Dlaczego stosowano różne rodzaje pancerzy w czołgach?

Jeśli spojrzymy na czołgi z czasów II wojny światowej zauważymy, że stosowano w przeszłości trzy różne rodzaje łączenia pancerzy czołgowych. Śledząc historię wojsk pancernych można zobaczyć ich historię i ewolucję od nitowanych, poprzez spawane, kończąc na odlewanym. Przy czym po zakończeniu wojny korzystano z odlewano-spawanych pancerzy. Warto jednak zaznaczyć, że nie wszędzie przechodzono na kolejne rodzaje pancerzy. Dlaczego niektóre armie bardzo opornie rezygnowały z czołgów nitowanych?

Historia stosowania różnych rodzajów pancerzy jest inna dla każdego państwa, posiadającego na wyposażeniu armii czołgi. Przykładowo Wojsko Polskie w 1939 roku zaczynało przechodzić na pancerze spawane. Niemcy już w 1934 roku zaczęli stosować pancerz mieszany nitowano-spawany. Jednak po rozpoczęciu wojny nitów już niemal nie stosowali, a pod koniec wojny rozpoczęli opracowywać proces odlewania wież. Plany zrealizowano dopiero po wojnie. Przy czym nigdy nie odlewali całych kadłubów.

Natomiast Amerykanie od lat 30 XX wieku stosowali już pancerz spawany w pojazdach lekkich. Po rozpoczęciu działań wojennych szeroko stosowano pancerze spawane i odlewane. Ciekawym przykładem jest czołg M3 Lee, który występował we wszystkich konfiguracjach.

Japończycy dopiero z pomocą Niemców zaczęli w drugiej połowie wojny stosować pancerz spawany. Głównie w prototypowych pojazdach. Włosi natomiast tak bardzo pokochali nity, że nie tylko stosowali je we wszystkich czołgach, ale również nowe projekty nity przewidywały. Jako ciekawostkę można zaznaczyć, iż nity stosują do dziś, choćby w C-1 Ariete (oczywiście tylko do niektórych części).

Jakie zalety i wady miały poszczególne pancerze?

Nitowany pancerz wymagał szkieletu do którego przynitowywano pancerne płyty (wszędzie gdzie są nity tam znajdował się pod spodem szkielet). Taki szkielet stanowił dodatkową warstwę stali do pokonania dla pocisku pod warunkiem, że właśnie w niego trafił. Im cięższe płyty trzymał, tym grubsze elementy szkieletu musiały być i zwykle stanowiły ok 20% grubości przynitowanej płyty pancernej. Szkielet również bardzo ułatwiał montaż czołgów, ale i wydłużał sam proces. Dodatkowo niemało ważył dodając kilka procent masie czołgu. Niby niedużo, ale te 5% byłoby można przeznaczyć choćby na podwojenie grubości pancerzu przedniego. Połączenia nitowe są wytrzymałe, wiec po trafieniu nie odrywało płyt, ale niestety nity po takim trafieniu potrafią wyskakiwać i robić wewnątrz pojazdu za dodatkowe pociski mogące uśmiercić załogantów.

Podziurawiony pancerz nitowany było można zdjąć zrywając nity. Było to jednak czasochłonne, dlatego powstał szczególny rodzaj pancerza nitowanego: pancerz śrubowany. Zamiast nitów stosowano śruby. Przyśpieszało to wymianę uszkodzonych fragmentów pancerza i ich montaż, ale śruby trzymały słabiej niż nity i od ciągłych wibracji potrafiły się rozluźniać nawet przy zastosowaniu podwójnej nakrętki. Pancerz śrubowany stosowano między innymi w wieży brytyjskiego Cromwell.

Zalety:

– możliwość wymiany uszkodzonych płyt pancernych

– łatwość produkcji czołgów

– łatwość montowania nawet grubych płyt pancernych.

– możliwość naprawy nawet poważnie uszkodzonych pancerzy

– szkielet stanowi dodatkowe opancerzenie (w rogach i zgięciach pancerza zaraz za nitami)

– duża wytrzymałość połączeń.

