Броня Круппа Россйиской империи. Идем на рекорд

Броня Круппа Россйиской империи. Идем на рекорд
Эта статья, и последующие за ней материалы появились благодаря большому массиву данных об испытаниях стрельбой отечественных бронебойных снарядов с бронепробивающими наконечниками в период 1901–1903 гг., приведенных Е. А. Беркаловым в его книге «Проектирование морских артиллерийских снарядов». Анализ этих сведений привел к целому ряду весьма неожиданных выводов.

Особенности испытаний и отчетов о них
Стрельбы производились неснаряженными бронебойными снарядами Пермского, Обуховского и Путиловского заводов по бронеплитам, закаленным методом Круппа. Толщина бронеплит различалась от 127 до 305 мм. Плиты эти устанавливались на сруб единой конструкции, не менявшейся в зависимости от толщины плиты, за единственным исключением.

Во всех случаях на вертикальные контр-форсы (шпангоуты) устанавливалась плоская вертикальная стальная рубашка в полтора дюйма (38,1 мм) толщиной. Рубашка, впрочем, была не монолитной, а состояла из трех уложенных друг на друга полудюймовых (12,7 мм) стальных листов. Поверх рубашки укладывалась сосновая подкладка в 4 дюйма (102 мм), на которую устанавливалась бронеплита. Исключением же стала броневая плита № 83 Обуховского завода. Она была изогнутой, поэтому толщина сосновой подкладки под ней изменялась от 2 до 20 дюймов (50,8–508 мм).

Все испытываемые снаряды оснащались бронепробивающими наконечниками «макаровской» системы – хотя прямо конструкция наконечника не указывается, но в 1901–1903 гг. иных наконечников быть просто не могло.

Почти все выстрелы производились в нормаль (под 90 градусов). Описано два случая, когда снаряды попадали под углами 25 и 28 градусов, но оба этих выстрела произведены по изогнутой плите – можно предположить, что данные углы образовались не по умыслу стреляющих, а в результате отклонения траектории снаряда в полете в силу рассеивания.

Поскольку при испытаниях возникали случаи, когда снаряд попадал в место, ослабленное предыдущими попаданиями, такие результаты фиксировались, но не засчитывались и отмечались особо. Я буду делать то же самое.

Для каждого выстрела указывается:

1. Калибр и точная масса снаряда. Для снаряда одного калибра они незначительно различались. Так, например, разница между самым тяжелым и самым легким 120-мм снарядами Обуховского завода составляла 153 грамма.

2. Номер бронеплиты, ее толщина.

3. Скорость снаряда в момент удара в броню и угол отклонения от нормали. За редким исключением он равен нулю.

4. Описания того, что было пробито, остался ли снаряд целым, и где найден был он сам или его осколки, и прочие дополнительные сведения, наподобие рассчитанной «живой силы» снаряда.

Обычно описания испытаний этими данными и исчерпываются. Но Е. А. Беркалов приводит также и другие, чрезвычайно важные и не встречавшиеся мне до этого данные:

1. Теоретическая пробивная скорость для этой плиты для снаряда без наконечника. Данный показатель попадается мне впервые, а ценность его сложно переоценить – благодаря ему мы увидим стойкость брони Круппа отечественного производства так, как ее понимали наши предки в 1901–1903 гг.

2. То, чего я вообще никак не ожидал увидеть – показатель, именуемый «коэффициентом плиты». Данный коэффициент показывал, насколько данная конкретная бронеплита превосходила стандартную по стойкости плиту равной толщины.

Благодаря столь исчерпывающей информации, у меня появилась возможность оценить как расчетную, так и фактическую стойкость крупповской брони отечественной выделки, а также определить возможности бронепробивающего наконечника «макаровской» конструкции.

Но обо всем по порядку.

Стойкость крупповской брони – расчетные значения
На основании вышеизложенных данных я сформировал таблицу, ниже будут комментарии к ней.

Броня Круппа Россйиской империи. Идем на рекорд
Итак, первое, что я сделал – это произвел расчеты коэффициента «К» по формуле де Марра как для фактической, так и для приведенной толщины бронеплит. Метод очень простой.

Возьмем, к примеру, ижорскую плиту № 56 плавки № 1272 – ее толщина составляла 127 мм. Указано, что коэффициент этой плиты 1,19; и она должна пробиваться 120-мм снарядом весом в 20,17 кг без наконечника при скорости 2 535 футов в секунду (772,7 м/сек). В этом случае расчеты по формуле де Марра показывают «К» = 2 560. Это и будет расчетным значением стойкости, каковая ожидается от данной конкретной бронеплиты.

