無畏艦時代艦炮的供彈和裝填系統(tǒng)Part11——重巡洋艦主炮的裝填和供彈系統(tǒng)

美國8英寸艦炮
????????美國海軍早期條約巡洋艦“彭薩科拉”級、“北安普頓”級、“波特蘭”級和航空母艦“列克星敦”級使用的8英寸(203.2毫米)艦炮被安裝在“炮座(Mount)”結(jié)構(gòu)中,這種設(shè)計和“炮塔(Turret)”的主要區(qū)別在于其底部旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)長度較短,并不直接延伸至艦底的彈藥庫之中。

????????這種8/55炮座底部旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)分為上下兩層,下層為炮彈庫,上層為發(fā)射藥包的轉(zhuǎn)運間。炮彈庫采用和同時期美國戰(zhàn)列艦相同的豎立存儲炮彈設(shè)計,揚彈機采用了直通炮尾且配有傾轉(zhuǎn)裝填托盤的pusher式設(shè)計。發(fā)射藥轉(zhuǎn)運室本身位于旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)之中,但內(nèi)部并不存儲多少發(fā)射藥包,絕大多數(shù)發(fā)射藥包存儲在艦底的發(fā)射藥庫中,通過炮座外部固定的揚藥機從發(fā)射藥庫提升至發(fā)射藥轉(zhuǎn)運室外部,再人工搬運到炮座內(nèi)的轉(zhuǎn)運間里。轉(zhuǎn)運間旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)外圈設(shè)置了一道環(huán)狀藥包導(dǎo)軌,這樣無論炮座旋轉(zhuǎn)至什么角度,發(fā)射藥包都可以直接從固定結(jié)構(gòu)上的開孔中送入。發(fā)射藥包隨后被人工搬運到炮座中間的endless-chain式揚藥機上,持續(xù)揚升至炮室。美國海軍早期8英寸艦炮采用了同時期戰(zhàn)列艦的共搖架設(shè)計,因此揚藥機也同樣被放置在炮管兩側(cè),無論雙聯(lián)裝還是三聯(lián)裝炮座均只有2臺揚藥機,好在8英寸艦炮一次發(fā)射只需要2包發(fā)射藥,這一設(shè)計并未影響到射速。

????????裝填時,炮彈使用鏈式推彈機+5度定角裝填,2包發(fā)射藥包則由人工塞入炮膛。為了提高射速,美國海軍的炮組發(fā)明了一種“撞球(cue-balling)”式裝填方式,即使用較高的推彈機速度,將炮彈快速撞入炮膛,使用此技巧時推彈機無需長行程推送炮彈一路進入炮膛再縮回,只需在撞擊后快速縮回,從而節(jié)省了時間,將艦炮的最高射擊速度由3-4發(fā)/分提高到了5-6發(fā)/分。
????????這種短炮座設(shè)計的好處是不直接連通彈藥庫,整體結(jié)構(gòu)短而輕,對于條約艦來說有利于減重,但缺點也很明顯:整體結(jié)構(gòu)分散,不利于設(shè)置裝甲防護,因此這些炮座的防護都很薄弱。

????????“新奧爾良”級是美國海軍第一種安裝了真正炮塔結(jié)構(gòu)的條約巡洋艦,它們的三聯(lián)裝8英寸炮塔結(jié)構(gòu)上基本就是先前的炮座額外安裝了2套直達發(fā)射藥庫的下層揚藥機。較為安全的炮彈庫仍位于艦體較高處,集中的下層揚藥機設(shè)計簡化了裝甲防護布置,下層較窄的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)減輕了裝甲圓筒的重量。
????????“新奧爾良”級的三聯(lián)裝炮塔2臺下層揚藥機為dredger式設(shè)計,每臺一次可提升多個發(fā)射藥包,推測為單臺3包;發(fā)射藥轉(zhuǎn)運室至炮室間一共安裝了6臺上次揚藥機,每炮2臺分別位于揚彈機兩側(cè)。
????????“新奧爾良”級的炮塔裝填在+9度完成,射速上和先前的炮座設(shè)計沒有多少差異。

????????“威奇托”號和“巴爾的摩”級的三聯(lián)裝炮塔和“新奧爾良”級布置相似,只不過將炮管改成了獨立搖架安置,將裝甲炮座改成了倒圓臺形狀節(jié)約重量。其射速與先前的炮塔設(shè)計相同,仍為3-6發(fā)/分。


