Panssarikranaatin läpäisykyky

Yleistä

Toisen maailmansodan aikana panssaritekniikka ja samoin panssarintorjuntatekniikka, edistyvät nopein harppauksin. Taistelevat osapuolet kehittivät kilvan parempia panssarivaunuja ja niiden pysäyttämiseen tarvittavia panssarintorjunta-aseita.

Panssarivaunut on verhottu panssarilevyillä antamaan suojaa itse vaunulle ja sitä käyttävälle miehistölle. Vaunun sietokykyyn kestää vihollisen ampumia panssarikranaatteja vaikuttavia tekijöitä on monia. Tärkeimpinä voisi mainita panssarivaunussa käytetyn panssariteräksen laatu, valmistus- ja kiinnitysmenetelmät, sekä tietenkin panssarilevyn asennuskulma. Panssarivaunun kestokykyyn vaikuttaa myös sitä vastaan toimivan panssarintorjunta-aseen kyky läpäistä panssaria. Vaikuttavia tekijöitä ovat panssarikranaatin materiaali, toimintaperiaate, paino, iskunopeus ja iskukulma.

Panssarilevyn kulman vaikutus suojaukseen

Panssarilevyn viistouden merkitys panssarivaunun suojavaikutuksen antajana on merkittävä, jos panssarilevy on asennettu 40º tai sitä pienempään kulmaan. Mitä viistommassa kulmassa panssarikranaatti osuu kohteena olevaan panssarilevyyn, sitä hankalampaa läpäisy on. Samalla on todennäköistä, että loivassa kulmassa osunut kranaatti kimpoaa pois, tekemättä merkittävää vahinkoa. 30º kulmassa olevan panssariteräslevyn suojausvaikutus on kolminkertainen, verrattuna 90º kulmassa (pystyasento) olevaan levyyn.

Iskukulma

Panssarikranaatin läpäisytehoon vaikuttaa kohteena olevan panssarivaunun panssarilevyn viistouskulma sekä ampuvan tykin sijainnista suhteessa maaliin, johtuva sivukulma.

Kulmakerroin taulukko:

Kulma	Kerroin
• 90°	1,2
• 60°	1,28
• 45°	2,8
• 30°	3,0

Edellä esitetty iskukulman laskutapa on mannereurooppalainen, englantilaisten ja yhdysvaltalaisten käyttämä tapa on päinvastainen. Siinä vaakatasossa oleva panssarilevy saa kulman 90 ja pystysuorassa oleva levy kulman 0. Panssarivaunujen panssarilevyjen kulmaa käsittelevissä lähteissä, ei aina ilmoiteta kumpaa kulman ilmaisutapaa on käytetty.

Iskukulma ja sivukulma

Taistelutilanteessa vihollisen panssarivaunu on vain harvoin suoraan 90 asteen kulmassa panssarintorjunta-aseen käyttäjään nähden. Tällöin muodostuu sivukulma, jonka merkitys on yhtä suuri kuin iskukulmankin.

Esimerkiksi, jos 7.5cm Pak 40 panssarintorjuntatykki ampuu T-34/76 panssarivaunua 30 asteen sivukulmasta sen etupanssariin (45 mm vahva etupanssarilevy hitsattu 30 asteen kulmaan. Kun molemmat kulmatekijät (iskukulma ja sivukulma) huomioidaan, muodostuu todelliseksi kranaatin iskukulmaksi 15º. Näin pientä iskukulmaa voisi jo pitää verrattain epäedullisena ja panssarikranaatti todennäköisesti kimmahtaa pois, varsinkin jos ampumaetäisyys on pitkä.

Käytännössä, jos panssarivaunua ammutaan alle 30º iskukulmalla, kimpoaa kranaatti usein pois, ellei etäisyys ole todella lyhyt ja ampuva tykki erittäin läpäisykykyinen. Tästä johtuen panssarivaunua ei yleensä saatu tuhottua ensimmäisellä laukauksella. Mitä useamman laukauksen panssarintorjuntatykki joutui ampumaa, sitä todennäköisempää oli, että panssarivaunu havaitsi tykin ja tuhosi sen.

Ammuksen painon ja lähtönopeuden vaikutus

Kun ammuksen paino kaksinkertaistetaan, sen nopeuden pysyessä ennallaan, läpäisyteho kaksinkertaistuu. Kun ammuksen lähtönopeus (Vo) kaksinkertaistetaan, sen painon pysyessä ennallaan läpäisyteho nelinkertaistuu. Ammuksen läpäisyteho on siis suoraan verrannollinen lähtönopeuden neliöön.

Ammuksen suuri lähtönopeus helpottaa myös tarkkaa ampumista, sillä nopean ammuksen lentorata on suorempi kuin hitaan. Suoralentorata puolestaan antaa enemmän anteeksi pieniä maalin etäisyyden arviointivirheitä, kuin kaarevammalla lentoradalla lentävä hidas ammus. Iskuammuksen läpäisyteho pienenee ampumaetäisyyden kasvaessa, ilmanvastuksen ja maanvetovoiman vähentäessä nopeutta.

