浅析二战大型战舰装甲防护设计（二）

（本文作者为Der.Flynn.Girl） 典型案例简析 纳尔逊级战列舰

首先我们来看英国在一战后条约时期建造的纳尔逊级战列舰。

海人社，《世界近代战列舰史》

这一级战列舰可以说具备很多划时代的特征，其采用了许多革命性的设计理念，这些理念得到了认可并延续到二战时期的新型战列舰上。纳尔逊级战列舰是英国在华盛顿条约的限制下建造的第一级战列舰，为了在严格的条约限制下最大化地发挥性能，它具有和先前的战列舰非常多的不同特点。首先要与当时美日最新的战列舰竞争，因此纳尔逊级没有使用先前广泛应用的15英寸双联装炮塔，而是采用了16英寸口径火炮以持平美日新锐舰并采用了三联装炮塔。其次，因为排水量上的限制是非常苛刻的，纳尔逊级战列舰相对舍弃了高速性能，从而保证在兵装和防护上不输于当时任何一艘战列舰。这是比较合理的，动力技术的进步提高了动力系统的功率重量比，使得达到相同输出功率所需要的动力装置更轻更小；而当时大部分战列舰的航速在21节左右，如果要和英国的战列巡洋舰组成编队那需要达到30节以上的航速，这样就不能保证防护性能了。事实上纳尔逊级战列舰的防护能力在条约时期乃至二战时期都是非常出色的，能超过它的战舰基本上都具有明显大很多的排水量。但是从另一方面来讲，缺乏高速性也影响了纳尔逊级战列舰的调度灵活性。

那么先来分析纳尔逊级战列舰的基本布局。纳尔逊级战列舰非常独特地采用了全前置的主炮布局，使用了炮塔式副炮，舰型为高干舷平甲板。全前置主炮的意图是集中主炮弹药库的防护区域，同时使用三联装炮塔来缩减核心区。其实这种集中布置主炮不完全能缩短核心区，如果是日本设计师那说不准会把纳尔逊级的品字布局改成妙高级重巡洋舰前部主炮那样的布局来进一步缩短核心区，并且这种布局使得整艘战舰的重心都受到影响，不仅是存在艏倾，重心位置也偏前，使得操纵性恶化。如果进一步采用两座四联装炮塔，相对可以缓解一些问题，就像法国的新型战列舰那样。把这种全前置布局改成前二后一的相对保守的布局其实对核心区长度没有很大影响。不过总体而言，纳尔逊级战列舰所体现的集中防护的设计思想对减轻装甲防护重量还是有很大作用的。核心区的装甲盒以及主炮塔和司令塔是集中重甲防护的区域，核心区前方的舰艏区域没有装甲，核心区后方仅有对轴系和舵机室的装甲防护。许多人可能会质疑，舰艏的大部分区域没有装甲防护，这样不会有严重的进水问题吗？这就涉及到一战时期战列舰的“完全防护”和二战时期战列舰的“集中防护”的设计思路变化。从一战的经验来看，战列舰的炮战距离已经比战前设想的要大幅提高，即使有各方面的因素能提升远距离的射击精度，战列舰的中弹频率比起一战及之前的战例都要降低，所以由大量中弹严重损坏无装甲区域的概率下降，不会有严重的因为大量中弹使得一个浮力区域大量进水的情形，更多是要考虑单发炮弹击穿核心区造成严重甚至致命损害的情况；另一方面，穿甲弹为了提高贯穿之后的损害效果往往使用较长延时的引信，而穿甲弹命中薄弱装甲防护的区域会直接完全穿过，这些区域的结构不足以触发穿甲弹的引信，使得穿甲弹“无害通过”，也就是过穿。而如果在艏艉布置了一定厚度的装甲，反而可能会留住穿甲弹在内部爆炸；这些区域也不可能提供核心区那样厚的装甲防护。所以集中防护的设计理念在一战后是非常正确且实用的。当然，要注意这些无防护浮力区的水密分划，另外也可以提供轻度的应对破片的防御。

