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(翻譯)二戰(zhàn)新戰(zhàn)列艦的技術(shù)沿革

2021-09-08 12:51 作者:秋羽美奈子Official  | 我要投稿

本期內(nèi)容約12,000字,出自簡氏出版社的《二戰(zhàn)英蘇法荷戰(zhàn)列艦》,從兵裝、裝甲防御、雷達(dá)、推進(jìn)裝置、建造工程和政治因素這些方面較為全面詳細(xì)地展現(xiàn)了二戰(zhàn)新戰(zhàn)列艦的技術(shù)沿革。

英王喬治五世號(hào)戰(zhàn)列艦(圖片來源:海人社)

二戰(zhàn)

英國、蘇聯(lián)、法國、荷蘭

戰(zhàn)列艦

威廉.H.噶茲克 和 羅伯特.O.杜林 著

托馬斯.G.韋伯 線圖繪制

??

簡氏出版社

倫敦—悉尼

?

版權(quán)所有c1980

美國海軍機(jī)構(gòu)

安納波利斯,馬里蘭

簡氏出版公司出版

在美國印刷

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翻譯:弗林

本文僅供交流學(xué)習(xí)使用,請(qǐng)勿用于其他用途!

原書中的括號(hào)部分在本文不加括號(hào),本文檔中加括號(hào)內(nèi)容為譯者補(bǔ)充。


? ? ? ? ?之前我們討論了主力艦設(shè)計(jì)趨勢(shì)。接下來我們將討論更多的有關(guān)戰(zhàn)艦性能和設(shè)計(jì)的技術(shù)細(xì)節(jié),以便于欣賞本書所展現(xiàn)的各種戰(zhàn)艦。


兵裝

???????? 兩個(gè)基本(方面)的發(fā)展導(dǎo)致了一戰(zhàn)的戰(zhàn)列艦、戰(zhàn)列巡洋艦與之后的主力艦之間最明顯的差別:新型戰(zhàn)艦有更強(qiáng)力的主炮*,(這些艦炮)主要由于提升了炮塔限制的最大仰角而具備更遠(yuǎn)的射程,并且在給定開火距離上能夠擊穿更厚重的裝甲,而(新型戰(zhàn)艦)強(qiáng)化的對(duì)空火炮組也表現(xiàn)了對(duì)日漸增加的空中力量威脅的重視,(不過)空中力量最終會(huì)讓戰(zhàn)列艦變得過時(shí)。

???????? 海軍重炮的進(jìn)步自然是革命性的,也是一直以來的努力所累積的結(jié)果??傮w而言,新型火炮比以前同口徑的火炮發(fā)射明顯更重的炮彈。炮口初速通常比之前的同類火炮要小;這明顯地減輕了對(duì)炮管的侵蝕。更先進(jìn)的炮塔設(shè)計(jì)增加了最大仰角,從而極大地提升了射程,同時(shí)更重的炮彈有更好的穿甲能力。

圖片來源:海人社


炮塔。大部分歐洲國家的一戰(zhàn)主力艦采用雙聯(lián)裝炮塔,盡管有幾級(jí)搭載了三聯(lián)裝炮塔,并且法國的諾曼底級(jí)設(shè)計(jì)搭載四聯(lián)裝。對(duì)于在海軍“假日”之后設(shè)計(jì)的戰(zhàn)艦而言,條約的排水量限制,跟對(duì)更高航速和更好的水平防護(hù)、水下防護(hù)的必要性組合在一起,使得英國的英王喬治五世級(jí)和法國的敦刻爾克級(jí)戰(zhàn)列巡洋艦、黎歇留級(jí)戰(zhàn)列艦選擇了四聯(lián)裝炮塔。四聯(lián)裝方便最大程度壓縮裝甲核心區(qū)的長度,能在每門火炮占用的重量更少的情況下提供更多數(shù)量的主炮。由于法國戰(zhàn)列巡洋艦設(shè)計(jì)中排水量的嚴(yán)格限制,敦刻爾克級(jí)甚至在130毫米副炮上也使用了四聯(lián)裝炮塔。

???????? 盡管在沙恩霍斯特號(hào)和格奈森瑙號(hào)上取得成功,德國人沒有在俾斯麥號(hào)上使用三聯(lián)裝炮塔,表現(xiàn)了一種廣泛持有的觀點(diǎn),即雙聯(lián)裝炮塔能更有效地讓主炮實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的分散打擊,而所額外增加的排水量也不是很大。在(俾斯麥號(hào))之后(設(shè)計(jì)的)所有德國戰(zhàn)列艦都搭載了雙聯(lián)裝炮塔,盡管其他海軍國家?guī)缀醵疾捎昧巳?lián)裝或四聯(lián)裝。英國的前衛(wèi)號(hào)戰(zhàn)列艦裝備了為老舊的一戰(zhàn)戰(zhàn)列艦準(zhǔn)備的已經(jīng)過時(shí)的15英寸炮雙聯(lián)裝炮塔,但是她所呈現(xiàn)的設(shè)計(jì)和使用材料是提前這艘戰(zhàn)列艦盡量在原本計(jì)劃的最初的獅級(jí)戰(zhàn)列艦1944年完工日期之前完工的努力。

? ???????一般來說,重炮的優(yōu)勢(shì)性和其口徑成正比,除了個(gè)別例外。美國的衣阿華級(jí)戰(zhàn)列艦裝備了16英寸炮,這些艦炮在同口徑火炮中極為出色,而日本的大和號(hào)和武藏號(hào)戰(zhàn)列艦搭載了18.1英寸(46厘米)炮,這些炮頂多質(zhì)量一般。結(jié)果,在相近的交戰(zhàn)距離上這兩種火炮的穿甲能力其實(shí)是一樣的。這典型地表現(xiàn)了比較不同級(jí)別主力艦所存在的困難。

*這些艦炮的數(shù)據(jù)在附錄C中。

藥筒和藥包。盡管小口徑火炮的裝藥很久以來都是裝在金屬藥筒內(nèi),這種方法在重型海軍火炮上并沒有廣泛使用。德國和奧匈帝國海軍在一戰(zhàn)之前就已經(jīng)率先嘗試了(重型艦炮上)藥筒的使用。

???????? 在一些方面,藥筒確實(shí)有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。由藥筒而不是在輕質(zhì)藥罐里的藥包裝填的發(fā)射藥更不容易被炮彈損毀。另外,藥筒對(duì)炮尾的密封性有幫助,從而可以采用滑動(dòng)楔形機(jī)械,具備更高射速的潛力。在使用藥筒的情況下,之前(已經(jīng)發(fā)射)的發(fā)射藥殘留的悶火引起炸膛事故的可能性更小。

???????? 從另一方面講,在重型火炮上使用藥筒必然是笨重的、很不方便操作的,使得如果要實(shí)現(xiàn)潛在的高射速就必須要有復(fù)雜的操作機(jī)械設(shè)備。藥包通常是分幾部分的,這使得操作設(shè)備可以大幅簡化變輕。盡管在一戰(zhàn)后對(duì)德國最先進(jìn)的巴登號(hào)戰(zhàn)列艦(譯者注:該艦在“彩虹行動(dòng)”中未能徹底自行鑿沉,被英國打撈后繼續(xù)使用)已經(jīng)進(jìn)行了兩年的實(shí)驗(yàn),當(dāng)英王喬治五世級(jí)的14英寸炮于1935年開始研發(fā)時(shí)皇家海軍拒絕吸收這個(gè)德艦試驗(yàn)的結(jié)果。值得注意的是英國人喜歡這些重型裝備上的鍛鋼滑軌和液壓動(dòng)力設(shè)備。

美國海軍的127mm38倍徑雙聯(lián)裝高平兩用炮塔


兩用炮。美國、英國、法國和日本研發(fā)了新的兩用炮,既可以對(duì)抗輕型水面艦艇又可以對(duì)空。它們相信沒有必要去單獨(dú)弄一堆防空(中口徑)武器。兩用炮的意圖是對(duì)空中和水面兩方面的目標(biāo)都能有足夠的對(duì)抗能力?;鹂匾话惴珠_為對(duì)空和對(duì)海,顯然(兩用炮)有著所有副炮都能參與到對(duì)空和對(duì)海使用的優(yōu)勢(shì)。

???????? 另一方面,德國人和意大利人并沒有研發(fā)這樣的兩用炮,偏向于使用混合口徑的副炮配置。兩國海軍將擊退高速行進(jìn)的驅(qū)逐艦視為主力艦必需的考慮。盡管有耗費(fèi)、重量、侵蝕等等的爭議,它們把這些火炮調(diào)整得到盡可能平的彈道和盡可能合適的位置來對(duì)抗驅(qū)逐艦襲擊。可以確定對(duì)空武器的射程將會(huì)更短。俄羅斯人在意大利人的大量設(shè)計(jì)援助下也沿用了這樣的思路。

