Участник:andrew777:ru
Броня(корабельная) предназначение, история развития.
2.Виды брони
3.Корабельная броня
4.Железная броня
5.Броня компаунд
6.Стальная броня
7.Никелевая броня
8.Гарвеевская броня
9.Цементированная броня круппа
10.Литература
11.СсылкиБроня́ — слой защитного материала, обладающий достаточно большой прочностью, вязкостью, толщиной и другими механическими параметрами, имеющими наивысшие показатели качества и надежности, выполняющий функцию заграждения, "щита" от различного по силе и интенсивности воздействия на объект, покрытый этим слоем. Понятие «броня» имеет довольно широкое толкование, но в целом основным значением является защита.
История возникновения. Первыми прототипами брони, такой какую мы понимаем сейчас, являются доспехи и щиты. Сделаны они были в силу развития технологий и вооружения абсолютно из различных материалов таких каr: бумага, дерево, кожа, бронза, алюминий, железо, сталь. Встречались и болие причудливые. Основной функцией брони была защита человеческого тела от механического воздействия рубящих и колющих ударов режущего оружия, сокрушительных ударов бробящего, стрел, дротиков, копий. Толчком для улучшения качества и защитных свойств брони всегда было развитие технологий изготовления оружия и появление его новых видов. Технологии брони всегда учавствовали в гонке с технологиями оружия, причем первые всегда были вынуждены догонять. Со временем броня принимала все более эффективные формы, резко снизилось количество украшений в пользу удешевления. В дальнейшем стало увеличиваться количество брони на кораблях, лодках, повозках, и дальнейшее её наращивание. Большая востребованность в защите дала мощный импульс развитию металлургии и всяческой обработке металлов.
Виды брони:
Гомогенная (в основе которой лежит однородное вещество)
Армированная (Основной металл имеет усиления)
Разнесенная (защищает важные компоненты)
Простая.
По применению:
Нательная
Транспортная (Бронирование для защиты пасажиров и экипажа)
Корабельная (бронирование для защиты жизненно важных узлов машины и личного состава)
Строительная (бронирование для защиты зданий и военных сооружений)
Кабельная
Космическая.
Корабельная броня. Корабельная броня до середины 19-го века была выполнена из толстого слоя дерева, который довольно неплохо защищал корабль от ядер. 20 февраля 1805 года в журнале "Таймс" была опубликована статья одного английского изобретателя по имени Вильям Конгрив в которой он предлагал забронировать корабли железными щитами. Аналогичное предложение поступило в 1812 году от американца Джона Стевено и в 1814 от француза Анри Пексана. Однако эти публикации не получили должного внимания. Первые появившиеся в то время корабли из железа построенные для британского флота в 1845 году пароходофрегаты «Birkenhead» и «Trident» 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 развитием металлургии и артиллерии. В 1819 году генерал Пексан изобрел новый вид вооружения, это была ручная граната которая причиняла огромный ущерб кораблям своим взрывным и зажигательным воздействием. Но не смотря на всю мощь и потенциал нового оружия, которое очень хорошо показало себя на тестовых стрельбах, его внедрение шло медленно. Но дело резко сдвинулось после его боевого применения в 1849 году в битве при Экерн фиорде и в 1853 году в бою при Синопе, даже самые ярые критики были вынуждены согласиться с невероятной эффективностью разрывной гранаты. Параллельно развивались идеи строительства кораблей с новым видом брони. В США Джон Стивенс со своими сыновьями провел ряд экспериментов с целью понять закономерности прохождения ядер сквозь железные бронеплиты и определения минимальной толщины плиты которая сможет выдержать удар самого современного на то время орудия. В 1842 один из сыновей Стевенса — Роберт, представил результаты проведённых экспериментов и новый проект плавучей батареи комитету Конгресса. Эти эксперименты вызвали большой интерес в Америке и Европе. В 1854 году правительство поручило французскому кораблестроителю Дюпюи де Лому разработать проект бронированного фрегата с чем он успешно справился. И уже в 1854 году была заложена плавучая батарея Стевенса. Через несколько месяцев были заложены четыре броненосных батареи во франции и еще через некоторое время три в Англии. Впервые французские плавучие батареи «Devastation», «Lave» и «Tonnate» были с успехом использованы при обстреле кинбурнских фортов во время Крымской войны. Корабли вышли столь удачными, что побудили ведущие мировые державы-Англию и францию, к строительству броненосных мореходных кораблей.
Железная Броня Процесс взаимодействия брони и снаряда довольно сложен и к броне применяются взаимно противоречащие требования. С одной стороны материал для брони должен быть достаточно твердым, что бы снаряд разрушался при ударе. С другой стороны он должен быть достаточно вязким, чтобы не растрескиваться при ударе и поглощать энергию осколков разрушившегося снаряда. Большинство твердых материалов являются достаточно хрупкими и поэтому не подходят в качестве брони. Кроме того материал должен быть достаточно распространен, не дорог и относительно прост в производстве, так как для защиты корабля он требовался в большом количестве.
