Casi como acero, pero con matices: aleaciones ligeras en el blindaje de tanques contra proyectiles acumulativos

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Casi como acero, pero con matices: aleaciones ligeras en el blindaje de tanques contra proyectiles acumulativos

Se cree ampliamente que las armaduras hechas de aleaciones ligeras, especialmente aluminio, debido a sus bajas propiedades físicas y mecánicas, son adecuadas exclusivamente para vehículos de combate ligeros como vehículos de combate de infantería y vehículos blindados de transporte de personal y solo pueden brindar protección contra balas y armas de pequeño calibre. municiones de armas automáticas. Por lo tanto, el uso de estos materiales como relleno de blindaje de tanques supuestamente no tiene ningún beneficio.

En este material, basándonos en los resultados de las pruebas, demostraremos que esto no es así. Las aleaciones a base de aluminio, magnesio y titanio no resisten peor que el acero contra proyectiles acumulativos de determinados espesores.




Aluminio, magnesio y titanio.


Quizás debamos comenzar con el hecho de que las pruebas descritas en este material se llevaron a cabo hace cuarenta años en la URSS y fueron ampliamente replicadas en la literatura científica especializada. El objetivo de su implementación fue determinar la resistencia antiacumulativa de aleaciones ligeras utilizadas como cargas. tanque armadura, además de determinar la dependencia de su capacidad protectora del grosor de las capas.

Como parte de estas actividades, se seleccionaron las siguientes tres aleaciones como sujetos de prueba.

A base de aluminio, la aleación de blindaje ABT-102 con la adición de zinc y magnesio, con la que todavía hoy se fabrican los cascos del famoso BMP-3. Su densidad es de 2,78 gramos por centímetro cúbico, su resistencia a la tracción es de 460 MPa, su dureza es de 140 HB y su módulo dinámico de elasticidad es de 70 GPa.

A base de magnesio: aleación MA2-1 con aluminio, zinc y manganeso. Su densidad es de 1,79 gramos por centímetro cúbico. Resistencia a la tracción – 270 MPa, dureza – 60 HB, módulo de elasticidad dinámico – 40 GPa.

Basado en titanio - aleación VT-6 con aluminio, vanadio y hierro. Su densidad es de 4,43 gramos por centímetro cúbico. La resistencia a la tracción es la más alta en comparación con las anteriores: 850 MPa, dureza: 300 HB. Módulo dinámico de elasticidad – 130 GPa.

Se fabricaron láminas con espesores de 140, 280 y 420 milímetros de aleación de titanio y aluminio, y sólo 140 y 280 mm de aleación de magnesio. Todos ellos (por separado, por supuesto) fueron colocados entre dos barreras de acero, simulando así el blindaje de un tanque como un "sándwich".

Proyectil acumulativo M105 de 456 mm. Durante el experimento, nos centramos en su penetración de armadura.
Proyectil acumulativo M105 de 456 mm. Durante el experimento, nos centramos en su penetración de armadura.

El espesor de la placa de acero delantera era de 107 milímetros a lo largo del recorrido del chorro acumulativo. Este indicador se debió a la necesidad de excluir impactos altamente explosivos y de impacto sobre los materiales en estudio. Pero el espesor de la barrera de acero trasera se seleccionó de tal manera que el chorro acumulativo, que tiene una penetración residual después de superar la placa frontal y la aleación ligera, no pudiera atravesarla; de esta manera fue posible evaluar la contribución de aluminio, magnesio y rellenos de titanio para la protección general.

En cuanto al arma destructiva en sí, su papel lo desempeñaban proyectiles acumulativos con una penetración de blindaje de 330 a 350 milímetros, similares a los proyectiles para cañones estriados de 105 mm para tanques de la OTAN.

¿Cuándo está protegido como el acero?


En general, una comparación de la resistencia de las armaduras de acero y, por ejemplo, de aluminio suele asociarse al hecho de que el espesor de estas últimas, para proporcionar el nivel de protección requerido, siempre debe ser mayor. Después de todo, estamos hablando de un compromiso: si quieres menos peso, pagas con mayores dimensiones de piezas blindadas hechas de materiales de menor densidad.

Y no hace falta ir muy lejos para ver ejemplos: en el BMP-3, el espesor de la aleación ABT-102 alcanza hasta 50 milímetros, aunque el mismo nivel de protección se puede proporcionar con láminas de 15 a 20 mm de alto. acero de armadura dura.

Pero en el caso del uso de aleaciones ligeras en el blindaje de los tanques, la situación es algo diferente.

