屑船?神舰?——浅析俾斯麦级战列舰的设计
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屑船?神舰?——浅析俾斯麦级战列舰的设计

(本文作者为Der.Flynn.Girl)

导言

海军兴趣圈内总有些老生常谈万年不变的话题,诸如俾斯麦、大和、企业等等的名舰常被爱好者谈论其战斗经历和技术理念,并通过横向对比各国同期同一类型的战舰来评价它们的优劣。而在二战战舰有关的话题中,俾斯麦级战列舰可以说是最常提及的,并且有关这一型战舰的观点,存在完全相反的两种极端评价:一种观点认为,俾斯麦级战列舰是二战期间欧洲范围内最强的战列舰,具有极为强悍的防御性能和出色的技术装备,是极为优秀、成功的武器设计;另一种观点认为,俾斯麦级战列舰不过是设计理念停留在一战时期的新造舰,其设计严重地浪费吨位,作为大西洋战役中最大最重的主力舰却不如其他新锐战列舰,反映出一战后德国因制裁导致技术断代的窘境。由于战舰是人类所设计建造的最为庞大的武器平台,其具有多方面的复杂性,而通过个别浅显的信息就对整个体系加以定论,其结果显然是片面不当的。那么到底要如何来评价第二次世界大战中德国的俾斯麦级战列舰的设计呢?我整理几份资料编写本文,斗胆尝试简单地谈一谈俾斯麦级战列舰在设计理念和技术性能上的表现。我并不是专业的海军史学者,个人认知有限,难免有诸多错漏之处,敬请各位资深研究者指正,也希望本文能给各位读者一点启发和参考。

设计历程

在分析俾斯麦级战列舰的各方面设计之前,先简单介绍其设计背景以及各阶段的设计演变,以便对其设计取舍做出合理的评价。

作为一战的战败方,德国遭受了极大的损失。在海军方面,曾经规模庞大达数十艘战列舰、战列巡洋舰的德国舰队,在斯卡帕湾全部自行凿沉;根据凡尔赛条约的限制,德国海军的规模被限制在6艘战列舰、6艘轻巡洋舰、12艘驱逐舰和12艘鱼雷艇。战后德国最终保留的战列舰都是远远落伍于时代的前无畏舰。不仅如此,在凡尔赛条约中,德国的新造主力舰被要求不得超过10,000吨排水量(作为对比,1922年五个主要海军国家签订的华盛顿海军条约,对新造主力舰的标准排水量限制为35,000吨),且仅当被替换的老舰达到20年舰龄时才被允许开工建造。显然,协约国对德国施加了苛刻的限制。二战前德国海军的发展,可以说是缺乏基底的。

由于战争给欧洲造成了巨大冲击,加上海军军备竞赛对资源的巨大消耗超出了各国经济的承载能力,在签订华盛顿海军条约后的十年间,各国海军建设整体处于放缓的“假日”时期。当1929年经济危机席卷所有资本主义国家时,各国海军建设受到更加显著的约束。英国甚至进一步放弃了4艘铁公爵级战列舰,这些战舰均于1914年竣工,装备10门343毫米炮,排水量达25,000吨,作为成熟的超无畏舰仍然强于法、意保留的战列舰。随着纳粹在德国掌权,希特勒开始了野心勃勃的军备扩张计划,出于对战争的巨大人员伤亡和国力损耗的恐惧(当然也有民众普遍的厌战情绪),加上自顾不暇,英法放纵了德国的扩张。1935年签订的英德海军协定,直接允许德国建造达到英国35%吨位的水面舰队以及达到英国45%吨位的潜艇,这意味着德国不再受凡尔赛条约的限制了。然而二战在1939年德国闪击波兰的那一刻爆发,留给德国海军发展的时间并不充裕。尽管英国早已不复当年,其仍然保有10艘搭载15英寸炮的战列舰和3艘战列巡洋舰,德国海军要想挑战英国的霸权,甚至比一战时期更为艰难——至少在舰队规模上如此。

有关德国战列舰的建造计划于1934年开始进行。先前德国建造的“袖珍战列舰”引起了其他国家的关注和英法两国的恐慌,这种战舰具有比当时的战列舰快不少的航速(28节对比21节),能避免跟战列舰交战,而比起条约下的重巡洋舰,其6门28厘米炮具有显著优势,加上通过采用柴油机实现的巨大续航力,这些战舰将对海上运输线构成极大威胁。为了应对新的威胁,法国于1931年开始建造敦刻尔克号战列舰,其具有8门330毫米炮和足以应对28厘米炮的装甲防御,航速可达30节,专门应对德国的袖珍战列舰。这引发了新一轮的军备竞赛,德国的第4、5艘装甲舰比前三艘要远为增强(即为后来的沙恩霍斯特号和格奈森瑙号),而意大利为了保持在地中海的均势,不仅对无畏舰进行了大规模改造,还于1934年开始了新型战列舰维多利奥·维内托级的建造,这些新型战舰装备9门15英寸炮,航速达30节,宣称标准排水量达35,000吨(实则为41,000吨左右),明显强于法国的敦刻尔克号。作为回复,法国紧跟着计划建造了黎塞留级战列舰,搭载8门380毫米炮,航速达31.5节。在这场新一轮的海军竞赛中,德国新造战列舰计划的主炮口径,从最初的33厘米,到35厘米,最终到38厘米,显然受到了法国海军建设的影响。

1934年春,德国海军建造局开始计划35,000吨型战列舰的设计方案。最初的技术指标如下表所示[A]:

标准排水量:35,000吨

主炮:8门33厘米炮

副炮:12门15厘米炮

重型防空炮:16门10.5厘米炮

装甲:

主装甲带:350毫米

艏艉装甲带:150毫米

最上甲板:50毫米

装甲甲板(平坦):100毫米

装甲甲板(穹段):120毫米

主炮塔座圈:350毫米

副炮塔座圈:150毫米

司令塔:400毫米

防雷舱壁:60毫米

防破片纵向舱壁:60毫米

尽管德国不是华盛顿海军条约的签约国,当时来看在脱离凡尔赛条约的限制后很可能会改为受华盛顿海军条约的限制,所以最初的设计要求控制标准排水量在35,000吨以内。然而,在设计过程中发现要在如此排水量下实现这些指标是不可能的,所以之后对装甲进行了削减,其中主装甲带降低到320毫米。为了超越法国的敦刻尔克级,这型战舰期望达到33节最大航速,但后来被降低到29节[D]。尽管控制排水量仍然很困难,海军上将雷德尔同意展开搭载35厘米口径主炮的方案研究,并在1935年1月决定将主炮口径提升到35厘米。由此给出的设计方案估计排水量已经超过了39,000吨,但在官方宣称中仍为35,000吨以表示遵守条约规定。尽管增加排水量显然有利于提升战斗力,仍然需要控制舰型不能过大以便于运用,比如要使用基尔运河对舰型的限制基本上为俾斯麦级战列舰最终的尺寸。在废除凡尔赛条约后,德国海军考虑让这型战列舰搭载38厘米炮,这会导致要控制排水量必须削减装甲,但削减装甲后又不足以保持对敦刻尔克级的充分优势。尽管如此,在签订英德海军协定后,德国在海军发展上受到英国方面的压力减轻,而38厘米炮比35厘米炮显然具有更大的威力,尽管采用更大口径的主炮会使得排水量进一步上涨,外交政治压力的缓解使得设计限制能够放宽,为了提升作战能力,不仅提升了主炮口径,还进一步突破了排水量限制以避免削减装甲厚度。

最终,在1936年,德国新造战列舰的设计性能被确定如下[D]:

宣称排水量:35,000吨

实际排水量(公吨):

轻载39,517吨,设计45,451吨,满载49,406吨,战时50,405吨

尺寸:

全长250.50米[1],水线长241.55米,宽36米,吃水10.2米(满载)、9.3米(设计)

动力系统:

12基燃油锅炉,3组蒸汽轮机3轴推进

设计功率138,000轴马力,最大150,170轴马力

设计航速28.0节,最大航速30.1节

续航距离:8,400海里/15节;3,750海里/30节

装甲:

主装甲带320毫米KC在下端降低到170毫米

上部装甲带145毫米KC

甲板80到95毫米Wh

主炮塔130到360毫米KC

主炮塔座圈340毫米KC

副炮塔40到100毫米KC

兵装:

8门38厘米52倍径炮,4座双联装

12门15厘米55倍径炮,6座双联装

16门10.5厘米65倍径炮,8座双联装

16门37毫米机炮,8座双联装

12门20毫米机枪,单装

舰载机:4架Arado196水上飞机

值得一提的是,在建造的初期,俾斯麦级战列舰的舰艏是比较平直的,类似于沙恩霍斯特号和希佩尔海军上将号最初建成时的情况;然而在海试中这样的舰艏造成上浪严重,于是沙恩霍斯特级、俾斯麦级和希佩尔海军上将级都修改为大西洋式舰艏。俾斯麦级二号舰提尔皮茨号在设计上也略有不同,其弹药库段下甲板装甲为100毫米,具备巡航汽轮机,并加装了鱼雷。另外,所有战舰在完工以及战时总是或多或少与其设计计算的数据有所差别,俾斯麦级中的二号舰提尔皮茨号在1944年状态要比俾斯麦号更重[2],其重量分配如下[A]:

舰体11,902公吨(重量单位以下省略)

装甲板(不含炮塔装甲)17,484

主要动力机械(不含液体)3,085

辅机(不含液体)1,360

兵装(包括测距仪等)4,744

炮塔装甲1,598

航空舾装72

水下防御武器4.5

空载排水量:40,250

设备1,023

弹药1,490

杂项(略)

标准排水量:43,978

燃油、航空汽油、锅炉水、润滑油等(略)

最大排水量:53,486

舰体

俾斯麦级战列舰的船型为平甲板型,具有除大和级战列舰之外所有建成的战列舰中最大的舰体宽度,同时也是除大和级、衣阿华级之外满载排水量最大的战列舰[3]。船体内部算上双层舰底被分为6层,型深15米,在10.55米满载吃水[A]下干舷4.45米,相对较低。船体被分成22个纵向水密区,其中第3到第19区段为装甲核心区,覆盖70%水线长度。

俾斯麦级战列舰具有明显偏大的GM值,在47,200吨状态下GM达到4米,为二战时期所有战列舰之最。增加GM值意味着增加舰体的稳性,在进水时不易倾覆,但也会增大恢复力矩缩短横摇周期,不利于舒适性和作为火炮射击平台的稳定要求,也会要求更高的上层结构强度。其他新型战列舰的GM值大多在2.5米左右。尽管增大GM对于火炮射击平台所需的缓慢横摇周期是不利的,俾斯麦级较大的舰宽或许在一定程度上抵消了这一点。

作为最大航速达30节的高速舰,俾斯麦级具有良好的流线特征。其方形系数仅为0.55,较小的方形系数虽然在相同排水量下会需要更大的舰体尺寸,但有利于优化舰体线型降低流体阻力。尽管在侧视图上不明显,俾斯麦级具备球鼻艏,能降低高速航行时的兴波阻力。

