Защита танков разрабатывается на основе информации о противотанковых средствах вероятного противника, физике взаимодействия этих средств с защитой, условиях эксплуатации и боевого применения танков. Изначальной предпосылкой для построения защиты является анализ противотанковых средств. В 50-е годы стало ясно, что дальнейшее повышение защищённости танков невозможно только за счёт повышения характеристик броневых стальных сплавов, и в первую очередь это касалось защиты от кумулятивных боеприпасов. Идея использования наполнителей для защиты от кумулятивных боеприпасов возникла ещё во времена Великой Отечественной войны и получила развитие после её окончания.
В 1950-е годы были проведены мероприятия по повышению противокумулятивной защиты в аспекте как серийных, так и вновь разрабатываемых танков. В этот же период были сформированы основные концептуальные идеи динамической и активной защиты, но наиболее быстро реализуемым и наименее рискованным была разработка комбинированной брони, сутью которой являлась защита танка от наиболее распространённых кумулятивных боеприпасов вероятного противника.
Корпус «изделия 432», эскизный проект 1960 года
Источник изображения: warspot.ru
Идея применения керамики как конструкционного материала для защиты от кумулятивных снарядов впервые возникла в середине 50-х годов в ФТИ (ныне Физико-технический институт имени А.Ф. Иоффе). Исследования установили, что по глубине внедрения кумулятивной струи высокотвёрдые керамические материалы близки к броневой стали, хотя плотность их существенно меньше. В 1958 г. специалистами ФТИ и ВНИИ-100 были всесторонне рассмотрены возможные результаты от использования исследования для противокумулятивной защиты танков. С того момента началась разработка комбинированной брони с керамическим наполнителем для танков. Центром исследований стал ВНИИ-100, руководил работами В.С. Старовойтов.
Пробы и ошибки
Проблемы, которые предстояло решить создателям комбинированной брони нового советского танка Т-64 не имели готовых решений и аналогов в отечественном и мировом танкостроении. Все приходилось решать впервые, иногда это сопровождалось неизбежными ошибками. Как с защитой корпуса, так и с башней возникли проблемы, требующие серьёзных усилий и времени для их решения. Кроме того ситуацию усугубляла внутренняя конкуренция в отрасли, примеры которой будут приведены ниже.
Башня «изделия 432» на чертеже показано сравнение с «изделием 430», эскизный проект 1960 года. Данные чертежи показывают один из переходных элементов развития будущего танка, в котором комбинированная защита изначально не предполагалась
Источник изображения: warspot.ru
В техническом проекте (апрель 1961 года) была предложена двухпреградная конструкция корпуса – 80 мм сталь + 140 мм стеклотекстолит. Такая конструкция ведёт своё развитие от конструкции корпуса «изделия 432» проекта 1960 года. Как и на объекте 430, верхняя лобовая деталь состояла из трёх частей, центральной и боковых «скул». Решение было вполне рациональным для защиты от бронебойных и бронебойных подкалиберных снарядов, но для комбинированной брони с противокумулятивным материалом такая конструкция оказалась нерациональной.
Кроме того, сама идея двухпреградной брони (80 мм стали + 140 мм стеклопластика), изначально предложенная для Т-64, была заменена конструкцией с 20-мм тыльной плитой (тыльным подпором) при уменьшении толщины стеклопластика до 105 мм. Данная схема (80 мм стали + 105 мм стеклопластика + 20 мм стали) была выбрана основной как при дальнейшем производстве Т-64, так и для Т-64А, а также машин, разработанных на его основе — Т-72 и Т-80.
В техническом проекте танка «изделие 432», разработанном в 1961 году была впервые в мировом танкостроении была предложена комплексная комбинированная защита, включавшая комбинированную броню башни и корпуса танка.
Для башни рассматривались два варианта наполнителя:
- стальная броневая отливка с ультрафорфоровыми вставками с исходной базовой толщиной по горизонтали равной 420 мм с эквивалентной противокумулятивной защитой равной 450 мм;
- литая башня, состоящая из стальной броневой основы, алюминиевой противокумулятивной рубашки (заливаемой после отливки стального корпуса) и наружной стальной бронировки и алюминия. Суммарная максимальная толщина стенок этой башни равна ~500 мм и эквивалентна противокумулятивной защите в ~460 мм.
