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风帆的落幕 蒸汽机时代的来临 铁甲舰时代的舰炮装甲与火炮布局

时间:2016-01-24

铁甲舰的的形象是大舰巨炮蒸汽机装甲,为什么这些设计能够取代了原有的设计模式,铁甲舰时代的设计模式相比于风帆建立时代的设计模式,又有什么本质的区

提示:本文共有 6812 个字,阅读大概需要 14 分钟。

1860年至1890年是自然动力时代到蒸汽动力时代的过渡时期,是近距离海战与中远距离海战的过渡时期,是实心炮弹与高爆弹穿甲弹的过渡时期,占领甲板数千年之久的风帆黯然落幕,咆哮的蒸汽机成为时代的主流,在那个风能与蒸汽机交相辉映的时代,在那个各种海军思想激烈碰撞的时代,在那个撞角设计复兴的时代,在那个所有人都在为千古未有之变局而迷茫的时代,海军应当如何发展海军?没有人可以回答这个问题。

铁甲舰的的形象是大舰巨炮蒸汽机装甲,为什么这些设计能够取代了原有的设计模式,铁甲舰时代的设计模式相比于风帆建立时代的设计模式,又有什么本质的区别?

重甲骑士的先兆——直布罗陀海战

1782年,西班牙人将装甲安装在了风帆战列舰上,但是装甲设计导致战舰的排水量直线上升。风帆不堪重负,风帆战列舰装上装甲以后根本跑不动,所以西班牙人认为给风帆战列舰安装装甲是一种愚蠢的选择。即便如此,西班牙这种失败的常识,也已经为海军的变革埋下了一颗种子。

蒸汽时代的先声

1815年美国人富尔顿将蒸汽机和明轮舰艇结合起来,建造了世界上第1艘汽轮,但是明轮设计效率很低,而且硕大的明轮非常显眼,容易被摧毁,因此在蒸汽船诞生之初,各国海军并不信任明轮蒸汽船,仅仅是在一系列的小型舰艇之上尝尝鲜。

1837年螺旋桨诞生,螺旋桨位于水线以下,安全性大大提升,再者螺旋桨全部浸没在水中,效率远高于明轮设计。三胀式蒸汽机制造越发成熟,功率密度快速提高,水面舰艇的航速从几节跳到了十几节。但是蒸汽机的可靠性非常糟糕,一天熄火七八次都属于正常操作,因此海军在蒸汽时代的探索走的非常的谨慎,在那个年代新式的战列舰往往是将蒸汽机与原有的风帆战舰结合起来,战舰正常情况下使用风力航行,以减少蒸汽机的磨损。只有在进入交战状态或者风速较低的时候,才会启动蒸汽机。就算到了20世纪初巴西海军的米纳斯吉拉斯级战列舰都保留有风帆时代的残留——硕大的前后桅杆

开花弹时代的冲锋号——锡诺普海战

1853年,沙皇俄国海军将开花弹实用化,以37人阵亡,229人受伤为代价,干掉了奥斯曼土耳其帝国3000人。顺道俘虏了150名军官,老式的无装甲风帆战列舰,面对拥有爆炸能力的开花弹,风帆战列舰引以为傲的数以百计的舰炮在开花弹时代,成为了风帆战列舰的催命符,一发恰到好处的高爆弹就可能让一艘风帆战列舰成为一团硕大的烟花。锡诺普海战中奥斯曼土耳其帝国的惨败,标志着风帆战列舰时代的丧钟已经被敲响。

1860年皇家海军正在建造新一代的帝国壁垒,壁垒级风帆战列舰

壁垒级风帆战列舰采用双层炮甲板设计,上下两层跑甲板共计拥有90门舰炮,为了适应新时代的来临,壁垒级风帆战列舰是一艘混动的战列舰,拥有一台8000马力的蒸汽机作为辅助动力

实际上英国皇家海军的反应之迟钝也是体现出了大国海军的谨慎,走对路了,那叫理所应当,走岔路了那叫自掘坟墓,英国的有识之士与英国海军的少壮派很清楚,风帆战列舰已经落后于时代了,但是英国皇家海军内部的保守派固执的拒绝任何与他们的认知不符的战舰,直到1861年,皇家海军非常惊悚的发现,法国海军开工了整整10艘的普罗旺斯级铁甲舰。

