Laivan panssari on suojakerros, jolla on riittävän korkea lujuus ja joka on suunniteltu suojaamaan aluksen osia vihollisen aseiden vaikutuksilta.
Panssaria käytettiin myös muinaisen Rooman laivaston quinqueremeissä , sitten korealaisissa kilpikonnaaluksissa , mutta tykistön kehittyessä niiden suojasta tuli käytännössä hyödytön. 1800-luvun alkuun asti laivanrakennuksessa säilytettiin tietty tasapaino puolustus- ja hyökkäyskeinojen välillä. Purjelaivat oli aseistettu sileäputkeisilla suusta ladattavilla aseilla, jotka ampuivat tykinkuulat. Laivojen kyljet oli päällystetty paksulla puukerroksella, joka suojasi melko hyvin kanuunankuulat.
On olemassa mielipide, että ensimmäistä aluksen rungon suojaamista metallisuojilla ehdotti brittiläinen keksijä sir William Congreve , joka julkaisi artikkelinsa London Timesissa 20. helmikuuta 1805, mutta jo vuonna 1782 Gibraltarin piirityksen aikana. espanjalaiset päällystivät kelluvien akkujen katot ja sivut rautakangoilla [1] , ja ensimmäinen kuparipinnoitettu alus vuonna 1761 oli Ison-Britannian kuninkaallisen laivaston fregatti HMS Alarm . Samanlaisen ehdotuksen teki Yhdysvalloissa vuonna 1812 John Steveno Hobokenista New Jerseystä. Vuonna 1814 ranskalainen Henri Peksant puhui myös laivojen varaamisen tarpeesta . Nämä julkaisut eivät kuitenkaan herättäneet huomiota [2] .
Ensimmäiset tuolloin ilmestyneet rauta-alukset [n. 1] - Brittiläiselle laivastolle vuonna 1845 rakennetut höyryfregatit "Birkenhead" ja "Trident" otettiin merimiehiltä melko kylmästi. Niiden rautavaippa suojasi laukauksia huonommin kuin samanpainoinen puinen [3] .
Muutoksia status quossa tapahtui tykistön ja metallurgian edistymisen yhteydessä.
Jo vuonna 1819 kenraali Peksan keksi räjähtävän kranaatin, joka voitiin ampua suorasta tulitykistä, mikä horjutti vakiintunutta tasapainoa suojan ja ammuksen välillä, koska puiset purjelaivat kärsivät vakavasta tuhosta uusien aseiden räjähdys- ja syttymisvaikutuksista. Totta, vaikka uuden aseen tuhoavien ominaisuuksien vakuuttavasti osoitettiin vuonna 1824 vanhan kaksikerroksisen taistelulaivan Pacificatorin koetulituksen yhteydessä, tämäntyyppisen aseen käyttöönotto oli hidasta. Mutta sen käytön ilmiömäisten menestysten jälkeen vuonna 1849 Ekern Fjordin taistelussa ja vuonna 1853 Sinopin taistelussa epäilykset katosivat jopa hänen suurimmista arvostelijoistaan [4] [5] .
Sillä välin kehitettiin ideoita panssaroitujen alusten rakentamisesta. Yhdysvalloissa John Stevens ja hänen poikansa suorittivat omalla kustannuksellaan joukon kokeita, joissa he tutkivat lakeja ytimien kulkemisesta rautalevyjen läpi ja määrittelivät levyn vähimmäispaksuuden, joka tarvitaan suojaamaan kaikilta tunnetuilta tykistöiltä. pala. Vuonna 1842 yksi Stevensin pojista, Robert, esitteli kokeiden tulokset ja uuden kelluvan patterin mallin kongressin komitealle. Nämä kokeet herättivät suurta kiinnostusta Amerikassa ja Euroopassa [2] [4] .
Vuonna 1845 ranskalainen laivanrakentaja Dupuy de Lom kehitti hallituksen ohjeiden mukaisesti panssaroidun fregatin projektin. Vuonna 1854 Stevensin kelluva akku laskettiin. Muutamaa kuukautta myöhemmin Ranskassa laskettiin neljä panssaroitua akkua ja muutamaa kuukautta myöhemmin kolme Englannissa [2] . Vuonna 1856 kolme ranskalaista patteria - "Devastation", "Lave" ja "Tonnate", jotka olivat haavoittumattomia tykistötulille, käytettiin menestyksekkäästi Kinburnin linnoitusten pommittamiseen Krimin sodan aikana . Tämä onnistunut sovellus sai johtavat maailmanvallat - Englannin ja Ranskan - rakentamaan panssaroituja merikelpoisia aluksia [3] .