德国在俾斯麦级战列舰的建造中大量使用了电焊技术,相比传统的铆接技术显著减轻了舰体重量。德国在战舰上应用电焊技术早有先例,其“袖珍战舰”和多艘新型轻巡洋舰均广泛使用了电焊。然而,当时电焊技术难免存在不足,德国的轻巡洋舰存在舰体强度不足的问题,而在俾斯麦级战列舰上,其艉部的结构强度缺陷可能与电焊有关。

列表对比各国新型战列舰的舰体参数[4]

 

俾斯麦

英王乔治五世

黎塞留

维内托

北卡罗来纳

方形系数

0.55

0.596

0.541

0.56

0.60

长宽比

6.7

7.2

7.3

7.2

6.6

型深(米)

15

15.5

15.6

17

15.0

GM(米)

4

2.21

2.83

1.66

2.62

舰体重量(公吨)

13600

14052

12982

15233

14431

标准排水量

42450

38641

37250

41167

37486

舰体重量占比(%)

32.0

36.4

34.9

37.0

38.5

动力装置

俾斯麦级战列舰采用蒸汽轮机动力,由12基高温高压燃油锅炉提供蒸汽,在3个机舱内搭载3组齿轮传动蒸汽轮机,每组驱动1根推进轴。俾斯麦号在海试中以150,170轴马力达到30.1节最大航速。

尽管在“袖珍战舰”上运用柴油机动力取得成功,之后德国并没有在重巡洋舰及以上的战舰采用柴油机,而是选择了传统的蒸汽轮机动力,但大幅提高了蒸汽的压力和温度,这有利于提高燃油效率和功率重量比。德国在驱逐舰上采用了更高的蒸汽参数,甚至在数值上达到当今的锅炉蒸汽压力,但很可能出于稳定性考虑而在大型舰上降低了蒸汽参数。在服役中,沙恩霍斯特级跟希佩尔海军上将级都饱受动力故障的困扰,俾斯麦级可能限于出动频次,相对没有明显的动力问题。

在设计阶段,德国海军建造局还考虑过蒸汽轮机-电传的动力形式。这种动力在美国的田纳西级、科罗拉多级战列舰和列克星敦级航空母舰上被采用。电力传动可以节省推进轴长度,具备更灵活快捷的加减速控制,当然还保证了极大的电力供应;尽管在沙恩霍斯特号商船(后来转给日本改建为神鹰号航空母舰)使用了蒸汽轮机-电传动力,出于重量方面的考虑,德国并没有在俾斯麦级上采用这种动力模式。值得一提的是,在后续计划的H-39型战列舰上,德国考虑采用柴油机动力。尽管柴油机应用在大型高速舰上存在稳定性和维护困难等等的弊病,如果这型战舰建成,那么将成为应用柴油机动力最大的战舰(排水量高达6万吨)。

俾斯麦级战列舰的动力装置位于舰体舯部,前部为6个锅炉舱,后部为3个主机舱。锅炉舱在宽度上布置为3列,每个锅炉舱在长度方向上安置两基锅炉,在两组3列锅炉舱中间夹着副炮弹药库。锅炉舱段总长度为27.8米,宽25米,占用3层甲板,高10.4米[6]。轮机为寇提斯式,每组分为高压、中压、低压三种轮机,各自连接单个减速机传动。德国偏好采用三轴推进,这样虽然增大了每个轮机的规格和每个传动轴的负荷,但减轻了重量、减小了动力系统的尺寸,相对优化了舱室分划,并且三轴相比四轴在一定程度上更有利于防雷体系。

尽管使用了比其他新型战列舰更高的蒸汽压力和温度,其单减速机的设置影响了动力装置的效率[F],比起采用了更为复杂的双减速机的美国新型战列舰在续航方面有所不如。然而俾斯麦号的燃料搭载量达到8,294吨[8],相比之下北卡罗来纳级为5,540吨,巨大的燃料搭载量使得俾斯麦号的续航力达到19节时8525海里;而英王乔治五世级由于对动力系统的高估,其续航力实际只达到10节时5,600海里[9]。在动力布局方面,其他新型战列舰都错开了机舱以免一击全毁,而俾斯麦级的动力布局仍然较为传统。总体而言,俾斯麦级战列舰应用了新时代的高温高压锅炉提高动力功重比,但在推进效率上仍有所不足,这一点通过巨大的载油量得到弥补。

列表:对比二战各国新型战列舰的锅炉蒸汽参数[5]

 

俾斯麦

英王乔治五世

黎塞留

维内托

北卡罗来纳

蒸汽温度(℃)

450

370

350

325

450

蒸汽压力(kg/cm2)

58

28

27

26

40

列表:对比二战各国新型战列舰的动力系统[7]

 

俾斯麦

英王乔治五世

黎塞留

维内托

北卡罗来纳

最大功率(轴马力)

150,170

110,000

155,000

130,000

121,000

系统干重(公吨)

2800

2812

2865

2306

2863

功率重量比(shp/t)

54

39

54

56

42

舱段长度(米)

55.8

53.6

51.6

56.0

53.8

列表:俾斯麦号战列舰的航速-功率-油耗-续航对应数据[10]

航速(节)

功率(轴马力)

燃油消耗(吨每小时)

续航距离(海里)

15

26517

10.8

8600

19

36848

13.8

8525

21

44261

16.0

8150

24

66363

22.4

6640

27

99365

32.2

5200

28

119976

38.5

4500

30

151432

49.6

3750

主炮

俾斯麦级战列舰搭载4座双联装共8门380毫米52倍径主炮,炮塔前二后二各自背负布置。德国在俾斯麦级上采用了传统的双联装炮塔,双联装的形式不仅体现在主炮上,还体现在两类副炮上。采用双联装炮塔可以同时打击更多不同方位的目标,但比起三联装、四联装炮塔会需要更多的核心区长度,不利于减轻装甲重量。虽然已经实现了三联装的15厘米和28厘米口径的炮塔,德国并没有在俾斯麦级战列舰以及后续的战列舰上采用三联装炮塔,这或许反映出德国海军对于新型战列舰保守的设计思想。