皇家橡树好

英国海军赶紧拿自己的勇士和对面的普罗旺斯对比了一下,打打不过,跑跑不过,还没有对方抗揍,怎么看怎么觉得要完蛋,火急火燎的叫停了壁垒级风帆战列舰的建造计划,建造完成度较高的前4艘在,取消了上层炮甲板后简单铺设了一层装甲

壁垒级风帆战列舰摇身一变变身为了皇家橡树号/王夫级木壳铁甲舰(皇家橡树号为一号舰,王夫级为2-4号舰,皇家橡树与王夫的区别仅仅是长度以及蒸汽轮机的功率,导致皇家橡树常常被列入王夫级战列舰。)

为什么直到1860年英国皇家海军依旧在建造落后的混合动力战舰?

在1862年以前,各国海军在风帆战列舰与铁甲舰孰优孰劣这个问题上举棋不定难以作答。铁甲舰拥有一定的装甲,但是装甲的厚度很薄(木壳铁甲舰装甲厚了就该沉下去了)薄薄的一层装甲能起到多少效果?更何况装甲带的设计导致风帆战列舰因为额外铺设了一层装甲,导致排水量上升,为了平衡质量必须必须取消掉一层炮甲板。也就是说同吨位的铁甲舰相比于风帆战列舰火力要少1/2。而且两者在航速上基本相同(19世纪中期的风帆战列舰不是传统意义上的风帆战列舰,而是蒸汽机和风能的混动战列舰)。因此甲舰发展初期,并没有与风帆战列舰形成质的差距。

确立铁甲舰全面优势的麦利玛克,炮塔时代的开端的标志莫尼特

1862年3月8日,美利坚联盟国(美国南北战争当中的那个南)海军采用了装甲设计与开花弹的麦利玛克号木壳铁甲舰偶遇两艘美利坚合众国的风帆战舰,在战斗当中风帆战舰的实心弹只能在麦利玛克号的装甲带上砸个坑,麦利玛克号一发开花弹砸过去,分分钟钟点燃敌方的木板。麦利玛克号轻而易举的击沉了两艘美利坚合众国的风帆战舰。这场战役证明在铁甲战士的舰炮的多寡并不是衡量战舰性能的决定性因素,本次战役确立了铁甲舰性能全面优于风帆战舰。

同样在1862年,美利坚联盟国海军弗吉尼亚号铁甲舰(CSSVirginia)与美利坚合众国海军莫尼特号铁甲舰(USSMonitor)

在人群中多看了你一眼,就产生了你瞅啥?瞅你咋地?你试试?试试就试试。就这样世界上第1次铁甲舰之间的战争爆发了。

那么这两艘铁甲舰之间有什么区别呢?

两艘军舰最本质的区别就在于,弗吉尼亚号铁甲舰带有明显的风帆战列舰遗留,采用炮门式设计,拥有十四个炮门和十门火炮(不用怀疑,没看错火炮才十门)舰艇中轴线上舰首舰尾各一个炮门,四个斜角上各有一个炮门。战舰两舷每侧拥有4个炮门。

弗吉尼亚号拥有舰首舰尾各一门旋转炮架安装的弹重47公斤级口径178MM布鲁克式线膛炮,四个斜角炮门上只有两个炮门安装有163MM布鲁克式线膛炮,8个侧舷炮门只有6门229毫米的达尔格伦式滑膛炮,空着四个坑.......火炮无法全方向作战

而莫尼特号是全世界第1艘采用炮塔设计的铁甲舰,在舰体正中央安装了一座双联装11英寸前装滑膛炮炮塔。

弗吉尼亚号铁甲舰火炮数量远多于莫尼特号,但是弗吉尼亚号的火力无法全方位覆盖,莫尼特号找到了弗吉尼亚号哪里的火炮数量比较少,就可以从弗吉尼亚号铁甲舰的弱点处进行攻击

战斗中莫尼特号将弗吉尼亚号溜着玩,这场战役标志着炮门式主炮布局的消亡,各国海军形成了可旋转火炮全方位优于固定式火炮的共识。

从舰炮使用效率来看,炮塔设计全方位优于炮门设计,可旋转火炮能够减少火炮的射击死角,舰炮能够拥有更多的射击机会。但是封闭式旋转炮塔也有诸多缺点。炮塔的复杂度远高于固定式火炮,整体旋转式炮塔,设计难度大,质量更大,成本也更高,想要抵御敌方的炮弹,就必须极尽可能的提高炮塔的装甲厚度,而这会极大的拖累炮塔的旋转速度,得不偿失(当时的液压技术落后,液压机看着动辄数十吨的炮塔实在是力不从心)

在液压机功率不足的背景下如何解决火炮旋转问题?