Panssarin ja ammuksen välinen vuorovaikutusprosessi on melko monimutkainen ja panssariin sovelletaan keskenään ristiriitaisia vaatimuksia. Toisaalta panssarin materiaalin on oltava tarpeeksi kovaa, jotta ammus rikkoutuu törmäyksessä. Toisaalta sen on oltava riittävän viskoosi, jotta se ei halkeile törmäyksessä ja imee tuhoutuneen ammuksen fragmenttien energiaa. Useimmat kovat materiaalit ovat tarpeeksi hauraita ollakseen sopimattomia panssariin . Lisäksi materiaalin tulee olla melko yleinen, ei kallis ja suhteellisen helppo valmistaa, koska sitä tarvittiin suuria määriä aluksen suojaamiseksi [2] .
Ainoat sopivat materiaalit tuolloin olivat takorauta ja valurauta. Käytännön testeissä kävi ilmi, että valurauta on liian hauras, vaikka sillä on korkea kovuus. Siksi valittiin takorauta [2] .
Ensimmäiset panssaroidut alukset suojattiin monikerroksisella panssarilla - 100-130 mm (4-5 tuumaa) paksuiset rautalevyt kiinnitettiin 900 mm paksuisiin puupalkkeihin. Laajamittaiset kokeet Euroopassa ovat osoittaneet, että painon suhteen tällainen monikerroksinen suojaus on tehokkuuden kannalta huonompi kuin kiinteät rautalevyt. Amerikan sisällissodan aikana amerikkalaisilla aluksilla oli kuitenkin enimmäkseen monikerroksinen suoja, mikä selittyi rajallisilla teknologisilla valmiuksilla valmistaa paksuja rautalevyjä [2] .
Ensimmäiset merikelpoiset panssaroidut alukset olivat ranskalainen taistelulaiva " La Gloire ", jonka uppouma oli 5600 tonnia, ja englantilainen fregatti "Warrior", jonka uppouma oli 9000 tonnia [3] . " Warrior " suojattiin 114 mm paksulla panssarilla. Tuon ajan 206,2 mm:n ase ampui 30 kg:n kanuunankuulaa nopeudella 482 m/s ja läpäisi tällaisen panssarin vain alle 183 metrin etäisyydeltä [5] .
Yksi tapa saada panssarilevy, jossa on kova pinta ja viskoosi substraatti, oli panssariyhdisteen keksintö. Todettiin, että teräksen kovuus ja sitkeys riippuvat sen hiilipitoisuudesta. Mitä enemmän hiiltä, sitä kovempi, mutta myös hauraampi teräs. Panssarilevyseos koostui kahdesta materiaalikerroksesta. Ulkokerros koostui kovemmasta teräksestä, jonka hiilipitoisuus oli 0,5-0,6 %, ja sisäkerros koostui sitkeämästä takoraudasta, jonka hiilipitoisuus oli alhainen [2] . Yhdistelmähaarniska tehtiin kahdesta osasta: paksusta raudasta ja ohuesta teräksestä.
Wilson Cammel ehdotti ensimmäistä menetelmää yhdistetyn panssarin valmistamiseksi . Valimouunin terästä kaadettiin takorautalaatan kuumennetulle pinnalle. Toista vaihtoehtoa ehdotti Ellis-Brown ( eng. Ellis-Brown ). Hänen menetelmänsä mukaan teräs- ja rautalevyt juotettiin toisiinsa Bessemer-teräksellä. Molemmissa prosesseissa laatat valssattiin lisäksi [2] . Ammuksen tyypistä riippuen yhdistetyn panssarin tehokkuus vaihteli. Yleisimpiä valurautaammuksia vastaan 254 mm:n (10 tuuman) yhdistelmäpanssari vastasi 381–406 mm:n (15–16 tuumaa) rautapanssaria. Mutta tuolloin ilmestyneitä vahvasta teräksestä valmistettuja erityisiä panssaria lävistäviä ammuksia vastaan yhdistelmäpanssari oli vain 25 % vahvempi kuin takorauta - 254 mm:n (10 tuumaa) yhdistelevy vastasi suunnilleen 318 mm:n (12,5 tuumaa) rautaa. levy [2] [6] .
