Стальная броня для красноармейца: рождение. Влияние твердости стальной брони на ее противоснарядную стойкость Стальной доспех скайрим

ВЛИЯНИЕ ТВЕРДОСТИ СТАЛЬНОЙ БРОНИ

НА ЕЕ ПРОТИВОСНАРЯДНУЮ СТОЙКОСТЬ

О. И. АЛЕКСЕЕВ, С. Н. ВЫСОКОВСКИЙ, канд. техн. наук Л. С. ЛЕВИН,

канд. техн. наук Н. П. НЕВЕРОВА-СКОБЕЛЕВА, А. Е. ПРОВОРНАЯ,

канд. техн. наук А. К. ПРОВОРНЫЙ, Б. К. ФИЛОРЕКЬЯН

Вестник бронетанковой техники. №6. 1974

На протяжении всей истории развития произ-водства корабельной и танковой брони повышение твердости рассматривалось как один из наиболее очевидных путей повышения ее стойкости. Однако эффективность повышенной твердости зависит от условий обстрела: от толщины брони b , угла об-стрела α, калибра d и типа снарядов, их конструкции и качества.

В период Великой Отечественной войны 1941— 1945 гг. определились два основных вида противоснарядной танковой брони: 1) броня высокой твер-дости марки 8С (подвергаемая закалке и низкому отпуску — низкоотпускаемая), которая применялась в толщине до 45 мм для среднего танка Т-34; 2) броня средней твердости марок 49С и 42С (под-вергаемая закалке и высокому отпуску — высокоотпускаемая) в толщине до 90 мм для тяжелого танка КВ.

Впоследствии для тяжелых танков с толщиной брони до 140 мм была разработана литая (70Л) и катаная (51С) броня высокой твердости .

Броня высокой твердости d отп — 2,9—3,15 мм)* обеспечила значительное преимущество танков Т-34 перед танками иностранных армий, которое опреде-лялось тем, что немецкие остроголовые снаряды калибра до 75 мм не отличались большой проч-ностью и почти полностью разрушались при вза-имодействии с твердой броней.

* Значения твердости даны по Бринелю в диаметрах от-печатка 10 мм шарика при нагрузке 3000 кгс.

При появлении на вооружении немецкой армии высокопрочных 75-мм и 88-мм остроголовых снаря-дов с бронебойным наконечником и длинностволь-ных пушек, обеспечивающих начальную скорость снаряда v 0 до 1000 м/с, преимущество брони высокой твердости по сравнению с броней средней твер-дости значительно уменьшилось.

Систематические сравнительные испытания обстрелом катаной и литой брони высокой и средней твердости немецкими остроголовыми снарядами с бронебойным наконечником калибра 75, 88 и 105 мм показали следующее:

1. При обстреле 75-мм и 88-мм снарядами с v 0 = 1000 м/с броня высокой твердости толщиной 160—110 мм и 190—130 мм имела преимущество перед броней средней твердости в диапазоне α = 0÷55° и 0÷50° соответственно при отношении толщины брони к калибру снаряда b/d > 1,2 для 75-мм снарядов и b/d >1,37 для 88-мм снарядов (рис. 1).

При углах обстрела более 50—55° и отношении b/d ниже 1,2 и 1,37 соответственно броня высокой твердости теряла преимущества перед броней сред-ней твердости вследствие большого сопротивления металла движению снарядов, что затрудняет рикошетирование, а также и вследствие меньшей сопро-тивляемости низкоотпущенной стали срезу пробки.

2. При обстреле 105-мм снарядами броня высо-кой твердости толщиной 100 мм (b/d = 1,14) при всех углах встречи уступала броне средней твердости.

3. Испытания литых башен с толщиной стенки 100 мм снарядами калибра 88 мм (b/d = 1,13) при углах встречи 0-40° показали преимущество брони высокой твердости.

Рис. 1. Изменение толщины брони различной твердости

в зависимости от угла обстрела немецкими остроголовыми

снарядами калибра 75 мм (а) и 88 мм (б):

—— - броня средней твердости; - - - - броня высокой твердости

4. По живучести броня высокой твердости усту-пала броне средней твердости, причем литая броня высокой твердости имела более высокую живу-честь, чем катаная, что объясняется отсутствием расслоев в металле и большей жесткостью кон-струкции башни.

Рис. 2. Изменение уровня противоснарядной стойкости гомогенной катаной брони средней (сплошная линия) и высокой (пунктир) твердости толщиной 80 мм в зависимости от угла обстрела отечественными 100-мм тупоголовыми снарядами

В связи с отсутствием преимущества по уровню бронестойкости перед броней средней твердости при больших углах встречи а конструкторы после-военных машин, рассчитывая на защиту от броне-бойных калиберных снарядов, отказались от при-менения брони высокой твердости.

Исследования были в дальнейшем продолжены в связи с широким распространением подкалиберных снарядов, диаметр сердечников которых зна-чительно меньше толщины брони. В этом случае, когда b/d ≥1, увеличение твердости брони стано-вится целесообразным.

Сравнительные испытания катаной брони высо-кой и средней твердости отечественными современ-ными снарядами различных типов показали сле-дующее :

1. Против 100-мм отечественных бронебойных тупоголовых снарядов броня высокой твердости имеет преимущество по стойкости при углах об-стрела α = 0÷40°; при углах обстрела броня средней твердости; броня высокой твердости более 40 — преимущество имеет броня средней твердости (рис. 2).

Живучесть брони высокой твердости против этих снарядов удовлетворитель-ная: отколы не превышали трех калиб-ров.

2. Против 122-мм остроголовых сна-рядов с бронебойным наконечником при b/d = 0,65-0,82 броня высокой твер-дости толщиной 80—100 мм показала пониженную стойкость (по α пкп ) на 4-6° по сравнению с броней средней твердости (табл. 1) и большую склон-ность к отколам, которая проявлялась тем сильнее, чем меньше отношение b/d .

Применение металла электрошлакового переплава, отличающегося большой изотропностью механических свойств, плотностью и отсутствием расслоев, привело к улучшению жи-вучести брони высокой твердости, но не повысило ее стойкости.

Таблица 1

Угол кондиционных поражений α пкп брони различной

твердости при обстреле 122-мм остроголовыми снарядами

с бронебойным наконечником (v 0 = 910-938 м/с)

Толщина брони, мм (b/d )	α пкп , град
	броня средней твердости	броня высокой твердости
80 (0,65)
90 (0,73)		71-73
100 (0,82)

4. Снижение твердости брони с d отп = 3,45 до 4,0 мм в отдельных условиях испытаний может привести к повышению противоснарядной стойко-сти, в частности при испытаниях тупоголовыми и остроголовыми снарядами калибра 122 мм брони толщиной 80 и 100 мм под углами 55 и 65° (рис. 3).

При обстреле по нормали 122-мм остроголовы-ми снарядами с бронебойным наконечником сни-жение твердости брони указанных толщин приво-дит к понижению уровня стойкости, а при испытании 122-мм тупоголовыми снарядами изменение твердости в пределах 3,65-4,0 мм на стойкости брони не сказывается .

Рис. 3. Изменение уровня противоснарядной стойкости гомогенной

бро-ни толщиной 80-100 мм в зависи-мости от ее твердости:

—— α = 55°; - - -обстрел по нормали;

1 — 122-мм тупоголовый снаряд;

2 — 122-мм остроголовый снаряд;

3 — 100-мм снаряд

4. При обстреле подкалиберными 115-мм цель-нокорпусными стальными снарядами с сердечни-ком диаметром 40 мм под углами 70-75° броня вы-сокой твердости толщиной от 80 до 120 мм имеет значительное преимущество перед броней средней твердости (табл. 2).

