Próba określenia wytrzymałości staliwnego pancerza na ostrzał – badania doświadczalne w Modlinie w 1935 roku

Posted on Posted in Fortyfikacje polskie

Opracował:
Franz Aufmann

Fot. 01. Kopuła bojowa wg. Instrukcji Fort 22-1934, osadzona w stropie schronu na zapolu grupy fortowej Carski Dar.

 

Fot. 02. Kopuła bojowa wg. Instrukcji Fort 22-1934, osadzona pionowo przed próbami balistycznymi.
Fot. 03. Kopuła bojowa wg. Instrukcji Fort 22-1934 po próbach balistycznych w 1935 roku w Modlinie.

W procesie produkcyjnym kopuły dla ckm, wykonywano standardowe badania wytrzymałościowe w celu określenia własności mechanicznych pancerza. Do prac laboratoryjnych pobierano próbki z odlewu korpusu. Podstawowymi parametrami pancerza, jakie standardowo określano, była jego wytrzymałość na rozerwanie, udarność oraz procentowe wydłużenie. Natomiast zachowanie się elementów pancernych i żelbetonowych ścian schronów w warunkach walki oraz ich odporność na przebicie można było określić tylko na podstawie doświadczalnego ostrzału. Takim badaniom poddano jeden z wyprodukowanych egzemplarzy jednostrzelnicowej kopuły według instrukcji Fort. 22-1934 [01]. Przeprowadzono je w 1935 roku na terenie Twierdzy Modlin [02]. Zgodnie z opracowaną doktryną zakładano, że fortyfikacje będą zwalczane przy pomocy armat dużego kalibru. Do wykonania próbnego ostrzału przeznaczono 155 mm haubicę polową wz. 1917. Przyjęto, że sprawdzenie wytrzymałości pancerza na uderzenia pocisków, powinno być przeprowadzone w warunkach jak najbardziej zbliżonych do bojowych. Odpowiadały one ostrzałowi z dystansu 3500 metrów. Wystrzelony pocisk uderzał prostopadle w górną powierzchnię kopuły z prędkością 330 m/sek.

W próbach użyto pocisków produkowanych w Polsce [03]:
– granatu wz. 15-b o wadze 43,2 kg, ale bez materiału wybuchowego,
– granatu wz. 15-b o wadze 43,2 kg z materiałem wybuchowym 7,2 kg.

W celu przeprowadzenia badań i zapewnienia prostopadłego uderzenia pocisku w pancerz, kopułę osadzono pionowo w betonowym bloku. Dla łatwiejszego celowania przez otwór lufy, na górnej powierzchni pancerza wymalowano trzy czarne punkty, tworzące wierzchołki trójkąta równobocznego. Każdy czarny punkt wpisano w białe koło. Punkty rozmieszczono w równych od siebie odległościach.

Stanowisko 155 mm haubicy polowej wz. 1917 znajdowało się w odległości 100 metrów od osadzonego w betonowym bloku pancerza. Do wystrzelenia pocisków zastosowano naważki prochowe o zmniejszonej wadze. Odpowiednio dobrany ładunek miotający o mniejszej wadze miał gwarantować uderzenie pocisku w cel z prędkością 330 m/sek, czyli z prędkością końcową odpowiadającą standardowemu strzałowi z dystansu 3500 metrów.


Wyniki badań

Stwierdzono, że pancerze o grubości 100 mm, wykonane ze staliwa węglowego, odporne są na oddziaływanie pocisków o kalibrze 155 mm. Uderzenie granatu wz. 15-b bez materiału wybuchowego pozostawiło tylko nieznaczny powierzchniowy ślad na zewnętrznej powierzchni pancerza. Uderzenie granatu wz. 15-b z zapalnikiem bez zwłoki pozostawiło „również powierzchniowy ślad, nieco większy od poprzedniego”. W obu przypadkach nie stwierdzono odkształceń wewnętrznej powierzchni pancerza.

Zwrócono uwagę, że pancerz w wyniku uderzeń pocisków ma tendencję do wyrywania się z betonowego cokołu, w którym został osadzony.


[01] – więcej w opracowaniu Kopuła bojowa na ckm z 1934 roku – HAUBA nowatorski pancerz

[02] – Szymon Kucharski. Zarys historii polskich fortyfikacji w latach 1929-1935. Do Broni nr 4-6/2009.

[03] – Departament Uzbrojenia nie przewidział produkcji 155 mm granatów przeciwpancernych w Polsce. Zgodnie z przyjętą doktryną do zwalczania fortyfikacji stosowało się pociski odłamkowo-burzące, wywołujące efekt fali uderzeniowej.

Zaczepy mocowane do belek stropowych w niemieckich schronach bojowych

Posted on Posted in Fortyfikacje niemieckie

Opracował:

Arkadiusz Mitura
Franz Aufmann

Fot. 01. Zaczepy pod stropem dwusektorowego schronu broni maszynowej na szóstym docinku dywizyjnym umocnień Trójkąta Lidzbarskiego (obiekt w pobliżu miejscowości Retowy, powiat baroszycki).