???????? 最后,我們可以討論一下兩用炮相比混搭口徑副炮配置的優(yōu)點(diǎn)。簡而言之,前者提供了更多的統(tǒng)一口徑的火炮,這些火炮幾乎不可能同時(shí)需要對(duì)空和對(duì)海。兩用炮的配置相對(duì)在空間和重量上都更經(jīng)濟(jì),而混搭口徑配置需要更多的空間和重量,且提供的對(duì)空、對(duì)海的火炮數(shù)量更少。另一方面,混搭配置的支持者們反駁道,由于對(duì)高射速的需要,兩用炮的口徑被限制的太小,以至于無法有效打擊巡洋艦和驅(qū)逐艦。一般而言,混搭配置中比較重的火炮其口徑為150毫米左右,而兩用炮的口徑在127-134毫米之間。事實(shí)上,(混搭配置的)這個(gè)觀點(diǎn)在(戰(zhàn)列艦)遭遇巡洋艦或驅(qū)逐艦體量的目標(biāo)時(shí)是正確的。這種情況下沒有“正確”的答案——關(guān)鍵在于這些討論中的艦船的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)。比如說,法國的黎歇留級(jí)戰(zhàn)列艦混合裝備了152毫米和100毫米口徑的火炮,兩者都有對(duì)空對(duì)海兩用的能力。在服役中,152毫米炮被證明在對(duì)空方面的效率是受限的。

???????? 在任何場(chǎng)合,這些戰(zhàn)艦上的重型對(duì)空火炮整體上是充足的,盡管裝備更多的火炮會(huì)更好一些。但是,在二戰(zhàn)的戰(zhàn)斗條件下,戰(zhàn)前所以為的對(duì)防空機(jī)槍的需求量被證明是完全不夠的。


防空機(jī)槍。一般而言,在二戰(zhàn)爆發(fā)時(shí)主力艦或許有兩三種口徑的總共二三十門的防空機(jī)槍。到戰(zhàn)爭結(jié)束時(shí)這些戰(zhàn)艦搭載多達(dá)一百門防空機(jī)槍是很正常的事。

???????? 這些輕型的機(jī)槍提供低于10,000碼(9.144千米)的近程防空,有巨大的投射量。在兩次大戰(zhàn)之間(1918-1939年),英國引領(lǐng)著實(shí)用性戰(zhàn)艦防空機(jī)槍的發(fā)展。1926年維克斯開始研發(fā)砰砰炮裝備。這種多炮管裝備能夠?qū)?,000碼以內(nèi)的飛機(jī)迅速而精準(zhǔn)地投射火力。不幸的是這種武器不能跟上航空技術(shù)的飛速發(fā)展,到二戰(zhàn)時(shí)期這種槍炮裝備已經(jīng)過時(shí)了。最初,0.5(英寸)口徑(12.7毫米)機(jī)槍被認(rèn)為是對(duì)抗前來掃射的飛機(jī)的有效武器,然而在二戰(zhàn)初期出現(xiàn)的20毫米厄利空機(jī)槍以及飛機(jī)的速度和靈活性的提升使得20毫米機(jī)槍在所有戰(zhàn)艦上都取代了0.5口徑機(jī)槍。在1939年,法國和俄羅斯的戰(zhàn)列艦主要的防空武器是37毫米和0.5口徑的機(jī)槍,而英國的包括0.5口徑機(jī)槍和短管40毫米砰砰炮。當(dāng)戰(zhàn)爭持續(xù)下去時(shí),砰砰炮和37毫米炮被證實(shí)很低效,被更有效的40毫米博福斯機(jī)關(guān)炮取代。在戰(zhàn)后重建的法國戰(zhàn)列艦讓·巴爾號(hào)裝備了100毫米和57毫米防空炮,體現(xiàn)了在二戰(zhàn)太平洋的軍事行動(dòng)中所習(xí)得的經(jīng)驗(yàn)。

???????? 放置這些輕型武器的兩個(gè)主要考量是為戰(zhàn)艦提供完全覆蓋的半球(防空區(qū)域)和避免受到主炮、副炮的炮口暴風(fēng)干擾。后者(暴風(fēng)干擾)是需要避免且極度麻煩的問題。機(jī)槍的彈藥搭載準(zhǔn)備同樣是緊急的問題??傮w來說,當(dāng)戰(zhàn)爭持續(xù)下去時(shí),這些問題變得更加嚴(yán)重,因?yàn)榭罩型{越來越大,在允許的空間和重量范圍內(nèi)更多(防空)火炮被安裝。到二戰(zhàn)結(jié)束時(shí),英國和法國的戰(zhàn)列艦在主炮炮塔頂部放置40毫米機(jī)槍的情況是很常見的。

圖片來源:海人社


火控和雷達(dá)。火控設(shè)備的升級(jí)對(duì)提高火炮的效能有同等重要的意義。甚至在發(fā)明出雷達(dá)之前,已經(jīng)達(dá)到如一位海軍專家所評(píng)論那樣的成就:

在1930年代早期,戰(zhàn)列艦展現(xiàn)出對(duì)遠(yuǎn)于15英里(約24千米)外超視距、機(jī)動(dòng)中的目標(biāo)由8或12門主炮齊射投射14或16英寸炮彈造成有效打擊的能力,只需在遠(yuǎn)程由單一按鍵控制并開火……

???????? 英國皇家海軍是引入雷達(dá)進(jìn)行搜索和火控這方面的先驅(qū)。盡管在1941年5月對(duì)俾斯麥號(hào)戰(zhàn)列艦的追獵中(英國的)雷達(dá)系統(tǒng)很原始,雷達(dá)的使用對(duì)摧毀德國戰(zhàn)艦發(fā)揮了重要的作用。雷達(dá)和機(jī)械模擬火控計(jì)算機(jī)極大地提升了海軍火炮對(duì)水面和空中單位的有效射程,首次使得在黑暗、濃霧或者(軍艦釋放用于掩護(hù)的)煙霧的模糊環(huán)境下能夠交戰(zhàn)。

???????? 防空武器的推廣使用和火控系統(tǒng)日漸增加的復(fù)雜性、精密性導(dǎo)致現(xiàn)代主力艦的頂部區(qū)域不得不增大并變得雜亂無章。除了裝備了多種搜索雷達(dá),典型的英王喬治五世級(jí)戰(zhàn)列艦在前后各自具備1座主炮射擊指揮儀,并在兩舷各具備2座副炮指揮儀。在英國皇家海軍的前衛(wèi)號(hào)上,40毫米機(jī)槍也有相應(yīng)的指揮儀。顯然,所有的這些設(shè)備,顯著地提升了火炮的精準(zhǔn)性,然而這些關(guān)鍵的火控系統(tǒng)也十分容易被擊毀。

對(duì)空VT引信。作為補(bǔ)充,近炸引信,或者說VT,變時(shí)引信的發(fā)展顯著提升了防空火炮的“擊殺”概率,使得去擊毀一架飛機(jī)不再需要直接命中。定時(shí)引信在整個(gè)戰(zhàn)爭時(shí)期都被使用,然而VT引信代表了防空能力的巨大進(jìn)步。在戰(zhàn)爭期間皇家海軍給5.25英寸(133.35毫米)口徑的對(duì)空彈配備了VT引信,從而極大提升了英國5.25英寸50倍徑兩用炮的防空效能。

美國海軍輕巡洋艦“亞特蘭大”號(hào)上的魚雷發(fā)射器


魚雷。盡管二戰(zhàn)時(shí)期新建成的主力艦都沒有裝備魚雷管,由于空間和重量上的困難,以及存在可能在魚雷管附近被命中造成嚴(yán)重?fù)p害的風(fēng)險(xiǎn),幾條德國戰(zhàn)艦在建成之后又配備了用于破交戰(zhàn)的甲板魚雷發(fā)射管。英國皇家海軍對(duì)英王喬治五世級(jí)和獅級(jí)的早期設(shè)計(jì)研究準(zhǔn)備了魚雷武器,展現(xiàn)了日德蘭海戰(zhàn)所得的教訓(xùn)以及列裝雷達(dá)之前的使用構(gòu)想對(duì)低能見度下偶然的近距離交戰(zhàn)的考慮。

???????? 雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)展極大程度地降低了水面戰(zhàn)艦在襲擊商船作戰(zhàn)的因素,同時(shí)導(dǎo)致英國皇家海軍放棄在新建主力艦上使用魚雷武器。從降低戰(zhàn)艦受到的損害的角度考慮,在主力艦上淘汰魚雷管是非??扇〉母倪M(jìn)。

大和型戰(zhàn)列艦的裝甲布局


裝甲防御

???????? 戰(zhàn)列艦的裝甲防御,在傳統(tǒng)觀點(diǎn)中,是設(shè)計(jì)承受等同于自身搭載主炮口徑的火炮攻擊的防御。戰(zhàn)列巡洋艦的防護(hù)基于各種非常不同的標(biāo)準(zhǔn),有的本質(zhì)上是戰(zhàn)列艦的規(guī)格,有的只要求核心區(qū)能承受重巡洋艦火炮的打擊。

