt i materiału wybuchowego. EDZ są umieszczane w pojemnikach, których pokrywki chronią je przed wpływami zewnętrznymi, a jednocześnie stanowią elementy do rzucania
Śmiertelna plwocina
Jednak już na początku II wojny światowej nastąpiła rewolucja w uderzających właściwościach amunicji: pojawiły się pociski kumulacyjne. W 1941 r. niemieccy artylerzyści zaczęli używać Hohlladungsgeschoss („pocisk z wycięciem w ładunku”), aw 1942 r. ZSRR przyjął pocisk 76-mm BP-350A, opracowany po zbadaniu przechwyconych próbek. Tak urządzili się słynni patroni Fausta. Pojawił się problem, którego nie udało się rozwiązać tradycyjnymi metodami ze względu na niedopuszczalny wzrost masy zbiornika.
W głowicy kumulacyjnej amunicji wykonany jest stożkowy karb w postaci lejka wyłożonego cienką warstwą metalu (dzwonek do przodu). Wybuch wybuchowy rozpoczyna się od strony znajdującej się najbliżej górnej części lejka. Fala detonacyjna „zapada” lejek do osi pocisku, a ponieważ ciśnienie produktów wybuchu (prawie pół miliona atmosfer) przekracza granicę odkształcenia plastycznego płyty, ta ostatnia zaczyna zachowywać się jak quasi-ciecz. Proces ten nie ma nic wspólnego z topnieniem, jest to właśnie „zimny” przepływ materiału. Cienki (porównywalny do grubości pocisku) strumień kumulacyjny jest wyciskany z zapadającego się lejka, który rozpędza się do prędkości rzędu prędkości detonacji materiału wybuchowego (a czasem nawet wyższych), czyli około 10 km/s lub więcej. Prędkość skumulowanego strumienia znacznie przekracza prędkość propagacji dźwięku w materiale pancerza (około 4 km/s). Dlatego oddziaływanie strumienia i pancerza odbywa się zgodnie z prawami hydrodynamiki, to znaczy zachowują się jak ciecze: strumień w ogóle nie przepala pancerza (jest to powszechne nieporozumienie), ale przenika go, tak jak strumień wody pod ciśnieniem zmywa piasek.
Zasady ochrony półaktywnej z wykorzystaniem energii samego odrzutowca. Po prawej: pancerz komórkowy, którego komórki wypełnione są substancją quasi-płynną (poliuretan, polietylen). Fala uderzeniowa skumulowanego strumienia odbija się od ścian i zapada wnękę, powodując zniszczenie strumienia. Dół: zbroja z odblaskowymi arkuszami. Z powodu pęcznienia tylnej powierzchni i uszczelki, cienka płytka przemieszcza się, wpadając na strumień i niszcząc go. Takie metody zwiększają odporność antykumulacyjną o 30-40
Ochrona warstwowa
Pierwszą ochroną przed skumulowaną amunicją było zastosowanie ekranów (pancerz dwubarierowy). Strumień kumulacyjny nie powstaje natychmiast, dla jego maksymalnej skuteczności ważne jest, aby zdetonować ładunek w optymalnej odległości od pancerza (ogniskowej). Jeśli przed pancerzem głównym zostanie umieszczony ekran wykonany z dodatkowych blach, detonacja nastąpi wcześniej, a skuteczność uderzenia zmniejszy się. W czasie II wojny światowej, w celu ochrony przed faustowymi nabojami, czołgiści mocowali do swoich pojazdów cienkie blachy i ekrany siatkowe (powszechna opowieść o wykorzystaniu w tej pojemności łóżek pancernych, choć w rzeczywistości używano specjalnych siatek). Ale to rozwiązanie nie było zbyt skuteczne - wzrost odporności wynosił średnio tylko 9-18%.
Dlatego przy opracowywaniu nowej generacji czołgów (T-64, T-72, T-80) projektanci zastosowali inne rozwiązanie - wielowarstwowy pancerz. Składał się z dwóch warstw stali, pomiędzy którymi została umieszczona warstwa wypełniacza o małej gęstości - włókna szklanego lub ceramiki. To „ciasto” dało zysk w porównaniu z monolityczną stalową zbroją do 30%. Jednak ta metoda nie miała zastosowania do wieży: w tych modelach jest ona odlewana i trudno jest umieścić w niej włókno szklane z technologicznego punktu widzenia. Projektanci VNII-100 (obecnie VNII „Transmash”) zaproponowali wtopienie w wieżę kul pancernych wykonanych z ultraporcelany, której specyficzna zdolność gaszenia jest 2–2,5 razy większa niż stali pancernej. Specjaliści Instytutu Badawczego Stali wybrali inną opcję: pomiędzy zewnętrzną i wewnętrzną warstwą pancerza umieszczono pakiety z litej stali o wysokiej wytrzymałości. Podjęli się uderzenia osłabionego skumulowanego strumienia przy prędkościach, gdy oddziaływanie zachodzi nie zgodnie z prawami hydrodynamiki, ale w zależności od twardości materiału.