列表:对比几种38厘米口径舰炮[11]

搭载舰

俾斯麦

巴伐利亚

黎塞留

维内托

厌战

联装数

2

2

4

3

2

炮塔重量(公吨)

1064

867

2476

1595

828

火炮倍径(英标)

48.4

42.4

45

50

42

炮管质量(公吨)

111

77.5

94.13

102.4

101.6

最大仰角

30

16

35

35

30

射程(米)

35500

20250

41700

42260

30680

炮弹质量(千克)

800

750

884

885

879

发射装药(千克)

212

277

288

271.7

196

炮口初速(米每秒)

820

805

830

870

749

身管寿命

250

 

200

110

335

装填时间(秒)

26

23

32

45

30

与一战时期巴伐利亚级的38厘米炮弹相比,俾斯麦级战列舰的主炮炮弹更重,尽管在发射药的数据上有所降低,但由于炮管更长,新型38厘米炮的炮口初速也有所增加。一战时期由于预想的交战距离下炮弹弹道会比较平直,此时采用高速轻弹有利于提高射速,而采用重弹不仅会降低炮弹速度,还存在弹体强度上的问题;但到二战时期战列舰的交战距离已经极大地提升,此时轻弹存速性能差的弱点就变得明显了。通过对比不难发现,俾斯麦级的主炮炮弹比起英法意的38厘米炮弹仍然更轻,而在炮口初速上也仅高于英方,单从炮弹质量和速度来看,理论上俾斯麦级的主炮穿甲性能处于劣势;但是,法国的38厘米炮在实战中出现过炸膛事故,这在一定程度上反映没有对其进行充分的性能测试,而在减装药下,炮口初速降低到785米每秒;而意大利维内托级的38厘米炮不仅明显身管寿命较低,还存在散布界较大的问题。炮弹性能和火炮体系的可靠性之间当然需要平衡。

列表:对比俾斯麦级和维内托级的主炮散布[12]

距离(米)

俾斯麦

维内托

20,000

110

200

23,000

116

400

列表:对比不同38厘米炮的穿深[13]

距离(米)

俾斯麦

黎塞留

维内托

厌战

22,000

393/104

393/105

 

259/121

27,000

304/126

331/138

380/130

229/145

德国二战时期的大口径舰炮明显偏重,这与其一战时期较轻的舰炮形成了鲜明对比。在炮尾增加重量会移动重心,这有助于炮塔配平。所有德国的大口径舰炮采用药筒装填发射药,这也导致装填机械相对复杂并增加了重量,但配合采用滑动楔形装填机械,可以实现较高的射速。俾斯麦级的主炮塔内,两门炮的间距较大,这当然有利于减小干扰提高射击精度,然而主要是在两门炮之间设置了扬弹机,这一点常被诟病,增加了炮塔尺寸。俾斯麦级的主炮最大仰角仅为30度,但35.5千米的最大射程也足够了,射程超过30千米时无法确保足够的精度,并且考虑到北海能见度低的作战环境,也不需要太大的射程;而抬高仰角限制需要修改机械结构,增加了炮塔重量,同时也增大了炮塔上的开口。俾斯麦级的38厘米炮在22.4度仰角下射程为30,000米,考虑到横摇的影响,30度最大仰角是足够的。

副炮

俾斯麦级战列舰的副炮由6座双联装15厘米炮和8座双联装10.5厘米炮构成,分别负责对海和对空的火力。在副炮方面,英美的新型战列舰采用两用炮,这显然可以节省重量并装备更多的火炮,然而由于对空性能对射速和旋转俯仰速率都有要求,这限制了两用炮的口径,在一定程度上影响其对海的效能。

尽管在当今的电子游戏中德国战列舰常常被塑造成副炮火力猛烈的形象,并且一些德国战舰确实具有明显较强的副炮配置(例如装甲巡洋舰),事实上俾斯麦级战列舰并不能说具有突出的副炮火力。与黎塞留级相比[14],俾斯麦级在对海方面的副炮无论是数量还是投射量上都明显不如。当然,如果将10.5厘米高射炮也计入对海副炮,那么这样的副炮火力相比大多数战列舰确实高出不少;然而同样也可以把黎塞留级的10厘米高射炮以及大和级的12.7厘米高射炮计入对海火力。尽管在战役中有将10.5厘米高射炮作为对海武器使用的实例,设计考虑上这些火炮并不参与到应对敌方驱逐舰的火力。

列表:对比不同战列舰的15厘米副炮[15]

舰级

俾斯麦

黎塞留

维内托

纳尔逊

联装数

2

3

3

2

炮塔重量(公吨)

120

228

135.4

86

火炮倍径(英标)

52.42

55.05

55

50

炮管质量(公吨)

9.08

7.78

8.9

9.157

最大仰角

40

45

45

45

射程(米)

23,000

26,474

25,740

23,590

炮弹质量(千克)

45.3

54.17

50

45.36

发射装药(千克)

14.15

17.3

16.35

14.06

炮口初速(米每秒)

875

870

910

902

身管寿命

1100

700

 

700

装填时间(秒)

