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有个朋友以前翻译过了。
1:DECAPING即掀去被帽穿甲彈被帽的意思,為簡潔起見,下文直接引用原詞
2:下文中未標明的“砲彈”均指被帽穿甲彈
下面我所給出的着彈角度都是指的法綫角,即為砲彈與垂直于裝甲的綫的交角。也就是說,0度角的着彈意味著垂直命中(也就是最佳角度),而90度則意味著砲彈飛行方向平行于裝甲表面。因爲我沒有關於偏航砲彈的數據,因此在本文中假設在命中時砲彈的中心綫和砲彈飛行方向平行。
二戰美國海軍命名法則中,AP表示穿甲彈(底引信,硬彈頭,配備一個厚的鋼質被帽的砲彈,在這個被帽的保護下,這種砲彈可以毫髮無損的穿過一定厚度的Class A表面硬化裝甲)這個被帽可能是軟質的(美國一戰時期的所有砲彈和大多數同時期的別國砲彈,它們任何一部分的貝氏硬度都不超過300),也可能是硬質的(1930年以後的所有美國砲彈,少數一戰時的砲彈和別國一戰後設計的所有砲彈,這種被帽的表面和内部一定深度的貝氏硬度都要遠大于300,一般在500~625左右,某些被帽甚至達到700貝氏硬度,不過在與彈頭靠近或接觸的地方,被帽的硬度可能會處於300以下)。而另一種砲彈雖然設計相似,但内部有更大空間可以容納更多炸藥(當然本也不指望它們去貫穿那些非常厚的高硬度裝甲),它們也沒有被帽,他們被叫做“COMMON砲彈(區別于日本的高爆彈——“通常彈”,它們仍然是穿甲彈的一種)”這種砲彈常用于對付那些輕勻質裝甲的目標,類似于美國海軍的Class B裝甲和特殊處理鋼STS。(戰艦所使用的砲彈往往被設計來對付它們自己的裝甲,然而敵人的裝甲往往與之不同)。
然而在美國陸軍的命名法則中“AP”指的是那些沒有被帽的穿甲彈(這顯然是美國陸軍和海軍命名法則中的重要區別,海軍會把這種砲彈歸為“COMMON”或者“SPECIAL COMMON”一類,不論它們是否擁有極高硬度的彈頭),而“APC”則指的是被帽穿甲彈,“APCBC”指的是同時擁有被帽和風帽(一個圓錐形,中空,輕質的帽子,用於保證砲彈的流綫型,在很多砲彈上都有使用,在一戰前幾年首先為海軍設計和採用)的穿甲彈(同樣被海軍歸入AP範疇)。“SAP”指的是擁有大裝填比,底引信的穿甲彈,用來對付輕裝甲目標(他們同樣可以擁有被帽或者風帽)(類似美國海軍的“COMMON”或“SPECIAL COMMON”)
英國海軍的命名法則則類似于美國陸軍的,不過風帽的“BC”後綴很少出現。英國人有時也使用CP來代替美國陸軍所謂的SAP(在必要時,會在前面加或不加C和BC以區別是否有被帽和風帽),高裝填比,底音信的反艦砲彈(類似于美國海軍的“COMMON”或“SPECIAL COMMON”)。英國一戰後的CP經常使用一個hood(連接彈体和風帽的部分,沒找到對應的詞)(見美國的“SPECIAL COMMON”)儘管他們一般不把這個部分在他們的命名中表現出來(打個比方,英國二戰時期的112磅6寸COMMON砲彈有個HOOD連接長長的風帽,這種砲彈也是英國在一戰時使用的唯一一種6寸穿甲彈)這種砲彈叫做CPBC,晚些時候叫做SAP。不過關於這種連接方式沒有資料。因此英國海軍20世紀的的命名方式同時有美國海軍和陸軍的特徵。
美國海軍命名法用SPECIAL COMMON來命名任何的大裝填比(二戰標準大於2%,一戰標準大於3%),使用風帽(以及一個軟質的薄帽HOOD(別國有其它叫法)連接彈体和風帽)和底引信COMMON砲彈。……需要指出的是美國海軍的COMMON砲彈在別國標準中會被歸類為AP彈,因爲美國一戰後的所有底引信砲彈都減少了裝藥量以增強它們的彈体強度和傾斜着彈時的貫穿力。
我所知道一些關於下列砲彈的測試情況:
