本帖最后由 强而有力Montana 于 2023-7-1 23:50 编辑
艺术家的想象。蒙大拿号战列舰正在破浪前进。
第一作者ADM Montana
特别感谢第二作者ADM Manta的帮助，没有他从美国档案馆获取的图纸，本文无法完成。
Special thanks to the second author, ADM Manta, for his help, without his drawings obtained from the National Archives and Records Administration, this article could not be completed.
参考资料
档案
BU.NO. 015374, BB 67-71 INCL. General Arrangement, Second Deck & Below, May 14, 1941. BuShips.
BU.NO. 015375, BB 67-71 INCL. General Arrangement, Main Deck & Above, Profile & Sections, May 14, 1941. BuShips.
C-BB/S1-1 (370), Battleship-Protection Characteristics, 13 July,1942, BuShips.
PD-0939, Main, Second and Third Decks Plating and Framing for battleship 67-4, March, 1941. Preliminary Design Branch, BuShips.
PD-0955, Arrangement of Armor and S.T.S. Protection for battleship 67-4, March 24, 1941. Preliminary Design Branch, BuShips.
PD-0961, Section at Frame No.66 Thru CL of No.2 Turret, March 19,1941. Preliminary Design Branch, BuShips.
PD-0963, Midship Section for battleship 67-4, March 22, 1941. Preliminary Design Branch, BuShips.
书籍期刊
Battleships: United States Battleships, 1935-1992 by by William H. Garzke Jr. , Robert O. Dulin Jr.
U.S. Battleships: An Illustrated Design History by Norman Friedman, Alan Raven, A. D. Baker III
America’s Super Battleships..... the ''Montana'' Class. by Egan, Robert S. Warship International, vol. 8, no. 2, 1971.
NH 93912，蒙大拿级的官方模型，1941年11月26日摄于纽约海军造船厂
NH 93913，蒙大拿级的官方模型，1941年11月26日摄于纽约海军造船厂
USN 1144964，蒙大拿级的官方模型，1944年10月7日摄于纽约海军造船厂
蒙大拿级的侧视图，由波士顿海军造船厂设计总监许可发布，出自America’s Super Battleships..... the ''Montana'' Class
本文主要是为了分析美国最后一代战列舰蒙大拿级的装甲防护，所以其早期设计过程不过多赘述。总委员会选择的方案是BB67-4（舰船局1941年3月21日完成）之后此方案又进行了改进，包括增加TDS鼓包的宽度以改善水下防御。1941年6月（防和谐）4日完成了修改后的方案，之后所有设计工作停止。
本文主要用到三个时期的资料，1941年3月完成的BB67-4方案早期图纸、1941年5月设计进一步演化后的图纸以及Garzke和Friedman书中的最终方案。本文主要基于1941年3月21日完成的BB67-4，这个状态的BB67-4和最终方案仍然有区别，我会尽量做出接近最终方案的描述。
1941年3月21日完成的BB67-4方案参数，出自U.S. Battleships An Illustrated Design History | 主炮 | 12-16''/50 | 船体 | 29907 | | 副炮 | 20-5''/54 | 舾装 | 2238 | | 排水量 | 60500吨 | 防护 | 15211 | | 试航排水量 | 70500吨 | 机械 | 4550 | | 长度 | 890英尺 | 火炮 | 3972 | | 水线下宽度 | 118 | 弹药 | 2663 | | 吃水 | 36 | 装备 | 495 | | 动力 | 17200 | 储藏 | 568 | | 速度 | 28 | 航空 | 54 | | 免疫区 | 18-32 | | |
1941年3月21日完成的BB67-4方案参数，出自Battleships: United States Battleships
| 标准排水量 | 60500吨 | | 满载排水量 | 70500吨 | | 水线长度 | 890英尺 | | 最大宽度（装甲处） | 120英尺8英寸 | | 最大宽度（水下） | 118英尺 | | 吃水 | 36英尺 | 武器
| 12门16''/50（三联装炮塔）
20门5''/54（双联装炮塔）
32门40mm/56（四联装）
8门20mm/70（单装） | | 轴功率 | 172000 | | 最大速度 | 28节 |
1942年6月的最终方案，出自Battleships: United States Battleships | 标准排水量 | 63221吨 | | 满载排水量 | 70965吨 | | 水线长度 | 890英尺 | | 最大宽度（装甲处） | 120英尺8英寸 | | 最大宽度（水下） | 121英尺2英寸 | | 吃水 | 36英尺 | 武器
| 12门16''/50（三联装炮塔）
20门5''/54（双联装炮塔）
32门40mm/56（四联装）
20门20mm/70（单装） | | 轴功率 | 172000 | | 最大速度 | 28节
|
蒙大拿级技术参数表，未注明具体时间，出自America’s Super Battleships..... the ''Montana'' Class.
