為什麼二戰時水面艦艇不使用空心裝藥(聚能破甲戰鬥部)的炮彈?

有個地方叫作遙遠


你想空心裝藥的優點在哪?它是一種化學能殺傷武器,是接觸到目標之後用爆破的金屬射流破甲(所以也叫破甲彈)。也就是說,他對彈丸投射的動能無所謂,管你100m/s的速度還是1000m/s的速度殺傷效果都一樣。


這種原理確實很適合單兵這種吃不消動能後坐力的傢伙攜帶和發射,但艦艇無所謂啊~ 後坐力由大海承擔(只要你艦體結構不散架就行),這是一個原因,艦艇無所謂動能彈帶來的大後坐力。


然後咱們再想,空心裝藥炮彈現在主要對付啥?坦克啊。它的金屬射流射入坦克艙內能夠灼死內部成員或者引燃燃料/彈藥架啥的。

但艦艇對付啥主要對付啥?工事、設施和其他艦艇。工事和設施用高爆彈再合適不過了。而對付其他艦隻確實需要一定穿甲能力,但是破甲彈這種金屬射流對艦艇沒啥卵用。下邊這個是大和號的剖面。

那麼多個隔艙,破甲彈破開最外層裝甲確實沒問題,但然後呢?金屬射流進去最多烤熟幾個正在檢修管線的倒黴蛋。然後就沒然後了。畢竟軍艦那麼大,而且金屬射流雖然穿透強,但後效很差。


最後說下HEAT彈不大適合旋轉,因為旋轉會導致爆破時候的金屬射流跟著一起轉,降低穿透力(想想液態的射流轉起來是不是到處灑)。這用在導彈或者滑膛坦克炮上還好,而艦炮這種動不動幾十公里射程的鬼畜,不旋轉還怎麼打準?


瘋狗的輕武


彈藥的選用,自然應該對症下藥。題主問為什麼二戰戰艦不使用空心裝藥破甲彈,我們不妨先看一下二戰戰艦主要面對些什麼目標,再根據目標的特性來分析採用空心裝藥破甲彈的可行性。

對陸攻擊:高爆彈足矣,破甲彈裝藥反而更少


↑如果是支援登陸作戰、進行對陸火力支援的話,絕大部分的二戰大口徑(127mm/5英寸以上)艦炮都是夠用的。

↑他們要對付的,多是炮兵陣地、一般房屋、步兵集群、機槍碉堡這種軟目標。如圖中這樣一個炮兵陣地,直接面向開闊地帶佈置,彈藥就裸露堆放在火炮後3-4m處,人員也沒有良好的掩蔽。

哪怕只是有個斤把炸藥落在陣地上爆炸,就很容易殺傷無防護的炮班人員,甚至是誘爆堆放的彈藥,把整個陣地連人帶炮炸上天。



↑而如果一個炮兵連甚至一個炮兵營的若干門火炮都以幾米的間距緊密排布、彈藥也這樣堆放在陣地近處的話,炸起來那畫面簡直不敢想,就是一掛鞭炮啊。(而且這樣的炮兵陣地佈置在二戰時期是很典型很常見的)

所以對付這種軟目標,不需要穿透厚重的裝甲,裝藥足、爆炸威力大就是王道。高爆彈裡滿當當的全是炸藥,最適合不過了。

↑而空心裝藥破甲彈由於要給破甲空腔和金屬藥罩留下大量空間,同等大小的炮彈,留給炸藥的空間就被大大縮減了,不利於提升爆炸威力。

所以,戰艦對陸攻擊是不可能用破甲彈的,這輩子都不可能的,高爆彈才是最佳選擇。


↑以美帝大量用作二戰驅逐艦主炮和巡洋艦、戰列艦副炮的mk12型127mm炮為例,其各型高爆彈的裝藥量在3.2-3.8kg之間,六七斤的樣子。

看起來不算很多不夠用?那是我們低估了炸藥的威力。



↑一顆巴掌大的二戰美軍mk2手榴彈,內裝炸藥只有52gTNT。但僅僅是它爆炸的殺傷半徑就達到6m左右,而爆炸產生的破片飛到40m開外仍能殺傷人體。也就是說,如果使用得當,一枚手榴彈就足以撂倒一個班。




