Dawno temu w mojej pierwszej serii artykułów publikowanych na „VO” poświęconych drednotom typu „Sewastopol” sugerowałem, że gdyby jakimś cudem w bitwie jutlandzkiej w miejsce krążowników Beatty pojawiły się cztery rosyjskie drednoty, wtedy 1. grupa rozpoznawcza Hipper spodziewałaby się kompletnej ucieczki. A potem, i dużo później, w dyskusji na temat innych moich materiałów dotyczących drednotów i superdrednotów z I wojny światowej, wielokrotnie proszono mnie o symulację takiej bitwy. Czemu nie?
O czym jest ten cykl?
W przekazanych Państwu materiałach postaram się zebrać niezbędne dane do modelowania możliwych wyników konfrontacji naszych drednotów bałtyckich z niemieckimi krążownikami.
Aby to zrobić, konieczne jest zrozumienie możliwości rosyjskiej i niemieckiej artylerii morskiej w zakresie penetracji pancerza i siły pocisków. Porównaj jakość zbroi rosyjskiej i niemieckiej. Porównaj systemy rezerwacji w celu oceny wolnych stref manewrowych statków. Sprawdź możliwości LMS i określ szacunkową liczbę trafień. A potem po prostu zacznij właściwie od porównania.
Byłoby oczywiście miło, gdyby w tym samym czasie porównać możliwości bojowe Sewastopola z możliwościami pancerników Kaisera. Ale nie w tej chwili. Ponieważ do tego konieczne jest szczegółowe rozebranie konstrukcji niemieckich drednotów. Analogicznie do tego, jak zrobiłem to w cyklu poświęconym porównaniu krążowników liniowych w Anglii i Niemczech. Jednak ta praca nie została jeszcze wykonana. Więc wrócimy do tego pytania później.
Chciałbym podkreślić: będę bardzo wdzięczny drogim Czytelnikom za wszelką konstruktywną krytykę. Nie wahaj się skomentować, jeśli znajdziesz jakiś błąd w mojej publikacji.
Ze swojej strony dołączę do głównego tekstu artykułów użyte przeze mnie wzory oraz dane wyjściowe do obliczeń. Aby ci, którzy chcą, mogli łatwo sprawdzić dane.
Cóż, zacznę od oceny możliwości rosyjskiej i niemieckiej artylerii morskiej dużego kalibru, która uzbroiła okręty ery pancerników Rosji i Niemiec.
Imperium Rosyjskie
Łatwo jest pisać o rosyjskich systemach artyleryjskich. Ponieważ to było tylko jedno - słynne działo 305-mm/52 fabryki Obuchowa mod. 1907 rok.
Oczywiście myśl rosyjskiej marynarki wojennej nie kończyła się na 12 cali. A w przyszłości stworzono systemy artyleryjskie 356 mm dla krążowników bojowych typu Izmail i 406 mm - dla obiecujących pancerników. Ale czternastocalowe działa nie miały czasu na ukończenie pełnego cyklu testów przed końcem pierwszej wojny światowej i nie były instalowane na okrętach wojennych. A szesnastocalowej armaty nie było nawet czasu na wykonanie, chociaż wydano na nią rozkaz. Dlatego nie będę brał pod uwagę tych narzędzi. To samo dotyczy starszych dział 254 mm/50 i 305 mm/40. Od ostatnich pancerników szwadronowych i krążowników pancernych. Nigdy nie miały być instalowane na pancernikach.
Rosyjska armata 305 mm / 52 jest interesująca, ponieważ pierwotnie została stworzona zgodnie z koncepcją „lekkiego pocisku - wysoka prędkość wylotowa”. Założono, że wystrzeli z niego lekki pocisk 331,7 kg o prędkości początkowej 914 m/s, a potem nawet 975 m/s.
Ale już w trakcie tworzenia pistoletu artylerzyści krajowi doszli do konieczności przejścia na koncepcję "ciężkiego pocisku - niska prędkość wylotowa". Co doprowadziło do pojawienia się arr. 1911, którego masa wynosiła 470,9 kg, ale prędkość wylotowa spadła do 762 m/s.
