本帖最后由 Flynn 于 2024-7-30 18:14 编辑
近期弄了一个架空设计，也在论坛分享一份。
主要设计图：
正文：
第九届jesus老友会战舰设计架空竞赛
设计规则装备技术水平大约为开工于1924年1月-1939年4月间的战舰 禁航空甲板，禁廓炮主炮，禁燃气轮机，禁导弹，禁止锅炉增压内循环，禁止带鱼雷艇，不能有船只维修建设功能 禁四联装以上， 标排30000-标排45000
主炮倍径 356及以下舰炮限55倍径及以下 356以上限52.5倍径及以下
航速21以上35以下 满载排水量燃料大于四千吨(柴油机不适用)或巡航航速16节时航程应大于4000海里 主装9英寸(包括穹甲)以上18英寸以下 水平装甲8寸以下 主炮6-16门，17.1-18英寸限4门及以下，口径上限18英寸 副炮203以下 载机12以下，只能用单发水机 鱼雷管总数八管以下，禁止水下鱼雷管 TDS纵深1.5-8m
弗林的设计备忘录预设背景维克希里帝国于1938年计划的一型战列舰，要求是火力绝对优先。 考虑到对扎克国在数量上的劣势，必须建造单舰质量胜出的巨舰，以至少确保局部的优势。 在火力上要求主炮要有良好的弹道性能，初步计划采用42cm50倍径炮。 航速25节以上，装甲防御考虑在18,000至25,000m距离能够防御406mm穿甲弹。 对此，进行了初步验算： 1938年度战列舰 初步方案A长240m 宽34m 设计吃水9.5m 标准排水量42,600吨 设计排水量47,750吨 满载排水量48,100吨 兵装：42cmL50双联装2座，四联装1座；15cmL60双联装8座 动力系统：105,000shp，设计航速26.5节 装甲：主装甲带32cm向下渐变到12cm（倾斜15度），甲板12cm（10度下坡段15cm），主炮塔座圈40cm，副炮塔座圈5cm，装甲盒长度125m
对于初步方案，主要的疑虑是42cm50倍径炮的四联装炮塔能否顺利研发。 由于维克希里位处极北的地理，该舰的交战环境很可能会比较恶劣，可能会在近距离展开炮战。于是，设计局提出可以改用大角度大厚度穹甲来强化近距离防御。
42cm50倍径炮 设计指标口径：42.0cm 倍径：50 炮塔重量：1,250tons（双联装）/3,400tons（四联装） 穿甲弹重量1,150kg，发射药共300kg，炮口初速800m/s 炮塔俯仰角0到30度，射程39,500m 弹道性能表：
此射表基于之前捏的弹道迭代算法简单进行了模型调整计算。
由于此时穿甲弹的性能已经十分优异，本舰要在预设交战距离防御自身的主炮穿甲弹都有难度。不过考虑到敌国暂时没有如此性能的火炮，因此只需要足够应对敌舰的主炮即可。 另外，基于穿甲模型，设计局认为通过甲板下折以节省装甲重量的做法并不可取，即使小幅的折段也需要相当的补齐等效，设计局建议在后续方案取消这一特征。 于是，海军部决定将防御指标按照假想的406mm口径、初速800m/s、重量960kg的穿甲弹来制定。预估这种炮弹在12度仰角下射距为20,000m，垂直穿深391mm，水平穿深91mm。如果采用倾斜度为15或20度的装甲带，那么对此的垂直穿深分别下降到347、327mm。在15.5度仰角，该炮射距为25,000m，垂直穿深274mm，水平穿深115mm。 为了控制吨位，设计局期望尽可能降低甲板装甲的厚度。对于侧舷防御，设计局的意见是：采用装甲带+穹甲的布局可以很有效地提高垂直防御，但是这必然意味着船体边缘的装甲带会被大口径炮弹击穿导致进水，并且穹甲会压低装甲甲板的高度、拉长炮座装甲。如果采用倾斜装甲带并且内置，则有炮弹迎击角度过大导致跳转的可能，最好提供足够的水下装甲，并且内置同样有舰体最外侧中弹进水的问题。 在设计的草案阶段，海军部曾提出通过牺牲装甲实现12门主炮的重火力的构想。不过基于防御指标来看，既然能够实现足够的防御，在本舰的免疫区内稳定击穿对方的装甲，这样会更加稳妥。但是3座主炮塔确实存在受损后影响射击效果的风险，特别是四联装炮塔。对此，设计局建议，在确保战舰不会被个别命中导致致命损伤的条件下适当牺牲装甲，以此搭载更多的主炮。