上一篇,主要确定了二战前夕德国海军的局势与其战略,也敲定了俾斯麦级设计伊始的思路与日后负责哪方面的战争。自本篇开始,正式解剖分析俾斯麦级的各项数据。本篇则是解析俾斯麦级的装甲防护能力,以及生存能力。
装甲钢材
当时的俾斯麦级上主要采用以下5种钢材。
St42(Schiffbaustahl 42)造船钢,于1931年在传统的二号造船钢基础上改进而成,用于建造俾斯麦的上层建筑和非装甲舱段舰体结构。其硬度为140-160HB,抗拉强度为420-510MPa,屈服强度为340-360MPa,弹性形变范围21%,性能与其它国家的同类产品持平。
St52(Schiffbaustahl 52)造船钢,于1935年在著名的三号造船钢基础上改进而成,用于建造俾斯麦的装甲舱段和轻装甲舱段舰体结构,是当时最先进的船舶结构材料。其硬度为160-190HB,抗拉强度为520-640MPa,屈服强度为360-380MPa,弹性形变范围21%,同时具有极佳的韧性和延展性,具有很强的抗断裂和撕裂能力。虽然其较软的材质抵抗动能穿甲弹的能力较弱,但它拥有优秀的构造强度保持能力和优良的鱼雷爆破冲击波抵抗能力。St52是二战各国造船钢中性能最优秀的材料,战后被全世界造船界广泛采购,至今仍是德国和奥地利的重要出口钢材。它也被用于U型潜艇的耐压舱壳制造,从当时德国潜艇与其他国家潜艇的潜深差距上,也可以看出St52钢的明显性能优势。
Ww(Krupp Wotan Weich Homogeneous armour steel)高弹性匀质钢,于1925年在传统的KNC装甲基础上发明,用于建造俾斯麦的主防雷装甲。其硬度为190-220HB,抗拉强度为650-750MPa,屈服强度为380-400MPa,弹性形变范围25%,是专职抵抗鱼雷爆破冲击波的优秀材料,同时对速度较慢的动能穿甲弹也具有良好的防御能力,能够有效抵挡从水下射入防雷隔舱的炮弹进入内舱。
Wh(Krupp Wotan Hart Homogeneous armour steel)高强度匀质钢,于1925年在传统的KNC装甲基础上发明,其中的高性能部分(Wotan Starrheit,简称Wsh)被用于建造俾斯麦的所有水平装甲和首尾水线装甲带以及内部纵横向装甲。到二战时代,它们仍然是硬度、抗拉强度和屈服强度最高,抗弹性能最好的舰用匀质装甲。其硬度高达250-280HB,抗拉强度为850-950MPa,屈服强度为500-550MPa,弹性形变范围20%,是同时兼顾对炮弹和航空炸弹的穿甲防御以及抵抗大型弹片和爆破冲击波的最理想材料。依靠材料质量优势,提尔皮茨号战列舰的水平装甲以优异的防弹性能给对手留下了深刻印象。
KCn/A(Krupp cementite new type A)表面渗碳硬化钢,于1928年在传统的KC装甲基础上发展而成,用于建造俾斯麦的舷侧、炮座、炮塔立面、指挥塔立面装甲,是二战时代表面硬度最高,在中等厚度下防弹性能最好的舰用表面硬化装甲。其表面硬度高达670-700HB,递减渗碳深度为40-50%,基材硬度为230-240HB,基材抗拉强度为750-800MPa,基材屈服强度为550-600MPa。大部份人看了《James Cameron"s Expedition Bismarck》、《探索欧洲最大战列舰俾斯麦》上的文字以及考察队发行的画册上的图片加上网站warships1上的火炮穿甲数据以后,都确信俾斯麦的320mmKCn/A主舷侧装甲板抵挡住了绝大部分理论上拥有450-550mm匀质装甲穿深力的盟国战列舰炮弹。克虏伯装甲的领先地位,要追溯到1895年它的发明之时。新生的德国镍铬锰合金表面渗碳硬化钢立即压倒了全世界所有的装甲,它等效于125%厚度的当时最新式的美国哈维装甲,等效于208%厚度的之前普遍使用的英国人基于施奈德钢发明的铁钢复合装甲,成为这一时代装甲领域的最高成就。在此后长达半个世纪的时间里,克虏伯装甲始终在同时期同类产品中占有极高的地位。二战时代在更大厚度上性能唯一超过KCn/A的只有英国用于乔治五世级战列舰立面防护,发明于1935年的P1935CA(post-1935 casehardening armor)表面渗碳硬化钢。该装甲钢的表面硬度为600HB,递减渗碳深度为30%,基材硬度为225HB,基材抗拉强度为820MPa,基材屈服强度为550MPa。虽然P1935CA在大部分性能指标上都不如KCn/A,但是它的基材具有更好的韧性和延展性,结合硬度不高的表面和厚度比例不大的递减硬化层,在厚度大约超过350mm时,P1935CA具有最高的抗弹性能,这是因为在硬化层绝对厚度达到可观水平的前提下,更大厚度的基材的高韧性和高延展性又得到了很好的发挥。在厚度约为220-350mm的范围内,则是KCn/A抗弹性能最高,这得益于克虏伯能更精确的调整加工工艺来确保装甲品质的优良与均一。而在厚度更小时,美国同时代的ClassA钢性能出人意料的跃居榜首。该装甲钢的表面硬度为650HB,递减渗碳深度达到55%,基材硬度为220HB,基材抗拉强度为670-780MPa,基材屈服强度为450-610MPa。