7.5

8

15

12

装甲防御

战列舰可以说是最强调防御设计的舰艇,而德国战列舰也经常给人留下抗沉性能优异的印象。在各国的新型战列舰中,俾斯麦级战列舰具有最大的装甲重量占比,其装甲重量仅次于日本的大和级战列舰。然而,俾斯麦级同时也具有最大的防御范围,并且其装甲设计明显类似于一战时期的战列舰,相对采用“完全防护”而不是“集中防御”的设计理念,这导致俾斯麦级的装甲厚度以及免疫区并不算出众。尽管在袖珍战舰上尝试了新颖的装甲设计,在重巡到战列舰这些大型舰艇上,德国海军采用了保守的设计理念,这一点常被后人诟病,由于过大的防护范围而降低了装甲厚度,导致“浪费吨位”。而这些保守思想的支持者则表示,由于德国大型战舰经常独自作战,需要全面防御来限制舰体的受损进水范围,并且考虑到作战环境以近战为重,相对的水平防御上的弱点可以谅解。这或多或少都是以事后者的角度来评价,当然历史进展的经验教训是必要考虑的,但也要引入当时的局限和设计需要,否则自然会以偏概全了。

列表:对比各国新型战列舰的装甲重量[16]

 

俾斯麦

英王乔治五世

黎塞留

维内托

北卡罗来纳

装甲重量(公吨)

18,700

12,612

16,045

13,684

15,087

占比(%)

44.4

32.5

43.1

33.2

40.2

俾斯麦级与其他新型战列舰在装甲设计上的主要区别有:采用垂直主装甲带,保留上部装甲带,主装甲甲板位于下甲板并用穹甲与主装甲带衔接。倾斜主装甲带通过增大炮弹侵入的角度提高抗穿能力,相应地往往由于内置而缺乏对外侧浮力的保护;集中防御对防护范围的牺牲,往往导致取消上部装甲带以节省重量;穹甲曾经有过风光的时代,相比垂直主装甲带通过倾斜效应在大幅提高抗弹性能的同时节省重量,但俾斯麦级的穹甲也明显占用了大量空间,并且主装甲甲板的位置较低,减少了核心区空间。

俾斯麦级战列舰主要采用三种材质的装甲:KC(克努伯渗碳钢,Krupp Cemented)用于装甲带和主炮塔装甲,Wh(Wotan hart,等价于匀质钢)用于甲板装甲和副炮塔装甲,Ww(Wotan weich)专用于纵向防雷舱壁。俾斯麦级的KC装甲具有较好的性能,优于美国的Class A装甲钢但由于渗碳厚度偏大而略逊于英国的同类装甲。一些资料直接给出了等价的厚度数据,但炮弹穿深受多种因素影响,应对不同的炮弹在不同的接触速度和角度下,不同材质的装甲各有优劣。通过渗碳处理,装甲在表面得到硬化,甚至能直接瞌碎弹体,但硬化也使得钢质变脆,所以需要在装甲内侧保留较好的韧性。对于甲板装甲,其迎击炮弹的角度较大,此时匀质装甲能充分发挥对炮弹的偏转效应[E]。对于防雷舱壁装甲,不需要考虑对抗穿甲弹,而需要抵抗爆炸产生的冲击,所以采用软化处理的高韧性的Ww钢。

在抵抗大口径穿甲弹的防护体系上,俾斯麦级的320毫米主装甲带与120毫米穹甲以及45毫米防雷装甲构成的体系往往成为吹捧的一大亮点。如果考虑到主炮塔段主装甲带具备的倾斜角,那么这三层装甲的合计抗弹效果更加突出了。得益于较厚的穹甲,由这三层装甲构成的体系可以说是所有战列舰当中无与伦比的,尤其是在近距离上更加难以击穿。然而穹甲并不是德国人的独创,其他国家没有采用这种装甲结构自然有道理。由于炮战距离的增加使得炮弹落角增大和弹道更加弯曲,水平防护无论是需要的装甲厚度还是受弹面积都增大了,同时穹甲的效益也明显降低。单从倾斜效应考虑,炮弹落角为20度时,倾斜20度的主装甲带与向下偏折30度的穹甲具有相同的迎击角度,而穹甲明显占用更多空间。在其他采用穹甲的近代战列舰上,穹甲一般用于抵抗破片,而不是刻意考虑应对穿甲弹。

与其他新型战列舰相比,俾斯麦级在水平防护上排位垫底。值得注意的是,多层的装甲防护体系在抵抗击穿的效果上不等同于简单的厚度叠加,一般而言多层防护体系比起相同厚度的单层体系的防护效果要差,而介于两者之间的贴合叠加的体系的防护效果也介于两者之间。由于俾斯麦级的装甲布局相对复杂,在衡量水平防护时需要考虑不同的情况,即弹道通过的各层装甲的可能。就炮弹而言,第一道装甲是主装上方的145毫米上部装甲带或者50毫米露天甲板装甲(在副炮附近为80毫米),然后是110毫米的穹甲(弹药库段120毫米)与45毫米防雷舱壁,或者80毫米的水平甲板装甲(主炮弹药库段95/100毫米)。这几种情况下体系的等效水平装甲厚度如列表所示。尽管俾斯麦级战列舰在水平防护上不如其他新型战列舰,要击穿这样的防护体系,俾斯麦级自身的主炮至少也要26.5千米的距离,如此远的距离下要命中目标等价于摸奖了。当然,英国的大口径舰炮相比具有更弯曲的弹道和更大的弹重系数,这有利于提高水平穿深,而对于具体的击穿数据则限于统计标准等多方面因素的差异,此处不做定论。在著名的丹麦海峡战役中,英德战舰的交战距离在14~22千米范围,这样的距离下俾斯麦级的水平防护还算能应对。然而,俾斯麦级的主炮发射药直接布置在下甲板之下,这意味着即使没有完全击穿,一旦造成穿孔,就可能引发致命的发射药殉爆[19],对比而言英王乔治五世级将发射药置于舰底并覆盖防破片装甲,明显减小了隐患。