纳尔逊级战列舰的核心区防护中，弹药库区段的主装甲带以及装甲甲板都比动力区段的要厚一些。整个核心区装甲盒完整连续，倾斜主装甲带和大厚度装甲甲板构成装甲盒最主要的部分。主炮弹药库段的侧舷装甲带厚达14英寸，甲板装甲约6.25英寸，炮座装甲15英寸，主装甲带具有约23度的倾斜度。副炮以炮塔形式布置在艉部，副炮弹药库位于动力舱后方，与一战时期常见的炮廓式副炮布局不同，所以不需要在主装甲带上再布置上部装甲带。纳尔逊级战列舰取消了一战战列舰常见的穹甲结构。穹甲在战舰的装甲设计上有着较为悠久的历史，可以追溯到防护巡洋舰时期。对于低平的弹道而言，穹甲相比垂直的侧舷装甲带具有非常强力的效果，主要由于比较明显的倾斜效应。而随着交战距离的提升，炮弹的弹道变得弯曲，迎击角度出现变化，此时穹甲不仅因为抗弹效果相对下降而降低了价值，其本身占用较大布置空间的弊端也变得明显。举个简单的例子，假设炮弹到达时和水平面的夹角是20度，穹甲跟水平面的夹角为45度，倾斜主装甲带和垂直线的夹角为20度，则此时倾斜装甲带和穹甲具有相近的迎击角度，而穹甲比倾斜主装甲带明显更占用空间。那么装甲带的倾斜度是否越大越好呢？当然不是，随着倾斜度的增大，装甲带要覆盖相同高度区域所需要的长度也会增大，并且倾斜部分的空间难以布置设备；另外，倾斜装甲带对于结构强度的要求也比垂直装甲带高，纳尔逊级战列舰的主装甲带倾角已经算很大的了，可以说差不多是可行的上限。纳尔逊级的装甲甲板厚度远远超过了之前的任何战列舰，并且将厚度集中在单层主防御甲板，虽然水平防护区域的面积非常巨大，但是之前的战列舰在设计时可以说都没有预想到交战距离会比战前所设想的要大幅提升，所以纳尔逊级战列舰比起当时任何一艘战列舰都有远为巨大的免疫区。主炮塔座圈15英寸的厚度相比14英寸的倾斜主装而言在等效厚度上有所不如，不过考虑到炮塔座圈的圆柱形状有很大概率增加相当的迎击角度，这一点上的不平衡可能问题不大。美国在后来的北卡罗来纳级战列舰上有更大的炮座装甲和主装的差值，其主装甲带厚约12英寸，而主炮座圈装甲达16英寸。

纳尔逊级战列舰的装甲设计还有很多细节，就不再过多讲述了。虽然纳尔逊级在当时可以说是具有绝对第一的防护力，但是也有防护弱点。主装甲带的覆盖高度仅比一层甲板的高度多一些，核心区水下大部分区域缺乏一定厚度的内置装甲带，缺乏应对水中弹的装甲防护；装甲盒的装甲甲板位置也比较低，上方有两层舰体甲板，这使得炮塔座圈需要的防护区域高度较长，虽然说一战时期的战列舰也有比较长的炮座防护段，但是它们具备上部装甲带并且一般有数层装甲甲板。偏低的装甲盒使得舰体进水达到一定程度后核心区的主防御甲板会被海水浸没，当炮弹继续命中水线附近区域时很可能会导致更加严重的进水。二战的新型战列舰都具有比纳尔逊级战列舰更高的装甲盒防御甲板位置和更大范围的主装甲带。另外，纳尔逊级战列舰在主炮段之外的核心区装甲有所削减，尤其是甲板装甲的削减幅度较大；副炮弹药库段的装甲防护水平也是不如主炮弹药库段的。有关副炮部分的装甲防护细节我也不太记得了；总之，纳尔逊级战列舰在副炮部分的装甲防护相对来说是存在缺陷的，虽然说副炮弹药库殉爆相对没有主炮弹药库殉爆的情况严重，但是副炮弹药库所储存的弹药量级也是足以导致战舰沉没的。假设一发6英寸炮弹约50千克，装药量可能有1千克——具体我也忘记这些炮弹的大概参数范围了——那么一门炮的备弹设为200发，一侧的6门炮总共有1200发备弹，那么这些炮弹的装药加起来就有1吨多，这还不计发射药和另一侧的火炮的弹药库。并且纳尔逊级的副炮炮塔座圈的防护区域明显是比较大的，而如果不能保证足够的防护来达到设计要求，那么这些在副炮段的装甲就显得有些浪费重量了。

战舰世界游戏中的纳尔逊号战列舰主要装甲模型

以上是对纳尔逊级战列舰的装甲设计简析。接下来我们来讲述日本高雄级重巡洋舰的装甲设计。

高雄级重巡洋舰

重巡洋舰可以说是小型舰和大型舰之间的一个分水岭。驱逐舰以及较小的轻巡洋舰主要通过机动性作为保护，不会强调具备应对中小口径舰炮的直接防御能力；重巡洋舰大部分都具有一万吨以上的排水量，在机动灵活性上肯定不如驱逐舰这类轻型舰艇，相对因为更大的体量而具有更好的适航性和稳定性，并可以装载一定厚度的装甲。另一方面，重巡洋舰依然强调航速，二战大部分新型战列舰的最大航速在27节到31节，而重巡洋舰的最大航速通常在31节到34节，个别高速的例子能达到36节左右，和许多驱逐舰相当。

