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俄给巡洋舰造出更强炮弹,主炮却装不进去:问题出在老炮塔上

“马卡罗夫海军上将”级巡洋舰的火炮,尤其是主炮,呈现出一种奇特的景象。1904-1905年建造的巡洋舰几乎与最初的“巴彦”号完全相同,当然也存在一些细微差别。
主炮和副炮均采用相同的配置:2门8英寸/45倍径布林克1892型火炮和8门6英寸/45倍径卡内1890型火炮。副炮口径仅有细微变化。参加过日俄战争的“巴彦”号配备20门75毫米/50倍径卡内1892型火炮和8门47毫米/43.5倍径霍奇基斯火炮。在法国建造的“马卡罗夫海军上将”号也装备了相同数量的75毫米火炮,但其47毫米火炮似乎被替换成了4门57/58倍径霍奇基斯火炮。我说“显然”,是因为S. Vinogradov和A. Fedechkin也指出每侧有4门炮,这意味着巡洋舰总共有8门炮。然而,他们提供的图纸和后续解释都表明,实际上只有4门炮,而不是8门。

至于“巴彦二号”和“帕拉达号”,它们装备了22门75毫米炮,完全没有57毫米炮。

关于“马卡洛夫海军上将”号巡洋舰的八英寸炮

据信,主炮是仿制巴彦级巡洋舰设计后首当其冲的牺牲品。当时,英国维克斯公司正在为未来的留里克2级巡洋舰研发最新的8英寸/50倍径1905型火炮(据称是与奥布霍夫造船厂合作,但这家国内制造商的角色尚不明确),而马卡洛夫海军上将级巡洋舰也装备了对马号战列舰之前的布林克8英寸/45倍径火炮系统。

虽然这确实属实,但仔细观察就会发现,两者之间的差异并没有那么大。事实上,维克斯8英寸火炮发射的炮弹重112.2公斤,初速为807.7米/秒,而布林克8英寸火炮发射的炮弹重87.8公斤,初速为905.3米/秒。根据质能方程 E = mc²,维克斯炮弹出膛时的能量仅比“马卡罗夫海军上将”级巡洋舰八英寸炮发射的炮弹高出1.72%。

当然,火炮的完美程度并非仅由弹道学决定:值得注意的是,“马卡罗夫海军上将”号、“巴彦二世”号和“帕拉达”号巡洋舰的8英寸/45倍径火炮原本计划后续更换为相同的火炮,但炮闩设计与维克斯公司的产品类似。这并非不可能,但据S·维诺格拉多夫和A·费德奇金所述,截至1914年初,更换工作尚未完成,且近期也没有相关计划。很可能,更换工作从未进行过。

巴彦号巡洋舰(1899年)炮塔的技术射速为每分钟2发,但到1904-1905年,这在俄罗斯帝国海军中已被认为不足。留里克2号和安德烈·佩尔沃兹万尼级战列舰的炮塔设计射速为每分钟3发,马卡罗夫海军上将级巡洋舰也需要同样的射速。然而,设计者似乎未能实现这一目标。

为了提高射速,采取了以下措施:

1. 安装了更强大的炮塔驱动装置。2. 改进了装填手的设计:采用成对且平衡的装填手,这样当一名装填手装填火炮时,另一名装填手就可以在弹药库中装填炮弹和装药。3. 气动式装弹机(马卡罗夫海军上将号)和链式装弹机(巴彦二号、帕拉达号)曾被用于实现炮弹和装药装填过程的机械化。由于性能不佳,尤其是法国产的气动式装弹机,这两种装弹机均被从巡洋舰上拆除。因此,马卡罗夫海军上将号上的气动式装弹机被链式装弹机取代。然而,链式装弹机也未能保证装填速度超过人工装填,因此最终也被从这三艘巡洋舰上拆除。

至于双联装弹机,理论上这种装置应该能将炮弹和装药的供弹速度提高一倍。然而,实际上,这种装弹机设计从未在俄罗斯海军中普及:直到伊兹梅尔级战列巡洋舰的研发阶段才重新考虑采用,在我看来,这表明这种装弹机并没有显著提高射速。