| 满载排水量 | 70500吨 | | 标准排水量 | 60500吨 | | 全长 | 921英尺6英寸/280.9米 | | 水线长度（吃水36英尺） | 890英尺 | | 最大宽度 | 121英尺2英寸（装甲处） | | 宽度（吃水36英尺） | 115英尺 | | 满载吃水 | 36英尺 | | 型深（船舯部侧舷） | 54英尺6英寸 | | 16in炮 | 12-16''/50（4个三联装炮塔） | | 5in炮 | 20-5''/54（10个双联装炮塔） | | 40mm炮 | 40-40mm（10个四联装炮座） | | 20mm炮 | 48-20mm（48个单装炮座） | | 螺旋桨 | 4具 | | SHP | 172000 | | 速度 | 28节 | | 水管锅炉 | 8台（600psi, 850华氏度） | | 舵 | 1个 |
此处舵数量疑似有误。虽然未注明具体时间，不过其数据和3月的初始方案更加接近，很可能就是基于此案。
船体侧面防护
PD-0963，2号炮塔横截面（FR66)，这是1941年3月19日完成的初始设计。
PD-0955，BB67-4横断面，左侧为锅炉舱，右侧为专门列出的主炮弹药库处水下装甲。1941年3月24日
侧面主装甲带外置并和水面接触，倾斜19度，材质为ClassA，主体厚度是16.1英寸（409mm），在下端均匀变薄到10.2寸（259mm）。16.6寸的部分长度为13英尺3英寸，从16.1寸变薄到10.2寸的部分长度为4英尺6英寸。整块主装甲长度为17英尺9英寸（5.4m）。在吃水36英尺（10.97米）的情况下，装甲保护的干舷高度为9英尺（2.74米）。
主装甲上方的舷顶列板（上装）为60磅STS（38mm），但在副炮操作室的位置被加强到了100磅（64mm）。
PD-0963，动力舱横截面，注意图中的下层装甲带。1941年3月22日
相比之前的南达科他和依阿华，蒙大拿重新获得了一个类似于北卡罗莱纳的独立下层装甲带。下层装甲带完整覆盖了从主装甲带下端到三层底内底的空间。下层装甲带由3段装甲板连接组成，倾角为10度，总长度23英尺（7.01米）。最上面的部分是ClassB，长10英尺，其中3英尺的部分，厚度从2.7寸（69mm）增加到7.2寸（183mm），7英尺的部分，厚度从7.2寸（183mm）减少到3.2寸（81mm）。再下面的部分是STS，长7英尺，从3.2寸（81mm）减少到1英寸（25mm）。最下面的部分是STS，长6英尺，厚度为1英寸。
上文提到的是动力段的下层装甲带，下面说说弹药库。同样的，倾角为10度，总长度23英尺（7.01米）。最上面的部分长10英尺，其中3英尺的部分，厚度从3寸（76mm）增加到8.5寸（216mm），7英尺的部分，厚度从8.5寸（216mm）减少到4.5寸（114mm）。再下面的部分长7英尺，从4.5寸（114mm）减少到1.5英寸（38mm）。最下面的部分长6英尺，厚度为1.5英寸（38mm）。
蒙大拿的下层装甲带后面有1块30磅（0.75英寸）背板和1道25磅（0.625英寸）防破片舱壁，防止装甲崩落导致核心区进水。防破片舱壁和下层装甲带倾角都是10度，两者平行，距离为4英尺4英寸（1.32米）。
我们以水线为基准面，对上述数据进行转化，计算出在3组不同深度下的弹药库下层装甲带的厚度（不考虑背板）。注意装甲的倾斜角为10度。