Таблица 2

Предельная толщина непробития брони различной твер-дости при

обстреле 115-мм подкалиберными цельнокор-пусными

снарядами с сердечником диаметром d c =40 мм

Твердость брони	Толщина брони b , мм		α пкп град	Предельная толщина непробития по ходу сна-ряда, мм	Преимуще-ство брони высокой твердости над броней средней твердости по весу (при равной стой-кости) , О/о
Высокая
Средняя			75,5
Высокая			71,5	282,0
Средняя			72,0	334,0
Высокая				292,0
Средняя			70,5	360,0

Это объясняется увеличением срабатываемости сердечника снаряда при повыше-нии твердости брони.

Живучесть плит из низкоотпущенной стали вы-сокой твердости при обстреле подкалиберными сна-рядами удовлетворительная; наблюдаемые отколы диаметром до 250 мм связаны с наличием расслоев, однако на плитах после обстрела в процессе выле-живания наблюдалось образование трещин.

При обстреле с v 0 = 1400—1450 м/с 57-мм подкалиберными моделированными снарядами с карбидвольфрамовым сердечником диаметром 19,3 мм в диапазоне углов встречи 0—40° броня вы-сокой твердости также имеет значительное преиму-щество (16—25% по весу) по сравнению с броней средней твердости .

При дальнейшем увеличении угла встречи и уменьшении толщины брони разница в стойкости между броней С твердостью d отп = 3,0—3,15 мм и броней средней твердости уменьшается и становит-ся равной примерно 10% при угле 60—70° и b/d = 2,0÷2,5 (рис. 4).

Таким образом, результаты испытаний катаной брони высокой твердости натурными и моделиро-ванными снарядами различной конструкции пока-зывают, что при больших b/d и углах встречи α = 0÷40° броня высокой твердости имеет по уровню стойкости существенное преимущество пе-ред броней средней твердости как против калиберных, так и против подкалиберных снарядов (при углах более 40° — только против подкалиберных снарядов).

С увеличением угла встречи и уменьшением от-ношения b/d преимущество брони высокой твердости уменьшается.

Рис. 4. Изменение угла непробития (по α пкп ) в зависимости

от b/d с брони сред-ней (1) и высокой (2) твердости при об-стреле с v 0 = 1400 м/с

моделями бронебойно-подкалиберных снарядов

с карбид-вольфрамовым сердечником диаметром d c = 19 мм

Большие остаточные напряжения, не снимаемые низким отпуском, приводят к образованию трещин на корпусах из брони высокой твердости при свар-ке и в процессе эксплуатации танков. Размеры этих трещин в отдельных случаях достигают 500-700 мм, а количество пораженных ими корпусов составляло в отдельные месяцы до 30% выпуска. Броня высокой твердости склонна к отколам при обстреле, к трещинам после обстрела в процессе вылеживания и отличается пониженной технологичностью.

Таблица 3

Уровень противоснарядной стойкости высокоотпущенной

брони повышенной твердости и серийной брони

средней твердости (толщина плит 120 мм)

Марка брони	Твердость d отп , мм	85-мм снаряд с тупоголовым бронебойным наконечником		85-мм немецкий снаряд с остроголовым бронебойным наконечником
		α= 0°		α= 0°		α = 30°
		v пкп , м/с	v п c п , м/с	v пкп , м/с	v п c п , м/с	v пкп , м/с	v п c п , м/с
ИЗ (опытная)	3,1-3,3	640—707	692-753	420—430	480—500
Серийная	3,5-3,6		625—655

С учетом недостатков низкоотпущенной стали были предприняты попытки создания брони доста-точно высокой твердости после закалки и высокого отпуска.

В. А. Делле, Л. А. Каневский и др. предложили новый тип брони — высокоотпущенную хромоникельмолибдеиэвую сталь марки ИЗ, имевшую повышенную твердость после высокого отпуска за счет повышенного содержания углерода (в преде-лах 0,44-0,52%). Эта броня имела существенное (8-10%) преимущество в стойкости против 85-мм и 88-мм бронебойных остроголовых снарядов с бронебойным наконечником при углах встречи до 30° (табл. 3), но по живучести сварных конструк-ций значительно уступала броне средней твердости (из-за повышенного содержания углерода).

Была разработана серия низкоуглеродистых вы-сокопрочных, хорошо свариваемых сталей (марок AK) с твердостью d отп = 3,0—3,2 мм после закалки и высокого отпуска в толщинах до 120 мм .

Высокая прочность этих сталей при содержании углерода 0,10-0,18% обеспечивалась относительно высоким содержанием никеля и молибдена, а так-же наличием меди и ванадия, которые, как из-вестно, являются сильными упрочнителями ферритной основы стали.

Лабораторные испытания трех марок стали AK обстрелом 57-мм снарядами (остроголовыми и ту-поголовыми) под углом 61°30" и по нормали не вы-явили существенного преимущества этих сталей по сравнению с броней средней твердости, однако была установлена высокая вязкость и живучесть сталей AK.

Относительно низкая противоснарядная стой-кость этих сталей объясняется низким содержанием углерода. Кроме того, вероятно, и характер ле-гирования их (в частности, большое содержание никеля) не способствовал получению высокой противоснарядной стойкости.

Вместе с тем, была установлена возможность со-здания вязкой высокоотпущенной стали высокой или повышенной твердости.

Выводы

1. При обстреле средних танков современными подкалиберными снарядами повышение твердости брони тем эффективнее, чем больше отношение тол-щины брони к диаметру сердечника снаряда.
2. Для сохранения удовлетворительной живу-чести брони предпочтительнее использование высокого отпуска вместо низкого. Содержание углерода в стали должно быть максимально допустимым с точки зрения требований по свариваемости и живучести брони.
3. Задача дальнейших исследований состоит в установлении наиболее рационального состава и структуры, а также оптимальных пределов твер-дости, обеспечивающих повышенный уровень про-тивоснарядной стойкости катаной брони.

ЛИТЕРАТУРА

1. Адамов Б. A., Hаумин Н. И., Шейнин Б. E., Лазарева А. Б. Повышение противоснарядной стойкости танков за счет повышения живучести брони. Труды в/ч 68054, 1956, № 3, стр. 38—65.
2. Высоковский С. H., Крошкин А. А., Левин Л. С., Мальшевский В. А., Неверова-Скобе-лева Н. П., Соколов О. Г. О возможности использования корпусных сталей в качестве брони. Труды ЦНИИМС, 1972, № 3 (136), стр. 12—17.
3. Герасимов М. Я. Тактические свойства отечествен-ной гомогенной брони. Труды ЦНИИ-48, 1945, № 20.
4. Делле В. А., Каневский Л. А. и др. Высокоотпу- щенная броня высокой твердости. Труды ЦНИИ-48, № Ifl1 стр. 33.
5. Капырин Г. И. Труды ЦНИИ-48, 1947, № 2с (29).
6. Капырии Г. И, Гайдай П. И., Петраш Л. В. Литая броня высокой твердости. Труды ЦНИИ-48, 1944, № 16, стр. 7.
7. Капырин Г. И., Герасимов И. Я., Ф о к и и а Η. М. Катаная броня высокой твердости для тяжелых танков ИС. Труды ЦНИИ-48, 1944, стр. 16.
8. Отчеты предприятия п/я В-2652. Совершенствование ка-таной противоснарядной брони высокой твердости, 1964; 1966.
9. Отчет предприятия п/я В-2652, 1970, инв. № 004178.
10. Отчеты предприятия п/я В-2652 по теме № БТ-15-50, раздел I, инв. № 00389.
11. Труды ЦНИИ-48. Редакционная статья, 1944, № 16.