美國海軍測試:
20-mm 試驗 AP (硬質被帽) 30度着角(只有概略情況)
3" Mark 29 Mod 2 AP (硬質被帽) (0-60deg;着角的多次試驗)
6" Mark 27 Special Common (0-80deg;着角的多次試驗)
6" Mark 35 Mod 5 amp; Mod 7 AP (硬質被帽) (30-45deg;着角的多次試驗, 60deg;的兩次實驗, 包括對於螺接補強的MOD5砲彈的測試)
8" Mark 19 Mods 1 amp; 4, Mod 20 Mod 4, amp; Mark 21 Mod 3 (硬質被帽) (30-50deg;着角的多次試驗)
美國陸軍測試:
37-mm M49 & M51 APC (30-45°着角閒很多彈种亞型和變種的多次測試)
75-mm M61 APC (30-45°着角的概略試驗)
76.2-mm M62 APC (0-60°着角的多次試驗)
日本陸軍砲彈測試(由美國進行):
47-mm 標準反坦克炮 (不清楚日本的命名法則) APC (0°着角的概略試驗)
英國陸軍測試:
40-mm 2-pounder APC (0-45°着角的概略試驗)
76.2-mm 17-pounder APC (30°和40°着角的多次試驗)
德國陸軍砲彈(可能是克虜伯的)實驗(由英國進行):
88-mm Pz.Gr. Patr. 39 Pak. 43 (3.465" APC Type 39 1943式反坦克炮的砲彈) (30deg; amp; 40deg;着角的多次試驗)
英國海軍測試:
5.25" 試驗APC (15" Mark 17B [Hadfield] APC的等比例縮小) (55-65deg;着角的多次試驗)
9.2" Mark 12B (Hadfield) APC (30deg;着角的29次試驗)
14" Mark 8B (Hadfield) APC (30deg;着角的一次試驗)
15" Mark 17B (Hadfield) APC (30deg;着角的一次試驗)
德國海軍測試:
38 cm Psgr.m.K. L/4,4 (14,96" APC ,裝備一個4.4倍徑長的被帽) (0-45deg;着角的概略試驗)
意大利海軍測試:
32 cm Type II APC (曾否服役?) (維内托的一塊裝甲板 30°着角的一次試驗)
這些靶板包括了從軟質高張力鋼到戰艦和坦克使用的勻質高韌性鋼的所有鋼材。
在這之前,先要做出一些必要的聲明:
(1).試驗着速全部在1200英尺每秒以上,在實際情況下,對於大型海軍火砲,可能即便到最大射程処也不會低於這個標準,而小口徑武器雖然存速較差,但往往也要在接近最大射程処才會低於這個速度。不過對於海軍火砲來説,它們極少會在如此遠的距離以高仰角開火,因爲在實戰中它們的目標要更小,更快和更具機動性。而坦克炮或是反坦克炮與海軍炮相比則雖然是射擊距離要近得多,但這樣遠的距離相對于實戰也從未發生過。只有儅砲彈在命中目標前命中了別的什麽東西(例如水下彈中的水面和陸軍的間隔裝甲)才會使得着速低於標準速度,並且這種情況下還會導致一些其它的情況,例如提早引爆引信等等,這情況在我們的討論中也不是很重要。因爲如果砲彈以這麽低的着速命中一塊DECAPING板的話,那麽它也就不剩什麽動能去擊穿之後的裝甲了。
(2)對於幾種已知同種類型的被帽來説,它們之間的性質差別不會太大。它們都由類似的材料製成,硬的或是軟的,儅擊中裝甲表面時,它們的表現也很類似。唯一的差別在與各種砲彈本身設計的不同,這在給定彈藥種類的情況下不得不被考慮,而我在這給出的都是平均水平。我並不試圖給出一個在任何情況下都總是準確的標準,這也是不可能的。但我們可以給出一個起碼在一半情況下成立的標準。因此雖然對於某一種特定的砲彈可能這個標準不成立,但這也是我能做的所有了。