Оба варианта башен давали более тонны экономии веса по сравнению с цельностальной башней равной стойкости.
Башня с ультрафарфоровыми вставками (цилиндрами) из технического проекта «изделия 432», 1961 год. К данной идее возвращались в 1968 году, но окончательным вариантом стали корундовые шары марки КВП-98, изготовлением которых занимался керамический комбинат в Славянске (сборка пакетов с шарами). Сама же разработка башни от проекта до принятия на вооружения в 1973 году заняла 12 лет
Источник изображения: warspot.ru
На серийные танки Т-64 устанавливалась башня с алюминиевым наполнителем – правда, по сравнению с техническим проектом габарит башни вырос более чем на 100 мм, соответственно выросла и масса. Наряду с этим рабочее пространство для башенного расчёта сократилось; кроме того, башня перекрывала проем люка механика-водителя в определённом диапазоне углов поворота пушки, что не давало возможности использовать люк для выхода из него при невозможности повернуть башню на необходимый для этого угол.
На время своего создания башня обладала непревзойдёнными показателями противоснарядной и противокумулятивной защиты, при этом обладая удовлетворительной живучестью. Для своего времени это было большим техническим достижением, но конструкторы вели дальнейшие поиски для устранения перечисленных недостатков, связанных, прежде всего, с габаритами лобовой брони башни.
Серийная башня Т-64 с алюминиевым наполнителем
Источник изображения: warspot.ru
Серийная башня Т-64 с алюминиевым наполнителем, габаритные сечения. При обстреле башня с комбинированной броней обеспечивала полную защиту от 85-мм и 100-мм кумулятивных снарядов (аналогичны 105-мм кумулятивным снарядам стран НАТО), 100-мм бронебойных тупоголовых снарядов при курсовых углах обстрела ±35°
Источник изображения: warspot.ru
Начались поиски новых решений. В книге, описывающей официальную историю НИИ Стали, данные разработки описываются так:
«Была поставлена задача устранить этот недостаток, не увеличивая расстояние между осью поворота башни и осью проёма люка. Для этого толщина башни должна была быть уменьшена в сравнении с башней «сталь-алюминий-сталь» практически на 200 мм (с 600 до 410 мм). Решение по изменению толщины башни при сохранении её протиивокумулятивной и противоснарядной стойкости в пределах заданных требований было предложено В.В. Иерусалимским. Он предложил осуществить это за счёт применения для башни высокотвёрдых вставок из стали, предназначавшейся для снарядов, термически обработанной по методу дифференциальной изотермической закалки, с получением особо твёрдой сердцевины и относительно менее твёрдой, но более пластичной наружной поверхности.
Результат по стойкости был получен вполне приличный — лучше, чем на опытных башнях с залитыми керамическими шарами, которыми занимался ВНИИ Трансмаш, и которые имели большую суммарную толщину в сравнении с башнями с высокотвёрдыми стальными вставками. Недостатком башни с высокотвёрдыми стальными вставками являлась недостаточная живучесть сварного соединения между подпорным листом и основой башни, который при ударе бронебойного подкалиберного снаряда разрушался без пробития.
В связи с полученными результатами было решено начать изготовление партии башен с высокотвёрдыми вставками с предварительным проведением мероприятий по усилению сварных соединений. Но здесь произошло непоправимое — на изготовленной партии высокотвёрдых вставок не удалось обеспечить минимально необходимую ударную вязкость, и высокотвёрдые вставки при снарядном обстреле давали повышенное хрупкое разрушение и пробитие».
Танк Т-64 с башней с алюминиевым наполнителем и прямой верхней лобовой деталью со «скулами». Т-64 стал первым в мире серийным танком, имеющим принципиально новую защиту, адекватную новым средствам поражения. До появления танка «Объект 432» все бронированные машины имели монолитную или составную броню
Источник изображения: warspot.ru
Танк Т-64 с башней с алюминиевым наполнителем и прямой верхней лобовой деталью корпуса, 1967 год
Источник изображения: warspot.ru
Война башен
История описана достаточно сухо и обыденно, обычная неудача в разработках, но каждый любитель истории танкостроения наверняка заинтересуется тем, что за ней скрывалось.