???????? 早在無畏艦時(shí)期,側(cè)舷裝甲的厚度是(衡量)充分防護(hù)最主要的參數(shù),因?yàn)樵趹?zhàn)斗中相對(duì)近的距離上炮彈幾乎不可能擊中甲板。當(dāng)精密機(jī)械提升了火炮的有效射程時(shí),(設(shè)計(jì)師)意識(shí)到提供甲板裝甲系統(tǒng)的必要。最終,免疫區(qū)域的概念作為衡量一艘戰(zhàn)艦裝甲充分性的標(biāo)準(zhǔn)被廣泛接受。

???????? 免疫區(qū),或者說防御區(qū),是戰(zhàn)艦的裝甲部分對(duì)于某種火炮的特定炮彈的在設(shè)計(jì)上能抵抗擊穿的距離(范圍)。在這個(gè)區(qū)域的更遠(yuǎn)或更近處,相應(yīng)的甲板或者側(cè)舷裝甲會(huì)被擊穿。這些距離限制通常由一條保持穩(wěn)定沒有滾轉(zhuǎn)晃動(dòng)或者傾斜的船保持在通常為90度(正對(duì))的目標(biāo)角度所測(cè)得。在海上的實(shí)際環(huán)境中,橫縱方向的搖晃以及航向角會(huì)使得真實(shí)的免疫區(qū)域計(jì)算非常復(fù)雜。裝甲上不可避免的震動(dòng)以及炮彈質(zhì)量和彈道表現(xiàn)進(jìn)一步增加了不確定性。結(jié)果是,最謹(jǐn)慎的戰(zhàn)術(shù)調(diào)度是使得戰(zhàn)艦處于計(jì)算得到的免疫區(qū)中心附近位置。

???????? 對(duì)側(cè)舷裝甲被擊穿的可能性的計(jì)算很大程度上受到目標(biāo)角度的影響。這個(gè)目標(biāo)角度是由火炮-目標(biāo)直線和目標(biāo)艦船中軸線在水平面上組成的夾角。對(duì)于最適合擊穿的情況,這個(gè)角度為90度。顯然,這個(gè)目標(biāo)角度不會(huì)影響水平方向的裝甲穿深。

???????? 需要重視的是,90度的目標(biāo)角度不代表炮彈會(huì)垂直落在側(cè)舷垂直裝甲的表面。炮彈的接觸角度(所引起)的效應(yīng)取決于目標(biāo)角度、炮彈落角、裝甲的傾斜角度這些因素??紤]到最高的裝甲穿深來自垂直的碰撞角度,戰(zhàn)艦的設(shè)計(jì)師們一般會(huì)嘗試通過使用相對(duì)垂直線傾斜的裝甲來提高炮彈被跳開偏轉(zhuǎn)的概率,從而提升裝甲的等效厚度,而這些裝甲的頂部邊緣遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出舷外。

???????? 免疫區(qū)域的概念為主力艦設(shè)計(jì)師提供了一種評(píng)估最有效的提升裝甲防御的分析手段。免疫區(qū)域越寬大,戰(zhàn)艦的戰(zhàn)術(shù)靈活性越強(qiáng)。通過計(jì)算提升裝甲防御所增加的重量并把這項(xiàng)和免疫區(qū)域的寬度受每個(gè)防護(hù)變量的變化情況相比較,設(shè)計(jì)師可以選用提高免疫區(qū)域?qū)挾茸钣行У姆椒ā?/p>

???????? 比如說,假設(shè)一條戰(zhàn)艦對(duì)抗美國356毫米50倍徑炮的理論免疫區(qū)是18,300到27,400米之間,我們決定評(píng)估增加90噸裝甲防御在不同部位的效果。在甲板裝甲上方相對(duì)較大的區(qū)域,這相當(dāng)于增加了較少的厚度,增加了270米的需要擊穿的距離。請(qǐng)注意——對(duì)于遠(yuǎn)程吊射的情況,提升射程會(huì)增加炮彈擊穿甲板的能力。如果把同樣的重量用于增加側(cè)舷裝甲,則可以有更多的厚度增量,使得擊穿側(cè)舷裝甲需要降低460米的最大距離。對(duì)于這個(gè)例子而言,增加側(cè)舷裝甲防御明顯是提高免疫區(qū)最有效的手段。

???????? 很不幸,事情總是沒有這么簡單。像上面這種分析忽略了對(duì)一條戰(zhàn)艦而言側(cè)舷和甲板分別被擊中的概率。技術(shù)進(jìn)步使得遠(yuǎn)程炮戰(zhàn)前所未有地可能發(fā)生,這使得甲板系統(tǒng)相對(duì)被擊中的概率極大地增加,從而降低了側(cè)舷重裝甲系統(tǒng)的重要性。

???????? 正如許多戰(zhàn)艦設(shè)計(jì)的實(shí)際案例那樣,設(shè)計(jì)師被迫面對(duì)在各種相互矛盾的需求之間做出艱難的妥協(xié)。

圖片來自本書原著


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裝甲帶。早在無畏艦時(shí)期之前,裝甲帶就被垂直固定在船體外側(cè)。幾條一戰(zhàn)末期建成的主力艦(比如胡德號(hào))具有傾斜裝甲系統(tǒng)以通過提高炮彈被傾斜裝甲跳開造成無效傷害的概率來盡量提高裝甲防御。以一定傾斜度擊中裝甲平面的炮彈會(huì)(需要)通過更厚的裝甲,但是由傾斜效應(yīng)增加的等效厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比這個(gè)(三角關(guān)系所增加的)數(shù)值要大。比如說,相對(duì)垂直線傾斜15度的(裝甲)平面能夠提供相當(dāng)于比垂直面多出30%以上厚度的效果。另外,有一定落角的炮彈在面對(duì)傾斜裝甲時(shí)相比垂直裝甲其目標(biāo)寬度更小。傾斜裝甲系統(tǒng)必須更寬以對(duì)于來襲的炮彈具有同樣的防護(hù)區(qū)域。列表1-3中的彈道數(shù)據(jù)由黎歇留號(hào)和讓巴爾號(hào)搭載的380毫米炮所得。

列表1-3

炮彈落角對(duì)傾斜側(cè)舷裝甲所需要的平面寬度的影響


*垂直平面寬度,10米。

+必要的傾斜平面寬度,以提供和10米寬垂直平面相同的目標(biāo)寬度。

?

???????? 在22,000米的交戰(zhàn)距離,相對(duì)垂直線傾斜15度的(裝甲)平面能相比垂直平面提供超過30%的厚度的抗性,不過也必須額外提供14%的防護(hù)面積(總體效果上還是比垂直裝甲更輕)。在相近的防御下,傾斜(裝甲)板面相比垂直(裝甲)帶系統(tǒng)節(jié)省大約10%的重量。當(dāng)交戰(zhàn)距離增加時(shí),傾斜裝甲逐漸失去其優(yōu)勢(shì),但是對(duì)于設(shè)計(jì)師來說考慮較近距離的情況比較重要。在較遠(yuǎn)距離,水平裝甲比起側(cè)舷裝甲明顯更容易被擊中。

???????? 厚重的裝甲帶安裝在設(shè)計(jì)水線的幾米之下,因?yàn)榕趶椩斐傻膫︻l率已經(jīng)降低,而對(duì)于受重量限制的戰(zhàn)艦而言如此巨大的重量是不可接受的。并且,一戰(zhàn)期間主裝甲帶受到的損害和間戰(zhàn)期的測(cè)試表明,擊中水線下方的水中彈比起擊穿類型的損害會(huì)導(dǎo)致更多進(jìn)水和有限的結(jié)構(gòu)損傷。在一瞬間,裝甲板被重型炮彈的打擊震退,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)反震以及裝甲底端的船殼開裂。在之后幾乎所有戰(zhàn)列艦上的補(bǔ)救手段是在主裝甲帶下方提供較薄的裝甲帶或者在側(cè)舷有垂直裝甲的戰(zhàn)艦上設(shè)置帶裝甲的防雷凸艙。水中的炮彈會(huì)被充分減速,所以45-80毫米的裝甲就能提供足夠的(水中彈)防護(hù)。結(jié)構(gòu)對(duì)這些艙壁的反震效應(yīng)是重要的,在法國、美國和德國的戰(zhàn)列艦上,焊接被使用在建造中以增加對(duì)這種破裂的抗性。

???????? 英國和德國是僅有的在二戰(zhàn)新型主力艦外側(cè)使用垂直裝甲防御的國家。盡管在(抗擊穿的)防御性能相近下這種系統(tǒng)比傾斜裝甲更重,它可以防止炮彈在艦體內(nèi)部造成損害引起的側(cè)舷進(jìn)水降低橫向穩(wěn)性的問題。英王喬治五世級(jí)的設(shè)計(jì)是最值得注意的,因?yàn)樗鼪]有沿用納爾遜號(hào)和羅德尼號(hào)上的傾斜裝甲系統(tǒng)。但是,垂直裝甲的優(yōu)勢(shì)被認(rèn)為比傾斜裝甲的優(yōu)勢(shì)更大,尤其基于這樣的觀點(diǎn),即潛入水中的炮彈會(huì)被(傾斜裝甲)偏轉(zhuǎn)到艦底處(爆炸),從而嚴(yán)重減少浮力并造成嚴(yán)重傾斜。

