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ADM 281/37 剥被帽防护体系的试验

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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 2014-3-27 00:02:52 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 seven_nana 于 2017-6-22 19:11 编辑

ADM 281/37 剥被帽防护体系的试验

本帖内容未经允许不得转载

原始文件的版权性质为英国皇家版权(Crown copyright)

本文翻译自英国海军的官方报告。

黑色字体部分为原文的翻译,红色字体部分为我添加的注释。



简介

战列舰的装甲甲板通常都位于强力甲板下方,而强力甲板的厚度则足以破坏被帽穿甲弹的被帽,因此最终击中装甲甲板的,通常都是失去了被帽的弹体。

然后在验收装甲板时,我们则是使用正常状态的被帽穿甲弹来射击装甲的,因此我们并不知晓被帽存在与否会对穿甲弹的性能造成怎样的影响。

装甲技术委员会已经了解,在面对炸弹时,由非渗碳硬化装甲或渗碳硬化装甲构成的甲板,其防护效果要比由均质装甲构成的甲板更好。但是委员会并不了解在面对失去被帽的穿甲弹时,哪种类型的装甲具备更好的防护效果。

有鉴于此,我们决定研究无被帽穿甲弹在对抗各类不同装甲板时的效果,并订购了多块200磅/240磅厚度的装甲板用于测试。

试验目的

试验目的如下:

A)在60度/65度的入射角下,使用15英寸被帽穿甲弹以及无被帽的15英寸穿甲弹射击均质装甲,以验证被帽存在与否会造成怎样的影响。

B)在60度/65度的入射角下,使用无被帽的15英寸穿甲弹射击均质装甲、非渗碳硬化装甲、以及渗碳硬化装甲,以分辨哪种类型的装甲具备更好的防护效果。

装甲板的化学成分与机械性能

这些装甲均由Hykro钢制成,其中比尔德莫(Beardmore)所制造的装甲的碳含量为0.35%,而英国钢铁(E.S.C)所制造的装甲的碳含量则为0.25%,且含有0.2%的钒。此外比尔德莫所制造的装甲中的硫磷含量要比英国钢铁所制造的装甲高一些。

比尔德莫所制造的装甲的抗拉强度在46-48长吨/平方英寸左右,而英国钢铁所制造的装甲的抗拉强度则在50-52长吨/平方英寸左右。两家公司所生产的非渗碳硬化装甲,表面硬度都在BHN 600以下。

测试结果

测试所用的装甲板都是按照事先要求的倾斜角度安装在靶垛上的,由于其长度较大,因此在中央部位还有额外的支撑结构。由于倾斜角度较大,因此炮弹总是不可避免地会在发生跳弹后飞入大海(靶场位于海边),所以我们无法判断炮弹在击中装甲后是否有受到损伤。

面对以60度角入射的15英寸Mark XVII B型穿甲弹(无被帽):

装甲编号装甲厚度装甲类型穿孔极限装甲受损程度
No.8433200磅均质装甲1160英尺/秒严重
No.4186A200磅均质装甲1155英尺/秒中等

面对以65度角入射的15英寸Mark XVII B型穿甲弹(无被帽):

装甲编号装甲厚度装甲类型穿孔极限装甲受损程度
No.8432200磅均质装甲<1226尺/秒严重
No.4187200磅均质装甲>1343英尺/秒轻微

穿孔极限对比分析:

入射角度被帽穿甲弹(弹重1938磅)无被帽穿甲弹(弹重1712磅)无被帽穿甲弹(弹重1938磅)
60度980英尺/秒1160英尺/秒1090英尺/秒
65度1030英尺/秒1285英尺/秒1210英尺/秒

上表中的被帽穿甲弹的穿孔极限数据,是在ADM 281/35所述的试验中取得的数据的平均值;该型炮弹在失去风帽和被帽后的重量为1712磅,其穿孔极限数据是在本次试验中取得的数据的平均值;至于1938磅重的无被帽穿甲弹的穿孔极限数据,则是在假设穿甲所需的动能(mv²)恒定不变的前提下计算得出的。

从试验结果可以看出,被帽存在与否会对穿孔极限造成相当大的影响,即便在弹重相同的情况下,其差异仍然相当明显。我们认为,尽管试验所采取的入射角度高达60度/65度,但被帽仍然成功嵌入了装甲,此时尽管被帽有可能会破裂,但弹体本身则会获得一定的角速度,使其向法线方向发生偏转。相比之下,无被帽穿甲弹在击中装甲时,与装甲表面发生接触的则是相较之下更为平滑的弹体(所以不易嵌入装甲),因此要等到装甲表面上形成凹陷后,弹体才能获得回转力矩,也就是说,无被帽穿甲弹更容易发生跳弹。

此外,在使用无被帽穿甲弹射击时200磅厚度的装甲时,装甲发生过破裂现象,也就是说,装甲破裂并不是全都由被帽造成的。

面对以60度角入射的15英寸Mark XVII B型穿甲弹(无被帽):

装甲编号装甲厚度装甲类型穿孔极限装甲受损程度
No.8434240磅均质装甲>1437尺/秒轻微
No.8138240磅均质装甲1370英尺/秒轻微
No.4188240磅非渗碳硬化装甲1220尺/秒轻微
No.4189240磅非渗碳硬化装甲<1276英尺/秒中等
No.4190240磅渗碳硬化装甲1280尺/秒轻微
No.4191240磅渗碳硬化装甲-严重(装甲破裂)