Броня — защитный материал, которому свойственны высокая устойчивость и сопротивляемость внешним факторам, угрожающим деформацией и нарушением его целостности. Неважно, о какой защите идёт речь: будь то рыцарские латы или тяжёлое покрытие современных боевых машин, цель остаётся одна — оберегать от повреждений и принимать на себя основной удар.

Броня гомогенная — защитный однородный слой материала, который обладает повышенной прочностью и имеет по всему сечению однородный химический состав и одинаковые свойства . Именно о таком типе защиты и пойдёт речь в статье.

История возникновения брони

Первые упоминания о броне встречаются в средневековых источниках, речь идет о латах и щитах воинов. Главное их предназначение заключалось в защите частей тела от мечей, сабель, топоров, копий, стрел и прочего оружия.

С появлением огнестрельного оружия появилась необходимость отказаться от применения сравнительно мягких материалов при изготовлении брони и перейти к более прочным и устойчивым не только к деформациям, но и к условиям окружающей среды сплавам.

Со временем украшения, применяемые на щитах и доспехах, символизирующие статус и почёт знати, стали уходить в прошлое. Форма лат и щитов начала упрощаться, уступая дорогу практичности.

По сути, весь мировой прогресс свёлся к гонке скоростей изобретения новейших видов оружия и защиты от такового. Как результат, упрощение формы доспеха приводило к снижению стоимости (из-за отсутствия украшений), но повышало практичность. В итоге броня стала более доступной.

Железо и сталь нашли применение и далее, когда во главе угла встали качество и толщина брони. Явление нашло отклик в корабле- и машиностроении, а также при укреплении наземных сооружений и малоподвижных боевых единиц вроде катапульт и баллист.

Виды брони

С развитием металлургии в историческом плане наблюдались усовершенствования толщины оболочек, что постепенно привело к появлению брони современных типов (танковая, корабельная, авиационная и т. д.).

В современном мире гонка вооружений не прекращается ни на минуту, что приводит и к появлению новых типов защиты как средства противодействия имеющимся видам оружия.

Исходя из особенностей конструкции, выделяют следующие :

• гомогенная;
• армированная;
• навесная;
• разнесённая.

Исходя из способов применения:

• нательная — любая броня, одеваемая для защиты тела, и неважно, что это - латы средневекового воина или бронежилет современного солдата;
• транспортная — металлические сплавы в виде плит, а также пуленепробиваемое стекло, целью которого является защита экипажа и пассажиров техники;
• корабельная — броня для защиты судов (подводной и надводной части);
• строительная — вид, применяемый для защиты дотов, блиндажей и деревоземляных огневых точек (дзотов);
• космическая — всевозможные противоударные экраны и зеркала для защиты космических станций от орбитального мусора и вредоносного воздействия прямых солнечных лучей в открытом космосе;
• кабельная — предназначена для защиты подводных кабелей от повреждений и долговечной эксплуатации в агрессивной среде.

Броня гомогенная и гетерогенная

Материалы, применяемые для изготовления брони, отражают развитие выдающейся конструкторской мысли инженеров. Доступность таких полезных ископаемых, как хром, молибден или вольфрам, позволяет разрабатывать высокопрочные образцы; отсутствие таковых создаёт необходимость разработки узконаправленных формаций. К примеру, броневых листов, которые легко бы балансировали по критерию соотношения цены и качества.

По назначению броня делится на противопульную, противоснарядную и конструкционную. Броня гомогенная (из одного материала по всей площади сечения) или гетерогенная (разнится по составу) используется при создании как противопульных покрытий, так и противоснарядных. Но и это еще не все.

Броня гомогенная имеет как одинаковый химический состав по всей площади сечения, так и идентичные химические и механические свойства. Гетерогенная же может иметь разные механические свойства (закалённая с одной стороны сталь, например).

Катаная гомогенная броня

По способу изготовления броневые (будь то гомогенная бронь или гетерогенная) покрытия делятся на:

• Катаные. Это разновидность литой брони, прошедшей обработку на прокатном станке. За счёт сдавливания на прессе молекулы сближаются друг с другом, и происходит уплотнение материала. Данный вид сверхпрочной брони обладает одним недостатком: не поддаётся отливке. Используется на танках, но лишь в виде ровных пластин. На танковой башне, к примеру, требуется округлая.
• Литые. Соответственно, менее прочные в процентном соотношении, чем предыдущий вариант. Однако такое покрытие может использоваться для башни танков. Литая гомогенная броня, разумеется, будет прочнее, чем гетерогенная. Но, как говорится, хороша ложка к обеду.

Предназначение

Если рассматривать противопульную защиту от обычных и бронебойных пуль, а также воздействия осколков малых бомб и снарядов, то такая поверхность может быть представлена в двух исполнениях: катаная гомогенная броня высокопрочная или гетерогенная цементированная с высокой прочностью как лицевой, так и тыльной сторон.

Противоснарядное (защищает от воздействия больших снарядов) покрытие тоже представлено несколькими типами. Самые распространённые из них — катаная и литая гомогенная броня нескольких категорий прочности: высокой, средней и низкой.

Ещё один тип — катаная гетерогенная. Представляет собой цементированное покрытие с закалкой с одной стороны, прочность которой убывает «в глубину».

Толщина брони по отношению к твёрдости в этом случае представляет собой соотношение 25:15:60 (наружный, внутренний, тыльный слои соответственно).

Применение

Танки России, как и корабли, в настоящее время покрыты хромоникелевой или никелированной сталью. Причем если при строительстве кораблей используется стальной бронепояс с изотермической закалкой, то танки обрастают композитной защитной оболочкой, которая состоит из нескольких слоёв материалов.

К примеру, лобовая броня универсальной боевой платформы «Армата» представлена композитным слоем, непробиваемым для современных противотанковых снарядов калибра до 150 мм и подкалиберных стреловидных снарядов калибра до 120 мм.

А также используются противокумулятивные экраны. Трудно сказать, лучшая броня это или нет. Танки России совершенствуются, а с ними улучшается и защита.

Броня vs Снаряд

Конечно, маловероятно, что члены расчёта танка держат в голове подробные тактико-технические характеристики боевой машины, указывающие, какова толщина защищающего слоя и какой снаряд на каком миллиметре она сдержит, равно как и то, гомогенной является броня используемой ими боевой машины или нет.

Свойства современной брони нельзя описать одним лишь понятием «толщина». По той простой причине, что угроза от современных снарядов, против которых, собственно, и разработана такая защитная оболочка, исходит от кинетической и химической энергии снарядов.

Кинетическая энергия

Под кинетической энергией (лучше сказать «кинетической угрозой») подразумевается способность болванки снаряда прошить броню. К примеру, снаряд из или пробьёт таковую насквозь. Гомогенная стальная броня бесполезна против попадания таковых. Нет никаких критериев, по которым можно утверждать, что 200 мм гомогенной эквивалентны 1300 мм гетерогенной.

Секрет противодействия снаряду кроется в расположении брони, что приводит к изменению вектора воздействия снаряда на толщу покрытия.

Кумулятивный снаряд

Химическая угроза представлена такими типами снарядов, как противотанковый бронебойно-фугасный (по международной номенклатуре обозначается как HESH) и кумулятивный (HEAT).

Кумулятивный снаряд (вопреки устоявшемуся мнению и влиянию игры World Of Tanks) не несёт в себе воспламеняющей начинки. Его действие основано на фокусировании энергии удара в тонкую струю, которая, благодаря высокому давлению, а не температуре, прорывает защитный слой.

Защитой от подобного рода снарядов служит наращивание так называемой фальш-брони, которая принимает на себя энергию удара. Простейшим примером является обтягивание танков сеткой-рабицей от старых кроватей во времена Второй мировой войны советскими солдатами.