– Możliwość stosowania wytrzymalszych płyt walcowanych

Wady:

– zwiększona waga pojazdu (3-5%)

– wydłużony czas produkcji czołgów

– wystrzeliwane nity przy trafieniach stanowią dodatkowe niebezpieczeństwo dla załogi

Spawany pancerz stanowił kolejny krok w ewolucji pancerzy. Było go można wykonać dzięki pojawieniu się techniki spawania przy pomocy acetylenu lub łuku elektrycznym. Technologia istniała co prawda od dłuższego czasu, ale dość sceptycznie do niej podchodzono i to jest jednym z powodów, dlaczego nie wszystkie państwa od razu się na nią przerzuciły. Spawanie było droższe i trudniejsze, ale czołg dzięki temu był też lżejszy i szybciej produkowany. Wymagało również wyspecjalizowanych pracowników i sprzętu, aby zachować wysoką jakość spawów. Dodatkową wadą pancerzy spawanych była słabsza wytrzymałość łączeń i wzmagała się ona przy grubszych płytach pancernych (dla których było trzeba wymyślić oddzielne techniki spawania). Było to widoczne zwłaszcza w pierwszych czołgach spawanych. Niemcy tą trudność dość szybko opanowali, ale Rosjanie męczyli się znacznie dłużej. Spawy również były dodatkowo osłabiane w przypadku kiedy nie łączono krawędzi płyt pod kątem prostym. I tu trzeba zwrócić uwagę na geniusz Rosjan. Otóż ci znając słabość spawów w t-34 (oraz fakt, że nie zawsze spawali wykwalifikowani pracownicy, a należy wiedzieć, że płyty pancerne spawa się dużo trudniej niz zwyczajną stal) użyli na przodzie jedną wielką płytę, dolną płytę ograniczając do minimum. Pierwsze serie dół miały nitowany, aby zachować wytrzymałość miejsca podatnego na trafiania ograniczając możliwość jego rozczepienia. Kolejno stosowano również gięty.

Dopiero w późniejszych modelach górna płyta i dolna były spawane, ale jeszcze przez jakiś czas łączenie to osłaniano stalowym krawężnikiem.

W celu skutecznego połączenia płyty pod kątem należało ich krawędzie odpowiednio ściąć, ale nie było to łatwe i nie od razu korzystano z takiego rozwiązania. Niemcy dodatkowo aby zwiększyć wytrzymałość coraz to grubszych płyt zaczęli stosować krawędzie zazębiające się.

Trzeba dodać, że spawy na tyle osłabiały pancerz i komplikowały montaż, że wymuszały stosowanie konstrukcji o jak najprostszych kształtach. Było można to trochę pominąć stosując płyty gięte, ale im stosunek szerokości łuku do grubości płyty był większym tym zgięcia miały mniejszą wytrzymałość. Jak bardzo? Porsche po wygięciu aż 200 mm płyty stanowiącej przód wieży Mausa musiał zwiększyć jej grubość o 10% czyli do 220mm, aby zachować jej wytrzymałość na poziomie 200mm (to dlatego grubość wieży w Mausie przekroczyła wymagane 200mm). W drugim prototypie wieża miała już 240mm (to ta co zachowała się). Prawdopodobnie jednak dalsze zwiększanie grubości pancerza wynikało z rywalizacji z Kruppem którego czołg przecież nie mógł okazać się lepszym. To jednak już inna historia.

Warto zaznaczyć, że uszkodzonego pancerza spawanego nie było można „odspawać” i wymienić na nowy, było więc trzeba dziury łatać. Czasem lepiej, czasem gorzej. Przy czym pancerz połatany był dużo bardziej podatny na kruszenie ze względu na zmęczenie materiału.

Zalety:

– szybkość produkcji względem nitowanych połączeń

– mniejsza waga

– możliwość stosowania wytrzymalszych płyt walcowanych (takich jak i przy nitowanym).

Wady:

– mniejsza wytrzymałość połączeń

– konieczność projektowania jak najprostszych kształtów

– nowa technologia, która w swych początkach była niedoskonała.