Но нужно принять во внимание, что данная конкретная плита оказалась экстремально хорошей, и ее стойкость на 19 % превышает нормативную. Следовательно, она соответствовала 151,13-мм бронеплите стандартной стойкости. Подставив в расчет вместо 127 мм фактической толщины плиты 151,13 мм, получаю «К» = 2 265 – именно этот коэффициент характеризовал стойкость стандартной крупповской плиты отечественного производства по отношению к 120-мм снаряду.

Здесь, пожалуй, хотелось бы еще раз обратить внимание уважаемого читателя на особенность формулы бронепробития, выведенной де Марром. Рост толщины брони не прямо пропорционален росту скорости снаряда, на которой тот эту броню пробивает (скорость снаряда изменяется пропорционально толщине брони в степени 0,7). Коэффициент «К», наоборот, изменяется прямо пропорционально скорости. Поэтому рост стойкости (толщины) брони на 19 % требует увеличения «К» и скорости снаряда для ее пробития только на 13,02 %.

Я бы с удовольствием привел не только расчетные значения коэффициента «К», но и скорости снарядов, необходимые для пробития брони, но в данной таблице это невозможно, поскольку эти скорости хотя и незначительно, но все-таки различаются в зависимости от массы снарядов. В дальнейшем, когда я буду публиковать описания каждого попадания, эти скорости, разумеется, будут представлены уважаемому читателю.

Возникает вопрос: как определялась фактическая стойкость конкретной бронеплиты?

Прямого ответа на этот вопрос учебник Е. А. Беркалова не содержит, но указывается, что для обуховских плит № 176 и 177 для 254-мм снарядов этот параметр определялся путем поверочных выстрелов. Можно предполагать, что и для прочих плит он устанавливался схожим образом.

Выводы
1. Самый главный вывод, который следует из приводимых выше расчетов – это огромный разброс по прочности крупповских бронеплит отечественного производства, стойкость отдельных экземпляров могла превышать установленный стандарт аж на 19 %.

2. Превышение стандартной стойкости бронеплит было нормой. Из 13 бронеплит только 2 имели прочность, соответствующую нормативу, остальные оказались прочнее.

3. Стойкость бронеплит рассчитывалась с учетом конкретных типов снарядов. Так, например, одна и та же обуховская плита № 177 превосходила стандартную при воздействии 203-мм снарядов на 7,7 % (коэффициент плиты 1,077), а при воздействии 254-мм снарядов – только на 2 % (1,02). Что, безусловно, еще раз подчеркивает, что коэффициент «К» по формуле де Марра определяет стойкость защиты не «вообще», а по отношению к конкретному снаряду.

4. Расчетные значения «К» для неизогнутых бронеплит колеблются даже в пределах одного калибра снарядов:

– 120-мм снаряды: 2 255–2 265 для плит приведенной толщины и 2 466–2 560 – для фактических;

– 152-мм снаряды: 2 198–2 283 для плит приведенной толщины и 2 260–2566 – для фактических;

– 203-мм снаряды – 2 189–2 200 для плит приведенной толщины и 2 274–2 317 – для фактических;

– 254-мм снаряды – 2 161 для плит приведенной толщины и 2 191 – для фактических;

– 305-мм снаряды – 2 181–2 204 для плит приведенной толщины и 2 181–2 335 – для фактических.

5. В целом заметна тенденция, что сравнительно тонкие плиты по отношению к снарядам довольно малых калибров показывают лучшую стойкость, нежели плиты большей толщины под воздействием крупных калибров.

6. Прослеживается странность в расчетах стойкости изогнутой плиты – чем больше отклонение от нормали, тем меньше ее расчетная стойкость.

7. Изогнутая броня имеет меньшую стойкость, нежели «плоская». Две бронеплиты толщиной по 229 мм подвергались обстрелу 152-мм снарядов, однако минимальный «К» у изогнутой плиты – 2 104, а у плоской – 2 260.

Гипотеза о разнице в стойкости брони
Как могло получиться, что при выделке цементированных плит происходил такой разброс в стойкости? Здесь, увы, я могу лишь только строить предположения.

Очевидно, что если мы возьмем две абсолютно идентичные заготовки и проведем над ними абсолютно идентичные операции, то в результате мы получим две совершенно одинаковые броневые плиты. Но в жизни, конечно, такого не бывает – гуляет и состав заготовок, и операции по техпроцессу осуществляются не идентично, а с некоторыми допусками.

В то же время процесс создания цементированной плиты по методу Круппа весьма непрост. Я приведу его коротко по описанию, данному уважаемым П. В. Сахаровым в его работе «Выделка броневых плит по способу Круппа».

Сначала варится сталь определенного химического состава. Затем она плавится в мартеновских печах и отливается в чугунные изложницы в слитки, превосходящие по весу на 70 % вес плиты в окончательном виде.

Затем слитки охлаждают, освобождают от изложницы, опять прогревают и прокатывают до состояния чуть толще необходимого. Прокатка длится 40–55 минут, а потом – снова в печь.

