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回复:面多加水——浅析沙恩霍斯特级战列舰的设计

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为啥开头只设计用8门副炮?


IP属地:福建来自Android客户端16楼2022-06-11 17:24
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    在新方案的设计中,有关将主炮口径提升到33厘米的意见再次被提出。这显然是因为搭载28厘米炮将使得新装甲舰在面对敦刻尔克级的33厘米炮时缺乏相对优势的免疫区[6]。然而,如果采用33厘米炮,考虑到必要的研制周期,这两艘战舰的完工日期将被进一步推迟到1939年5月[B]。在动力装置方面,对于比原先更大的设计要采用柴油机显然更不可能了,并且在已经建成的不少战舰上也体现了柴油机的许多实际问题。尽管采用柴油机可以实现优秀的续航力,巨大的功率需求导致需要尽可能降低动力装置的重量,以确保足够的兵装和防御指标[B]。
    1934年7月22日,雷德尔决定将新方案1作为沙恩霍斯特级的基础设计[H]。由新方案1得到的D6设计方案可以说几乎没有变化。然而,在1935年3月,再一次提出了对主炮口径的讨论,一共有5个提及选项:9门30.5厘米炮、9门33厘米炮、6门38厘米炮、6门33厘米炮以及6门35厘米炮,其中9炮均为搭载三联装炮塔,6炮均为双联装[B]。显然,如果保持数量并增加主炮口径,那么战舰的排水量会继续上涨;如果换为更大口径的双联装主炮,同样也需要重新设计,这会进一步推迟完工日期。不仅如此,对设计的修改以及重新准备炮塔都会增加造价。希特勒担忧增加新舰的主炮口径会引起英国人的强烈反应,要求在沙恩霍斯特级上保持28厘米的主炮口径,但同时也要求研讨战时快速换装双联装38厘米炮的可行性[F]。


    IP属地:广东17楼2022-06-11 17:45
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      IP属地:浙江来自Android客户端18楼2022-06-11 17:49
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        D6方案并没有完全得到确定,没有决定所有兵装的配置,并且从图纸来看没有标注装甲厚度。最终,由D6完善得到的D7a方案被确定为沙恩霍斯特级的设计方案,由此进行详细建造图纸的绘制。在D7a方案上,10.5厘米高射炮被确定增加到7座双联装共14门,从图纸来看与D6的区别主要是将中间两座高射炮的位置从上甲板再抬高一层。1934年9月10日,型图绘制完成[H]。然而,在这之后,又对设计进行了修改,增加了4门单装15厘米炮[8]。当D、E号战列舰于1935年开始建造时,其装甲数据也与D7a方案存在许多差异。





        IP属地:广东19楼2022-06-11 17:49
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          D号战列舰(沙恩霍斯特)于1935年6月15日开始建造,于1936年10月3日下水,于1939年1月7日服役。E号战列舰(格奈森瑙)于1935年5月6日开始建造,于1936年12月8日下水,于1938年5月21日服役。尽管从设计到建造过程中这级战舰已经受到反反复复的修改,或许是命运注定要折腾个没完,沙恩霍斯特级在建成后又接受了改装。沙恩霍斯特号于1939年6月到8月期间进行重建,格奈森瑙号于1938年10月到12月期间进行改装[10]。这些改装包括将相对平直的舰艏修改为明显上翘外飘的大西洋式舰艏、增加烟囱帽以及对机库的扩大并配备新型弹射器(沙恩霍斯特)。对舰艏形状的修改是为了改善在试航中表现的上浪严重的问题,甚至有时候浪花能溅射到舰桥上[F]!即使是修改了舰艏,这两艘战舰仍然由于干舷低表现出适航性不足的问题。到1940年4月,两舰移除了后主炮塔上的弹射器。在1941年3月的柏林行动之后,根据海军上将吕特晏斯的建议,两艘沙恩霍斯特级战列舰各加装了两座三联装533毫米鱼雷发射管,相比使用炮击或者派遣人员爆破能更快速有效地击沉商船[D]。1942年2月底,由于英国轰炸机造成的严重损伤,格奈森瑙号不得不进行长期大修,于是计划在修理时对其换装38厘米主炮,同时延长舰艏。然而,在1943年早期,希特勒对德国海军在1942年12月31日糟糕的作战表现表示极度的愤怒,声称要拆解所有德国大型水面舰艇。结果是格奈森瑙号被中止修理工作并被弃置。1943年12月26日,沙恩霍斯特号被约克公爵号战列舰等英国战舰击沉。1945年3月27日,格奈森瑙号在哥腾哈芬(Gotenhafen)自沉。
          列表:1943年状态沙恩霍斯特号战列舰的部分参数[11]
          标准排水量:32,358公吨
          最大排水量:39,643公吨
          全长:235.40米
          宽:30.00米
          战时吃水:9.93米(38,713公吨)
          型深:14.05米
          列表:沙恩霍斯特号的重量分配[C]
          舰体:8,316(25.4%)
          设备:1,837(5.6%)
          兵装(包括弹药):5,401(16.5%)
          动力装置:2,909(8.9%)
          装甲:14,245(43.6%)
          标准排水量:32,708(100%)
          燃油:6,345
          战时排水量:39,053公吨