Noin samaan aikaan yhdistepanssarin kanssa ilmestyi teräspanssari. Vuonna 1876 italialaiset järjestivät kilpailun valitakseen panssarit Dandolo- ja Duilio -taistelulaivoilleen . Spice-kilpailun voitti Schneider & Co., joka tarjosi mietoteräslevyjä. Sen hiilipitoisuus oli noin 0,45 %. Sen valmistusprosessi pidettiin salassa, mutta tiedetään, että levy saatiin 2 metriä korkeasta aihiosta takomalla se haluttuun paksuuteen. Metalli levyihin saatiin Siemens-Marten-avouuneista. Laatat antoivat hyvän suojan, mutta niiden kanssa oli vaikea työskennellä [2] [6] .
Seuraavat 10 vuotta leimasivat yhdistelmä- ja teräshaarniskan välistä kilpailua. Teräspanssarin hiilipitoisuus oli yleensä 0,1 % pienempi kuin yhdistelmäpanssarin etuosan - 0,4-0,5 % vs. 0,5-0,6 %. Samaan aikaan ne olivat vertailukelpoisia tehokkuudeltaan - uskottiin, että teräspanssari, jonka paksuus oli 254 mm (10 tuumaa), vastasi 318 mm (12,5 tuumaa) rautapanssaria [2] [6] .
Viime kädessä teräspanssari vallitsi, kun metallurgian kehityksen seurauksena teräksen seostus nikkelillä hallittiin. Schneider käytti sitä ensimmäisen kerran vuonna 1889. Suorittamalla kokeita näytteillä, joiden nikkelipitoisuus oli 2-5 %, valittiin kokeellisesti pitoisuus 4 %. Iskukuormituksen alaisena nikkeliteräslevyt olivat vähemmän alttiita halkeilemaan ja halkeilemaan. Lisäksi nikkeli helpotti teräksen lämpökäsittelyä - karkaisun aikana levy vääntyi vähemmän [2] .
Takomisen ja normalisoinnin jälkeen teräslevy kuumennettiin kriittisen lämpötilan yläpuolelle [n. 2] ja upotettu matalaan syvyyteen öljyyn tai veteen. Karkaisun jälkeen tapahtui matalalämpötilakarkaisu [2] .
Nämä innovaatiot tekivät mahdolliseksi parantaa lujuutta toisella 5 % - 254 mm (10 tuumaa) nikkeliteräslevyllä, joka vastasi 330 mm (13 tuumaa) rautapanssaria [2] [7] .
Schneiderin patenttien mukaan Bethlehem Iron ja Carnegie Steel osallistuivat nikkelihaarniskan tuotantoon Yhdysvalloissa . Heidän tuotantonsa panssaria käytettiin taistelulaivojen "Texas", "Maine", "Oregon" rakentamisessa. Tämän panssarin koostumus sisälsi 0,2 % hiiltä, 0,75 % mangaania, 0,025 % fosforia ja rikkiä ja 3,25 % nikkeliä [2] .
Mutta edistyminen ei pysähtynyt, ja amerikkalainen G. Harvey käytti vuonna 1890 hiiletysprosessia saadakseen kiinteän teräspanssarin etupinnan. Koska teräksen kovuus kasvaa hiilipitoisuuden kasvaessa, Harvey päätti lisätä hiilipitoisuutta vain levyn pintakerroksessa. Siten levyn takaosa pysyi viskoosimpina alhaisemman hiilipitoisuuden vuoksi [2] .
Harvey-prosessissa puuhiilen tai muun hiilipitoisen materiaalin kanssa kosketuksissa ollut teräslevy kuumennettiin sulamispisteensä lähelle ja pidettiin uunissa kahdesta kolmeen viikkoa. Tämän seurauksena pintakerroksen hiilipitoisuus nousi 1,0-1,1 %:iin. Tämän kerroksen paksuus oli pieni - 267 mm:n (10,5 tuuman) laatoissa, joissa sitä ensimmäisen kerran käytettiin, pintakerroksen paksuus oli 25,4 mm (1 tuuma) [2] .
Sitten levy kovetettiin koko paksuudeltaan ensin öljyssä, sitten vedessä. Tässä tapauksessa sementoitu pinta sai superkovuuden. Vielä parempia tuloksia saavutettiin, kun käytettiin englantilaisen Tressiderin vuonna 1887 patentoimaa karkaisumenetelmää levittämällä pieniä vesisuihkuja korkeapaineisena kuumennetun levyn pintaan. Tämä nopean jäähdytyksen menetelmä osoittautui paremmaksi, koska yksinkertaisesti veteen upotettuna keittolevyn ja nesteen väliin ilmestyi höyrykerros, joka huononsi lämmönsiirtoa. Nikkeliteräs, jossa on karkaistu pinta, karkaistu öljyssä ja karkaistu vesisuihkulla ja sai nimen "Harveyn haarniska". Tämä amerikkalaisvalmisteinen panssari sisälsi noin 0,2 % hiiltä , 0,6 % mangaania ja 3,25-3,5 % nikkeliä [2] .
