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战列舰

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有关380mm M1935炸膛事件的一些说法

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中将

七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 2013-5-2 02:01:50 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 seven_nana 于 2015-6-15 20:23 编辑

本帖内容未经允许不得转载

本文中的资料,出自"French Battleships:  1922 - 1956",以及“Naval Weapons of World War Two”这两本著作。前者是最为详实的法国新锐战列舰专著,后者则是最为权威的二战海军武器专著。

基本数据



火炮口径为380mm,穿甲弹重884kg,在288kg的SD21发射药推动下,可达到830m/s的初速,膛压为3,200kg/cm2。

弹型设计

要谈炸膛问题,首先就要从炮弹设计的问题讲起了。

法国原配穿甲弹的结构图:



法国原配穿甲弹的设计,大致具有以下几个特点:

1)超长的弹体。弹径为380mm,而弹长则达到了1900.5mm,长径比超过5。如此之长的弹体,外加类似于船尾的弹底,赋予了这种炮弹极佳的气动性能。

2)弹头处的染色装置。与美式染色包的不同之处在于,法式的染色装置,是带有引信与起爆装置的,其结构与英国的K Device较为相似。当炮弹击中水面或舰体时,风帽下方的引信会触发起爆,将染色剂向外扩散,达成染色目的。

3)薄而尖的被帽。这样的被帽结构,可能在较小的入射角下较为有利,更适合对付垂直布置的舷侧装甲。当面对倾斜布置的舷侧装甲,或者水平装甲时,则很可能不利于穿甲。

4)带有毒气腔设计的弹底栓。这是法国人最为标新立异的设计,也是造成炸膛灾难的根源所在。每个弹底栓上设有四个毒气腔,其底部由带有螺纹的底盖负责封闭。

事发经过

9月24日当天,正值炎炎夏日,又因达喀尔地处北非,想必更是炙热难耐。据书中记载,炮塔内的温度高达40度。如此高温之下,发射药的温度自然也会有所上升。根据估测,当天火炮发射时,膛压达到了3,700kg/cm2;然而按照设计要求,380mm M1935的工作膛压,本应是3,200kg/cm2。

请注意:尽管发射药温度上升会对膛压造成一定影响,但对于是否真的能达到3,700kg/cm2之高,尚存疑问。

在如此之高的膛压下,首先出现问题的,倒并不是火炮身管,而是我们先前曾提到过的炮弹上的那个弹底栓。弹底栓上用来封闭毒气腔的底盖,其中心部分厚10mm,而周围带有螺纹的部分,则仅有5mm的厚度。测试结果表明,若将这些底盖移除,则弹底栓的顶盖可以承受4,200kg/cm2的压力。但这些底盖本身,却只能承受2,800kg/cm2的压力。在高达3,700kg/cm2的膛压下,这些底盖会发生破裂,形成了高速破片。在其冲击下,弹底栓的顶盖会发生严重的形变,甚至遭到击穿。当弹底栓的顶盖被击穿后,发射药气体将进入炮弹的装药腔,与装药发生接触并将其引爆,导致炮弹在膛内发射爆炸。

请注意:形变与击穿的差异,很可能就是炸膛与不炸膛之间的差异。这可以用来解释,为何并非每一发炮弹都造成了炸膛事故。



弹底栓发生破裂的示意图:

红框的部分是引信,蓝框的部分是毒气腔。毒气腔的上方是与弹底栓一体的顶盖,而下方则是可拆卸的带有螺纹的底盖。

底盖承压能力不足,在发射药气体压力下破碎,碎片向前飞行,击穿了弹底栓的顶盖,发射药气体沿着这些穿孔,进入了装药腔内,引爆了装药。



根据调查委员会的报告,使用SD21发射药时,初速应能达到830m/s,而在9月24日当天,火炮发射时的膛压达到了3,700kg/cm2。此外,法国人还曾将敦刻尔克级的SD19发射药重新包装,供黎塞留级使用过。在SD19发射药的推动下,原本预计将能达到805m/s的初速,但9月25日当天的实际初速仅为785m/s,而膛压则为3,200kg/cm2。

事后,根据调查结果,法国人向弹底栓中的毒气腔内灌入了水泥,并使用了更为坚固的底盖来封闭弹底栓。测试结果表明,新的结构能够承受6,000kg/cm2的压力。SD21发射药得以重新恢复使用,但为了避免再次遇到高温造成的异常状况,初速被限制在了785m/s。



美国改造

在随后的几年里,黎塞留号辗转东西,并最终到达了美国,在纽约接受了维护和改造。

美国人为黎塞留号生产了新的穿甲弹与发射药。

美制穿甲弹的结构图:



这种美国人生产的穿甲弹,大致具有以下几个特点:

