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发表于 2023-3-5 12:40
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本帖最后由 seven_nana 于 2025-1-9 15:32 编辑
对马纪念系列 - 甲弹对抗篇 - 第一章 - 日俄双方的炮弹
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主要参考资料:
極秘 明治三十七・八年海戦史
桜と錨の海軍砲術学校
海軍砲戦史談,作者黛治夫
海軍装甲技術史,作者寺西英之
図解 日本帝国海军全舰船1868-1945 戦舰・巡洋戦舰,作者石橋孝夫
図解 日本帝国海军全舰船1868-1945 巡洋舰,作者石橋孝夫
«Рюрик» был первым,作者Р.М. Мельников
Бой 28 июля 1904 года,作者Е.В. Поломошнов
Naval Weapons of World War One,作者Norman Friedman
The Russo-Japanese War: Technical Lessons as Perceived by the Royal Navy,作者D. K. Brown
一、日本海军的炮弹
在日俄战争时期,日本海军的火炮,大多都是从英国引进的,因此与之配套的炮弹,通常也是从英国引进的。其中,中大口径火炮使用的炮弹,主要是穿甲榴弹(日语:徹甲榴弾)和锻钢榴弹(日语:鍛鋼榴弾)这两类。
日俄战争时的日本海军中大口径炮弹

上图中,左侧是穿甲榴弹、右侧是锻钢榴弹。
穿甲榴弹:顾名思义,就是既具备穿甲能力、同时又具备爆炸能力的炮弹。早期的穿甲弹,分为穿甲榴弹(英语:Armour-piercing shell)与穿甲实弹(日语:徹甲実弾,英语:Armour-piercing shot)两种,区别在于前者的内部空腔较大,会装填较多炸药,而后者的内部空腔较小,因而只能装填少量炸药,或不装填炸药。至日俄战争时期,穿甲实弹基本上已经被淘汰了,但有部分穿甲实弹被改造为穿甲榴弹,因此日本海军当时装备的穿甲榴弹,又可分为一号穿甲榴弹(原生的穿甲榴弹)和二号穿甲榴弹(由穿甲实弹改造而来的穿甲榴弹)两类。
锻钢榴弹:顾名思义,这种炮弹是由锻钢材质制成的。当时的炮弹材质,主要有锻钢、铸钢、铸铁三类,区别就是材质和制造方式不同。锻钢的优势是材料强度较高,因此在能够承受膛压的前提下,锻钢榴弹的弹壁可以做的比较薄,从而实现更大的装填系数。这种炮弹的原型,是英国海军的尖头通常弹(英语:Common pointed shell),本质上属于半穿甲弹。
其他几种日本炮弹
除了上述两种炮弹之外,还有一些其他类型的日本炮弹,包括:铸钢榴弹(日语:鋳鋼榴弾)、通常榴弹(日语:通常榴弾)、钢铁榴弹(日语:鋼鉄榴弾)、榴霰弹(日语:榴霰弾)。
铸钢榴弹和通常榴弹,分别是以铸钢和铸铁作为弹体材质的榴弹,前者的原型是英国海军的铸钢材质的通常弹(英语:Common shell, Cast steel),后者的原型是英国海军的铸铁材质的通常弹(英语:Common shell, Cast iron)。
钢铁榴弹(英语:Steel shell)是以钢材作为弹体材质的榴弹,这是与铸铁相对应的概念。但钢铁榴弹也并非锻钢榴弹和铸钢榴弹的统称,而是特指一类弹体结构强度较高,类似于穿甲弹或半穿甲弹的炮弹。
至于榴霰弹(英语:Shrapnel shell),则是用来杀伤暴露在无防护区域的人员的。
日俄战争时的日本海军炮弹的具体参数
以下数据整理自石橋孝夫的【図解 日本帝国海军全舰船1868-1945 戦舰・巡洋戦舰】和【図解 日本帝国海军全舰船1868-1945 巡洋舰】:
口径 | 弹种 | 弹重 | 弹重系数 | 装药量 | 装填系数 | 12英寸 | 穿甲榴弹 | 385.6kg | 13.6 | 12.055kg | 3.13% | 锻钢榴弹 | 385.6kg | 13.6 | 39.18kg | 10.16% | 10英寸 | 穿甲榴弹 | 226.8kg | 13.8 | - | - | 锻钢榴弹 | 222.797kg | 13.6 | - | - | 8英寸 | 穿甲榴弹 | 113.4kg | 13.5 | 3.792kg | 3.34% | 锻钢榴弹 | 113.4kg | 13.5 | 11.55kg | 10.19% | 6英寸 | 穿甲榴弹 | 45.3kg | 12.8 | 1.875kg | 4.14% | 锻钢榴弹 | 45.3kg | 12.8 | 4.8kg | 10.60% | 4.7英寸 | 穿甲榴弹 | 20.413kg | 11.8 | 0.8kg | 3.92% | 锻钢榴弹 | 20.413kg | 11.8 | 1.942kg | 9.51% | 12磅 | 穿甲榴弹 | 5.72kg | 12.9 | 0.142kg | 2.48% | 锻钢榴弹 | 5.72kg | 12.9 | 0.27kg | 4.72% |
日本炮弹的装药与引信
当时的日本炮弹,使用下濑火药(日语:下瀬火薬),即苦味酸作为炮弹装药。之所以叫做下濑火药,是因为其实用化工作是由日本海军技师下濑雅允完成的。相比于传统的黑火药,苦味酸的爆炸威力要大很多,因此能产生更强的爆炸冲击波,同时还能产生更多的弹体破片,但也存在敏感度较高的缺点,因此装填苦味酸的炮弹,在击中装甲时会因巨大的冲击力而自行起爆,即出现所谓的早炸现象。相比之下,黑火药的爆炸冲击波较小、产生的弹体破片也较少,但没有那么敏感,因此往往能在击穿装甲后,才被引信起爆。
与下濑火药搭配使用的引信,叫做伊集院引信(日语:伊集院信管),这是一种非延迟引信,由日本海军军官伊集院五郎设计,故有此名。
日本海军所装备的伊集院引信

