Cómo nació el morro del tanque IS: investigación de Sverdlovsk en 1944
"Instituto de Blindados" en los Urales
En la Unión Soviética, el principal instituto de blindados desde el principio fue el "Instituto de Blindados" o TsNII-48, mencionado repetidamente en las páginas de "Military Review". Por ejemplo, el artículo... Instituto de Blindados. La Unión Soviética aprende a fabricar blindados.El motivo para volver a contar las actividades de esta legendaria institución fue la investigación de las uniones soldadas de blindajes medianos y pesados. tanques, realizado en 1944 en la sucursal de Sverdlovsk del TsNII-48. Este documento, que en su día fue ultrasecreto, revela las complejidades de la producción de soldadura y compara las soluciones tecnológicas nacionales con sus equivalentes extranjeros. Cabe destacar los planos y los resultados de las pruebas de fuego de varias versiones de conjuntos de morro de tanque. El material se presenta con abreviaturas menores. El documento original se conserva en Moscú, en el Archivo Estatal Ruso de Economía.
El texto en ruso dice:
NKTP – URSS
TsNII-48
Uniones soldadas del blindaje de tanques medios y pesados
Sverdlovsk
1944
En la práctica mundial de la construcción de tanques, las uniones
soldadas de las piezas del blindaje se utilizaron ampliamente por
primera vez en la URSS. La principal dificultad para el uso generalizado
de la soldadura para unir blindajes reside en la reducida soldabilidad
del acero del blindaje.
En la URSS, el problema de la soldadura
del blindaje se resolvió positivamente mediante una compleja
investigación científica y trabajos de producción y experimentación para
mejorar la soldabilidad del blindaje y el desarrollo de la tecnología
del propio proceso de soldadura. La imposibilidad de lograr la
resistencia y la resistencia del blindaje del metal depositado
equivalentes a las del blindaje principal requirió la creación de un
diseño para dichas conexiones de las piezas del blindaje de los tanques
que aliviara las soldaduras de las grandes cargas que se producen
durante los impactos de proyectiles. El estado actual de la teoría de la
resistencia de los materiales no permite determinar mediante cálculo el
tipo de conexión ni las dimensiones de las soldaduras.
El poder de las armas antitanque (AT) y artillería de tanques aumentó durante los años de la Guerra Patria El uso generalizado de cañones PTA de calibre 75, 88 y 105 mm, con una
velocidad inicial de hasta 1000 m/s, condujo a un aumento
correspondiente en el blindaje de los tanques nacionales. En condiciones
donde el blindaje es invulnerable a estas potentes armas antitanque, el
mantenimiento de las uniones soldadas se vuelve aún más difícil, ya que
la colosal energía de los potentes proyectiles perforantes se
transfiere a ellas. La solución del problema de las uniones de blindaje
de los tanques medianos y pesados, debido a su gran relevancia, es una
tarea urgente, que se resolvió mediante pruebas directas de diversos
tipos de uniones en diseños con proyectiles perforantes modernos de PTA
nacionales y alemanes de diversas potencias.
Las pruebas se
realizaron en uniones de piezas de armadura de dureza media y alta. La
soldadura se realizó con diferentes tipos de electrodos: austenítico,
silicio-manganeso, chronikelem-molibdeno y UONI-13/55 de alta calidad
(carbono con recubrimiento especial).
Por lo tanto, la solución
del problema de las uniones del blindaje de tanques medianos y pesados,
dada su gran relevancia, era una tarea urgente que debía resolverse
mediante los métodos más rápidos y fiables posibles. En este sentido,
los autores utilizaron ampliamente el método de ensayo directo de
diversos tipos de uniones en estructuras con modernos proyectiles
perforantes de PTA nacionales y alemanes de diversas potencias.
La
variedad de tipos de conexiones probados en diversas estructuras de
blindaje y el estudio de su comportamiento bajo fuego de cañones
antitanque de diversos calibres permitieron evaluar con fiabilidad su
calidad y recomendar para la construcción de tanques domésticos los
tipos de conexiones soldadas de alta resistencia más óptimos,
ampliamente utilizados en la práctica de la construcción de tanques
domésticos. Además, los tipos de conexiones desarrollados para blindajes
pesados han permitido, y permitirán en el futuro, la creación de
tanques pesados aún más potentes con alta capacidad de supervivencia
bajo fuego masivo de cañones antitanque de gran calibre.
