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平行世界的O级战巡──防护设计篇(下)

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这一贴重点介绍的是对大口径舰炮的防护问题。


IP属地:广西1楼2021-05-26 16:22回复







    IP属地:广西2楼2021-05-26 16:35
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      2025-05-14 05:38:02
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      下面就以40.6 cm/52 SK C/34为例,使用克虏伯公司穿甲计算公式及其数据来对本案的“主装剥被帽,穹甲碎弹体”垂直防护体系进行量化分析。已知38cmL4.4穿甲弹的被帽重量112.5kg,假设风帽重10kg,则弹体重677.5kg,约为完整炮弹的84.7%。按同等比例估算40.6cmL4.4的弹体重量,得872kg。150KC n/a+18Wsh的水线装甲带按照160KC n/a计算。
      35km:Vg=680×√(40.6÷1,030)×√((1.6^1.6÷(sin(90-10-37))^(2×(0.5+3.13×(√(40.6/1,030)×1.6^0.8))))+(900÷680)^2×(1,030÷872)×2^1.6÷(sin(30+37))^(2×(0.5+2.25×(√(40.6/872)×2^0.8))))
      ≈506mps>477mps,不可穿透;
      30km:Vg=680×√(40.6÷1,030)×√((1.6^1.6÷(sin(90-10-29))^(2×(0.5+3.13×(√(40.6/1,030)×1.6^0.8))))+(900÷680)^2×(1,030÷872)×2^1.6÷(sin(30+29))^(2×(0.5+2.25×(√(40.6/872)×2^0.8))))
      ≈502 mps>475mps,不可穿透;
      25km:Vg=680×√(40.6÷1,030)×√((1.6^1.6÷(sin(90-10-22))^(2×(0.5+3.13×(√(40.6/1,030)×1.6^0.8))))+(900÷680)^2×(1,030÷872)×2^1.6÷(sin(30+22))^(2×(0.5+2.25×(√(40.6/872)×2^0.8))))
      ≈528mps>501mps,不可穿透;
      20km:Vg=680×√(40.6÷1,030)×√((1.6^1.6÷(sin(90-10-15.5))^(2×(0.5+3.13×(√(40.6/1,030)×1.6^0.8))))+(900÷680)^2×(1,030÷872)×2^1.6÷(sin(30+15.5))^(2×(0.5+2.25×(√(40.6/872)×2^0.8))))
      ≈579mps>539mps,不可穿透;
      15km:Vg=680×√(40.6÷1,030)×√((1.6^1.6÷(sin(90-10-10))^(2×(0.5+3.13×(√(40.6/1,030)×1.6^0.8))))+(900÷680)^2×(1,030÷872)×2^1.6÷(sin(30+10))^(2×(0.5+2.25×(√(40.6/872)×2^0.8))))
      ≈649mps>588 mps,不可穿透;
      0km尽管理论上可以计算,但我认为计算值必然会与事实有很大区别,参考价值不大,(实际上15km处就可能开始有点问题了)具体原因后面再说。
      所以本案的“水线装甲带+穹甲”的体系,能够在15~35km的距离上抵御使用L4.4型穿甲弹的40.6 cm/52 SK C/34。在前部弹药库的位置,由于水线装甲带随舷外飘的增加而逐渐增加倾斜程度,为防止大落角的炮弹绕过水线装甲带击中穹甲,这些部位的穹甲逐渐从水平夹角30度增加至45度,而厚度亦从200mm增加到260mm。


      IP属地:广西3楼2021-05-26 16:39
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        本案的水平防护体系为外层45㎜Wh露天甲板(65㎜为防御1000磅SAP所特设,仅在部分位置有,在此不考虑)或60㎜Wh+18㎜Wsh(倾斜10度)的上部装甲带,主水平装甲为弹药库180㎜KC n/a,核心区其余部位150㎜Wh。对于上部装甲带和露天甲板,若前者按60+18×0.7=73mm计算,显然根据美国经验式,两者在面对落角30度的炮弹时是等效的。