В соответствии с решением 12ГУ МОП и в/ч 52682-III (НТК ГБТУ) еще в 1966 году Ждановскому заводу тяжёлого машиностроения (ЖЗТМ) было разрешено отлить первые 50 башен с керамическим наполнителем за счет общей программы годового выпуска. В сентябре и ноябре 1967 г. на ЖЗТМ и в/ч 68054 (НИИИ БТ) были проведены испытания обстрелом трёх башен с шаровым керамическим наполнителем, выполненных в разном весе с башнями с высокопрочными стальными вставками.
В процессе испытаний по этим башням, в общей сложности было произведено 105 выстрелов. Из них:
- кумулятивно-осколочным снарядом «Рапира» со штатной скоростью — 38 выстрелов;
- тем же снарядом, но с предельной скоростью — 18 выстрелов;
- подкалиберным снарядом из пушки «Молот» — 9 выстрелов;
- бронебойным снарядом калибра 100 мм — 15 выстрелов, при этом из всех зачётных выстрелов пробитий указанные башни не имели.
Из письма А.А. Морозова:
«В сентябре и ноябре 1967 г. на предприятии п/я Г-4448 (ЖЗТМ) и в/ч 68054 были проведены испытания обстрелом трёх башен с шаровым керамическим наполнителем, выполненных в разном весе с башнями с высокопрочными стальными вставками (см. отчет при исх. №005105 предприятия п/я Г-4448 и отчёт в/ч 68054.
В процессе испытаний по этим башням, в общей сложности было произведено 105 выстрелов. Из них:
а) Кумулятивно-осколочным снарядом «Рапира» со штатной скоростью – 38 выстрелов.
б) Теми же снарядами но с предельной скоростью 18 выстрелов.
г) Подкалиберным снарядом из пушки «Молот» — 9 выстрелов.
д) Бронебойным снарядом калибра 100 мм – 15 выстрелов, при этом из всех зачетных выстрелов пробитий указанные башни не имели.
Приведенные результаты испытаний показывают, что башни с шаровым наполнителем имеют запас противокумулятивной стойкости по сравнению с заданным в ТТТ, в связи с чем имеется реальная возможность некоторого снижения веса этих башен, при этом учитывая результаты проведенных предварительных работ с измененными формами керамического наполнителя, есть основания рассчитывать на дальнейшее снижения веса башен. Кроме этого, как показал опыт производства, башни с керамическим наполнителем имеют по сравнению с другими вариантами башен лучшую технологичность, меньшую трудоемкость, боле короткий производственный цикл, что подтверждается предприятием п/я Г-4448 (см. Письмо № 00252), которое, в частности, указывает, что трудоёмкость изготовления башен танка 434 с керамическим наполнителем меньше, примерно, на 900 нормо-часов по сравнению с башнями с высокотвердыми вставками.
Следует также отметить использование в качестве наполнителя для башен и более дешевого материала, не являющегося стратегическим сырьем.
Ряд вышеуказанных существенных качеств баше нс керамическим наполнителем дают нам основание поддержать рекомендацию по проведению дальнейших работ по доработке конструкции таких башен и проведению окончательных испытаний для принятия их в серийное производство в порядке ранее изложенном в своем письме за № 7889 от 22.12.67.
В связи с проводимой в настоящее время подготовкой нашего завода к производству танков 434, а так же подготовкой их производства на других танковых заводах, считаем необходимым уже сейчас принять решение о выборе типа башен для серийного производства танков 434.
Учитывая изложенные выше преимущества башен с керамическим наполнителем, считаем вести подготовку производства на предприятии п/я Г-4448 этих башен параллельно с окончательной их отработкой и испытаниями.
Перед запуском в серийное производство произвести предварительно отливку одной башни для уточнения геометрии и провести ее испытание обстрелом на предприятии п/я Г-4448 не позже 15.05.1968.
При положительных результатах испытаний башни и внесения уточнений – начать серийное изготовление башен, при этом две башни от первой партии отлитых башен подвергнуть контрольным испытаниям в в/ч Г-68054 или на предприятии п/я Г-4448 под руководством в/ч Г-68054.