| 距离水线的深度 | 装甲厚度 | | 10英尺（3.05米 ） | 8.5英寸（216mm） | | 16.89英尺（5.15米） | 4.5英寸（114mm） | | 23.79英尺（7.25米） | 1.5英寸（38mm）
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显然，不考虑背板是不合理的，所以有必要再计算出考虑0.75英寸背板和0.625英寸防破片舱壁后的等效厚度。注意装甲的倾斜角为10度。一种办法是直接相加，还有一种办法是采用Iowa Class Battleships. Their Design, Weapons & Equipment中的等效计算方法，结果如下。
| 距离水线的深度 | 经过等效计算的装甲厚度 | 直接相加的装甲厚度 | | 10英尺（3.05米） | 9.34英寸（237mm） | 9.25英寸（235mm） | | 16.89英尺（5.15米） | 5.34英寸（136mm） | 5.25英寸（133mm） | | 23.79英尺（7.25米） | 2.34英寸（59mm） | 2.25英寸（57mm） |
可见两种计算方法得出的结果是很接近的。水下3米处约为240mm，5米处约为140mm，7米处约为60mm。可以说，蒙大拿的下层装甲带防御水中弹的能力仅次于大和，上端甚至比大和更加厚。
前部横向舱壁装甲为18英寸classA，底部变薄到15英寸。后部横向舱壁装甲为15英寸classA，底部变薄到12英寸，从三层底的上部到船底为80磅STS。
船体舱室纵向划分 | 前部主炮弹药库 | FR42-72，长度30肋距 | | 动力段 | FR72-139，长度67肋距 | | 后部主炮弹药库 | FR139-173，长度34肋距 |
蒙大拿的核心区装甲盒从42号肋位延申到173肋位，长度是131肋距，而艏垂线和艉垂线分别位于0号和222号肋位，水线长度为222肋距。由此可以计算出装甲盒保护的核心区长度占水线长度的59%。
船体水平防护
水平防护延续了美国战列舰一贯的三层式风格。
最上层的露天甲板（主甲板）由两层45磅（1.125英寸）的STS组成，总厚度1.25英寸（57mm），覆盖了42号肋位到212号肋位的露天甲板，由此可以计算出1.25寸STS保护的露天甲板长度为170个肋距，占水线长度的77%。两层45磅STS向船艉非核心区延申到非常靠后的位置（212号肋位），基本覆盖整个船艉。露天甲板在向艏部非核心区延申的同时逐渐变薄。在船首从45磅+45磅过渡到最前方的单层15磅。
下面一层是主装甲甲板（第二甲板），主体是是5.8寸（147mm）classB+50磅（1.25英寸，32mm）STS，靠近舷侧的部位加强为6.1寸classB+50磅（1.25英寸）STS。单侧6.1寸装甲的宽度是15英尺4英寸（4.67米），两侧总共30英尺8英寸（9.35米），而船体宽度为118英尺8英寸（36.17米），可以计算出增厚的6.1寸部分占总宽度的25.8%（船体中部动力段）。舷侧增加厚度用于更好的保护下方的TDS和油舱。主水平装甲向艏艉向外延申的过程中逐渐变薄，由50磅变薄为10磅。
PD-0955，6.1寸水平装甲的内侧边缘和舷顶列板顶部形成31度角
再下面一层是防破片甲板（第三甲板），靠近舷侧的部位全部是25磅STS，内侧的主体需要分部位看，弹药库部分为40磅STS，动力段部分为20磅STS。防破片甲板距离主水平装甲30英寸（0.76米）。内侧和外侧有25磅的STS水密舱壁分割。