Panssariteräksen laatu ja sen vaikutus

Panssariteräksen läpäisyssä vaikuttavia tekijöitä on useita. Yleensä keskitytään miettimään kuinka paksua ja mihin kulmaan panssarilevy on asetettu. Toisaalta tuodaan esille läpäisevän kohteen, eli panssarikranaatin läpäisykykyä ilmoittavia tietoja. On hyvä muistaa, että myös panssariteräksen koostumuksella on suuri merkitys sen laatuun ja kestävyyteen. Tämä puolestaan vaikuttaa suoraan siihen, kuinka hyvin panssarilevy on todellisuudessa läpäistävissä.

Yleensä panssariteräksessä on viittä - kahdeksaa eri mineraalia. Suurimman osuuden muodostaa tietenkin rauta (fe). Kromi (Cr), mangaani (Mn), molybdeeni (Mo), nikkeli (Ni) vanadiini (V) tekevät teräksestä kestävämpää. Hiili puolestaan vaikuttaa teräksen kestävyyttä heikentävästi, sillä mitä enemmän hiiltä, sitä heikompaa teräs on. Molybdeeni puolestaan parantaa muiden lisäainesten tehovaikutteita. Sitkeät ja kovat teräslaadut ovat usein molybdeeniteräksiä.

Neuvostoliitto tinki kuitenkin vaikeasti saatavien raaka-aineiden käytössä, nopeuttaakseen valtavaa tuotantoaan. Hiilen määrä teräksessä tuntui kuitenkin olevan suunnilleen sama, niin Saksassa kuin Neuvostoliitossakin.

Panssariteräksen koostumus

Kuten taulukon tiedoista on havaittavissa, panostivat saksalaiset panssariteräksen laatuun selkeästi neuvostoliittolaisia enemmän. Neuvostoliitto säästi hankalasti saatavia strategisia raaka-aineita kuten kromi, nikkeli, molybdeeni ja vanadiini, tosin panssariteräksen laadun kustannuksella.

Panssariteräksen valmistusmenetelmät

Panssariteräksen valmistuksessa käytettiin toisen maailmansodan aikana kolmea erilaista menetelmää. Heikkolaatuisin panssariteräs saatiin aikaan valamalla (CA, Cast Armor). Neuvostoliitto käytti menetelmää jossakin määrin, valamalla joidenkin panssarivaunutyyppien tykkitornit. Ilmeisesti myös Yhdysvallat käyttivät menetelmää, ainakin jossakin määrin.

Selvästi yleisin tapa oli käyttää valssattua tasalaatuista terästä (RHA, Rolled Homogeneous Armor). Tätä panssariteräs tyyppiä käyttivät kaikki panssarivaunuja rakentavat valtiot.

Kolmantena valmistustapana voidaan mainita pinta kovetettu panssariteräs (FHA, Face Hardened Armor). Menetelmässä panssarilevyn toinen sivu kuumennetaan (karkaistaan). Näin panssarilevyn pinnasta tulee kovempi. Tarkoituksena on murtaa kovalla pintakerroksella läpäisyä yrittävän panssarikranaatin kova ja terävä kärki, ennen kuin se kykenee suorittamaan läpäisyä.

Toisen maailmansodan aikana Neuvostoliitto lopetti valssatunteräksen (RHA) käytön panssarivaunuissaan ja siirtyi käyttämään valuterästä (CA). Valssattuteräs on noin 10–30 % kestävämpää, mutta samalla hitaampaa valmistaa. Neuvostoliiton intresseissä oli valtavien panssarivaunusarjojen valmistus, joten heikompi valuteräs otettiin kaikesta huolimatta uudelleen käyttöön.

Neuvostoliittolaiset käyttivät siis panssarivaunuissaan selkeästi heikkolaatuisempaa panssariterästä kuin saksalaiset, mutta toisaalta heidän vaunut (T-34 ja JS-2) oli muotoiltu paremmin kuin useimmat saksalaiset panssarivaunut. Tällä muotoilulla tarkoitetaan sitä, että panssarilevyt oli hitsattu riittävän vinoon kulmaan 30–45º, mikä puolestaan paransi suojavaikutusta tuntuvasti.

Panssarilevyjen hitsaus

1920-luvulla panssarilevyt niitattiin kiinni toisiinsa. 1930-luvun puolessa välissä, siirryttiin hiljalleen hitsausmenetelmään. Hitsaamalla toisiinsa kiinnitetyt levyt vahvensivat runkoa vihollisen torjuntatulta vastaan. Niittien pahana puolena oli irrota voimakkaasta osumasta ja sinkoilla vaunun sisällä haavoittaen ja tappaen vaunu miehistöä.

Neuvostoliittolaiset kehittivät vuoden 1942 lopulla Nizni Taglin panssaritehtaalla, hitsaustekniikan akatemian toimesta automaattisen hitsauskoneen. Automaattinen hitsauskone nopeutti tuntuvasti panssarivaunujen valmistusta. Aiemmin käsin hitsaamalla oli yhden vaunun kanssa mennyt aikaa 12 tuntia, kun automaatti selvisi työstä kahdessa tunnissa. Automaattihitsauslaitteella hitsatut rungot oli myös kestävämpiä.