1)弹体长度缩短至1882mm。

2)取消了法国设计中的染色装置。

3)采用了头部更为钝感,结构更为厚重的被帽设计。这种被帽设计,源自于美国新式穿甲弹上所惯用的被帽结构,在入射角较大时较为有利。

4)全新的弹底腔设计,不再具备填入毒气腔的功能,但结构更为坚固可靠。

5)使用美制的D炸药,替代了原配的法国装药。



在美制发射药的推动下,该炮能够达到800m/s的初速,而这一初速也成为了标准初速,战后让·巴尔号完成重建后,也一直是遵照这个初速作为标准的。

中将

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 楼主| 发表于 2013-5-2 07:55:55 | 显示全部楼层
本帖最后由 seven_nana 于 2013-5-2 07:58 编辑

从现有资料来看,即便是按照保守的800m/s计算,380mm M1935的零距离经验式穿深也达到了764mm,高过38cm SK C/34许多(后者为743mm)。

其所配备的穿甲弹,具有同口径炮弹中最为修长的弹型,以及最大的断面密度,存速性能极佳(原配炮弹的存速性能超过意大利381mm炮弹),因此在远距离上的垂直穿深,会进一步领先于配备轻弹的38cm SK C/34。且由于在美国接受改装后,降低了发射初速,因此落角会有所增大,再搭配上更适用于大角度入射的美制被帽,相信连水平穿深也能一并超越远距离上弹道弯曲的38cm SK C/34。

保守估计,以800m/s发射美制炮弹时,20km上至少应有430mm的垂直穿深;25km上至少应有120mm的水平穿深。以上均为经验式穿深数字,对实际装甲的穿深可能更高。

少校

八年服役纪念章列宁勋章

发表于 2013-5-2 09:27:05 | 显示全部楼层
意思就是毒气腔部分上方的弹体水平横隔厚度低,发射药气顶穿了该处,导致弹丸内的装药引爆?

一等兵

七年服役纪念章

发表于 2013-5-2 10:16:53 | 显示全部楼层
不看好这个解释……
按照图纸看,所谓“毒气腔”内部应该是存放了一种用于最后引爆装药的化学物质,功能显然是为了使弹体在击中对手后起爆……
那么,自然状态下,这个“毒气腔”显然不会仅仅因为高温就破裂……不然弹药库就炸了……
唯一破裂的机会就是发射的瞬间……没问题吧……
但是,穿甲弹都需要延时引信!……
所以,让我们看看该火炮正常发射这枚炮弹并且命中目标的情况:
发射的时候炮弹拥有最高的初速,此时底部的这个“毒气腔”应该是完好的(不然就成了定时引信,打飞机倒是可以考虑……);炮弹在水平飞行中逐渐减速,最终命中对手,在飞行这一过程中,这个“毒气腔”显然也不受影响没错吧……从击中对手的时刻起,弹体发生了破坏性的变化:风帽和被帽相继破裂,对弹体造成冲击,我认为此时应该是设计中这个“毒气腔”破裂的时机,然后弹体在依靠惯性击穿第一层钢板后继续向前飞行,注意此时之前提到的这个“毒气腔”已经破裂;一段时间后,由于某种化学反应,装药被引爆,此时炮弹的弹体应该不仅仅击穿了1层钢板(想要有效的杀伤战列舰,这是炮弹设计的基本)……那么回过头来注意最终那个“毒气腔”已经破裂,但是装药没有起爆的时刻,此时弹体的存速和初速比较显然是有极大差异的……
回到这个“毒气腔”提前破裂的假设,如果在火炮发射的同时“毒气腔”就已经破裂,那么炮弹将在一定时间后自行爆炸没错,但是决不是立即爆炸……而更加快速的运行速度决定了炮弹将比命中对手的时候飞出更远的距离后才会爆炸……这样炸开的部分很可能是炮口附近……和炸膛显然不一样……

中士

八年服役纪念章

发表于 2013-5-2 10:37:43 | 显示全部楼层
Tiamat 发表于 2013-5-2 10:16
不看好这个解释……
按照图纸看,所谓“毒气腔”内部应该是存放了一种用于最后引爆装药的化学物质,功能显 ...

这玩意实际是就是存放芥子气等有毒物质的容器,等弹体装药爆炸后,芥子气由液态变为气态,用于杀伤损管人员的,里面不需要有爆炸装药

一等兵

七年服役纪念章

发表于 2013-5-2 10:46:52 | 显示全部楼层
necrons 发表于 2013-5-2 10:37
这玩意实际是就是存放芥子气等有毒物质的容器,等弹体装药爆炸后,芥子气由液态变为气态,用于杀伤损管人 ...