露天甲板（主甲板）的STS装甲保护长度占水线长度的77%（FR42-212，170肋距）。主水平装甲（第二甲板）的保护长度占水线长度的59%（FR42-173，131肋距）。防破片甲板（第三甲板）的保护长度占水线长度的59%（FR42-173，131肋距）。我们可以注意到，差距主要在于露天甲板的STS装甲向船艉延申。
炮塔装甲厚度，适用于所有炮塔 顶部 | 7.75寸ClassB | 正面边缘 | 9.5寸ClassA+0.75寸STS | 后部边缘 | 9.5寸ClassA+0.75寸STS | 正面 | 17寸ClassB+5.7寸sts | 后面 | 12寸ClassA | 底部 | 4寸STS |
炮塔座圈的装甲材质是classA，每个座圈由12块装甲板组成，最厚处为21.3寸（541mm）。其中，1号和3号炮塔朝向艉部（或者说是被2号和4号炮塔遮挡住的位置）的3块装甲板厚度削弱到了18寸（457mm）和19.5寸（495mm），剩下的9块全部为21.3寸（541mm）。而2号和4号炮塔在此基础上把朝向艏部的一块装甲板也变成了19.5寸（495mm）。座圈外径40英尺9.6英寸（12.44米），内径37英尺3英寸（11.35米）。
在主装甲甲板的下方，也就是受到重装甲保护的核心区内部，炮塔座圈的厚度下降到60磅STS（在5月的图纸BU.NO. 015375中厚度是80磅），同时和一个60磅STS组成的圆柱形座圈重合，以保护炮塔的内部结构。
司令塔
侧面装甲为18寸（457mm）ClassA，顶部为7.75寸（197mm）classB，底部为1英寸STS。下部管道为16英寸ClassB。
鱼雷防护系统TDS
总共有5道鱼雷防护舱壁，TDS的最下方的宽度是21英尺（6.4米），吃水深度一半处为17.3英尺（5.3米）。5个舱壁形成了4层隔舱，外侧2层装燃油，内侧2层为空气。1号鱼雷舱壁为25-35磅STS，垂直。2号鱼雷舱壁为20磅HTS，垂直。3号鱼雷舱壁为25磅HTS，垂直。4号鱼雷舱壁是我们之前讲过的下层装甲带，不赘述，但是需要注意其在艉部非核心区的部分变为30磅（19mm）STS。5号鱼雷舱壁为25磅STS，倾斜10度。最外侧的两个舱深宽度是72英寸和33英寸，合计105英寸（2.67米）。4号鱼雷舱壁和5号鱼雷舱壁之间距离4英尺4英寸（1.32米）。
鱼雷防御系统TDS的前端位于42号肋位，末端位于196号肋位，长度是154个肋距，占水线长度（170个肋距）的91%。TDS没有向主装甲盒前方的舰艏继续延申，但是向主装甲盒后部的船艉继续延申。在非核心区的TDS只有3层鱼雷舱壁，最内侧为30磅STS。
艉部舵机防护
PD-0955，舵机和操舵传动索
操舵设备位于一个方形的装甲盒内，侧面为16.7寸classA装甲，前部为18寸classA装甲，后部为15寸classA装甲，顶部为6.7寸classA装甲，底部为60磅STS。此外还有一个60磅STS保护的垂直通道和主甲板相连。舵机传动索被2个装甲管道保护起来，这个装甲管道连接了主装甲盒和艉部舵机装甲盒。装甲管道横截面为异心圆，厚度不均匀，最厚处约为10英寸，可以防御10200英尺（3.1公里）投下的1600磅穿甲航弹。
PD-0955，173号肋位横截面，注意主轴和右侧的艉部横向舱壁装甲
蒙大拿的主轴并未完全被装甲保护起来。而是部分内嵌入装甲盒，外侧轴几乎完全嵌入，内侧轴嵌入一半左右。
其他次要部位的防护