(3).我所擁有的資料要比我先前擁有的多得多,但仍然還不完全,特別是着角小於30度和大於45度的情況在很多測試中都沒有涉及,而一些實驗中雖有大于45度的數據,卻太簡略使得我無法作出準確的判斷。因此我大膽的假設45度以上的着角下很多砲彈會直接在穿過DECAPING板后跳飛。因爲在高着角下砲彈如果要避免跳飛則要犧牲很大的動能,在某些特殊情況下,砲彈會側穿裝甲(彈頭被彈開但依靠彈底動能繼續貫穿裝甲),這種情況造成了砲彈極大的偏航從而在貫穿后直接沿DECAPING板滑下而很難再貫穿後方的裝甲。
說了這些,我們下面可以來看看那些測試的結果,儅穿甲彈擊中勻質或高韌性裝甲鋼時多被帽和HOOD會發生什麽作用。
被帽種類
大致來説,有三种被帽:
(1) 軟質被帽:這種被帽的任何部分都小於300貝氏硬度,踫到裝甲會立刻變形。HOOD也類似一種軟質被帽,因爲它的作用在很多方面都與之類似
(2) 第一類硬質被帽:這種硬質被帽的頭部大於300貝氏硬度,大多數一戰後的穿甲彈都是這類。
(3) 第二類硬質被帽:這種和第一類看上去幾乎處處都一樣,但要將它們剝去,在30~45度着角下需要兩倍厚度的DECAPING板,在45度以上着角需要150%~175%的厚度。
可能有落在這三組之外的被帽,但就我現在所知還沒出現。也可能有被分入某類的被帽在實際情況下卻和另一組表現一樣,但這種情況非常少。像我上面說的那樣,畢竟沒有什麽東西是完美的。
那麽,這三种被帽具體來説有什麽區別呢?
看了上面的圖,你可以看到在大部分情況下,第一類和第二類被帽在命中時會怎樣。
軟質被帽或者是HOOD在大部分情況下都會落入第一類被帽的範圍,除了在15度以下着角(T/D在0.105~0.12倍徑之間的那塊)只有一半的幾率撕掉被帽,儅着角增大到20度時則幾乎肯定可以了。這個結論是通過在15度~20度的大量實驗結果得出的,在這個區域會出現很多結果的復合,因此不好判定。這有可能是因爲在不同着角下軟質被帽的變形得變化趨勢與裝甲施與的撕下被帽的作用力的變化趨勢不同。在15~20度着角下軟質被帽反而比第一類硬質被帽難以撕去。然而在任何情況下,儅第二類硬質被帽被撕去的時候(上圖中的淡黃色,紅色和白色區域),軟質被帽都已經被撕下並在裝甲板表面打碎,很少甚至任何一部分都無法穿過裝甲板。軟質被帽的形狀,與彈頭的連接方式和彈体的其他性質對於這個結果不產生任何影響。
第二類硬質被帽穿甲彈就我所知只有下列幾種:
(1) 所有的克虜伯Psgr.M.K被帽穿甲彈,包括M1911 283MM L3.2彈藥以及更長的兄弟,一戰的305MM和380MM Psgr.M.K L3.4。在它們之前的所有克虜伯砲彈都採用的軟質被帽。這包括了所有的一戰和二戰克虜伯海軍炮和二戰的克虜伯陸軍炮,它們之間的區別不大。
(2) 美國海軍3" AP Mark 29和 Mark 30砲彈,這兩种砲彈的設計非常相似。只是陸軍在M66 BDF炮上僅僅採用MK30砲彈,不過後來也採用了海軍的MK29(被設計用來轟擊上浮的潛艇,它們擁有不錯的船體裝甲,有些潛艇還擁有指揮塔裝甲)。最初MK29只有很小的裝填比而且沒有引信。因爲在此之前美國海軍沒有開發過此類砲彈,因此沒有對應的引信。
(3) 美國陸軍的3寸M62 APC砲彈,這種砲彈在76.2mm反坦克炮上使用,該炮後來替代了謝爾曼坦克上的75mm炮
可能還有更多的砲彈,特別是美國陸軍二戰時的APC砲彈同樣也被歸入這一類,不過我沒有更多的資料。唯一可以肯定的是,37mm的M49和M51APC和75mm M61 APC絕對是屬於第一類硬質被帽。
那麽,第一類和第二類硬質被帽的區別是什麽?