– duża możliwość wypaczenia przyspawanej płyty (krzywe przyspawanie) co wymagało czasochłonnego odspawania, lub odcinania płyty i przyspawania nowej (poprzednia nadawała się już tylko na przetop).

– Ograniczone możliwości naprawy uszkodzonego pancerza.

Jak widać, spawany pancerz ma więcej wad niż nitowany i mniej zalet. To mogło budzić opory wojskowych przed pancerzami spawanymi, ale zalety spawanych przewyższają wady, wraz zaletami nitowanych. W dodatku część wad spawanych pancerzy udało się ograniczyć, lub wyeliminować tak, że jedyną jaka została to ograniczona możliwość naprawy dziur. Czołgi jednak i tak miały krótką żywotność, więc łatanie ich osłabionych pancerzy nie robiło wielkiej różnicy. Tak więc spawy wreszcie zatriumfowały nad wolniej produkowanymi i cięższymi pancerzami nitowanymi.

Pancerze odlewane stanowiły ostatni krok technologiczny w czasie II wojny światowej, aczkolwiek technologia odlewania jest stara jak świat. Upodobali ją sobie szczególnie Amerykanie i Rosjanie wobec wież. Taka wieża zyskiwała zoptymalizowany kształt względem opływowości i miejsca wewnątrz wieży. Przy użyciu płyt spawanych taki kształt byłby zbyt kosztowny i czasochłonny, bo składający się z zbyt wielu części. Z czasem odlewanie pancerzy pozwoliło na tworzenie coraz to bardziej opływowych form i bardziej złożonych, zaś sam proces produkcji trwał znacznie krócej niż spawanie i był tańszy.

Odlewany pancerz posiada jednak jedną ogromną wadę – wytrzymałość. Pancerz odlewany jest bardzo podatny na kruszenie się i ma mniejszą wytrzymałość od stali walcowanej. Innym słowem było można przebić go łatwiej, a po przebiciu siał wiele małych odłamków do wnętrza pojazdu. Jeśli pancerz popękał, albo wręcz przełamał się, kolejne trafienia przebijały go jeszcze łatwiej. Było to widoczne zwłaszcza w przypadku radzieckich wież odlewanych które z tego powodu musiały być bardzo opływowe aby zmniejszać siłę uderzenia pocisku oddziałującego na powierzchnię. Odbywało się to jednak kosztem komfortu załogi.

Zalety:

– Największa prędkość produkcji.

– Najmniejsze koszta produkcji

– Możliwość nadawania opływowych i złożonych kształtów.

Wady:

– Odlew jest mniej wytrzymały od płyty walcowanej (5-15%)

– Brak ostrych krawędzi na brzegach bryły. Krawędzie były zaokrąglone co ułatwiało ich przebijanie po trafieni w ich niepochylony środek.

Kilka słów podsumowania



Rożne pancerze miały różne wady i zalety, dlatego często łączono te technologie. Kadłub spawany, wieża odlewana, zaś pancerz dodatkowy, lub wymagający demontażu nitowany/śrubowany. Dziś czołgi są spawane z kompozytowych odlewów. W przypadku kompozytowego pancerza odlewany miększy wierzch stanowi wręcz zaletę. Wynika to z tego, że pancerz kompozytowy nie tyle ma zatrzymać pocisk co spowodować jego zmianę kierunku przebicia.

Chciałbym jeszcze odpowiedzieć na nasuwające się pytanie. Dlaczego po wojnie w amerykańskiej armii powrócono do czołgów spawanych kosztem odlewanych? Odlewnictwo nadaje się tylko tam, gdzie wymagane są złożone kształty i wymagana jest produkcja masowa. W czasie pokoju spokojnie można pozwolić sobie na spawanie tak niezłożonych form jak kadłub. Wieże jednak zazwyczaj pozostały odlewane. Wielu z nich podniesiono odporność używając wkładek kompozytowych wewnątrz nich. I to było na tyle.

Artykuł został przedrukowany za zgodą Autora z serwisu Wykop.pl.

Autorem całości materiału jest orkako

Komentarze