Jako materiał wybuchowy zastosowano trinitrotoluen (TNT), którego ilość w pocisku przeciwpancernym wynosiła 12,96 kg, aw pocisku odłamkowo-burzącym 58,8 kg. Źródła wspominają również pociski pół-przeciwpancerne, których masa materiałów wybuchowych osiągnęła 61,5 kg. (Ale ze względu na pewne niejasności pozostawiam je poza zakresem tego artykułu). Przy maksymalnym kącie elewacji 25° zasięg ognia wynosił 132 kable lub 24 446,4 m.
W taką broń uzbrojone były bałtyckie pancerniki typu Sewastopol i czarnomorskie typu Cesarzowa Maria.
Niemcy
W przeciwieństwie do rosyjskich marynarzy, których w czasie I wojny światowej zmuszono do zadowolenia się z systemu artylerii dużego kalibru jednego projektu, niemiecka flota pełnomorska była uzbrojona w aż 4 rodzaje takiej broni (nie licząc tych, które zostały zainstalowane przed - oczywiście drednoty). Opiszę je w kolejności zwiększającej się siły bojowej.
Pierwszą bronią, która weszła do służby wraz z drednotami była armata 279 mm/45.
Jego pociski miały masę 302 kg i prędkość początkową 850 m/s. Niemieckie do wszystkich dział pancernych, podobnie jak rosyjskie, były wyposażone w TNT (co znacznie ułatwia nam porównanie amunicji). Ale niestety nie mam dokładnych danych na temat zawartości materiałów wybuchowych w pociskach 279 mm. Według niektórych doniesień masa materiałów wybuchowych w przeciwpancernym pocisku 302 kg osiągnęła 8,95 kg. Ale o materiałach wybuchowych nie wiem absolutnie nic. Zasięg ognia dział 279 mm/45 osiągnął 18 900 m przy kącie elewacji 20°. W takie uzbrojenie były wyposażone pierwsze niemieckie drednoty klasy Nassau oraz krążownik Von der Tann.
Później na potrzeby floty stworzono potężniejsze działo 279 mm/50. Strzelała tymi samymi pociskami (co 279 mm/45), ale z prędkością początkową zwiększoną do 877 m/s. Jednak maksymalny kąt elewacji tych dział w mocowaniach wieży został zmniejszony do 13,5 °. Tak więc, pomimo wzrostu prędkości początkowej, zasięg ognia nieznacznie się zmniejszył i wyniósł 18 100 m. Ulepszone działa 279 mm/50 otrzymały krążowniki liniowe typu Moltke i Seydlitz.
Kolejnym krokiem w kierunku ulepszenia uzbrojenia niemieckich okrętów było stworzenie arcydzieła artyleryjskiego – armaty 305 mm/50. Był to niezwykle potężny system artyleryjski jak na swój kaliber, strzelający 405 kg pociskami przeciwpancernymi i 415 kg pociskami odłamkowo-burzącymi, których zawartość wynosiła odpowiednio 11,5 kg i 26,4 kg. Początkowa szybkostrzelność (pociski 405 kg) wynosiła 875 m/s. Zasięg przy kącie elewacji 13,5° wynosił 19100 m. Takie działa były wyposażone w pancerniki typu „Ostfriesland”, „Kaiser”, „König” i krążowniki bojowe typu „Derflinger”.
Ale szczytem „ponurego geniuszu aryjskiego morza” nie był pod żadnym względem wybitny system artyleryjski, ale potworne działo 380 mm/45 mod. 1913. To „superdziało” wykorzystywało pociski przeciwpancerne i odłamkowo-burzące o wadze 750 kg (prawdopodobnie waga pocisku przeciwpancernego wynosiła 734 kg), zawierających odpowiednio 23,5 i 67,1 kg TNT. Prędkość początkowa 800 m / s zapewniała zasięg strzelania 23 200 m przy kącie elewacji 20 °. Takie działa otrzymały „Bayern” i „Baden”, które stały się jedynymi superdrednotami Kaiserlichmarine.