列表:不同情况下俾斯麦级的装甲体系等效水平厚度[17]

途径

等效厚度(毫米)

145毫米上部装甲带、110毫米穹甲、45毫米防雷舱壁

107

145毫米上部装甲带、80毫米甲板装甲

115

50毫米露天甲板、80毫米甲板装甲

104

尽管从抵抗大口径穿甲弹的角度而言,俾斯麦级的水平防御存在不足,其多层防护体系也不是一无是处。145毫米的上部装甲带与50毫米露天甲板足以防御重巡洋舰的8英寸主炮,这意味着中小口径的舰炮无法对其大部分舰体空间造成损伤。另外,穿过145毫米上部装甲带或者50毫米露天甲板足以触发引信,对于一些延迟较短的情况,炸弹会在接触下甲板装甲前爆炸,而足够厚度的下甲板装甲可以抵御爆炸产生的破片和冲击波,从而保护了核心区。比如,考虑航空炸弹以垂直角度击穿50毫米露天甲板后还有200米每秒的速度(随便编的),引信延迟0.01秒,则在爆炸前通过了2米,而露天甲板到下甲板足足有5米的距离;又比如一发38厘米炮弹以约15度落角击穿了上部装甲带触发引信,延迟0.035秒(即俾斯麦级的主炮穿甲弹引信延迟),在存速500米每秒(编的)的情况下于爆炸前通过了17.5米,而俾斯麦级的舰宽达到36米,这确实可能使得炮弹在接触下甲板前爆炸。

列表:对比各国新型战列舰的水平防御[18]

 

俾斯麦

英王乔治五世

黎塞留

维内托

北卡罗来纳

动力舱段

50+80

124

150+40

36+100

37+(36+91)

弹药库段

50+95

149

170+40

36+150

37+(36+91)

在水下防御方面,俾斯麦级战列舰的表现也不佳。尽管防雷舱壁到船壳的距离合格,其水下防御体系的舱室划分存在缺陷,主要是在防雷舱壁外缺乏一层空舱,直接与液舱接触,导致爆炸能量经由液舱传递至防雷舱壁时缺乏一段必要的缓冲。无论是防雷还是对抗水中弹,这样的体系都是不足的。在实战中,俾斯麦号被威尔士亲王号命中一发水中弹,造成严重侧倾。尽管这发水中弹较深,俾斯麦级的主装甲带向下延伸的幅度仍然明显不足,然而受重量限制也无法实现充足的覆盖深度了。

列表:对比各国新型战列舰的水下防御[20]

 

俾斯麦

英王乔治五世

黎塞留

维内托

北卡罗来纳

防雷舱壁厚度

45

19~22

30~50

28~40

56~95

防雷纵深(舯部)

5.4

3.96

7.0

6.6

5.8

防雷纵深(炮塔)

3.0

3.05

4.5

5.7

5.3

设计承受炸药

250

454

300

320

 

俾斯麦级战列舰的主炮塔装甲防护也存在不足。主炮塔炮座装甲为340毫米KC,在露天甲板下方到核心区这段降低为220毫米,因为其外侧有上部装甲带和露天甲板的保护。就厚度而言,在新型战列舰中只有英王乔治五世级的炮座装甲更薄。主炮塔前盾为360毫米KC装甲,尽管比炮座略厚,其内偏的小角度以及炮管需要的开口都会降低等效厚度。炮塔顶部装甲为130毫米,厚度对比其他新型战列舰明显偏低。主炮塔前方连接顶部和前盾的穹段180毫米装甲是一个可能的防护弱点,其向下偏折的角度约26度,在面对较大落角(20度及以上)的炮弹时缺乏足够的等效厚度。德国炮塔的拱形常常被后人诟病,由于减小了迎击角度而降低了抗弹效果,不过这种形状减小了表面积,应该有减轻重量的目的。

列表:对比各国新型战列舰的主炮塔装甲厚度[22]

 

俾斯麦

英王乔治五世

黎塞留

维内托

北卡罗来纳

炮座

340

275~324

405

350/280

292~406

炮塔前盾

360

324

430

380

406

炮塔侧面

150/220

174/224

300

130/200

249

炮塔顶部

130/180

149

170/195

150/200

178

俾斯麦级的15厘米副炮装甲为匀质钢。副炮装甲的厚度显然不足以抵挡大口径炮弹的直击,只能应对6英寸口径及以下的炮弹和破片。由于制造低于4英寸的抵抗小角度射入的高性能穿甲弹的硬化装甲在当时难以实现[E],应对任何角度的中小口径炮弹采用匀质装甲钢是合适的。副炮炮座装甲在露天甲板以上为80毫米,在露天甲板下方为20毫米。

俾斯麦级具备艏艉装甲带,其中艏部装甲带为60毫米Wh,从主装甲带前端延伸到舰艏起点;艉部装甲带为80毫米Wh,从主装甲带后端延伸到舵机室。艏艉装甲带上方是覆盖到露天甲板的35毫米Wh装甲,50毫米露天甲板装甲也覆盖了核心区前后相当的范围。这些艏艉区域的装甲被一些人认为是完全防御的体现,尽管集中防御不意味着一定没有艏艉区域的装甲。在核心区后端到舵机室之间,110毫米Wh下甲板装甲及穹甲构成对轴系的防护。由于其外侧还有80毫米的装甲带保护水线,俾斯麦级在轴系段的装甲防护比起其他战列舰是相当出色的。

列表:俾斯麦级战列舰的装甲重量分配[23]