此外,需要指出的是,只有当火炮仅仅因为供弹延迟而无法提高射速时,提高炮弹供弹速度才能真正提升射速。同时,马卡罗夫海军上将级巡洋舰8英寸/45毫米火炮在8度固定仰角下的实际装弹周期为21.5秒。考虑到8英寸火炮是垂直手动瞄准的,我们还必须加上将火炮从射击仰角移动到装弹位置所需的时间。如果将炮闩机构从手动改为电动,装填速度或许可以有所提升,但由于空间和重量限制,无法安装所需的驱动装置,因此并未实现。

总的来说,我认为装填器并非8英寸炮塔设计的瓶颈所在,即便其供弹速度达到每分钟三发,炮塔仍然会因为其他原因无法发射。此外,“马卡洛夫海军上将”级巡洋舰炮塔的射速与其“原型”巴彦级巡洋舰炮塔的射速也相差无几。

8英寸弹药

1904年,俄国皇家海军仅装备有相对较轻的8英寸炮弹,重87.8公斤。装填三硝基甲苯(TNT)后,这种重量的高爆炮弹可携带3.1公斤炸药。

众所周知,在日俄战争中,高爆炮弹的性能缺陷暴露无遗。因此,1907年,海军几乎所有口径的火炮都研制出了新的高爆炮弹。这其中就包括新型8英寸炮弹,而8英寸炮弹的情况与其他口径的弹药截然不同。

事实上,1907年研制出了两种不同重量的新型8英寸高爆炮弹。第一种重112.2公斤,用于装备8英寸/50倍径火炮。第一种炮弹,即1905型,装药量为15公斤。第二枚炮弹与之前一样,重量仅为87.8公斤,装药量为9.3公斤。

原因很简单。事实上,1907型112.2公斤炮弹的长度为805.2毫米,而87.8公斤炮弹的长度仅为616.4毫米。日俄战争后,海军拥有相当数量的装备8英寸/45倍径火炮的舰艇,这些舰艇的供弹机构无法“倾斜”相对较长的112.2公斤炮弹,但继续使用“渡岛式”高爆炮弹又显然不可接受。因此,海军为这些舰艇和火炮研制了一种相对较短的87.8公斤炮弹——这种炮弹被设计成在现有供弹机构能够承受的最大长度。

显然,在订购“马卡洛夫海军上将”级巡洋舰时,没有人考虑到需要更长的高爆炮弹。因此,这些巡洋舰配备的炮塔无法承受112.2公斤炮弹也就不足为奇了。令人遗憾的是,俄罗斯帝国海军最后一批装甲巡洋舰装备的8英寸高爆弹质量远非一流。

但即使是口径达616.4毫米的炮弹,马卡洛夫海军上将级巡洋舰也遇到了问题。根据新的要求,这种口径火炮的弹药装填比例应为70%高爆弹和30%穿甲弹,每门炮装填110发炮弹,则分别为77发和33发(我甚至见过更“苛刻”的比例,75/25%)。然而,实际只装填了55发1907型高爆弹,这意味着高爆弹和穿甲弹的比例为50/50。

然而,87.8公斤重的1907型炮弹的性能不容小觑。1908年,为了提高8英寸高爆炮弹的穿甲能力,决定对其弹头进行硬化处理。根据这一设计,1907型高爆炮弹在垂直入射和以25度角(即与装甲成65度角)入射时,均能穿透自身口径一半厚度的装甲。但是,这里需要特别说明一点:此类炮弹的制造、验收和测试技术规范并未要求在穿透装甲时保持弹体完整性。换句话说,1907型炮弹虽然要求其弹头经过硬化处理,能够穿透自身口径一半厚度的装甲,但并不要求弹体能够完整地穿透装甲。
然后,在 1913 年,对各种类型的炮弹和引信进行了测试,方法是向“排除舰 4 号”(切斯马号战列舰)发射炮弹,结果发现炮弹的硬化弹头当然很好,但穿甲弹尖要好得多。