Необходимые возможные уточнения по результатам этих испытаний произвести в процессе серийного производства».
Сечение башни с керамическими шарами. Видно близкое размещение шаров к передней и тыльной части башни
Источник изображения: warspot.ru
Казалось бы, вопрос с башней для Т-64А, сменяющего в серийном производстве Т-64, решён. Кроме завода им. Малышева по планам того периода Т-64А планировалось выпускать также на заводах Нижнем Тагиле, Омске, Ленинграде и Челябинске. Но с мнением разработчиков башни с керамическими шарами — ВНИИ-100 и с заводом-производителем ЖЗТМ не согласились разработчики конкурирующей башни со стальными вставками – ВНИИ Стали. Письмо директора этой организации А. Т. Ларина от 18.01.68 по вопросу изготовления установочной партии башен с керамическим наполнителем наделало немалый переполох среди конструкторов ХКБМ и в министерстве, так как полностью противоречило результатам, получаемым разработчиками и заказчиком. Ниже приведен его текст:
«В результате проведенных в 1967 г. предприятием п/я А-7701 (ВНИИ Трансмаш) исследовательских и экспериментальных работ были испытаны три опытных башни с керамическим наполнителем К22, К23 и К24.
На основании результатов испытаний предприятие А-3530 в своем письме № 7852сс от 22-12-1967 г. предлагает в 1968 году изготовить установочную партию башен с керамическим наполнителем для танка 434 – 5 штук и для танка Т-64 – 50 штук.
По данному предложению считаем необходимым сообщить следующие замечания:
1) Ни одна из испытанных башен К22, К23 и К24 не была доведена до веса, заданного главным конструктором.
На башнях не был выдержан внутренний объём и радиус обметания.
Этих данных нет в отчете № 005105 от 20-10-67 г. по испытанию башен К22, К23 и К24 на ХЗТМ.
Имеющиеся данные по разметке башен К23 испытанной в в/ч 68054, показывают, что башни были изготовлены с перевесом в 200 кг (по условиям выполнения высотного раз мера 548 мм +6, как принято по технологии изготовления башен Т-64 и «434»).
Радиус обметания башен К22, К23 и К24, по данным наших обмеров, превышает заданный на 10-20 мм. Все это не позволяет судить об уровне защитных характеристик и живучести башен с керамическим наполнителем при соблюдении заданного чертежом веса и габаритных размеров.
2) Несмотря на перевес башен, их живучесть нельзя признать удовлетворительной. Например, попадание 100 мм бронебойного снаряда в нижнюю часть башни К-24 в районе поясов I-II (выстрел №17) вызвало образование сквозного разрыва по нижнему торцу длиной 370 мм со сдвигом металла по трещине на 30-40 мм.
Такое поражение выводит из строя башню полностью.
Разрушений такого рода на башнях с алюминиевым наполнителем и вставками из высокопрочной стали не наблюдалось.
На башнях К22 и К23 имели место разрывы и вырывы наружного слоя брони.
Например, на башне К23 при попадании 100-мм бронебойного снаряда получен выкол брони размером 300×300×120 мм, в виде куска, отлетевшего от башни. Таких повреждений не наблюдалось даже на башнях с алюминиевым наполнителем.
При испытаниях на павлоградском полигоне башни номер К16/17 с керамическим наполнителем 100 мм подкалиберными снарядами с карбид вольфрамовым сердечником из пушки Д10Т была получена крайне низкая стойкость (отчет №28 от 25/12-67 г.). При 7 попаданиях по всем зонам башни с Vуд =1400-1430 м/с при курсовом угле ±35° было получено 7 пробитий с диаметром выхода 70-80 мм. Пробития были получены и в тех зонах башни, в которых вес брони с керамикой по направлению сечений равнялся весу брони башен К23, К24.
Проведённые нами испытания образцов брони показывают, что защита от указанного типа подкалиберного снаряда при Vуд =1400-1450 м/сек. обеспечивается при применении брони с алюминиевым наполнителем, стеклопластиком и вставками из высокопрочной стали в толщинах выполненных на корпусах и башнях танков Т-64 и 434.