让装甲,火炮,提弹机一块转动的炮塔太重,那么为什么要旋转整个炮塔?光转火炮不就行了么?

不屈号(英弗来息白)的前装炮装填方式

铁甲舰发展初期,各国海军普遍采用了露炮台设计。露炮台可以看作陆基炮台的上舰版本,在厚厚的梨形装甲围陷当中大头是火炮,小头是提弹井与壮胆机,火炮在旋转过程当中,只有火炮参与旋转,装甲不随动。

火炮可以任意角度旋转,但是火炮发射完毕之后需要复位,然后用炮口(前膛炮)或者炮尾(后膛炮)恢复特定角度,瞄准装弹机,这种设计舰炮的射速缓慢异常,能把人给急死。

露炮台射速低下的问题让人头大,所以各国海军一直在琢磨着如何解决装填问题?萨克森级铁甲舰的答案是将装填设备挪入炮座,以及运弹天车系统

萨克森前部围陷的模型图

萨克森级铁甲舰火炮围陷及中央炮房的装甲厚度是228MM,前部采用围陷设计安装了两门260MM炮,后部采用中央炮房设计4个角上各有一门260MM炮,前部围陷内设计有一个圆形轨道,在两门火炮的轴心位置安装两具天车,炮弹装填时,天车顺着轨道移动至提弹井正上方,将炮弹装入提弹器,然后天车绕轨道旋转将提弹器瞄准正对炮尾,接着提弹器降下,炮组装填弹药。

通过这种设计,炮弹装填问题倒是解决了,但是天车可没有丝毫的保护,就是孤零零的漏在外面,只要遭遇敌方火炮的弹片,那么天车就会被摧毁,围陷被击中,轨道就有可能变形,从而导致天车卡死。

交战距离对主要命中区的影响

天车仅仅是解决了有无的问题,而且露炮台的固有缺陷也导致天灵盖儿没有任何的防护,不过在那个年代,战争在3公里内爆发,火炮的弹道相对平直,主炮很难通过灌顶的方式干掉敌方炮组,这个缺点可以接受,然而有利就有弊,当战争陷入焦灼时,双方的交战距离会被拉近,安装在风帆上的小口径噢速射炮就能居高临下袭击炮组,那么炮组安全性的该如何解决?

对于小口径舰炮而言,炮组的安全性是一个无关紧要的问题。但是主炮不是,主炮是火炮时代军舰的弹药投射量的扛把子。如果主炮炮组全员阵亡,就算军舰没有遭遇任何不可挽回的损伤,也只能成为一个漂浮在水面上的活棺材,所以得想办法把主炮保护起来。

炮罩式露炮台——定远级铁甲舰。

定远级铁甲舰的左右两弦对角安装了两座4门305MM克虏伯舰炮。舰艏舰艉各安装一门150MM舰克虏伯炮,除此以外还有4门75mm炮,8门37mm五管哈乞开斯机关炮,2门57mm哈乞开斯速射炮,2门47mm哈乞开斯速射炮,3具14寸鱼雷发射管

150毫米以及305毫米主炮采用了炮罩设计,炮罩设计简而言之是绕着装甲内部铺设一条圆形轨道,然后套上一个1.1寸的钢制罩子上去。德国设计师希望这种设计能够让定远级铁甲舰免受小口径速射炮的困扰,还能有效降低炮台进水的风险,德国设计师觉得这个设计非常不错,所以德国设计师们设计勃兰登堡级铁甲舰的时候也使用了这种设计方式。但是定远的1.1寸的装甲够干啥?区区1.1寸的装甲根本挡不住47MM速射炮,如果被大口径副炮击中,炮罩的碎片还能够有效杀伤我方炮组,血亏,因此在大东沟海战当中,定远与镇远的炮罩全部被卸下。