Единственными подходящими материалами на то время были кованное железо и чугун. При практических испытания выяснилось что чугун хоть и обладает высокой твердостью, но слишком хрупок. Поэтому было выбрано кованное железо.
Первые бронированные корабли защищались многослойной броней — на деревянных балках толщиной 900 мм крепились железные плиты толщиной 100—130 мм (4-5 дюймов). Масштабные эксперименты в Европе показали что в пересчете на единицу веса такая многослойная защита по эффективности хуже сплошных железных плит. Тем не менее во время гражданской войны в США американские корабли имели в основном многослойную защиту, что объяснялось ограниченными технологическими возможностями по производству толстых железных плит.
Первыми мореходными броненосными кораблями стали французский линейный корабль «Gloire» водоизмещением 5600 т и английский фрегат «Warrior» водоизмещением 9000 т. «Warrior» был защищен броней толщиной 114 мм. 206,2 мм орудие того времени выстреливало ядро массой 30 кг со скоростью 482 м/с и пробивало такую броню на дистанции только меньше 183 метров.
Броня компаунд Одним из способов получить броневую плиту с твёрдой поверхностью и вязкой подложкой стало изобретение брони компаунд. Было выяснено, что твёрдость и вязкость стали зависит от содержания в ней углерода. Чем больше углерода, тем более твёрдой, но и более хрупкой получается сталь. Броневая плита компаунд состояла из двух слоёв материала. Наружный слой состоял из более твёрдой стали с содержанием углерода 0,5-0,6 %, а внутренний — из более вязкого кованного железа с низким содержанием углерода.
Первым способ изготовления компаундной брони предложил Уилсон Кэммел. На разогретую поверхность плиты из кованного железа выливалась сталь из литейной печи. Другой вариант предложил Эллис-Браун. По его способу стальная и железная плиты припаивались друг к другу бессемеровской сталью. В обоих процессах плиты дополнительно прокатывались. В зависимости от типа снаряда эффективность компаундной брони менялась. Против наиболее распространенных железных снарядов 254-мм (10 дюймовая) компаундная броня была эквивалентна 381—406 мм (15-16 дюймов) железной брони. Но против появившихся в то время специальных бронебойных снарядов из прочной стали компаундная броня была только на 25 % прочнее кованного железа — 254-мм (10 дюймов) плита компаунд была приблизительно эквивалентна 318-мм (12,5 дюймов) железной плите.
Стальная броня Приблизительно в то же время, что и броня компаунд, появилась стальная броня. В 1876 году итальянцы провели конкурс по выбору брони для своих броненосцев «Дандоло» и «Дуилио». Конкурс в Специи выиграла фирма Шнейдер и Ко., предложившая плиты из мягкой стали. Содержание углерода в ней было около 0,45 %. Процесс её производства держался в секрете, но известно что плита получалась из заготовки 2 метровой высоты путём её расковки до нужной толщины. Метал для плит получался в открытых печах Сименса-Мартена. Плиты обеспечивали высокий уровень защиты, но были сложны в производстве и изготовлении.
Следующие 10 лет шло жесткое противостояние компаундной и стальной брони. Содержание углерода в стальной броне было обычно на 0,1 % ниже, чем у лицевой части компаундной брони — 0,4-0,5 % против 0,5-0,6 %. При этом по эффективности они были сопоставимы — считалось что стальная броня толщиной 254 мм (10 дюймов) эквивалентна 318 мм (12,5 дюймам) железной брони.
Никелевая броня В конечном счете стальной броне удалось взять верх, когда в результате развития металлургии было освоено легирование стали никелем. Впервые его применил Шнейдер в 1889 году. При ударных нагрузках плиты из никелевой стали были меньше подвержены растрескиванию и образованию осколков. Кроме того никель облегчал термообработку стали — при закалке плита меньше коробилась.
После ковки и нормализации, стальная плита разогревалась выше критической температуры и погружалась на небольшую глубину в масло или воду. После закалки шёл низкотемпературный отпуск.
Эти нововведения позволили улучшить прочность ещё на 5 % — 254-мм (10-дюймов) плита из никелевой стали соответствовала 330-мм (13-дюймовой) железной броне.
По патентам Шнейдера никелевую броню производили компании Bethlehem Iron и Carnegie Steel. Броня их производства была использована при строительстве броненосцев «Техас», «Мэн», «Орегон». В состав этой брони входило 0,2 % углерода, 0,75 % марганца, 0,025 % фосфора и серы и 3,25 % никеля.