Durante el bombardeo de simuladores de blindaje de tanques con capas de aleación de aluminio ABT-140 de 102 mm, resultó que su contribución a la protección general de la parte del blindaje es en promedio de 149 mm. Es decir, cada milímetro de su espesor en una barrera es prácticamente equivalente (incluso ligeramente superior) al mismo milímetro de armadura de acero. Al mismo tiempo, la masa de una capa de 140 mm de ABT-102 correspondía a la masa de una chapa de acero de forma similar con un espesor de 50 milímetros.

En las torretas de los primeros tanques T-64 se utilizaba relleno de aleación de aluminio.
En las torretas de los primeros tanques T-64 se utilizaba relleno de aleación de aluminio.

Se obtuvieron resultados un poco más pequeños, pero aún impresionantes, al bombardear armaduras con una capa de 140 mm de aleación de magnesio MA2-1. Su contribución a la protección general de la parte del blindaje fue de 140 mm en promedio. Al igual que el ABT-102, el MA2-1 contra munición acumulativa de tal espesor es casi equivalente a una armadura de acero, pero pesa incluso menos, como una lámina de acero de 32 mm.

La armadura con una capa de 140 mm de aleación de titanio VT-6 dio en general un rendimiento similar. Su contribución a la defensa general es de 142 milímetros de media. Es decir, al igual que los dos materiales anteriores, tiene parámetros de resistencia antiacumulación similares al acero en un espesor determinado. Es cierto que, debido a su mayor densidad, la masa de una lámina de 140 mm de esta aleación es mucho mayor y es igual a la masa de una placa de acero de 80 mm de espesor.

Por lo tanto, el uso de aleaciones ligeras para la protección contra armas acumulativas en el blindaje de tanques está completamente justificado cuando se trata de una alternativa a las masas de acero. Además, con una resistencia antiacumulación similar, pesan varias veces menos que el acero; la ventaja en peso es obvia.

Pero aquí hay un matiz importante.

No puedes ir demasiado lejos en términos de grosor.


El hecho es que las aleaciones ligeras mencionadas anteriormente tienen una resistencia antiacumulación comparable a la del acero sólo en espesores limitados. Con su aumento significativo, la eficiencia cae notablemente debido al establecimiento de un régimen estable de penetración del chorro acumulativo en un obstáculo con características de baja densidad y baja resistencia.

Por ejemplo, al disparar contra un simulador de blindaje con una capa de aleación de aluminio ABT-102 de 240 mm de espesor, su contribución a la protección general es de 151 milímetros en promedio, sólo 2 mm más que en experimentos con capas de aluminio de 140 mm. Si el espesor de la capa aumenta a 420 mm, entonces la contribución, aunque aumenta, pero no mucho: en promedio, solo 177 mm.

Al mismo tiempo, una capa de ABT-102 con un espesor de 420 mm pesa lo mismo que una placa de acero de forma similar con un espesor de 150 mm. De este modo, el beneficio en términos de masa se pierde casi por completo.

Relleno de aluminio en la parte frontal superior del casco y la parte frontal de la torreta del tanque Object 432
Relleno de aluminio en la parte frontal superior del casco y la parte frontal de la torreta del tanque Object 432

Con la aleación de titanio VT-6 la situación es aún peor.

Cuando el espesor de su capa aumenta a 280 mm (la masa de la capa corresponde a 160 mm de acero), su contribución a la protección es de 163 milímetros en promedio. Si la capa de aleación de titanio se aumenta a 420 mm, entonces su contribución a la protección general es de 170 mm en promedio. Además, en este caso pesará como un macizo de acero de 240 milímetros de espesor.

En cuanto al magnesio MA2-1, un aumento de la capa de este material en la armadura conduce generalmente a una disminución de la contribución a la protección global: con un espesor de 280 mm, produce en promedio sólo 134 mm equivalentes a un chorro acumulativo. Esto último se debe al hecho de que una aleación tan frágil y de baja resistencia no tiene ningún efecto de frenado significativo en las partes de cola del chorro acumulativo.

Por todo lo anterior, las aleaciones ligeras, aunque son materiales muy útiles que permiten aligerar el peso de la protección del blindaje de un tanque, solo deben usarse dentro de espesores críticos.

En otras palabras, lo principal es no exagerar, de lo contrario no conseguirás ningún aumento de peso y durabilidad comparable al acero.