????????“得梅因”級的三聯(lián)裝速射8英寸炮塔是首個自動化炮塔,它也是唯一一種使用完整藥筒的8英寸艦炮。因自動化設(shè)備體積龐大,“得梅因”級的8英寸炮塔整體尺寸和布局上更類似于戰(zhàn)列艦主炮塔,完整的大型旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)貫穿至底部發(fā)射藥庫,因此炮座裝甲圓筒的尺寸和重量也顯著增大。
????????“得梅因”級的8英寸炮塔在中段設(shè)置了2層炮彈庫,炮彈存放在內(nèi)外兩個旋轉(zhuǎn)儲彈環(huán)上,炮彈的移動借助一套爪式擺臂結(jié)構(gòu)抓取,擺臂結(jié)構(gòu)則由傳統(tǒng)的套索和絞盤結(jié)構(gòu)驅(qū)動。自動化的8英寸炮塔不再設(shè)置中間的發(fā)射藥轉(zhuǎn)運室,揚藥機直達底層發(fā)射藥庫。

????????每門艦炮配套一臺揚彈機和一臺揚藥機,均為endless-chain式設(shè)計,揚彈機和揚藥機分別將炮彈送至炮尾兩側(cè)(中炮和右炮炮彈在右發(fā)射藥筒在左,左炮反之)的接收擺臂,兩擺臂隨后繞耳軸旋轉(zhuǎn)對齊炮尾搖架上的炮彈和發(fā)射藥筒裝填托架并通過內(nèi)部彈簧輸送炮彈進入裝填托架中。發(fā)射藥的裝填托架一側(cè)另有一個空藥筒托架,在藥筒位于裝載位置時保持對準炮尾等待接收空藥筒。


????????艦炮射擊后,空藥筒自動彈出至空藥筒托架,隨后炮彈和發(fā)射藥筒裝填托架同時擺動對準炮膛,空藥筒此時對準炮管下發(fā)的拋殼口,安裝在炮尾搖架上的鏈式推彈機同時推送藥筒和炮彈進入炮膛,空藥筒則被拋殼裝置推出拋殼口。
????????采用這種藥筒式一次性推送設(shè)計極大縮短了艦炮的裝填時間,8*55 RF Mk 16艦炮的最高射速可以穩(wěn)定在10發(fā)/分——相當(dāng)于此前大多數(shù)8英寸艦炮的2~3倍,且裝填可在任意仰角完成,有良好的對空射擊能力。但自動化一次性裝填的代價是炮尾結(jié)構(gòu)極長,增大了炮塔和炮座的整體尺寸,整體結(jié)構(gòu)重量劇增。


英國8英寸艦炮
????????英國所有條約巡洋艦的8英寸(203.2毫米)炮塔均為相似的結(jié)構(gòu),供彈系統(tǒng)采用常規(guī)的直通彈藥庫設(shè)計,發(fā)射藥和炮彈庫位于同一層,分別前后布置。
????????由于英國海軍習(xí)慣于水平存儲炮彈,但又需要豎直的pusher式揚彈機節(jié)省空間,于是英國8英寸艦炮采用了分段式的揚升設(shè)計,炮彈庫的水平的炮彈首先經(jīng)過2根固定的曲線揚升管被提升至上面一層的炮彈轉(zhuǎn)運室,在此過程中姿態(tài)隨管道轉(zhuǎn)為豎直,然后由轉(zhuǎn)運間的轉(zhuǎn)運車移動放入儲彈環(huán)上的30個儲彈位置,儲彈環(huán)旋轉(zhuǎn)對齊上層揚彈機,炮彈隨后進入揚彈機,逐級提升送入炮室。
????????發(fā)射藥包采用dredger式揚藥機直接提升至炮室,揚藥機是雙吊艙設(shè)計,一個吊艙在底部補充時另一個正好位于炮室完成裝填。
????????揚彈機將炮彈直接提升至炮尾并使用類似美國巡洋艦上的傾轉(zhuǎn)托盤對齊炮膛,在+10或+6度仰角完成裝填。每炮的2個發(fā)射藥包提升至炮室后由人工將其放入藥包裝填管內(nèi),待炮彈完成推送后對齊炮膛再次推送。英國海軍原本的預(yù)期射速是6發(fā)/分,不過實際的持續(xù)射速為3~4發(fā)/分,短期能達到5發(fā)/分。