首先,我們來看看這兩种被帽之間有什麽顯著的區別:
(1) 被帽形狀:實際上美國陸軍在二戰時的被帽看上去非常相似,不同于一些英國的砲彈(它們都是第一類),卻和德國一戰後的克虜伯砲彈的被帽非常相似(它們都是第二類)。
(2) 彈頭形狀:一些砲彈彈頭完全是橢圓形的,非常鈍,另一些則更長,但他們的頭部仍然是鈍的(區別于前一類和尖頭彈),其它的砲彈則介於其之間。英國和德國二戰的APC砲彈彈頭形狀幾乎一樣(彈頭曲率半徑在1.3到1.4倍徑之間)但有的是第一類而有的是第二類。比如76.2-mm M62 APC是第二類而75-mm M61 APC是第一類,儘管它們的彈頭和被帽形狀非常相似
(3) 被帽硬度:英國和德國的被帽在與彈頭接觸的地方比較柔軟,然而在表面以及内部相當的深度都非常堅硬。這個設計取決於設計時間,彈体尺寸和生産商。美國陸軍的被帽整個都是堅硬的,而美國海軍的被帽可能是硬質被帽裏最軟的,大部分表面最高只有555~583貝氏硬度,而靠近彈体処則和英國與德國的砲彈一樣削減了硬度。有幾個例外,一個是3" Mark 29 AP,擁有和陸軍一樣的被帽並且非常堅硬。另一種是最新的砲彈6" Mark 35和 8" Mark 21,整體擁有高達650~680的貝氏硬度(這些砲彈不在DECAPING的討論之中)。而37-mm M49有一些試驗型號的砲彈擁有遞減硬度的被帽,雖然還是在硬質被帽範圍之内,然而這根本不會改變實驗結果。
(4) 風帽:對37mm炮的實驗表明,無論是否使用風帽,對試驗結果不產生影響。風帽雖然製成材質和尺寸等都有很大的區別,但對試驗結果不會產生影響。
(5) 生産工藝:一些37mm M51 APC砲彈被剝掉被帽,對彈頭和被帽接合処進行了更好的吻合,然後重新焊接固定,以獲得更好的連接強度,隨後進行對比試驗,未發現對試驗結果有什麽影響
(6) 彈体尺寸:小彈体和大彈体在實驗中的的表現幾乎完全一樣,不過前提是它們的比例相同。這個結論在英國和德國的服役彈和它們的縮小同比例模型的對比實驗中可以看出。
(7) 被帽固定方式:各種接合方式都有採用,很多只使用了焊接,而有的則將被帽邊緣做成螺旋狀,有的則使用鎖定環。美國和英國海軍同時使用焊接和螺接方式,這在他們的6寸和6寸以上砲彈以及它們的小比例試驗品上。不過這都是第一類硬質被帽。大多數這種砲彈使用低熔點,中強度的焊接劑,這可以不需要對彈頭施以太高的溫度也無需加熱太長時間。這可以防止破壞彈頭的晶體結構。
据我觀察,第一類和第二類硬質被帽(包括APC和SAPC)是由克虜伯和美國陸軍的穿甲彈生産廠商使用高熔點和高硬度的焊接材料焊接被帽製成的(在二戰中期,因爲缺少合適的焊接材料,德國人使用了一種強力的橡膠接合劑,並在一些大口徑海岸炮上使用,例如用在“阿道伕.希特勒”砲臺上的403mm Psgr..m.K L4.4 APC,這種接合劑並不比其他國家使用的低熔點焊接劑牢固)。由於某些原因,儅克虜伯首次使用硬質被帽時就認爲有必要使用更高強度的接合方式。並且也許在其老式軟被帽上德國人就採用了這種高燃點焊接劑,可能是他們認爲保證被帽與彈頭的結合強度要比維護彈頭本身的金屬結構更重要。“傳統”可能是唯一的解釋,因爲克虜伯公司除非完全必要,否則很少改變自己的習慣方式。不過就我所知,其他國家沒有哪個會去冒這個險,除了美國陸軍的一些生産商在二戰時于小口徑彈藥上使用過這種方式,在小口徑彈藥上,焊接不需要太長時間,而且溫度也比較好控制。不過据我所知陸軍並不特別要求被帽連接強度,也許是因爲生産廠商在戰前因爲經濟原因使用這種加工方法,而到了戰時就沿用下去了。