Fuentes:
A. I. Anisko, V. N. Bryzgov, N. M. Grishina "Resistencia antiacumulativa de cargas de aleaciones ligeras".
V. A. Grigoryan, A. N. Beloborodko, N. S. Dorokhov y otros "Cuestiones particulares de balística finita".
34 comentarios
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  1. +2
    10 julio 2024 05: 17
    Me pregunto si intentaron rellenar esta capa interior con algún tipo de relleno refractario como arcilla expandida, perlita, vermiculita. ¿Podría cortar esta corriente?
    1. +5
      10 julio 2024 05: 26
      Cita de Hipper
      Me pregunto si intentaron rellenar esta capa interior con algún tipo de relleno refractario como arcilla expandida, perlita, vermiculita. ¿Podría cortar esta corriente?

      Probamos el corindón, ¡ayuda!
      1. +7
        10 julio 2024 05: 36
        Probamos el corindón, ¡ayuda!

        Y probamos arena wassat
        1. 0
          10 julio 2024 05: 43
          Cita: Eduard Perov
          Y probamos arena

          ¡Para exportación! Arena para exportación, pero a precios especulativos, esto es fuerte. riendo
          1. +5
            10 julio 2024 05: 46
            ¡Para exportación! La arena para exportación es fuerte.

            ¿Por qué exportar? Todos los tanques del tipo T-72A y T-80B\BV tienen una "cabeza" de arena. what
            1. 0
              10 julio 2024 05: 50
              Cita: Eduard Perov
              ¿Por qué exportar? Todos los tanques del tipo T-72A y T-80B\BV tienen una "cabeza" de arena.

              Porque sólo se exportaron tanques con núcleos de arena, EMNIP.
              1. +3
                10 julio 2024 05: 58
                Porque sólo se exportaron tanques con núcleos de arena, EMNIP.

                El T-72S no tenía arena, al igual que el T-80U suministrado a otros países. Pero si hablamos específicamente del T-72M/M1, entonces sí, no había nada hecho de relleno más que arena o armadura de acero macizo.
                1. 0
                  10 julio 2024 06: 03
                  Bueno, esto ya no es la URSS, sino la Federación de Rusia. Fue especial, todo estaba agotado.
                  Cita: Eduard Perov
                  T-72S no tenía arena.
                  Simplemente escriben que enviaron S-ki con arena a Irán.
                  1. +1
                    10 julio 2024 10: 18
                    No recuerdo, ¿en algún lugar usaban bolas de metal-cerámica o carburo como relleno? Quizás no con nosotros. recurso
                    1. +1
                      10 julio 2024 10: 26
                      Cita de Encelado
                      No recuerdo, ¿en algún lugar usaban bolas de metal-cerámica o carburo como relleno? Quizás no con nosotros.

                      https://topwar.ru/195906-keramika-v-tankovoj-brone-zaschita-ot-kumuljativnyh-snarjadov.html
                      1. +1
                        10 julio 2024 10: 27
                        ¡Ay pasip! Sí, recuerdo el artículo. Necesito volver a leerlo, restaurarlo, por así decirlo... Eh... la vejez no es una alegría. wassat hi
                        ZY hi bebidas
                      2. +2
                        10 julio 2024 10: 38
                        Cita de Encelado
                        ¡Ay pasip! Sí, recuerdo el artículo. Necesito volver a leerlo, restaurarlo, por así decirlo... Eh... la vejez no es una alegría.

                        Gracias al autor, este es también su artículo.
                      3. +1
                        10 julio 2024 10: 41
                        Cita: Vladimir_2U
                        Gracias al autor, este es también su artículo.