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法國203毫米艦炮
????????法國條約重巡洋艦全部使用相同的203毫米(203.2毫米)炮塔設(shè)計,供彈系統(tǒng)類似于前無畏艦的主炮塔。
????????炮彈庫和發(fā)射藥庫位于同一層,分置于前后。炮彈和發(fā)射藥包通過固定導(dǎo)軌移動至固定的待裝位置,炮彈在最頂上,兩個發(fā)射藥包則位于下方兩層。彈藥隨后轉(zhuǎn)移到移動轉(zhuǎn)運車上,旋轉(zhuǎn)對齊揚彈機并裝入揚彈機吊艙。
????????兩臺下層揚彈機使用endless-chain設(shè)計,內(nèi)部有多個吊艙,源源不斷地將彈藥運輸至炮塔中間的中繼室。中繼室內(nèi)部為每炮設(shè)置了3組待發(fā)彈藥儲架,并排設(shè)置在下層揚彈機和上層揚彈機之間。
????????上層揚彈機位于炮架兩側(cè),采用雙吊艙dredger式設(shè)計,當(dāng)一個吊艙位于頂部卸載時另一個正好在底部裝載。上層揚彈機吊艙抵達射擊室后將彈藥向后推動到射擊室的待裝填儲架上。

????????炮彈隨后由共耳軸的一個擺臂托盤結(jié)構(gòu)接收,擺臂在炮彈重力作用下自動降低至艦炮仰角,并由裝填手推動側(cè)擺對齊炮膛。推彈機操作手推動彈簧儲能推彈機的擺臂對齊炮膛,此時彈簧推彈機快速將炮塔推入炮膛,裝填手再先后手動裝填兩個藥包,然后將裝填托盤撤回并關(guān)閉炮閂,裝填托盤回到待裝位置后在助力裝置作用下自動抬升對齊待裝位置頂層的炮彈艙等待裝填。
????????法國203毫米炮塔的裝填設(shè)備能夠在-5到+20度仰角下完成裝填,由于設(shè)置了大量的待發(fā)彈藥儲架和多重彈藥吊艙連續(xù)供彈設(shè)計,艦炮的射速相對較快,雖然達不到預(yù)期的5~6發(fā)/分,但是實用射速還是有4~5發(fā)/分。

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德國20.3厘米艦炮
????????“希佩爾”級的雙聯(lián)裝20.3厘米(203.0毫米)炮塔基本上就是一個縮小版的戰(zhàn)列艦炮塔,供彈設(shè)備的布置幾乎完全相同。
????????2臺dredger式揚彈機直通底部炮彈庫和發(fā)射藥庫,頂端位于兩炮架之間。揚彈機吊艙分上下三層,最上層是安裝金屬藥筒的主發(fā)射藥,中間是無藥筒的前發(fā)射藥包,底部是炮彈。彈藥提升至炮室后向后卸載到待發(fā)儲架上,炮彈首先跟著裝填托架擺動對齊炮管,在+3度通過鏈式推彈機裝填,前發(fā)射藥包隨后滾動到裝填托架上由人工推入炮膛,最后主發(fā)射藥筒滾動對齊,由鏈式推彈機推入炮膛。這套供彈和裝填作業(yè)流程和常規(guī)藥包炮沒有太大區(qū)別,實用的最高射速為4~5發(fā)/分,與法國203毫米艦炮相當(dāng)。



日本20粴艦炮
? ? ? ? 日本海軍最早在“古鷹”型上使用的單裝三年式1號20粴炮(200毫米)采用了和美國早期條約重巡相同的炮座式設(shè)計,旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)僅向下延伸了一層,炮彈和發(fā)射藥分別使用endless-chain式揚彈機從彈藥庫提升至炮室下發(fā)的艙室中,再由導(dǎo)軌(炮彈)或人工搬運(發(fā)射藥包)移動到炮室下發(fā)的給彈藥室,炮彈隨后被裝上揚彈機提升至炮架左側(cè),藥包則由人工傳遞給炮室的給藥手。
????????炮彈提升至炮室后向后滑動至導(dǎo)軌末端的擺動裝填托架上,然后對齊炮膛由一名裝填手使用推彈桿人工裝填。2包發(fā)射藥包則人工放在裝填托架上并用推彈桿推入。人工裝填可在+5到+9度下完成。
????????揚彈機和揚藥機每分鐘可以提升6枚炮彈和12個藥包,日本海軍也預(yù)期能達到3~5發(fā)/分的射速,但由于炮室的供彈和裝填高度依賴人工完成而且作業(yè)流程繁瑣,實際最高射速僅有2發(fā)/分,而且很難在戰(zhàn)斗中長時間維持。
????????日本海軍原本在設(shè)計“妙高”型時還為設(shè)計了雙聯(lián)裝炮塔,使用2套下層揚彈機和2套下層揚藥機將彈藥直接提升至底部換裝室,然后再換用位于炮室兩側(cè)的上層揚彈機和位于炮室中間的上層揚藥機將彈藥輸送至炮室,還是使用同樣的人工裝填模式。

