Наклонная броня

Эта статья поднимает множество проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалить эти сообщения-шаблоны ) Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найти источники:  «Наклонная броня»  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( июль 2009 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить это сообщение-шаблон ) Эта статья, возможно, содержит оригинальные исследования . Пожалуйста, улучшите его , проверив сделанные утверждения и добавив встроенные цитаты . Заявления, содержащие только оригинальные исследования, следует удалить. ( Октябрь 2009 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) ‹Приведенный ниже шаблон ( необходим эксперт ) рассматривается на предмет удаления. См. Шаблоны для обсуждения, чтобы помочь достичь консенсуса. › Эта статья требует внимания специалиста по военной истории . Пожалуйста , добавьте причину в или разговоре параметр для этого шаблона , чтобы объяснить проблему с статьей. WikiProject Военная история может помочь нанять эксперта. ( Февраль 2009 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Наклонная броня на передней части советского танка Т-54 , здесь разрез, демонстрирующий увеличение эффективной толщины.

Наклонная броня - это броня, которая не находится ни в вертикальном, ни в горизонтальном положении. Такая «угловая» броня часто устанавливается на танки и другие боевые бронированные машины (ББМ), а также на военно-морские суда, такие как линкоры и крейсеры . Наклон бронеплиты затрудняет проникновение противотанкового оружия, такого как бронебойные снаряды ( кинетическая энергия ) и ракеты, если они идут к своей цели более или менее горизонтальным путем, как это часто бывает. Лучшая защита обусловлена ​​тремя основными эффектами.

Во-первых, снаряд, поражающий пластину под углом, отличным от 90 °, должен проходить через большую толщину брони по сравнению с той же пластиной под прямым углом. В последнем случае необходимо пробить только толщину пластины ( перпендикулярно поверхности брони); увеличение наклона брони улучшает для данной толщины пластины уровень защиты брони в точке удара за счет увеличения толщины, измеренной в горизонтальной плоскости , угла атаки снаряда. Защита области, а не только одной точки, обозначается средней толщиной по горизонтали, которая идентична плотности площади (в данном случае относительно горизонтали): относительной массе брони, используемой для защиты этой области.

Если горизонтальную толщину увеличить за счет увеличения наклона при сохранении постоянной толщины пластины, потребуется более длинный и, следовательно, более тяжелый броневой лист для защиты определенной области. Это улучшение защиты просто эквивалентно увеличению плотности поверхности и, следовательно, массы, и не может дать никакого преимущества в весе. Следовательно, в конструкции бронетранспортера два других основных эффекта наклона были мотивом для применения наклонной брони.

Одно из них - более эффективное обволакивание броней определенного объема машины. Как правило, более округлые формы имеют меньшую поверхность по сравнению с их объемом. Как и в бронированном автомобиле, поверхность должна быть покрыта тяжелой броней, более эффективная форма может привести к значительному снижению веса или более толстой броне при том же весе. Наклон брони может привести к лучшему приближению к идеальной округлой форме.

Конечный эффект - это отклонение, деформация и рикошет снаряда. Когда он ударяется о пластину под крутым углом, его путь может искривляться, заставляя его проходить через большую часть брони - или он может полностью отскочить. Также его можно гнуть, уменьшая проникновение. Боевые части с фасонным зарядом могут не пробить и даже взорваться при поражении брони под сильно наклонным углом . Однако эти эффекты сильно зависят от точных используемых материалов брони и свойств поражающего снаряда: наклон может даже привести к лучшему проникновению.

Наиболее острые углы обычно видны на лобовой пластине гласиса , поскольку это сторона корпуса, наиболее подверженная ударам, и потому, что в продольном направлении транспортного средства больше места для уклона.

Принцип наклонной брони [ править ]

Причиной повышенной защиты определенной точки при данной нормальной толщине является увеличенная толщина брони по линии прямой видимости ( LOS ), которая представляет собой толщину в горизонтальной плоскости, вдоль линии, описывающей общее направление встречного снаряда. путешествовать. При заданной толщине бронеплиты снаряд должен пройти через броню большей толщины, чтобы проникнуть в машину, когда она наклонена.