Investigación de diferentes tipos de uniones soldadas
El método de investigación adoptado consiste en la elaboración de diseños experimentales de tanques medianos y pesados, maquetas especiales a tamaño real de estructuras blindadas con diversos tipos de uniones y la prueba de estos diseños con proyectiles perforantes y de alto poder explosivo de diversos calibres. Los cascos experimentales de tanques medianos y las maquetas correspondientes se probaron con proyectiles perforantes y de alto poder explosivo de: a) un cañón antitanque de 45 mm con una velocidad inicial de 760 m/s; b) un cañón antitanque de 76 mm con una velocidad inicial de 660 m/s y, en algunos casos, de cañones antitanque alemanes de 75 y 88 mm con velocidades iniciales de entre 770 y 1000 m/s.Se probaron cascos experimentales de tanques pesados y maquetas correspondientes de estructuras blindadas con proyectiles perforantes y de alto poder explosivo de: a) un cañón antitanque alemán de 75 mm con una velocidad inicial de 770 m/seg; b) un cañón antitanque doméstico de 85 mm con una velocidad inicial de 820 m/seg; c) un cañón antitanque alemán de 88 mm con una velocidad inicial de 1000 m/seg; d) un cañón antitanque alemán de 105 mm con una velocidad inicial de 830 m/seg.
Las pruebas se realizaron en uniones de piezas de armadura de dureza media y alta. La soldadura se realizó mediante dos métodos: manual y automático (con alambre de bajo contenido en carbono bajo una capa de fundente).
2 – Probado en el tanque T-34 con proyectiles perforantes y de alto poder explosivo de calibres 45, 50, 76, 75 y 88 mm. La conexión es muy duradera, lo que permite retirar posteriormente la fijación adicional del goujon. Presenta una tecnología inferior al cambiar a proyectiles de mayor espesor.
3 - También
4 - También
5 – Probado en los modelos especiales n.° 15, 16 y 17, así como en los tanques 701, 701A, Panther, Tiger y King Tiger, disparando proyectiles perforantes y de alto poder explosivo de calibres 75, 85, 88, 105, 122 y 152 mm. Al soldarse con electrodos austeníticos, la unión presenta alta resistencia y durabilidad.
6 – Probado en el tanque Tiger, así como en combinación con otras piezas del modelo n.° 16. Las pruebas con potentes proyectiles perforantes y de alto poder explosivo, utilizando blindaje de dureza media y soldadura con electrodos austeníticos, demostraron alta resistencia y capacidad de supervivencia.
7- Probado en el tanque IS-1, en un compartimento blindado de diseño especial, con proyectiles de 76 mm. La conexión se destruyó al impactar el primer proyectil en el chasis.
8 – Probado en el cañón autopropulsado Ferdinand en combate y en el campo de pruebas NIBT de la GBTU KA con proyectiles perforantes de calibres 88 y 122 mm. La conexión es muy resistente. La destrucción observada tras varios impactos en la parte frontal, cerca de las costuras, se debe a la fragilidad del blindaje alemán en la zona de soldadura afectada por el calor.
9. Probado en un modelo del casco n.° 16 y un tanque IS-2 con proyectiles perforantes de calibres 88 y 105 mm. El compuesto ofrece alta resistencia y capacidad de supervivencia.
10. Probado en modelos especiales de los cascos n.º 15 y 16 con proyectiles perforantes y de alto poder explosivo de calibres 88 y 105 mm. Gracias a las considerables dimensiones de las piezas, su empuje mutuo y la soldadura con electrodos austeníticos, la unión presenta una alta resistencia y durabilidad, sin sufrir roturas durante las pruebas.
No se recomienda instalar un cuadrado, ya que sin soporte, sus costuras soldadas se agrietarán, pero no afecta la resistencia de la conexión principal.
11. Probado en combate en el tanque MK inglés. El montaje del cañón se destruye tras el primer disparo con un proyectil perforante y de alto poder explosivo de mayor calibre.
12. La conexión se ha probado en un tanque Tiger pesado en combate. Cuando la parte frontal superior se apoya en las piezas laterales o los guardabarros, la conexión ofrece alta resistencia y capacidad de supervivencia.
13. Probado en el cañón autopropulsado Ferdinand en combate con proyectiles de gran calibre. La inspección de los vehículos fallidos, si bien indica una mayor fragilidad del blindaje en la zona de las soldaduras afectada por el calor, la unión en sí no solo presenta una alta resistencia, sino también una gran capacidad de supervivencia.
14. La ubicación de la escotilla de entrada del conductor en un pequeño ángulo con el horizonte (5 grados) en las partes frontales de los tanques pesados IS-6 y Kirovets-1 garantiza su completa invulnerabilidad cuando son disparados con proyectiles perforantes y de alto poder explosivo de mayor calibre desde cualquier ángulo y distancia.
En total se examinaron 114 tipos de compuestos de armadura.