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????????日本海軍新式的雙聯(lián)裝三年式2號20粴炮(203.2毫米)改用了動力裝填和炮塔構(gòu)造。
????????“青葉”的C型炮塔和“妙高”的D型炮塔為低仰角設(shè)計,最大仰角40度,不考慮對空,結(jié)構(gòu)上更為簡單。炮塔使用pusher式的揚彈機直連彈藥庫,揚藥機起初也采用pusher式設(shè)計但考慮到此設(shè)計下發(fā)射藥包連成鏈條直通彈藥庫,安全性不佳,因此在30年代改裝成了采用“吊瓶”設(shè)計的新型號。新?lián)P藥機將一次發(fā)射所需的2個發(fā)射藥包儲存在防火的“吊瓶”里揚升,揚彈機中安裝2個用鋼索連接的“吊瓶”,當(dāng)其中一個位于頂部卸載時,另一個正好在底部裝載。
????????炮彈提升至位于兩炮之間后側(cè)的位置后傾轉(zhuǎn)成水平并移動至擺動式裝填托架上,隨后對齊炮膛并由桿式推彈機在+5度裝填角推入炮膛。發(fā)射藥包被提升至炮架兩側(cè),由人工取出并放置到裝填托架上,分兩次推送進入炮膛。


????????“高雄”型使用的E型炮塔考慮對空射擊而將仰角提升到了70度,為了便于切換對空彈還在炮塔中央額外設(shè)置了一套專門用于提升定時引信對空彈的揚彈機。不過后來發(fā)現(xiàn)實用的最大仰角只在55度,且20粴炮的對空射擊功能作用相當(dāng)有限,于是“古鷹”、“最上”、“利根”和“伊吹”使用的炮座都把仰角降低到了55度,且取消了對空彈的揚彈機,基本上改成和“青葉”、“最上”一致。
????????三年式2號20粴炮更完善的供彈和裝填系統(tǒng)使其射速相比之前的1號炮有所提升,“古鷹”和“青葉”的供彈系統(tǒng)最快實現(xiàn)3發(fā)/分的射速,“妙高”、“高雄”、“最上”、“利根”等艦供彈系統(tǒng)最快為4發(fā)/分。

意大利203毫米艦炮
????????意大利“特倫托”級巡洋艦的雙聯(lián)裝203毫米(203.2毫米)/50炮塔資料較少,目前僅有的設(shè)計圖上看它采用了endless-chain式揚彈機直連彈藥庫和炮室,在+15度仰角裝填,具體的裝填機構(gòu)和揚藥機構(gòu)設(shè)計不明。此炮最高射速約為3.4發(fā)/分。

????????“扎拉”級和“博爾扎諾”號的雙聯(lián)裝203毫米(203.2毫米)/53炮塔采用了不同的供彈設(shè)計,炮塔結(jié)構(gòu)內(nèi)的1臺揚彈機和2臺揚藥機均采用endless-chain式設(shè)計,從彈藥庫向上延伸至炮室下方的平臺上。一套類似“得梅因”級主炮塔的擺臂結(jié)構(gòu)負責(zé)接收炮彈和2個發(fā)射藥包,然后擺臂沿耳軸向上旋轉(zhuǎn)對齊炮尾,彈藥裝填結(jié)構(gòu)再側(cè)向擺動對齊炮膛,通過炮尾延伸結(jié)構(gòu)上的鏈式推彈機推送彈藥進入炮膛。這一結(jié)構(gòu)后來也被用到了意大利輕巡洋艦的152/53艦炮上。這套裝填結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)任意仰角下的隨動裝填,但由于只使用1臺揚彈機為2門艦炮供彈,實際射速并不高,最高射速也僅有2~3.8發(fā)/分。