日本炮弹的炸膛问题
实战结果表明,日本炮弹似乎有一定概率导致火炮炸膛。根据D. K. Brown的说法(The Russo-Japanese War: Technical Lessons as Perceived by the Royal Navy, P.3):
At 10 August, it was thought that the fuzes were too sensitive, causing premature explosions which destroyed three of the 12in guns. The prematures were blamed on the ijuin base fuze of the Mk II AP shells and the protection of the fuze against the flame and shock of discharge was redesigned before Tsushima. These precautions seem to have been fairly successful as at Tsushima there were no prematures from 12in AP. Mikasa did have a common shell, burst in the muzzle of the right gun of the fore turret without damage. Two hours later, the 28th round, a common shell burst and wrecked the barrel. Nisshin had failures in both 8in at the same point, suggesting that they were the result of prematures.
在黄海海战中,有3门12英寸火炮发生了炸膛,这可能是由于引信过于敏感导致的。具体来说,可能是二号穿甲榴弹所使用的伊集院引信存在问题。为此,日本方面在对马海战之前,对这种引信进行了改良,提高了其防火性能和抗冲击性能。在对马海战中,12英寸穿甲弹并未引发炸膛事故,因此这种改良似乎是颇为成功的。然而,三笠号还有一门12英寸火炮发生了炸膛,不过这是由锻钢榴弹引起的。此外,日进号上的8英寸火炮也发生了炸膛事故。
日本炮弹的穿甲能力
根据寺西英之书中的表格(海軍装甲技術史, P.26),当时的日本海军火炮的穿甲能力如下:
日本海军的12英寸火炮的穿甲能力

可以看到,在当时最常见的6,000米交战距离上,这种火炮在理论上能击穿8.3英寸克虏伯硬化装甲,或者11英寸哈维硬化装甲,或者13英寸镍钢装甲,或者14英寸钢面铁甲。
日本海军的6英寸火炮的穿甲能力

可以看到,在当时最常见的6,000米交战距离上,这种火炮在理论上能击穿2.6英寸克虏伯硬化装甲,或者3英寸哈维硬化装甲,或者3英寸镍钢装甲,或者3英寸钢面铁甲。
至于10英寸和8英寸火炮的穿甲数据,我并未找到,但以常理推论,10英寸火炮显然会逊于12英寸,而8英寸火炮则显然会优于6英寸火炮。
需要注意的是,由于下濑火药具备早炸特性、而伊集院引信又是瞬发引信,因此日本海军的穿甲弹,是无法发挥出纸面上的穿甲能力的。对于其实战穿甲表现,我们会在后续篇章中做详细介绍。
日本炮弹的实际使用情况
在日俄战争中,规模较大的海战,主要是黄海海战、蔚山海战、以及对马海战。这三场海战,日方都有完整详尽的弹药消耗记录留存于世。
黄海海战中的弹药消耗记录
根据【極秘 明治三十七・八年海戦史】,在黄海海战中,日本海军的弹药消耗量如下:

炮弹口径 | 穿甲榴弹 | 锻钢榴弹 | 合计 | 12英寸 | 279发 | 324发 | 603发 | 10英寸 | 0发 | 33发 | 33发 | 8英寸 | 131发 | 414发 | 545发 | 6英寸 | 1,217发 | 2,943发 | 4,160发 | 4.7英寸 | 91发 | 517发 | 608发 | 12磅 | - | - | 2,620发 | 47mm | - | - | 39发 | 320mm(松岛级) | - | - | 5发 | 305mm(镇远号) | - | - | 6发 |
以上不同口径火炮,合计消耗弹药8,619发。
蔚山海战中的弹药消耗记录
根据【極秘 明治三十七・八年海戦史】,在蔚山海战中,日本海军的弹药消耗量如下:

炮弹口径 | 穿甲榴弹 | 锻钢榴弹 | 合计 | 8英寸 | 564发 | 394发 | 958发 | 6英寸 | 1,374发 | 3,054发 | 4,428发 | 12磅 | 0发 | 2,327发 | 2,327发 |
以上不同口径火炮,合计消耗弹药7,713发。
对马海战中的弹药消耗记录
根据【極秘 明治三十七・八年海戦史】,在对马海战中,日本海军的弹药消耗量如下:

炮弹口径 | 穿甲榴弹 | 锻钢榴弹 | 合计 | 12英寸 | 32发 | 414发 | 446发 | 10英寸 | 0发 | 50发 | 50发 | 8英寸 | 222发 | 1,169发 | 1,391发 | 6英寸 | 2,853发 | 9,302发 | 12,155发 | 4.7英寸 | 219发 | 2,235发 | 2,454发 | 12磅 | 0发 | 9,311发 | 9,311发 | 47mm | - | - | 472发 | 320mm(松岛级) | - | - | 5发 | 305mm(镇远号) | - | - | 5发 |
以上不同口径火炮,合计消耗弹药26,289发。
不难看出,在对马海战中,锻钢榴弹(本质上是半穿甲弹)的发射量要远大于穿甲榴弹,但在黄海海战和蔚山海战中,穿甲榴弹的发射量则比较高。考虑到这些穿甲榴弹实际并不能有效击穿装甲,但爆炸威力又不如锻钢榴弹,因此使用锻钢榴弹显然是更为明智的选择。日本海军之所以能在对马海战中取得压倒性的胜利,而在黄海海战和蔚山海战都只是小胜,想必与炮弹运用上的这种差异有一定的关联。
二、俄国海军的炮弹
在日俄战争时期,俄国海军的中大口径火炮所使用的炮弹,主要是穿甲弹(俄语:Бронебойный снаряд)和高爆弹(俄语:фугасный снаряд)这两类。顾名思义,它们分别是强调穿甲能力和爆炸威力的炮弹。
日俄战争时的俄国海军中大口径炮弹

