Rosyjskie i niemieckie działa morskie dużego kalibru z okresu I wojny światowej
Dawno temu w mojej pierwszej serii artykułów publikowanych na VO i poświęconych drednotom typu Sewastopola sugerowałem, że jeśli jakimś cudem w bitwie jutlandzkiej w miejsce krążowników Beatty'ego powstały cztery rosyjskie drednoty, to 1. grupa rozpoznawcza Hipper spodziewałaby się kompletnego pogromu. A potem, i dużo później, w dyskusji o innych moich materiałach poświęconych drednotom i superdrednotom z epoki I wojny światowej, wielokrotnie proszono mnie o symulację takiej bitwy. Czemu nie?
O czym jest ten cykl?
W przedstawionych materiałach postaram się zebrać niezbędne dane, aby zasymulować możliwe wyniki konfrontacji naszych bałtyckich drednotów z niemieckimi krążownikami liniowymi.
Aby to zrobić, konieczne jest zrozumienie możliwości rosyjskiej i niemieckiej artylerii morskiej w zakresie penetracji pancerza i siły pocisków. Porównaj jakość zbroi rosyjskiej i niemieckiej. Porównaj systemy opancerzenia, aby móc ocenić strefy swobodnego manewrowania statków. Sprawdź możliwości umowy SLA i określ szacowaną liczbę trafień. A potem tylko przejść do porównania.
Byłoby oczywiście miło w tym samym czasie zmierzyć zdolności bojowe Sewastopola z pancernikami Kaisera. Ale nie w tej chwili. Ponieważ do tego konieczne jest szczegółowe rozebranie konstrukcji niemieckich drednotów. Analogicznie do tego, jak zrobiłem to w cyklu poświęconym porównywaniu krążowników liniowych Anglii i Niemiec. Jednak ta praca nie została jeszcze wykonana. Wrócimy więc do tego zagadnienia później.
Chciałbym szczególnie zaznaczyć: będę bardzo wdzięczny drogim Czytelnikom za wszelką konstruktywną krytykę. Zapraszam do komentowania, jeśli znajdziesz jakiś błąd w moim poście.
Ze swojej strony dołączę do głównego tekstu artykułów stosowane przeze mnie wzory oraz dane wyjściowe do obliczeń. Aby ci, którzy chcą, mogli łatwo sprawdzić dane.
Cóż, zacznę od oceny możliwości rosyjskiej i niemieckiej artylerii morskiej dużego kalibru, która była uzbrojona w okręty ery pancerników Rosji i Niemiec.
Imperium Rosyjskie
Łatwo jest pisać o rosyjskich systemach artyleryjskich. Ponieważ był tylko jeden z nich - słynne działo 305 mm / 52 fabryki Obuchowa mod. 1907.
Oczywiście myśl marynarki krajowej nie kończyła się na 12 calach. W przyszłości stworzono systemy artyleryjskie 356 mm dla krążowników liniowych typu Izmail i 406 mm dla zaawansowanych pancerników. Ale czternaście cali nie zdążyło ukończyć pełnego cyklu testów przed końcem pierwszej wojny światowej i nie zostało zainstalowanych na okrętach wojennych. A szesnastocalowego działa nawet nie zdążyło wykonać, chociaż wydano na niego rozkaz. Dlatego nie będę brał pod uwagę tych narzędzi. To samo dotyczy starszych dział 254mm/50 i 305mm/40. Od ostatnich pancerników szwadronowych i krążowników pancernych. Nigdy nie planowano ich instalowania na drednotach.
Rosyjska armata 305 mm/52 jest interesująca, ponieważ pierwotnie została stworzona zgodnie z koncepcją "lekkiego pocisku - duża prędkość wylotowa". Założono, że wystrzeli z niego lekki pocisk 331,7 kg z prędkością początkową 914 m/s, a potem nawet 975 m/s.
Ale już w trakcie tworzenia pistoletu krajowi kanonierzy doszli do konieczności przejścia na koncepcję „ciężkiego pocisku - niska prędkość początkowa”. Co doprowadziło do pojawienia się muszli arr. 1911, którego masa wynosiła 470,9 kg, ale prędkość początkowa spadła do 762 m/s.