另外，四联装炮塔的设计必须考虑受损的余量，于是在炮塔内部有装甲舱壁将炮塔分为独立的两半，在单侧中弹受损的情况下另一半可以正常运转。 出于预算和船坞设施的考虑，海军部要求设计方案的排水量尽量控制在5万吨以内。要在这样的排水量实现12门42cm炮是十分夸张的。对此，设计局开始对可用的重量进行估算。 考虑标准排水量45,000吨，给舰体和舾装等划去15,000吨；动力系统出力100,000shp，考虑功率重量比达到40，给主动力划去2,500吨；如果采用双联装和四联装主炮各2座，那么主炮总重为9300吨，如果采用双联装2座、四联装1座，那么为5900吨；杂项预留1000吨；主炮备弹120发，那么炮弹和装药的总重约为2100吨（12炮）或者1400吨（8炮）。
就在设计局开始进一步评估设计的重量分配时，元首得知了新舰考虑搭载42cm炮四联装炮塔的消息，他当即对海军部提出了激烈的抗议： “你们这些外行以为火炮就像拼积木一样，只要把炮管、装甲和其他机械设备简单堆上去就能制造出来。放屁！三千四百吨的炮塔？你们以为炮塔是摆设的观赏建筑物吗？如此沉重的炮塔，你们是否考虑过相应的支撑结构？是否考虑过为此要提供多少功率驱动炮塔转动？是否考虑过实施工程时的吊装？如果让我来决定，我认为这样的四联装炮塔意义不大，实用性非常值得质疑，我们还得多设计一种炮塔，多准备一套配件。” 既然元首提出了抗议，海军部暂时打消了对42cm炮采用四联装炮塔的想法。至于三联装炮塔，海军部认为在炮术上不如双联装炮塔，但考虑到三联装可以减少炮塔数量，如果能够搭载12门主炮的话，海军部认为采用三联装炮塔的减重效益是值得的。 与此同时，设计局完成了3座双联装主炮的B1方案和4座双联装主炮的B2方案，性能数据如下： 方案B1、B2长245m 宽34m 吃水9m（B2为9.5m） 干舷7m （B2为6.5m） 标准排水量41,200吨（45,000） 设计排水量44,570吨（47,050） 满载排水量46,700吨（50,400） 兵装：42cm50倍径炮，双联装炮塔4座（3座）；15cm60倍径炮，双联装炮塔8座 动力系统：126,000shp；设计航速28节（100,000shp，26.5节） 装甲：主装甲带35cm向下渐变到12cm（倾斜15度）；甲板12cm；主炮塔座圈40cm；副炮塔座圈5cm；水下装甲带5cm；装甲盒长度125m（140m）
海军部认为B1方案毫无价值，6门主炮太少了，也没有降低多少排水量；而B2方案则表明，基于目前的防御指标，在确保8门42cm炮的条件下战舰的排水量已经达到了上限。将B2方案与A方案对比，采用四联装炮塔大约能节省2,000吨排水量，主要因为缩短了装甲核心区。
海军部第二大臣评价“这样的设计方案简直毫无新意”，他表示既然元首拒绝采用四联装主炮，那么在副炮上实现四联装会如何呢？虽然15cm炮的四联装炮塔必然会比双联装炮塔大一圈，不过采用中轴布局的话，可以大幅提高副炮在侧舷射界的利用率，并且腾出了不少甲板的布置面积。 于是设计局在B2方案基础上修改，通过换用四联装15cm副炮，设计局发现可以节约相当的排水量。如果将B2方案两侧各布置4座双联装炮塔的副炮布局修改为中线2座四联装炮塔，那么在核心区长度不变的设定下，标准排水量可以直接降低到43,700吨。通过中轴布置副炮并采用四联装炮塔，同时减少了炮塔、弹药和炮座装甲的重量。 15cm60倍径炮 设计指标口径：15.0cm 倍径：60 炮塔重量：250吨（四联装）/110吨（双联装） 炮弹重量53kg，发射药共21kg，炮口初速900m/s 炮塔俯仰角0到75度，在45度仰角下射程34,500m 弹道性能表：
这里的穿深为穿甲弹，而实际上15cm炮主要搭载高爆弹用于攻击无装甲或轻装甲目标。
