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战列舰

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坑——粗估各种火炮穿甲能力

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中将

五年服役纪念章一级铁十字勋章元老荣誉纪念章行政立法委旗手终身荣誉会员

发表于 2012-11-10 20:26:19 | 显示全部楼层 |阅读模式
终于打算给自己挖个坑。
“海战不是打靶,请勿单纯比较舰船数据”。但是没有数据也是寸步难行的。有感于 NavWeaps 上数据不全,且各型火炮有的用米作单位,有的用码作单位,有时不太好直接比较,所以我对各型火炮的穿甲能力做个粗估。

粗估方法如下:
1.先根据 NavWeaps 上有且没有什么问题的弹道数据(主要是初速度、发射仰角、射程),利用弹道计算软件反推出该种炮弹的弹道系数;
2.使用反算出来的弹道系数和相应初速度,计算出各指定距离上的弹道参数,主要是落点速度、落角;
3.使用穿深近似计算公式,对各炮各距离上的穿甲深度做个估算。

说明:
弹道计算软件的误差不大,我对多种弹道都做了验算。
穿深近似公式,至少美国舰炮的计算结果与 NavWeaps 上的数据相比,误差很小。同时在炮口穿深上,至少在12-18寸口径范围内与 NavWeaps 能见到的所有舰炮都比较吻合,误差也不大。

但穿深近似计算公式没有考虑弹体硬度强度和被帽形状的差别,可能会带来一定误差。所以计算结果仅供参考。

我先对争议最大的英国MKVII舰炮的穿甲能力做个计算,大家有异议请提出。
若认为计算过程问题不大,则哪位想计算哪种炮,我随后给出结果。

希望此举能够对大家评价“单舰对决”有所帮助。
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中将

五年服役纪念章一级铁十字勋章元老荣誉纪念章行政立法委旗手终身荣誉会员

 楼主| 发表于 2012-11-10 20:33:26 | 显示全部楼层
本帖最后由 克虏伯火炮 于 2012-11-10 20:35 编辑

英国MKVII穿甲能力估算
请注意,NavWeaps中该款炮的弹道参数,对应的是初速731.5米/秒的,而穿深表则是东拼西凑的......
好,先根据 NavWeaps 中该炮以731.5米/秒初速发射的几个弹道:
发射角       射程                落点速度      落角
19.25 degrees 25,000 yards (22,860 m) 1,459 fps (445 mps) 26.4
26.2 degrees 30,000 yards (27,430 m) 1,432 fps (436 mps) 35.6
36.0 degrees 35,000 yards (32,000 m) 1,482 fps (452 mps) 46.1
40.7 degrees 36,500 yards (33,380 m) 1,523 fps (464 mps) 50.3
以及用757米/秒初速、40度仰角发射时的射程38,560 yards (35,260 m),用弹道计算软件反推其弹道系数。
结果是约0.170。各个弹道的反推结果相差都很小,可信度很高。
接下来再通过软件计算其设计初速即757米/秒下,各个射程上的弹道参数,并估算垂直穿深,结果如下:

码             米            M              V                D        落角        垂直穿深
0              0             721           757        355.6        0        669.1
5000         4572         721        675.9        355.6        2.6        588.1
10000        9144         721        601.8        355.6        6.1        511.6
15000        13716        721        537.4        355.6        10.9        439.7
20000        18288        721        486.1        355.6        17        373.0
25000        22860        721        451.9        355.6        24.6        312.1
30000        27432        721        437.5        355.6        33.3        257.8
35000        32004        721        444.3        355.6        42.7        210.4
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 楼主| 发表于 2012-11-12 09:15:38 | 显示全部楼层
本帖最后由 克虏伯火炮 于 2012-11-12 09:23 编辑

从我名字就能知道我是铁杆德棍,你还挑拨离间?

填坑之德国SK C/34型403毫米炮穿深估算
从NavWeaps 上仅有的几个弹道参数:
Range @ 30 degrees  39,800 yards (36,400 m)
Range @ 52 degrees  47,025 yards (43,000 m)
推算,其弹道系数约在0.152。
至于另一条弹道数据:
Range @ 33 degrees   40,245 yards (36,800 m)  
与第一条相比可见二者其一明显错误。再参照52度仰角的一条,所以将此条砍掉。

NavWeaps 上经验式可能是按照16英寸口径算的,所以数据比我估算的稍小
另请注意,NavWeaps 上18288米距离上的穿深,又出现折算错误。其英寸数是18.8,但公制折算却是457毫米。取18.8英寸是477毫米,则其表中各个数据均比我估算的稍小且相互差距比较有规律。

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上士

五年服役纪念章

发表于 2012-11-12 17:04:58 | 显示全部楼层
克虏伯火炮 发表于 2012-11-12 09:15
从我名字就能知道我是铁杆德棍,你还挑拨离间?