Jako materiał wybuchowy zastosowano trinitrotoluen (TNT), którego ilość w pocisku przeciwpancernym wynosiła 12,96 kg, a w pocisku odłamkowo-burzącym 58,8 kg. Źródła wspominają również o pociskach przeciwpancerno-pancernych, których masa materiałów wybuchowych wynosiła 61,5 kg. (Ale ze względu na pewne niejasności pozostawiam je poza zakresem tego artykułu). Przy maksymalnym kącie elewacji 25° strzelnica wynosiła 132 kable, czyli 24 446,4 m.
To właśnie w takie działa uzbrojono pancerniki bałtyckie typu Sewastopol i pancerniki czarnomorskie typu cesarzowej Marii.
Niemcy
W przeciwieństwie do rosyjskich marynarzy, którzy w czasie I wojny światowej zmuszeni byli zadowolić się systemem artylerii dużego kalibru jednego projektu, niemiecka Flota Pełnomorska otrzymała aż 4 rodzaje takich dział (nie licząc tych, które zostały zainstalowane przed- oczywiście drednoty). Opiszę je w porządku rosnącym siły bojowej.
Armata 279 mm/45 była pierwszą bronią, która weszła do służby z drednotami.
Jej pociski miały masę 302 kg, a prędkość początkowa wynosiła 850 m/s. Niemieckie dla wszystkich pancerników, podobnie jak rosyjskie, były wyposażone w TNT (co znacznie ułatwia nam porównanie amunicji). Ale niestety nie mam dokładnych danych na temat zawartości materiałów wybuchowych w pociskach 279 mm. Według niektórych doniesień masa materiałów wybuchowych w przeciwpancernym pocisku 302 kg osiągnęła 8,95 kg. Ale nie wiem absolutnie nic o tych odłamkowo-burzących. Zasięg ognia dział 279 mm/45 osiągnął 18 900 m przy kącie elewacji 20°. W takie działa były wyposażone pierwsze niemieckie drednoty typu Nassau oraz krążownik liniowy Von der Tann.
W przyszłości na potrzeby flota stworzono potężniejsze działo 279 mm/50. Strzelała tymi samymi pociskami (co 279 mm/45), ale z prędkością wylotową zwiększoną do 877 m/s. Jednak maksymalny kąt elewacji tych dział w mocowaniach na wieży został zmniejszony do 13,5°. W ten sposób, pomimo wzrostu prędkości początkowej, zasięg ognia nieznacznie się zmniejszył i wyniósł 18 100 m. Ulepszone działa 279 mm/50 otrzymały krążowniki liniowe typu Moltke i Seydlitz.
279 mm / 50 dział Goeben.
Kolejnym krokiem w kierunku ulepszenia uzbrojenia niemieckich okrętów było stworzenie arcydzieła artylerii - armaty 305 mm/50. Był to niezwykle potężny system artyleryjski jak na swój kaliber, strzelający 405 kg pociskami przeciwpancernymi i 415 kg pociskami odłamkowo-burzącymi, których zawartość wynosiła odpowiednio 11,5 kg i 26,4 kg. Początkowa szybkostrzelność (pociski 405 kg) wynosiła 875 m/s. Zasięg przy kącie elewacji 13,5 ° wynosił 19 100 m. W takie działa były wyposażone pancerniki typu Ostfriesland, Kaiser, König oraz krążowniki liniowe typu Derflinger.
Ale szczytem „ponurego aryjskiego geniuszu morskiego” nie był pod każdym względem wybitny system artyleryjski, ale monstrualna modyfikacja działa 380 mm/45. 1913. Ten „supergun” używał pocisków przeciwpancernych i odłamkowo-burzących o wadze 750 kg (prawdopodobnie waga pocisku przeciwpancernego wynosiła 734 kg), zawierających odpowiednio 23,5 i 67,1 kg TNT. Prędkość początkowa 800 m/s zapewniała zasięg ognia 23 200 m przy kącie elewacji 20°. Takie działa otrzymały Bayern i Baden, które stały się jedynymi superdrednotami Kaiserlichmarine.
