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NPG 3-47 美国穿甲弹

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中将

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发表于 2014-9-21 15:23:03 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 seven_nana 于 2017-6-22 18:56 编辑

NPG 3-47 美国穿甲弹

本帖内容未经允许不得转载

原始文件的版权性质为公有领域(Public domain)



本文翻译自美国海军的官方报告。

由于原始文件内容较多,故本贴中不会全部贴出,有意者可自行查阅原始文件。

原始文件的下载链接:http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a955276.pdf

黑色字体部分为原文内容的节译,红色字体部分为我添加的注释。



引言

对于穿甲弹而言,被帽硬度和弹体头部硬度与其破坏表面硬化装甲的能力息息相关。高硬度的被帽首先会在装甲表面造成破坏,而在被帽破碎之后,后续的弹体则能够在被帽所创造的基础上进一步加深对装甲的破坏。然而硬度并不是衡量炮弹性能的唯一指标,高硬度的弹头固然能够达到破坏装甲的目的,然而弹体的韧性也同样重要,强韧的材料有助于吸收穿甲时产生的冲击力,以降低弹体发生碎裂的可能。

经过海军试验场的不断研究,我们为6英寸和8英寸的穿甲弹配备了更大硬度的被帽,其硬度数据由原先的550BHN左右提升到了目前的680BHN左右,并进而使炮弹对抗表面硬化装甲的能力得到了明显的提升。

根据目前的研究,我们认为被帽的硬度应该是越大越好,而弹体的硬度则应控制在能够提供最大的弹体强度的范围内。

注释:本文中所说的弹体,都是指穿甲体本身,即去掉了风帽、被帽、装药、引信、弹底塞等部分后的那个钢制本体。

炮弹设计

各型穿甲弹的结构图如下:



各型穿甲弹的设计指标如下:

炮弹型号炮弹直径炮弹长度炮弹长径比炮弹重量弹重系数弹体长度弹体重量弹体重量系数被帽长度被帽重量被帽重量系数风帽长度风帽重量风帽重量系数装药量装填系数
8" Mark 21 Mod 58英寸36英寸4.5335磅0.65423.2英寸245磅73.1%5.1英寸58磅17.3%9.9英寸4磅1.3%5.03磅1.5%
12" Mark 18 Mod 112英寸54英寸4.51140磅0.66037.7英寸925磅81.1%5.5英寸124磅10.9%15.1英寸14磅1.2%17.44磅1.5%
14" Mark 16 Mod 814英寸56英寸4.01500磅0.54636.5英寸1203磅80.2%6.0英寸153磅10.2%23.7英寸35磅2.3%22.9磅1.5%
16" Mark 8 Mod 616英寸72英寸4.52700磅0.65949.8英寸2191磅81.1%6.8英寸312磅11.6%19.65英寸32磅1.2%40.9磅1.5%

8" Mark 21 Mod 5、12" Mark 18 Mod 1、以及16" Mark 8 Mod 6都属于超重型穿甲弹,弹重系数均在0.65~0.66之间,弹体长度均为4.5倍经。而14" Mark 16 Mod 8则不是超重型穿甲弹,其弹重系数在0.54~0.55左右,弹体长度为4倍经,且由于该弹的风帽安装位置较为靠后,因此其风帽的重量和长度都要大于超重型穿甲弹。

注释:根据Ordnance Pamphlet 2215,8" Mark 21 Mod 5、12" Mark 18 Mod 1、以及14" Mark 16 Mod 8分别是各自口径中的最终型号的穿甲弹,而16" Mark 8 Mod 6则不是,该口径的最终型号是16" Mark 8 Mod 8,后者的被帽重量更大、硬度更高、形状也更钝。

化学成分

各型穿甲弹的化学成分如下:

弹体部分
8" Mark 21 Mod 50.64%0.43%0.018%0.018%0.38%3.38%2.22%0.09%0.08%
12" Mark 18 Mod 10.59%0.37%0.023%0.015%0.38%3.20%2.16%0.10%0.08%
14" Mark 16 Mod 80.58%0.43%0.022%0.015%0.41%3.00%2.22%0.11%0.06%
16" Mark 8 Mod 60.60%0.26%0.025%0.017%0.34%3.33%2.30%0.10%0.09%

被帽部分
8" Mark 21 Mod 50.81%0.27%0.021%0.022%0.80%1.65%0.96%0.15%0.33%
12" Mark 18 Mod 10.60%0.31%0.023%0.014%0.39%3.15%2.23%0.09%0.08%
14" Mark 16 Mod 80.60%0.43%0.023%0.020%0.46%3.05%2.21%0.14%0.06%
16" Mark 8 Mod 60.60%0.39%0.031%0.018%0.35%3.60%2.49%0.10%0.06%

8" Mark 21 Mod 5的被帽是用一种高碳含量的合金钢制成的,其他3种炮弹的被帽以及所有4种炮弹的弹体都是用相同类型的镍铬合金钢(碳含量0.6%,镍含量3.2%,铬含量2.2%)制成的。从化学成分的角度看,若是采用更高的合金成分,或许能让大口径炮弹的性能得到进一步提高。

热处理工序

弹体和被帽的热处理工序大致可分以下几步:在调制完成之后,首先需将其以头部朝下的姿态浸入液态铅中,随后用水对其进行淬火,最后再施以退火工序,具体的处理温度数据如下:

弹体部分液态铅温度退火温度
8" Mark 21 Mod 51650℉475℉
16" Mark 8 Mod 61650℉475℉

被帽部分液态铅温度退火温度
8" Mark 21 Mod 51650℉325℉
16" Mark 8 Mod 61650℉450℉

试验表明,尽管在350℉下进行退火处理的钢材,其硬度会大于450℉下处理的钢材,但在350℉下处理的钢材却在冲击之下表现出了更大的强度。因此若是将退火处理温度由目前的450-475℉下调至350℉,则有可能提升其冲击强度,进而获得更好的弹道性能。

硬度测试

弹体和被帽的硬度数据摘要如下:

弹体部分最大硬度(BHN)
8" Mark 21 Mod 5555
12" Mark 18 Mod 1578
14" Mark 16 Mod 8578
16 "Mark 8 Mod 6555

被帽部分最大硬度(BHN)
8" Mark 21 Mod 5683
12" Mark 18 Mod 1578
14" Mark 16 Mod 8578
16" Mark 8 Mod 6555

8" Mark 21 Mod 5的硬度分布图:



12" Mark 18 Mod 1的硬度分布图:



14" Mark 16 Mod 8的硬度分布图:



16" Mark 8 Mod 6的硬度分布图:



除8" Mark 21 Mod 5的被帽之外,其他3种炮弹的被帽以及所有4种炮弹的弹体的硬度分布数据都是大致相当的。由于在提升了被帽硬度后,8英寸穿甲弹的弹道性能得到了提升,因此若是能提升大口径炮弹的被帽硬度,想必也能使其弹道性能获得提升。至于弹体部分,若是采用上述的350℉退火处理,想必也能使其弹道性能获得提升。
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上尉

五年服役纪念章旗手

发表于 2014-9-30 09:36:01 | 显示全部楼层
看来美日殊途同归,O-19里面日本穿甲弹改进方式也是更硬的被帽,形式上也越来越钝/平
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中将

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

 楼主| 发表于 2014-9-30 17:56:20 | 显示全部楼层
本帖最后由 seven_nana 于 2014-10-3 17:55 编辑
akagizuo 发表于 2014-9-30 09:36
看来美日殊途同归,O-19里面日本穿甲弹改进方式也是更硬的被帽,形式上也越来越钝/平 ...

是的,美日海军的最新型穿甲弹,穿甲体的形状明显比英德更钝,理论上来说更有利于对抗倾斜装甲。
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