Израильтяне защищают корпуса своих «Меркав», прикрепляя к корпусу стальные шары, висящие на цепях.

Ещё одним вариантом является создание динамической брони. При столкновении направленной струи от кумулятивного снаряда с защитной оболочкой происходит детонация броневого покрытия. Взрыв, направленный в противовес приводит к рассеиванию последней.

Фугас

Действие сводится к обтеканию корпуса брони при столкновении и передаче огромного ударного импульса через слой металла. Далее, как кегли в боулинге, слои брони толкают друг друга, что приводит к деформации. Таким образом, бронепластины разрушаются. Причём слой брони, разлетевшись, наносит травмы экипажу.

Защита от фугасных снарядов может быть такой же, как и от кумулятивных.

Заключение

Одним из исторически зафиксированных случаев применения необычных химических составов для защиты танка является инициатива Германии покрывать технику циммеритом. Делалось это для защиты корпусов «Тигров» и «Пантер» от магнитных мин.

В состав циммеритовой смеси входили такие элементы, как сульфид цинка, древесные опилки, пигмент охры и связующее вещество на основе поливинилацетата.

Использование смеси началось в 1943 г. и закончилось в 1944-м по той причине, что засыхание требовало нескольких суток, а Германия на тот момент находилась уже в положении проигрывающей стороны.

В дальнейшем практика применения такой смеси нигде не нашла отклика ввиду отказа от употребления пехотой ручных противотанковых магнитных мин и появления значительно более мощных видов оружия — противотанковых гранатомётов.

Первый год Великой Отечественной войны выдался тяжёлым как для страны в целом, так и для оборонной промышленности в частности. Изменяющаяся обстановка на фронте вносила коррективы в планы разработки и запуска в серийное производство даже вполне жизнеспособных образцов индивидуальной защиты красноармейцев — многие проекты были закрыты просто потому, что руководству «было не до них». Обратной стороной медали стали инициативные разработки «снизу», попытки ознакомления с импортными образцами. В итоге к лету 1942 года удалось создать нагрудник СН-42, получивший по результатам испытаний прекрасные отзывы с фронта.
Работы второй половины 1941 года

По итогам испытаний на научно-исследовательском полигоне стрелкового вооружения в Щурово, казалось бы, было найдено эффективное средство защиты бойца от пуль и осколков - стальной нагрудник СН-40А. Вот-вот должно было начаться валовое производство, но всё оказалось не так просто. Попали ли в итоге СН-40А в войска - документально установить не удалось.

22 августа 1941 года, по окончании полигонных испытаний, 200 штук СН-40А «лёгкого» и «тяжёлого» типов были отправлены на Западный фронт, где с ними ознакомился командующий фронтом маршал СССР С. К. Тимошенко. Ему не понравился значительный вес нагрудников (от 5,5 до 9,3 кг). 23 августа от имени Тимошенко начальник артиллерийского снабжения Западного фронта генерал-майор интендантской службы А. С. Волков написал письмо со следующей резолюцией: «…Стальные нагрудники не могут быть использованы бойцом, и без того перегруженным. Маршал считает целесообразным сделать вместо нагрудника походную амбразуру, из-за которой боец мог бы вести огонь». Судя по всему, маршал Тимошенко не был в курсе работ предыдущих нескольких лет…

Так как в тылу Западного фронта была Москва с большим количеством заводов, в том числе и металлообрабатывающих, то опытную амбразуру сделали на ЗиС (завод имени Сталина) и показали её Тимошенко, после чего он лично внёс коррективы в конструкцию щитка. 6 сентября 1941 года маршал потребовал срочно изготовить партию из 20 штук и направить её для испытания в адрес военного совета Западного фронта. Неизвестно, получили ли какой-нибудь индекс эти изделия, но на заводах ЗИС и «Серп и Молот» были изготовлены две партии «амбразур конструкции Тимошенко» общим количеством 25 штук. Обе серии не выдержали заводских испытаний обстрелом и были благополучно забыты.

Тяжёлая обстановка на фронте, окружения, эвакуация заводов и общая неразбериха 1941 года остановила работы по средствам защиты бойцов на уровне главных управлений, но теперь без приказов и распоряжений работы велись на местах.

Так, деятельность Тимошенко послужила толчком для начала инициативных работ на заводе имени Орджоникидзе в Подольске и в Московском институте стали имени Сталина (впоследствии Московский институт стали и сплавов, он же МИС или МИСиС). Институт стали вёл разработки на основе одного из нагрудников, образец которого был получен от наркомата чёрной металлургии, остальные конструкции были уникальны и разрабатывались самостоятельно.

7 декабря 1941 года был представлен проект броневого щита для одиночного бойца разработки завода имени Орджоникидзе. По расчётам завода, он должен был выдерживать попадание простой винтовочной пули по нормали с дистанции 175 м, бронебойной пули Б-30 - с дистанции 100 под углом 45°. Изготавливаться щит должен был из стали марки АБ-2 толщиной 5 мм. Опытные образцы были изготовлены двух толщин, 4 мм и 5 мм - первый выдерживал попадание простой пули с дистанции не менее 300 метров, второй с дистанции 75 метров. Увы, вскоре завод был эвакуирован, и производство опытной партии не состоялось.

Броневой щит конструкции завода им. Орджоникидзе, г. Подольск (ЦАМО). Нажмите для просмотра в полном размере

Примерно в это же время военврачом 3-го ранга Боровковым (к сожалению, имя и отчество изобретателя не сохранились) был предложен щиток-отражатель собственной разработки для винтовки. Предложение 6 декабря 1941 года было рассмотрено в Санитарном управлении Красной армии, а после отправлено в управление боевой подготовки КА. Там оно было изучено, и 20 января 1942 года результаты были направлены в Главное артиллерийское управление (ГАУ) Красной армии. Были выявлены следующие существенные недостатки щитка-отражателя:

Увеличивает вес винтовки;
- создаёт неудобство при носке винтовки на ремне и особенно за спиной;
- стесняет действия бойца в рукопашной схватке.

Однако для окончательных выводов предлагалось изготовить 300-500 опытных образцов и провести испытания на фронте. 19 февраля 1942 года было принято решение произвести после некоторой доработки конструкции опытную партию в количестве 500 штук. Щиток-отражатель был произведён к 30 марта на ЛМЗ в количестве 100 штук (подбором стали и доработкой конструкции занимался НИИ №13), но дальнейшая судьба этого предложения незавидна. В производство щитки Боровкова не пошли, характеристик и результатов испытаний этого изобретения в архивах не найдено.

Щиток-отражатель на винтовку системы военврача 3-го ранга Боровкова (ЦАМО)

Помимо этого, также в инициативном порядке велись работы в Ленинграде на заводе № 189 Наркомата судостроительной промышленности (НКСП). В начале января 1942 года была представлена интересная конструкция, которая имела лямки, могла использоваться как щиток и как нагрудник, а в походном положении переносилась за спиной.

Щиток прошёл испытания на артиллерийском научно-исследовательском полигоне в Ленинграде, о чём было оповещено командование Ленинградского фронта. К сожалению, отчёт об испытаниях на данный момент не обнаружен, а дальнейшие работы, судя по всему, были прекращены.

Щиток завода №189 Наркомата судостроительной промышленности, г. Ленинград (ЦАМО)

В ГАУ не полагались только на отечественные разработки - к примеру, изучался американский опыт, где средства индивидуальной защиты активно использовались в полиции. В США был закуплен и испытан жилет, показавший хорошую защиту от немецкого 9-мм пистолета-пулемёта MP-38/40, но массовые закупки так и не состоялись.