          IP属地:广东20楼2022-06-11 17:52
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            舰体
            作为航速达到31节的高速舰,沙恩霍斯特级的舰体具有较大的长宽比和偏低的方形系数以优化流体阻力特性。沙恩霍斯特级具有球鼻艏,这可以减少兴波阻力。舰体为平甲板型,不同于德意志级在舰艉降低一层甲板。与德意志级相比,沙恩霍斯特级在舯部的截面填充率更大(0.96对比0.89)[13]。
            沙恩霍斯特级在约38,000吨排水量下具有2.5m的GM值。值得注意的是,在后来的俾斯麦级战列舰上,GM达到巨大的4m[14]。基于一战的经验,德国的战舰在水线上方的舰体结构相对更加厚重,期望强化战舰承受损伤的能力。在沙恩霍斯特级上,GM没有后来的俾斯麦级那样巨大的部分原因是舰宽较小[A]。
            沙恩霍斯特级的舰体被分为21个横向水密舱,计入舰底总共有7层甲板。双层底的高度为1.7m,偏高的双层底间距是为了强化应对水雷的水下防御[A]。双层底的密封空间作为液舱和油舱使用;由于满载状态的艏倾问题,沙恩霍斯特级不得不最先使用舰艏区域的燃油以尽快恢复纵向平衡。
            沙恩霍斯特级经常被认为干舷过低导致适航性不足,这主要是其满载排水量过大造成的。在满载状态下,沙恩霍斯特级的干舷仅仅略高于4m,干舷与舰体长度平方根的比例系数则只有0.45[16]!然而,相比之下英王乔治五世级由于采用了平直的舰艏形状,加上同样存在的超重问题,即使具有比沙恩霍斯特级更好的干舷高度,也依然存在适航性问题。值得注意的是,沙恩霍斯特级的舰体有非常多的舷窗,这与后续的俾斯麦级明显不同;由于低干舷导致舰体极易上浪,这些舷窗需要加强水密性处理。
            从埃姆登级轻巡洋舰开始,德国在军舰的建造上应用电焊以降低舰体重量。沙恩霍斯特级的舰体仅在防雷舱壁和下甲板的结构上采用铆接,其余结构均为焊接[A]。如此程度地应用电焊显然降低了舰体重量,但是由于技术上缺乏成熟,实战的损伤情况表明部分舱壁的接合部位在受到爆炸冲击时直接断开了。沙恩霍斯特级偏低的舰体重量占比有电焊的因素,同时也是因为其设计干舷偏低。
            列表:沙恩霍斯特级新建状态的部分舰体参数[12]
            长宽比:7.53
            方形系数:0.57
            水平面填充系数:0.66
            舯部截面填充系数:0.96





            IP属地:广东21楼2022-06-11 17:57
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              动力系统
              沙恩霍斯特级采用传统的燃油锅炉-蒸汽轮机动力系统,由减速齿轮连接三个推进轴驱动。动力系统由12座瓦格纳型(Wagner-type)燃油锅炉提供蒸汽,每组共4座锅炉分别置于3个锅炉舱。每组轮机分高压、中压、低压轮机,三组轮机对应布置在三个汽轮机舱。3个锅炉舱分别位于第9、11和12个纵向水密舱段,主机舱位于第6和第8个纵向水密舱段,而第13个水密舱内布置了辅助锅炉(港口停泊时使用)。
              沙恩霍斯特级的锅炉有很高的蒸汽压力和温度,通常而言这有利于提高燃烧效率并提高动力系统的功率重量比。德国的新型高温高压锅炉在蒸汽参数上领先于所有其他国家,只有美国的锅炉能与其部分型号相近[18]。在驱逐舰上,锅炉的蒸汽压力甚至达到70个大气压!然而,或许是出于大型舰上的稳定性考虑,在后续的重巡洋舰和新造战列舰上,锅炉蒸汽压力相对有所降低。值得注意的是,沙恩霍斯特级的下甲板在锅炉舱段有明显的凸起,这影响了对炮弹的迎击角度,在下降坡段成为装甲防御的弱点。对此,一种说法是在设计阶段的疏忽导致预留的锅炉舱高度不足,不得不修改形状确保空间充足[A]。
              尽管提高蒸汽的温度能提高燃料的能量效率,并且沙恩霍斯特号的载油量达到相当大的6,108公吨(格奈森瑙号是5,360公吨),其续航表现明显低于德意志级的20节10,000海里,比起敦刻尔克级和北卡罗来纳级也明显不如。油耗偏高的原因是采用单级减速机导致轮机转速过低,从而影响了汽轮机的效率。相比之下,美国在新型战列舰上应用双级减速机,帮助实现了突出的续航性能。值得一提的是,两艘沙恩霍斯特级在公试时巡航轮机的表现非常不满意,于是取消了巡航轮机搭载。