Однако тот факт, что толщина LOS увеличивается за счет наклона пластины, не является мотивом для применения наклонной брони в конструкции бронетранспортера. Причина в том, что такое увеличение веса не дает. Чтобы поддерживать заданную массу транспортного средства, плотность площади должна оставаться равной, а это означает, что толщина LOS также должна оставаться постоянной при увеличении уклона, что снова означает, что нормальная толщина уменьшается. Другими словами: чтобы избежать увеличения веса транспортного средства, плиты должны становиться пропорционально тоньше по мере увеличения их наклона, что эквивалентно сдвигу массы.

Наклонная броня обеспечивает повышенную защиту боевых бронированных машин за счет двух основных механизмов. Самый важный из них основан на том факте, что для достижения определенного уровня защиты определенный объем должен быть окружен определенной массой брони, и что наклон может уменьшить отношение поверхности к объему и, таким образом, позволить либо меньшую относительную массу для данной объем или больше защиты для данного веса. Если бы атака была одинаково вероятна со всех сторон, идеальной формой была бы сфера ; поскольку горизонтальная атака вполне ожидаема, идеал становится сплюснутым сфероидом.. Наклон плоских пластин или изогнутая литая броня позволяет дизайнерам приблизиться к этим идеалам. По практическим соображениям этот механизм чаще всего применяется в передней части машины, где есть достаточно места для наклона и большая часть брони сконцентрирована, исходя из предположения, что наиболее вероятна однонаправленная лобовая атака. Простой клин, который можно увидеть в конструкции корпуса M1 Abrams , уже является хорошим приближением, которое часто применяется.

Второй механизм заключается в том, что выстрелы, поражающие наклонную броню, с большей вероятностью будут отражаться, отрикошетить или расколоться при ударе. Современные технологии оружия и брони значительно уменьшили это второе преимущество, которое изначально было основным мотивом наклонной брони, которая была включена в конструкцию транспортных средств во время Второй мировой войны.

Правило косинуса [ править ]

Несмотря на то, что повышенная защита до точки, обеспечиваемая наклоном определенной броневой пластины с заданной нормальной толщиной, вызывающей увеличенную толщину прямой видимости ( LOS ), не учитывается при проектировании бронетранспортера, она имеет большое значение при определении уровень защиты проектируемого автомобиля. Толщина LOS для транспортного средства в горизонтальном положении может быть рассчитана по простой формуле с применением правила косинуса: она равна нормальной толщине брони, деленной на косинус наклона брони от перпендикулярности к пути снаряда (предполагается, что в горизонтальной плоскости) или:

${\ displaystyle T_ {L} = {\ frac {T_ {N}} {cos (\ theta)}}}$

куда

• ${\ displaystyle T_ {L}}$: Толщина линии прямой видимости
• ${\ displaystyle T_ {N}}$: Нормальная толщина
• ${\ displaystyle \ theta}$: Угол наклона бронеплиты от вертикали.

Например, броня, наклоненная на шестьдесят градусов назад от вертикали, представляет для снаряда, летящего по горизонтали, толщину прямой видимости, вдвое превышающую нормальную толщину брони, так как косинус 60 ° равен 1/2. Когда значения толщины брони или эквивалентности катаной гомогенной брони (RHAe) для ББМ указаны без наклона брони, в представленном рисунке обычно учитывается этот эффект наклона, а когда значение имеет формат "x единиц в y" градусов », влияние наклона не учитывается.

Отклонение [ править ]

Наклонная броня может повысить защиту с помощью такого механизма, как разрушение хрупкого пенетратора с кинетической энергией или отклонение этого пенетратора от нормали к поверхности, даже если плотность площади остается постоянной. Эти эффекты наиболее сильны, когда снаряд имеет небольшой абсолютный вес и мал по сравнению с его шириной. Этими качествами обладали бронебойные снаряды времен Второй мировой войны, особенно первых лет, и поэтому наклонная броня была весьма эффективной в тот период. Однако в шестидесятых годах проникающие дробилкибыли представлены снаряды, которые одновременно имеют очень удлиненную форму и очень плотную массу. Ударяясь по наклонным толстым однородным пластинам, такой пенетратор с длинным стержнем после первоначального проникновения в толщину LOS брони изгибается в сторону нормальной толщины брони и выбирает путь с длиной между LOS брони и нормальной толщиной. Кроме того, деформированный пенетратор имеет тенденцию действовать как снаряд очень большого диаметра, и это растягивает оставшуюся броню, вызывая ее более легкий выход из строя. Если эти последние эффекты проявляются сильно - для современных пенетраторов это обычно имеет место при наклоне от 55 ° до 65 ° - лучшая защита будет обеспечена вертикально установленной броней той же плотности площади.Еще одним событием, снижающим важность принципа наклонной брони, было введение керамической брони в семидесятые годы. При любой заданной плотности площади керамическая броня также лучше всего подходит для более вертикального монтажа, поскольку для поддержания той же плотности площади требуется, чтобы броня была утончена, поскольку она наклонена, а керамика ломается раньше из-за ее меньшей нормальной толщины.^[1]

