为什么火炮战舰的副炮会从炮廓为主演变为炮塔式为主?

为什么火炮战舰的副炮会从炮廓为主演变为炮塔式为主?

長谷川大和,喜欢玩枪的昭和日杂一只

这个问题看起来很简单,实际上非常非常复杂,几句话概括不了。

首先明确一点,炮廓炮的本质是甲板炮,用固定的装甲盒子装起来的甲板炮就是炮廓炮。

伊莉莎白女王的 6 英寸 Mark XII 副炮,右下方可以看到甲板炮座

甲板炮最大的优势就是轻,不需要给甲板开大洞不需要过分的补强,因此出镜率很高,从铁甲舰到航空母舰上都能见到它的身影。而缺点显而易见,由于扬弹系统不直接和火炮系统连接,需要多余的人手搬运弹药。

再说回炮塔。炮塔的优势是扬弹系统和火炮系统随动,方便装填。缺点就是要在甲板上开大洞影响结构强度,更多的结构需要随炮旋转,因此重量也更大,需要强力的机械辅助操炮。

至于炮塔副炮,很多人都认为这是间战时期才出现的新概念。其实不是,前无畏上的二级主炮有很多是标准的炮塔,因为这些大口径的“副主炮”无法有效使用人力完成装填,必须要使用机械。当然同期也有很多重炮为了节约重量或者是单纯的不信邪,而选择主要使用人力装填的,通常射速和转速都非常感人。

在 19 世纪末 20 世纪初的科技条件下,纯人力有效操炮的极限大约在炮重 20 吨左右,炮弹重量 45-50 公斤(100-120 磅)左右,也就是差不多 6 英寸这个级别(不考虑效率的话最高极限差不多是 7 英寸炮)。当时比较先进的持续瞄准法需要炮手持续瞄准目标,以发挥火炮的最大射速,过重的火炮显然会影响瞄准。而过重的炮弹显然会严重影响射速,那些人力装填的 8 英寸火炮少有实战射速能超过 3 发每分钟的。

伴随着无畏舰带来的潮流,二级主炮和主炮合并,战列舰上就只剩下了用来对抗鱼雷艇的反雷击炮。当时反雷击炮普遍都在 5 英寸以下,人力操作没有困难,没有使用炮塔的必要也不经济。除了上面提到的炮塔的基础缺点,在 19 世纪末 20 世纪初的科技条件下,副炮全面炮塔化的代价非常高昂——液压炮塔需要从总液压室调用液压压力,涉及到复杂的高压液压管线布置;电力炮塔受到当时电力系统可靠性困扰,故障率居高不下甚至还有火花隐患。人力操炮显然是最佳选择。

但是科技进步的很快,1890 年,鱼雷还只能慢悠悠地跑百来米,到了一战前,鱼雷已经可以以高速奔驰好几千米。这极大地影响了海军战术的发展。

伴随着鱼雷搭载舰的大型化和鱼雷本身的高速 / 高射程化,对抗鱼雷攻击需要的火炮威力也伴随着上涨

请问二战时,巡洋舰相对战列舰或驱逐舰,有哪些优势?

随着鱼雷和鱼雷艇的进化,反雷击炮也不得不跟着变大来对抗这一威胁。无畏继承了纳尔逊勋爵的 3 英寸反雷击炮,紧随其后的贝勒罗丰就升级到了 4 英寸,最终在铁公爵上升级到了 6 英寸,顶到了人力操炮的极限。海军战术也随之更新,大型远洋鱼雷艇的攻击成为了舰队战的一部分。反雷击炮现在需要在激烈的炮战中反制大量有组织有配合的鱼雷艇的威胁,而不是跟以前一样只需要在战斗的某个阶段进行一段时间的作战,因此反雷击炮不能再跟以前一样裸奔,厚重的防护成为必须。尽管位置较高难以布置和主装一样厚的装甲来防御大口径主炮的轰击,但是至少应当能够防御敌方类似口径副炮的攻击。