Жилет фирмы Elliott Wisbrod (патент US2052684 A бюро по патентам и товарным знакам США)

В США работы над созданием средств защиты от пуль изначально велись в ином направлении. В силу иного политического строя заказчиками работ могло выступать либо государство, либо частные инвесторы. Армия США на тот момент не думала о войне и разработок по защите солдат не вела, а вот Великая депрессия и сухой закон породили всплеск преступности - перестрелки были не редким явлением на улицах американских городов. Велись они в основном из пистолетов и револьверов, а позже с применением пистолетов-пулемётов, поэтому перед инженерами не стояла задача защиты от винтовочных пуль. Разрабатывались средства, выглядевшие, как обыкновенная одежда, но предохранявшая владельца от пистолетной или револьверной пули, выпущенной практически «в упор». Использовались они полицейскими, гангстерами и простыми гражданами. Рекламу одного из таких изделий и увидели в газете представители закупочной комиссии СССР.
Предсерийные образцы стального нагрудника СН-42

2 февраля 1942 года все наработки по щиткам и нагрудникам были официально переданы НИИ №13 Наркомата вооружения как организации, имевшей к тому времени огромный опыт разработки и создания средств защиты бойцов. Однако, по отдельному договору с Артиллерийским комитетом ГАУ КА, работы по нагрудникам продолжил Московский институт стали.

Так как, по мнению ГАУ, «одним из основных видов стрелкового вооружения всех родов войск является пистолет-пулемёт», то работы велись по созданию стальных нагрудников с незначительной толщиной и весом, защищающих бойца именно от пуль немецкого пистолета-пулемёта на всех дистанциях. Параллельно шло конструирование стальных амбразур, предохраняющих бойца от пуль из винтовки.

9 февраля на имя председателя технического совета Наркомата вооружения Э. А. Сателя поступило письмо за подписями заместителя начальника и военного комиссара Артиллерийского комитета ГАУ, в котором указывалось, что комитет не возражает против производства для испытания на фронте серии щитков-панцирей, предохраняющих от пуль, выпущенных из немецкого автомата, и щитков-амбразур.

К 3 марта 1942 года на ЛМЗ на основании письма ГАУ от 13.02.1942 и распоряжения заместителя наркома чёрной металлургии В. С. Бычкова от 18.02.1942 при непосредственном участии представителей НИИ №13 были изготовлены и сданы военному представителю стальные нагрудники (330 штук) и щитки-нагрудники (25 штук).

Нагрудники, получившие индекс СН-42, были произведены только 2-го роста, толщиной 2±0,2 мм из кремне-марганцево-никелевой шлемовой стали 36СГНА (заводской индекс И-1). Важно отметить, что эти нагрудники образца марта 1942 года имеют некоторые конструктивные отличия от СН-42 позднего, «классического» варианта. Они являлись модификацией СН-40А уменьшенной толщины, доработанных с учётом пожеланий, полученных после испытаний в августе 1941 года. Самым заметным отличием было введение второй вертикальной наплечной лямки по образу нагрудника СН-38. Общий вес нагрудников в партии колебался от 3,2 до 3,6 кг, средний вес составил 3,4 кг.

Приёмка готовых изделий осуществлялась в два этапа, проводились сначала индивидуально-приёмочные, а затем контрольно-проверочные испытания. Во время первого этапа каждая деталь по отдельности подвергалась обстрелу патроном с приведённым зарядом из винтовки образца 1891/1930 года с дистанции 25 метров, при этом предел тыльной прочности (П.Т.П.) был установлен в 400-410 м/с.

Индивидуально-приёмочным испытаниям подверглось:
нагрудная часть - 336 штук, выдержали испытания 331, или 98,5%;
брюшная часть - 345 штук, выдержали испытания 339, или 98%.

Детали, выдержавшие испытания, были окрашены и собраны в готовые нагрудники, а затем из них было отобрано пять штук для второго этапа испытаний. На втором этапе нагрудники обстреливались из ППД-40 боевыми патронами по нормали с дистанции 25 метров. Обстрел вёлся короткими очередями по 5-10 выстрелов, нагрудники крепились на деревянном манекене. Количество попаданий в каждый нагрудник составило от 5 до 12. 70% попаданий нагрудники выдержали без каких-либо нарушений тыльной прочности металла, остальные 30% имели «седину» и мелкие трещины. Пробоин не было.

Первая партия нагрудников была изготовлена по чертежу первого варианта от 28 февраля 1942 года. Чуть позже, без заказа ГАУ, была выпущена вторая партия СН-42 (около 160 штук) по чертежу второго варианта от 23.03.1942, имевшая несколько изменённую конструкцию: иную форму брюшной части, изменённые места крепления «поднагрудного устройства» (подкладки между телом и сталью нагрудника в верхней части), немного другой карабин для зацепа второй вертикальной лямки.
Стальной щиток-нагрудник СЩН-42

Щитки-амбразуры, упомянутые в письме арткомитета ГАУ 9 февраля 1942 года, получили индекс СЩН-42 - стальной щиток-нагрудник 1942 года, по аналогии с нагрудником-щитком 1939 года СНЩ-39. При разработке за основу был также взят СНЩ-39, но с некоторыми изменениями:

Верхний борт отогнут больше;
- на нижней кромке сделаны зубцы;
- переконструирована бойница: вырез для винтовки сделан под углом примерно 45°;
- нога-подставка крепится в одной точке, развод нижних упоров подставки сделан уже;
- введена дополнительная поясная лямка.

Щиток должен был предохранять бойца, как бегущего, так и стреляющего лежа, от винтовочных и автоматных пуль на всех дистанциях, не должен был мешать доставать патроны из патронташа, находящегося на ремне бойца. Изготавливались СЩН-42 на ЛМЗ одновременно с первой партией СН-42, из той же стали 36 СГНА (И-1) толщиной 4,9±0,6 мм. Вес в собранном виде составил 5,3 кг. Испытания проходили также в два этапа.

Стальной щиток-нагрудник СЩН-42 (ЦАМО)

В заводском тире с расстояния 25 метров из винтовки образца 1891/1930 патроном с приведённым зарядом индивидуально-приёмочным испытаниям подверглись 27 нагрудников СЩН-42. Средняя скорость пули при ударе в щиток составляла 782,8 м/с. Первый этап выдержало без надрывов и трещин 26 щитков, после чего была произведена окраска и окончательная сборка.

Второй этап (контрольно-проверочные испытания) проводился в виде обстрела в заводском тире с дистанции 25 метров из немецкой винтовки трофейными боевыми патронами, средняя скорость пули при ударе составляла 768 м/с. Для испытаний было отобрано два щитка, по которым произвели по шесть выстрелов по нормали - оба щитка выдержали все попадания без каких-либо нарушений тыльной прочности.
Проверка первых СН-42 в бою

В начале апреля 1942 года СН-42 первой партии отправлены из Лысьвы в 5-й отдел Артиллерийского комитета ГАУ, где они прошли дополнительные испытания на пулестойкость и соответствие ТТТ. Итоговый вердикт был следующим: «Предохраняют грудь бойца от пуль, выпущенных из германского пистолета-пулемёта на всех дистанциях».

16 мая 1942 года 300 СН-42, оставшихся целыми после всех испытаний, были направлены в адрес начальника артиллерийского снабжения Западного фронта для испытания в действующей армии. В случае положительного итога испытаний нагрудники СН-42 предполагалось запустить в валовое производство. К сожалению, по сей день не обнаружены документы по испытаниям СЩН-42 - сохранилось единственное упоминание о них в переписке Артиллерийского комитета ГАУ: «…находятся в пути. С получением их они будут также направлены на испытания в действующую армию». После этого следы СЩН-42 теряются.