Наклонная броня также может вызвать рикошет снарядов , но это явление намного сложнее и пока еще не полностью предсказуемо. Высокая плотность стержня, скорость удара и отношение длины к диаметру являются факторами, которые способствуют высокому критическому углу рикошета (угол, при котором ожидается возникновение рикошета) для снаряда с длинным стержнем ^[2], но разные формулы могут предсказывать разные критические углы рикошета для той же ситуации.

Основные физические принципы отклонения [ править ]

Поведение реального снаряда и броневой пластины, в которую он попадает, зависит от многих эффектов и механизмов, включая их материальную структуру и механику континуума, которые очень трудно предсказать. Следовательно, использование только нескольких основных принципов не приведет к модели, которая хорошо описывает весь диапазон возможных результатов. Однако во многих условиях большинство из этих факторов оказывают лишь незначительное влияние, в то время как некоторые из них доминируют в уравнении. Таким образом, можно создать очень упрощенную модель, дающую общее представление и понимание основных физических принципов, лежащих в основе этих аспектов конструкции наклонной брони.

Если снаряд летит очень быстро и, таким образом, находится в состоянии гиперскорости , прочность материала брони становится незначительной - при ударе и снаряд, и броня будут плавиться и вести себя как жидкости - и только плотность его площади является важным фактором. В этом предельном случае снаряд после попадания продолжает проникать до тех пор, пока не перестанет передавать свой импульс материи цели. В этом идеальном случае важны только импульс, площадь поперечного сечения, плотность и толщина LOS. Положение проникающего металла струи , вызванное взрывом кумулятивного заряда из HEATбоеприпасы, является хорошим приближением к этому идеалу. Следовательно, если угол не слишком велик, а снаряд очень плотный и быстрый, наклон мало влияет и никакого соответствующего отклонения не происходит.

С другой стороны, чем легче и медленнее снаряд, тем более актуальным становится наклон. Типичные бронебойные снаряды времен Второй мировой войны имели форму пули и имели гораздо меньшую скорость, чем кумулятивный реактивный снаряд. Удар не приведет к полному расплавлению снаряда и брони. В этом случае решающим фактором становится прочность материала брони. Если снаряд будет очень легким и медленным, прочность брони может даже привести к тому, что попадание приведет только к упругой деформации., снаряд уничтожается без повреждения цели. Наклон означает, что снаряд должен будет достичь более высокой скорости, чтобы поразить броню, потому что при ударе о наклонную броню не вся кинетическая энергия передается цели, соотношение зависит от угла наклона. Снаряд в процессе упругого столкновения отклоняется на угол 2 (где обозначает угол между поверхностью бронеплиты и начальным направлением снаряда), однако изменение направления может быть виртуально разделено на часть замедления , когда снаряд останавливается. при движении в направлении, перпендикулярном пластине (и будет двигаться вдоль пластины после отклонения на угол около${\ displaystyle \ alpha}$${\ displaystyle \ alpha}$${\ displaystyle \ alpha}$), и процесс упругого ускорения, когда снаряд ускоряется из пластины (скорость вдоль пластины считается инвариантной из-за незначительного трения). Таким образом, максимальная энергия, накопленная пластиной, может быть рассчитана на основе фазы замедления столкновения.

В предположении, что имеет место только упругая деформация и что цель является твердой, без учета трения , легко вычислить долю энергии, поглощаемой целью при попадании в нее снаряда, что, если также не учитывать более сложные эффекты отклонения , после удара отскакивает (упругий корпус) или скользит (идеализированный неупругий корпус) по бронеплите.