        73mm倾斜10度,在30度落角下大约相当于单层85mm垂直装甲,比维内托级战列舰70mm上部装甲带厚20%,配合数米的空间+25mm纵壁,对于16寸级穿甲弹应该有比较强的剥帽能力。而根据神教《ADM 281/37 剥被帽防护体系的试验》,英国人的测试表明15寸炮弹在60度角下打6寸装甲,没有被帽的炮弹相较有被帽的炮弹,穿孔极限至少增加14%,甚至17%以上。参考12寸mk8的验收,50度下对4~5寸级均质装甲的经验式得分为111%(参见动画存储《为俾斯麦正名-相关的甲弹对抗》)。而在31ky的距离上,16寸mk7落角30度,经验式水平穿深约为7寸,可以认为是很难在被剥掉被帽的情况下击穿6寸均质装甲并爆炸的。而本案在主水平装甲下还有一道16mm的防崩落装甲,弹药库采用炮弹在上发射药在下的布置方式,故对水平装甲的穿孔或破损穿透意义不大。至于克虏伯多层板穿甲公式,由于其在计算炮弹对抗均质装甲的相关问题时,对于被帽被剥这点除重量外没有其他的考虑,故个人认为其参考价值有限,但却是目前校核表面硬化装甲用作水平装甲时的厚度补偿的唯一突破口:按照克虏伯穿甲公式,本案对使用L4.4型穿甲弹的40.6 cm/52 SK C/34的免疫区上限为略小于35km:Vh=660×√(40.6÷1,030)×√((0.45^1.6÷(sin(37))^(2×(0.5+3.8×(√(40.6/1,030)×0.45^0.8))))+(660÷660)^2×(1,030÷872)×1.5^1.6÷(sin(37))^(2×(0.5+3.8×(√(40.6/872)×1.5^0.8))))
        =465mps<477mps。注意同样是根据神教《ADM 281/37 剥被帽防护体系的试验》,在60度下即便是面对无被帽穿甲弹,硬化装甲的效果也不如均质装甲,而克虏伯穿甲公式的说明中说28cm无被帽弹的Cg为900却并没有限定着角范围,若简单套用至60度(克虏伯公式中的30度)会得出与英国实验相反的结论,前面我认为克虏伯公式计算本案穹甲体系0km处没有意义,甚至15km也可能有问题就正是这个原因。所以在此我仍使用常规的C值来进行校核,即假设对35度落角下对抗表面硬化装甲水平防护时,被帽是否存在对C值无影响:Vh=660×√(40.6÷1,030)×√((0.45^1.6÷(sin(35))^(2×(0.5+3.8×(√(40.6/1,030)×0.45^0.8))))+(660÷660)^2×(1,030÷872)×1.5^1.6÷(sin(35))^(2×(0.5+3.8×(√(40.6/872)×1.5^0.8))))≈502mps≈Vg=660×√(40.6÷1,030)×√((0.45^1.6÷(sin(35))^(2×(0.5+3.8×(√(40.6/1,030)×0.45^0.8))))+(675÷660)^2×(1,030÷872)×1.85^1.6÷(sin(35))^(2×(0.5+2.25×(√(40.6/872)×1.85^0.8)))),所以用作水平装甲的185mm表面硬化装甲与150mm均质装甲等效,本案弹药库水平装甲为180mm表面硬化甲,等效悲观估计有可能(因为通过对比计算发现按此假设德国炮弹在大角度下对抗两种装甲的表现的差别比英国炮弹的测试值更大)会稍稍低于其他使用均质装甲的部位,但差距很小。
        值得一提的是,本舰对烟道开孔的防护也特别留意,首次采用了多孔装甲覆盖在烟道开口处,露天甲板和主甲板都有,能够抵御穿甲炸弹和舰炮炮弹,堵上了水平防护体系的所有天窗。