La resistencia de las uniones soldadas variaba según la vulnerabilidad de los distintos componentes del tanque y se organizaban en la dirección de disminuir los requisitos tácticos, a saber:
1. Conexiones de las partes frontales superior e inferior del casco;
2. Conexión de las partes frontales superiores;
3. Conexión de las partes frontales superiores con las defensas del casco;
4. Conectar las partes frontales superiores con los lados;
5. Conectar las partes frontales inferiores con los lados;
6. Conectar los guardabarros a los laterales a través de las bases de los guardabarros;
7. Unir los costados con la parte superior de popa;
8. Unir los costados con la parte inferior de popa;
9. Unir el techo a la parte frontal;
10. Conexión de los guardabarros a las piezas del techo;
11. Conexión de la popa al techo;
12. Conexión de la parte frontal inferior con el fondo del casco;
13. Unir los lados a la parte inferior del casco;
14. Conexión de la parte inferior de popa a la parte inferior;
15. Se destaca un grupo especial de conexiones de partes de la timonera de las unidades autopropulsadas.
El diseño de la unidad frontal con las juntas de blindaje especificadas se utilizó por primera vez en el tanque pesado doméstico KV. Las piezas de protección del blindaje del tanque estaban fabricadas con blindaje homogéneo de dureza media; las juntas se realizaron mediante soldadura con electrodos austeníticos.
El morro no se sometió a pruebas de campo especiales. La durabilidad de las uniones y del morro en su conjunto se evaluó inspeccionando tanques que habían fallado en combate.
Con base en los materiales de inspección del Instituto Central de Investigación-48, el campo de pruebas NIBT de GBTU KA y la inspección de calidad del NKTP, se estableció que no se observaron daños graves al ser impactados por proyectiles perforantes y de alto poder explosivo de calibres 50, 75, 88 y 105 mm.
El conjunto de la nariz demostró una capacidad de supervivencia satisfactoria, pero una potencia de blindaje insuficiente contra los misiles antitanque modernos.
Resultados de las pruebas de supervivencia de la estructura del conjunto de la nariz.
El diseño de la unidad frontal, implementado en el tanque pesado IS, consta de dos piezas sólidas de fundición de alta dureza (nariz y caja de torreta) y dos laterales verticales de dureza media adyacentes. La unión se realiza mediante soldadura con electrodos austeníticos. El diseño se probó en una sección frontal especial con proyectiles perforantes de 76 mm y en el casco del tanque IS-2 con proyectiles perforantes y de alto poder explosivo de 88 y 122 mm.
La conexión de la nariz fundida con la caja de la torreta fundida mostró una resistencia satisfactoria y capacidad de supervivencia durante el fuego del proyectil; las conexiones con los lados mostraron una resistencia baja y capacidad de supervivencia, siendo destruidas después del primer impacto en el área de la conexión.
Resultados de las pruebas de supervivencia de la estructura del conjunto de la nariz.
El diseño del morro fue adoptado en los tanques medianos T-34 de fabricación nacional y copiado por los alemanes en el tanque mediano Panther y el tanque pesado King Tiger. Las piezas del morro del T-34 están fabricadas con blindaje homogéneo de alta dureza, y las uniones están soldadas con electrodos austeníticos.
La unidad fue probada en un campo de pruebas bajo un programa especial en siete cascos T-34 con proyectiles de diferentes calibres y en condiciones de combate bajo fuego de cañones antitanque de calibre 37, 50, 75 y 88 mm.
Tanto en los cascos probados en el campo de pruebas como en los que fallaron en el campo de batalla, la unidad demostró una satisfactoria resistencia de las conexiones y una capacidad de supervivencia general de la estructura en su conjunto.
Se probó una unidad similar en un modelo experimental del tanque pesado 701A, fabricado con blindaje homogéneo de dureza media y soldado con electrodos austeníticos, así como en el casco del tanque King Tiger con proyectiles de calibre 88, 122 y 152 mm, que demostraron una resistencia y capacidad de supervivencia satisfactorias. La excepción es la unidad del tanque King Tiger, en la que se observó la destrucción de las conexiones en las zonas frágiles por la influencia térmica de la soldadura (blindaje con alto contenido de carbono).
Del análisis de los datos obtenidos se pueden extraer las siguientes conclusiones:
1. Para la unión de piezas frontales entre sí, la mayor resistencia y durabilidad se demuestran mediante conexiones de piezas de armadura realizadas en cuarto, en diente y en espiga de diversos perfiles con apoyo mutuo y soldadas con electrodos austeníticos.
2. Los mejores resultados en cuanto a resistencia y durabilidad se consiguen mediante uniones de las piezas frontales superiores con los guardabarros, realizadas con diente y espiga y soldadas con electrodos austeníticos.