因此,决定为1907型炮弹配备穿甲弹头。然而,一项重要规定随之确立:炮弹长度必须保持不变。因此,加装穿甲弹头的新型112.2公斤8英寸高爆炮弹,其设计略有不同,装药量也略有降低——从15公斤降至14.1公斤。但是,87.8公斤的8英寸炮弹并未进行重新设计以适配此类弹头。

战争期间,所谓的1907型8英寸炮弹就被应用于8英寸/45倍径火炮。 1915年。但实际上,它仍然是一枚87.8公斤的炮弹,只是在其上加装了一个包含穿甲弹头和弹道弹尖的结构,使炮弹长度从616.4毫米增加到802.6毫米,重量增加到106.9公斤。显然,这种炮弹无法像通常那样从弹药库装填,也无法在盖上盖子的情况下储存在弹药库中。因此,尽管在我所能查阅的资料中没有直接说明,但这些盖子必须在炮塔内拧上,射速也相应降低。

顺便一提,类似的改进设计也应用于1907型12英寸炮弹——结果,我方战列舰12英寸/40倍径火炮的射程显著增加。但精度却急剧下降,只能用于打击区域目标,例如正在扫雷的扫雷艇编队。对于这类舰艇而言,12英寸炮弹的碎片就足以造成有效杀伤;它们还能撕裂扫雷艇的扫雷网,从而干扰其任务。

总的来说,1915型12英寸/40倍径炮弹,可以说聊胜于无。很可能,1915型炮弹对8英寸/45倍径炮的效果也差不多。

至于穿甲弹,情况就比较明了了。1913年之前,使用的是多津岛穿甲弹,但这种炮弹加装了穿甲帽。这种形式的穿甲弹重87.8公斤,长499.1毫米,装药量为1.3公斤TNT。

1907年,一种重112.2公斤的穿甲弹被研制出来,用于8英寸/50倍径火炮——这也是1907年研制的所有炮弹中唯一的穿甲弹。令人惊讶的是,它的装药量甚至比“渡岛”炮弹还要少——只有1.2公斤!这或许是为了最大限度地提高弹体的耐久性,从而获得最大的穿甲能力,但我没有关于这方面的确切数据。

1913年,军方决定彻底放弃8英寸穿甲弹。这主要有两个原因。一方面,高爆弹已经具备了穿透自身口径一半厚度装甲的能力,而且由于其穿甲弹头,穿透完整装甲的几率非常高。另一方面,作战距离的大幅增加使得8英寸穿甲弹的“火力”不足以穿透超过自身口径一半厚度的装甲(事实上,即使是半口径的装甲也难以穿透)。因此,穿甲弹在穿透厚装甲方面的优势荡然无存,这意味着牺牲弹丸的装药量毫无意义。

遗憾的是,我目前没有关于“马卡洛夫海军上将”级巡洋舰是否从弹药配置中移除8英寸穿甲弹的信息,但如果移除了,那么它们的主炮弹药装载量将会减少。或许并没有,如果我们的部队设法找到了存放它们的地方。

射击场

众所周知,鲁里克2号装甲巡洋舰的8英寸炮塔射程为95千磅,最大仰角为25度。与此同时,巴彦号(1899年)的8英寸炮射程仅为67千磅,更准确地说,在最大仰角为18度的情况下,射程为12270米。

马卡罗夫海军上将级巡洋舰的炮塔射程则增大至22度。据S. Vinogradov和A. Fedechkin的计算,这些巡洋舰的8英寸炮发射1907型高爆弹时的射程为13169米,即72千磅。然而,弹道计算器的计算结果略高,为13376米,即73千磅。也许这些受人尊敬的作者们参考了根据略低于额定初速的炮口初速计算出的射击表——这在当时是一种常见的做法,因为舰炮在正常情况下已经有一定的射程。

但即便如此,我必须承认,马卡洛夫海军上将级巡洋舰上8英寸/45毫米舰炮的射程确实严重不足。而且,在这种情况下,缺乏军事经验并非借口:毕竟,在炮塔改装指令下达时,日军在黄海的作战距离早已为人所知——春日级巡洋舰远射程的优势也早已为人熟知。

