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英国海军大口径穿甲弹的终结

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DNO:我来结束这一切(这次真的结束了)。


IP属地:黑龙江1楼2024-04-25 13:06回复
    我最近买了一份ADM 1/25853 Shell for 14, 15 and 16 inch guns: summary of trials; requirements and stocks文件,原本是以为会有比较多战争末期和战后英国14、15和16英寸穿甲弹的内容,但实际上的内容和我想的不太一样。
    文件的第一页上来就是DNO说:“我要暂停大口径炮弹的设计开发。”
    DNO提出这个建议的理由是:人力不足、财政紧缩、炮战优先级低、14和15英寸AP和HE库存多、炮弹性能可满足需要且无法再大幅提升、新式的16英寸炮塔样机不太可能在5年内完成。
    简而言之,就是炮弹够用且没钱没需求,不需要再搞新的东西也不需要继续生产了。

    文件里说当前所有口径的穿甲弹都由Patricroft皇家军械厂(ROF)生产,但只有Hadfields公司知道“如何设计生产”,在暂停设计开发和生产后,Hadfields将关停生产线,但是否保留生产设备和技术人员还在讨论中。
    文件没有提到另一家大口径炮弹生产商Firth & Brown,或许此时Firth & Brown已经停产并退出大口径穿甲弹的制造领域了。
    这部分内容也没有提到我们熟知的高性能15英寸穿甲弹生产厂——ROF Cardonald,所以基本可以认为ROF Cardonald并没有像Firth & Brown和Hadfields那样大规模量产炮弹,仅试验性生产了少量的高性能穿甲弹。


    IP属地:黑龙江2楼2024-04-25 13:26
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      另一次会议的文件再次强调了DNO关于暂停大口径炮弹开发的观点,大体上和开头一样:
      1.库存够用;
      2.战列舰在未来可能只会和轻型舰船交战;
      3.APP委员会的文件表明炮弹的性能提升空间可能不超过10%;
      4.新16英寸炮塔5年内不会完成,而且除非有潜在敌人建造战列舰不然不需要这种炮塔和穿甲弹;
      6.当前的高爆弹足以满足需求,如果未来需要新炮弹,现有库存可以支撑过渡期。

      会议上还讨论了其他有关炮弹的话题,大意上就是未来战列舰高爆弹的比例会进一步增大(1948年当前比例为APC60%/HE40%),当前的高爆弹性能够用等。关于停止设计开发和生产穿甲弹导致技术失传的问题,Commander Larken提出了一个惊人观点,他认为不需要穿透目标的装甲带,靠摧毁部分无防护区域即可使舰船失去持续作战能力,所以使用高爆弹是可行的(言外之意就是谁还打穿甲弹,一起来喷火)。

      文件没有给出最终的结果,但根据其他材料,1948年后16-in BL Mk IV舰炮也停止开发了,所以最终的结局显然就是DNO成功结束了大口径炮弹的开发和生产,此后再无新式炮弹和新批次炮弹供英国战列舰使用,也就是说英国战列舰此后都在使用战时生产的库存弹药——结合前文缺失Firth & Brown公司来看很可能自战争结束开始就只有很少量的新生产炮弹。


      IP属地:黑龙江3楼2024-04-25 13:50
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        1948年10月的英国15英寸和14英寸炮弹库存如下图所示。这还是已经销毁了一部分老旧炮弹后的情况,如此大量的炮弹库存结合上战争结束大量15英寸老舰退役,英国海军确实是在二战结束后就没有必要生产炮弹了,光是库存弹就已经打不完了。


        IP属地:黑龙江4楼2024-04-25 13:54
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          这份文件并不只是说了炮弹停止开发停止生产等内容,还附带了APP委员会关于1940年以来8年时间里大口径炮弹性能的简要介绍,补充了一些罕见的数据,也算是能终结英国大口径炮弹性能这一话题了。
          关于14英寸和15英寸穿甲弹,文件给出了如下图所示的简要描述。