              IP属地:广东22楼2022-06-11 18:01
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                尽管在德意志级采用了柴油机动力,并且在轻巡洋舰上采用了柴油机-蒸汽轮机的混合动力,德国海军在沙恩霍斯特级上采用了传统的蒸汽轮机动力。柴油机动力有利于实现优秀的续航性能,并且可以立刻启动并具有更加灵活的输出档位调节,而蒸汽轮机动力需要一定的启动时间;然而,在如此巨大且有较大功率需求的战舰上只能使用蒸汽轮机,当时的柴油机技术不足以确保在大型高速舰上的稳定实用。采用高温高压蒸汽的蒸汽轮机在之前已经被应用在远洋轮船上,也有作为汽轮发电机的几年使用经验[A];然而,在沙恩霍斯特级上,汽轮机仍然表现出频繁的故障问题。动力系统的机械设计师缺乏采取足够的安全性检验,在战舰的服役中,只要受到震动传导到动力系统,所引发的过度轴向偏移、润滑剂失压等各种不稳定状况就会导致动力系统停止运转[B]。另外,工况极端的锅炉也存在可靠性问题,部分配件使用的材料不合格,导致锅炉的过热管频繁出现故障[21]。
                沙恩霍斯特级的三具三叶螺旋桨在纵轴上处于同一位置,而俾斯麦级两侧螺旋桨更加靠前。方向舵为两具横向布置的倾斜舵。沙恩霍斯特级的操纵性较差,在港口的调度总是需要拖船辅助,而在海试中操舵转向时不仅会损失一半的航速,还有达到13度的横倾[22]。




                IP属地:广东23楼2022-06-11 18:51
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                  2025-12-26 07:55:01
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                  主炮
                  与32,000吨的标准排水量相比,沙恩霍斯特级9门283毫米54.5倍径的主炮配置相当薄弱。这主要是政治上的考虑,尽管两舰有换装与俾斯麦级战列舰同型38厘米炮的计划,但随着战争爆发而不了了之。沙恩霍斯特级的三联装28厘米炮塔基于德意志级装甲舰的主炮塔发展而来,相比增加了火炮倍径、弹重和穿甲弹长度(L4.4对比L3.7),并减少了穿甲弹的装药系数,显然刻意强化了穿甲能力。
                  德国海军在袖珍战舰和新型轻巡洋舰上采用了三联装主炮塔,这有利于节省核心区长度和布置空间,也利于减轻重量。在沙恩霍斯特级的设计阶段中,有考虑搭载四座双联装主炮的方案,同时也有或许是模仿法国敦刻尔克级搭载四联装主炮的提议,但最终还是沿用并加强了德意志级的28厘米三联装炮。然而,在之后的俾斯麦级战列舰还是采用了保守传统的四座双联装主炮,并且之后的战列舰设计都采用双联装主炮,这使得沙恩霍斯特级成为唯一采用三联装主炮前二后一布局的德国战列舰。
                  沙恩霍斯特级的主炮配备三种炮弹:穿甲弹、半穿甲弹和高爆弹[24]。后两种具有更多的爆炸装药,可以造成更强的破片伤害。半穿甲弹用于应对诸如巡洋舰的轻甲目标,而高爆弹用于应对驱逐舰等无装甲舰艇或者对上层建筑造成损害[A]。尽管半穿甲弹和高爆弹都比穿甲弹略轻,具有稍高的炮口初速,这些炮弹的弹道特性都相似,简化了火控[A]。尽管比起一战战列巡洋舰的28厘米炮弹更重(302kg对比330kg),沙恩霍斯特级的28厘米炮弹仍然不算重弹范畴,而敦刻尔克级的33厘米炮弹明显具有弹重的优势。然而,敦刻尔克级的主炮穿甲弹装药偏大,更类似于半穿甲弹,加上沙恩霍斯特级比敦刻尔克号明显更强的侧舷防护,沙恩霍斯特级相对具有免疫区上的优势。尽管如此,受限于口径,要击穿英法老式战列舰的主装甲带还是乏力的,而相对低平的弹道也无法实现足够的水平穿深。
                  沙恩霍斯特级的主炮具有引人注目的高射速。德国舰炮普遍采用药筒装填发射药,比起药包更加不容易殉爆,并且有利于实现更高的射速,但在大口径火炮上存在重量较大和机械复杂的不便。装填仰角为固定+2度,较快的俯仰速率(8°/s)支持了高射速。火炮的俯仰由电力驱动的液压设备实现,而旋转机械为电力驱动[D]。在火炮齐射时,三联装炮塔中间的火炮有射击延时以降低干扰减小散布界。





