Jos tuollainen mt-ohjus (vaikkapa luokkaa Harpoon) osuisi isoon sotalaivan, jonka panssarivyö olisi esimerkiksi 200 mm, niin ei se sitä lävistä. Sitten jos kysytään, että miksi sitten ei panssaroida, jos se olisi niin tehokas ohjuksia vastaan, niin syy on se, että nykyiset sota-alukset ovat niin riippuvaisia sensoreistaan, että jos sensorit lamautetasn, on alus käytännössä taustelukyvytön. Ja sensoreitten antenneja jne. ei voi panssaroida. Nykyisissä sotalaivoissa kaikki munat ovat tavallaan samassa korissa. Suhteellisesti jopa 1. ms:n taistelulaiva selviää paljon pahemmista vaurioista silti jonkinlaisen taistelukyvyn säilyttäen, koska esimerkiksi jokainen tykkitorni voi ampua hätätilanteessa itsenäisesti.
Ei tarvitse läpäistäkkään. 120 kg räjähdysainetta kyljessä ilmaräjähdyksenä tekee tehtävänsä, vaikka pelti olisi paksumpaakin (esim 200 mm). Veden alla (torpedot) riittää vähempikin räjähdysainemäärä.
Torpedojen räjähdysainemäärät 1. ja 2. maailmansodan aikana tekivät teräspaksuuteen perustuvan panssaroinnin kyvyttömäksi torjumaan niiden uhkaa.
Jouduttiin esim. ankkuroinnissa levittämään avoveteen torpedoverkkoja suojaksi, jottei torpedo räjähdä kosketusetäisyydellä.
Nykyisin merimaaliohjusten taistelulataukset sisältävät >100 kg tehokasta (tehokkaampaa kuin TNT) räjähdysainetta, joten sen räjähtäessä levyn pinnassa rakenne murtuu.
[Huom: Esim. Bismarck:in L/4.4 380 mm panssarikranaatissa oli vain 19 kg räjähdysainetta vaikka ammus painoi ~800 kg, kantama ~36 km.]
Räjähdyspainekuormituksen (blast) karkean arvion voi laskea esim. "Yleinen ase- ja asejärjestelmäoppi, 2001" kuvan 240 /s. 323 avulla.
Oletetaan: m=120 kg (TNT) (jos on jotain muuta r-ainetta, niin sen massa muunnetaan TNT-ekvivalentin avulla TNT:n massaksi)
räjäytysetäisyys r=0,5 m (voisi olla lyhyempikin, mutta kuvan käyrästö loppuu lyhyillä ekvivalenttietäisyyksillä,
).
Lasketaan ekvivalentti etäisyys: r1=r/m^(1/3)=0,5/120^0,333=0,1m
Luetaan viitekirjan kuvasta 240: Kohta r1=0,1 m --> rintamapaine p~30 MPa, heijastumapaine ph~300 MPa.
Tai käytetään laskuria:
https://unsaferguard.org/un-saferguard/kingery-bulmash
ja saadaan ehkä tarkemmat (ainakin suuremmat) lyhyen etäisyyden tulokset:
rintamapaine p=38 MPa, heijastumapaine ph=460 MPa.
Kun noilla kuormilla laskee laivan teräskyljen paikallisia rasituksia, niin jännitykset kasvavat niin suuriksi (helposti>>1000 ....3500 MPa), että levyt repeävät (tai plastisoituvat ja muokkautuvat paljon).
Malliksi: p=30 MPa, h=200 mm (levyn paksuus) ja tukien väli b=4000 mm (=laipioiden tms tukirakenteiden väli laivan kylkilevyille "hatusta").
Tekniikan käsikirja 1, (Gummerus 1981) s 154: "Tasaisesti kuormitettu, jäykästi tuettu suorakaidelaatta". Jos oikein sijoitin ja ymmärsin, niin:
Normaalijännitys keskellä (4 m*4 m) laatassa = 1650 MPa
Suurin laatan jännitys reunan keskipisteessä =3722 MPa.
Rakenneteräksen myötölujuus lienee luokkaa (300.....700) MPa ja panssariteräksen ehkä max (600...800) MPa noilla paksuuksilla eikä se ole läpilujaa, mutta on vaikeasti hitsattavaa.
---> Laatta tuskin kestää ~120 kg TNT-räjähdystä pinnassaan edes vapaan ilmaräjähdyksen mukaan laskettuna. Käytännössä kuormituksena pitäisi käyttää heijastumapainetta ja ehkä huomioda kylkiosumassa vielä vedenpinnan vaikutuskin?, jotka kasvattaisivat painetta ja rasituksia.
Tarkastelun puuteet:
- Ilmaräjähdys TNT-räjähdysainepallolle, todellisuudessa räjähdys rakenteen lähellä ja veden lähellä, jos osuma kylkeen --> nostavat painetta. Latauksen "sylinterimäinen" muoto ei vaikuttane kovin paljoa
- Arvaus kylkilevyn tukiväliksi 4000 mm "hatusta", jäykästi reunoilta tuettuna laattana. Tuki ei toteudu jäykkänä, koska tuenta joustaa ja myötää. Voi kasvattaa tai pienentää paikallista laatan rasitusta
- Staattinen tarkastelu lineaarisella kinematiikalla laattana. Todellisuudessa dynaaminen tehtävä, epälineaarinen kinematiikka (suuret siirtymät, kalvotilan jännitykset) ja materiaalin plastisoituminen, voivat kasvattaa tai vähentää rasituksia.
Suurien räjähdysainelatauksien teho lienee syynä, että "paksuja" levyjä ei ole käytetty 1. / 2. maailmansotien jälkeen laivojen ballistisena suojana.
Muutamia esimerkkejä brittien laivoista ennen ~1900:
Rautapanssarointi h=2*12''=24''=610 mm (kaksi rautalevyä, "Iron sandwich") [HMS Inflexible, 1878].
Teräspanssarointi (Nikkeli teräspanssari) h=9''=229 mm [HMS Majestic, 1895].
Krupp armour teräspanssari h=7''=178 mm [HMS Duncan, 1901].
Ohessa viite modernimman aluksen USS Cole:n satamavaurioon Lähi-idässä (v. 2000). Veneellä laivan kylkeen tuoto räjähde oli m~400 lb =180 kg ja laiva räjähdyksen jäljiltä telakkakorjaukseen
Vauriokuvista havaitsee kyljen repeilyn ja painumisen sisään. Tuskin olisi 200 mm:n levy vesirajassa auttanut.
Kuva kyljestä:
https://www.fbi.gov/history/famous-cases/uss-cole-bombing/@@images/image
Artikkeli:
https://www.fbi.gov/history/famous-cases/uss-cole-bombing
Paksujen laivapanssareiden (ja suurikaliiperisten laivatykkien) aika on ohitse (ollut jo jonkin aikaa). Sota-alusten suoja perustuu aktiivisiin suojaustoimiin, joita taas pitäisi ohjuksilla, miinoilla, torpedoilla jne kyetä kiertämään ja hämäämään riippuen siitä, kummalta taholta asiaa tarkastelee.
www.tekniikkatalous.fi