          表格给出了15和14英寸穿甲弹的验收标准规格,其中30°法线角射击12英寸(480lbs) C装甲的下限速度均为1750fps,上限速度一个2300fps一个2200fps,这个标准其实就是二战前制定的标准,英国海军直到二战后也没有修改。表格里提供了15英寸穿甲弹垂直着靶的验收规格。
          第3段补充说明在1939年10月至1942年7月这段时间,14和15英寸穿甲弹的验收规格被放宽到1900fps下限速度,但有部分14英寸穿甲弹能在1500fps速度通过验收。这段也是我们熟知的内容,即二战初期进行验收的英国穿甲弹存在质量问题,而Hadfields公司的14英寸穿甲弹在1941年左右性能得到了提升,可在1500fps以下的速度通过验收。
          第4段则是非常重要的一段内容,这是我首次看到英国穿甲弹成功穿透甲板装甲的测试结果。14英寸穿甲弹在50°法线角1446fps速度下能穿透6英寸(240lbs) NC装甲并起爆,对应的美国经验公式比值约116%,在65°法线角1523fps速度下能穿透4英寸(160lbs) NC装甲并起爆,对应的美国经验公式比值约114%。这个表现,是大致能够和英国一些穿深表格(如1939年的AMD 239/268)或图像数据对上的。
          第5段补充说,当英国穿甲弹被甲板装甲弹开时,其底部容易严重受损导致无法起爆,英国14英寸穿甲弹和美国穿甲弹的对比则是英国炮弹在30°法线角下略优,但在更大角度下则比美国炮弹差。这部分也是比较为人熟知的内容。


          IP属地:黑龙江7楼2024-04-25 14:14
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            文件的后续内容,对大口径穿甲弹的表现做了进一步补充。上图是具体的14英寸穿甲弹模拟射击甲板装甲测试,试验使用的是装填了炸药和引信的实弹,贴合实战。
            50°1446fps射击6英寸(240lbs) NC装甲的测试结果,是炮弹在靶后15英尺(4.6米)和20英尺(6米)起爆,所以50°着角下穿透6英寸(240lbs) NC装甲的极限速度,应该还要略低于1446fps。
            65°着角射击4英寸(160lbs) NC装甲的测试着速为1523fps和1524fps,炮弹分别在靶后29英尺和22英尺处起爆,所以极限速度应该比测试值略低。

            上图是16、15和14英寸穿甲弹射击甲板装甲的总体表现,文件称16、15和14英寸穿甲弹在65°法线角下均无法以1470fps速度穿透6英寸(240lbs) NC装甲,这点不难理解,因为此着速远远低于美国经验公式的比值。
            但在击中装甲板时,部分炮弹直接爆炸,另有部分保持完整被弹开但无法起爆。这一现象说明被弹飞的穿甲弹肯定发生了严重的尾拍,导致炮弹尾部被破坏引起装药爆炸或是破坏了底塞和引信导致无法起爆。
            此段内容还特意提到了1944年对意大利381mm穿甲弹打击甲板装甲的表现,虽然也被弹飞,但炮弹仍能起爆。这部分内容在John Campbell的《Naval Weapons of World War Two》里就有提到,我以前发的Ordnance Board文件也有提到。意大利381mm穿甲弹这个表现其实是因为它采用了双重弹底塞,把引信设置得非常靠前所以避免了被尾拍破坏。

            此段的最后提到了美英14英寸穿甲弹的对比测试,55°着角下美国钝头穿甲弹成功穿透了7英寸的Class B装甲(英国人管均质都叫NC),而英国14英寸炮弹则被弹飞。这个内容也是比较为人所知了。