名称

甲板、舱壁

侧舷装甲

横向舱壁

炮塔座圈

指挥塔

总计

重量(公吨)

9165

5149

372

2306

492

17484

占比(%)

52.4

29.4

2.1

13.2

2.8

100

总结

俾斯麦级战列舰是二战期间德国最大的战舰,同时也是大西洋战役中最重的战舰。其主炮口径达到了与法意新型战列舰同级的38厘米,同时具备30节的高航速和优秀的续航距离,对英国的海上运输线能构成极大威胁。俾斯麦号在丹麦海峡战役中击沉了胡德号并击退了威尔士亲王号,提尔皮茨号则单是其存在就曾导致PQ-17船队解散并由于潜艇和飞机的袭击遭受惨重损失。毫无疑问,俾斯麦级战列舰的建成使得德国海军拥有了对抗其他新型战列舰的战力。

尽管俾斯麦级是大西洋战役中最大最重的战列舰,其性能并没有夸张地明显超过其他新型战列舰。在讲述战史时,为了丰富表现力,常常会塞入一些夸大、煽情的成分。比如,胡德号战列巡洋舰被称为皇家海军的荣耀,却被俾斯麦号殉爆,似乎没有逃脱日德兰海战中3艘战列巡洋舰发生弹药库殉爆的魔咒;俾斯麦号被数量上碾压的皇家海军围攻,仍然坚持了相当长的时间才沉没,承受了大量损伤,诸如此类。实际上应当清楚地将带有意识形态的评价与技术角度的客观分析区分开来。将敌人吹到巨大的威慑性,便能衬托出我方击败强敌的伟大,这也是老套路了。另一方面,为了保证不落后于对手,适当高估敌方的武器性能以对自身武器研发和战术运用提高要求是必要的。

正如本文所述,俾斯麦级的战斗性能并没有明显强于其他新型战列舰,尤其是在装甲防御方面。然而,如果走向另一个极端观点,认为俾斯麦级战列舰在设计理念上落后,战斗力与吨位不相称,不过是一艘新造的停留在一战时代的战舰,当然也是不准确的。德国在俾斯麦级战列舰上应用的技术可以说是跟随着时代发展的,更重的炮弹、性能更好的装甲、高温高压锅炉、电焊、更厚的甲板装甲等等都表明俾斯麦级战列舰并不是彻底落后于时代的战舰。至于广为传播的所谓浪费吨位的问题,应当结合具体的设计背景加以评析。当时德国海军并没有更大口径的舰炮,并且从沙恩霍斯特级和希佩尔海军上将级这些战舰的布局来看,德国在大型战舰的设计上偏向保守传统。采用完全防御等设计理念与英美的设计相比确实需要更多重量,但俾斯麦级相比英美新型战列舰多出的重量不全是完全防护的原因,应当注意采用4座双联装炮塔明显拉长了核心区,并且俾斯麦级具备功率更大的动力装置。如果单从纸面数据断定俾斯麦级战列舰浪费吨位,那么没有采用完全防护、使用方形舰艉减阻的英国前卫号战列舰,恐怕更加浪费吨位吧。从另一个角度来说,条约对排水量的限制促进了战舰设计需要折衷取舍,而在条约严格限制下设计的战舰与没有条约限制的设计在理念上自然是不可等同的。

注释

1. 虽然此处为1936年定型设计方案的数据,但俾斯麦号在建造时预设为垂直艏,直到39年冬才改为大西洋艏。绝大多数数据中俾斯麦型全长为250.5m,我粗略的测算也确认该长度为大西洋艏状态下的数值。由于实在搜不到垂直艏状态的全长,虽然仍然可以用设计图纸测算,此处暂时照搬原资料不变了。

2. 统计不同资料中的重量分配表总是不一致的。虽然此处直接引用了kbismarck.com的数据,但在对比其他资料后,我推断此处应为提尔皮茨号1944年状态的重量分配,而不是俾斯麦号建成时的统计数据。我之前的推测是设计估算与建成统计的差别,目前我认为这里是引用资料本身的错误了。在18年版的解剖战舰俾斯麦(即引用资料B)中也照搬了kbismarck上的数据,我认为实际上kbismarck把1944年状态的提尔皮茨号的重量给统一用在俾斯麦号新建状态了。

3. 二战后英国建成的前卫号战列舰满载排水量达52,245公吨,比俾斯麦号更重,但不如提尔皮茨号。

4. 有关英王乔治五世级和黎塞留级的数据参考了简式出版社的《British, Soviet, French and Dutch Battleships of WWII》;英王乔治五世级中GM引用Howe在1944年满载下的数值;黎塞留级的GM为满载47,547公吨下的数值,舰体重量为《French Battleships 1922-1956》中设计计算的舰体和舾装重量之和(=8276+4706),标准排水量相同出处;俾斯麦级的数据参考了Seaforth出版社《Battleship of the Bismarck Class》,标准排水量由46,980-4000(燃油)-530(饮用水)得到,舰体重量合计了设备;维多利奥·维内托级的数据参考了Seaforth出版社《The Littorio Class Italy’s Last and Largest Battleships 1937-1948》,GM为满载排水量45,752吨的数值,舰体重量基于重量分配表推算并合计了舾装(=37801*(0.281+0.122));北卡罗来纳级的数据参考了《U.S. Battleships an Illustrated Design History》,GM为满载排水量44,377吨状态的数值,方形系数为个人计算的满载状态,舰体重量由于附录中美式计量标准包括了甲板装甲等部分,此处参考书中第278页北卡罗来纳与英王乔治五世的对比表并换算为公吨。长宽比均以水线处计算。