↑一枚127mm艦炮炮彈的裝藥量,是mk2手榴彈的將近70倍。如果準確命中的話,一炮端掉一座普通的碉堡炮樓或者小型民房都不在話下。上圖是1950年,密蘇里號戰列艦上的船員正在搬運127mm副炮炮彈。



↑而且127mm在二戰大口徑艦炮裡屬於最小的一個級別。實在碰上了連驅逐艦上127mm炮都打不動的目標,不妨招呼巡洋艦上的152mm、203mm艦炮甚至是戰列艦上的356mm、381mm、406mm艦炮來進行支援。

↑再不濟,登陸作戰一般都伴隨有航空兵支援。把打擊堅固目標的任務交給飛機就是了。反正上打下,不費蠟嘛。

小洞難沉大船——從破甲彈原理看對艦殺傷效能

從物理本質上說,穿透裝甲就是把大量能量集聚在相對小的區域內,在極短時間內全部釋放的過程。穿深深度與能量大小和能量的定向與集聚程度呈正相關關係。



↑二戰戰艦最經常需要面對的裝甲目標,就是那些身披重甲的同類。而攻擊這些重甲鉅艦,需要炮彈穿透裝甲後在艦體深處爆炸,才能夠對其內部的核心部件造成有效的傷害。

所以題主提出這個為什麼二戰水面艦艇不使用空心裝藥破甲彈的問題,倒不如問:為什麼攻擊二戰水面艦艇不使用空心裝藥破甲彈?

↑傳統的動能穿甲彈,靠的是巨大的動能,也就是堅硬彈丸的大質量和高速度,活生生撞穿厚重裝甲的。



↑二戰艦炮使用的多是被帽穿甲彈,除了實心穿甲彈頭,在彈體後部都是裝有炸藥的。以上圖衣阿華級戰列艦使用的MK8型406mm高爆彈為例,內裝18.55kg炸藥,是上文127mm炮的五倍之多。



↑如果這樣一顆炮彈擊穿船體的層層裝甲,在艦體深處的輪機艙、彈藥庫或者艦體龍骨等關鍵部位爆炸,後果不堪設想,非沉沒即重傷。

↑而把越沉重的彈丸加速到越高的速度,就需要口徑越大、越細長的炮管。而長的炮管就需要越高的鑽孔、切削工藝。越大口徑的炮管就需要承受更高的膛壓,需要更好的炮鋼質量和冶金工藝。製造火炮所需的製造成本、技術也會隨著口徑、倍徑比的提升而飆升。

圖中從左到右是美國457mm、406mm、203mm的艦炮炮管(實際上圖中最右側一門203mm炮管來自於德艦歐根親王號的一號主炮塔),可見與一旁的人和甲殼蟲汽車相比,體積相當龐大。



↑空心裝藥破甲彈,則是通過炸藥爆炸的熱量融化彈頭前方的錐形金屬罩(一般是銅製的),同時爆炸的衝擊波將高溫的液態金屬呈細長的箭形向前射出,通過高溫燒灼和金屬射流的高速度穿透裝甲。



↑由於破甲彈的能量來自彈頭內的炸藥,所以破甲彈擊穿裝甲並不依賴細長的炮管帶來的高速度,只需要裝藥足,夠暴力,就可以懟穿厚重的裝甲,所以可以作為火箭彈、手榴彈這類速度較小彈藥的戰鬥部。

從二戰時期婦孺皆可使用的鐵拳火箭筒,到今天氾濫於各大熱點地區的RPG,都採用的是這種破甲彈頭。


↑但破甲彈頭只對坦克有奇效,對艦船的殺傷效果並不顯著。這是由坦克和艦船的結構差異決定的:坦克需要在極為有限的空間裡佈置所有的乘員和零部件。而一旦坦克裝甲被擊穿,破甲彈的金屬射流就有很大概率擊中緊湊部分的動力系統、彈藥等關鍵部分,對坦克造成致命傷害。