这里必须提一嘴德国人,德国人的无畏舰在 8.8cm 反雷击炮的基础上依然保留了大量 15cm 副炮——这些 15cm 炮的主要任务是为了在近距离(6000-8000 码)洗英国人的甲板,对抗驱逐舰只是附带目标。因此这些副炮(或者叫二级主炮)从一开始(黑尔戈兰)就配备了重防护。后期德国主力舰的炮廓副炮更是有独立隔间,并且拥有独立扬弹系统,基本上可以说就是个固定的炮塔。

Although the Germans adopted a single-calibre main battery, they also retained a powerful 15cm secondary battery, and they saw it as a weapon for use against other battleships rather than against destroyers. —— Naval Weapons of World War One, Norman Friedman

反雷击引出了更多有关射界的问题。战斗经验表明鱼雷艇更多的会从战舰前方进入以获得更好的发射阵位,因此能够向前射击的反雷击炮越多越好。但是显然由于炮廓本身占用的截面积非常大,厚重装甲的炮廓又不适合(不是不能)堆叠多层,也不能像无防护炮座那样到处乱塞,导致大多数装备重防护炮廓副炮的战舰单侧能够向正前方开火的副炮数量少于 4 门,难以提升。

为了保证稳定性,这些重防护副炮配置的位置不能太高,导致在风浪下进水变成了家常便饭,在极端情况下甚至会影响储备浮力——塞德利兹号在遭到重创后由于舰首下沉过多,导致炮廓开始进水,进一步加快了下沉的速度。这点随着战舰速度的提升变得愈发严重,很多战舰都将低处的炮廓炮拆除,或者干脆直接重新布置副炮到最上甲板上面。

虎号战列巡洋舰,堆叠重防护炮廓
科贝尔级战列舰,外飘舷台增加火炮甲板宽度
伊莉莎白女王级战列舰,本来舰尾方向还有 4 门副炮,由于位置过低有进水问题不得不拆除 / 取消,导致正艉部方向缺乏副炮火力

一战的实战结果彻底终结了装甲炮廓——重装甲的炮廓副炮非但在正面无法无法防御大口径主炮,比预期更远的交战距离导致薄弱的顶部水平装甲也时常被炮弹光顾(水平装甲这点后面再展开来说)。也正是由于交战距离比预计的更远,原先预想的大量中口径炮弹命中并没有发生,炮廓中等厚度的装甲也就失去了其价值。

德国战舰由于其全封闭式的炮廓使得其被大口径炮弹击穿后造成大范围损伤的可能性大大降低,而英国战舰的半开放式炮廓差点让英国海军颜面尽失。这种布局的炮廓共享一个或少数几个扬弹设备,在扬弹设备将弹药提升到火炮甲板后,通过炮廓后的走廊传递到各个炮位。尽管每个炮位之间都有隔断,但是一旦发生火灾,就会导致整组副炮无法使用,甚至导致更大规模的殉爆。日德兰海战中就有两条新锐的伊莉莎白女王级战列舰差点这样去势——马来亚号的右舷三号副炮上方水平装甲被击穿,发射药被引燃,火灾蔓延开来差点点燃了弹药库;类似的情况也发生在了同级的巴勒姆号上,水平甲板被击穿,扬弹机上的发射药起火并引燃了右舷二号副炮的备用发射药。这两个命中都导致一侧副炮全部哑火了一段时间。

伊莉莎白女王级战列舰的副炮侧面由 1.5 英寸厚的舱壁隔开,后方是开放的弹药转运走廊。战后增加了防火帘以降低火灾蔓延的速度 / 可能性。

日德兰海战中英国主力舰副炮共计发射了 850 发 6 英寸炮弹,192 发 4 英寸炮弹,仅对德国鱼雷艇命中 4 发 6 英寸,命中率只有 0.384%;德国人的主力舰副炮共发射 3512 发,命中 37 发,1.054%,其中对驱逐舰目标命中 16 发左右,大部分是 15cm 炮的功劳。这样的结果显然是不尽人意的,这个问题应该怪罪在手摇炮上,还是缺乏中央火控上,还是战场的低能见度上,或者三者都有,就见仁见智了。但是还是可以看出,6 英寸炮在对抗鱼雷攻击时还是比 4 英寸炮有优势。