5''/54副炮塔被100磅（2.5英寸，64mm）的STS保护。40mm防空炮的炮座有25-30磅装甲保护（0.625-0.75寸，16-19mm）指挥仪被60磅（1.5英寸，38mm）的STS保护，指挥仪下方的管道由60-100磅的装甲保护。上层建筑和指挥有关的重要舱室被30-100磅（0.75-2.5寸，19-64mm）的STS保护。 即使是依阿华级也仍然受到第二次伦敦海军条约的4.5万吨标准排水量限制，而蒙大拿是唯一摆脱了条约限制的战列舰，因此得以利用大幅度放宽的吨位限制极大地强化了防护。Battleships: United States Battleships, 1935-1992中称呼其为“是迄今为止的美国主力舰设计中最有效的装甲防护”。
但是蒙大拿的火力和航速仍然不够优秀。U.S. Battleships: An Illustrated Design History中提到“高级军官发现如此巨大的吨位只能获得如此少的回报之后感到震惊。战列舰舰队司令对于副炮数量相比依阿华级没有增加感到失望。他无法理解为什么45000吨的俾斯麦反而可以安装24门副炮（12门5.9寸炮和12门4.1寸炮——后者实际上是16门）。他还认为40mm防空炮的位置存在问题，特别是俯冲轰炸机和鱼雷轰炸机从不同方向同时发起攻击的时候”。即使在大舰巨炮时代的末期，要想实现战列舰性能的各方面性能实现均衡也是非常困难的，直到该舰种最后消亡也是如此。
现在我们可以尝试窥探当时美国海军设计师的想法了。
条约失效之后已经不需要担心水线面过小影响稳定性，使用内置装甲已经没有任何意义，因此美国设计者选择了外置倾斜主装甲的思路，便于维修，防止进水。在水平防护方面，仍然是美国高速战列舰一脉相承的三层式，第一层炸弹甲板启动引信，也可以挡住一些穿深较低的炸弹/炮弹，第二层主装甲板挡住弹丸的全部能量，第三层防破片甲板挡住可能突破第二层的弹片和装甲碎片，保护弹药库和动力舱。
水下防护吸收了浮箱实验的经验，TDS纵深增加，下层装甲带和主装甲分离，这样可以兼顾水中弹防护和鱼雷防护。同时通过一个极其夸张的动力舱细分保证了抗沉性，每个轮机和锅炉都有一个单独分舱。由于舰艉有操舵室和主轴等对战舰机动性影响较大的设备，因此TDS向舰尾延申，没有向舰艏延申，这是正确的取舍。在蒙大拿级的设计过程中，美国设计师可能得知了俾斯麦号战列舰操舵装置的不幸遭遇。至于本身位置就和水线差不多而且有16.7寸重装甲保护的操舵室来说，并不特别依赖外侧的TDS，因此并没有被TDS保护。
这样的布局思路可以说是没有吨位限制下的最优解，就各国的经验来看需要6-7万吨级的战列舰才能实现，因此完工战舰中没有这样设计的。很多细节在北卡罗来纳级的设计过程中就已经被采用，但是之后的的南达科他级和依阿华级为了在有限吨位内挤压出尽可能多的性能，对侧面防护进行了改动，用内置主装甲和下层装甲连接的布局。最后在蒙大拿上面再度返祖到北卡的传统并进一步发展，可以说这是美国设计师认可的理想结构布局。
尽管在主装甲和主水平装甲厚度的硬指标上面弱于大和，但是蒙大拿级仍然是达到了美式防护思路下的的巅峰，拥有极强的生存能力，没有对手可以轻易击败她。
艺术家的想象。盟军在1946年登陆并击败了日本后，尼米兹将军乘坐美国舰队总旗舰蒙大拿号抵达纽约港。
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发表于 2023-5-21 13:34
楼主
发表于 2023-5-22 12:36