穿孔极限对比分析:

入射角度被帽穿甲弹(弹重1938磅)无被帽穿甲弹(弹重1712磅)无被帽穿甲弹(弹重1938磅)
60度1225英尺/秒>1400英尺/秒>1320英尺/秒

上表中的被帽穿甲弹的穿孔极限数据,是验收测试时的标准值;该型炮弹在失去风帽和被帽后的重量为1712磅,其穿孔极限数据是在本次试验中取得的数据的平均值;至于1938磅重的无被帽穿甲弹的穿孔极限数据,则是在假设穿甲所需的动能(mv²)恒定不变的前提下计算得出的。

这组试验所表现出的趋势,与上一组试验是一样的。

至于该厚度的非渗碳硬化装甲与渗碳硬化装甲的测试结果,则是非常接近的(编号No.4191装甲除外),两种装甲的穿孔极限都在1260英尺/秒左右,这组数据很有代表性,且远低于均质装甲的数据(>1400英尺/秒)。

需要说明的是,在制造非渗碳硬化装甲与渗碳硬化装甲时通常是不会使用Hykro钢的。这是由于Hykro钢所制成的均质装甲在面对大角度入射的超口径炮弹时,有相当大的几率会发生破裂。因此按照常理推论,硬化的表面会使破裂的几率进一步上升。这也能用来解释那块编号为No.4191的装甲为何会发生破裂。

结论

1)无论是被帽穿甲弹还是无被帽穿甲弹,均能有效检验由Hykro钢制成的均质装甲的弹道性能。

2)由Hykro钢制成的均质装甲,在面对无被帽穿甲弹时有一定概率发生破裂,也就是说,装甲破裂并不是全都由被帽造成的。

3)在60度/65度角下射击200磅/240磅厚度的装甲时,无被帽穿甲弹的穿孔极限要比被帽穿甲弹高不少,差距最高可达200英尺/秒。

4)在面对以60度角入射的无被帽穿甲弹时,由Hykro钢制成的240磅厚度的均质装甲的弹道性能,要比同样由Hykro钢制成的240磅厚度的非渗碳硬化装甲及渗碳硬化装甲更好。

注释:本文共有3个附录,其中附录1的内容为这些装甲板的化学成分与机械性能的测试结果,由于内容过多,我并没有收录在此文中,也没有贴出其原始报告。附录2与附录3的内容为这些装甲板的弹道性能测试结果,这些内容都已在上文中通过表格形式呈现。

原始报告















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 2014-3-27 00:17:05 | 显示全部楼层
本帖最后由 seven_nana 于 2014-3-27 00:25 编辑

神教点评

从这份报告中,我们可以发现以下几个现象:

1)在面对水平装甲时,当穿甲弹失去被帽后,其穿甲能力会有相当程度的下降。

2)在面对炮弹时(无论有无被帽),均质装甲构成的水平装甲始终是最佳选择。但面对炸弹时,表面硬化装甲则是更好的选择,这是因为穿甲炸弹是没有被帽的,且其入射角度较小,不容易发生跳弹。

结合以上信息,我的观点如下:

1)在总重量恒定不变的前提下,剥被帽层的重量自然是越低越好,这样就能把更多的重量用在装甲甲板上;又由于强力甲板始终是有必要存在的,即便不在这层甲板上设置任何装甲,也仍需要设置一定厚度的结构材料,因此强力甲板始终都会占用一部分重量。因此如果强力甲板真的能如这份报告所说的那样剥离被帽穿甲弹的被帽,那显然是一件相当划算的事,这既不会带来额外的重量,又能带来剥被帽防护体系的效果。

2)由于航空母舰极少会卷入水面炮战,但遭遇炸弹攻击的概率则要大很多,因此在成本及建造周期允许的前提下,可以考虑使用表面硬化装甲作为装甲甲板的材质。

上士

七年服役纪念章

发表于 2014-3-27 13:25:48 | 显示全部楼层
凉凉辛苦

上尉

八年服役纪念章旗手

发表于 2014-7-24 16:27:38 | 显示全部楼层
英国没试下15寸在30度内脱被帽的弹道效果么……
真遗憾,英国那个间隔装甲试验也感觉隔靴搔痒,没有到位
想知道英国1712磅弹体攻击30度靶板的情况

上尉

八年服役纪念章旗手

发表于 2014-7-25 04:37:13 | 显示全部楼层
本帖最后由 akagizuo 于 2014-7-25 04:45 编辑

在英国规范里找了下Hykro Steel,发现属于渗氮类钢材,典型元素分析.25%C 3%Cr 0.6%Mo,性能介绍中等强度内核,有良好延展性和耐冲击性,通过渗氮公艺产生一个坚硬耐磨的表面
Offer a medium strength core combined with good ductility and shock resistance. nitriding produces  a very hard wear resistant surface, 见于BS970/1955,也叫EN40B英国在36开始用这种材质来作为坦克装甲,特点是更高的Cr-Mo含量,产生相对其他盟军装甲不易剥落和具有更大抗拉强度范围的性能,毛子很喜欢这种装甲,这种装甲做得炮塔被击中内部不易崩裂。搜索于British tank production and the war economy 1934-1945

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