Прибывшие на фронт нагрудники были отправлены в 5-ю Армию, откуда в первых числах июня 1942 года поступили восторженные отзывы. Так, в письме командования армии, направленном председателю техсовета Наркомата вооружения СССР Лацису (имя-отчество неизвестны) и председателю Артиллерийского комитета ГАУ КА генерал-майору В. И. Хохлову, содержалась просьба: «Для более широкого испытания в условиях боевой деятельности и получения всесторонней практики применения военный совет 5-й Армии Западного фронта просит о срочном изготовлении и направлении в 5-ю Армию 35 000 штук броненагрудников».

Нагрудник СН-42 из первой партии, найденный в полосе боёв 5-й Армии Западного фронта. В центре нагрудника виден пулевой след, полученный в процессе испытаний

Отзыв штаба 5-й Армии об испытаниях СН-42 констатировал:

«1. Броненагрудники обеспечивают надёжную защиту бойца от огня немецких автоматов (пистолет-пулемётов) с любой дистанции, а также предохраняют от осколков мин и гранат.
2. Манёвренность бойцов почти не уменьшается, броненагрудник не препятствует переползанию и даёт полную возможность вести огонь по противнику как стоя, так и с колена и лёжа.
3. Броненагрудник, кроме броневой защиты груди и полости живота от огня противника, повышает уверенность бойца при выполнении им боевых заданий.
На основании вышеуказанного Военсовет 5-й Армии считает целесообразным применение в Армии броненагрудников в массовом количестве… При валовом производстве броненагрудников необходимо устранить ряд недочётов…»

Недочёты первых СН-42, по мнению командования 5-й Армии, заключались в следующем:

«1. Для устранения шума от удара верхнего и нижнего щитка применить обшивку кромки нижнего щитка.

2. Установить несколько размеров броненагрудников в зависимости от роста бойцов.

3. При ударе пули в верхний щиток ушко крепления карабина иногда отлетает, поэтому вместо ушка следует сделать прорезь в щитке.

4. Проволоку для крепления верхнего и нижнего щитка сделать более прочную и большего диаметра.

5. При нескольких ударах пули заклёпки разбалтываются, поэтому следует производить более прочное их крепление».

В инициативном порядке руководство ЛМЗ, не полагаясь на ГАУ, решило самостоятельно испытать свою продукцию на фронте - видимо, сказался негативный опыт подобных испытаний предыдущих лет. Чтобы не навлечь гнев военных, был использован партийный ресурс. В конце апреля 1942 года делегация партийных работников Молотовской области, на территории которой находился Лысьвенский завод, отправилась в 34-ю Армию Северо-Западного фронта.

Нагрудник СН-42, найденный поисковиками С. Ивановым и С. Катковым в полосе боёв 171-й стрелковой дивизии 34-й Армии

Нагрудник СН-42 второй партии, захваченный у бойцов 171-й стрелковой дивизии. На фото унтершарфюрер (унтер-офицер) дивизии СС «Мёртвая голова» рядом с пленным бойцом КА в форме до введения погон. Принадлежность немца к СС выдаёт пряжка ремня, к дивизии «Мёртвая голова» - петлицы на воротнике. Такое сочетание формы и предметов снаряжения позволяет однозначно датировать место и время снимка - фото сделано весной-летом 1942 года в «Демянском котле» (http://waralbum.ru)

34-я Армия СЗФ была выбрана не случайно: в её составе находилось большое количество частей, сформированных или пополнявшихся из жителей Пермской области, и делегация направлялась с шефскими целями. В одну из подшефных частей, 171-ю стрелковую дивизию, были переданы 160 нагрудников СН-42 второй партии, которые были задействованы в майском наступлении на позиции боевой группы «Симон» дивизии СС «Мёртвая голова».

Нагрудники применялись разведчиками 171-й СД, которые описали положительные и отрицательные стороны нагрудников. В дальнейшем эти описания попали в доклад командованию армии, а затем фронта. Отзыв командования СЗФ 3 июня 1942 года отправили в ГАУ и секретарю Молотовского обкома ВКП(б), откуда он попал в Лысьву. В целом он аналогичен отчёту штаба 5-й Армии, написанному чуть позже:

«1. Пулевые и осколочные попадания делают незначительные вмятины, а манёвренность бойцов почти не уменьшается, также не препятствуют переползанию.

2. Нагрудники оказались очень полезными при блокировке ДЗОТов и при атаках, предохраняют от огня автоматов, осколков мин и снарядов.

3. Дают полную возможность вести огонь по противнику из ручного оружия, как стоя, так и с колена или лёжа…

По заявлению бойцов и командиров разведгруппы, которые пользовались нагрудниками в бою, они являются ценными и необходимыми, даже в наступательном бою не являются утомительным видом снаряжения…

Основным недостатком разведчики считают то, что передвижение и переползание даёт шум от удара верхнего и нижнего щитка, а также от ударов нагрудника о местные предметы; тем самым разведчики себя обнаруживают. Кроме этой отрицательной стороны, нагрудник для бойцов небольшого роста при переползании создаёт некоторое неудобство, упираясь в бёдра, тем самым мешает нормальному передвижению и соответствующей манёвренности…»

Нижняя часть нагрудника СН-42, найденная С. Ивановым и С. Катковым в полосе боёв 34-й Армии. Судя по повреждениям, нагрудник получил прямое попадание миномётной мины

Кроме того, были отмечены защитные характеристики, которые интересны тем, что даются свидетельства и описания непосредственных участников боёв:

«…В процессе разведки у трёх бойцов, одетых в нагрудники, оказались вмятины от прямых попаданий, но люди из строя выбывши не были. По заявлению командира этой разведгруппы, стрельба противником велась с дистанции 250-300 метров, и всё же сквозных пробоин не было.

У одного из бойцов вмятина в щитке от пули оказалась глубиной около 3 мм с правой стороны верхнего щита на уровне сердца. У второго бойца аналогичная вмятина оказалась в нижнем щите на уровне полости живота. По всем данным разведчики, на которых были одеты нагрудники, в приведённых случаях были гарантированы от тяжёлого или даже смертельного ранения».

Особо был отмечен тактический приём с использованием нагрудника, который был применён в бою:

«…Как характерный факт, считаю необходимым указать, что некоторые разведчики в период обстрела их пулемётным огнём со стороны противника ослабляли лямки для крепления, а сам нагрудник использовали в качестве щитов, выставляя их несколько впереди себя, в сторону, откуда вёлся пулемётный огонь противника».

В конце отчёта содержалась информация о длительности испытания - «около трёх недель, и в настоящее время находятся в действии» - и ёмкий отзыв воюющих солдат: «…бойцы очень благодарны подарку Молотовской делегации».

Казалось бы, после таких отзывов из действующей армии нагрудник должны были запустить в валовое производство, и он занял бы своё место среди снаряжения бойцов Красной армии как доказавший свою эффективность… Но у нагрудника производства Лысьвенского металлургического завода появились достойные конкуренты, и Артиллерийский комитет ГАУ решил провести сравнительные испытания, о чём будет написано в следующем материале.

Корабельная броня - защитный слой, обладающий достаточно большой прочностью и предназначенный для защиты частей корабля от воздействия средств поражения противника.

История возникновения

До начала XIX века в кораблестроении поддерживался определенный баланс между средствами защиты и нападения. Парусные корабли были вооружены гладкоствольными дульнозарядными орудиями, стрелявшими круглыми ядрами. Борта кораблей были обшиты толстым слоем дерева, довольно неплохо защищавшим от ядер.

Первым защитить корпус корабля металлическими щитами предложил британский изобретатель сэр Вильям Конгрив, опубликовав свою статью в лондонской «Таймс» от 20 февраля 1805 года. Аналогичное предложение было сделано в США в 1812 году Джоном Стевено из Хобокена (Нью Джерси). В 1814 году о необходимости бронирования кораблей высказался и француз Анри Пексан. Но в тоже время эти публикации не привлекли внимания.