Todettiin myös, että lujuuteen vaikuttaa positiivisesti levyn lopullinen taonta alhaisessa lämpötilassa, mikä vähentää sen paksuutta 10-15%. Tämän "kaksoistaonta" -menetelmän patentoi Carnegie Steel [2] .
Harvey-panssari syrjäytti välittömästi kaikki muut panssarit, koska se oli 15-20 % parempi kuin nikkeliteräs - 13 tuumaa Harvey-panssaria vastasi noin 15,5 tuumaa nikkeliteräspanssaria [2] [7] .
Vuonna 1894 Krupp lisäsi kromia nikkeliteräkseen. Tuloksena oleva panssari sai nimityksen "pehmeä Krupp" tai "Qualitat 420" ja sisälsi 0,35-0,4 % hiiltä, 1,75-2,0 % kromia ja 3,0-3,5 % nikkeliä. Samanlaista koostumusta käytti vuonna 1889 yritys "Schneider" [8] . Mutta Krupp ei pysähtynyt tähän. Hän esitteli panssarinsa sementointiprosessin. Toisin kuin Harveyn prosessissa, hän käytti kaasumaisia hiilivetyjä - sytytyskaasua (metaani) johdettiin uunin kuuman pinnan yli. Tämäkään ei ollut ainutlaatuinen ominaisuus - tätä menetelmää käytettiin vuonna 1888 ennen Harveyn menetelmää amerikkalaisella Betlehemin tehtaalla [2] ja ranskalaisella Schneider-Creusotin tehtaalla. Kruppin haarniska tehtiin ainutlaatuiseksi karkaisumenetelmällä [9] .
Karkaisun ydin on teräksen kuumentaminen kriittiseen lämpötilaan - kun kidehilan tyyppi muuttuu ja austeniittia muodostuu . Terävällä jäähdytyksellä tapahtuu martensiitin muodostumista - kovaa, vahvaa, mutta hauraampaa kuin alkuperäinen teräs. Krupp-menetelmässä teräslevyn toinen sivu ja päät pinnoitettiin alumiinioksidilla tai upotettiin märkään hiekkaan. Levy asetettiin uuniin, joka oli kuumennettu kriittisen lämpötilan yläpuolelle. Laatan etupuoli lämmitettiin kriittisen lämpötilan yläpuolelle ja faasimuutos alkoi. Takaosan lämpötila oli kriittistä alhaisempi. Vaihemuunnosvyöhyke alkoi siirtyä etupuolelta laatan syvyyteen. Kun kriittinen lämpötilataso saavutti 30-40 % levyn syvyydestä, se vedettiin ulos uunista ja altistettiin tippajäähdytteelle [2] [9] . Tämän prosessin tuloksena syntyi levy, jossa oli "putoavan pinnan kovettuminen" - sen kovuus oli korkea noin 20 %:n syvyyteen asti, seuraavissa 10-15 %:ssa kovuus laski jyrkästi (ns. laskettelurinne ), ja muu osa levystä ei ollut kovettunut ja viskoosi [8] .
Yli 127 mm paksu Kruppin sementoitu panssari oli noin 15 % tehokkaampi kuin Harveyn - 11,9 tuumaa Kruppin panssaria vastasi 13 tuumaa Harveyn panssaria [2] . Ja 10 tuumaa Krupp-panssaria vastasi 24 tuumaa rautapanssaria [7] .
Tätä panssaria käytettiin ensimmäisen kerran saksalaisissa Brandenburg-luokan taistelulaivoissa . Sarjan kahdella laivalla - "Elector Friedrich Wilhelm" ja "Wörth" oli 350 ... 400 mm yhdistelmäpanssarihihna. Ja kahdessa muussa laivassa - Brandenburgissa ja Weissenburgissa - hihna tehtiin Krupp-panssarista ja tämän vuoksi sen paksuus pieneni 225 mm:iin panssarisuojan heikkenemättä [10] .
Valmistusprosessin monimutkaisuudesta huolimatta Krupp-panssari korvasi erinomaisten ominaisuuksiensa ansiosta kaikki muut panssarit, ja seuraavien 25 vuoden ajan suurin osa panssareista oli vain Krupp-sementoitua panssaria [2] .
| laivan panssari | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||
| |||||||||||