上图中,从左到右,分别是穿甲弹、被帽穿甲弹、高爆弹。
可以看到,当时的俄国高爆弹,并没有像后世的高爆弹那样配备弹头引信,而是采用弹底引信的设计,实际上更接近于半穿甲弹。
其他几种俄国炮弹
除了穿甲弹和高爆弹之外,俄国火炮还会配备一些其他类型的炮弹,包括:钢铁弹(俄语:Стальной снаряд)、铸铁弹(俄语:Чугунный снаряд)、片铁弹(俄语:Сегментный снаряд)等。钢铁弹是一种弹体结构强度较高的炮弹,具有一定的穿甲能力。铸铁弹的核心特征是以铸铁作为炮弹材质,因此造价低廉,但其弹体结构强度也比较差。至于片铁弹,则是用来杀伤暴露在无防护区域的人员的,其作用与榴霰弹有些相似。
日俄战争时的俄国海军炮弹的特征
俄国海军在日俄战争中使用的炮弹,其历史渊源与斯捷潘·奥西波维奇·马卡罗夫中将(曾在日俄战争担任过俄国太平洋舰队司令)有关。根据Norman Friedman的说法(Naval Weapons of World War One, P.244 & P.248):
RADM S O Makarov was Chief Inspector of Naval Artillery in 1891-4. He was responsible for a new generation of higher-velocity lighter shells and for the capped armour-piercing shell.
在1891-1894年间,当时还是少将的马卡洛夫,担任了海军火炮总监的岗位,他在任期内,推动了海军换装新式的高速轻弹和被帽穿甲弹。
A new generation of lighter shells was adopted in 1892 to increase muzzle velocity (14 to 21 per cent) and to make trajectories flatter...which gave much longer danger spaces. For example, the 455kg 12in shell was replaced by a 331.7kg shell. Lengthening a gun added velocity, so that a 12in/40 could achieve the same accuracy, in terms of danger space, as a 12in/30 at twice the range. To the extent that armour penetration was a function of energy, a faster, lighter shell offered better performance (energy is proportional to the square of velocity, but only directly to shell weight).
自1892年起,俄国海军开始用新设计的轻弹,去替换原先的重弹。举例来说,对于12英寸火炮,原先使用的重弹,弹重为455kg,而新更换的轻弹,弹重则只有331.7kg。换用轻弹后,炮口初速得以提升(根据口径不同,可提高14-21%),且弹道也变得更为平直了,因此炮弹的危险界也就变大了(换句话说,能提高命中率)。另外,由于俄国海军还换用了身管更长的火炮,因此火炮初速又得到了进一步的提升,于是新式的12英寸/40倍径火炮,能够在两倍于老式的12英寸/30倍径火炮的射程上,取得相同的危险界,即相同的精准度。另外,由于穿甲能力与动能有关,而动能与重量成正比,却与速度的平方成正比,因此这种高速轻弹会具备更强的穿甲能力。
Unfortunately for the Russians...At longer ranges, a lighter shell is slowed more quickly than a heavier one, so that beyond a point it cannot penetrate armour as well as a heavier one with lower muzzle velocity. Higher velocity may also have made for greater dispersion at long ranges.
不幸的是,轻弹的存速下降要比重弹来的更快,因此在较远的距离上,轻弹的穿甲能力会变得不如重弹。另一方面,高初速可能还会导致远距离上的散布变得更大。
Makarov invented the cap for AP shells (the Russians called it the ‘Makarov tip’). The cap had been suggested (but forgotten) in the early 1880s, but it became much more important with the advent of face-hardened armour (Harvey and Krupp) about 1893. APC was standard in the Russian Navy about 1898, although older shells remained in service.
马卡洛夫还发明了供穿甲弹使用的被帽(俄语中将被帽称之为马卡洛夫弹尖)。尽管在1880年代初时,就已经有人提出了被帽的概念,但没有得到重视。后来,随着表面硬化装甲(哈维和克虏伯两种)的出现,被帽的重要性才重新凸显。至1898年左右,俄国海军就已经装备有被帽穿甲弹了,但无被帽的炮弹并未被全部替换。
日俄战争时的俄国海军炮弹的具体参数
以下数据整理自Norman Friedman的【Naval Weapons of World War One】:
口径 | 弹种 | 弹重 | 弹重系数 | 装药量 | 装填系数 | 12英寸 | 穿甲弹 | 331.7kg | 11.7 | 4.3kg | 1.3% | 高爆弹 | 331.7kg | 11.7 | 12.4kg | 3.74% | 10英寸 | 穿甲弹 | 225.2kg | 13.7 | 2.9kg | 1.29% | 高爆弹 | 225.2kg | 13.7 | 6.71kg | 2.97% | 8英寸 | 穿甲弹 | 87.8kg | 10.5 | 1.47kg | 1.67% | 高爆弹 | 87.8kg | 10.5 | 2.42kg | 2.76% | 6英寸 | 穿甲弹 | 41.4kg | 11.7 | 1.23kg | 2.97% | 高爆弹 | 41.4kg | 11.7 | 2.713kg | 6.55% | 120mm | - | 20.47kg | 11.8 | - | - | 75mm | - | 4.9kg | 11.6 | - | - |
请注意,以上所列的是与新式火炮搭配使用的轻弹。不过在当时的俄国海军中,仍有不少军舰使用的是老式火炮及老式的重弹。
整体来说,与日本炮弹相比的话,俄国炮弹不仅弹重系数较低,且装填系数也很低。这一方面会大幅降低其爆炸威力,但另一方面也会增强其穿甲能力。
俄国炮弹的装药与引信
当时的俄国炮弹,使用湿火棉(含水的硝化纤维)作为炮弹装药,其爆炸威力要低于苦味酸,但仍然高于黑火药。与之搭配的,是Бринк式延迟引信。
俄国海军所装备的Бринк式延迟引信