Первые появившиеся в то время корабли из железа - построенные для британского флота в 1845 году пароходофрегаты «Birkenhead» (англ. HMS Birkenhead (1845)) и «Trident» (англ. HMS Trident (1845)) были восприняты моряками достаточно холодно. Их железная обшивка защищала от ядер хуже, чем деревянная соответственной толщины.

Изменения в сложившемся положении вещей произошли в связи с прогрессом в артиллерии и металлургии.

Еще в 1819 году генерал Пексан изобрел разрывную гранату, что нарушило сложившийся баланс между защитой и снарядом, поскольку деревянные парусные корабли подвергались сильному разрушению от взрывного и зажигательного воздействия нового оружия. Правда несмотря на убедительную демонстрацию разрушительных свойств нового оружия в 1824 году во время тестовых стрельб по старому двухдечному линейному кораблю «Pacificator» (англ. French ship Pacificateur (1811)) внедрение этого вида оружия шло медленно. Но после феноменальных успехов его применения в 1849 году в битве при Экерн-фиорде и в 1853 году в бою при Синопе отпали сомнения даже у самых больших его критиков.

Тем временем развивались идеи строительства бронированных кораблей. В США Джон Стевенс с сыновьями за собственные средства произвел ряд экспериментов, в которых изучались законы прохождения ядер сквозь железные плиты и определялась минимальная толщина плиты, необходимая для защиты от любого известного артиллерийского орудия. В 1842 один из сыновей Стевенса - Роберт, представил результаты экспериментов и новый проект плавучей батареи комитету Конгресса. Эти эксперименты вызвали большой интерес в Америке и Европе.

В 1845 году французский кораблестроитель Дюпюи де Лом по заданию правительства разработал проект бронированного фрегата. В 1854 году была заложена плавучая батарея Стевенса. Через несколько месяцев были заложены четыре броненосных батареи во Франции и еще через несколько месяцев - три в Англии. В 1856 году три французских батареи - «Devastation», «Lave» и «Tonnate», неузявимые для артиллерийского огня, были с успехом использованы при обстреле кинбурнских фортов во время Крымской войны. Этот удачный опыт применения побудил ведущие мировые державы - Англию и Францию, к строительству броненосных мореходных кораблей.

Железная броня

Единственным металлом, пригодным для практического применения и имеющиимся в достаточном количестве было в то время железо – кованое или чугун, и все эксперименты показывали, что кованое железо при одинаковом весе имело преимущество по сравнению чугуном. Кованое железо было использовано в первых бронированных кораблях, которые были защищены плитами толщиной 101-127 мм, прикреплёнными к деревянным балкам толщиной 90 см. Наиболее масштабные эксперименты по улучшению прочности железной брони были проведены в Европе, где металлургическая промышленность была наиболее развита. Была протестирована многослойная железная защита с прокладкой из дерева и обнаружено, что в любом случае сплошные железные плиты давали лучшую защиту в расчёте на единицу веса.

Во время гражданской войны, большая часть американских кораблей имела многослойную защиту, что было вызвано скорее недостатком промышленных мощностей по производству толстых железных плит, чем преимуществами этого типа защиты.

Поскольку процесс пробоя брони снарядом довольно сложен, к броне предъявляются крайне противоречивые требования. С одной стороны, броня должна быть очень твёрдой, чтобы попадающий в неё снаряд разрушался при ударе. С другой стороны – достаточно вязкой, чтобы не растрескиваться от удара и эффективно поглощать энергию осколков, возникающих при разрушении снаряда. Очевидно, что оба эти требования противоречат друг другу. Большинство материалов высокой твёрдости обладают крайне низкой пластичностью.

С развитием технологии производства брони довольно быстро был найден способ удовлетворить этим противоречивым требованиям. Броню стали делать двуслойной – с твёрдой внешней поверхностью и пластичной подложкой, составлявшей основную массу брони. В такой броне твёрдые внешние слои разбивают снаряд, а вязкие внутренние не дают осколками пройти внутрь корабля.

Сначала предлагалось облицовывать железные плиты чугуном или закалённым железом, однако эти схемы продемонстрировали то же снижение надёжности, что и деревянно- железная защита и не превзошли по по прочности сплошные железные плиты. Однако в 1863 г. англичанин Котчетт (Cotchette) предложил приваривать 25-мм стальные плиты к 75-мм плитам кованого железа. Позднее, в 1867 г. Якоб Риз (Jacob Reese) из Питтсбурга, шт. Пенсильвания, запатеновал цементирующий компаунд, который, как он утверждал, был пригоден для цементирования и упрочнения броневых плит. Усилия по реализации этих предложений не имели успеха по многим причинам, в первую очередь из-зи недостаточного развития металлургии. Следует напомнить, что Бессемеровский процесс производства стали в конвертере был разработан между 1855 и 1860 г., а процесс Сименса-Мартена для производства стали в открытой печи появился во Франции и Англии несколькими годами позже. Каждый из этих процессов появился в США с запозданием в несколько лет после их внедрения в Европе.

Литое железо никогда не применялось на флоте, однако использовалось для бронирования наземных укреплений, где вес не имел такого большого значения. Наиболее известный пример литой железной брони – башни Грусона, которые строились больших железных отливок и широко использовались для защиты европейских границ. Первая башня Грусона была опробована в 1868 г. прусским правительством.

Броня компаунд

Стремление получить броню с твёрдой поверхностью и вязкой подложкой и при этом хорошо поддающуюся обработке привело к появлению компаундной брони. Первую эффективную технологию её производства предложил Уилсон Кэммел (Wilson Cammel): на поверхность горячей плиты из кованого железа выливалась стальная лицевая сторона, полученная в открытой печи. Известна также компаундная плита Эллиса-Брауна (Ellis-Brown), в которой стальная лицевая плита припаивалась к железной подложке бессемеровской сталью. В обоих этих процессах, разработанных в Англии, плиты прокатывались после спайки.

В последующие 10 лет процесс производства брони не претерпел никаких изменений, за исключением небольших улучшений технологии производства, но весь этот период был ознаменован острым соревнованием и противостоянием между цельностальной и компаундной бронёй. Цельностальная броня представляла собой обыкновенную сталь с содержанием углерода 0.4-0.5%, тогда как стальная поверхность компаундной брони имела 0.5-0.6% углерода. Эти два типа брони, чья сравнительная прочность во многом зависела от качества изготовления, были приблизительно на 25% прочнее брони из кованого железа, т.е. 10-дюймовая цельностальная или компаундная плита выдерживала те же ударные нагрузки, что и 12.5-дюймовая плита из кованого железа.

Стальная броня

К 1876 г. мощность артиллерии увеличилась настолько, что для защиты от самых мощных орудий требовалась 560-мм броня. Но в этом году в Специи были проведены испытания, которые совершили переворот в производстве брони и позволили значительно уменьшить её толщину. На этих испытаниях 560-мм плита из мягкой стали, произведённая известной французской фирмой Шнейдер и Ко. значительно превзошла все остальные испытанные образцы. Было известно, что сталь содержала 0.45% углерода и была получена из заготовки высотой около 2 м путём расковки её до нужной толщины. Процесс производства стали держался в секрете.

Эти стальные пластины, демонстрируя превосходную баллистическую прочность, были сложны в обработке, и эта трудность привела к дальнейшим разработкам, направленным на то, чтобы совместить жёсткость стальной пластины и вязкость железной подложки. Сталь, которая использовалась в этих плитах была произведена в открытых печах Сименса-Марена.

Никелевая броня

Следующим шагом стало легирование стали никелем.