3. Para las conexiones de las partes frontales superior e inferior con los lados, la mejor resistencia y durabilidad se demuestran mediante la soldadura austenítica de juntas de cuarto, juntas de espiga (para armaduras de alta dureza a través de un cuadrado), espiga con ranura, juntas a tope con ranura y juntas a tope separadas en los casos en que la pieza está soportada por otras piezas adyacentes.
4. La conexión del guardabarros con el lateral a través de su base se puede realizar con la resistencia y durabilidad requeridas: a) con la base horizontal en un cuarto y solapándola únicamente mediante soldadura con electrodos austeníticos y blindaje obligatorio con una pantalla de protección de 5 mm que proteja los guardabarros de la explosión de proyectiles de alto explosivo; b) con la base inclinada, la conexión con el guardabarros se realiza mediante empuje y con el lateral en un cuarto o ranura, y soldadura con electrodos austeníticos; c) en caso de conexión directa del guardabarros con los laterales en ángulo, mediante conexiones de espiga y diente mediante soldadura austenítica.
5. Se puede conseguir de forma fiable una unión fuerte de los laterales con las piezas traseras inferiores utilizando juntas de espiga de un cuarto y de un solo lado, y en este caso la soldadura se puede realizar tanto con electrodos austeníticos como con electrodos de alta calidad.
6. Las conexiones del techo con las partes frontales y los revestimientos de los guardabarros se pueden realizar con la resistencia y durabilidad requeridas uniéndolos con un empuje, un cuarto y una espiga utilizando electrodos austeníticos para las costuras externas y electrodos de alta calidad para las costuras internas.
7. Para las conexiones de las partes frontales inferiores con el fondo del casco, las mismas conexiones que en el techo con los guardabarros frontales muestran buenos resultados, pero se realizan mediante soldadura solo con electrodos de alta calidad.
8. La conexión del fondo del casco con las piezas laterales de popa muestra una buena resistencia y durabilidad cuando se conectan en un cuarto, en una espiga, en un empuje y en una superposición, soldados con electrodos de alta calidad.
Para seleccionar los ángulos de diseño óptimos para los ángulos más críticos de los conjuntos de nariz del tanque y los tipos de conexiones para las partes de estos conjuntos, se probaron secciones de nariz especiales y maquetas de conjuntos de nariz de tanque.
Con base en los datos de prueba, los tipos cuarto y quinto de conjuntos de nariz con los tipos de conexiones especificados se pueden recomendar para tanques pesados, ya que brindan una resistencia y capacidad de supervivencia excepcionalmente altas en las duras condiciones de prueba con proyectiles potentes bajo cargas de proyectiles elevadas.
El tercer tipo de unidad se puede utilizar para blindar tanques pesados solo si se utilizan los tipos de conexiones recomendados anteriormente.
Fotos
Los estudios realizados de un gran número de conexiones nos permiten recomendar conexiones de alta resistencia y durabilidad para tanques medianos y pesados. Estas recomendaciones pueden servir como guía (normas) para las oficinas de diseño dedicadas a la mejora y el diseño de tanques medianos y pesados existentes, así como de los cañones autopropulsados correspondientes.Sobre la implementación de los resultados del trabajo.
1. Durante la investigación, se mejoraron e implementaron las uniones soldadas de los tanques T-34 e IS producidos en masa.
2. Los conjuntos de nariz estudiados exhaustivamente y las conexiones correspondientes de los tipos IV y V fueron aceptados e implementados en los nuevos modelos de los tanques pesados IS-6, 701 y Kirovets-1, y el conjunto de nariz tipo V (nariz a dos aguas) fue aceptado para su implementación por el consejo militar de la GBTU KA y el Comisariado del Pueblo de la Industria de Tanques (véanse las órdenes del NKTP n.º 729ss y 1053).
3. Los materiales de las conexiones recomendadas son utilizados por las oficinas de diseño al diseñar y mejorar tanques medianos y pesados.
Conclusión
1. Se han estudiado varios tipos de conexiones de piezas de blindaje de tanques y se han recomendado para su uso en la construcción de tanques domésticos conexiones de blindaje soldadas de alta resistencia que garantizan una alta capacidad de supervivencia de la estructura del blindaje bajo fuego masivo de proyectiles.2. Se han creado nuevas formas de potentes conjuntos de morros de tanques pesados, que poseen una alta resistencia del blindaje y capacidad de supervivencia bajo el fuego de poderosos cañones antitanque enemigos modernos.
Los resultados de este trabajo se han utilizado ampliamente en la construcción de tanques domésticos y en el diseño de nuevos modelos de tanques, lo que coloca a la URSS en una de las posiciones líderes en términos de producción en masa y calidad de tanques.
Autores: G. I. Fedoseenko, A. P. Goryachev, P. P. Mitris, G. N. Gubarev.
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