Броня Чобгем, Броня Чобем () — неофіційна назва композитної броні, розробленої у 1960-ті роки в британському науково-дослідному центрі у містечку , Суррей, Англія. Відтоді назва стала загальним терміном для позначення керамічної броні для техніки. Інші назви броні Чобгем — «Барлінгтон» та «Дорчестер».
Досі склад броні Чобгем залишається у секреті, відомо що вона складається з керамічних плиток вкладених у металеву матрицю і зв'язаних з опорною пластиною та кількох еластичних шарів. Через високу твердість використаної кераміки, броня надзвичайно стійка проти кумулятивного ефекту снарядів, таких як БКС та звичайних БОПСів. Подібна броня встановлена лише на танках M1 Abrams, Challenger 1 та Challenger 2. Вперше броня була випробувана в рамках розробки британського прототипу, FV4211, і вперше була встановлена на досерійний американський танк M1 Abrams.
Захисні властивості Через високу твердість кераміки яка використовується, броня надзвичайно стійка проти кумулятивного ефекту снарядів таких як БКС та звичайних БОПСів. Подрібнена кераміка також сильно абразивна. Легкі снаряди при зустрічі з твердою плиткою «розколюються зсередини» через високу швидкість, вони не проникають у броню, а руйнуються.Chang, Albert L. and Bodt Barry E., «JTCG/AS Interlaboratory Ballistic Test Program — Final Report», Army Research Laboratory — TR-1577 — December 1977 p. 12 Через крихкість кераміки вхідний канал кумулятивного заряду не такий гладкий, як при проникненні через метал, що викликає асиметричний тиск, який в свою чергу руйнує геометрію кумулятивного струменя, що сильно впливає на пробивні властивості. Нові композити, більш міцні, оптимізують цей ефект через свою пористу структуру, викликаючи «тріщини відхилення».Chan, H.M., «Layered ceramics: processing and mechanical behavior», Annu Rev Mater Sci 1997; 27: p. 249–82 Цей механізм — використання реактивного струменю для боротьби з ним — роботу броні Чобгем можна порівняти з динамічним захистом. Але не слід плутати цей ефект з ефектом багатошарової броні будь-якого типу: між двома броньовими пластинами знаходиться неактивний, але м'який еластичний матеріал, наприклад гума. Після влучання кумулятивного або бронебійного опереного підкаліберного снаряда пробивається перший броньовий шар і при впливі на гумовий шар відбувається деформація і розширення цього шару з деформацією передньої та задньої броньових плит. Через велику кількість перешкод які зустрічають обидва типи снарядів пробивна властивість зменшується. Крім того через вплив зустрічної сили стрижневий боєприпас може зруйнуватися, вигнутися або навіть змінити напрям руху, що також зменшує пробиття.
На сьогодні дуже мало танків захищених бронею Чобгем були підбиті у бою; визначити процент втрат танків які оснащені бронею Чобгем складно через те, що ця інформація є закритою.
Під час другої Іракської війни у 2003, танк Challenger 2 застряг у канаві під час бою у Басрі проти іракських сил. Екіпаж залишався захищеним під час багатогодинного очікування підмоги, композитна броня Чобгем 2 захищала їх від ворожого вогню, зокрема вогню з РПГ.