↑而且破甲彈金屬射流3000°C以上的的極高溫度和氣體壓強對於處在密閉空間裡的坦克乘員來說,也是致命的威脅。

不過,破甲彈看似厲害,其外在效果也就是在目標表面上燒個小洞而已,射進目標內部的也就是一束直徑幾釐米的金屬射流。金屬射流最多也只能侵徹到2-3m的距離。

其對坦克的強大殺傷力主要是來自於金屬射流侵徹灼燒以及飛濺的裝甲碎屑造成的乘員傷亡、油料起火、彈藥爆炸、動力系統損壞等二次傷害,而不是破甲彈本身。

坦克是沉在水底的,但軍艦是浮在水上的——軍艦結構更疏鬆



↑軍艦的整體佈局就要比坦克疏鬆很多了,各個艙室間的距離是以米來計算的。如果一枚破甲彈在舷側水上部分引爆,金屬射流要擊穿數層厚厚的艙室壁、並且在空氣中飛行幾米甚至十幾米距離,才能擊中佈置在艦體中軸線附近的彈藥、動力等關鍵部件。

而且由於艦船(尤其是二戰艦船)乘員眾多且相對分散,單顆破甲彈對艦船乘員的殺傷效果是非常微弱的。



↑如果擊中的是水下部分,金屬射流在接觸冷海水之後會迅速減速冷卻,從而失去破甲能力。

即便破甲彈頭緊貼艦船水下舷側裝甲爆炸,也就只能在倉壁上灼燒出一個直徑幾釐米的洞洞。

↑而且,二戰大型水面艦只多裝備有防雷帶,以及成百上千個水密隔倉。一枚破甲彈只能破壞上千個水密隔倉中的一個或幾個,對艦船的整體浮力和結構強度沒多大影響,可謂杯水車薪。

所以,用金屬射流打洞的空心裝藥破甲彈,對體積龐大的艦船目標的殺傷效能是極為不理想的,遠遠比不上帶炸的傳統被帽風帽穿甲彈。

破甲彈反艦外傳——柳暗花明又一村:反潛奇俠

善於打洞的破甲彈打水面艦船不行,但打水下的潛艇卻是一把好手。



↑現代單殼體潛艇的耐壓殼一般厚達幾十釐米(物理厚度),雙殼體潛艇在耐壓殼外還有一層鋼製的非耐壓艇體。

隨著現代潛艇防護能力的大幅提高,傳統的爆破型魚雷戰鬥部已經難以重創現代潛艇,於是將聚能裝藥技術應用到魚雷戰鬥部上,成為近年來提高反潛魚雷毀傷能力的一個重要發展方向。



↑潛艇的結構與艦船大不相同,潛艇艇體有一層耐壓殼,用來抵禦海水的壓力。而一旦耐壓殼破裂,即便只是一個直徑幾釐米的小孔,深海巨大的海水壓力也能導致艇體結構的災難性崩潰。

就像捏雞蛋一樣,如果雞蛋殼上沒有孔洞,那麼可能需要使出很大的勁才能把雞蛋殼捏碎。但哪怕雞蛋殼上有一個很小很小的破洞,只需要一點點力量就可以把整個雞蛋殼捏碎。

↑因此攻擊潛艇,只需要在艇體耐壓殼上打一個小孔洞,就能對潛艇生存構成有效威脅。二戰時期的潛艇多以水面狀態航行,防護性能也比較薄弱,因此二戰反潛魚雷都是採用常規爆破彈頭的。

而近年來的專用反潛魚雷都紛紛裝上了破甲彈頭或是原理類似的自鍛成形彈頭。如上圖的美製MK50反潛魚雷,戰鬥部採用的就是空心裝藥破甲彈。




APFSDS1


空心裝藥破甲彈是利用高溫高壓的金屬射流擊穿裝甲,利用高速金屬射流擊殺人員,空心裝藥破甲彈多用於反坦克武器,像我們熟知的巴祖卡、鐵拳、RPG都是利用這一原理來擊毀坦克。空心裝藥破甲彈對付狹小內的坦克乘員尚可,對水面艦都沒有什麼傷害。因為它的傷害原理是利用高速金屬射流擊殺在密閉艙內的人員,只要人員喪失活動能力那麼坦克就基本被廢了。


