LA CORAZZA DEI CARRI - DALL'OMOGENEA A QUELLA COMPOSITA

 

Nella foto un carro M4 Sherman durante gli addestramenti.

In questo articolo esploreremo diversi argomenti molto ampi che saranno direttamente legati al mondo corazzato. Parleremo di tutto ciò che è legato alle corazze omogenee e composite, in modo breve e chiaro.

La corazza omogenea.

La corazza è un materiale protettivo caratterizzato da elevata stabilità e resistenza ai fattori esterni che minacciano la deformazione e una violazione della sua integrità. Non importa di che tipo di protezione stiamo parlando: che si tratti dell'armatura cavalleresca o del rivestimento pesante dei moderni veicoli da combattimento, l'obiettivo rimane lo stesso: proteggere dai danni e assorbire il colpo su di sé.

All'alba dell'avvento dei veicoli corazzati di terra, il principale tipo di protezione erano semplici piastre d'acciaio. A differenza delle navi e dei treni corazzati che avevano già corazze più complesse e stratificate, i mezzi di terra erano ancora indietro. Oltre al fatto di essere sottili, le prime corazze per blindati o per il carro "Mark I" erano di tipo omogeneo.

La corazza omogenea viene ottenuta grazie alla pressione meccanica, quando il metallo viene compresso formando una piastra. Durante la compressione, i cristalliti metallici si allungano formando anche "micropori" che induriscono molto il metallo (questi micropori saranno anche un problema dopo).

La corazza omogenea si divide in due parti: la prima è un'armatura che ha una composizione uniforme ed è composta da una sola lega metallica, mentre la seconda è "eterogenea", un'armatura con composizione a strati diversi. Ad esempio, costituito da due strati, in cui il lato anteriore era temprato come il nucleo di un proiettile, e il retro aveva proprietà più elastiche. Questa differenza tra gli strati e il modo in cui venivano temprati o meno garantiva un materiale che combinava diverse duttilità ed elasticità. Questo creava una corazza più complessa da perforare. Era possibile avere una corazza eterogenea a strati, non temprata.

Il secondo passo, dopo aver capito che temprando l'armatura o meno si garantivano varie qualità di difesa, era contrastare anche il miglioramento dei nuclei dei proiettili e il loro sviluppo. La prima idea ovvia per affrontare questo problema era rendere la corazza più spessa. Tuttavia, questa tecnica presentava due problemi:

1. Il crescente peso dei carri e i problemi ad esso correlati (riduzione della mobilità, pressione su sospensioni, cingoli, trasmissione e potenza motore);

2. Le implicazioni tecnologiche e di costo (una corazza più spessa comportava un maggiore uso di lega metallica e costi di produzione più elevati, mettendo pressione sulle industrie per temprare la corazza adeguatamente creando le piastre e saldarle).

Nella foto, le piastre frontali del carro Tiger I sono realizzate in piastre omogenee con uno spessore di 100 mm. Possiamo anche notare la presenza di saldature su piastre così spesse.

La corazza inclinata

Il primo modo per risolvere questo problema è inclinare le piastre: questo metodo ha il vantaggio di aumentare lo spessore orizzontale mantenendo lo spessore effettivo della piastra e favorisce il rimbalzo dei proiettili (famoso metodo usato su T-34). Questa soluzione risolve a basso costo i problemi elencati precedentemente, ma crea un problema aggiuntivo, ossia la diminuzione dello spazio interno effettivo del carro.

Un altro aspetto fondamentale per la corazza è il modo in cui vengono tenute insieme le piastre. Si comprende che ogni proiettile ha una propria forza cinetica con cui colpisce la piastra. Se la piastra è solida ma la saldatura no, l'effetto sarà quello di fermare il proiettile, ma il carro verrà smembrato alle saldature.

Inizialmente, le piastre venivano fissate con "rivetti" (poco costosi, definitivi, ma con difetti come sicurezza e resistenza). Successivamente, con l'avvento delle tecnologie degli anni '30, è stata introdotta la saldatura. Inizialmente, la saldatura era principalmente a fiamma a gas manuale, ma lo sviluppo dell'ingegneria elettrica e la produzione su larga scala di elettrodi di qualità sufficientemente elevata hanno portato a un uso più diffuso della saldatura ad arco elettrico.

Nell'immagine viene dimostrato come la stessa piastra da 100 mm inclinata a 30° dava dei valori di spessore raddoppiati rispetto alla posizione verticale, passando da 100 a 200 mm.

Con l’arrivo delle tecnologie legate alla saldatura, si è reso possibile saldare il metallo anche in campo aperto. Questo serviva per realizzare rapidi miglioramenti con l'aiuto delle squadre meccaniche del battaglione o addirittura dagli equipaggi dei carri. Questo ha dato inizio alla tendenza di saldare pezzi di corazza (da 10 fino a 30 mm) sopra alla corazza originale dei carri (lo si vede molto spesso sui carri Sherman, Pz III e IV). Come conseguenza, i carri si appesantivano, rovinando meccanismi e sospensioni (ma la vita degli equipaggi aveva sempre più prezzo). Spesso venivano saldate piastre d'acciaio per proteggere i carri anche contro alcune minacce concrete. Non posso non dire che oltre alla qualità della corazza, veniva curata anche la qualità della saldatura e la loro resistenza contro varie munizioni.

Schermi distanziati e reticolati

Un altro metodo adottato in massa, specialmente dai tedeschi, erano gli "schermi" protettivi da 5 mm su carri come il Pz. III e IV. Gli "schermi" sono un importante passo per il mondo delle corazze. Gli "schermi", anche da 5 mm a una distanza di 20 cm dalla corazza principale, fungono da importante difesa.