                        Bueno, entonces... pero también para ti... ¡Bueno, Lyova! ¡Bueno, detective! c) Características de la caza nacional riendo Aquí encontró al PM detrás del árbol con dinamita....aunque otro lol
  2. +5
    10 julio 2024 05: 30
    Las aleaciones de titanio son un poco caras, aunque son mucho más fuertes y resistentes al calor que las aleaciones de aluminio. Y se necesita una armadura gruesa pero ligera; Bradley e incluso el M113 han demostrado su eficacia en términos de durabilidad.
    1. +10
      10 julio 2024 05: 53
      Nuestros pilotos de drones admitieron que el Bradley es una máquina muy duradera. aunque todos se rieron, incluso hicieron una película (las guerras del Pentágono, una buena comedia), pero resultó ser un auto excelente (pero los idiotas rechazarán este comentario, porque todo su equipo no es nuestro, guano, solo lo nuestro puede ser bueno)
      1. -1
        10 julio 2024 06: 41
        Por eso se rieron (y ríen), porque Bradley generalmente corta a escala cósmica.
        Y aunque esa película parece una comedia, en muchos detalles clave reproduce fielmente el libro original, y este libro está lejos de ser humorístico y fue escrito por una persona que estuvo directamente involucrada en el desarrollo y pruebas de Bradley.
        Y no lo escribió con ganas de reír, sino al contrario, como un intento de mostrar cuán “podrido está todo en el Reino de Dinamarca”. Es decir, en el Pentágono.
        En lugar de un “taxi de combate” rápido, sigiloso y barato, terminaron con un subtanque caro y pesado. Y todos entendieron todo, pero el dinero siempre gana.
        El proyecto de los barcos litorales es de la misma ópera. Es solo que Bradley fue creado durante la Guerra Fría, por lo que no tiraron la cosa a medias a la basura y no hubo tiempo para comenzar el desarrollo desde el principio.
        1. +8
          10 julio 2024 14: 26
          No es un corte, pero nuestros luchadores colocaron a Bradley en el primer lugar en términos de capacidad de supervivencia. Generalmente es muy difícil prenderle fuego de inmediato. La cosa resultó muy digna. Inteligencia mantiene una conversación sobre este tema con un soldado de la empresa UAV. - "MEJOR EN EL HOGAR 1: SUPERVIVENCIA DEL ENEMIGO" ARMADURA"". Así que era demasiado pronto para que todos se rieran.
        2. +4
          10 julio 2024 15: 14
          Se pueden hacer películas similares sobre muchos tipos de armas y equipo militar. Por ejemplo, aproximadamente en el mismo momento 29.
  3. +5
    10 julio 2024 05: 39
    Pero, ¿qué pasa si hay 2 o 3 láminas de 140 mm en placas de armadura de acero de 20 a 30 mm? También me gustaría leer un artículo similar sobre BOPS y núcleos de impacto. aunque el papel del BOPS está disminuyendo cada vez más y el papel de las unidades de control y armas acumulativas está aumentando. También me gustaría hablar sobre la resistencia de las armaduras y aleaciones a fracturas y otras deformaciones por efectos altamente explosivos, porque en la misma Ucrania, los tanques con artillería con explosiones cercanas se dispararon con más frecuencia que con BOPS (en mi humilde opinión, podría estar equivocado )
  4. +1
    10 julio 2024 07: 27
    La relación entre las características de peso y tamaño es más o menos clara. Y con el chorro acumulativo, ¿qué pasa y por qué llegaste a la conclusión de que se pueden utilizar estas aleaciones?
    1. +3
      10 julio 2024 09: 08
      ¿Y qué pasa con el chorro acumulativo...?

      En una primera aproximación, un chorro de metal líquido procedente de un cono acumulativo penetra en una capa de armadura líquida. Presiones extremadamente altas durante la interacción de los metales provocan tensiones que exceden significativamente el límite de plasticidad.
      Esta aproximación permitió a Mikhail Alekseevich Lavrentyev crear la teoría de la penetración acumulativa. Aquí hay un artículo popular _https://topwar.ru/224161-kumuljativnyj-jeffekt-akademika-lavrenteva.html. Además de este artículo, proporcionaré escaneos del libro. Mikhail Alekseevich Lavrentiev y Boris Vladimirovich Shabash
      Métodos de la teoría de funciones de una variable compleja M., 1965, 716 págs.
      Contienen una descripción cualitativa del proceso. Y los detalles de qué y cómo sucede con la reserva anterior obviamente no son para fuentes abiertas.
      1. +1
        10 julio 2024 12: 16
        El libro describe el proceso físico del efecto acumulativo en relación con la armadura. Me preguntaba cómo afecta la propia armadura de aleación ligera al chorro acumulativo. Por ejemplo, ¿quizás amortigua su velocidad, reduce su energía cinética?
        1. +2
          10 julio 2024 13: 55
          Por ejemplo, ¿quizás amortigua su velocidad, reduce su energía cinética?

          Creo que para obtener respuestas a este tipo de preguntas no deberías preguntar aquí. En la época soviética, la descripción de las funciones de cada tercer remache se clasificaba como aglomerado. No sé cómo ahora.
        2. 0
          11 julio 2024 01: 25
          Puedo suponer que los metales ligeros comienzan a evaporarse bajo la influencia de un chorro acumulativo, absorbiendo una cantidad considerable de energía térmica; para el aluminio, por ejemplo, la entalpía de vaporización es varias veces mayor que la del agua;
          Pero qué trucos hicieron, que la losa se hizo el doble de gruesa y el chorro acumulativo voló más lejos, no lo entiendo muy bien.
      2. 0
        10 julio 2024 15: 23
        Cita: Sensor

        En una primera aproximación, un chorro de metal líquido procedente de un cono acumulativo penetra en la capa de armadura líquida.