填坑之德国SK C/34型403毫米炮穿深估算

美帝MK7型406毫米50倍口径主炮,对垂直均质钢装甲炮口穿深为828毫米,18288米穿深为508毫米,27432米穿深为381毫米.虽然SK C/34型403毫米炮和MK7比威力还是讯一些不过,8门SK C/34型403毫米炮还是和美帝9门MK7战列舰有的打的。
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上士

四年服役纪念章

发表于 2012-11-12 18:37:11 | 显示全部楼层
LANCE→↗昆 发表于 2012-11-12 17:13
人家实话实说,你就说给大阴蒂国涂脂抹粉,不过感觉上你不像是德棍到像是德黑来着哈哈。 ...

火炮的数字比用美国公式算出来的高了不少啊。
虽然我比较认可这个数字。
但涂脂抹粉这个行为是客观的哦。
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四年服役纪念章钻石金双剑金橡叶铁十字勋章荣誉勋章维多利亚十字勋章行政立法委骑士团勋章海武魂旗手TIME TRAVELER终身荣誉会员

发表于 2012-11-12 18:51:43 | 显示全部楼层
本帖最后由 seven_nana 于 2012-11-12 18:57 编辑

将该公式算出的403的穿深,和美国经验式算出的MK7的穿深比,没有可比性

要比较只能用同一种公式算

此外指出一个错误,navalweapons中写的很明白

Range @ 30 degrees        39,800 yards (36,400 m)

Range @ 33 degrees  
(max elevation of naval turret)        40,245 yards (36,800 m)
上述两个是舰炮的数值

Range @ 52 degrees
(coastal artillery)        47,025 yards (43,000 m)
这个是海岸炮的数值

海岸炮加大了药室,增大了发射药量,弹道性能肯定有所提到

用舰炮和岸炮的数字混在一起计算,结果肯定是失真的

因此建议火炮版主重算
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五年服役纪念章骑士铁十字勋章纪律委员全球架空纪念章装甲精英提督之心

发表于 2012-11-12 20:08:36 | 显示全部楼层
seven_nana 发表于 2012-11-12 18:51
将该公式算出的403的穿深,和美国经验式算出的MK7的穿深比,没有可比性

要比较只能用同一种公式算

此炮在初速计算中使用的初速是810,不影响表中的计算结果。
此公式在计算炮口穿深时和美国海军经验公式几乎没有差异。
多研究些问题,少谈些主义
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发表于 2012-11-12 20:24:29 | 显示全部楼层
本帖最后由 seven_nana 于 2012-11-12 20:25 编辑
go229 发表于 2012-11-12 20:08
此炮在初速计算中使用的初速是810,不影响表中的计算结果。
此公式在计算炮口穿深时和美国海军经验公式几 ...


但楼主的弹道系数计算,混淆了舰炮的数据和岸炮的数据,导致推算出的弹道系数有问题
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 楼主| 发表于 2012-11-12 20:47:41 | 显示全部楼层
saibaby 发表于 2012-11-12 18:37
火炮的数字比用美国公式算出来的高了不少啊。
虽然我比较认可这个数字。
但涂脂抹粉这个行为是客观的哦。 ...

不是我的数字比美国经验公式高了不少,而是 NavWeaps 上MKVII的数据缩水严重。
就用美国MK11数据与此对比一下即可。二者口径相同,后者 NavWeaps 上穿深数字对应的是800米/秒初速的,这个炮口动能恰好与英国MKVII757初速接近(1.05倍)。考虑到MKVII存速能力高于后者,所以基本上可以断定在近距离内后者高于前者,在一定距离上二者接近,而远距离上前者高于后者。
但NavWeaps 上英国数据与之对比就差多了,炮口相差极大不说,远距离上也是后者完爆前者。“这不科学”。
而用我这个方法算来的数据,至少“看起来很美”。
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 楼主| 发表于 2012-11-12 20:53:03 | 显示全部楼层
seven_nana 发表于 2012-11-12 18:51
将该公式算出的403的穿深,和美国经验式算出的MK7的穿深比,没有可比性