1. La loro difesa principale è contro le munizioni perforanti dei fucili anticarro. Dopo l'impatto contro lo schermo protettivo, il proiettile inizia a girare e deviare dalla traiettoria iniziale, favorendo il colpo non perfetto e la diminuzione di forza cinetica (le prove hanno dimostrato che per essere più efficace contro il 12,7mm o il 14,5mm lo spessore dello schermo doveva essere almeno 10 mm). Già durante la Seconda Guerra Mondiale era in aumento la presenza della minaccia delle armi a carica cava. Anche contro di loro i panelli laterali hanno dimostrato un loro livello di protezione statistica. Lo schermo funge da "attivatore" del sensore che fa entrare in funzione il colpo a 20-30 cm dalla corazza principale. Questo spazio d'aria tra pannello e corazza principale è essenziale per compromettere l'integrità del getto cumulativo e diminuire la sua forza di perforazione della corazza principale del carro. Questo principio è utilizzato ancora oggi con le gonne laterali dei carri MBT.
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3. Nonostante questo, la massima efficacia contro le munizioni a carica cava è stata raggiunta con l'introduzione degli schermi reticolati.
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5. Queste protezioni, se realizzate con determinati principi e qualità costruttive, possono raggiungere un buon livello di efficacia fino al 50% contro cariche ATGM o granate RPG. Nel tempo si è capito che, per raggiungere questo livello di efficacia, gli schermi reticolari dovevano essere prodotti secondo certi criteri (spessore della rete 5 mm, larghezza e spaziatura di 30 mm: la rigidità della rete deve assicurare che la granata che arriva a grande velocità non "schiacci la rete"). Rispettando tutto, l'efficacia contro granate cumulative arriva al 50-60% (per capirci, potete vedere simili reti su carri modernissimi come il "T-14 Armata" o il "Leopard 2 A6"). Il loro funzionamento è semplice: la granata, colpendo lo schermo fatto a rete, taglia la granata e la distrugge fisicamente. Anche in caso di esplosione (la cavità) della granata viene talmente deformata che il getto che si forma non rappresenta più alcun pericolo. Tuttavia, visto che parliamo di una rete con spazi, se la granata (con una probabilità del 50%) entra fra gli spazi dello schermo, la sua efficacia viene pesantemente diminuita.
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   I panelli laterali di un carro Abrams che hanno assorbito l'impatto di una granata RPG.
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   La protezione reticolata ha svolto il proprio lavoro a perfezione, fermando una granata a carica cava.

Nonostante i vantaggi della corazza omogenea inclinata e dei pannelli distanziati, con l’arrivo di munizioni cinetiche estremamente veloci (1000 m/s e più) o munizioni a carica cava in massa per i carri, questo tipo di corazze si dimostrava ormai poco efficace.

La corazza composita

Ma che cosa si intende per composito? I materiali compositi sono, in generale, materiali che combinano due o più componenti con proprietà molto diverse. Questi includono composizioni rinforzate in multistrato o riempite – “composizione", può essere approssimativamente tradotto come "miscela" o "combinazione". Ma di che cosa? Per creare una corazza il più resistente possibile contro colpi cinetici o a getto cumulativo bisognava lavorare per combinare materiali con proprietà estremamente diverse. Quindi leghe metalliche estremamente resistenti con materiali estremamente viscosi (viscosità). Questi materiali possono essere – sintetici polimerici rinforzati con (fibre, polveri, tessuti compositi, sfere (es ceramiche). - Di conseguenza, la corazza composita può includere varie combinazioni di materiali viscosi ed elastici con materiali ad alta durezza (es. acciaio al carbonio medio + ceramica o alluminio + ceramica con lega di titanio + acciaio temprato o vetro al quarzo + acciaio per armature o fibra di vetro…etc).

Nella foto, un esempio della corazza composita di tipo sovietico formata da piastre in acciaio temprato, inclinate all'interno di una resina chiamata "textolite".

Nella foto un tipo di corazza composita di tipo occidentale sulla torre del carro Merkava Mk.III

In generale, le corazze composite si dividono in due grandi scuole, la prima occidentale e la seconda quella sovietica. Nella sua prima fase di sviluppo, le corazze composite sono nate come metodi di difesa integrati all'interno del carro (ad esempio, all'interno delle guance della torre o nella struttura frontale del carro). Con il tempo, l'ottimizzazione della costruzione dei carri MBT ha permesso la creazione di corazze composite che si trovano all'interno di speciali segmenti del carro; l'accesso esterno a questi segmenti permette il miglioramento periodico della parte composita.

Nella foto, possiamo vedere l'accesso frontale di un Leopard 2A4 per raggiungere la parte composita del carro; questo consente una modernizzazione periodica.

Verso gli anni 90a la corazza composita ha fatto un nuovo passo evolutivo sotto forma di corazza esterna alla geometria del carro. Queste corazze composite sono realizzati in speciali segmenti e contenitori installabili sopra la corazza principale dei carri o mezzi. In questo modo i carri hanno ottenuto una protezione modulare che ne velocizza la riparazione e modernizzazione. Il carro che ha sviluppato al massimo questa filosofia della corazza composita modulare è stato il carro Israeliano Merkava.

Nell'immagine viene dimostrato come per il carro Merkava è stata progettata una torre in corazza omogenea, che funge da base per una struttura composita modulare installabile esternamente.

Naturalmente è importante aggiungere che i tipi di corazze non sono finiti; abbiamo altre variazioni della composita e altri tipi di corazze esterne basati su altri principi fisici, frutto della scuola occidentale e di quella sovietica (come corazze reattive e attive). In ogni caso, continueremo questo argomento in un altro articolo dedicato nello specifico alle corazze di tipo sovietico e quelle occidentali.

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