Структура Керамічні плитки мають так звану проблему «можливості багаторазового влучання» яка полягає у тому, що вони не можуть витримати послідовні удари без втрати своїх захисних властивостей.W.S. de Rosset and J.K. Wald, «Analysis of Multiple-Hit Criterion for Ceramic Armor», US Army Research Laboratory TR-2861, September 2002 Для зменшення цього ефекту плитки роблять малими за розміром, а матричні елементи мають мінімальну практичну товщину 25 мм. Маленькі шестикутні або квадратні керамічні плитки укладені в матрицю або шляхом ізостатичного пресування їх в нагріту матрицю,Bruchey, W., Horwath, E., Templeton, D. and Bishnoi, K.,"System Design Methodology for the Development of High Efficiency Ceramic Armors", Proceedings of the 17th International Symposium on Ballistics, Volume 3, Midrand, South Africa, March 23–27, 1998, p.167-174 або шляхом склеювання їх епоксидною смолою. З початку 90-х було відомо, що утримання плиток під постійним тиском у матриці набагато краще захищає від кінетичних снарядів, ніж склеювання.Hauver, G.E., Netherwood, P.H., Benck, R.F. and Kecskes, L.J., 1994, «Enhanced Ballistic Performance of Ceramics», 19th Army Science Conference, Orlando, FL, June 20–24, 1994, p. 1633—1640
Матриця підтримується пластиною, яка зміцнює керамічні плитки позаду і не дає деформуватися металевій матриці від кінетичних ударів. Зазвичай вага такої пластини (модуля) складає половину ваги матриці.V. Hohler, K. Weber, R. Tham, B. James, A. Barker and I. Pickup, «Comparative Analysis of Oblique Impact on Ceramic Composite Systems», International Journal of Impact Engineering 26 (2001) p. 342 Такий модуль кріпиться до еластичних шарів. Вони також абсорбують деяку частину енергії удару, але основне їх завдання захищати керамічну матрицю від вібрації. Можна встановити кілька таких модулів в залежності від доступного місця; таким чином броню можна використовувати як модульну, в залежності від тактичної ситуації. Товщина такого модуля складає приблизно від 5 до 6 сантиметрів. Перші модулі, так звані DOP( — глибина проникнення)-матриці, були товстіші. Така броня має кращий рівень захисту ніж звичайна сталева броня. Використання малих тонких матриць у великій кількості збільшує ефективність захисту, схоже бронювання, але з використанням шарів загартованої і м'якої сталі можна побачити на верхніх лобових деталях сучасних російських танків.
Через те, що при уражені осереддям БОПС руйнується багато керамічних плиток немає потреби використовувати у конструкції танка раціональні кути нахилу броні. Саме тому конструкція танка передбачає можливість зустрічі снаряда з бронею у перпендикулярній площині. Зазвичай керамічна броня дає кращий захист саме при перпендикулярному розташуванні ніж під кутом, через те, що руйнування поширюється по нормалі броньової плити.D. Yaziv1, S. Chocron, C.E. Anderson, Jr. and D. J. Grosch, «Oblique Penetration in Ceramic Targets», 19th International Symposium of Ballistics, 7–11 May 2001, Interlaken, Switzerland TB27 p. 1264 Тому башти танків які захищені бронею Чобгем мають не округлі, а чіткі рублені форми.
Підпорна плита відбиває енергію удару назад на керамічну плитку широким конусом. Це розсіює енергію, зменшуючи руйнування кераміки, але також розширює область пошкоджень. Розшарування, яке викликає відбита енергія, може бути частково попереджене тонким піддатливим шаром графіту, який нанесено на лицьовий бік плитки для захисту від відскоку від броньової плити.
Стиснені плитки менше страждають від ударів; у даному випадку наявність металевої плити дає керамічним плиткам також і перпендикулярне стиснення.
Відбувався поступовий розвиток у виробництві керамічної броні: керамічні плитки вразливі до ударів, тому першим кроком на зміцнення стало наклеювання їх на задню плиту; у 90-х їх міцність було збільшено шляхом стиснення їх за двома осями; і нарешті було зроблено стиснення за третьою віссю для оптимізації їх спротиву удару.Yiwang Bao, Shengbiao Su, Jianjun Yang, Qisheng Fan, «Prestressed ceramics and improement of impact resistance», Materials Letters 57 (2002) p. 523 Для захисту керамічного осереддя крім традиційних технологій механічної обробки і зварювання, використовують і кілька передових технологій, в тому числі спікання підвішеного матеріалу навколо осереддя; видавлювання розплавленого металу навколо осереддя та розпилення розплавленого металу на керамічну плитку.Chu, Henry S; McHugh, Kevin M and Lillo, Thomas M, «Manufacturing Encapsulated Ceramic Armor System Using Spray Forming Technology» Publications Idaho National Engineering and Environmental Laboratory, Idaho Falls, 2001
Це все розташовується між зовнішньою і внутрішньою стінками бронекорпусу танка.
