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 7.5 cm 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.
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. 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
|
|
|
|
|
Aine |
Saksa |
Neuvostoliitto |
|
• |
rauta (fe) |
95,64 % |
97,48 % |
• |
hiili (C) |
0,46 % |
0,45 % |
• |
pii (Si) |
0,40 % |
0,67 % |
• |
kromi (Cr) |
1,25 % |
0,62 % |
• |
mangaani (Mn) |
0,59 % |
0,78 % |
• |
molybdeeni (Mo) |
0,05 % |
0 % |
• |
nikkeli (Ni) |
1,51 % |
0 % |
• |
vanadiini (V) |
0,10 % |
0 % |
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, 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.
Venäläiset 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
|
Panssarivaunu |
|
BHN |
Vuosi |
|
|
Saksa |
|
|
|
• |
Panther Ausf. A/D |
|
270 |
1943 |
• |
Tiger I |
runko |
255–265 |
1943–1944 |
• |
Tiger I |
torni |
255–290 |
1943–1944 |
• |
Tiger II |
|
220–260 |
1944 |
• |
Hetzer |
runko |
195–220 (330) |
1944 |
• |
Hetzer |
sivut |
200 |
1945 |
• |
Jagdpanther |
runko |
260–310 |
1944 |
• |
Jagdpanther |
runko |
200 |
1945 |
• |
Jagdpanther |
mantletti |
230–260 |
1944 |
• |
Ferdinand |
|
212–223 |
1943 |
• |
Elephant |
runko |
200 |
1943 |
|
|
|
|
|
|
Neuvostoliitto |
|
|
|
• |
T 34/76 |
runko |
354–400 |
1941 |
• |
T 34/76 |
torni |
370–375 (444) |
1942 |
• |
T 34\85 |
|
350–400 |
1944 |
• |
KV 1 |
|
240–290 |
1941 |
• |
JS 2 |
runko |
240–290 |
1944 |
• |
JS 2 |
torni |
400 |
1944 |
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 kohde 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.
|
Levyn paksuus |
Kovuus |
|
|
Saksa |
|
• |
35 - 50- 85 mm |
220 - 266 BHN |
• |
55 -80 mm |
250 - 290 BHN |
• |
85 - 200 mm |
220 - 266 BHN |
|
|
|
|
Yhdysvallat (CA levy) |
|
• |
5 - 32 mm |
302 - 325 BHN |
• |
32 - 64 mm |
235 - 269 BHN |
• |
76 mm |
235 - 260 BHN |
• |
102 - 152 mm |
220 - 250 BHN |
|
Yhdysvallat (RHA levy) |
|
• |
25 mm |
310 - 350 BHN |
• |
38 mm |
280 - 320 BHN |
• |
51 mm |
260 - 290 BHN |
• |
64 mm |
240 - 275 BHN |
• |
76 - 127 mm |
240 - 260 BHN |
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 kaliiperisissa ammuksissa hieman huonompi, luokkaa 580 - 590 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 (✪ 15.3.2016 12:00)