            IP属地:黑龙江8楼2024-04-25 14:34
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              上图的表格给出了英国16、15和14英寸穿甲弹的一些验收规格和表现。
              这里的16英寸穿甲弹,是“纳尔逊”级的2048lb弹,而不是Mk II/III型舰炮的2375lb弹。其30°斜靶验收下限速度是1700fps射击12英寸(480lbs) C装甲,此验收规格和SUPP 6/744给出的1800fps矛盾,但和John Campbell的《Naval Weapons of World War Two》给出的数值相同,推测1800fps是早期验收标准,而1700fps是后期下调的,这里提到曾有16英寸炮弹在1500fps速度下达成验收标准,这和SUPP 6/744里1700fps3次射击2次失败相比是相当大的差距。
              15英寸和14英寸穿甲弹除了常见的斜靶验收下限速度外,还给出了垂直靶验收规格。其中垂直靶都是取得成功,但斜靶验收中标注为有炮弹失败,这里显然就是在说战时那些性能不良的批次。
              除了这些验收规格,表中还有15英寸穿甲弹在40°法线角以1900-1950fps穿透12英寸(480lbs) C装甲的“能力展示”,但仅有ROF Cardonald生产的试验型高硬度弹肩穿甲弹在测试中取得过这一表现,下文说明了Firth & Brown和Hadfields两家公司试验的高硬度弹肩15、14英寸穿甲弹都没有这种性能。这个实际上也是我以前发过的Ordnance Borad文件里提到过的内容。
              根据吞拿鱼前辈提供的ADM 281/51文件,英国海军在1946-1950年期间开展的装甲防护理论研究所使用的15英寸被帽穿甲弹,全部是Firth & Brown生产的,而用于无被帽试验的弹体则是Hadfields生产的,Cardonald的高性能穿甲弹并不在清单中。所以Cardonald的“神弹”,看来是从未量产服役。


              IP属地:黑龙江12楼2024-04-25 14:56
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                上图是本文件最后一项有关大口径穿甲弹表现的有价值内容。
                14英寸穿甲弹65°法线角分别以1600fps和1450fps射击6英寸(240lbs) NC装甲,两弹均被弹开并在装甲板表面起爆,显然是尾拍造成装药爆炸。
                无被帽的14英寸穿甲弹在71°法线角以1635fps射击6英寸(240lbs) NC装甲,炮弹被弹开并解体(这发是用来和特殊半穿甲弹对比的)。
                无被帽的14英寸穿甲弹在65°法线角以1530fps射击4英寸(160lbs) NC装甲,炮弹在装甲板后47英尺处起爆,此发弹的表现是经验公式比值113.5%,实际极限要更低。


                IP属地:黑龙江14楼2024-04-25 15:07
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                  根据此文件提供的一些重要信息,结合此前各类有关英国穿甲弹表现的帖子、文章,我想已经可以大致总结出二战时期英国穿甲弹的大致性能表现和发展脉络。
                  根据Ordnance Board文件的描述:
                  英国海军大致应该是在1930年代初试图将Green Boy时代的20°斜靶验收升级成30°斜靶验收,但老式的Mk V A、Mk VII A穿甲弹出现了此前未曾发现的弹尖失效问题(我认为大概就是弹尖直接断裂造成装药腔暴露),通过将弹尖从1.6crh改成更钝的1.4crh,问题得到了解决。这一新式炮弹设计,应当就是3.05/4crh的15-in Mk XII/XIII A穿甲弹。
                  “纳尔逊”级使用的短弹体16-in 2048lb穿甲弹,和长弹体的15英寸弹相比更不容易出现尾部损坏,因此没有遭遇什么验收上的问题。
                  这里所说的尾部损坏,成因如下:炮弹倾斜着靶侵彻过程中,会出现剧烈的转偏和转正,根据英国穿甲弹的打靶结果,英国炮弹在30°着靶侵彻时经常会出现6-15°的转正,炮弹在穿甲过程中会在装甲上凿出一个“S”形或“C”形通道,引起炮弹剧烈弯曲,此时炮弹尾部会“拍”在装甲板破口边缘,或是因弯曲而在通道中被剧烈挤压,导致尾部变形、弹底塞被挤出或是直接断裂破碎。
                  下图即为典型的英国穿甲弹穿甲后状态,可见弹体在通道中被凿出的划痕以及弹底受挤压产生的变形。