在近代海军史中，日本一直是一个非常努力的国家。当然，日本那时的军国主义和殖民主义是疯狂的，并且在战争中充分表现其罪恶性；抛开这一点，日本在建设海军上的投入不得不说非常下功夫并且取得了很多成效。事实上，日本在条约时期设计建造的高雄级重巡洋舰可以说是各国的条约重巡洋舰中综合实力最强的——当然，一方面因为日本瞒报了吨位，实际上高雄级在新造时的标准排水量超出了条约规定10,000吨的10%以上；另一方面这一型战舰的装甲设计也有比较多的取舍。

高雄级重巡洋舰搭载了5座双联装8英寸炮塔，前三后二分别呈品字和背负的布局，具有12基锅炉和4个主机舱，在输出超过13万轴马力的功率下以公试13,000吨左右的排水量能达到35节航速。其主炮体现了日本自八八舰队构想以来所认为的5座双联装炮塔具有优越性的观点，在长门型战列舰之后所计划的加贺、天城以及纪伊型战列舰或战列巡洋舰无一不是采用5座双联装41厘米口径炮塔的火力配置。从火炮的数量上看，高雄级跟前后的妙高级、最上级一致具有10门8英寸舰炮的火力，在所有重巡洋舰中是最多的，能够持平的好像只有美国的盐湖城级重巡洋舰；但是一方面日本重巡洋舰存在一定程度的火炮散布问题，另一方面其炮塔射速较低，仅达到每分钟3轮，一分钟投射量为30发，而德国的希佩尔海军上将级的8英寸舰炮能达到12秒一轮装填，其装备的8门主炮一分钟投射量达到40发，美国的德梅因级更是有着6秒左右一轮装填的高射速，其一座三联装炮塔一分钟就能达到30发投射量，所以日本的重巡洋舰在火力上不一定具有很大优势。自从日俄战争之后，日本一直认为机动性是战舰的一个重要优势，高雄级重巡洋舰比英美的条约重巡洋舰普遍快了2到4节，能够超过它的可能只有意大利的高速轻防护的条约重巡洋舰。言归正传，日本在高雄级乃至从青叶级之后的万吨重巡洋舰上要求面面俱到，在火力、航速、航空、鱼雷上无一不具有亮点，同时有着比起英美一系列“纸糊”的条约重巡洋舰明显更优秀的装甲防护。

其实从布局上就能看出，装甲防护对于高雄级重巡洋舰是相对次要考虑的方面，完全不同于纳尔逊级战列舰为了节省装甲重量而做出各种牺牲。高雄级同时搭载了5座双联装炮塔和巨大的动力舱段，具有非常巨大的核心区。重巡洋舰由于尺寸的限制，其动力舱顶部往往高出设计吃水状态的水线上一层甲板左右的高度，而大多数战列舰因为有8m以上的吃水，整个动力舱往往能完全位于水线下方。另外，受到舰宽的限制，重巡洋舰的动力布局只能在宽度上布置两个舱室，而战列舰之类的更大型的战舰往往能够在宽度上布置三个甚至四个舱室，所以重巡洋舰的动力舱段往往显得狭长。这里不得不说日本人是执着而又有些苛求的。观察高雄级以及妙高级的核心舱段分区，你会发现前后的弹药库跟动力舱之间几乎没有任何缝隙，完全是紧贴着的；而前部品字布局的炮塔也是紧挨在一起，如果炮塔形状设计变更一下可能就不能正常转动了。这是非常夸张地压缩核心区的设计，其实如果改成三座三联装炮塔完全可以节省很多核心区长度，但是受于舰宽、设计制造技术以及对炮术等一些固定思想的局限，日本人并没有在重巡洋舰上实现搭载三联装8英寸炮塔。

对于标准排水量10,000吨左右的重巡洋舰来说，舰体的结构重量需要大约4,000吨；5座8英寸双联装炮塔重约850吨，计上其他的兵装，武器系统总重量约1,000吨；动力系统设计稳定最大功率130,000轴马力，按60左右的功重比，其动力系统总重量（不计燃料、锅炉用水等）约为2,200吨；那么按照高雄级重巡洋舰实际大约11,500吨的标准排水量，先乘以90%以除去一些杂项，剩下约10,000吨的重量中留给装甲的份额约为3,000吨。以上是我的估算，和真实数据会存在一定偏差。通过对数据的观察分析不难发现，条约对于重巡洋舰的10,000吨标准排水量限制是很苛刻的。如果高雄级严格按照条约限制设计建造，那么至少要削减1,500吨的重量，这意味着必须去牺牲至少一项的性能。兵装通常来说是不能拿来牺牲的；牺牲动力对日本海军不大可能被接受，而牺牲动力来争取防护的比较典型的例子有意大利的扎拉级重巡洋舰，虽然扎拉级也肯定超出了条约限制吨位的10%以上。英美的“纸糊”“棺材”条约重巡洋舰就相对选择削弱装甲。