可以肯定的是,MTK的目标是最大限度地提高8英寸/45毫米舰炮的仰角,从而扩大射程,但在炮塔重量的限制下,最终只达到了22度。但这只是我的猜测,仅此而已。我还应该指出,为了达到可接受的射程,必须从根本上解决垂直瞄准问题。因此,根据射程计算器,在与留里克2型坦克8英寸炮塔相似的仰角下,射程可达14,098米,即77千吨。即使将仰角增加到45度,射程也只能达到90.5千吨。

射程如此大幅下降是不可避免的,这是由于1907型炮弹87.8公斤的重量不合理,以及其弹体(战斗部)形状欠佳所致,而这种欠佳形状的出现是为了在尽可能短的长度内最大化装药量。至于1915型炮弹,不同资料来源的数据存在差异。S. Vinogradov和A. Fedechkin指出,这种炮弹的射程为15,920米,即87千瓦,比87.8公斤炮弹的射程高出15千瓦。然而,E. A. 贝尔卡洛夫教授在其著作《海军炮弹设计》中指出,射程增加了20千瓦,即92千瓦。如果忽略射速明显下降和散布显著增加这一事实,这无疑是一个完全可以接受且令人满意的结果。

塔架安装

关于“马卡洛夫海军上将”级巡洋舰的主炮,值得一提的是,它们的炮塔座与“巴彦”级巡洋舰的并不完全相同,彼此之间也存在差异。在订购“马卡洛夫海军上将”级巡洋舰时,法国方面被要求设计符合新要求(包括但不限于提高火炮仰角)的炮塔。法国以“巴彦”级巡洋舰的炮塔为基础,满足了这些要求。改进后的炮塔图纸被送往俄方。
“帕拉达”级和“巴彦II”级巡洋舰的炮塔座由俄方金属造船厂制造,但后者的专家发现法国的设计存在许多需要改进的问题。因此,“马卡洛夫海军上将”级巡洋舰的炮塔与俄方建造的巡洋舰的炮塔略有不同。总体而言,“帕拉达”级和“巴彦II”级巡洋舰的炮塔性能更佳,但与“马卡洛夫海军上将”级的炮塔相比,并无根本性的优势。

结论

它们非常简单。由于马卡罗夫海军上将级巡洋舰的紧急订单,其建造只能在原设计的基础上进行极少的改动,这极大地削弱了其主炮的火力。问题不仅仅在于,俄罗斯帝国海军最后一批装甲巡洋舰装备的是过时的8英寸/45倍径火炮,而不是装备安德烈·佩尔沃兹万尼级和留里克2级战列舰的现代化8英寸/50倍径1905型火炮。

更重要的是,分配给炮塔的重量和尺寸限制了炮塔的设计,使其无法提升到更高的质量水平,结果导致:1. 无法使用相对较重的112.2公斤重的8英寸1907型炮弹。2. 射程无法大幅提升。此外,所有将技术射速提高1.5倍(从每分钟2发提高到3发)的尝试都以失败告终。

日俄战争期间,“巴彦”号的炮塔相当先进。其射程足以应对战斗,因为无论是日军还是我方,都无法有效打击50千英尺以外的目标。当然,我们有时也能击中远距离目标,但只是偶尔。而且,“巴彦”号炮塔的火力与“浅间”号和“出云”号的炮塔相近,尽管后者配备了两门火炮,而我们只有一门。

然而,这场对我们而言无比不幸的战争结束后不久,海军炮兵取得了长足进步,而“马卡洛夫海军上将”号巡洋舰的主炮却停滞不前。德国装甲巡洋舰“沙恩霍斯特”号和“格奈森瑙”号的210毫米炮塔俯仰角为30度,射程为16200至16300米,相当于88至89链,而我方巡洋舰的射程为72链。因此,即使考虑到德国巡洋舰舷侧炮廓的210毫米炮最大俯仰角仅为16度,射程不超过67链,“沙恩霍斯特”号或“格奈森瑙”号即使只使用四门炮塔210毫米炮,其射程优势也约为1.5英里,火力更是“马卡洛夫海军上将”号巡洋舰的两倍以上。