                  英国海军应对这种尾部损伤的办法,是设计了一种relieved adapter。
                  传统的弹底塞,底部和弹底平齐(或法国那样突出),螺纹自弹底起始至药腔结束,底塞整体和弹体紧密贴合。而relieved adapter,则是将螺纹设置在稍远离弹底的区域,弹底塞像窄底瓶一样向下收窄,螺纹以下的底塞和弹体之间留有可供弹底变形的空隙,这种设计可以降低在弹底变形时造成底塞被挤出或引信被破坏的概率。
                  下图即为使用relieved adapter的15-in Mk XII A穿甲弹。


                  IP属地:黑龙江18楼2024-04-25 17:42
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                    怎么这个老发不出来


                    IP属地:黑龙江19楼2024-04-25 17:48
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                      Hadfields似乎在1940年前后改进了14英寸穿甲弹的生产,使得1941年起Hadfields的14英寸穿甲弹开始能够在低至1500fps的速度下通过验收,并且表现相当稳定。在30°法线角射击14英寸(560lbs) C装甲时可在1837fps速度下穿透并保持起爆状态。
                      Firth & Brown的15英寸穿甲弹,自1941年起大致能稳定在1750fps通过验收。
                      Hadfields的15英寸穿甲弹和Firth & Brown的14英寸穿甲弹则一直有验收问题:前者在1939-1941年间会在1900fps速度下失败,1941年后在1750fps仍有失败案例;后者直到1943年仍在1900fps速度下失败。
                      在1943年,Cardonald皇家军械厂生产出了高硬度弹肩的试验15英寸穿甲弹,可在低至1400fps着速下通过验收,或是在40°着角下以1900-1950fps速度穿透12英寸(480lbs) C装甲并保持可起爆状态。但是Cardonald的穿甲弹应该仍只是少量试验生产,并没有量产服役。
                      到战争结束时,Firth & Brown生产的15英寸穿甲弹根据Ordnance Board的文件里仍会在1645fps下失效,在战后的装甲测试里,15英寸穿甲弹同条件下的穿透极限(不要求炮弹保证起爆)可低至1400-1500fps,而有些案例里穿透极限的测试结果炮弹还是可以起爆的状态。这或许和装甲性能、炮弹不同批次性能差异有关。
                      或许可以认为战争结束时Firth & Brown生产的15英寸穿甲弹,30°法线角射击12英寸(480lbs) C装甲时的极限速度大概就在1500-1650fps之间。
                      在40°法线角下,即便是Hadfields的15英寸穿甲弹也无法在穿透12英寸(480lbs) C装甲后保持弹体完整,而15英寸穿甲弹除了Cardonald以外的应该也都做不到。已知的14英寸穿甲弹大角度斜靶极限是45°射击“罗德尼”号10英寸(400lbs) C装甲时曾有一发穿透并保持完整。
                      英国16英寸穿甲弹的信息较少,目前只能确定战争初期的2048lb弹验收标准在1800fps,测试里1700fps已经是极限速度,而战争结束时或许因性能提升,验收标准下降到了1700fps,最佳表现是1500fps。
                      2375lb弹在战争期间仍在进行specification trial,大致测出的极限速度是30°法线角射击14英寸(560lbs) C装甲1670fps,预期验收规格1770fps。
                      射击甲板装甲时,由于英国穿甲弹头型较尖锐,且被帽薄,比较容易发生滑跳,所以实际表现并不是很好。从14英寸穿甲的50°和65°穿透测试以及英国海军自己的一些图表数据来看,英国穿甲弹大概是能在经验公式比值113-114%条件下打出穿透并起爆,或许实际极限比值还稍微低一些。对甲板装甲的侵彻应该不受低验收规格的影响。


                      IP属地:黑龙江来自Android客户端24楼2024-04-25 19:07
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                        美国产的英国设计15英寸弹



                        IP属地:黑龙江来自Android客户端30楼2024-04-26 17:35
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