于是，在确定了副炮配置之后，设计局开始绘制图纸，确定设计布局并对数据进行进一步评估。由于减少了副炮炮塔的数量，设计局认为在重量允许的条件下可以适当提高对副炮的装甲防御。 舰体和设备使用15,000吨；动力方面，采用12座燃油锅炉，分6个锅炉舱，锅炉舱总面积为20m x 24m，以及4组汽轮机分布于4个轮机舱，主动力使用3,200吨，取功率重量比40得到出力128,000shp；武器方面，4座42cm双联装炮塔总重1,250 x 4 = 5,000吨，3座15cm四联装炮塔总重250 x 3 = 750吨，42cm炮备弹120发，弹药和发射药总重为(1.15+0.3) x 120 x 8 = 1,392吨，15cm炮备弹250发，弹药总重为(0.053+0.021) x 250 x 12 = 222吨，合计为5000+750+1392+250=7364吨。辅机使用1,500吨，杂项预留500吨，那么现有的重量为： 15000+3200+7364+2000=27,564吨。 如果要在45,000吨标准排水量限制下设计，那么剩余给装甲的重量约为18,000吨。
主装甲带 平均厚度50%x350+50%x(350+100)/2 = 287.5mm，背板20mm钢 垂直高度4m，倾斜度15deg，则面高为4.14m 长度140m 估计重量为3,074吨
甲板装甲 长度140m 宽度约32m 厚度50+120mm 估计重量为5,374吨
防雷舱壁 主舱壁 长140m 高度6+2.9m 厚度50mm 估计重量为1,075吨
薄舱壁x2厚度20mm，计入舰体部分。
炮座装甲 主炮塔 直径12.6m 高度5.8/8.3/9.4/5.8m 平均厚度：(120x400+60x350)/180=383mm 估计重量为3,486吨
副炮塔 直径6.4m 高度6.5/5.5m 厚度100mm 估计重量为276吨
至此已计入装甲13,285吨，装甲总重预计15,270吨。 那么估计标准排水量为27,564+15,270=42,834吨。
防空武器方面，由于副炮炮塔较少，以及在舯部主炮塔外侧布置一部分防空炮，可以使用的布置区域还是相对充裕的。但考虑到舯部主炮在横向射击时的炮口暴风，需要对此部的防空武器作封闭处理。防空武器的配置确定为：10座8cm40倍径炮双联装、10座4cm55倍径炮四联装、10座2cm60倍径炮四联装，其中8cm炮和4cm炮采用封闭结构。每座炮台的重量估计为8cm炮20吨、4cm炮四联装15吨、2cm炮四联装2吨，合计重量为370吨；8cm炮炮弹重量为8kg，发射药3kg，每炮备弹400发，弹药重量为(8+3)*400*20=88吨；4cm炮炮弹重量为0.9kg，发射药0.3kg，每炮备弹2000发，估计弹药总重为96吨；2cm炮单发总重0.32kg，每炮备弹2000发，弹药总重为26吨，防空武器弹药合计重量为210吨。在布局上，8cm炮主要应对从后方来袭的俯冲轰炸机，所以优先提供后向射界，而将4cm炮和2cm炮相对靠前以应对前方低空来袭的鱼雷轰炸机。 航空舾装方面，海军部认为在战列舰上搭载水上飞机不如依赖于伴随舰艇提供空中侦察，所以没有舰载机。
主炮塔前盾的角度为65度（90度竖直），预计在20000m距离防御960kg的406mm炮弹需要400mm的装甲。考虑到开口导致的强度降低，对主炮塔前盾提供420mm厚的硬化装甲。其上的约9.4度下倾的炮盾装甲为160mm，之上的2.44度顶部装甲为140mm，其后的7.7度顶部装甲为120mm，炮塔正后部装甲为300mm。主炮塔部分除了底部之外均为硬化装甲。 对于核心区前后的装甲舱壁为垂直布置，考虑比较倒霉的30度航向角情况，提供280mm的硬化装甲是足够的。至于对轴系的防护，设计局认为即便在其上方提供了装甲甲板，也难以保证防护效果，于是将对轴系的防御设置为上半厚100mm、下半厚50mm的装甲管道，采用匀质装甲，这样压缩防御范围可以节省装甲重量。 副炮方面，前部炮盾倾斜11.3度，装甲为120mm的硬化装甲，其上部装甲倾斜8.4度，为80mm匀质；顶部和背部均为50mm的匀质装甲。 司令塔装甲方面，前部和后部均为300mm的硬化装甲，侧面为400mm硬化装甲，顶部为150mm的匀质装甲，底部为50mm匀质装甲。对于通信管的防御，前部直径为0.5m，高度为5层甲板共12.5m。如果要为之提供400mm厚的装甲，那么估计重量为175吨。这样的重量可以接受。后部的通信管设置100mm的匀质装甲。 