Rozważamy penetrację pancerza
Do obliczenia penetracji pancerza rosyjskich i niemieckich dział użyłem klasycznego wzoru Jacoba de Marra.
W tym samym czasie dla wszystkich broni przyjąłem współczynnik K równy 2000. Co w przybliżeniu odpowiada klasycznemu cementowanemu pancerzowi Kruppa z końca XIX wieku. To nie jest do końca poprawne. Ponieważ pociski 279 mm, 305 mm i 380 mm mogą się nieco różnić. Ale można przypuszczać, że ta różnica nie była zbyt duża. Zatem poniższe obliczenia można uznać za wynik wpływu wszystkich powyższych systemów artyleryjskich na cementowany pancerz Kruppa, jakim był na samym początku XX wieku.
W celu uzyskania wstępnych danych do obliczeń (kąt padania i prędkość pocisku w pewnej odległości) użyłem kalkulatora balistycznego „Kula” w wersji 1.0 z dnia 23.05.2011 opracowanego przez Aleksandra Martynova (którego biorę za możliwość podziękowania z całego serca za stworzenie tak pożytecznego programu). Kalkulacja była prosta. Po ustaleniu z nim wartości masy i kalibru pocisku, jego prędkości początkowej, maksymalnego kąta podniesienia i zasięgu strzału obliczono współczynnik kształtu pocisku, który wykorzystano do dalszych obliczeń. Współczynniki kształtu są następujące:
Rosyjski pocisk 305 mm 470,9 kg - 0,6621.
Niemiecki pocisk 279 mm 302 kg do dział 279 mm/45 - 0,8977.
Niemiecki pocisk 279 mm 302 kg do dział 279 mm/50 - 0,707.
Niemiecki pocisk 305 mm 405 kg - 0,7009.
Niemiecki pocisk 380 mm 750 kg - 0,6773.
Na uwagę zasługuje interesująca osobliwość. Ten wskaźnik dla dział 279 mm/45 i 279 mm/50 jest zupełnie inny, chociaż masa pocisku jest identyczna.
Otrzymane kąty padania, prędkość pocisku na pancerz i penetracja pancerza przy K=2000 są pokazane w poniższej tabeli.
Należy jednak wziąć pod uwagę, że rzeczywista penetracja pancerza w przypadkach, gdy grubość pancerza przekracza 300 mm, powinna być wyższa od podanych wartości. Wynika to z faktu, że wraz ze wzrostem grubości płyty pancernej jej względna odporność pancerza zaczyna spadać. I na przykład obliczona wytrzymałość pancerza płyty o grubości 381 mm w praktyce zostanie potwierdzona tylko przez płytę o grubości 406 mm. Dla zilustrowania tej tezy posłużę się tabelą z „Ostatnich gigantów rosyjskiej floty cesarskiej” S. E. Winogradowa.
Weźmy płytę pancerną 300 mm wykonaną z pancerza Kruppa o określonej jakości, dającą współczynnik K=2000 w stosunku do, powiedzmy, rosyjskiego pocisku 470,9 kg. Tak więc pancerz 301 mm, wykonany z absolutnie tego samego pancerza, będzie miał K nieco mniejszy niż 2000. A im grubsza płyta pancerza, tym bardziej zmniejszy się K. powyżej 300 mm grubości zawiodłem. Ale formuła, której używam, daje całkiem dobre przybliżenie:
y \u0,0087d 2x4,7133 - 940,66x + XNUMX, gdzie
y jest rzeczywistą grubością przebitej płyty pancerza;
x jest obliczoną grubością płyty pancernej, która ma zostać przebita przy stałej K.
W związku z tym, biorąc pod uwagę względny spadek wytrzymałości płyt pancernych, wyniki obliczeń przyjęły następujące wartości.
Ważne zastrzeżenie
Przede wszystkim proszę drogiego czytelnika, aby nie próbował wykorzystywać powyższych danych do symulowania bitwy morskiej pomiędzy okrętami rosyjskimi, niemieckimi i innymi. Nie nadają się do takiego zastosowania, ponieważ nie uwzględniają rzeczywistej jakości rosyjskiego i niemieckiego pancerza. Przecież jeśli np. okaże się, że rosyjski pancerz będzie miał K < 2000, a niemiecki wręcz przeciwnie K > 2000, to oczywiście zmieni się też penetracja pancerza pocisków na różnych odległościach.