哦……感谢纠正……
但是无论装的什么,穿甲弹的引信是延时引信总没错吧……
所以如何能立刻引爆装药才是问题的关键……

中士

八年服役纪念章

发表于 2013-5-2 10:48:44 | 显示全部楼层
Tiamat 发表于 2013-5-2 10:46
哦……感谢纠正……
但是无论装的什么,穿甲弹的引信是延时引信总没错吧……
所以如何能立刻引爆装药才是 ...

法国佬的这个设计引信和装药间不是完全密封的,楼主的图里很明显的说明了装药是怎样被发射药引爆的

一等兵

七年服役纪念章

发表于 2013-5-2 10:53:50 | 显示全部楼层
necrons 发表于 2013-5-2 10:48
法国佬的这个设计引信和装药间不是完全密封的,楼主的图里很明显的说明了装药是怎样被发射药引爆的 ...

哦……
引信和装药间居然不是完全密封的……
很不可思议的设计……

中士

八年服役纪念章

发表于 2013-5-2 10:57:10 | 显示全部楼层
Tiamat 发表于 2013-5-2 10:53
哦……
引信和装药间居然不是完全密封的……
很不可思议的设计……

其他国家一样不完全密封的,只不过别人的有弹底盖密封,而法国佬在弹底盖上脑残的开了4个洞。另外楼主的图多直观啊,怎么会看不懂?

一等兵

七年服役纪念章

发表于 2013-5-2 11:01:28 | 显示全部楼层
necrons 发表于 2013-5-2 10:57
其他国家一样不完全密封的,只不过别人的有弹底盖密封,而法国佬在弹底盖上脑残的开了4个洞。另外楼主的 ...

对弹药不了解……
感觉引信和装药本就应该是密实接触的……
看到穿甲弹的结构,便认为引信的外圈结构就应该顺带密封装药……

中将

八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 2013-5-2 11:10:45 | 显示全部楼层
引信与装药之间当然可以不密封,也难以做到可以密封上千kg/cm2的压力。
要说毒气腔,法制炮弹这里本身也是与弹膛装药密封的,弹底栓顶盖就起到这个作用。并且它的测试结果来看,它原本可以承受4200kg/cm2的压力。
发射药气体之所以通过图示路径进入了弹体,是因为弹底栓底盖被高压破坏,产生的碎片又击穿了弹底栓顶盖。也就是说,如果没有碎片的冲击,即使3700kg/cm2的压力,这里也是不会出问题的。

中将

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 楼主| 发表于 2013-5-2 12:09:48 | 显示全部楼层
Tiamat 发表于 2013-5-2 10:16
不看好这个解释……
按照图纸看,所谓“毒气腔”内部应该是存放了一种用于最后引爆装药的化学物质,功能显 ...


你到底有没有看主楼的文字啊?

真是莫名其妙的回复

1)毒气腔是靠炮弹装药起爆的冲击力来打破,并向外扩散的。

2)在正常情况下,炮弹装药是被引信引爆的。在炸膛事故中,炮弹装药是被冲入装药腔的发射药气体引爆的。穿甲弹的弹底引信是带有延时的,而发射药气体会在瞬间点燃装药。

上将

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发表于 2013-5-2 14:25:10 | 显示全部楼层
借楼主的图介绍一下法国新式穿甲弹的特殊2段式风帽设计。风帽在碰触舰体或水面时,红线表示的上半段会炸飞释出染色剂,绿线表示的下半段则继续贴紧被帽直到适当的撞击才脱落,注意上半段脱离之后的下半段顶部是平的钝头,与日本91式水中弹和许多国的反潜艇炮弹一样,钝头弹形有助于水下弹道的保持。据奥肯的说法是完全同91式的效果——"exactly like a Japanese Type 91",全文见【汉化-NW】-法国380mmL45 M1935-M1936

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中将

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 楼主| 发表于 2013-5-2 15:06:49 | 显示全部楼层
本帖最后由 seven_nana 于 2013-5-2 15:07 编辑
mathewwu 发表于 2013-5-2 14:25
借楼主的图介绍一下法国新式穿甲弹的特殊2段式风帽设计。风帽在碰触舰体或水面时,红线表示的上半段会炸飞 ...


这个风帽有这等奇效?