Zazwyczaj grubość pancerza, jaką może przebić ładunek kumulacyjny, wynosi 6–8 jego kalibrów, a dla ładunków z płytami wykonanymi z materiałów takich jak zubożony uran wartość ta może sięgać 10
Półaktywna zbroja
Chociaż nie jest łatwo wyhamować skumulowany strumień, jest on podatny na uszkodzenia w kierunku bocznym i może być łatwo zniszczony nawet przy słabym uderzeniu bocznym. Dlatego dalszy rozwój technologii polegał na tym, że połączony pancerz przedniej i bocznej części odlewanej wieży powstał dzięki otwartej od góry wnęce wypełnionej złożonym wypełniaczem; od góry wnęka została zamknięta przyspawanymi zaślepkami. Wieże tej konstrukcji zostały wykorzystane w późniejszych modyfikacjach czołgów - T-72B, T-80U i T-80UD. Zasada działania wkładów była inna, ale wykorzystywała wspomnianą „podatność boczną” strumienia kumulacyjnego. Taka zbroja jest zwykle określana jako „półaktywne” systemy ochrony, ponieważ wykorzystują one energię samej broni.
Jednym z wariantów takich systemów jest pancerz komórkowy, którego zasadę działania zaproponowali pracownicy Instytutu Hydrodynamiki Syberyjskiego Oddziału Akademii Nauk ZSRR. Pancerz składa się z zestawu wnęk wypełnionych substancją quasi-płynną (poliuretan, polietylen). Skumulowany strumień, wchodząc do takiej przestrzeni ograniczonej metalowymi ściankami, generuje w quasi-cieczy falę uderzeniową, która odbijając się od ścianek powraca do osi strumienia i zapada wnękę, powodując wyhamowanie i zniszczenie strumienia. Ten rodzaj pancerza zapewnia do 30-40% przyrostu odporności antykumulacyjnej.
Inną opcją jest zbroja z odblaskowymi arkuszami. Jest to bariera trójwarstwowa składająca się z płytki, przekładki i cienkiej płytki. Wnikając w płytę, strumień tworzy naprężenia, prowadzące najpierw do miejscowego pęcznienia tylnej powierzchni, a następnie do jej zniszczenia. W takim przypadku dochodzi do znacznego pęcznienia uszczelki i cienkiej blachy. Kiedy strumień przebije uszczelkę i cienką płytę, ta ostatnia już zaczęła się oddalać od tylnej powierzchni płyty. Ponieważ pomiędzy kierunkami ruchu dżetu i cienkiej płytki istnieje pewien kąt, w pewnym momencie płytka zaczyna wpadać na dżet, niszcząc go. W porównaniu z pancerzem monolitycznym o tej samej masie, efekt użycia arkuszy „odblaskowych” może sięgać 40%.
Kolejnym ulepszeniem konstrukcyjnym było przejście na wieże ze spawaną podstawą. Stało się jasne, że zmiany mające na celu zwiększenie wytrzymałości pancerza walcowanego są bardziej obiecujące. W szczególności w latach 80. opracowano nowe stale o podwyższonej twardości i gotowe do produkcji seryjnej: SK-2SH, SK-3SH. Zastosowanie wież z podstawą z walcowanej stali umożliwiło zwiększenie ekwiwalentu ochronnego wzdłuż podstawy wieży. W rezultacie wieża czołgu T-72B z walcowaną podstawą miała zwiększoną objętość wewnętrzną, wzrost masy wyniósł 400 kg w porównaniu z seryjną odlewaną wieżą czołgu T-72B. Pakiet wypełnienia wieży wykonano z materiałów ceramicznych i stali o wysokiej twardości lub z pakietu opartego na płytach stalowych z blachami „odblaskowymi”. Równoważna wytrzymałość pancerza wynosiła 500–550 mm stali jednorodnej.
Jak działa ochrona dynamiczna
Kiedy element DZ zostanie przeniknięty przez skumulowany strumień, ładunek wybuchowy w nim wybucha, a metalowe płyty ciała zaczynają się rozlatywać. Jednocześnie przecinają trajektorię strumienia pod kątem, stale zastępując pod nią nowe sekcje. Część energii jest zużywana na przebijanie się płyt, a boczny impuls z kolizji destabilizuje strumień. DZ zmniejsza właściwości przeciwpancerne broni kumulacyjnej o 50-80%. Jednocześnie, co jest bardzo ważne, DZ nie wybucha przy wystrzeliwaniu z broni strzeleckiej. Zastosowanie DZ stało się rewolucją w ochronie pojazdów opancerzonych. Istniała realna możliwość wpływania na penetrujący środek uszkadzający tak aktywnie, jak wcześniej wpływał na pasywny pancerz.
Eksplozja w kierunku
Tymczasem technologie w dziedzinie amunicji kumulacyjnej nadal się poprawiały. Jeśli podczas II wojny światowej penetracja pancerza pocisków kumulacyjnych nie przekraczała 4–5 kalibrów, to później znacznie wzrosła. Tak więc przy kalibrze 100-105 mm było to już 6-7 kalibrów (w stalowym odpowiedniku 600-700 mm), przy kalibrze 120-152 mm penetracja pancerza została zwiększona do 8-10 kalibrów (900 -1200 mm stali jednorodnej). Aby chronić się przed tą amunicją, potrzebne było jakościowo nowe rozwiązanie.