要比较只能用同一种公式算

30度和33度的数据至少有一个是错的。仰角提高了3度,射程相差几百米,这不科学。
而52度的数据,对应的弹重明确写了是1030千克,没有说是岸炮,更没有“加大了药室”之类的信息。
从反算弹道系数的结果来看,这一条弹道的阻力特性与30度仰角那一条基本一样,所以可做辅证。

此炮史实并没有装备战舰,似乎也没有安装到炮塔上试射。试射肯定是在陆地进行的,所以舰炮有52度仰角数据也是正常的。
别的炮,舰炮也有大仰角的弹道数据不是?
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发表于 2012-11-12 20:59:00 | 显示全部楼层
本帖最后由 seven_nana 于 2012-11-12 21:01 编辑
克虏伯火炮 发表于 2012-11-12 20:53
30度和33度的数据至少有一个是错的。仰角提高了3度,射程相差几百米,这不科学。
而52度的数据,对应的弹 ...


请你仔细再看一看navalweapons的词条

33度仰角的那个数据,下面明明白白写着,舰炮版本最大仰角就是33度。

52度仰角的那个数据,52下面明明白白用英文写了岸炮两个字

上面的数据明明白白写着,岸炮药室容积460立法分米,舰炮版本药室容积420立法分米
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 楼主| 发表于 2012-11-12 21:14:28 | 显示全部楼层
本帖最后由 克虏伯火炮 于 2012-11-12 21:33 编辑
seven_nana 发表于 2012-11-12 20:59
请你仔细再看一看navalweapons的词条

33度仰角的那个数据,下面明明白白写着,舰炮版本最大仰角就是33度 ...


确实是我漏看了。
不过这不影响结论,就是计算弹道系数就只能用30度仰角那条弹道了。原先也仅是用52度那条做辅证,而不是必须要用那个数据才能得出上述结论。
不选33度那个,是因为它与30度明显矛盾,所以二者只能选其一。
之所以不选后者,是因为如果按照那个算,弹道系数就高达到0.168,与俾斯麦的炮弹差不多。
但403炮弹的截面密度比俾斯麦的大得多,风阻外形则是差不多的,L4.4。显然二者弹道系数一样的话不科学。
黎塞留炮弹截面密度7799千克/平米,长径比5,弹道系数约0.147;
维内托炮弹截面密度7767千克/平米,长径比4.38,弹道系数约0.156;
科罗拉多炮弹截面密度7836千克/平米,长径比4,弹道系数约0.168。
H炮弹截面密度8079千克/平米,长径比4.4,所以弹道系数0.152的可信度是很大的。
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发表于 2012-11-12 21:38:41 | 显示全部楼层
高速轻弹在仰角达到一定程度后,通过继续增加仰角以求获得更大射程,需要付出的边际成本会迅速增加。

Elevation        With 2,048 lbs. (929 kg) AP         Striking Velocity        Angle of Fall               
2.3 degrees        5,000 yards (4,570 m)        2,248 fps (685 mps)        2.5
5.1 degrees        10,000 yards (9,140 m)        1,996 fps (608 mps)        5.9
8.5 degrees        15,000 yards (13,720 m)        1,778 fps (542 mps)        10.2
12.5 degrees        20,000 yards (18,290 m)        1,606 fps (490 mps)        16.5
17.5 degrees        25,000 yards (22,860 m)        1,486 fps (453 mps)        24.6
23.7 degrees        30,000 yards (27,430 m)        1,431 fps (436 mps)        33.5
32.4 degrees        35,000 yards (32,000 m)        1,453 fps (443 mps)        43.7
39.2 degrees        37,500 yards (34,290 m)        1,503 fps (458 mps)        50.5
40.0 degrees        about 38,000 yards (34,750 m)        ---        ---

以上是英国16/45 Mark1 的数据,可以看出,仰角从32.4度提升至39.2度时,射程只增加了2290米

弹型系数方面,除了长径比外,crh也是需要重点考虑的
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 楼主| 发表于 2012-11-13 07:06:32 | 显示全部楼层
本帖最后由 克虏伯火炮 于 2012-11-13 07:13 编辑
seven_nana 发表于 2012-11-12 21:38
高速轻弹在仰角达到一定程度后,通过继续增加仰角以求获得更大射程,需要付出的边际成本会迅速增加。

Elev ...