随着液压技术的进步,战舰上拥有了真正的炮塔,但是真正解决炮塔问题得等到前无畏时代。(铁甲舰时代末期已经诞生了真正的炮塔式设计,但是铁甲舰末期的炮塔对于安装高度十分苛刻,适装性很差)

百鬼夜行的主炮布局

上文中提到了1862年莫尼特号与弗吉尼亚号之战是世界首次铁甲舰之间的战争,这场战役标志着炮门式主炮布局的消亡与可旋转舰炮时代的来临。但是问题是炮弹应该怎么放?在莫尼特之前,各国海军普遍接受的安装形式还是那种继承自风帆战列舰的密集排列的炮门式布局。

大量的炮门削弱的舰体强度,而且炮门越多,弹药库越多。采用炮门式设计的战舰,那就是一个移动的大爆竹。而且炮门设计火力浪费非常严重,交战侧打的热火朝天尸横遍野,非交战侧闲得发慌,甚至还想钓钓鱼。所以说这种思路已经被证明是错误的,无论如何都得采用火炮可旋转设计,但是汉普敦路战役仅仅是解决了火炮的安装方式问题,具体的布局模式依旧亟待解决

是设计成中央炮房模式在4个角上各有一门火炮?要不然对角模式正面对敌?亦或者轴线安装发挥最大射界?实在不行还可以是四边形或者六边形炮塔设计?从1860年开始,铁甲舰的舰炮布置就进入了百鬼夜行的年代

1866遗毒深远的丽萨海战与舰艏对敌

1866年,意大利海军11艘铁甲舰,5艘巡洋舰,三艘装甲炮舰和奥地利的7艘装甲舰,6艘巡洋舰,7艘炮舰,一艘战列舰所组成的舰队在亚德里亚海丽萨岛附近激烈交火。

奥地利帝国海军上将特格特霍夫的旗舰撞击意大利海军旗舰意大利号,通过撞击意大利号的侧舷,让意大利号无法操纵,接着另一艘奥地利海军战舰马克西米兰号在另一边径直撞向意大利的侧舷,轮番蹂躏之下,倒霉的意大利被撞沉了。

丽萨海战

那个年代各国海军正头疼着,如何才能对敌方舰艇造成有效杀伤,开花弹能够有效杀伤无防护的风帆战舰,但是开花弹药面对装上装甲的舰艇只能干瞪眼,实心炮弹到是穿甲能力强一点,但是,没有装药的实心穿甲弹和发动机没有本质的区别。实在是没辙了的奥地利海军被逼急眼了,通过撞击的方式干掉了意大利海军的旗舰,这种思路让各国海军如获至宝,所以这一时期各国海军的舰艇纷纷装上了撞角(开历史的倒车,撞角撞沉的友军比敌军要上涨不止一个数量级,血亏)各国海军的交战法则向迎面对冲发展,想要发挥撞角的优势那么就需要火炮可以像正前方射击。所以在正前方能够击中所有主炮火力的肿部对角火炮安装模式成为主流。(不是炮塔!这个时间段没有大口径火炮炮塔)

在这一阶段也有其他炮塔设计模式比如说萨克森级铁甲舰采用了露炮台加中央炮房设计,前部是可旋转的露炮台,后部安装有四门主炮的炮房,前后部火力为两门主炮火力,侧部4门主炮的火力,勃兰登堡级采用了轴线炮塔设计与统一口径主炮射击(统一口径不统一倍径)但是这些设计均不是主流.

对角火炮布局利与弊

对角设计能够在最大限度的保证铁甲舰正前方火力以及正后方火力,并且对角火炮布局允许战舰主炮向另一方向射击。

意大利号铁甲舰

缺点

对角设计使用条件苛刻,只有敌方舰艇位于正前方才能将敌方舰艇同时置于两座炮塔的射界。当位置稍有偏移,两个炮塔就只能各自为战。

缺点二,对侧射界可以忽略,铁甲舰整体炮塔非常短的情况下可以调转炮口轰击另一个方向,但是在这种条件下射击也非常小,对方的航速稍微快一点就无法。如果铁甲舰在服役后期更换了主炮,就无法向对侧开火。