烟道防御方面，海军部期望能在底部具备重甲。如果按简单的8m x 3m x 5m的装甲盒，直接给四周设置400mm的装甲，那么重量为345吨；顶部设置150mm的装甲需要28吨。重量代价可以接受。于是将烟道装甲设计为两个装甲盒叠加的形式，前后为280mm的硬化装甲，侧部为400mm硬化装甲，上半盒的顶部为150mm匀质装甲，下半盒顶部为120mm匀质装甲。至于在烟道的开口部位，则设置高度为300mm的装甲格栅。 舵机装甲方面，侧部为350mm的硬化装甲，内倾21.5度；顶部为120mm匀质装甲，前后为300mm硬化装甲。 设计定型至此，开始进一步对设计的性能数据进行核算。 与之前的计算相比，主要的浮动在于确定防空武器的配置，以及对轮机舱修改缩小宽度。由于如果要全盘计算面积来求装甲总重会过于复杂，且缺乏验证历史设计数据的结果，因此装甲重量沿用之前的估计。不挪动预留的500吨，那么防空武器包括弹药总重为370吨+210吨=580吨；轮机舱面积修正为原来的80%，由此估计主机总重为2880吨，输出功率为115,200轴马力。 性能数据全长251.44m 水线长244.23m 宽34m 设计吃水9.5m 设计状态的方形系数0.58 满载吃水9.95m 船体型深16m 设计干舷6.5m 满载干舷6m 标准排水量43,094吨 设计排水量46,852吨 常备排水量46,250吨 满载排水量49,100吨
武器： 42cm50倍径炮 双联装 2座 15cm60倍径炮 四联装 3座 8cm40倍径高射炮 双联装 10座 4cm55倍径机关炮 四联装 10座 2cm60倍径机关炮 四联装 10座
装甲防御： 装甲核心区长度140.5m（57.5%水线长），宽32.68m 主装甲带350mm（倾斜15度，向下渐变至100mm），前后端舱壁280mm 中甲板120mm，露天甲板50mm 主炮塔前盾420mm，顶部160/140/120mm，背部300mm，衬底50mm，座圈350mm（前后）/400mm（侧面） 副炮塔前盾120mm，顶部80/50mm，背部50mm，衬底50mm，座圈100mm，弹药提升井100mm 司令塔前后300mm，侧面400mm，顶部150mm，底部50mm，通信管400mm（前）100mm（后） 烟道侧面400mm，前后280mm，顶部150/120mm，装甲格栅300mm 轴系管道100mm（上侧）50mm（下侧） 舵机室前后300mm，侧面350mm（内倾21.5度），顶部120mm 防雷舱壁50mm（主）20mm（次）
防雷纵深： 舯部5m，A炮塔2.6m，Y炮塔4.0m 设计期望应对250kg TNT装药的鱼雷
动力系统： 6座燃油锅炉，4组蒸汽轮机减速传动4轴 螺旋桨：4叶，直径4.8m 设计通常最大出力115,200shp，设计通常最大航速27节 过载最大出力138,240shp，过载最大航速28节 蒸汽压力35kg/cm2 温度350摄氏度 燃料载量5,500吨燃油 续航力：11,000海里/15节，7,300海里/18节，5,500海里/20节，2,650海里/25节，2,000海里/27节 船舵：双舵
人员编制：2,000名
火控： FC38SD对海指挥仪3座（11.6m测距仪，主炮副炮共用），FC37AB对空指挥仪2座（3m测距仪），FC39AA球型对空指挥仪3座（2m测距仪）；主炮塔测距仪11.6m，副炮塔测距仪7m
其他： 80cm探照灯3座，2m航海测距仪2座，12m交通艇6艘
重量分配
其他具体数据可对照上文设计过程的叙述或自行测绘，不做复述。
建造和命名在1939年春新型战列舰的设计完成之后，海军部计划分别于39、40年各建造2艘本型战列舰。 对于新型战列舰的命名，按照维克希里的历史英雄人名赋予。 1号舰 Lynn Elgar 林·埃尔加 (Linear Algebra) 2号舰 Trump Enters 川普·恩特斯 (Triple Integral) 3号舰 Vector Callus 维克托·卡勒斯 (Vector Calculus) 4号舰 Fourier Seria 傅里叶·希里亚 (Fourier Series)