Новые отечественные 100 и 122 мм подкалиберные снаряды с карбид-вольфрамовым сердечником однотипны подкалиберным снарядам APDS 105 мм пушки основных танков стран НАТО – М60А1 и «Леопард», и по нашему мнению, защита танков Т-64 и 434 от 105 мм подкалиберного снаряда с карбид-вольфрамовым сердечником обязательна на дальностях стрельбы до 1000 м, заданной ТТТ на танки Т-64 и 434 на защиту от подкалиберных снарядов. По имеющимся у нас расчетным и другим данным на дальности 1000 м при Vуд.=1360 м/сек. Английский снаряд APDS при углах встречи 0-35° пробивает до 350 мм катаной брони средней твёрдости и по бронепробивной способности при равной ударной скорости несколько превосходит 100 и 122 отечественные подкалиберные снаряды этого типа.
Исходя из изложенного, предприятие п/я В-2652 считает, что предложение об изготовлении 55 башен с керамическим наполнителем для танков Т-64 и 434, выдвинутое заводом имени Малышева и предприятием п/я А-3530, преждевременно, так как не подкреплено в необходимом объёме соответствующими положительными результатами испытаний башен этого типа или образцов брони.
По нашему мнению в настоящее время по башни с керамическим наполнителем необходимо:
1) определить их соответствие заданным требованиям на защиту при полном соответствии башен заданным габаритным параметрам, высотным размерам и заданному по чертежу весу.
2) Необходимо определить уровень противоснарядной защиты башен с керамическим наполнителем при обстреле подкалиберными снарядами с карбид-вольфрамовым сердечником, так как при испытаниях башни К16/17 уровень защиты от указанных снарядов был получен крайне низкий.
3) Необходимо провести работы по улучшению живучести башен с керамическим наполнителем при обстреле 100 мм по нижней зоне в районе поясов I-II.
Таким образом, предложение об изготовлении 55 башен с керамическим наполнителем может быть рассмотрено при решении указанных вопросов с положительным результатом».
Керамический шар наполнителя башни Т-64А, диаметр 70 мм
Источник изображения: warspot.ru
В ответ на это письмо А. А. Морозов обратился к своим заместителям Е.А. Морозову и Н.И. Веселовскому: «Каково ваше мнение? Бутов Р.И. продолжает информировать о высоких показателях по обстрелу. Тоже говорит и ЖЗТМ. Разберитесь и доложите».
Написанное директором ВНИИ Стали стало поводом для дальнейших работ по совершенствованию конструкции башни, даже, несмотря на пробитие башни с керамическим наполнителем одним снарядом, да и то, как указывается в письме директора ВНИИ Трансмаш В. С. Старовойтова в участок под курсовыми углами больше 35° изначальная конструкция была далека от идеальной.
При переходе от модельных к натурным исследованиям возникли существенные проблемы, такие как:
- обеспечение конструктивной прочности и живучести брони, состоящей из хрупких материалов;
- обеспечение, наряду с противокумулятивной стойкостью, защиты от кинетических средств поражения, в частности, от подкалиберных снарядов с вольфравмовым сердечником;
- разработка серийной технологии производства комбинированной брони;
- отработка самого керамического наполнителя, отвечающего наиболее высоким защитным требованиям.
Серийная башня Т-64А с керамическим наполнителем
Источник изображения: warspot.ru
Первые же натурные испытания показали, что керамический наполнитель в виде цилиндров или призм обладает расчётной удельной противокумулятивной стойкостью, однако конструктивная прочность и живучесть комбинированной брони недостаточны. Выяснилось также, что тыльная стальная часть брони играет заметную роль в обеспечении защиты не только от кумулятивных, но и от подкалиберных средств поражения. Со стороны заказчика в сторону ЖЗТМ была направлена шифротелеграмма о запрещении предъявлять на испытания башни с керамическим наполнителем до внесения в чертежи на башню изменений.
В башнях последующего изготовления были внесены изменения, характеризующих минимальное расстояние от наружной и внутренней поверхностей башни до керамического наполнителя, исключающие описанные при испытаниях недостатки. Также башни были существенно усилены по толщине тыльного слоя – 200÷220 вместо 170, было обеспечено рациональное размещение керамических шаров. По поводу сложившейся ситуации А. А. Морозов записал: «Когда же всему этому будет конец. Есть ли какая-то возможность испытать еще одну башню, кто за это будет платить?»