Tabele te nadają się tylko do porównania rosyjskich i niemieckich dział okrętowych podczas strzelania do pancerzy tej samej jakości. I oczywiście po zrozumieniu przez autora trwałości produktów niemieckich i rosyjskich pojazdów opancerzonych, dane dotyczące kątów padania i prędkości pocisków na pancerz będą bardzo ważne dla dalszych obliczeń.
Niektóre wnioski
Ogólnie można zauważyć, że rosyjskie podejście „ciężki pocisk – niska prędkość wylotowa” okazało się zauważalnie korzystniejsze niż niemiecka koncepcja „lekki pocisk – duża prędkość wylotowa”. I tak na przykład niemiecka armata 305 mm/50 wystrzeliła 405 kg pocisk z prędkością początkową 875 m/s. A rosyjski - pocisk 470,9 kg z prędkością zaledwie 762 m / s. Używając słynnego wzoru „masa pomnożona przez kwadrat prędkości w połowie”, otrzymujemy, że energia kinetyczna niemieckiego pocisku podczas opuszczania lufy jest o około 13,4% wyższa niż w przypadku rosyjskiego. Oznacza to, że niemiecki system artyleryjski jest potężniejszy.
Ale, jak wiadomo, lżejszy pocisk traci prędkość i energię szybciej w locie. I okazuje się, że już w odległości 50 kabli rosyjskie i niemieckie systemy artyleryjskie są wyrównane pod względem penetracji pancerza. A potem rośnie przewaga rosyjskich dział. A przy odległości 75 kabli przewaga rosyjskiej armaty jest już dość zauważalna 5,4%, nawet biorąc pod uwagę najgorszy (pod względem penetracji pancerza) kąt nachylenia pocisku podczas upadku. Jednocześnie rosyjski pocisk przeciwpancerny (jest cięższy) ma pewną przewagę w działaniu opancerzenia, ponieważ ma dużą zawartość materiałów wybuchowych: 12,96 w porównaniu z 11,5 kg (ponownie o prawie 12,7%).
Zalety rosyjskiego systemu artyleryjskiego są również widoczne w porównaniu pocisków odłamkowo-burzących. Po pierwsze, rosyjski pocisk odłamkowo-burzący ma taką samą masę jak pocisk przeciwpancerny. A zatem nie wymaga dla siebie osobnych stołów strzeleckich, co jest niezaprzeczalną zaletą. Chociaż, ściśle mówiąc, nie wiem, jak ten problem został rozwiązany we flocie Kaisera. Może udało im się dostosować ładunek prochu tak, aby zasięgi ognia broni przeciwpancernej i odłamkowo-burzącej były równe pod każdym kątem? Ale mimo to wciąż istnieje pojemność wybuchowa, a tutaj rosyjski pocisk o wadze 58,8 kg ma po prostu przytłaczającą przewagę. Niemiecka mina lądowa o masie 415 kg miała tylko 26,4 kg, czyli nieco mniej niż 44,9% miny rosyjskiej.
I trzeba zrozumieć, że taka przewaga rosyjskiego pocisku była bardzo ważna w pojedynku z opancerzonymi przeciwnikami. Z dużej odległości, gdzie nie można było się już wiele spodziewać po pociskach przeciwpancernych, potężny materiał wybuchowy z łatwością zniszczyłby stosunkowo cienkie pokłady wroga. A kiedy wybuchnie wokół nich, z własnymi fragmentami i kawałkami zbroi, może spowodować wielkie uszkodzenia przedziałów w cytadeli.
Tak, a trafiona w zbroję mina może zrobić różne rzeczy. W tym przypadku rozerwanie jego materiałów wybuchowych (w połączeniu z energią samego pocisku) nadal mogło pokonać obronę, wbijając fragmenty pancerza i pocisku w zarezerwowane miejsce. Oczywiście, niszczący efekt w tym przypadku będzie znacznie słabszy niż wtedy, gdy pocisk przebijający pancerz przebije pancerz jako całość. Ale to zrobi. I na takich odległościach, gdzie pocisk przeciwpancerny nie przebije się już przez barierę. Rosyjskie pociski odłamkowo-burzące były w stanie przebić nawet 250-mm pancerz z dużych odległości.