英國獅級(jí)戰(zhàn)列艦的舯部截面。圖片源于本書原著。


水平防護(hù)。在1930年之前的戰(zhàn)列艦上通常的水平裝甲防御方案是用一層足夠厚的甲板對(duì)抗特定距離發(fā)射來的炮彈。在有些法國、美國和荷蘭的設(shè)計(jì)中,防破片甲板被安置在(主防御甲板)下一層的位置。到1935年,(各國的設(shè)計(jì)師)認(rèn)為重甲板,即“防御”或者“裝甲”甲板,應(yīng)該在露天甲板下面被分為兩到三層,一般甲板之間的層高在2.5-2.75米范圍。這意味著裝甲甲板會(huì)在非抗彈材料的大概5到8米下方。進(jìn)一步抬高裝甲甲板會(huì)增加更多側(cè)舷裝甲以及相應(yīng)的重量,并且會(huì)提高重心,這些因素導(dǎo)致這種裝甲甲板不能再抬高了。到1935年,飛機(jī)已經(jīng)成為海戰(zhàn)中的重要因素——尤其是用穿甲炸彈發(fā)動(dòng)襲擊——而且各國相信實(shí)現(xiàn)有效轟炸的高度最終可以超過防空炮的射程,并且精確轟炸技術(shù)的發(fā)展能夠提升高空轟炸的精準(zhǔn)度。

???????? 基于這些考慮,在露天甲板設(shè)置由特制鋼材(STS)制成的40-50毫米的輕薄裝甲甲板被認(rèn)為是明智之舉,這種甲板足夠?qū)馆p量的高爆航彈。穿甲航彈會(huì)擊穿它,但是這層甲板距離裝甲甲板有至少5米高,理論上穿甲航彈會(huì)在主裝甲甲板的表面上爆炸。在炸彈通過上層甲板時(shí)引信就會(huì)觸發(fā)。之后,到二戰(zhàn)時(shí)期,填充了更多炸藥的甚至裝備了更長時(shí)間引信的更大的炸彈被研發(fā)出來?,F(xiàn)代戰(zhàn)列艦的裝甲防護(hù)在對(duì)抗常規(guī)的100-1000千克航空炸彈時(shí)是很有效的。但是隨著二戰(zhàn)時(shí)期炸彈尺寸的增大,(戰(zhàn)列艦)需要更厚的裝甲甲板。1944年的一項(xiàng)德國戰(zhàn)列艦設(shè)計(jì)研究設(shè)定了350毫米厚的甲板裝甲,相比之下幾年前建成的俾斯麥號(hào)上的裝甲為176毫米。如此程度的防護(hù)只可能在巨型戰(zhàn)艦上使用,“H-44”計(jì)劃的滿載排水量達(dá)到141,500噸,而俾斯麥號(hào)是50,900噸。

???????? 自從現(xiàn)代飛機(jī)越來越高的搭載能力使得飛機(jī)可以引入搭載更重更強(qiáng)力的炸彈,航空炸彈成為甲板裝甲系統(tǒng)最重要的影響因素。以下是影響航空炸彈穿甲能力的幾種因素:

·釋放高度

·飛機(jī)速度,以及如果存在,俯沖轟炸的角度

·炸彈重量

·炸彈的彈道特性

·撞擊角度和撞擊速度

·炸彈的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

???????? 所需要的甲板裝甲厚度的激烈增長導(dǎo)致這個(gè)(防御航空炸彈的)問題變得無解。能夠搭載如此厚重的甲板裝甲的只可能是想想就好的那種巨大戰(zhàn)艦。裝備了重型穿甲炸彈的現(xiàn)代飛機(jī)可以摧毀任何現(xiàn)有的裝甲系統(tǒng)。不止如此,飛機(jī)還更多地搭載了半穿甲彈或者高爆彈,可以通過近失彈由重型高爆炸藥造成重大的水下?lián)p傷。

???????? 類似地,盡管程度沒那么大,精良的火控系統(tǒng)極大地提高了遠(yuǎn)程炮擊的炮彈擊穿甲板裝甲的可能性。(炮彈對(duì))甲板穿深隨著距離增大而增加,(因?yàn)椋┻h(yuǎn)程射擊的炮彈有著近乎垂直的落角而且受重力影響有更大的撞擊速度。在非常遠(yuǎn)的距離上,(炮彈的)末端速度實(shí)際上隨著射程增加而提高。

*特制鋼材——相對(duì)更有韌性和延展性,適合在結(jié)構(gòu)和抗彈部分上使用。STS相對(duì)更容易成形。大部分水平裝甲系統(tǒng)由這種鋼材制成。最大厚度約為130毫米。這種鋼材的抗彈性能源于其韌性和延展性,以及跳彈的可能性。STS被保留成為戰(zhàn)艦建造中重要的因素。

???????? 現(xiàn)代武器技術(shù)對(duì)戰(zhàn)列艦設(shè)計(jì)的影響是被廣泛接受的“全有或者沒有”的防御理念,這種防御設(shè)計(jì)把最重要的部位集中了盡可能厚重的防護(hù),而艦體的剩余部分和上層建筑基本上沒有防護(hù)。無論裝甲布局的細(xì)節(jié)如何,顯然這種戰(zhàn)艦的大部分區(qū)域都是脆弱的。

大和型戰(zhàn)列艦的司令塔防御(42)


司令塔。在現(xiàn)代戰(zhàn)列艦設(shè)計(jì)上,司令塔的裝甲防御經(jīng)歷了兩個(gè)過程。一戰(zhàn)型的戰(zhàn)列艦和戰(zhàn)列巡洋艦對(duì)主炮指揮系統(tǒng)有很高程度的防護(hù),它們的指揮人員有重型裝甲的保護(hù)。它們具備足夠多的光學(xué)測(cè)距儀,其中的任何一個(gè)都可以指揮主炮。在防空火炮出現(xiàn)后,測(cè)距儀系統(tǒng)也需要指揮這些無論是專用的還是兩用的火炮。這導(dǎo)致需要更大的繪圖室和更多計(jì)算設(shè)備。給這些額外的人員提供保護(hù)是重要的,而把他們安置在有裝甲保護(hù)的核心區(qū)內(nèi)可以提供更好的保護(hù)。這樣也提供了非常良好的環(huán)境,使大部分指揮人員遠(yuǎn)離火炮暴風(fēng)干擾,當(dāng)主炮和副炮都在開火時(shí)這種暴風(fēng)干擾能嚴(yán)重到降低士氣的程度。這種布局能夠降低(戰(zhàn)艦)頂部的重量,包括重型指揮塔和其他上層防破片裝甲的重量。這種方案在英國皇家海軍的二戰(zhàn)前的戰(zhàn)列艦上得到采用,但沒有被其他現(xiàn)代海軍認(rèn)可。所有的其他海軍都選擇了厚重的有裝甲保護(hù)的指揮塔,不過有些繪圖和計(jì)算的艙室被放在裝甲盒下方。

炮塔。對(duì)于所有除了炮座外組成炮塔裝甲的裝甲板,只有頂部裝甲板(的厚度)取決于簡單的炮彈彈道計(jì)算。前部的裝甲必須比計(jì)算得到的厚度需求更厚一些以補(bǔ)足炮位開口(對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度)的削弱效應(yīng)。側(cè)面裝甲板的(厚度)需求一般不能計(jì)算得到,后部裝甲板通常取決于炮塔配重的需要。

???????? 炮塔的頂部裝甲取決于彈道計(jì)算;但是,由于在炮室前面有一段不討喜的大約5度的傾斜度以及更大的被炮彈垂直擊中的可能性,這一區(qū)域的裝甲板比起炮塔后面的水平裝甲板往往更厚。(并不是所有的炮塔都如此,有的炮塔比起英國的14英寸四聯(lián)裝炮塔在形狀上有很大區(qū)別)前面這部分的坡度是必要的,主炮需要3到5度的俯角,從而在炮塔長官室以及測(cè)距儀內(nèi)可能留有足夠的空間。每個(gè)炮塔都配備了自己的測(cè)距儀,作為指揮塔的測(cè)距儀被摧毀時(shí)的備用。

???????? 炮塔座圈由表面硬化裝甲*制成,(其厚度)取決于炮彈彈道計(jì)算。不過,在主裝甲甲板下方的炮座較低部分不是表面硬化裝甲,其厚度有所削減。這片區(qū)域只需要考慮對(duì)破片的防護(hù)。