                  IP属地:广东24楼2022-06-11 18:53
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                    副炮
                    沙恩霍斯特级的副炮为2门15厘米炮和14门10.5厘米炮,前者用于应对驱逐舰等小型水面目标,后者作为该舰的重型防空炮。15厘米火炮与德意志级装甲舰的对海副炮一致,并沿用到之后的俾斯麦级战列舰和未建成的计划舰上。沙恩霍斯特级的15厘米副炮采用了奇怪的单装与双联装混搭的布局,对此一些资料认为是舰宽不足所致,但从其设计方案的演变来看,直到D7a方案上都没有出现单装15厘米炮,应该是最后临时修改时才加上去的,而如果要附加双联装炮塔需要的结构改动较大,并且比单装炮更重。猜测是为了使对海副炮火力也达到德意志级的1.5倍而加装了单装15厘米炮。然而,单装炮和双联装炮塔的射速并不一致,这实际上导致无法协调运作,并且开放的单装炮位缺乏装甲防护,更容易受到损伤而失效。
                    沙恩霍斯特级的15厘米炮弹同样有三种类型:穿甲弹、半穿甲弹和高爆弹,弹重均为45.3千克。另外,还配有照明弹。15厘米炮同样具有较高的炮口初速和低平的弹道以应对驱逐舰。
                    10.5厘米双联装高射炮是德国二战大型战舰的标准重型防空炮。尽管英美方面的资料总称其为两用炮,表示具有作为对海武器而言良好的弹道特性,从设计考虑上德国海军并不认为这些火炮将作为对海用途。尽管这种防空炮具有很高的炮口初速,其炮位缺乏足够的回旋速率,不足以应对越来越快的新型飞机。沙恩霍斯特级的一座10.5厘米双联装炮位于中轴线上,而在后来更长更大的俾斯麦级上所有10.5厘米防空炮都在两侧布置。为了减少两种不同用途副炮的干扰,两种副炮分别位于不同层的甲板平台。




                    IP属地:广东25楼2022-06-11 19:00
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                      话说看到一个说法 说“沙恩虽然干舷低适航差但是毕竟是在北海,, 北卡南达衣阿华尤其是维内托这些 到了北海还指不定啥样呢”,是否如此?


                      IP属地:江苏来自iPhone客户端26楼2022-06-11 19:07
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                        围观秋美奈佬


                        IP属地:上海来自Android客户端27楼2022-06-11 19:28
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                          Cy


                          IP属地:北京来自Android客户端28楼2022-06-11 19:45
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                            听说283性能和356相当不知是不是真的


                            IP属地:山东来自Android客户端29楼2022-06-11 20:16
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                              2025-12-26 07:49:01
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                              鱼雷
                              在作为装甲舰设计的阶段,D、E号装甲舰有在舰艉配备与德意志级一致的两具四联装鱼雷,而在修改为战列舰时取消了鱼雷搭载;“柏林行动”之后,出于便于迅速击沉商船的考虑,两艘沙恩霍斯特级又在舯部两侧各加装了一具三联装533毫米鱼雷发射器,并在发射管附近设有备用鱼雷,每舰算上发射管内总共搭载14发鱼雷。然而,这些鱼雷缺乏装甲保护,即使是小口径炮弹的弹片都有可能诱爆鱼雷。另外,也没有安装对鱼雷的火控设备,并且这些鱼雷武器由防空人员负责操作[A]。
                              沙恩霍斯特级加装的鱼雷发射器直接源于轻巡洋舰莱比锡号和纽伦堡号[C]。德国二战水面舰艇的533毫米鱼雷从性能数据上看算不上出色(但也不至于落伍)。出于在近距离击沉商船的用途,对鱼雷也就没有多高的性能要求了。



                              IP属地:广东30楼2022-06-11 20:33
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