尽管其基材性能一般,表面硬度也只是中上水平,但它拥有二战时代厚度比例最大的装甲硬化层,对战列舰APC炮弹的破坏能力甚至超过硬度最高的德国KCn/A和意大利引进克虏伯技术生产的P1930KC。这使得在180mm以下的厚度,ClassA拥有最好的防弹能力。但是在战列舰舷侧装甲级别的厚度下,ClassA钢板容易发生碎裂,防弹能力明显不及英国P1935CA和德国KCn/A。美国佛吉尼亚海军基地,战后对各国舰用表面硬化装甲进行综合性能测评,结论是P1935CA位居世界第一,KCn/A以微弱劣势屈居第二,ClassA则明显劣于前两者。《USNI》一书中明确记载乔治五世级战舰的P1935CA钢抗弹能力比同时期美国的ClassA钢高25%左右。介绍俾斯麦战舰的专题网站文章也说KCn/A钢仅略微次于英国的P1935CA钢,远远优于同时期美国的ClassA钢(原文:Post WWII proving ground test indicated that KC was only slightly less resistant than British cemented armour (CA), and markedly superior to US Class A plates)。这些都是基于战列舰舷侧装甲级别的厚度得出的结论
依照自身装甲的特性,各国舰船设计师都做了所能做的最优选择。英国战列舰选择了349-374mm大厚度的单层垂直装甲;德国战列舰则选择了300-350mm中等厚度的垂直装甲加上一层强有力的Wh水平装甲;意大利战列舰的KC板受技术限制无法做得太厚,就在280mmKC板外面再加上一层70mm的全厚度硬化板,也要力求保证每层钢板的质量;美国人自从1933年发明了新式的ClassA装甲之后,他们的北卡罗来纳级、南达科它级和衣阿华级新式战列舰的舷侧装甲板都恒定在307mm而不越雷池一步。对于装甲抗弹性能,涉及的因素非常多,从各国的实际做法来看,保证装甲质量的意义十分重大。而在保证装甲质量的前提下,并不是想做多厚就能做多厚,这就是很多国家的军舰装甲厚度为什么并不符合军迷的数字感观需要的原因。
(但是,虽然美国海军说德军的KCn/A装甲是是6-8英寸级装甲板中美国海军曾测试过的最好者,但是俾斯麦的装甲设计上是为了防御380mm主炮的炮弹,对于410mm主炮的防护能力,需要打一个大大的问号。)
舰体构造与舱室分割
在俯视图上,俾斯麦的舰体为纺锤形,中间最粗,向首尾两端以抛物线形逐渐变细,这种形态的舰体很容易获得可靠的构造强度。
在左视图上,由于布置了厚重的上部舷侧装甲和上装甲甲板,该舰在上甲板下方就布置了第一主构造梁,并在第二甲板下方布置了第二主构造梁,使该舰拥有双层舰体上部主构造梁,而不是象其它多数国家战舰那样在主水平装甲下方布置单一的主构造梁,这样做的好处是充分利用了15米高36米宽的全部舰体横截面的尺度布置主承力结构,最大限度的增加了承力结构的几何力矩从而提高了强度。
各国的军舰上都有把一部分装甲融入构造的做法,而德国人在这方面做得最为广泛,最典型的案例就是德意志级袖珍战列舰。借助德意志级的成功设计经验,俾斯麦同样把大量的装甲融入了它的舰体构造中。其中独立充当构造构件的有110-120mm的主水平装甲倾斜部分,80-100mm的主水平装甲水平部分,20-60mm的横向内部装甲和30mm的纵向内部装甲。德意志级装甲舰是在保持舰体构造强度不变的前提下节省舰体结构重量的典范,而俾斯麦在舰体结构重量保持11691吨不变的前提下,把装甲融入构造则大幅的增强了舰体强度。巧妙的构造设计加上优质的造船材料,为俾斯麦战舰打造了一个强度极为可靠的舰体。实战中即使在军舰被毁灭的时候,俾斯麦和提尔皮茨的舰体主体部分也没有发生断裂和明显的扭曲,这一点明显有别于其它国家的多数军舰。
德意志级袖珍战列舰
俾斯麦全舰分为22个主水密隔舱段,从第3到第19舱段为主装甲堡区域,舰体主装甲堡长达171米,最宽处36米,保护了70%的水线长度和85%-90%的浮力以及储备浮力空间,这是任何同时期战舰也无法做到的大手笔。在巨大的舰体主装甲堡内,德国人又在纵向和横向上安装了多重装甲和水密隔板。以锅炉舱段下部舰体为例,除了两舷各拥有宽度为5.5米的防雷隔离舱外,内部又被分成三个并排布置的水密隔舱,每个隔舱内安放着两台高压重油锅炉,俾斯麦拥有两个这样的舱段,它们中间被一个副炮弹药库舱段隔开。在这样的布置下,一个锅炉舱进水,战舰只会损失六分之一的动力,来自一个舷侧方向的攻击最多只能让战舰的两个锅炉舱进水,损失三分之一的动力。此外,与其它国家的战列舰不同,依托大量的横向、纵向和水平装甲,该舰在主水平装甲以上的上部舰体内也设置了大量的水密隔舱。加上下部舰体,俾斯麦全舰被细分成数千个大小不一的独立水密隔舱,就像锅炉一样,该舰每个重要的子系统都被以尽可能降低风险的原理分隔放置在这些隔舱内,从实战情况来看,英国人很难用单一的常规攻击方式毁灭该级战舰。
本文到这里主要剖析了俾斯麦级的装甲防护能力。但是,战列舰仅仅考装甲防护还是无法做到称霸海疆的,还要有优秀的防雷结构。下文,装甲防护,生存能力篇(中),则着重剖析俾斯麦的水下防雷结构和俾斯麦特殊的全面防护设计、穹甲以及双层装甲甲板设计。