Część schronów dla broni maszynowej, wzniesionych w 1933 roku na szóstym odcinku dywizyjnym umocnień Trójkąta Lidzbarskiego [01], posiada 150 cm ściany zewnętrzne oraz strop o grubości 130 cm [02]. Konstrukcja żelbetonowego stropu została wzmocniona stalowymi belkami dwuteowymi o stopie równej 125 mm. Pomiędzy belkami, oddalonymi od siebie o około 12,5 cm, rozłożono arkusze stalowej blachy, spełniające zadanie sztywnego zabezpieczenia przeciwodpryskowego [03]. Miało chronić załogę przed tak zwanym efektem Hopkinsona [04], czyli rażeniem przez odłamki betonu, powstające w wyniku uderzeń pocisków o dużym kalibrze. Zjawisko to zostało zdefiniowane po raz pierwszy podczas Wielkiej Wojny.

Belki rozłożono poprzecznie do dłuższego boku czworokąta, stanowiącego podstawę izby gotowości bojowej. W stropie nie odnaleziono charakterystycznych śladów po hakach do mocowania hamaków – miejsc do spania dla członków załogi. W późniejszym okresie, praktycznie od początku 1935 roku, montowano w obiektach fortyfikacji stałych składane prycze. W wytycznych z końca 1936 roku wprowadzono obowiązek stosowania prycz z jednym wyjątkiem. W schronie bez pomieszczenia gotowości bojowej dopuszczano stosowanie hamaków lub prycz.

Uwagę zwracają zaczepy, mocowane do co drugiej belki stropowej (Fot. 01). Wykonano je z blachy stalowej o grubości około 3 mm i szerokości 25 mm. Szczególnie duża ich liczba zachowała się w trójsektorowym schronie broni maszynowej w pobliżu miejscowości Poniki. Zaczepy rozmieszczono równolegle do dłuższej ściany izby w trzech rzędach. Odległość między rzędami wynosiła około 80 cm, a pierwszy rząd oddalony był od dłuższej ściany izby o około 50 cm. Ze względu na kształt izby w pierwszych dwóch rzędach było 10 uchwytów, a w trzecim już tylko 9 sztuk. Zdaniem autorów niniejszego opracowania żaden z zaczepów, prezentowanych na zdjęciu 01, nie zachował się w całości.

 

Fot. 02. Zachowany zaczep odnaleziony podczas badań na terenie frontu wschodniego Rejonu Umocnionego „Giżycko” (niem. Lötzener Seenstellung).

Podczas badań, przeprowadzonych w obiektach na terenie frontu wschodniego Rejonu Umocnionego Giżycko (niem. Lötzener Seenstellung) stwierdzono zastosowanie podobnego rozwiązania jak w trójsektorowym schronie z 6 odcinka dywizyjnego Pozycji Lidzbarskiej. Zaczep, prezentowany na zdjęciach (Fot. 02, Fot. 03), został zamocowany do jednej z belek stropowych w śluzie przeciwgazowej schronu z 1937 roku. Zachował się w stanie nieuszkodzonym.

 

Fot. 03. Widok zaczepu mocowanego w stropie śluzy przeciwgazowej schronu bojowego z 1937 roku.

[01] – W lesie w pobliżu miejscowości Retowy (powiat Bartoszycki, województwo warmińsko-mazurskie).

[02] – Grubość stropu, mierzona przy wejściu do obiektu, wynosiła około 130 cm.

[03] – Zabezpieczenia przeciwodpryskowe dzielone są na sztywne i elastyczne. Zabezpieczenia elastyczne wykonywano przy pomocy stalowych siatek. W polskiej fortyfikacji stosowano siatkę „hrabiego Ledóchowskiego”. Więcej: Jednolita siatka przeciwodłamkowa hrabiego Ledóchowskiego.

[04] – Ligne Maginot – Effet mécanique Hopkinson.

Wybór optymalnej stali do produkcji kopuł

Posted on Posted in Fortyfikacje polskie

Opracował: Franz Aufmann

Fot. 01. Kopuła przewoźna, zgodna z Instrukcją Fort. 47-1935, na poligonie w Rembertowie w 1934 roku.
Fot. 02. Strona czynna blachy ze stali chromoniklowej. Nastąpiło całkowite przebicie blachy przy prędkości 340 m/sek. Pocisk utkwił w płycie. Liczba przy śladzie uderzenia pocisku odpowiada prędkości pocisku w metach/sekundę.

 

Fot. 03. Strona bierna blachy ze stali chromoniklowej.
Fot. 04. Strona czynna blachy ze stali węglowej, poddanej obróbce cieplnej. Nastąpiło całkowite przebicie oraz pęknięcie blachy przy prędkości 280 m/sek.
Fot. 05. Strona bierna blachy ze stali węglowej, poddanej obróbce cieplnej.