空心裝藥破甲彈,圖片來源:軍武次位面動畫

而對於軍艦這種有著各種艙室、人員分散的大空間來說本起不了什麼作用。和高速金屬射流能擊穿的洞直徑不會超過10cm,在水線的艙室隨便你打,在水線下10cm大小的洞對於軍艦來說,連補都不用補,直接關水密隔艙都沒事。而面對有著厚重裝甲的戰艦來說,穿甲彈是其擊穿裝甲的唯一選擇。而在遊戲中的AP彈全稱是被帽風帽穿甲彈(Armour-Piercing Capped Balliistic Cap),是在穿甲主彈體前加上用於接觸裝甲本身的墩型被帽,一個是減少運動阻力的風帽。




被帽風帽穿甲彈,圖片來源:軍武次位面動畫

而穿甲彈雖然可能重達1噸左右,但是裡面的裝藥也不過幾十千克,到這並不意味這它的威力小,相反,當穿甲彈擊穿裝甲後在內部爆炸後的威力才是最為厲害的。而HE高爆榴彈雖然裝藥多,但是它不能擊穿裝甲,雖然裝藥多但是在裝甲外面爆炸對戰艦的損害程度比較低,所以HE高爆榴彈主要是以殺傷敵人的有生力量和破壞觀瞄設備這種軟目標為主。


在十字路口等等你


第一點:

坦克體積和重量不能太大,所以坦克設計的比較緊湊,對防火能力不高,所以當內部遇到高溫物體侵入會比較容易發生火災而使坦克失效。

破甲戰鬥部金屬射流形成的過程

第二點:水面艦艇一般沒有什麼太大的限制,所以其體積和重量比較偏大,設計的不太緊湊,對防火能力比較高,更重要的是艦艇上有很多人長期生活在上面,無法保證人員生活過程中不會意外失火可能,所以要配好消防設備和防火人員。

所以當戰艦被聚能破甲彈攻擊後,對戰艦影響不大,而當戰艦被穿甲高爆彈攻擊後影響

穿甲高爆彈在船艙內爆破會破壞船艙內的各種管線,從而使消防,供電和排水失靈,爆炸產生的高壓氣體會使船艙壁受損,影響水密隔艙性能,從而使艦艇大量進水,同時爆炸產生的高聲在艙內傳播。


家事國事天下事人人談


空心裝藥只能在船殼打出一個小孔,產生的金屬射流燒燬船殼內的部分設備。但是對船體結構的破壞非常小。

打坦克不一樣。坦克炮塔內的空間非常小,金屬射流會殺傷炮塔內的人員,甚至引爆炮塔內的彈藥。

原因就是空心裝藥產生的金屬射流作用距離很小,對於坦克來說整個坦克都處於射流範圍內。而軍艦的體積很大,小小的金屬射流不能貫穿船體,表面的破損孔徑也很小,對船體幾乎沒有什麼影響。

所以打擊軍艦需要大型的、貫穿船體結構和在船體內部爆炸,造成結構破壞的彈藥。空心裝藥的穿甲彈不適合這種場合。

還有一種破甲彈穿。是炮彈頭裡的塑性炸藥攤開覆蓋坦克裝甲,通過崩裂效應在坦克勻質裝甲內部產生碎片,殺傷人員。這種破甲彈也不適用軍艦這種薄殼型金屬結構。


天明遙遙山海關


最主要就是後效很差。相比於地面,坦克好歹內部狹小,一發打掉一部分設備、人員什麼的能使其失去戰鬥力,但是戰艦都有相當完善的分倉,只在艦體表面打孔實際上效果是極差的。

比如當年的三發冥河才幹掉一條兩千來噸的以色列驅逐艦,這個後效簡直不能看

所以下一代全換成半穿戰鬥部那個時期的破甲彈技術,基本上就是口徑多大破甲多深,88破甲彈是破90毫米。

破甲彈的優勢是基本可以忽略距離對威力的影響,除了破裝甲板之外對軟目標也有破壞效果。缺點嘛,當然就是破不了太深的甲,對裝甲目標的穿透力不如同口徑的穿甲彈。



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