        IP属地:广西4楼2021-05-26 16:43
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          本案露天甲板以下的炮座在面对大口径炮弹时与装甲围井的作用类似,装甲厚度从下到上渐变,且采用上装/甲板剥被帽+硬化装甲磕碎弹体的防护方式,目的是防止炮弹在一定落角范围下从炮座开口钻进弹药库。因为炮座本身不要求防范炮弹进入,为应对可能炸在炮座里的炮弹,主水平装甲以下的弹药换装室与弹药库之间有60~40mm装甲隔开,目的是隔绝弹片。炮座以防御20km及更远距离打来的40.6cmL4.4炮弹为标准。面对20km处打来的炮弹:Vg=660×√(40.6÷1,030)×√((0.7^1.6÷(sin(90-10-15.5))^(2×(0.5+3.8×(√(40.6/1,030)×0.7^0.8))))+(900÷660)^2×(1,030÷872)×3.2^1.6÷(sin(90-15.5))^(2×(0.5+2.25×(√(40.6/872)×3.2^0.8))))
          ≈536mps,稍小于539mps,因为炮弹是破损状态,结合主甲板以下的破片装甲,所以认为可以防御。防御这种较近距离射弹的装甲炮座位于主甲板以上0~3米,可防止落角<15度的炮弹进入弹药库,而其厚度不一定为320mm,而是根据炮弹所必需经过的外层装甲的等效而在270~320之间调整。对于27度落角的炮弹(大约为28~29km,着速约480mps),则有Vg=660×√(40.6÷1,030)×√((0.45^1.6÷(sin(27))^(2×(0.5+3.8×(√(40.6/1,030)×0.45^0.8))))+(900÷660)^2×(1,030÷872)×2.45^1.6÷(sin(90-27))^(2×(0.5+2.25×(√(40.6/872)×2.45^0.8))))≈493mps>480mps,能够抵御。
          本案核心区的首尾装甲横隔壁采用的是首尾次级防护区主甲板剥被帽,装甲隔壁磕碎弹体的防护方式。其中后部可以在20km处抵御使用L4.4型穿甲弹的40.6 cm/52 SK C/34:Vg=660×√(40.6÷1,030)×√((0.65^1.6÷(sin(15.5))^(2×(0.5+3.8×(√(40.6/1,030)×0.65^0.8))))+(900÷660)^2×(1,030÷872)×2.35^1.6÷(sin(90-15.5))^(2×(0.5+2.25×(√(40.6/872)×2.35^0.8))))
          ≈545mps>539mps;而前部则需要在船体中轴线与炮弹来袭方向呈30度夹角时才可以抵御:
          Vg=660×√(40.6÷1,030)×√((0.45^1.6÷(sin(15.5))^(2×(0.5+3.8×(√(40.6/1,030)×0.45^0.8))))+(900÷660)^2×(1,030÷872)×2.35^1.6÷(sin(90-32.6))^(2×(0.5+2.25×(√(40.6/872)×2.35^0.8))))
          =544mps>539mps。因为预估在遭遇敌方主力舰并发生交战时,本舰的姿态应以拖刀为主,故后部装甲横隔壁要比前部防御力更强。


          IP属地:广西5楼2021-05-26 16:48
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            16mm防崩落不太行吧,建议加到至少25mm


            IP属地:浙江来自Android客户端6楼2021-05-26 16:54
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              另外就是穹甲结构会严重限制核心舱高度,严重浪费舰体内部空间,导致核心舱宽度过大压缩TDS还会浪费吨位