"French Battleships:  1922 - 1956"那本书里,只提到风帽下半段是直接拧在被帽上的,而上半段则是安装在上下半段风帽上的。书中说,这种结构的好处是,包括被帽和风帽下半段在内的部分可以通用,只需调整含有染色剂的风帽上半段,即可适用于同级战舰。敦刻尔克与斯特拉斯堡的染料颜色未知,推测是绿色和红色。黎塞留使用黄色染料,让·巴尔使用橙色染料。

至于风帽下半段是否能在入水后保持不脱落,似乎除了nathan okun的说法以外,目前我暂未看到其他相似的说法。鉴于目前ws1上对nathan okun的质疑日渐增多,我对这个观点持谨慎的保留态度。

中将

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 楼主| 发表于 2013-5-2 15:11:15 | 显示全部楼层
关于mathewwu先生所说的这个风帽特质,我翻看了一下NW上面的原文。

Nathan Okun的说法:

The original French projectiles had pointed, hardened AP caps contoured to the bluntly-pointed nose under the cap, getting gradually thicker from just above the bourrelet to about the same level as the tip of the nose (33 cm gun design) or somewhat higher (last 38 cm gun design), at which level they abruptly became much blunter, though still thickening to a blunt point in the center.  The lower edge of the cap was softened and was forced into a shallow groove ring cut into the projectile's lower nose all around, not in the spaced dimples of the US design.  The long French windscreen design was reinforced to hold the K spotting dye-bag charge and had a much wider attachment threaded area to the AP cap's upper side to more firmly hold the windscreen in place.  Also, this reinforcement had a wide flat "floor" braced against the upper face of the AP cap, so that when the windscreen's K filler explosion removed most of the windscreen, this flat area would remain, allowing the shell to dive underwater exactly like a Japanese Type 91 diving shell with minimum drag or projectile path distortion.

红字部分即mathewwu先生的描述。

上将

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发表于 2013-5-2 20:38:52 | 显示全部楼层
呵呵,这就是我喜欢John Campbell的理由,不大做出过度的衍生性推论。

钝头弹形有助于水下弹道的保持固然不假,2段式风帽的下半段管壁比起多数风帽要来得厚实,又用螺纹固定在被帽上也是事实,可是否能推论出各角度入水后都能保持不掉落,那还是真要多一些证据,毕竟被帽与弹体的焊接材料都是要讲究的,太牢固与太不牢固都不适当,那么77君对于这个看起来并不特别的平头风帽,质疑它是否有助于水中弹道也无可厚非。

上尉

八年服役纪念章

发表于 2013-5-2 23:02:46 | 显示全部楼层
本帖最后由 动感炮神 于 2013-5-2 23:08 编辑

法国原配穿甲弹的设计,大致具有以下几个特点:

1)超长的弹体。弹径为380mm,而弹长则达到了1900.5mm,长径比超过5。如此之长的弹体,外加类似于船尾的弹底,赋予了这种炮弹极佳的气动性能。

我们回忆一下半年前翻译的纳杉.奥库考证数据,


恐怕换米畜新蛋之后,才称得上“极佳的气动性能”,之前那么大的弹重那么糟的存速,哪里来的气动性能。渣渣啊~~~

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中将

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 楼主| 发表于 2013-5-2 23:07:58 | 显示全部楼层
动感炮神 发表于 2013-5-2 23:02
法国原配穿甲弹的设计,大致具有以下几个特点:

1)超长的弹体。弹径为380mm,而弹长则达到了1900.5mm,长 ...

计算时弹道参数错了吧,那个贴里法国M1935的三个穿深,都是疑点重重的。我后来也想过多次,后来在那个贴的主贴里更新过备注。

以下为那个贴中的注释:

请注意:
1)法国380mm M1935的穿深数据,法制炮弹与美制炮弹的表现差异较大。尽管美制炮弹的初速较低,在近距离时穿深较低,但在远距离上的存速表现较好,穿深也较高。这有可能是计算时输入的数据有误导致的。根据我所了解的资料,法国原装炮弹与美制炮弹的弹型是基本相同的,气动性能理应相似,存速性能不应有这么大的差别。
2)法国380mm M1935,使用敦刻尔克级的发射药,以及使用美国炮弹/发射药时的初速数据,可能有误。按照我手头的参考资料,使用敦刻尔克级的发射药时,其初速实测为785米/秒,而使用美国发射药时,则为800米/秒。

上尉

八年服役纪念章

发表于 2013-5-2 23:10:14 | 显示全部楼层
本帖最后由 动感炮神 于 2013-5-2 23:11 编辑
seven_nana 发表于 2013-5-2 23:07
计算时弹道参数错了吧,那个贴里法国M1935的三个穿深,都是疑点重重的。我后来也想过多次,后来在那个贴 ...


如此一来,已成无头公案乎?

显然个人更倾向于米畜弹的气动外形明显更佳。既然重量一样,存速只取决于气动外形的好坏。对原装货不甚看好。
【该用户ID已经被回收】

中将

七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

 楼主| 发表于 2013-5-2 23:19:31 | 显示全部楼层
动感炮神 发表于 2013-5-2 23:10
如此一来,已成无头公案乎?

显然个人更倾向于米畜弹的气动外形明显更佳。既然重量一样,存速只取决于气 ...


两种炮弹,1楼都有图。看不出来两者气动外形有何显著差异。法国弹略长,风帽尖端形状略有不同。其他就没啥大的差别了。

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