设计自评距离上一次捏船是什么时候了呢？上一次较为完整流程的战舰架空设计，刚好是两年之前。当然，既然是架空设计了，自然要整点不同寻常的牛鬼蛇神才好玩。虽然我这次弄的设计至少看起来比上一次正经，不过也相对采用了较为不寻常的布局。通过对副炮采用四联装炮塔并中置一座，可以节省不少使用在副炮上的重量和空间，而置于舯部的炮塔虽说射界影响比较大，但通过抬高一层甲板布置，在侧面还是塞下了不少封闭式的防空炮。当然，这种舯部炮塔布局可以相对节省推进轴的长度，舯部的炮塔拥有更充裕的宽度空间，也不会受到轴系影响。但显然地，即便是抬高布置并对侧部的防空炮作封闭处理，仍然不能避免舯部炮塔对甲板空间的大量占用和炮口暴风问题。并且对防空武器作封闭处理也可能会影响实用性，比如影响观望和输弹装填、通风，以及实际操作时遇到主炮横向射击的情况，那么防空武器的操作人员可能要先撤离，这就不利于及时响应突然的空袭。 原本是想采用2座双联装和1座四联装主炮混搭的布局，不过考虑到对42cm口径的舰炮采用四联装炮塔可能会有可行性问题而作罢，于是转去在副炮布局上整活了。 装甲方面，核心区的高度偏低，但也在正常范围内，在设计状态下中甲板高出水面1.5m，主装甲带的垂直高度为4m。中甲板以上的两层甲板没有装甲带，因此本型舰有较多的舷窗，这与历史上的纳尔逊级战列舰类似。虽然没有直接在轴系上方提供穹甲防御，但设置了装甲管道。本舰对烟道防御较为重视，设置了凸起的烟道装甲盒，并且也使用了位于露天甲板的装甲格栅。另外，本舰对前部的司令塔以及通信管也设置了重甲。 装甲防御主要的设计问题是防雷，由于舰体在两端底部收缩过快，艏艉炮塔段的防雷纵深相当糟糕。不过考虑到艏艉舰体线型的斜度，采用垂直于舰体外壳的标准来计算防雷纵深也许会更合适？其次是主炮塔的形状相对比较复杂，侧面的坡度可能偏大了。从舵机舱的横截面来看，虽然对舵机室也提供了重甲，但是也存在炮弹从下方绕过装甲损坏船舵的可能性。并且由于该舰采用的是两枚倾斜舵，直观看上去位置也比较靠前，在一侧船舵损伤时受到的影响可能较大，也许再加两个辅助船舵更好。 这次的船体型线绘制的不是很好，对各视图线条的匹配关系顺序没弄好。至于基于型线图来精准地计算方形系数，目前还没有怎么尝试过。34m的舰宽相对较大，尽管如此在前后末端的舰底部位明显缺乏宽度。较大的舰宽，结合较低的装甲盒，也许会导致横摇偏快（就像英国人对俾斯麦级战列舰所认为的那样），关于重心和横摇特性没试过计算就不断定了。 动力系统方面，对舱室密度取了比之前保守的0.4。可以看到本型舰的动力舱大部分是轮机舱，其中前轮机舱的夹中位还有相当的空间。也许可以更加紧凑地布置轮机舱来缩短核心区长度。锅炉为长2宽3布置，每个锅炉单独占用1个锅炉舱，没有采用轮替配置也许会存在一发瘫痪的风险，不过也不用因为轴系挤占而被迫抬高一些动力舱。 由于时间精力有限，一些部件迅速敷衍过去了。对防空武器简单盒子化了。乍一看一大堆小豆丁炮塔。甲板上的杂物也是随便画几个方块搞定。舰桥的每层截面图也没精力画了。对舱室也不作标注，反正大概就那些，熟悉的大体不需要标注。舰桥的设计还是很容易看出结构的，可能相对缺乏层叠错落镶嵌的质感，亦或者日式棍子与意式羊肉串插在德美马桶墩子上就是这么奇怪的感觉吧。 跟上一次设计相比，在细节方面还是更多的，虽然不少地方也很简略。简单来说就是比例画大了，那就没法靠粗线马赛克忽悠过去了。在绘制的过程中顺便也翻了不少资料，对照各份图纸，锅炉和轮机的大致构造，船体的构件，枪炮的设计，小艇、吊机、锚链、舰载机、通风窗口这些零部件等等。与要绘制得详细且拟真相比，估算数据简单轻松多了，不过比较冷门。（当然即便计算有较大偏差，能讲道理挑出来问题的人也寥寥无几，而绘图一眼就能看出来。）
（本文完）
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发表于 2024-7-30 18:14
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