*表面硬化裝甲——很厚的裝甲板,在裝甲帶系統(tǒng)、炮塔和同類型部位上應(yīng)用。表面硬化工藝,比如說著名的“克努伯粘合裝甲”,設(shè)計(jì)成把裝甲的表面處理得特別硬,而把后面的裝甲保留相對(duì)更好的韌性和延展性。表面硬化的考慮是把穿甲彈擊碎。早期的全體硬化的裝甲鋼被證明比較脆容易斷裂。表面硬化裝甲的復(fù)合結(jié)構(gòu)在保持了外層出色的硬度的同時(shí)有著承受沉重沖擊不斷裂的必要性能。這種裝甲鋼在當(dāng)今戰(zhàn)艦的建造中已經(jīng)不怎么使用了。

???????? 在考慮抵抗擊穿的同時(shí),也要相關(guān)地考慮到總厚度相同時(shí)單層甲板比起分兩層甲板能夠提供明顯更多的抗性。由兩層復(fù)合組成的一層甲板的防護(hù)效果介于兩者(單層甲板和分兩層甲板)之間。所以,應(yīng)該盡量把甲板裝甲集中到一層甲板上。

???????? 在閱覽現(xiàn)代戰(zhàn)列艦的裝甲系統(tǒng)時(shí),我們可以發(fā)現(xiàn)所有在華盛頓條約之后建造的戰(zhàn)列艦(德國人除外,大概德國的二戰(zhàn)戰(zhàn)列艦并不現(xiàn)代)都具有“全有或沒有”的裝甲防御理念,把裝甲集中在最重要的主炮塔和動(dòng)力段,而在戰(zhàn)艦的其他無關(guān)緊要的部分取消了裝甲。這種概念最早被引進(jìn)在美國的內(nèi)華達(dá)號(hào)上,而在納爾遜號(hào)和羅德尼號(hào)上被采用作為減輕裝甲重量的手段。1922年的華盛頓條約嚴(yán)格限制了排水量,從而限制了在現(xiàn)代戰(zhàn)列艦設(shè)計(jì)上可以提供的裝甲的重量。所以,從防護(hù)的角度而言,華盛頓條約變成了戰(zhàn)列艦設(shè)計(jì)的主要考量,使得像全有或沒有的裝甲防御理念這些減輕重量提高防護(hù)的方法變得很重要。

???????? 堅(jiān)硬而富有彈性的結(jié)構(gòu)對(duì)于裝甲系統(tǒng)的效能很重要。裝甲的設(shè)計(jì)對(duì)抗炮彈的原理是碎彈、跳彈,或者降低它們爆炸的影響。去深入了解爆炸現(xiàn)象對(duì)設(shè)計(jì)有效的裝甲系統(tǒng)是重要的,水下防御系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和建造中必不可少。

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圖片來源:海人社


水下防御系統(tǒng)。對(duì)水下爆炸現(xiàn)象不夠充分的認(rèn)知阻礙了二戰(zhàn)主力艦上足夠有效的側(cè)舷防御系統(tǒng)的發(fā)展。從多次爆炸試驗(yàn)得出的粗糙經(jīng)驗(yàn)關(guān)系推動(dòng)了新系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。盡管甚至最巨大的主力艦也不可能達(dá)到“不沉之艦”的理想,研發(fā)出能夠讓戰(zhàn)艦承受幾發(fā)魚雷命中后依然可以戰(zhàn)斗的(水下防御)系統(tǒng)是可行的。總體上主力艦都很好地達(dá)到了這種要求,盡管之后二戰(zhàn)時(shí)期的魚雷的裝藥超出了早期設(shè)計(jì)(承受)的能力。

???????? 這本書的附錄A列出了幾個(gè)代表性的深刻影響了二戰(zhàn)時(shí)期主力艦設(shè)計(jì)的武器試驗(yàn)。這些特定案例如下所示:

·英國皇家海軍在德國戰(zhàn)列艦巴登號(hào)上的一系列炮彈測(cè)試

·英國皇家海軍在君主號(hào)(屬于英國俄里翁級(jí))戰(zhàn)列艦的一系列實(shí)驗(yàn)

·著名的任務(wù)74實(shí)驗(yàn),影響了英國皇家海軍在英王喬治五世、獅、前衛(wèi)和皇家方舟這幾級(jí)戰(zhàn)艦的側(cè)舷防護(hù)設(shè)計(jì)理念。

·對(duì)美國的編號(hào)55華盛頓號(hào)(科羅拉多級(jí))戰(zhàn)列艦的武器實(shí)驗(yàn)。

·對(duì)馬爾博羅號(hào)和印度皇帝號(hào)(二者都屬于鐵公爵級(jí))戰(zhàn)列艦的實(shí)驗(yàn)

第一集書包括了在日本戰(zhàn)列艦土佐號(hào)上進(jìn)行的武器實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

???????? 在側(cè)舷防護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中隱含的認(rèn)知是不可能完全地給戰(zhàn)艦提供有效應(yīng)對(duì)接觸性或者強(qiáng)力的近失爆炸的防護(hù)。然而,測(cè)試確實(shí)表明,側(cè)舷防護(hù)系統(tǒng)至少需要4米寬度為主要部分提供防護(hù)。這取決于水下爆炸的物理學(xué)。在爆炸中,固體炸藥轉(zhuǎn)變成能量巨大的氣體泡沫,沿著阻力最小的方向傳播。如果爆炸距離艦體足夠近,那么(爆炸能量的傳播)方向是從船殼板面進(jìn)入到艦體內(nèi)部。設(shè)計(jì)優(yōu)秀的側(cè)舷防護(hù)系統(tǒng)可以吸收這些破壞性的能量,或者將爆炸的氣體排泄出去而不造成隔艙進(jìn)水。

???????? 任何有效的側(cè)舷防護(hù)系統(tǒng)具備以下基本特征:

·外層的船體殼板必須在引爆炸藥的同時(shí)盡可能少產(chǎn)生碎片。

·保護(hù)層必須能夠消耗(爆炸的)能量,通過讓爆炸產(chǎn)生的氣體能夠自由擴(kuò)散。這需要在船體內(nèi)外有排泄通道。

·保護(hù)層必須吸收并遏制住剩余的爆炸能量。

·舷內(nèi)的隔板,即支撐或者魚雷防御艙壁,必須在甚至更多的炸藥爆炸之后保持完整。

·在側(cè)舷防護(hù)系統(tǒng)內(nèi)的單獨(dú)艙壁必須要有足夠的空間去允許達(dá)到其最大的塑性和彈性形變直到斷裂,而不接觸內(nèi)部的艙壁。

·防雷艙壁應(yīng)該比側(cè)舷防護(hù)系統(tǒng)抬高一層甲板,從而減輕在爆炸影響下艙壁變形時(shí)受到的應(yīng)力,進(jìn)而降低進(jìn)水的可能性。這也有利于把一部分爆炸氣體排泄出去。

???????? 傳統(tǒng)的側(cè)舷防護(hù)系統(tǒng)包括了一系列的縱向隔艙,配有排水設(shè)備以具備有效的損害管制能力。隔艙被設(shè)計(jì)成保持在裝有液體或者空艙的狀態(tài);具體的布置在各種設(shè)計(jì)上都不同。防護(hù)艙壁是分劃這些系統(tǒng)的艦內(nèi)結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)成在對(duì)抗水下攻擊時(shí)能保持水密性。盡管之后的系統(tǒng)變得更加復(fù)雜,二戰(zhàn)時(shí)期的主力艦設(shè)計(jì)確實(shí)對(duì)水下攻擊有不錯(cuò)的抗性。

???????? 就像在1921年建成的美國海軍馬里蘭號(hào)戰(zhàn)列艦*那樣的典型側(cè)舷防護(hù)系統(tǒng),具有5個(gè)彈性艙壁,內(nèi)層的設(shè)計(jì)成在水下爆炸之后保持完整性和水密性。外層的空心部分使得起爆后的氣體擴(kuò)散不受阻礙。內(nèi)層體系有三層隔間,裝載了燃油或者海水,這使得內(nèi)層的隔板艙壁在變形并最終斷裂時(shí)能夠吸收大部分的爆炸能量。防雷艙壁安置在內(nèi)部空艙,這些艙室被謹(jǐn)慎地確定在一定的寬度,使得偏外層的艙壁在斷裂之前不會(huì)擠壓防護(hù)艙壁。(爆炸)能量的最后消散在最后隔艙的液體湍流實(shí)現(xiàn)??傮w寬度以及魚雷防御系統(tǒng)的深度是決定其有效性的關(guān)鍵因素,所以更寬(的艦體)對(duì)防護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是有好處的。