              IP属地:浙江来自Android客户端7楼2021-05-26 16:56
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                IP属地:广西8楼2021-05-26 16:57
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                  2025-05-14 05:32:02
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                  水下弹防护方面,由于没有常规炮弹的水下存速、穿深数据,因此只能结合实战案例、美日英的水下防护和有数据可查的九一式穿甲弹进行设计。首先要注意的是中横剖面图中的水线是10.2米的设计吃水线,而在满载吃水下,本舰的水下弹防护上缘深2.25米、中部转折点5.25米、下缘深9.7米,等效弹道高度(以15度落角为例)约2.2米、4.9米和9.7米。
                  上图为本舰与大和、衣阿华和KGV的水下弹防护对比图,四舰的吃水分别为11.1米、10.8米、11.5米和10.9米,炮弹落角统一取15度。可以看到,在2.2米的弹道高度下,本舰为230mm/10°,大和为200mm/15°,衣阿华为大约9.5寸/19°,而KGV则为15~14寸垂直装甲;在4.9米下,四者分别为120mm/10°,约110mm/15°,2.3寸/19°和4.5~5.4寸垂直装甲,而在9.7米下时,则是40mm/10°,50mm/15°,无甲,和2×19mm。通过上述对比,可以发现衣阿华上上缘强,中下部分弱,而KGV是上部和中部不错,而下部分最弱。与它们相比,本舰与大和的水下弹防护装甲近似,都是比较均衡而全面的。
                  按照雪落凡间《关于IJN的水中弹研究》一贴的数据,本舰的上缘部分(倾斜10度的230Wh+18Wsh)可以在稍带一点航向角的情况下抵御下潜至5D~6D深度的41cm九一式穿甲弹,按理说也应当能够在没有航向角时抵御常规的16寸穿甲弹;而从丹麦海峡俾斯麦和POW互赠的大深度水下弹的侵彻力来看,本舰在8~9米10度倾斜的约60+18应该是绰绰有余的,实在不行还有背后的45mm装甲防雷壁辅助。通过以上分析,我认为本案的水下弹防护足以免疫除了九一式以外的其余16寸级穿甲弹。


                  IP属地:广西9楼2021-05-26 17:01
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                    总之,本案对于大口径穿甲弹的防护虽然面积小,仅限于核心区、司令塔和船舵等部位,但防护体系却非常完美,防护强度远远超过了出金刚代舰外的其他吨位接近的战列舰(包括图纸),接近甚至是达到了6万吨级的大和与蒙大拿的水平。本舰的面对主力舰时以绝对航速优势来回避为主,但又要防止发生万一,这样的防御方式可以说是达成此目标性价比最高的选择。面对大口径舰炮攻击时尽管存在水线容易被击穿进水的毛病,但却牢牢守护住了核心区的安全,可谓是丢车保帅,在对航速的保持能力上其实反倒比史实俾斯麦这种核心区防护四处漏风而水线也硬不到哪去的要好,而在弹药库殉爆这种事故上则更是做到了万无一失。凭借着强力的核心区防护,外加航速上的绝对优势和穿深不俗的主炮火力,一旦发生北角海战那种情况,因为关键部位不能破防、航速差距太大(甚至还可能自己反被断腿拆炮),就算把一条约克公爵换成两条狮或G3,也难以保证拿下本舰。这种生存能力将使较小规模的猎杀组合(比如两条主力舰+一条航母+若干巡洋舰和驱逐舰)难以对本舰造成足够的威胁,从而迫使RN采用大规模的猎杀集群。在茫茫的大洋上(外加RN还要在地中海甚至太平洋用兵),这将令抓捕袭击舰的难度直线上升。


                    IP属地:广西10楼2021-05-26 17:02
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                      你这主炮口径多少,还有你这种搞全面防护不如增加主炮口径。盾再好也没枪好用


                      IP属地:安徽来自Android客户端11楼2021-05-26 17:48
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                        这是别的大佬设计的穹甲防护体系,穹甲体系的关键在于怎么解决核心舱高度低的问题


                        IP属地:浙江来自Android客户端12楼2021-05-26 18:54
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                          关于袭击舰这种东西,以前4爷提出过一个方案,弹药库和保证最低行动能力的动力的轮机舱按防敌方主力舰的标准设计,其余轮机舱仅需要防8寸即可。遭遇敌方主力舰时可以依靠大功率轮机的动力冗余和细分仓维持航速,能在敌舰追击下坚持跑到岸基航空兵作战半径内即可。


                          IP属地:浙江来自Android客户端14楼2021-05-26 20:26
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                            支持
                            你的架空非常详尽,有以前论坛架空大赛的感觉。
                            但是,根据经验,你的O级非常不划算


                            IP属地:中国香港15楼2021-05-26 22:24
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