下面我们来稍微详细一点讲述高雄级的装甲设计考虑。一些重巡洋舰的装甲防护设计和主力舰非常类似，可以说就是缩小版的主力舰，具有完整的集中防护的核心区装甲盒；而高雄级的核心区是相对分开防护的，弹药库区段和动力舱段的装甲盒并不是一个连续的整体，这也是重巡洋舰上常见的一种装甲设计模式。弹药库区段的装甲盒明显比动力段的要整体降低了一层甲板，在弹药库段和动力舱段的装甲盒之间有一层横向装甲舱壁。这种布局显然增加了炮塔所需要的装甲防护面积，同时降低装甲盒的部分相对更容易因为中弹而进水。那么这种布局难道就是完全不利的、错误的吗？当然不是。其实从妙高级一直到利根级以及计划中的伊吹型中，日本的重巡洋舰一直非常轻视对主炮炮塔的装甲防护，甚至完全可以说日本重巡洋舰的炮塔防护就是裸奔的，因为根本就没有像样的炮座装甲，只是在炮塔和弹药库之间的提弹区域有一定的装甲，炮塔自身也缺乏一定厚度的装甲。驱逐舰搭载的4英寸炮甚至一些3英寸炮都足以导致日本重巡洋舰的主炮塔被损毁。当然，最好还是要给主炮塔提供足够的跟核心区其他部分同级的装甲防护，而只要炮塔部分区域中弹不会引发弹药库殉爆，这种取舍是可以节省在炮塔上的较多装甲重量的。另一方面，随着舰体线形的渐变，在舯部动力舱前后的舰体区域，舰宽会有较大幅度的减少，这对于本来舰宽就不是很充裕的重巡洋舰来说影响是很大的，尤其是对弹药库段的水下防雷纵深。如果是单纯为了防雷纵深来腾出艏艉弹药库区段的水下防护空间，恐怕还没凑够防雷纵深就已经占完舰宽了。所以高雄级在弹药库区段仅仅设置了水下区域的装甲盒，并没有将装甲盒抬高到水线以上的甲板。另外，其动力舱段已经占用了相当的舰体长度，相对来说弹药库段水线附近缺乏装甲所引起的进水问题就没有那么严重了。

高雄级重巡洋舰的侧舷装甲带，在动力段厚度为4英寸，弹药库段最厚处达到5英寸，延伸到水下渐变到38毫米。动力段甲板为外侧32毫米内侧35毫米，弹药库段的甲板装甲可能略厚一点。高雄级的核心区装甲厚度主要是装甲带比较出色，不到1.5英寸的甲板装甲可能最多只能防御驱逐舰级别的火炮，而4英寸的侧舷装甲带应该能够在约13,000m距离外应对大部分6英寸炮弹，要应对8英寸级别的舰炮还是不够充足的。真正意义上能够完全防御8英寸炮弹的可能只有意大利的扎拉级重巡洋舰，其侧舷装甲带厚达6英寸，具有约70毫米的装甲甲板。不得不说高雄级在侧舷装甲带和甲板装甲之间的不平衡有些匪夷所思，其主装甲带还具有12度的倾斜，而重巡洋舰和战列舰相比其甲板装甲的面积相对侧舷装甲带的面积没有战列舰那样的比值大，并且作为不如小型舰机动灵活的大型舰，在应对空中轰炸时肯定是比较笨拙的，所以需要一定的甲板装甲来应对俯冲轰炸，所以高雄级重巡洋舰虽然单从侧舷装甲的厚度来看很不错，但是其对甲板装甲的忽视不得不说是一个比较大的问题隐患。值得注意的是高雄级还具有重点设计的水下防护，动力段的主装甲带下方跟防雷凸舱衔接，防雷凸舱和舰体内部的交界还设有超过2英寸厚度的水下装甲，可以看出高雄级是很重视应对水中弹的防护的，这也是日本一战后的大型战舰普遍的设计特征。其防雷凸舱的结构设计或许是师从于英国从声望级战列巡洋舰到胡德还有“嘘嘘”这些战列巡洋舰的水下防御设计，而防雷结构后方的弯曲的装甲带又和长门型战列舰的水下防御结构相似。其实我觉得这种在重巡洋舰上重视水中弹防护的设计有些神经过敏，甚至有些一战战列舰的水下防御设计都不如高雄级设计的防护水平，结合其对水平装甲还有炮塔防护上的忽视，总有些异端的感觉。但是从另一方面讲，高雄级在实战中的中雷损伤情况或许表明其水下防御设计包括在之后现代化改造中对水下防御的进一步强化是成功的。

以上就是对高雄级重巡洋舰的装甲简析。接下来我们会讲述英国光辉级航空母舰的装甲设计。