唯一一個屬於第一類硬質被帽而表現得和第二類一樣的是一些6寸MK35 MOD5 AP,它們在被帽邊緣進行了螺接,這些砲彈在30度着角時表現得和第二類完全相似。但對同樣是同時使用螺接和焊接的14寸砲彈進行的試驗表明這種連接方式會使得它們的彈頭在撞擊重裝甲時表現得更加脆弱,因此這種連接方式後來沒有被採用。
數據意義
在數據中,將DECAPING板厚度除以火砲口徑(陽綫間距)得到相對厚度(T/D),然後將這個結果于下方和其最相近的0.005整數倍口徑的數據,如果恰好在分界綫上,那麽就取上面的那個結果,如果在垂直分界綫上,那麽則取右邊的結果(即着角高的那個)。記住,軟質被帽被DECAP的幾率是第一類硬質被帽的一半,因此如果落在紫色區域的軟質被帽,那麽它被剝除的概率就是25%。
儅被帽踫到DECAPING板時,可能會有如下四种情況:
(1) 除了風帽被打掉之外,被帽沒有脫落,而砲彈穿透DECAPING板,當然動能有所減少,彈道彈軸可能偏離。
(2) 被帽折斷,但本身沒有什麽損害,由於慣性仍然留在原處。
(3) 被帽被折斷變形,但仍隨彈体一起穿甲,這會使得彈体受到的阻力急劇增大,而造成大量的動能損失和彈道彈軸偏離。
(4) 被帽直接被打碎,很少一部分會隨彈体穿甲,這樣就如同彈頭被打碎的效果一樣,造成彈体在穿甲過程中動能的大量損失。但隨著着角增大,這個害處會隨之減小,因爲被帽的碎裂會一定程度上妨礙跳飛。
下面給出公式,即打碎被帽所需要的厚度:
打碎被帽所需最小厚度 = (0.515)COS0.626541(OB)
DECAPING板和後方裝甲板的最小作用距離
要使得DECAPING板的作用真正體現,後方的裝甲板必須要與其有一定的距離,因爲如果距離太近,那麽被帽可能因爲慣性仍然留在彈頭上,這樣的話DECAPING的作用就無法完全體現了。因此對於這個最小距離有必要作個規定。
對於軟質被帽來説,理論上這個最小作用距離就是零,因爲任何一點的距離都會使得脫落的被帽在撞擊表面硬化裝甲時無法將力傳遞至彈頭而直接被打碎。不過,如果DECAPING板和後方裝甲板相隔太近也不行,如果這個距離小於彈徑的一半,那麽包裹在CAP外面的DECAPING板本身就會充作被帽的作用,因此,一半口徑被認爲是對於軟質被帽的一個最小作用距離。
對於硬質被帽,德國人對38cm Psgr.m.K L/4.4進行了試驗,在100mm(0.263倍)的Wh DECAPING板後方1.6倍徑処設置了KCn/A板,試驗結果表明這個距離對於任何着角都是有效的。美國海軍和陸軍對他們的被帽進行了測試表明即使DECAPING板在0.35倍徑(0~30度試驗)的STS,也無法被破壞,我認爲德國的被帽不會比它們差,因此我們可以得出結論即使是對於完好的被帽,1.6倍的作用距離也是足夠了。但對於更薄的DECAPING板,這個數字還要增加。根據美國陸軍對他們自己的砲彈和日本的47mmAPC的測試表明,這個距離大到3倍口徑(大約也就是去掉風帽和被帽的彈体長度)就夠了,隨著DECAPING板的增厚(從最小厚度開始),這個距離也綫性遞減,直到0.26倍DECAPING板厚時遞減到最小的1.6倍。我認爲,儅被帽被打下后,它的作用就和同等厚度的一塊鋼板一樣了,我這麽說意思是這意味著第一類和第二類被帽在這時的表現就是一樣了,唯一的區別在於打下第二類被帽需要更厚的DECAPING板。