Серийная башня Т-64А, сечения
Источник изображения: warspot.ru
В тот же период в адрес главного конструктора поступали письма о положительных результатах испытаний и соответствии испытанных башен заданным требованиям, которые противоречили письму А.Т. Ларина. Вся эта противоречивая информация от конкурирующих организаций требовала дополнительных расходов как времени так и средств.
Ответ директора ВНИИТрансмаш В.С. Старовойтова от 26 февраля 1968 года на письмо А.Т. Ларина был достаточно резким:
«Нам стало известно о письме директора предприятия п/я В-2652 тов. Ларина А. Т., в котором без всяких на то оснований указывается на три недостатка башни с керамическим наполнителем для объекта 434.
По этому поводу считаем необходимым заявить следующее:
1. Башня К-23 с керамическим наполнителем выполнена по чертежу Р.165-2012-10 главного конструктора и принята ВП № 333 МО на заводе тяжмаш. Вес детали К-23 равен весу детали С-10 с твердыми вставками, а радиус обметания и высота находятся в размерах чертежа, о чем есть запись в карте обмера.
2. Живучесть башни по заключению комиссии, проводившей испытания, а также в/ч 68054 и в/ч 52682-III вполне удовлетворительная (отчет в/ч 68054 инв. № 3438 и письмо в/ч 52682-6 исх. № К/855668 от 12 января 1968 г.).
3. Обстрелу подкалиберными снарядами с карбидо-вольфрамовым наконечником в Павлограде подвергалась башня другой конструкции и к тому же под курсовыми углами больше 35°.
Таким образом, письмо предприятия п/я 2652 не содержит в себе ни одного элемента правды, а цель его непонятна».
На фоне не меньших проблем с башней со стальными вставками, разработанной в ВНИИ Стали ситуация выглядела достаточно тревожной и могла привести к срыву производства танков. Согласно постановлению ЦК КПСС и Совета Министров СССР завод им. Малышева должен был выпустить установочную партию танка Т-64А в 1968 году, а в 1969 году приступить к серийному производству. Было принято решение осуществлять изготовление, испытание, приемку литых башен танка Т-64А по временным техническим условиям. Также были проведены дополнительные испытания башни К-35, которая обеспечивала заданный ВТУ-4334-68 уровень стойкости.
Вид IV пояса защиты серийной башни с керамическим наполнителем
Источник изображения: warspot.ru
А.Т. Ларин возглавлял НИИ Стали с 1965 по 1974 г. В 1973 году башня с керамическими была принята на вооружение в составе танка Т-64А. Серийное производство башен с керамическим наполнителем для танков Т-64А и Т-64Б продолжалось в течение 15 лет — до 27 декабря 1987 года, когда из сборочного цеха вышел последний Т-64БВ. Тем не менее, башня с керамическими шарами по типу Т-64А на танках других разработчиков не прижилась. Обоснованием этого было следующее:
- для изготовления башен по типу башен танка Т-64А необходимо создавать новые производственные мощности по изготовлению облицованных корундовых шаров и корзин для их установки в литейную форму;
- не отработана технология получения башен с необходимой стойкостью и живучестью, отсутствие необходимого запаса стойкости и живучести башен с керамическими элементами, подвергающимися разупрочнению при заливке расплавленной жидкой сталью, даже при наличии термоизолирующих слоёв обмазки.
Источники и литература:
- Солянкин А.Г, Желтов И.Г., Кудряшов К.Н. Отечественные бронированные машины. XX век. Том 3. Отечественные бронированные машины. 1946–1965 гг. — М.: ООО «Цейхгауз», 2010
- Чепков И.Б. Исследование возможности использования энергии взрывчатых веществ для защиты от действия кумулятивных средств поражения // Артиллерийское и стрелковое вооружение — 2010 — №2
- ВНИИТрансмаш, страницы истории. Под ред. Э.К. Потемкина — СПб, 1999
- НИИ Стали — 60 лет в сфере защиты. Исторические очерки — М., 2002
Андрей Тарасенко