Innymi słowy, w odległości do 50 kabli rosyjskie działo było gorsze od niemieckiego pod względem penetracji pancerza, a potem przewyższało. Pomimo tego, że moc rosyjskich pocisków była wyższa. Przypomnijmy teraz, że niemieckie działo 305 mm/50 było potężniejsze, ponieważ oddało więcej energii pociskowi podczas wystrzelenia niż rosyjskie.
Jeśli w rezultacie niemieckie działo zapewniało lepszą penetrację pancerza, można to uznać za zaletę. Ale odległości mniejsze niż 5 mil dla drednotów to raczej siła wyższa. Co oczywiście może się zdarzyć. Powiedzmy, w warunkach słabej widoczności. Ale wciąż jest to wyjątek od reguły.
Zasadą będzie walka na kablach 70ꟷ75. Co można uznać za efektywną odległość bojową, przy której SLA z tamtych czasów mogło zapewnić wystarczającą liczbę trafień, aby unieruchomić lub zniszczyć wrogi pancernik. Ale na takich odległościach przewaga w penetracji pancerza jest już za rosyjskim działem. A wielka moc niemieckiej dwunastki to już nie zaleta, ale wada. Ponieważ im silniejszy wpływ na pień, tym mniej jego zasobów.
Kolejną zaletą niemieckiego systemu artyleryjskiego może być płaskość ostrzału, która wydaje się zapewniać lepszą celność (choć jest o czym mówić). Ale faktem jest, że płaskość rosyjskich i niemieckich systemów artyleryjskich (kaliber 12 cali) nie różniła się zbytnio. Na tych samych 75 kablach niemiecki pocisk spadł pod kątem 12,09°, a rosyjski – 13,89°. Jest mało prawdopodobne, aby różnica 1,8° mogła zapewnić zauważalnie lepszą celność niemieckiego działa.
Tym samym możemy śmiało stwierdzić wyższość krajowego systemu artyleryjskiego 305 mm/52 nad niemieckim 305 mm/50.
Nie ma nic do powiedzenia na temat niemieckich dział 279 mm/50 i 279 mm/45. W odległości 75 kabli straciły one na penetracji pancerza do rosyjskiego dwunastocala odpowiednio ponad 1,33 i 1,84 razy.
I choć niestety nie mogłem ustalić na pewno zawartości materiałów wybuchowych w 302 kg niemieckich pocisków. Ale był (oczywiście) znacznie niższy niż u Rosjanina 470,9 kg.
Ale oczywiście bez względu na to, jak dobre było rosyjskie 380-calowe działo na swoim poziomie, nie mogło wytrzymać porównania z niemieckim systemem artyleryjskim 45 mm/750. Tutaj koncepcja "ciężkiego pocisku - niska prędkość początkowa" nie uratowała. Nawet stosunkowo lekki 81-kilogramowy pocisk przeciwpancerny „Bayern” lub „Baden” miał ładunek wybuchowy o 75% większy. Pomimo tego, że jego penetracja pancerza na odległość tych samych 21,6 kabli była o XNUMX% większa.
Co tu można powiedzieć? Oczywiście zwiększenie kalibru do 380 mm skłoniło Niemców do stworzenia nowej generacji systemów artyleryjskich, z którymi żadne działa 305 mm nie mogły się nawet zbliżyć.
Dlatego przejście czołowych potęg morskich na armaty kalibru 380ꟷ410 mm faktycznie anulowało ochronę pancerników z epoki I wojny światowej i wymagało zupełnie innych schematów, grubości i jakości pancerza.
Ale ta seria artykułów w żadnym wypadku nie jest poświęcona post-utlandzkim superdrednotom. I dlatego w następnym artykule postaram się zająć odpornością na opancerzenie rosyjskich pancerzy używanych do budowy pancerników klasy Sewastopol.
To be continued ...
informacja