Prace nad opancerzeniem antykumulacyjnym, czyli „dynamicznym”, oparte na zasadzie przeciwwybuchu, prowadzono w ZSRR od lat 50. XX wieku. W latach 70. jego projekt został już opracowany w Wszechrosyjskim Instytucie Badawczym Stali, ale nieprzygotowanie psychologiczne wysokich rangą przedstawicieli wojska i przemysłu uniemożliwiło jego przyjęcie. Przekonało ich tylko udane użycie podobnego pancerza przez izraelskich czołgistów na czołgach M48 i M60 podczas wojny arabsko-izraelskiej w 1982 roku. Dzięki pełnemu przygotowaniu rozwiązań technicznych, konstrukcyjnych i technologicznych główna flota czołgów Związku Radzieckiego została wyposażona w przeciwkumulacyjny, wybuchowy pancerz reaktywny Kontakt-1 w rekordowym czasie – zaledwie w rok. Instalacja DZ na czołgach T-64A, T-72A, T-80B, które miały już dość potężny pancerz, praktycznie natychmiast zdewaluowała istniejące arsenały przeciwpancernej broni kierowanej potencjalnych przeciwników.
Istnieją sztuczki przeciwko złomowi
Pocisk kumulacyjny to nie jedyny sposób niszczenia pojazdów opancerzonych. Znacznie groźniejszymi przeciwnikami opancerzenia są pociski przeciwpancerne podkalibrowe (BPS). Konstrukcja takiego pocisku jest prosta - jest to długi złom (rdzeń) ciężkiego i wysokowytrzymałego materiału (najczęściej węglik wolframu lub zubożony uran) z ogonem do stabilizacji w locie. Średnica rdzenia jest znacznie mniejsza niż kaliber lufy – stąd nazwa „podkalibr”. Lecąc z prędkością 1,5-1,6 km / s „strzałka” ważąca kilka kilogramów ma taką energię kinetyczną, że po uderzeniu może przebić ponad 650 mm jednorodnej stali. Co więcej, opisane powyżej metody wzmocnienia ochrony antykumulacyjnej praktycznie nie wpływają na pociski podkalibrowe. Wbrew zdrowemu rozsądkowi przechylenie płyt pancernych nie tylko nie powoduje rykoszetu pocisku podkalibrowego, ale wręcz osłabia stopień ochrony przed nimi! Współczesne „wystrzelone” rdzenie nie rykoszetują: po zetknięciu się z pancerzem na przednim końcu rdzenia tworzy się grzybkowaty łeb, który pełni rolę zawiasu, a pocisk obraca się w kierunku prostopadłym do pancerza, skracając ścieżka w jej grubości.
Kolejną generacją DZ był system Contact-5. Specjaliści z instytutu badawczego zaczęli wykonywać świetną robotę, rozwiązując wiele sprzecznych problemów: DZ miał dawać potężny boczny impuls, pozwalający na destabilizację lub zniszczenie rdzenia BOPS, ładunek wybuchowy powinien był niezawodnie detonować z prędkość (w porównaniu do skumulowanego odrzutowca) rdzenia BOPS, ale jednocześnie wykluczono detonację od trafienia pocisków i odłamków pocisków. Konstrukcja blokowa pomogła uporać się z tymi problemami. Osłona bloku DZ wykonana jest z grubej (około 20 mm) stali pancernej o wysokiej wytrzymałości. Po uderzeniu ŹZA generuje strumień szybkich fragmentów, które detonują ładunek. Wpływ ruchomej grubej osłony na BPS jest wystarczający, aby zmniejszyć jej właściwości przeciwpancerne. Wpływ na skumulowany strumień jest również zwiększony w porównaniu z cienką (3 mm) płytą Contact-1. W rezultacie instalacja DZ „Kontakt-5” na zbiornikach zwiększa odporność antykumulacyjną o 1,5-1,8 razy i zapewnia wzrost poziomu ochrony przed BPS o 1,2-1, 5 razy. Kompleks Kontakt-5 jest instalowany na rosyjskich czołgach seryjnych T-80U, T-80UD, T-72B (od 1988) i T-90.
Ostatnia generacja rosyjskiego DZ - kompleksu "Relikt", również opracowanego przez specjalistów Instytutu Badawczego Stali. W ulepszonym EDZ wyeliminowano wiele wad, na przykład niewystarczającą czułość przy inicjowaniu przez wolnoobrotowe pociski kinetyczne i niektóre rodzaje amunicji kumulacyjnej. Zwiększoną skuteczność w ochronie przed amunicją kinetyczną i kumulacyjną uzyskuje się poprzez zastosowanie dodatkowych płyt miotających oraz włączenie do ich składu pierwiastków niemetalicznych. W rezultacie penetracja pancerza pocisków podkalibrowych została zmniejszona o 20-60%, a ze względu na zwiększony czas ekspozycji na skumulowany odrzutowiec udało się osiągnąć pewną skuteczność w broni kumulacyjnej z głowicą tandemową.