俄国炮弹的哑弹问题
实战结果表明,俄国炮弹的哑弹比例较高。根据D. K. Brown的说法(The Russo-Japanese War: Technical Lessons as Perceived by the Royal Navy, P.4):
Russian fuzes did not do well on 10th August when 2 out of the 16 shells hitting Japanese ships failed to explode and at Ulsan (14 Aug 1904) 4 out of 15 hits failed. At Tsushima, 8 out of 24 12in shells which hit failed to explode as did 28 out of 81 smaller shells which hit. Novikov-Priboy offers a possible explanation for the failure of the Russian shells. He says that someone at the Ministry of Marine thought that the pyroxylin filling (wet gun cotton) would dry out in the tropics and ordered the moisture content to be increased from 10% to 20-30%.
在黄海海战中,俄国炮弹的哑弹比例是2/16。在蔚山海战中,俄国炮弹的哑弹比例则是4/15。在对马海战中,俄国12英寸炮弹的哑弹比例是8/24,其他口径炮弹的哑弹比例则是28/81。按照诺维科夫-普里波伊(苏联小说家,对马海战的亲历者)的说法,之所以会有那么多哑弹,原因是海军部的某个官员认为,在热带环境下,湿火棉中的水分会蒸发,因此下令将其含水量从10%提高到20-30%(火棉非常容易爆炸,因此需要添加水分以提高其安全性)。
俄国炮弹的穿甲能力
根据Р.М. Мельников书中的图表(«Рюрик» был первым, P.88),当时的俄国海军火炮的穿甲能力如下(想必是新式火炮搭配轻弹的数据):
俄国海军的12英寸、10英寸、8英寸、6英寸火炮的穿甲能力

上图中,纵坐标为穿深,横坐标为距离(单位是链,1链=1/10海里=608英尺),实线是俄国炮弹的穿深曲线,虚线是日本炮弹的穿深曲线(可以无视),装甲类型为克虏伯硬化装甲。
可以看到,在当时最常见的30链(6,080码)交战距离上,俄国12英寸火炮的穿深约为7.9英寸,10英寸火炮的穿深约为6.9英寸,8英寸火炮的穿深约为3.4英寸,6英寸火炮的穿深约为1.6英寸。
由于俄国海军可能已经配备了被帽穿甲弹,并且还配备了没有早炸问题的湿火棉以及带有延迟功能的引信,因此其纸面穿甲能力与实际穿甲能力还是比较接近的。对于其实战穿甲表现,我们会在后续篇章中做详细介绍。
俄国炮弹的实际使用情况
在日俄战争中,规模较大的海战,主要是黄海海战、蔚山海战、以及对马海战。其中,黄海海战的俄方弹药消耗记录是可以查到的。
黄海海战中,俄国海军的弹药消耗记录
根据Е.В. Поломошнов书中的表格(Бой 28 июля 1904 года, P.204),在黄海海战中,俄国海军的弹药消耗量如下:

俄国舰队总计发射了343发12英寸炮弹、224发10英寸炮弹、2,994发6英寸炮弹、1,684发75mm炮弹,合计3,561发(以上数字未计入帕拉达号、狄安娜号、诺维克号的弹药消耗量)。
神教点评
基于以上信息,我们可以归纳出以下几个论点:
一、日俄双方的炮弹类型大同小异,且主力弹种都是穿甲弹和半穿甲弹(日方的锻钢榴弹和俄方的高爆弹,本质上都是半穿甲弹)。
二、日本炮弹的弹重系数较大,俄国炮弹的弹重系数较小,因此前者在远距离上更占优势,而后者在近距离上更占优势。
三、俄方的穿甲弹和半穿甲弹的装药量和装填系数,都明显低于日方的同类炮弹,因此俄国炮弹的爆炸威力会显著低于日本炮弹。
四、俄国炮弹使用湿火棉或黑火药,其中湿火棉有哑弹问题;日本炮弹使用苦味酸,有早炸问题。
五、俄国炮弹既有延迟引信,也有非延迟引信;日本炮弹只有非延迟引信,且存在炸膛问题。
六、日俄双方的穿甲弹,理论上的穿甲能力差别不大,但考虑到日本炮弹有早炸问题,因此实际穿甲能力应当是不如俄国炮弹的。
七、日方的半穿甲弹的消耗量,要大于穿甲弹,尤其是在对马海战中,半穿甲弹的消耗量更是大幅高于穿甲弹,因此可以说,对马海战是洗甲板战术的胜利。 |
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