Wypracowywana na początku lat trzydziestych koncepcja wojny manewrowej wymagała zdaniem Inspektora Armii gen. dywizji Edwarda Rydza Śmigłego nowych rozwiązań stanowisk ogniowych. Karabiny maszynowe miały znajdować się w schronach łatwych  w transporcie, szybkich w montażu i demontażu, nawet przy dopuszczeniu ich ograniczonej wytrzymałości. Projekt kopuły, jako przewoźnego stanowiska ogniowego dla broni maszynowej, został opracowany przez Wydział Fortyfikacyjny Departamentu Budownictwa Ministerstwa Spraw Wojskowych, zarządzany przez ppłk Józefa Siłakowskiego. W celu wyłonienia optymalnej konstrukcji,  kopuła wraz z schronami przewoźnymi według projektu ppłk Stefana Ruegera, miała zostać poddana próbnemu ostrzałowi. Taką decyzję podjął Szef Sztabu Głównego gen. bryg. Janusz Gąsiorowski. Badania balistyczne przeprowadzono na poligonie w Rembertowie w 1934 roku.

Kopuła przewoźna, według Instrukcji Fort. 47-1935 [01], została wykonana z blach ze stali węglowej [02] A-65 zgodną z polską normą PN H-210. Nie została zniszczona podczas prób balistycznych w Rembertowie. Zdaniem prowadzących badania brak przebicia przez uderzające pod ostrym kątem pociski lub ich odłamki w głównej mierze wynikało z kształtu kopuły, a nie z właściwości mechanicznych zastosowanej 25 mm blachy. Dlatego też już w 1935 roku postanowiono przeprowadzić badania, umożliwiające optymalny wybór gatunku stali na blachy. Miały one gwarantować zwiększenie odporności na przebicie bez znacznego podwyższenia kosztów produkcji przewoźnej kopuły, jak i utraty jej podstawowej zalety jaką była jej mobilność.


Przygotowania

Wydział Fortyfikacyjny Departamentu Budownictwa Ministerstwa Spraw Wojskowych przygotował 6 stalowych płyt. Każda z nich posiadała grubość 25 mm. O odporności na przebicie płyt decydował ich skład chemiczny stali, dlatego do prób przeznaczono po dwie płyty o tym samym składzie chemicznym, ale o odmiennej obróbce termicznej. Obróbka cieplna umożliwiała celową zmianę podstawowych parametrów stali takich jak wytrzymałości na rozerwanie i udarność. Podczas doświadczalnych badań balistyczny w Modlinie w 1935 roku postanowiono ostrzelać:

– dwie płyty ze stali węglowej A-65, po jednej z i bez obróbki cieplnej,
– dwie płyty ze stali chromokrzemowej, obie procesowi obróbki cieplnej o zbliżonych parametrach,
– dwie płyty ze stali chromoniklowej, obie poddane procesowi obróbki cieplnej o identycznych parametrach.


Badania balistyczne

Płyty ostrzelano z 47 mm armatki przeciwpancernej Beardmore.  Ostrzał prowadzono z odległości 100 metrów. Do każdej z płyt strzelano pociskami przeciwpancernymi. Zastosowano zasadę, że każdy kolejny pocisk, wystrzelony do tej samej płyty, posiadał skokowo zwiększoną prędkość wylotową. Zmianę prędkości uzyskiwano przez zwiększenie naważki prochowej w łusce naboju.

W wyniku badań ustalono, że najlepszą odporność na przebicie posiada kolejno blacha ze stali chromoniklowej poddanej obróbce termicznej oraz balach ze stali chromokrzemowa, również po obróbce cieplnej. Właściwą obróbką termiczną jest taka, która umożliwia uzyskanie stalowych blach o wysokiej udarności.


Podsumowanie

Badania balistyczne przeprowadzone w 1935 roku w Modlinie wykazały, że celowe byłoby wykonywanie kopuł przewoźnych wykonanych z płyt ze stali chromoniklowej poddanej odpowiedniej obróbce termicznej.  Przy zastosowaniu tych blach następuje nieznaczny wzrost kosztów produkcji kopuły przewoźnej ze względu cenę stali chromoniklowej równej 1,95 zł/kg, przy cenie stali węglowej równej 1,40 zł/kg.

W okresie wojny i braku dostępu do importowanych składników, chromu i niklu, dopuszczalne jest wykonanie kopuły przewoźnej wg Instrukcji Fort. 47-1935 z ulepszonych cieplnie blach ze stali węglowej A 65 wg. polskiej normy hutniczej PN H-210.


[01] – kopuła wykonana z blach stalowych, więcej w opracowaniu Kopuła przewoźna – mobilny pancerz dla stanowiska ckm.

[02] – w materiałach archiwalnych z okresu międzywojennego funkcjonuje nazwa „stal węglista”, obecnie już nie używana.  Poprawna nazwa to stal węglowa.