还有比较有意思的一点是,火炮回旋部分的炮盾装甲比炮房正面薄很多,显而易见的成为了一个弱点。这是由于人力操炮情况下,炮座的重量受到比较大的限制。英国 6 英寸副炮的炮房拥有 6 英寸厚的装甲,但是炮盾只有 2.94 英寸(75 毫米);德国佬也没好到哪儿去,炮盾只有 80 毫米。虽然直接命中炮盾的可能性很小,但是显然不是零——德弗林格的左舷三号副炮的 80 毫米炮盾就被 12 英寸炮弹击中,直接被摧毁了,如果换成 6 英寸炮弹,结果也会是一样的。

厌战号的前部副炮,2.94 英寸的炮盾被大口径炮弹的破片从内部击穿

胡德的 5.5 英寸 Mark I 甲板炮就又是另外一个故事了,得从推动全重炮概念的一把手,费舍尔爵士说起。1914 年伴随着一战爆发,已经 73 岁高龄的费舍尔又被请了回来当第一海务大臣。作为全重炮战列舰的推行者,费舍尔非常不喜欢现有的主力舰上使用的 6 英寸火炮,以及配套的重防护,认为这纯粹是的浪费重量。因此在他一手推动的声望级上又返回使用了 4 英寸炮,并且仅配备非常轻量的炮盾。轻型的火炮使得布置位置可以更高,解决了上浪的问题的同时也解决了前向射界的问题。不过要注意,这种副炮一样属于甲板炮,而不是完整的炮塔。

声望级单侧前向副炮火力包括一座三连装 4in 和一门单装 4in,达到了 4 门

随后费舍尔提出了从波罗的海登陆德国的计划,提议建造两艘浅吃水的“轻巡洋舰”勇敢级支持这一行动,也装备了同样的 4 英寸炮。有高级军官指出只有 4 英寸的副炮显然是不够力的,换成 6in 重量上又不允许,于是提议更换为给希腊人订做的 5.5 英寸炮作为折中方案(大概是第三海务大臣,这个我不太确定)。紧随其后的换装 18 英寸主炮的暴怒号由于只有两门炮,基本丧失了用主炮对抗中小型战舰的能力,于是采纳了这个建议,使用了 5.5 英寸 Mark I 作为对海副炮。这背后的具体讨论我没有办法去深挖,但是考虑到当时费舍尔正在和丘吉尔由于战略问题上闹辞职,或许他已经不想管自己的波罗的海 fantasy 了。

时间快进到 1916 年 2 月,英国认为德弗林格的后续舰会有接近 30 节的航速并拥有超过 15 英寸口径的火炮,声望级将无法与之匹敌,因此需要更强的战巡。胡德作为应对可能出现的新一代德国战巡的战时急造舰,绝大部分的重量都需要分配给动力和防护。胡德 1916 年 5 月下达开工指令后紧接着就是日德兰,很快设计就不断被更改直到 1917 年下半年才完全定型。为了减轻重量的同时保证副炮不会在高速下被浪花淹没,副炮便和暴怒一样使用了轻防护的 5.5 英寸炮——炮盾只有 1 英寸厚,仅能提供最低程度的防护。


这样的副炮布局是最优解吗?战后一份海军部的报告给了我们英国人自己认为的最优解:

Pair-gun Turrets recommended. (推荐双连装炮塔)—— ADM 1/8586/70: Final Report of the Post-War Questions Committee(1920)

报告中认为,双连装炮塔是最佳选择,原因如下:

  1. 炮廓最大射界能达到 120 度,但是炮塔可以达到 160 度
  2. 同样的甲板面积,炮塔可以容纳更多的火炮
  3. 副炮有效分离,不容易连带损失
  4. 弹药供给方便,炮组不易疲惫,能够精简人手
  5. 密闭的炮塔能够提供优秀的对风浪抵抗能力
  6. 同样,能提供更好的炮口暴风防护
  7. 同样,可以提供更好的防破片能力
  8. 三连装炮塔在手动装填的情况下需要额外的空间来保证装填速度

对于射界,报告中认为,每一个方向都需要至少四门火炮能够开火。因此报告推荐的副炮配置为每侧 3-4 座双连装炮塔,2 座位于最上甲板,1-2 座抬高,保证前后射界。

对于防护,报告中认为,只有能防御同等级口径火炮的高爆弹即可,任何过高的防护都是浪费吨位。

对于口径,报告没有给出决定性答案,而是建议炮弹的重量为 90-100 磅(40.8-45.4 公斤,也就是 5.5-6 英寸左右的口径),因为 100 磅是人力能够有效装填的上限,90 磅则更加均衡。

同时报告也比较了有防盾的甲板炮(胡德)和无防护能力的甲板炮(声望),指出这种模式在实战中的表现不佳,即便是有防盾的甲板炮也只能够保护一部分炮组成员,很多炮组和弹药都会完全暴露在外,一旦被击中会导致巨大的损失。

有意思的是报告中不建议副炮加入专门的对空功能,理由不是转速太慢,而是对空能力会增加炮塔的复杂性,增加额外的弹药储备,以及对空中目标难以校射。对空应当交给专业的防空炮。

但是报告认为,一般副炮的 30 度仰角已经足够其兼职一部分对空能力,并且建议携带少量对空弹药以备不时之需。不过得记住,这是一份 1920 年的报告。

这时候脑海里是不是已经浮现出纳尔逊的样子了?没错,纳尔逊的 6 英寸副炮炮塔正是这样的布局。尽管拥有 60 度的仰角,不过装填角度固定在 5 度,因此也就是报告中说的“兼职对空”。防护也只有 1 英寸均质钢装甲 +0.5 英寸背板,也就勉强防御一下高爆弹。

纳尔逊副炮群,可以看出中间的副炮可以向正前正后方开火,保证每一个方向都有 4 门炮的火力

再后面的 KGV 和前卫也可以看到这份报告中建议的副炮布局,只不过随着时代的进步,已经替换成能够对空的 5.25 英寸 Mark I 高平两用炮了。不过 5.25 这个炮并没有放弃太多对海能力,其炮弹重达 80 磅,和报告中建议的 90-100 磅相差不大,相当于为了对空能力进行了一部分妥协。毕竟,造船就是妥协的艺术√

KGV 级豪号的副炮群,一样拥有每个方向至少 4 门炮的火力

虽然类似的概念被太君抄走,为了省重量造就了日本海军一大票只有 1 英寸厚 NVNC 的超级裸奔 6-8 英寸炮塔,不过也不是所有人都认为只穿着裤衩就出去溜达是个好主意——哪怕是英国人自己后来都觉得 1.5 英寸这么薄的防护不太像话,给战列舰的 5.25 炮塔套了一层 2.5 英寸厚的装甲。

德意法由于作战环境和作战需求,要求对海副炮有比较强力的防御,特别是副炮的顶部水平装甲。上文提到过炮廓式副炮的水平装甲问题,这里就展开来讲一下。尽管炮廓式副炮在只考虑炮弹水平打过来的情况下,只需要考虑加厚垂直装甲,因此比会比炮塔更轻,但是由于炮廓式副炮在同等数量的火炮下占用甲板面积更大,在将水平防护也考虑进去时,炮廓式副炮的重量就会激增,相比之下炮塔的额外重量就全部被抵消了。

巴伐利亚级炮廓副炮甲板,可以看出炮廓副炮占用的区域有多大

而且由于整个装甲盒在机械动力的带动下随着火炮旋转,炮盾的面积也可以大大缩小,降低了被命中的概率,也可以做到更大的厚度。


五千多字了先暂时到此为止吧,总感觉漏了很多东西,想到再说了。