5. 蒸汽温度以过热蒸汽温度(superheated steam)为准,压力为工作压力(working pressure)。俾斯麦的数据参考kbismarck.com, 英王乔治五世的数据参考《British, Soviet, French and Dutch Battleships of WWII》,由700F、400磅每平方英寸换算得到;黎塞留的数据参考《British, Soviet, French and Dutch Battleships of WWII》;维内托的数据参考Seaforth出版社《The Littorio Class Italy’s Last and Largest Battleships 1937-1948》,蒸汽压力由25atm换算得;北卡罗来纳的数据参考《U.S. Battleships an Illustrated Design History》,由575PSI、850F换算得。

6. 参考《Anatomy of the ship : the battleship bismarck》(Jack Brower);长度由侧视剖面图中标注算得,不计入副炮弹药库和辅助机舱;宽、高为测算所得,存在测量误差。舱室高度不计双层舰底。

7. 俾斯麦的动力重量参考[C];英王乔治五世参考《British, Soviet, French and Dutch Battleships of WWII》;黎塞留参考《French Battleships 1922-1956》,采用公试中32节航速的功率,尽管过载下达到179,000轴马力;维内托和北卡罗来纳的数据参考同之前注释。不同资料之间难免存在误差,数据仅供大致参考;部分舱段长度为大致测算,存在测量误差。

8. 参考资料[D]中,俾斯麦号搭载的8,294吨重油中包括了补给部分(supplementary),实际可用为7,400吨。

9. 《British, Soviet, French and Dutch Battleships of WWII》1944年,约克公爵号。

10. 基于参考资料[C]中俾斯麦号43000吨排水量下输出功率对应燃料消耗的表格,对俾斯麦号在不同航速下所需的功率做近似计算。有关俾斯麦级战列舰的航速-功率曲线我并没有查到资料,此处仅为估算。

11. 数据参考《Naval Weapons of WWII》、《Naval Weapons of WWI》;俾斯麦号的装填时间为4度仰角时数据;巴伐利亚号有将火炮俯仰角从-5~16度提升到0~20度;黎塞留号的主炮装填时间为25-40秒,应该与仰角有关,原先填入25秒,后参考Navweaps上的注解,填入战后改善装填机械能达到32秒一轮射击的数据;维内托号的主炮身管寿命为110-130发。

12. 散布单位为米;俾斯麦级的散布数据参考kbismarck.com,维内托级的参考Seaforth出版社《The Littorio Class Italy’s Last and Largest Battleships 1937-1948》,注意维内托的数据仅为估计值。

13. 数据参考Navweaps;由于各种数据之间匹配困难,部分穿深对应的距离不严格精确。为方便对比,统一参考基于美国经验式的数据。穿深数值单位为毫米,记述为垂直穿深/水平穿深。

14. 设计上黎塞留级原定搭载5座三联装15厘米炮,侧舷9门;实际建成时删减了前2座炮塔,腾出的空间用于增加防空武器。

15. 数据引用《Naval Weapons of WWII》;注意此处维内托的15厘米炮塔重量不包括炮盾(Weight less Shield);装填时间给出范围的,取最大值;此处俾斯麦级的15厘米炮装填时间为最小值,而根据参考资料[F],由于人力装填的原因,只能做到12秒的装填速度。

16. 参考资料与注释[4]一致,重量占比以标准排水量为准,此处北卡罗来纳的装甲重量引用kbismarck上的对比表格。

17. 这里偷懒照搬了战列舰论坛U-571的贴《读贴札记 - 俾斯麦的装甲防护》,原帖参考资料为Nathan Okun对俾斯麦级战列舰的装甲防御评价,即参考资料[E]。等效厚度为根据俾斯麦级的38厘米炮对其击穿距离查询其穿深曲线得到,在这些情况中对俾斯麦级的主炮至少也要在26.5km距离击穿。

18. 维内托级和北卡罗来纳级在内侧和外侧的甲板装甲体系不同,此处均以内侧为准。北卡罗来纳级的数据由英寸换算近似到1毫米所得(1.45’’+(1.4’’+3.6’’)),注意中甲板由两层叠合,并且未计入0.62英寸的下甲板。表中装甲厚度均为毫米。

19. 详见战列舰论坛seven_nana《俾斯麦级的防护设计缺陷 - 来自英国报告中的观点》。

20. 防雷舱壁厚度为毫米,按单层计;防雷纵深单位米,炮塔处的防雷纵深即为核心区末端处的防雷纵深;设计承受炸药单位千克TNT,注意设计指标与实际效果往往差别巨大;维内托的防雷系统较为特殊,为普列赛结构,防雷纵深为测算估计;此处北卡罗来纳的防雷舱壁厚度实际为弹药库段主装内侧的水下装甲带厚度,3.75~2.2英寸,其防雷纵深为测算估计,其中炮塔防雷纵深为尾炮塔处,仅供大致参考。

21. 法国的敦刻尔克级战列舰同样在主炮塔顶部使用表面硬化装甲,在实战中一发英国15英寸炮弹击中其二号炮塔顶部前段右侧,尽管打出跳弹,被击中的装甲产生的碎片在内部引燃了发射药,直接导致炮塔右侧人员全部阵亡。详见战列舰论坛seven_nana《敦刻尔克级与黎塞留级战列舰的战损记录与分析》。

22. 英王乔治五世与北卡罗来纳的主炮塔座圈装甲在不同扇面厚度不同,侧面最厚;由于炮塔后部装甲多用于配平,不做比较;维内托的炮座装甲与俾斯麦类似,在露天甲板以下的部分削减了厚度;注意美国新型战列舰的炮塔前盾装甲为匀质钢。

23. 引用kbismarck;对应名称翻译较为笼统,装甲全重不包括炮塔装甲。

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