???????? 不幸的是,有效的防雷系統(tǒng)所需的橫向深度會(huì)影響在艦體艏艉末端的設(shè)備空間。一般地,(防雷系統(tǒng))延伸到裝甲核心區(qū)的長度——約55%的水線長。這使得艏艉區(qū)域,以及像推進(jìn)器和船舵這些重要的設(shè)施,(沒有裝甲保護(hù)地)暴露著。納爾遜號(hào)和羅德尼號(hào)的設(shè)計(jì)師,尤斯坦斯·田尼森·戴恩考特爵士,發(fā)現(xiàn)對(duì)舵機(jī)和推進(jìn)器的保護(hù)是沒有實(shí)際意義的,并稱它們?yōu)閼?zhàn)列艦上的阿基里斯之踵(致命弱點(diǎn))。這個(gè)弱點(diǎn)在1941年5月24-27日的俾斯麥號(hào)最后的戰(zhàn)斗,1941年12月10日威爾士親王的損毀,以及在馬塔潘海角和英國海軍的作戰(zhàn)中維多里奧·維內(nèi)托號(hào)差一點(diǎn)(因?yàn)閯?dòng)力受損而)戰(zhàn)損這三個(gè)例子中得到了戲劇性的體現(xiàn)。

*曼寧和舒馬赫編著,海軍工程和戰(zhàn)艦建造的準(zhǔn)則,安納波利斯:美國海軍機(jī)構(gòu),1928,插圖四,“美國海軍西弗吉尼亞號(hào)的舯部截面”。

???????? 除了一直在增加的炸藥當(dāng)量以外,給現(xiàn)代主力艦設(shè)計(jì)魚雷防護(hù)系統(tǒng)的一個(gè)最困難的問題是在裝甲盒的末端附近提供充足的魚雷防護(hù),特別是對(duì)于那些棱形系數(shù)低于0.61的線形非常優(yōu)秀的船體。由于強(qiáng)調(diào)航速,戰(zhàn)艦需要足夠大的鍋爐和輪機(jī)空間,盡管這些設(shè)備比起1915-25年間的戰(zhàn)列艦設(shè)計(jì)已經(jīng)有更小的體積。在這些(動(dòng)力)空間的前后方設(shè)置了彈藥庫,從而在四分點(diǎn)附近提供合適的整塊艦體分段是必要的,大概到吃水的一半。在裝甲盒末端附近的魚雷防護(hù)是最重要的,(因?yàn)椋┻@些區(qū)域有彈藥庫而且艦寬更小。而且,在四分點(diǎn)附近的可進(jìn)水長度*是最少的,這也是在這些區(qū)域提供盡可能好的魚雷防護(hù)的一個(gè)重要理由。

*可進(jìn)水長度——確保戰(zhàn)艦(剛好)達(dá)到邊緣線而不沉沒的兩個(gè)主要的橫向水密艙壁的最大距離。這條線獨(dú)立于這些橫向水密艙壁延伸到的艙壁甲板。

俾斯麥型戰(zhàn)列艦的艉部截面

???????? 除了這些“四分點(diǎn)”的問題之外,軸系通道貫穿了后方的防雷艙壁。對(duì)于三軸或者四軸布局的高速戰(zhàn)列艦來說這是個(gè)麻煩的問題。三軸布局的中間軸和四軸布局靠內(nèi)的兩軸穿過艦體后部的需要魚雷防護(hù)的區(qū)域,但是外舷的推進(jìn)軸必須通過防雷艙壁,有很長的一段對(duì)角接口??雌饋砣S布局的問題更大,因?yàn)槿S布局的外側(cè)軸需要穿過靠近四分點(diǎn)的主要防雷艙壁,而在四軸布局中外側(cè)軸不會(huì)如此。在這些地方的防雷艙壁系統(tǒng)的完整性大致由把狹窄的軸系通道隔板作為防雷艙壁的一部分得到?;趹?zhàn)爭時(shí)期這些部位的損壞情況,看來所有主力艦的防雷體系在艉部都有一定程度的缺陷。

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水密分劃。盡管杜絕進(jìn)水很重要,水密劃分已經(jīng)是保護(hù)艦船的最好的盡管不完美的手段。通常,由炸彈、炮彈或者雷擊產(chǎn)生的破片可能在附近區(qū)域擊穿很多水密艙壁。結(jié)果是,即使有非常優(yōu)秀的水密劃分,戰(zhàn)艦也很可能受到嚴(yán)重進(jìn)水。盡管有這類(不可避免的)缺陷,對(duì)所有戰(zhàn)艦而言水密劃分都是抵抗損害最重要的因素。

???????? 在高速主力艦上,艏艉區(qū)域的防護(hù)很重要。既然無法在這些區(qū)域安置足夠的裝甲,最普遍實(shí)用的水密劃分是必要的,以最大程度控制受損后的進(jìn)水(區(qū)域)。日本戰(zhàn)列艦武藏號(hào)沉痛的毀滅正是這一事實(shí)無言的證明。大和級(jí)戰(zhàn)列艦在裝甲盒前后都有非常大的艙室,在受到損傷時(shí)會(huì)引起嚴(yán)重的縱向傾斜。這不僅會(huì)降低航速,還會(huì)使得操縱戰(zhàn)艦變得非常困難。大多數(shù)海軍應(yīng)對(duì)這種弱點(diǎn)的方法是確保裝甲核心區(qū)有足夠大的覆蓋區(qū)域,使得艏艉兩端都有進(jìn)水的條件下戰(zhàn)艦仍然保持扶正和穩(wěn)定,只要核心區(qū)的防雷艙壁保持完整。在黎歇留級(jí)戰(zhàn)列艦上,裝甲盒正前方的巨大艙室由排斥水的材料填充,以避免在受損狀態(tài)下出現(xiàn)嚴(yán)重的艏傾。

???????? 在設(shè)計(jì)現(xiàn)代主力艦中,水密劃分也被認(rèn)為是必要的以抑制有害氣體的傳播。在二戰(zhàn)中這被證明無關(guān)緊要,(二戰(zhàn)海戰(zhàn)中)毒氣戰(zhàn)從未發(fā)生。

雷達(dá)

???????? 在大部分二戰(zhàn)時(shí)期主力艦設(shè)計(jì)完成時(shí),電子設(shè)備的需求很小。對(duì)操作火炮來說更重要的是光學(xué)測(cè)距儀,它們?cè)趹?zhàn)艦上的放置位置被精心地考慮。然而,到戰(zhàn)爭結(jié)束時(shí),電子設(shè)備特別是雷達(dá)的效能成為評(píng)估戰(zhàn)艦性能表現(xiàn)的重要因素。

大和型戰(zhàn)列艦的前艦橋


光學(xué)指揮儀。在雷達(dá)時(shí)期之前的戰(zhàn)列艦設(shè)計(jì)的一個(gè)重要特征是必要的指揮塔——通常前后各有一座——是主炮和副炮的光學(xué)測(cè)距儀的基座平臺(tái)。把這些塔建造得足夠高是很重要的,要使得至少在設(shè)計(jì)水線上方23-30米高的位置有不受干擾的視線(觀測(cè))。在現(xiàn)代戰(zhàn)列艦設(shè)計(jì)中兩個(gè)主炮指揮儀和四個(gè)副炮指揮儀被認(rèn)為是必要的。最嚴(yán)重的一個(gè)問題是后部指揮塔的放置會(huì)受排煙干擾。理想上的方案是把排煙口放到后指揮塔的后面去,但是這對(duì)于一艘在前后都布置了主炮并在舯部布置動(dòng)力設(shè)備的戰(zhàn)艦來說是很難實(shí)現(xiàn)的。把鍋爐放在后面把輪機(jī)放在前面是不可能的(然而確實(shí)存在有這種布局的戰(zhàn)艦),因?yàn)殄仩t的高度和軸系的必要空間使得(這種布局)要實(shí)用起來很困難。

???????? 在很多戰(zhàn)列艦設(shè)計(jì)上,排煙口被設(shè)置在后主炮指揮儀的大約4米高處,后指揮塔盡可能靠后(以遠(yuǎn)離排煙口)。在英國的1938年獅級(jí)戰(zhàn)列艦設(shè)計(jì)上,后指揮塔被放在“Y”炮塔上。這種方案是希望減少但不能(完全)避免排煙干擾的問題。后指揮塔比較小,從而減輕排煙的渦流問題,這顯然意味著副炮指揮儀必須安置在靠近排煙口的結(jié)構(gòu)上或者靠近舷外,以提供較好的視線。

???????? 這些部位的防護(hù)僅考慮應(yīng)對(duì)破片——通常在10-20毫米厚。要提供更好的防護(hù)是不可能的,因?yàn)闀?huì)增加很多重量,而這些重量又會(huì)對(duì)重心和最終的穩(wěn)定高度(GM值)造成負(fù)面影響。

電子設(shè)備。搜索雷達(dá)設(shè)備發(fā)展迅速,使得遠(yuǎn)程接觸變得很正常。1944年10月25日蘇里高海峽海戰(zhàn)的典型水面決戰(zhàn)使得日本艦隊(duì)幾乎全軍覆沒,在這次夜晚行動(dòng)中美國的戰(zhàn)艦用雷達(dá)跟蹤日本艦隊(duì)并使用雷達(dá)火控設(shè)備。