В этой очень простой модели часть энергии, проецируемой на цель, зависит от угла наклона:

${\ Displaystyle E_ {d} / E_ {k} = {грех ^ {2} (\ альфа)}}$

куда

• ${\ displaystyle E_ {d}}$: Энергия передается цели
• ${\displaystyle E_{k}}$: Падающая кинетическая энергия снаряда
• ${\displaystyle \alpha }$: Угол наклона бронеплиты относительно начального направления снаряда.

Однако на практике AP-оболочки были достаточно мощными, чтобы задействованные силы достигли предела пластической деформации, а упругость пластины могла аккумулировать только небольшую часть энергии. В этом случае бронеплита будет деформироваться, и большая часть энергии и силы будет потрачена на ее деформацию. Таким образом, это означает, что можно предположить примерно половину отклонения ( скорее, чем 2 ), и снаряд будет врезаться в пластину, прежде чем она проскользнет, ​​а не отскочит от нее. Пластичное поверхностное трение также очень мало по сравнению с энергией пластической деформации, и им можно пренебречь. Это означает, что приведенная выше формула в принципе верна и для случая пластической деформации, но из-за того, что калибр врезан в пластину, больший угол наклона поверхности${\displaystyle \alpha }$${\displaystyle \alpha }$${\displaystyle \alpha }$ следует принимать во внимание.

Это не только означало бы, что энергия, передаваемая цели, будет использоваться для ее повреждения; это также означало бы, что эта энергия будет выше, потому что эффективный угол в формуле теперь больше, чем угол наклона брони. Значение соответствующего действительного числа , которое следует подставить, не может быть выведено из этого простого принципа и может быть определено только с помощью более сложной модели или моделирования.${\displaystyle \alpha }$${\displaystyle \alpha }$

С другой стороны, та же самая деформация также вызовет, в сочетании с наклоном броневой пластины, эффект, уменьшающий пробитие брони. Хотя отклонение меньше в условиях пластической деформации, оно, тем не менее, изменит курс продольного снаряда, что снова приведет к увеличению угла между новой поверхностью брони и начальным направлением снаряда. Таким образом, снаряд должен пробить больше брони, и, хотя в абсолютном выражении, таким образом, цель может поглотить больше энергии, его легче победить, и этот процесс в идеале заканчивается полным рикошетом.

Историческое приложение [ править ]

Одним из самых ранних задокументированных примеров концепции наклонной брони является рисунок боевой машины Леонардо да Винчи . Наклонная броня фактически использовалась на ранних броненосных машинах Конфедерации девятнадцатого века , таких как CSS Virginia , и частично реализована на первом французском танке Schneider CA1 во время Первой мировой войны, но первыми танками, полностью оснащенными наклонной броней, были французские SOMUA. S35 и другие современные французские танки, такие как Renault R35 , у которых были полностью литые корпуса и башни. Он также использовался для большего эффекта на знаменитом советском боевом танке Т-34 советской группой конструкторов танков изХарьковский паровозостроительный завод , которым руководит Михаил Кошкин . Это был технологический ответ на то, что в то время на вооружение принимались более эффективные противотанковые орудия.

Т-34 оказал огромное влияние на конструкцию немецких танков времен Второй мировой войны. Довоенные или ранние военные конструкции, такие как Panzer IV и Tiger, явно отличаются от машин, выпущенных после 1941 года, таких как, например, Panther , Tiger II , Jagdpanzer и Hetzer , которые все имели наклонную броню. Это особенно очевидно потому, что броня немецких танков, как правило, не была литой, а состояла из сварных пластин.

Наклонные доспехи вошли в моду после Второй мировой войны , и, пожалуй, наиболее чистым выражением их был британский вождь . ^{[ необходима цитата ]} Однако в последних основных боевых танках используется перфорированная и композитная броня , которая пытается деформировать и истирать пенетратор, а не отклонять его, поскольку трудно отклонить пенетратор с длинным стержнем. Эти танки имеют более блочный вид. Примеры включают Leopard 2 и M1 Abrams . Исключение составляет израильская Меркава .

Ссылки [ править ]