Никель имеет свойство сильно повышать вязкость стали. При одинаковых ударных нагрузках броневые плиты из никелевой стали не растрескиваются и не отслаиваются осколками, как это бывает с чисто углеродистой сталью. Кроме того, никель облегчает термообработку – при закалке никелевая сталь меньше коробится.

В 1889 г. Шнейдер первым ввёл примесь никеля в цельностальную броню, после чего компаундная броня стала постепенно выходить из употребления. Количество никеля в первых образцах менялось от 2 до 5%, но к конце концов установилось на уровне 4%. В это же время Шнейдер успешно применил закалку стали водой и маслом. После ковки молотом и нормализации, плита разогревалась жо температуры закалки после чего её лицевая часть погружалась на небольшую глубину в масло. После закалки следовал низкотемпературный отпуск.

Эти нововведения привели к улучшению прочности брони ещё на 5%. Теперь 10-дюймовая броня из никелевой стали была эквивалентна примерно 13-дюймовой плите из железа.

К этому времени производством брони занялась американская компания Бетлехем Айрон под руководством Джона Фритца, а вскоре после этого – компания Карнеги Стил по патентам Шнейдера. Первые поставки стали для старых броненосцев Техас, Мэн, Орегон и других кораблей этого периода состояли из термообработанной никелевой стали с 0.2% углерода, 0.75% марганца, 0.025% фосфора и серы и 3.25% никеля.

Гарвеевская броня

В 1890 г. произошло следующее значительное улучшение качества брони в связи с введением гарвеевского процесса, впервые применённого на военно-морской верфи в Вашингтоне для обработки 10.5-дюймовых стальных плит.

Известно, что твёрдость железоуглеродистых сплавов возрастает с увеличением содержания углерода. Так, чугун гораздо твёрже стали, которая в свою очередь гораздо твёрже чистого железа. Значит для получения твёрдой лицевой поверхность брони достаточно повысить содержание углерода в её поверхностном слое.

Процесс, изобретённый американцем Г. Гарвеем, состоял в следующем. Стальная плита, находящаяся в тесном контакте с каким-либо углеродосодержащим веществом (например, древесным углём) нагревалась до температуры, близкой к температуре плавления, и поддерживалась в таком состоянии две-три недели. В результате содержание углерода в поверхностном слое повышалось до 1.0–1.1%, а на глубине 25 мм оставалось на уровне, характерном для обычной стали.

Затем плита подвергалась закалке по всей толщине сначала в масле, а затем в воде, в результате чего цементированная поверхность становилась сверхтвёрдой.

Этот процесс получил название цементации (науглероживания). В 1887 г. Трессидер запатентовал в Англии метод улучшения закалки нагретой поверхности плиты путём подачи на неё под большим давлением мелких водяных брызг. Этот способ оказался лучше, чем погружение в жидкость, потому что обеспечивал надёжный доступ холодной воды к поверхности металла, тогда как при погружении между жидкостью и металлом возникала прослойка пара, которая ухудшала теплообмен. Сталь с упрочненной поверхностью, легированная никелем, цементированная по Гарвею, отпущенная в масле и закалённая водяными брызгами получила название гарвеевской брони. Химический анализ типичной гарвеевской брони этого периода показывает, что содержание углерода составляет около 0.2%, марганца – около 0.6%, никеля – от 3.25 до 3.5%.

Вскоре после внедрения гарвеевского процесса было обнаружено, что баллистическую прочность брони можно улучшить путём повторной ковки после цементирования. Ковка, уменьшавшая толщину плиты на 10–15%, проводилась при низкой температуре. Первоначально она применялась для того, чтобы более точно выдерживать толщину плиты, улучшить отделку поверхности и структуру металла после тепловой обработки. Этот способ был запатентован Кори из компании «Карнеги Стил» под названием «двойная ковка».

Гарвеевская броня мгновенно доказала своё превосходство перед другими типами брони. Улучшение составило 15–20%, то есть 13 дюймов гарвеевской брони примерно соответствовали 15,5 дюймам брони из никелевой стали.

Цементированная броня Круппа

В 80-х годах 19 в. в металлургии стала применяться для легирования небольших стальных отливок другая легирующая добавка – хром. Оказалось, что полученный сплав при соответствующей термообработке, получает значительню твёрдость. Однако сталелитейшики, несмотря на постоянные усилия, не смогли получить большие слитки хромоникелевой стали и соответствующим образом обрабатывать их, пока в 1893 г. германский промышленник Крупп не решил эту проблему.

Крупп также внедрил процесс цементирования в производство брони, но вместо твёрдых углеводородов, применяемых в гарвеевском процессе, он использовал газообразные углеводороды – светильный газ пропускали над горячей поверхностью плиты. Такую газовую цементацию часто использовали, однако она постепенно вытеснялась применением твёрдых углеводородов. Газовая цементация применялась в Бетлехеме в 1898 г. однако после этого она не использовалась в Америке для производства брони.

Примерно в это же время Крупп разработал процесс углубления цементированного слоя на одной стороне стальной плиты. Для этого плита обволакивалась глиной, причём цементированная сторона оставалась открытой, а затем открытая сторона подвергалась сильному и быстрому нагреву. Так как температура падает от поверхности в глубину плиты, поверхность оказывается более горячей, чем задняя сторона плиты, что позволяет осуществлять «ниспадающую закалку» брызгами воды. Сталь, нагретая выше определённой температуры, становится очень твёрдой при быстром охлаждении водой, тогда как сталь, температура которой ниже указанного предела, практически не меняет своих свойств при закалке. Для удобства назовём эту температуру критической. Если поверхность плиты нагрета выше этой критической температуры, тогда внутри плиты существует уровень, где металл имеет критическую темепратуру, причём этот уровень постепенно сдвигается вглубь плиты и в конце концов достигнет её задней поверхности, если нагрев будет достаточно продолжительным.

Однако сталь нагревается таким образом, чтобы уровень критической температуры не опускался глубже 30-40% её толщины. Когда такой нагрев достигался, плиту быстро вытаскивали из печи, устанавливали в камере закалки и подавали мощные струи воды сначала на нагретую поверхность, а затем, секундой позже, на обе поверхности одновременно. Такое двустороннее орошение было необходимо, чтобы пердотвратить деформацию плиты из-за неравномерного охлаждения.

Этот процесс, названный «ниспадающим упрочнением поверхности» позволял получить очень прочную лицевую сторону плиты, составлявшую 30-40% её толщины, в то время как остальные 60-70% объёма плиты оставались в первоначальном вязком состоянии. Следует отметить, что этот метод уплочнения основан на ниспадающем нагреве и не обязательно предполагает изменение содержания углерода в стали. Другими словами, в этом способе упрочнения лицевая сторона становится сверхтвёрдой из-за более высокой температуры в момент закалки, а глубина упрочнённого слоя может регулироваться изменением режима нагрева и может быть больше, если необходимо, чем глубина цементации.

Процесс упрочнения лицевой поверхности был, конечно, процессом окончательной обработки плиты, который применялся после процесса термообработки. Последний улучшал зернистость материала и создавал волокна, которые увеличивали прочность и пластичность стали.

Успех крупповского процесса был моментальным, вскоре все производители брони внедрили его. На всех плитах толще 127 мм крупповская броня была примерно на 15% эффективнее, чем её предшественница, гарвеевская броня. 11.9 дюймов крупповской стали были примерно эквивалентны 13 дюймам гарвеевской стали. В Америке крупповская сталь стала применяться для бронирования кораблей с 1900 г. Большая часть брони, изготовленная в последующие 25 лет была крупповской цементированной бронёй.

В течение последующих 15 лет были внедрены некоторые улучшения в технологию производства, и сейчас крупповская броня примерно на 10% прочнее, чем её первые образцы.