Rozważamy penetrację pancerza
Do obliczenia penetracji pancerza rosyjskich i niemieckich dział użyłem klasycznej formuły Jacoba de Marra.
Jednocześnie dla wszystkich armat przyjąłem współczynnik K równy 2000. Co w przybliżeniu odpowiada klasycznej cementowanej zbroi Kruppa z końca XIX wieku. To nie jest do końca poprawne. Ponieważ jakość pocisków 279 mm, 305 mm i 380 mm może się nieznacznie różnić. Ale można przypuszczać, że ta różnica nie była zbyt duża. Zatem poniższe obliczenia można uznać za wynik wpływu wszystkich powyższych systemów artyleryjskich na cementowany pancerz Kruppa, jakim był na samym początku XX wieku.
W celu uzyskania wstępnych danych do obliczeń (kąt padania i prędkość pocisku w pewnej odległości) użyłem kalkulatora balistycznego „Kula” w wersji 1.0 z dnia 23.05.2011 opracowanego przez Aleksandra Martynova (którego, korzystając z okazji, z całego serca dziękuję za stworzenie tak przydatnego programu). Kalkulacja była prosta. Po ustaleniu wartości masy i kalibru pocisku, jego prędkości początkowej, maksymalnego kąta podniesienia oraz zasięgu strzału z nim obliczono współczynnik kształtu pocisku, który wykorzystano do dalszych obliczeń. Współczynniki kształtu są następujące:
Rosyjski pocisk 305 mm 470, 9 kg - 0,6621.
Niemiecki pocisk 279 mm 302 kg do dział 279 mm/45 - 0, 8977.
Niemiecki pocisk 279 mm 302 kg do dział 279 mm/50 - 0,707.
Niemiecki pocisk 305 mm 405 kg - 0,7009.
Niemiecki pocisk 380 mm 750 kg - 0,6773.
Na uwagę zasługuje interesująca osobliwość. Ten wskaźnik dla dział 279 mm/45 i 279 mm/50 jest zupełnie inny, chociaż masa pocisku jest identyczna.
Otrzymane kąty padania, prędkość pocisku na pancerz oraz penetracja pancerza przy K=2000 przedstawia poniższa tabela.
Należy jednak pamiętać, że rzeczywista penetracja pancerza w przypadkach, gdy grubość pancerza przekracza 300 mm, powinna być wyższa od podanych wartości. Wynika to z faktu, że wraz ze wzrostem grubości płyty pancernej jej względna odporność pancerza zaczyna spadać. I na przykład obliczona wytrzymałość pancerza płyty 381 mm w praktyce zostanie potwierdzona tylko przez płytę o grubości 406 mm. Aby zilustrować tę tezę, posłużę się tabelą z „Ostatnich gigantów rosyjskiej marynarki wojennej” S. E. Vinogradova.
Weźmy płytę pancerną 300 mm wykonaną z pancerza Kruppa o określonej jakości, dającą współczynnik K=2000 w stosunku do, powiedzmy, rosyjskiego pocisku 470,9 kg. Tak więc pancerz 301 mm, wykonany z absolutnie tego samego pancerza, będzie miał K nieco poniżej 2000. A im grubsza płyta pancerza, tym bardziej zmniejszy się K. Powyżej 300 mm grubości nie mogłem. Ale formuła, której używam, daje całkiem dobre przybliżenie:
y = 0, 0087x2 - 4, 7133x + 940, 66, gdzie
y jest rzeczywistą grubością przebitej płyty pancerza;
x to szacowana grubość przebitej płyty pancernej przy stałym K.
W związku z tym, biorąc pod uwagę względny spadek wytrzymałości płyt pancernych, wyniki obliczeń przyjęły następujące wartości.
Ważne zastrzeżenie
Przede wszystkim bardzo proszę drogiego czytelnika, aby nie próbował wykorzystywać powyższych danych do symulowania bitwy morskiej między okrętami rosyjskimi, niemieckimi i innymi. Nie nadają się do takiego użytku, ponieważ nie uwzględniają rzeczywistej jakości rosyjskiego i niemieckiego pancerza. W końcu, jeśli np. okaże się, że rosyjski pancerz będzie miał K 2000, to oczywiste jest, że zmieni się też penetracja pancerza pocisków na różnych odległościach.