缺点三,要求主炮同高度的正前正后侧没有任何的阻挡,直接导致副炮只能布置在狭窄的艏楼或者说采用炮廓炮设计对副炮限制极大。

德克萨斯号战列舰射界示意图

还有一个让人脑壳疼的缺点,如果两座对角舰炮之间相隔的距离比较远就会出现火力空白区,火力空白区不在任意一门主炮的覆盖范围之内。

缅因号铁甲舰

在认识到火力空白区与难以集中全部火力问题之后,各国海军开始尝试轴线炮塔设计,但是没有任何直接的战争可以证实轴线炮塔优于对角炮塔,各国海军只能选择在舰艏对敌这个失败的思路中继续钻研并且尽量弥补舰艏对敌思路的不足。

所以两座舰炮之间的间距开始拉大,主炮在另一个方向上拥有了更强大的火力,这种拉大间距的补救模式能够显著增加对侧射界,但是正前方与正后方依旧存在火力空白区,实际上,铁甲舰之所以存在火力空白区就是因为艏楼和艉楼阻挡舰炮射界,课上对于铁甲舰而言艏楼和艉楼设计是必不可少的,如果没这俩,铁甲舰实在是没地方放副炮了......理论上来说副炮全部使用炮廓炮设计,能够让让两座主炮拥有最大射界,彻底消除火力空白区。

但是炮廓炮设计无法安装大口径的副炮,缺点太明显。更何况如果要追求对侧射界的话,还不如直接采用轴线炮塔设计。各国海军在那个时代非常的纠结,他们急需要见到一场能够证实T字头思路要优于舰艏对敌思路的战争

铁甲舰时代的装甲体系

铁甲舰时代的装甲材料包括普通钢,熟铁,表面渗碳钢装甲等,具体采用哪一种装甲则取决于各国海军兜里有多少钱。在这个时代装甲的防护以全面防护为主。针对火炮的防御则是中央炮房以及露炮台模式。中央炮房模式可以理解为在舰艇的中部安装有一个四面全部由大量钢铁围起来的小房子,房子的4个角上是4门主炮。只有缺点没有优点的设计不说也罢。

军舰装甲安装模式可以分为内倾,外延,垂直三种形式

垂直装甲,装甲带垂直于水面,最省吨位,但是装甲厚度相同时,防护效果最差

内倾装甲,能够显著缩小甲板面积,降低薄弱防护区,上层建筑逐渐缩小,储备浮力不足,但是在近距离交战时有一定的优点,骨骼惊奇法兰西亲睐这种设计。

外延装甲,甲板面积显著增加能够安装更多的武装,高海况复原性更强,储备浮力更大,但是面对高弹道弹药被灌顶的几率最高,但是这三个设计之间并没有明确的优劣。总之垂直设计最差就是了。

新的时代即将到来,铁甲舰又当如何自处?

随着科技的进步,蒸汽机的马力直线上升,纷纷逐步成为的落后的设计,曾经占领甲板数千年之久的风帆移除,舰艇的航速越来越快,曾几何时渴望而不可求的20节级别的航速成为了现实。

各国海军开始对未来的战争形势感到迷茫,如果战舰的航速依旧是十Mhm五六节,那么双方对冲还有成立的可能,毕竟三五公里的距离就够对面航行一段时间了,但是航速在不断加快,火炮的射程也越来越远,舰艏对敌的使用条件越发苛刻

距离对射界的影响示意图

撞角的使用难度越来越高,在干不掉敌人的情况下,干掉自家战舰的事故屡见不鲜。

新时代的战舰应当如何建造?炮塔应当如何设计?随着交战距离的不断增加水平甲板是否需要增加厚度?炮塔又当如何安装?世界海军在19世纪80年代进入了彷徨期,思想激烈交锋的时代来临了,1889年9月30日采用轴向主炮布局的君权号战列舰开建,舷侧最大火力输出模式,宣告着战列舰的复苏,但是直到1891年君权号战列舰下水的时候,英国皇家海军依旧感到彷徨,他们并不清楚自己这种试探是对还是错?1894年远离世界中心低远东地区,决定一个垂垂老矣的世界大国的命运的战争正在爆发这场战争标志的世界战舰设计模式的又一次重大变革!

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