???????? 對(duì)空搜索雷達(dá)被證明在水面戰(zhàn)艦的對(duì)空防御中有巨大作用。通過對(duì)超過50英里(約80千米)范圍內(nèi)敵機(jī)的頻繁偵測(cè),它可以引導(dǎo)戰(zhàn)斗機(jī)去迎擊和讓防空火炮有充足的準(zhǔn)備時(shí)間以提供有效火力。

???????? 就像皇家海軍所使用的那樣,雷達(dá)指揮的防空火炮和VT引信的結(jié)合有非常高的防空效能,盡管這不代表可以完全對(duì)抗堅(jiān)決的襲擊。

???????? 海戰(zhàn)日漸增長的復(fù)雜性迫使所有戰(zhàn)艦上的通信設(shè)備大量增加,需要安裝好幾打的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。(通信)網(wǎng)絡(luò)的影響是電子設(shè)備空間在上層建筑的擴(kuò)張,這惡化了居住環(huán)境和戰(zhàn)斗的適應(yīng)性。諷刺的是,確保戰(zhàn)艦戰(zhàn)斗效能的必要電子設(shè)備或許是船上所有系統(tǒng)里面最容易損壞的。結(jié)果是,在上層建筑搭載了必要的電子器械的戰(zhàn)艦比起早期相似的戰(zhàn)艦在受到嚴(yán)重?fù)p害時(shí)受到的影響更大。

推進(jìn)裝置

???????? 得到廣泛認(rèn)可的高速化必要性顯著影響了現(xiàn)代的設(shè)計(jì),所有二戰(zhàn)時(shí)期的(新建)主力艦都有至少27節(jié)的設(shè)計(jì)航速。這些戰(zhàn)艦因其巨大的長度和出色的線形而有所不同,在設(shè)計(jì)上盡可能減少船體水下阻力來達(dá)到更高的航速。相對(duì)更好的船體線形使得(二戰(zhàn)主力艦)動(dòng)力裝置和主炮比起一戰(zhàn)戰(zhàn)列艦要遠(yuǎn)為靠后。由艦船穿過海水產(chǎn)生的波浪引起的興波阻力取決于艦體形狀、航速-長度比率*和類似的特征。這種(興波)阻力——在高速時(shí)可以達(dá)到總共(阻力)的40%——可以由優(yōu)良的艏部線形、適當(dāng)?shù)聂翰啃螤詈陀行У膶?duì)縱向浮力的分配來盡可能減少。另一方面,摩擦阻力,是由船體與海水波浪在船體浸濕區(qū)域的相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的。所以,降低航速-長度比去減少興波阻力,比如說提高長度,有時(shí)是不利的,因?yàn)樵黾娱L度會(huì)增加接觸面積導(dǎo)致摩擦阻力更大??傮w而言,增加長度的好處蓋過增加摩擦阻力的缺點(diǎn),所以一直以來都是采用修長的艦型來達(dá)到高速的。

???????? 對(duì)航速的更高要求,使得對(duì)更高功率的動(dòng)力裝置的需求極大增加。這種趨勢(shì)特別地嚴(yán)重,由于增加航速對(duì)艦體需要客服的阻力的影響——功率需求隨航速增加至少成三次方變化。比如說,如果一條船達(dá)到20節(jié)需要32,000軸馬力,達(dá)到25節(jié)可能要62,500軸馬力,以及達(dá)到30節(jié)要108,000軸馬力——增加50%航速使得功率需要增加至少235%!

俾斯麥型戰(zhàn)列艦的艦體型線


現(xiàn)代水池實(shí)驗(yàn)。結(jié)果是,巨大的水池模型測(cè)試被用于尋找用最小功率達(dá)到最大航速的盡可能好的船體線形。測(cè)試大致表明,0.55到0.60方形系數(shù)+(的艦體)要有至少1.0的航速-長度比以盡可能降低高速航行所需的功率。當(dāng)航速-長度比大于1.0時(shí),大部分總阻力可以分為波浪、形體和渦流的阻力。更長的艦體和更好的線形可以節(jié)省功率和燃料消耗。在艦艏巨大的類球鼻結(jié)構(gòu)變得普遍,能夠減少興波阻力和高速航行時(shí)的所需功率。盡管不同的艦型有不同的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié),在所有場(chǎng)合下艦體型圖都是全面考慮了所有因素的。

*艦船的航速(節(jié))和水線長度(英尺)的平方根的比值(R=v/sqrt(L))——一個(gè)衡量艦船對(duì)阻力的有效航速的指標(biāo)。這個(gè)比值越小,艦體浸濕表面的單位面積受到的阻力越少。這是高速艦通常比較長的主要原因。

+實(shí)際艦體排水體積和水線長與最大水線寬度和吃水乘積的比值。(CB=Disp/(ρ*L*B*Dft),CB方形系數(shù),Disp排水量或總重量,ρ海水密度,L水線長,B最大水線寬,Dft吃水)這是另一個(gè)衡量艦體形狀對(duì)高速性的合適程度的指標(biāo)。這個(gè)比值越?。ㄩL方體形的艦體方形系數(shù)為1.0),艦體的流線性(通常)越好,但是在尺寸相同下容積(裝載能力)越小。

???????? 在美國、英國和日本的現(xiàn)代水池實(shí)驗(yàn)評(píng)估了多種雙龍骨或者艉鰭的形狀對(duì)推進(jìn)效率、艦體阻力和保護(hù)內(nèi)部推進(jìn)軸這些方面的效果。有趣的是,美國對(duì)雙艉鰭的實(shí)驗(yàn)表明這種結(jié)構(gòu)能非常突出地提高推進(jìn)效率,使得所有新型美國戰(zhàn)列艦在艉部都有這樣的結(jié)構(gòu),而日本和英國的測(cè)試則指出這會(huì)增加需要的功率。雖然說有這種矛盾的結(jié)果,以及設(shè)計(jì)方面的問題很復(fù)雜,模型實(shí)驗(yàn)對(duì)艦體線形的發(fā)展還是有巨大價(jià)值的。

設(shè)計(jì)對(duì)動(dòng)力的影響。盡管更好的艦體線形某種程度上減輕了海軍工程師遇到的問題,仍然存在的需求——緊湊而強(qiáng)力的主推進(jìn)裝置——是主要的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。總體上,這些問題通過更輕的推進(jìn)設(shè)備、增加蒸汽的溫度和壓力、更先進(jìn)的鍋爐設(shè)計(jì)、改善機(jī)械的可靠性和電焊得到解決。

???????? 美國和德國海軍尤其大膽地在蒸汽輪機(jī)上采用了相對(duì)更高溫度和更大壓力(的蒸汽)。在其他條件相同的情況下,設(shè)計(jì)在極端條件下工作的蒸汽輪機(jī)比傳統(tǒng)保守的設(shè)計(jì)更加緊湊高效。盡管有很好的期望,采用更極端的蒸汽條件會(huì)帶來復(fù)雜的金屬材料問題,尤其是德國的戰(zhàn)艦受夠了特別是在鍋爐管道的設(shè)備故障造成的操作問題。很多海軍選擇了更傳統(tǒng)的設(shè)計(jì),犧牲航速換取更好的操作可靠性和使用壽命。


柴油動(dòng)力。盡管有幾種德國主力艦設(shè)計(jì)以柴油機(jī)為主動(dòng)力,二戰(zhàn)時(shí)期建成的任何主力艦都沒有柴油推進(jìn)系統(tǒng)。柴油機(jī)在燃料消耗上最為經(jīng)濟(jì),但是相對(duì)功率而言比較笨重。裝備了柴油機(jī)的艦船一般比汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的同類艦船要慢,盡管能達(dá)到明顯更好的續(xù)航力。


發(fā)電設(shè)備。現(xiàn)代主力艦上不斷增加的電力需求使得需要更大功率的發(fā)電設(shè)備。一般地,發(fā)電機(jī)被分散在幾個(gè)隔艙內(nèi),以提高受損后的戰(zhàn)斗效率。盡管沒有固定的使用蒸汽輪機(jī)或柴油機(jī)的趨勢(shì),而且對(duì)于同一海軍不同級(jí)的戰(zhàn)艦上(的發(fā)電設(shè)備)都不同,所有海軍——除了美國、法國和德國海軍——在幾乎所有艦用設(shè)備上采用直流電。美國海軍已經(jīng)率先使用了交流電,并且所有美國艦艇都搭載了交流電設(shè)備。和直流電相比使用交流電有許多優(yōu)勢(shì)——重量,效率,緊湊性,以及可靠性。巨大的主力艦的最大發(fā)電能力可達(dá)約10,000千瓦(13,605公制馬力)。

?