Tabele te nadają się tylko do porównania rosyjskich i niemieckich dział okrętowych podczas strzelania do pancerzy tej samej jakości. I oczywiście po zrozumieniu przez autora trwałości produktów niemieckich i rosyjskich pojazdów opancerzonych dane dotyczące kątów padania i prędkości pocisków na pancerz będą bardzo ważne dla dalszych obliczeń.
Kilka wniosków
Ogólnie można zauważyć, że rosyjskie podejście „ciężki pocisk – niska prędkość wylotowa” okazało się zauważalnie korzystniejsze niż niemiecka koncepcja „lekki pocisk – duża prędkość wylotowa”. I tak na przykład niemiecka armata 305 mm/50 wystrzeliła pocisk 405 kg z prędkością początkową 875 m/s. A rosyjski - pocisk 470, 9 kg z prędkością zaledwie 762 m / s. Korzystając ze słynnego wzoru „masa pomnożona przez kwadrat prędkości w połowie”, stwierdzamy, że energia kinetyczna pocisku niemieckiego na wyjściu z lufy jest o około 13,4% wyższa niż energii rosyjskiej. Oznacza to, że niemiecki system artyleryjski jest potężniejszy.
Ale, jak wiadomo, lżejszy pocisk traci prędkość i energię szybciej w locie. I okazuje się, że już w odległości 50 kabli rosyjskie i niemieckie systemy artyleryjskie są wyrównane pod względem penetracji pancerza. A potem przewaga rosyjskiego działa wciąż rośnie. A w odległości 75 kabli przewaga rosyjskiej armaty jest już dość zauważalna 5, 4%, nawet biorąc pod uwagę najgorszy (pod względem penetracji pancerza) kąt nachylenia pocisku podczas spadania. Jednocześnie rosyjski pocisk przeciwpancerny (jest cięższy) ma pewną przewagę w działaniu opancerzenia, ponieważ ma wysoką zawartość materiałów wybuchowych: 12,96 w porównaniu z 11,5 kg (ponownie o prawie 12,7%).
Zalety rosyjskiego systemu artyleryjskiego są widoczne w porównaniu pocisków odłamkowo-burzących. Po pierwsze, rosyjski pocisk odłamkowo-burzący ma taką samą masę jak pocisk przeciwpancerny. A zatem nie wymaga dla siebie osobnych stołów strzeleckich, co jest niewątpliwą zaletą. Chociaż, ściśle mówiąc, nie wiem, jak ten problem został rozwiązany we flocie Kaisera. Być może udało im się dostosować ładunek prochu tak, aby zasięgi ostrzału przeciwpancernego i odłamkowo-burzącego pod wszystkimi kątami elewacji były równe? Ale nawet jeśli tak, to pojemność wybuchowa wciąż pozostaje, a tutaj rosyjski pocisk z 58,8 kg ma tylko miażdżącą przewagę. Niemiecka mina lądowa 415 kg miała tylko 26,4 kg, czyli nieco mniej niż 44,9% rosyjskiej.
I trzeba zrozumieć, że taka przewaga rosyjskiego pocisku była bardzo ważna w pojedynku z opancerzonymi przeciwnikami. Z dużej odległości, gdzie nie można było się już wiele spodziewać po pociskach przeciwpancernych, potężna mina lądowa z łatwością zniszczyłaby stosunkowo cienkie pokłady wroga. A kiedy pęknie wokół nich, własnymi fragmentami i kawałkami zbroi, może spowodować ogromne uszkodzenia przedziałów w cytadeli.
A jeśli trafi w zbroję, mina lądowa może coś zrobić. W tym przypadku rozerwanie jego materiałów wybuchowych (w połączeniu z energią samego pocisku) nadal mogło pokonać ochronę, wbijając fragmenty pancerza i pocisk w opancerzoną przestrzeń. Oczywiście efekt uderzenia w tym przypadku będzie znacznie słabszy niż wtedy, gdy pocisk przeciwpancerny przejdzie przez pancerz jako całość. Ale będzie. I na takich odległościach, gdzie pocisk przeciwpancerny nie przebije już bariery. Rosyjskie pociski odłamkowo-burzące były w stanie przebić nawet 250-mm pancerz z dużych odległości.