Гарвеевская броня Американец Г. Гарвей в 1890 году использовал процесс цементации для получения твёрдой лицевой поверхности стальной брони. Так как твёрдость стали с увеличением содержания углерода растет, Гарвей решил увеличить содержание углерода лишь в поверхностном слое плиты. Тем самым тыльная часть плиты оставалась более вязкой благодаря меньшему содержанию углерода.
В гарвеевском процессе стальная плита, контактирующая с древесным углём или другим углеродсодержащим веществом, нагревалась до температуры, близкой к температуре плавления и держалась в печи две-три недели. В результате содержание углерода в поверхностном слое возрастало до 1,0-1,1 %. Толщина этого слоя была небольшой — на 267-мм (10,5-дюймовых) плитах, на которых он был впервые использован, поверхностный слой был толщиной 25,4-мм (1 дюйм).
Затем плита подвергалась закалке по всей толщине сначала в масле, потом в воде. При этом цементированная поверхность получала сверхтвёрдость. Ещё лучших результатов удавалось достичь при использовании метода закалки путём подачи на разогретую поверхность плиты находящихся под высоким давлением мелких водяных брызг. Этот способ быстрого охлаждения оказался лучше, так как при простом погружении в воду между раскаленной плитой и жидкостью возникала прослойка пара, ухудшавшая теплообмен. Никелевая сталь с упрочненной поверхностью, отпущенная в масле и закаленная водяными брызгами и получила название «гарвеевская броня». Эта броня американского производства содержала около 0,2 % углерода, 0,6 % марганца и от 3,25 до 3,5 % никеля. Гарвеевская броня моментально вытеснила все остальные виды брони, так как была на 15-20 % лучше никелевой стали — 13 дюймов гарвеевской брони примерно соответствовали 15,5 дюймам брони из никелевой стали.
Цементированная броня Круппа В 1894 году фирма Круппа добавила в никелевую сталь хром. Полученная броня содержала 0,35-0,4 % углерода, 1,75-2,0 % хрома и 3,0-3,5 % никеля. Крупп внедрил процесс цементирования своей брони. В отличие от гарвеевского процесса он использовал газообразные углеводороды — светильный газ (метан) пропускался над раскалённой поверхностью плиты. Это опять же не было уникальной особенностью — такой способ применялся и в 1898 году до гарвеевского способа на американском заводе в Бетлехеме, и на французском заводе Шнейдер-Крезо. Уникальным броню Круппа делал способ закалки.
Суть закалки заключается в нагреве стали до критической температуры — когда происходит изменение типа кристаллической решетки и образуется аустенит. При резком охлаждении происходит образование мартенсита — твердого, прочного, но более хрупкого чем исходная сталь. В методе Круппа одна сторона стальной плиты и торцы обмазывались глиноземом или погружались в мокрый песок. Плита помещалась в печь, разогретую до температуры выше критической. Лицевая сторона плиты нагревалась до температуры выше критической и начиналось фазовое превращение. Тыльная сторона при этом имела температуру меньше критической. Зона фазового превращения начинала смещаться от лицевой стороны вглубь плиты. Когда уровень критической температуры достигал 30-40 % глубины плиты, её вытаскивали из печи и подвергали капельному охлаждению. Результатом такого процесса становилась плита с «ниспадающим упрочнением поверхности» — она имела высокую твёрдость до глубины порядка 20 %, на следующих 10-15 % шёл резкий спад твёрдости (так называемый лыжный спуск), а оставшаяся часть плиты была не упрочненной и вязкой.
При толщине свыше 127-мм крупповская цементированная броня была примерно на 15 % процентов эффективнее чем гарвеевская — 11,9 дюймов крупповской брони соответствовали 13 дюймам гарвеевской брони. А 10 дюймов брони Круппа были эквивалентны 24 дюймам железной брони. Впервые эта броня была использована на германских броненосцах типа «Бранденбург». Два корабля серии — «Курфюрст Фридрих Вильгельм» и «Вёрт» имели пояс из 400-мм компаундной брони. А на двух других кораблях — «Бранденбурге» и «Вейсенбург» пояс изготавливался из крупповской брони и благодаря этому его толщина была снижена до 215-мм без ухудшения бронезащиты.
Несмотря на сложность процесса изготовления крупповская броня благодаря своим превосходным характеристикам вытеснила все остальные типы брони и последующие 25 лет большая часть брони была именно крупповской цементированной броней.
Литература
Эверс Г. Военное кораблестроение = Kriegsschiffbau von H. Evers / редакция и перевод с немецкого Цукшвердт А. Э.. — Л.—М.: Главная редакция судостроительной литературы, 1935. — 524 с. — 3000 экз.
Ссылки
https://военная-энциклопедия.рф/советская-военная-энциклопедия/Б/Броня