        En el marco del esquema hidrodinámico, sería interesante considerar la opción de propagar un chorro acumulativo no “en un ambiente con presión constante”, sino en una capa de gradiente de densidad, con la dirección del gradiente perpendicular al vector de movimiento. del chorro. Estos gradientes, en teoría, se pueden obtener en aleaciones metálicas de diferentes densidades. ¿Es esta la razón del éxito limitado de la armadura de aluminio? Si su eficacia se debe únicamente a una fina capa de gradiente, su mayor espesamiento no ofrece ninguna ventaja.
    2. +4
      10 julio 2024 10: 17
      Cita: Semak
      ¿Qué está pasando y por qué llegó a la conclusión de que se pueden utilizar estas aleaciones?

      Lo describimos más o menos arriba, pero podría ser un poco más sencillo. Bajo tal presión, los metales se comportan como líquidos y, en consecuencia, obedecen a la hidrodinámica. En realidad, el chorro acumulativo no quema (probablemente recuerdes la historia cuando llamamos a los proyectiles acumulativos perforantes) y no penetra: "lava" la armadura, si se puede decir en el nivel cotidiano. Y el hecho de que supuestamente hay metal derretido en los bordes, no se derrite, sino que simplemente fluye, por así decirlo.
      1. +2
        10 julio 2024 12: 28
        El proceso de transición rápida de un estado de agregación a otro no se ha estudiado completamente, y mucho menos el proceso de transferencia de energía cinética a energía térmica. Hay problemas ahí. Se libera más calor del esperado según los cálculos.
  5. +1
    10 julio 2024 12: 06
    El hardware y la electrónica ahora están disponibles y son relativamente baratos. Por lo tanto, debemos esforzarnos por conseguir vehículos no tripulados que no necesiten protección contra la acumulación de proyectiles. Su protección será la distribución masiva, las pequeñas dimensiones y la movilidad....
  6. +5
    10 julio 2024 12: 16
    Todo es guerra, sí guerra. Nos gustaría investigar estas aleaciones para carrocerías. Nuestro Deripaska se está ahogando, vendiendo aluminio por casi nada. Y luego, tal vez, por una vez, las UAZ obtendrían unidades de acero inoxidable.
    1. +2
      10 julio 2024 15: 04
      Y luego, tal vez, por una vez, las UAZ obtendrían unidades de acero inoxidable.

      Hojas enrolladas OT-4-1 5616 RUR/kg.
      _https://www.metprokat.su/produkciya/titan/list/ot4-1/
      Las características de resistencia son peores que las del VT-6 (Ti-6Al-4V), pero a un precio más bajo.
      Entiendo que tengo muchas ganas de tener una UAZ de acero inoxidable. Hablando de resistencia a la corrosión, el titanio y el hierro forman un excelente par galvánico.
  7. +1
    10 julio 2024 12: 21
    Bueno, la armadura combinada se inventó hace unos 40 años, pero de hecho ahora no instalan nada más. Por ahora, la mejor opción de protección es la protección dinámica.
    1. +1
      10 julio 2024 21: 13
      Cita: PoruchikGT
      Por ahora, la mejor opción de protección es la protección dinámica.

      DZ sin una capa de armadura debajo es inútil. Solo divide la corriente en varias gotas con menos energía y la armadura debería detener estas gotas.
  8. 0
    11 julio 2024 01: 32
    ¿Habrá un artículo sobre armaduras líquidas? ¿Nadie intentó abordar el asunto adecuadamente, y no simplemente colocando tanques de combustible diesel en los lugares vulnerables? ¿Quizás el tanque se pueda revestir con un par de capas de 0.5 botellas de plástico y no podrás atravesarlo? ¿O veinte centímetros de parafina?
    En general, a veces da la impresión de que el efecto acumulativo no se ha estudiado de la forma habitual, sino que simplemente están haciendo conchas y viendo si penetran o no, para luego expresar sus conjeturas con los dedos.
  9. 0
    13 julio 2024 08: 58
    Cita: Saxahorse
    DZ sin una capa de armadura debajo es inútil. Solo divide la corriente en varias gotas con menos energía y la armadura debería detener estas gotas.

    Para vehículos ligeramente blindados, la instalación de protección de emergencia es problemática debido al impacto de la propia protección de emergencia en su armadura bastante delgada cuando se activa. En el mismo Bradley, fue necesario agregar una capa adicional entre la armadura principal y los bloques de teledetección.