Innymi słowy, w odległości do 50 kabli rosyjskie działo było gorsze od niemieckiego pod względem penetracji pancerza, a następnie przewyższało. Pomimo tego, że moc rosyjskich pocisków była wyższa. Przypomnijmy teraz, że niemieckie działo 305 mm/50 było potężniejsze, ponieważ przekazywało więcej energii pociskowi podczas wystrzelenia niż rosyjskie.
Jeśli w rezultacie niemieckie działo zapewniało lepszą penetrację pancerza, można to uznać za zaletę. Ale odległości mniejsze niż 5 mil dla drednotów są bardziej jak siła wyższa. Co może się oczywiście zdarzyć. Powiedzmy, że w warunkach słabej widoczności. Ale wciąż jest to wyjątek od reguły.
Zasadą będzie walka na kablach 70-75. Co można uznać za skuteczny dystans bojowy, z którym LMS tamtych czasów mógł zapewnić wystarczającą liczbę trafień, aby unieruchomić lub zniszczyć wrogi okręt liniowy. Ale na takich dystansach przewaga w penetracji pancerza jest już za rosyjskim działem. A wielka moc niemieckiej dwunastocalowej maszyny okazuje się już nie zaletą, ale wadą. Ponieważ im silniejszy wpływ na pień, tym mniej jego zasobów.
Kolejną zaletą niemieckiego systemu artyleryjskiego może być płaskość ostrzału, która wydaje się zapewniać najlepszą celność (choć jest o czym mówić). Ale faktem jest, że płaskość rosyjskich i niemieckich systemów artyleryjskich (kaliber 12 cali) nie różniła się zbytnio. Na tych samych 75 kablach niemiecki pocisk spadł pod kątem 12,09°, a rosyjski - 13,89°. Różnica 1,8° nie mogła zapewnić niemieckiej armacie zauważalnie lepszej celności.
W ten sposób możemy śmiało stwierdzić wyższość krajowego systemu artyleryjskiego 305-mm/52 nad niemieckim 305-mm/50.
Nie ma nic do powiedzenia na temat niemieckich dział 279 mm/50 i 279 mm/45. W odległości 75 kabli straciły odpowiednio ponad 1,33 i 1,84 razy w penetracji pancerza rosyjskiej 12-calowej maszyny.
I choć niestety nie mogłem wiarygodnie ustalić zawartości materiałów wybuchowych w 302 kg niemieckich pocisków. Ale to (oczywiście) było znacznie niższe niż u Rosjanina 470,9 kg.
Ale oczywiście bez względu na to, jak dobre było rosyjskie 12-calowe działo na swoim poziomie, nie mogło wytrzymać porównania z niemieckim systemem artyleryjskim 380 mm/45. Koncepcja "ciężkiego pocisku - niska prędkość wylotowa" nie pomogła. Nawet stosunkowo lekki 750-kilogramowy pocisk przeciwpancerny „Bayern” lub „Baden” miał ładunek wybuchowy o 81% większy. Pomimo tego, że jego penetracja pancerza na odległość tych samych 75 kabli była o 21,6% większa.
Co mogę tu powiedzieć? Oczywiście zwiększenie kalibru do 380 mm skłoniło Niemców do stworzenia systemu artyleryjskiego nowej generacji, z którym żadne działo 305 mm nie mogło się zbliżyć.
Dlatego przejście czołowych sił morskich na działa kalibru 380ꟷ410 mm faktycznie anulowało ochronę pancerników z epoki I wojny światowej i wymagało zupełnie innych schematów, grubości i jakości pancerza.
Ale ta seria artykułów nie jest poświęcona post-utlandzkim superdrednotom. Dlatego w następnym artykule postaram się zrozumieć odporność opancerzenia rosyjskiego pancerza użytego do budowy pancerników klasy Sewastopol.