Brinellin kovuus järjestelmä

Brinellin materiaalin kovuustestin kehitti vuonna 1900, ruotsalainen tohtori J. A. Brinell. Testissä mitataan kovametallipallon painaumaa tutkittavaan materiaaliin, staattisen kuormituksen alaisena, mittausajan ollessa vakio. Yksikkönä on Brinell, eli Brinell Hardness Number (BHN).

Panssariteräksen kohdalla, laadultaan parhaan homogeenisen teräksen BNH lukemat ovat välillä 255-280. Mitä pienempi BHN lukema on, sitä pehmeämpää teräs on ja puolestaan mitä suurempi BHN lukema on, sitä kovemmasta materiaalista on kyse. Panssariteräksen kohdalla, panssarikranaatti läpäisee pehmeän materiaalin helposti ja puolestaan liian kova materiaali pirstoutuu helposti.

Panssariteräksen BHN lukemaan vaikuttaa suoraan teräksen koostumus ja valmistus prosessi. Kun vertailemme eri panssarivaunujen kestokykyä, on yhtä tärkeää ottaa huomioon BHN lukema kuin panssarin vahvuus ja sen kaltevuuskin.

BHN lukemia panssarivaunutyypeittäin

Amerikkalaisten tekemien testien mukaan, venäläisten käyttämien panssarilevyjen laatu vaihteli tuntuvasti, huonosta aina erinomaiseen. Huonoimmillaan on saatu arvoja yli 400 jopa 440 BHN.

Amerikkalaisten omien ilmoitusten mukaan US-standardi, oli käyttää 250 BHN laatuluokan panssariterästä. Ilmeisesti M4A3E2 Jumbossa oli laadukkaampi 260 BHN teräs.

Eri läpäisytesteissä annettuihin lukemiin, tulee suhtautua lähdekritiikkiä noudattaen. Jo pelkästään siitä syystä, että läpäisyn mittausmenetelmät olivat erilaisia. Esimerkiksi venäläisten menetelmässä käytettiin panssarilevyä, jonka kestävyys oli 440 BHN ja läpäisykriteerinä oli kohteena olevan levyn 80% läpäisy. Saksalaiset käyttivät testeissä panssarilevyä, jonka kestävyys oli 240 BHN, kuten amerikkalaisetkin. Saksalaisen kriteerin mukaan läpäisyyn tarvittiin 66,6 % (2/3) kranaatin läpäisy. Amerikkalaisten ja englantilaisten käsitys läpäisystä oli 50%.

Kun teräksen kovuus on yli 375 BHN, sitä ei enää voi leikata normaaleilla työkaluilla, vaan siihen pystyy vain kalliit Tungsten-Carbide leikkuuterät.

Panssariteräksen kovuusarvoja

Sodan loppupuolella saksalaiset käyttivät seuraavia panssariteräksen optimikovuustasoja, suhteessa panssarilevyn paksuuteen. Taulukossa on vertailun vuoksi myös amerikkalaisten panssariteräksen kovuus arvoja.

Panssarikranaateissa käytetyn teräksen lujuustiedot

Panssarikranaateissa kovan materiaalin merkitys oli suuri. Mitä kovempi läpäisevä materiaali oli, sitä parempi läpäisy. Nyrkkisääntönä voidaan sanoa, että 10 BHN pistettä vaikutti noin 1% verran läpäisyyn. Esimerkiksi 500 BHN teräksestä valmistetun panssarikranaatin laskennallinen läpäisy oli noin 10% heikompi, kuin 550 BHN teräksestä valmistetun.

Venäläisten panssarikranaateissa käyttämän teräksen laatu oli vielä vuonna 1943 luokkaa 460 BHN. Laatu kuitenkin parani 1943 loppu puolella ja BHN arvoksi ilmoitettiin 550.

Saksalaisten käyttämän teräksen laatu panssarikranaateissa oli tyypillisesti luokkaa 600-620 BHN. Laatu oli kuitenkin suuri kaliperisissa ammuksissa hieman huonompi, luokkaa 580- 90 BHN.

Amerikkalaisten Aberdeen testeissä saamat tulokset osoittivat saksalaisten panssarikranaattien olevan selvästi parempia kuin amerikkalaiset ja neuvostoliittolaiset vastineet.

Lähdeluettelo

• - Punaiset panssarit, Puna-armeijan panssarijoukot 1918–1945, Pekka Kantakoski, 1998
• - Axis History Forum, url: http://forum.axishistory.com, 5.2.2012
• - WW2 Ballistics, Amor and Gunnery, Robert Livingston & LOrrin Bird
• - Tiger tanks - Tiger and Tiger II, Combat tactics, Thomas Jentz
• - The Life and Times of Germany's Tiger tanks: Pz.Kpfw.Tiger Ausf.E, url: http://www.fprado.com/armorsite, 5.2.2012
• - AFV News 5/2003, Artcom artikkeli, Miles Krofus
• - WWII Tank Armor, John Schaefer & Robert Livingston, url: http://yarchive.net/mil/ww2_tank_armor.html, 5.2.2012

6.6.2011 (17.10.2022 20:49)