建造工程

?????? ??在條約限制排水量和(各國)重視高速性的時(shí)期,對(duì)結(jié)構(gòu)重量的有效利用有著最高的重要性。對(duì)結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)的謹(jǐn)慎分析和建造技術(shù)有特別的意義并得到了很大進(jìn)展。

???????? 需要重疊板件并在重載區(qū)域需要額外材料確保結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,建造鋼鐵艦船的傳統(tǒng)鉚接工藝會(huì)導(dǎo)致更多的重量,而且鉚接的接合部位是整個(gè)結(jié)構(gòu)的弱點(diǎn)。焊接在金屬基底上的接合處相對(duì)有更好的強(qiáng)度。

焊接。不幸的是,當(dāng)設(shè)計(jì)和建造現(xiàn)代主力艦時(shí)焊接技術(shù)并不成熟,而且也沒有足夠多的熟練焊接工人。不過,在非關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部分更多地使用焊接已經(jīng)成為固定的發(fā)展趨勢(shì)。

???????? 由于焊接結(jié)構(gòu)有巨大優(yōu)點(diǎn),大量的實(shí)驗(yàn)和研究工作投入到提升焊接技術(shù)和材料當(dāng)中。有趣的是,戰(zhàn)爭時(shí)期對(duì)相對(duì)簡單的焊接結(jié)構(gòu)大量生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)揭示了看起來矛盾的事實(shí),即高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的焊接技術(shù)比起鉚接對(duì)船塢工人的技術(shù)要求更低。輔助和護(hù)航類型艦艇的量產(chǎn)極大地促進(jìn)了焊接技術(shù)的廣泛使用。另一方面,主力艦在關(guān)鍵的裝甲系統(tǒng)和其他主要結(jié)構(gòu)部位依賴使用鉚接結(jié)構(gòu),因?yàn)樵诒_擊下焊接部位的完整性是可疑的。長遠(yuǎn)來看,艦艇建造的發(fā)展趨勢(shì)已經(jīng)確定是焊接,鉚接已經(jīng)不再是艦艇建造的因素。

維多利奧·維內(nèi)托級(jí)戰(zhàn)列艦的部分截面結(jié)構(gòu)


結(jié)構(gòu)框架。在主力艦建造中有兩種基本結(jié)構(gòu)。橫向結(jié)構(gòu)框架由緊挨的連續(xù)骨架組成,相鄰的(分段)結(jié)構(gòu)由普遍分隔在深處的縱向部分連接。這種體系相對(duì)僵硬笨重。縱向結(jié)構(gòu)框架的特征是普遍分隔的橫向骨架由無數(shù)緊密分隔的淺層縱向部件接合。這種體系更加靈活并且在給定設(shè)計(jì)壓力條件下所需的重量明顯更輕。一般地,橫向框架布局在舯部是必要的以支撐沉重的炮塔結(jié)構(gòu)以及甲板和側(cè)舷裝甲體系,而縱向結(jié)構(gòu)在末端(使用)有助于減輕結(jié)構(gòu)重量。

大和號(hào)戰(zhàn)列艦(圖片來源:海人社)


政治因素

???????? 國內(nèi)和國際的政治策略往往對(duì)主力艦設(shè)計(jì)建造有主要影響。甚至只是建造一條主力艦就所需的極大耗費(fèi)和工程量導(dǎo)致這類戰(zhàn)艦的建造會(huì)成為國內(nèi)激烈的爭議。建造工程往往會(huì)因?yàn)檎慰紤]而推遲,有時(shí)候這些考慮會(huì)導(dǎo)致主體工程的取消。比如說,在法國,議會(huì)舉行了通宵的會(huì)議才通過了斯特拉斯堡號(hào)的建造經(jīng)費(fèi),第二天早上法國人民接收到經(jīng)過大量爭論過后第二條敦刻爾克級(jí)戰(zhàn)艦將被建造的消息。

???????? 最為明顯的國際政治因素是條約對(duì)排水量和兵裝的限制。相對(duì)低一些的影響因素是任何一個(gè)國家的政府都會(huì)擔(dān)心其他國家對(duì)其新建主力艦的反應(yīng)——舉個(gè)例子,德國人決定在沙恩霍斯特號(hào)和格奈森瑙號(hào)上保持283毫米炮以爭取減輕英國政府的擔(dān)憂。同樣地,盡管條約的放寬限制是45,000噸,英國皇家海軍在獅級(jí)戰(zhàn)列艦上武斷地采用了40,000噸的標(biāo)準(zhǔn)排水量限制,以期望其他歐洲海軍勢(shì)力會(huì)跟從這種限制放寬,從而提高比較小的英王喬治五世級(jí)的相對(duì)戰(zhàn)斗價(jià)值并也許限制(其他海軍)對(duì)戰(zhàn)艦尺寸的提升,然而這種期望打了水漂。這明顯被證明是個(gè)錯(cuò)誤,法國打算建造45,000噸版的放大黎歇留級(jí)也就是阿爾薩斯級(jí),毛子開始搞62,000噸的大玩意兒,德國已經(jīng)有(滿載超過五萬噸的)俾斯麥號(hào)和甚至排水量更大的“H”戰(zhàn)列艦,意大利人的維多里奧·維內(nèi)托號(hào)也有40,000噸以上。

前衛(wèi)號(hào)戰(zhàn)列艦(海人社)


???????? 當(dāng)然,所有海軍都會(huì)受到其國家的重要領(lǐng)導(dǎo)或者引領(lǐng)個(gè)人的強(qiáng)烈影響。一個(gè)影響英國的經(jīng)典案例是議會(huì)成員溫斯頓·丘吉爾在英王喬治五世級(jí)和獅級(jí)的設(shè)計(jì)時(shí)期和海軍部保持頻繁接觸。當(dāng)他在1939年9月成為海軍部的首席大臣時(shí),消息在艦隊(duì)傳開,“溫斯頓回來了!”在1939年10月8日他提醒第一海務(wù)大臣“一定要努力實(shí)現(xiàn)在交附日期時(shí)完成英王喬治五世號(hào)和威爾士親王號(hào)的建造。在和平時(shí)期習(xí)慣的承包商的訂單必須辦到,它們不可能在戰(zhàn)爭時(shí)期被允許繼續(xù)建造……”他接著在1939年10月21日再一次懇求第一海務(wù)大臣讓這兩艘戰(zhàn)列艦盡可能快地完工。在1939年12月溫斯頓·丘吉爾展現(xiàn)了對(duì)前衛(wèi)號(hào)設(shè)計(jì)的興趣,它展現(xiàn)了一條可以在戰(zhàn)時(shí)期望內(nèi)建造而不需要新的主炮塔的戰(zhàn)列艦。1940年2月19日,斯坦利·古道爾爵士,海軍工程董事,被指示繼續(xù)這些(前衛(wèi)號(hào)的)設(shè)計(jì)。在隨后的幾個(gè)月內(nèi)設(shè)計(jì)被審閱修改,但是直到1941年10月2日才最終開始建造。在1942年6月的中途島海戰(zhàn)之后,有些觀點(diǎn)認(rèn)為應(yīng)該把前衛(wèi)號(hào)的艦體用于完成航空母艦的建造。當(dāng)這件事在會(huì)議被提到時(shí),溫斯頓·丘吉爾在現(xiàn)場(chǎng)并且否決了這項(xiàng)提議,堅(jiān)持認(rèn)為前衛(wèi)號(hào)必須作為戰(zhàn)列艦建成。事實(shí)上她的建造在約翰·布朗船廠被提為最高優(yōu)先度——導(dǎo)致一條巡洋艦和一些商船的建造被取消。所以,丘吉爾對(duì)戰(zhàn)列艦的專注是英國最后的戰(zhàn)列艦前衛(wèi)號(hào)在1946年建成的一個(gè)重要原因。

???????? 在法國,任命海軍上將達(dá)蘭指揮法國艦隊(duì)是法國海軍在二戰(zhàn)之前的幾年間最重要的變化。在他的激情領(lǐng)導(dǎo)下,法國海軍成為世界上第四重要的海軍力量,建造了新型的巡洋艦、驅(qū)逐艦和戰(zhàn)列艦。在蘇聯(lián),約瑟夫·斯大林對(duì)戰(zhàn)列艦表現(xiàn)出興趣,但是蘇聯(lián)的工業(yè)基礎(chǔ)無法支撐如此龐大的海軍陸軍建設(shè)。所以,當(dāng)?shù)聡肭植ㄌm之后,陸軍建設(shè)開始得到更多的重視,生產(chǎn)裝甲的工廠轉(zhuǎn)而生產(chǎn)新型T-34坦克的裝甲板。

未完成的蘇聯(lián)級(jí)戰(zhàn)列艦(圖片源于本書原著)

那么,以上就是本期專欄的全部內(nèi)容了。本人學(xué)業(yè)繁忙,不定時(shí)更新。有建議或者想法歡迎在評(píng)論區(qū)留言。

下期預(yù)告:第二章節(jié) 敦刻爾克級(jí)

(翻譯)二戰(zhàn)新戰(zhàn)列艦的技術(shù)沿革的評(píng)論 (共 條)

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