Матеріал Роками розроблялися нові і більш міцні композитні матеріали, вони приблизно у п'ять разів міцніші за перші зразки кераміки. Найкращі зразки плит керамічної броні у п'ять разів міцніші за сталеві плити такої ж ваги. Зазвичай це поєднання декількох керамічних матеріалів або металевих матричних композитів до складу яких входять керамічні з'єднання з металевою матрицею. В останніх розробках використовують вуглецеві нанотрубки, що збільшує міцність. Кераміка для таких типів броні включає в себе карбід бору, карбід кремнію, оксид алюмінію (сапфір або «оксиду алюмінію»), нітрид алюмінію, борид титану та Синдит, композиції синтетичних алмазів. З них карбід бору є найтвердішим і легким, але і найдорожчим і крихким. Карбід бору використовують у виробництві керамічних пластин для захисту від дрібнокаліберних снарядів, наприклад для бронежилетів та броні гелікоптерів; перше застосування керамічної броні припадає на 60-ті роки.S. Yadav and G. Ravichandran, «Penetration resistance of laminated ceramic/polymer structures», International Journal of Impact Engineering, 28 (2003) p. 557 Карбід кремнію, який найкраще підходить для захисту від великих снарядів, використовувався лише на деяких прототипах наземної техніки, наприклад MBT-70. Кераміку можна створити холодним або гарячим штампуванням. Для видалення повітря використовують стиснення високої щільності.
Титанові сплави, які використовують у матриці, дуже дорогі у виробництві, але цьому металу надають перевагу через його легкість, міцність і спротив корозії, що є великою проблемою. Кампанія Rank заявила, що винайшла алюмінієву матрицю для використання з плитками з карбіду бора або карбіду кремнію.
Підпорна пластина може бути вироблена зі сталі, але, через те, що її основне завдання це покращення стабільності і жорсткості модуля, можливе використання алюмінію на легкій бронетхніці де потрібен захист лише від легкої протитанкової зброї. Підпорна композитна плита, яка деформується, може виконувати також і роль еластичного шару.
Модулі з важкого металу Броня Чобгем перших західних танків була розрахована на протидію кумулятивним зарядам, наприклад керованим ракетам, які вважали основною загрозою. У 80-ті танки почали протистояти покращеним радянським БОПС різних видів, проти яких керамічний шар був не дуже ефективним: перша керамічна броня мала опір 1 до 3 БОПС проти БКС, у той час як новітні композити мають відношення 1:10. З цієї причини багато сучасних конструкцій містять шари з важких металів для більшої щільності броні.
Запровадження нових композитних матеріалів дозволяє збільшити ширину цих металевих шарів у бронюванні корпусу: збільшуючи рівень захисту, і при цьому зменшуючи товщину. Вони, як правило, утворюють внутрішній шар, розміщений нижче набагато дорожчої матриці,Clancy, Tom, Armored Cav — a guided Tour of an Armored Cavalry Regiment, New York 1994, p. 65 для того щоб запобігати значним ушкодженням металевого шару, що лише деформується від удару бронебійного снаряду. Їх також використовують як підпорну пластину для матриці, але це включає в себе модульність і, таким чином, тактичну адаптивність системи броні. Крім того, через їх надзвичайну твердість, вони недостатньо деформуються і тому відбивають занадто велику частину енергії удару у дуже широкому конусі, у напрямку керамічної плитки, пошкоджуючи її ще більше. Метали містять сплав вольфраму який використовують у Challenger 2Claessen, Luitenant-kolonel A.H.J., Tanks & Pantserwagens — De Technische Ontwikkeling, Blaricum, 2003, p. 96 або, у випадку M1A1HA (важка броня) і пізні варіанти американських танків, сплав з вмістом збідненого урану.M1 Abrams Main Battle Tank, p. 13 Деякі компанії пропонують модулі з вмістом карбіду титану.