儅着角改變時,對於完整的無論第一類還是第二類被帽這個作用距離都會綫性減少,直到30度或者更大的着角時一律降到1倍口徑。這個距離在英國砲彈上看來是差不多了,對於英國14寸和15寸砲彈30度着角的試驗來看,更小的距離下很難起作用,而對於英國9.2寸砲彈的實驗中,比這稍大一些的距離則總能起作用。也許儅着角增大時,這個距離還可以減小,不過因爲手頭沒有可以確證這點的數據,因此不再做減少。
如果被帽被打碎,那麽它所起的作用也就和軟質被帽的情況沒什麽區別了,因此我們假設這個距離也是0.5倍口徑。根據實驗表明,哪怕是整個彈体碎裂,那些碎片在1倍口徑外的裝甲板上也造成不了什麽影響了。而被帽只是近似于一個彈頭,儅它被擊碎后,碎片會被後方的彈体快速的擠向一邊(這些碎片穿過DECAPING板后動能會快速衰減)同時這個最小作用距離也考慮到了DECAPING板本身向内彎折而踫到後方裝甲板的情況。
0着角的最小作用距離公式為:
最小作用距離 = DGN = 3 - (X - 0.105)(0.111)
X為DECAPING板相對厚度,須指出這個值不能大於3或者小于1.6
對於已知着角的情況:
最小作用距離 = DG = DGN - (DGN-1)(OB)/30
儅着角OB大於30度時DG直接為1
儅DECAPING板和後方裝甲不平行時,這個DG值為經過DECAPING板中央的垂直綫処與後方裝甲板的距離,這只是一種保險的猜測,因爲我沒有更多的這方面的資料。
而數據中的DECAPING板厚度表示的是任何韌性的裝甲鋼甚至是鍛鐵的厚度,沒有證據表明更強力的鋼材可以以更小的厚度達到同樣的效果。儅撞擊裝甲時,被帽被壓縮,如果是傾斜的撞擊,那麽一邊的焊接會拖開(或者是其他的連接方式),穿過DECAPING板后被帽會傾斜者脫離,以相對低速離開彈體表面。如果被帽保持完整,那麽這個最小作用距離取決於在穿過DECAPING板后被帽被扔出多遠,如果儅它們最後碰擊裝甲板時不會重新復位,那麽這個距離就可以了。英國人對9.2寸砲彈進行的大量測試表明即使是1倍口徑的間距在30度着角時也夠了,無論是什麽樣厚度的DECAPING板。而德國38cm炮已經美國陸軍的實驗中表明即使是對於正中也不需要增加大多的距離。我也認爲即使在這種情況下焊接処也不會均勻的脫開,這就使得被帽中心軸偏離彈道。克虜伯公司發現如果在間隔空間中注入水泥那麽這個距離甚至可以減少一半,但是這種嘗試由於重量控制的原因而停止了。
多塊DECAPING板的換算:
最後一點,我下面要多塊裝甲復合時的情況如何換算成單塊裝甲板的公式,儅兩塊或者多塊勻質韌性合金鋼通過鉚接,焊接等方式固定時,它們也可以作爲一塊整體的DECAPING板看待。這時將不再考慮它們的質量差別爾直接作整體計算厚度。
首先計算出等效厚度(假設一枚不可能被破壞也不可能偏離彈道的砲彈垂直命中裝甲板,它所經過的路徑就是等效厚度)這裡引用德梅爾公式作爲近似:
TS = (T11.4 +T21.4 ... + TN1.4)0.7142857
TA = T1 + T2 + ... + TN
DECAPING板等效厚度=(TS+TA)/2
這裡的TN就是第N塊裝甲板的等效厚度
實際上在計算等效厚度時需要考慮裝甲板質量,將其與指定的裝甲板作比較得出相對值乘以其本身厚度,從而得出絕對效用厚度,不過在DECAPING板計算中這一步就顯得不必要了(上文已經提到過這點)。
間隔裝甲在很多戰艦的TDS上都有使用,而維内托則使用它來作DECAPING板,其作用在1935年小尺寸模型上表現得很好。在那70mm板後方還有襯墊層以及覆蓋面積15%的結構骨架,所有這些將會使得DECAPING板的實際厚度增加至少50%。
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