Разогретую до 600 градусов заготовку отправляют теперь под пресс, затем – очищают от шлаков и нечистот.

Затем берутся две плиты, устанавливаются цементируемыми поверхностями друг к другу так, чтобы расстояние между ними было несколько сантиметров и там, в нагретом почти до тысячи градусов виде, эти плиты стоят от 7 до 20 дней, причем между ними пускают газ, дабы «науглеродить» подвергаемую цементации поверхность.

Броня Круппа Россйиской империи. Идем на рекорд
Горячая плита охлаждается в масле, при этом само масло охлаждается циркулирующей водой, снова нагревается и затем погружается в воду. А затем – снова под пресс, теперь уже придающий будущей плите желаемую форму. Причем этот процесс может быть при необходимости повторен, если требуемое состояние заготовки не достигнуто с первого раза.

А потом – снова в печь, но процесс сложнее предыдущего, потому что задачей закалки является доведение температуры цементируемого слоя до 800–900 градусов, в то время как нецементируемая сторона должна прогреться не более чем до 650 градусов. Немецкие инженеры обеспечивали это путем укладки плиты нецементированной стороной на влажный песок, который хорошо отводит тепло, в то время как цементируемая поверхность остается открытой.

И, наконец, после этой обработки происходит окончательная закалка струями воды, падающими на цементируемую плоскость.

Разумеется, процесс изготовления крупповских плит в разных странах не был идентичен, но оставался в известной степени схожим. И можно предполагать, что некоторые отклонения в составе заготовок, а также в технологическом процессе (температурные режимы и прочее) как раз и приводили к показанной выше разнице в стойкости бронеплит.

И тут возникает второй вопрос – если уж было много бронеплит, чья стойкость превосходила стандартные значения, то как много было броневых плит, которые до стандарта не дотягивали?

Утверждать, что таковых не имелось, лишь на том основании, что они не использовались при испытаниях снарядов, нельзя, поскольку это будет типичной «ошибкой выжившего». Кто знает, может быть, часть бронеплит, представленных для испытаний, была забракована в результате поверочных выстрелов, а профессор Е. А. Беркалов просто не указал это в своей работе, поскольку к делу проектирования снарядов это никоим образом не относилось?

Я предполагаю (но это лишь гипотеза), что стандартная прочность плиты Круппа отечественного производства – это минимальная, или же близкая к этому стойкость, которая достигается при соблюдении химического состава стали и требований технического процесса. То есть стандарт – это минимум прочности, каковую покажет плита, даже если подавляющее большинство химических и технологических допусков сыграют против нее. А снижение стойкости ниже стандарта происходит тогда, когда химсостав заготовки изначально не соответствует требованиям, либо же допущены нарушения техпроцесса, иными словами, произошел вылет за предельно допустимые допуски.

В обоснование этой гипотезы могу сказать следующее.

Очевидно, что есть некоторые минимальные и максимальные значения стойкости, каковыми может обладать бронеплита, если соблюдены граничные требования по химсоставу ее заготовки и техпроцессу. Попросту говоря, если все допуски сыграли в плюс – мы получим плиту наилучшей прочности, а если наоборот – в минус, то прочность будет минимальной. Между этими минимумом и максимумом и будет гулять стойкость производимых бронеплит. Но довольно трудно представить себе, что отклонения и допуски были такими, чтобы стойкость плиты изменялась на плюс-минус 19 % от среднего значения.

Опять же – если предположить, что, к примеру, стандартная стойкость была задана по некоему среднему уровню, то в этом случае примерно половина бронеплит оказалась бы ниже требуемого уровня и не принималась бы заказчиком. Но тогда мы имели бы свидетельства о регулярной и массовой выбраковке брони, чего мне в источниках никогда не попадалось. Да, брак был, да, какие-то партии браковались, конечно, но никак не половина от произведенного.

Поэтому я думаю, что моя гипотеза верна. Предполагаю также, что она справедлива и применима к броне не только отечественных, но и иностранных производителей.

Очень важное замечание
Как уже говорилось выше, испытания стрельбой, на основании которых сделаны вышеизложенные выводы, производились в период 1901–1903 гг. Но нельзя забывать, что требование, чтобы снаряд, пробивая броню, оставался в целом виде, было сформулировано позднее – только в 1905 году.

Отсюда следует очень простой вывод: приведенные выше коэффициенты «К» соответствуют требованиям пробития брони без сохранения целостности снаряда. Если же ставить условие сохранения снаряда в целом виде, то для его выполнения скорости снаряда на броне должны быть больше, а «К» отечественной брони будут выше, чем приведенные в таблице в этом материале.

Далее мы рассмотрим результаты испытаний стрельбой по всем калибрам: от 120-мм до 305-мм.

Продолжение следует…