不到7度差2290米算正常,但3度仅仅400米就不正常了。
那个弹道计算软件是网上下的,可不是我那拍脑袋来的“近似公式”可比的,而且经过了N多弹道的验算,可信度还是不容置疑的。你把它下载下来自己演算一下就知道30度和33度两个数据矛盾了。
在战列舰舰炮口径范围内,越是“高速轻弹”,最大射程就越需要更大仰角,一般在50-52度实现。各国岸炮炮台最大仰角大都超过45度可不是吃饱撑的

影响弹道系数的主要是:1截面密度,2风阻外形(一般而言长径比越大,就允许曲度半径大,风阻外形越好),3船尾。
crh是什么意思?弹头曲度半径吗?只有英国用crh标称炮弹。
德国法国美国等虽然没有弹头曲度半径这个参数标识,但看长径比就可以大体定性这一参数了。
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发表于 2012-11-13 10:01:54 | 显示全部楼层
本帖最后由 seven_nana 于 2012-11-13 10:04 编辑
克虏伯火炮 发表于 2012-11-13 07:06
在战列舰舰炮口径范围内,越是“高速轻弹”,最大射程就越需要更大仰角,一般在50-52度实现。各国岸炮炮台最大仰角大都超过45度可不是吃饱撑的


没错啊,所以我说仰角达到一定程度后,通过继续增加仰角以求获得更大射程,需要付出的边际成本会迅速增加。

边际成本是一个经济学概念,如果不理解的话可以查询下,它描述的是提升一个单位的A,所需付出的B的代价

之所以要在50度-52度实现最大射程,就是因为边际成本大,需要更大的仰角才能实现最大射程

另外crh的话,navalweapons的定义里面有
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 楼主| 发表于 2012-11-13 10:56:39 | 显示全部楼层
本帖最后由 克虏伯火炮 于 2012-11-13 11:02 编辑
seven_nana 发表于 2012-11-13 10:01
没错啊,所以我说仰角达到一定程度后,通过继续增加仰角以求获得更大射程,需要付出的边际成本会迅速增加 ...


怎么没错?30度可远没达到“边界”。
而且小口径、弹道系数更大的炮弹,最大射程仰角反而就又小于50度了。这不是“边界成本”问题所能解释的。
就事论事,其实射程是个简单的工程问题,用现有的明确的公式验算一下,才是最直接最有效的方法,而不要试图用文科知识来解释。

403炮中30度和33度两条弹道对不上是肯定的,只能选其一。我选的是30度那条,也更合理。

CRH的定义就是我说的弹头曲度半径,一般而言炮弹长径比越大,其头部曲度半径就越大。换言之它对风阻的影响,与我取的长径比基本一致,没有必要单独提出和考虑。
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发表于 2012-11-13 17:17:38 | 显示全部楼层
CRH和长径比没有必然的关联性,长径比一样的炮弹,CRH不一定一样。举例:一发风帽较短的榴弹和一发风帽很长的穿甲弹,长径比,弹重都很接近,但CRH显然不同。

另外是边际成本,不是边界,英文为Marginal Cost。描述的不是一个临界点,而是一个增量。

我没有怀疑公式,我怀疑的是所用参数的有效性。严格来讲你无法证明自己所选择之参数的合理性和科学性,但这样说下去也没什么意思,感觉有点各执其词的味道了。
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 楼主| 发表于 2012-11-13 20:49:03 | 显示全部楼层
离塞留在830初速下的的穿深能力也是公案之一,还原一下

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 楼主| 发表于 2012-11-14 11:29:05 | 显示全部楼层
NavWeaps 确实是好资源,不过也不能全信。
如下是俾斯麦和黎塞留各自穿深平滑线
(将各自距离/穿深数据作为点坐标,用平滑曲线连起来)
由图可见,它们都有明显的拐点,而其它各炮的曲线则都是平滑的(未列出)。这似乎说明两者的相关数据有误。

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 楼主| 发表于 2012-11-14 12:19:22 | 显示全部楼层
而用德国自己的数据,虽然数据不多,但也可大体看出曲线是平滑的。
其上曲线是用近似公式反算的各点数据。二者的差则可以近似显示德国表面硬化装甲与“美国经验式”所选取材质性能的差异。

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