威胁来自水下:一战英国战列舰的装甲防护
1915 年3月,“不屈”号战列巡洋舰在达达尼尔海峡战役期间的涂装
长期以来,英国和德国军舰的装甲问题一直是激烈争论的焦点。一般认为,两国军舰安装的主装甲带足以承受当时正常交战距离上的重炮打击(当时设想中的交战会在9150 米左右的距离上展开)。虽然德国军舰的装甲带比英国对手稍厚一些,但两者之间并没有拉开差距。然而,实战经验表明,交战距离经常增加到9150 米以上,炮弹将以更陡的轨迹到达目标。在此情况下,受到威胁的将是装甲甲板,而不是侧舷。因此,英国和德国的设计都存在缺陷。
德国装甲板优秀的强度和质量经常被人提及。但需要注意的是,海军在1919 年对俘获的“ 巴登”号战列舰进行测试后发现,英国和德国装甲钢只有细微的差别。在射击测试中,它的装甲板没有达到英国装甲板的严格标准。“巴登”号的要害部位由克虏伯装甲防护,因此英国人很高兴地发现,后期无畏舰安装的装甲板相比克虏伯公司的产品略胜一筹。
缺乏足够的水下防护抵挡水雷和鱼雷的攻击是许多英国战列舰的一个失败之处。“无畏”号在弹药库安装了防护隔板,这项防护在当时极富创新性。但无论如何,这都无法与德国的之一型无畏舰相比,拿骚级(Nassau class)安装了一道连续的32 毫米防雷舱壁来保护要害部位。
1907 年的柏勒洛丰级采取了一些改进措施,设置合理的水下防护系统得到了特别重视。防雷隔板从A 炮塔延伸至Y 炮塔,下缘接双层船底,形成了一道连贯的防雷舱壁;不仅保护了药库和弹库,还保护了轮机和锅炉。这样的防护与德国前两级无畏舰[拿骚级和赫尔戈兰级(Helgoland class)]相当,可是后续的英国无畏舰设计并没有沿用这个作用巨大的改进,巨像级至铁公爵级(1908—1911 年设计)重新采用了围绕弹药库的小型防护隔板。
战争中服役的最后两级英国战列舰[伊丽莎白女王级和君权级(Royal Sovereignclass)]采用了一种优异的防雷舱壁系统,其性能与整个战争期间德国建造的任何军舰不相上下。
在1914 年战争爆发前不久,英国就开始着手为战列舰提供足够的水下防护。相关试验在朴次茅斯和剑桥的试验中心迅速展开。剑桥测试的靶标是一块约1.5 毫米厚的装甲板,面积27 平方分米,由角铁肋材支撑。测试时,靶标安装在浮箱底部,然后在离它几厘米的水下引爆170—226 克火棉。海军在朴次茅斯也准备了类似的靶标,但尺寸按比例扩大到原来的2.5 倍,测试使用的 *** 也按比例增加。朴次茅斯的靶标重达1 吨。比较两者测试后的形变发现, *** 用量较小的测试的破坏效果低于 *** 用量较大的那次,不过这种差异可以通过增加25% 的 *** 量弥补。后来又用一块以间距1.22 米的构架加固的25.4 毫米装甲板(用以模仿一艘战列舰的结构)进行了更多测试,测试使用了181.4 千克 *** 。测试结果在大型军舰防护方面为海军部提供了非常不错的数据。例如,1915 年“拉米伊”号(Ramillies )建造期间就使用了这些数据。
海军部获悉,德国海军使用的更大型鱼雷装有多达181.4 千克高爆 *** ,能够在152 毫米厚的装甲板上炸出一个洞。由于需要的装甲太重,设置水下装甲保护军舰显然不切实际。此外,海军部认为,鱼雷命中部位的几何中心周围的舰船结构会遭到大范围毁坏,普通的船体外板在这种情况下受到破坏的面积约为2.8 平方米。因此,水下防护必须采用足够坚固的纵向舱壁,其强度足以在爆炸后依然保持自身的完整性和水密性;或者,采用船体外挂部件的方式,让鱼雷在船体外爆炸。两种方式中,之一种使用最广,并以最简单的形式安装。舱壁安装在船体内部距离舷侧外板大约3 米的位置,中间的部分是中空的,使被爆炸压缩了的气体能够迅速膨胀,降低冲击波的压力和速度。但问题是舷侧外板破裂时产生的小碎片会以高达914 米每秒的速度撞向内部隔板,这种碎片能够穿透51 毫米厚的钢板。
因此,皇家海军在旧式前无畏舰“胡德”号(Hood )的船体上安装了各种舱壁和其他结构,进行全尺寸试验。其中一次试验表明,在舷侧外板与内部隔舱之间填充燃油,可以在一定程度上解决碎片问题。不过燃油会让爆炸压力朝各个方向分散,因此需要加强船体内部舱室的横舱壁。但总的来说,让这些空间装满总比空着好。
742水下防护方案的设计图
1915 年8 月,维克斯公司在提交给发明和研究委员会的一项设计中提出了一种水下防护问题可能的解决方案。这项设计是一艘航速、武备和水上装甲与海军部最新设计相当的一流战列舰,除此之外还采用了一种全新的水下结构来抵御鱼雷攻击。这个742 方案中的新型防护装置由坚固的防御结构和经过划分的侧面隔舱组成,可以把爆炸气体在空隔舱内膨胀造成的损伤降到更低。从理论上讲,爆炸气体压力降低后就会被坚固的外部圆形防爆舱壁抵挡,这道舱壁被称为主防御舱壁。这种布置设计上能够抵御在侧舷处爆炸的99.8 千克火棉,经过进一步调查发现其经过改进后可以抵御181.4 千克 *** 。这个系统由以下部件组成:
1. 船壳和侧舷肋骨,由水平放置的木材加固。
2. 6.4 毫米镍钢穿孔隔板,中间由垂直加强筋和水平放置的木材加固。隔板距离外部船壳大约1.8 米。
3. 每个爆炸隔舱内部都设有上述隔板,其上布满了直径305 毫米的孔洞,以便让爆炸气体从中穿过,并且隔板的布置使其会在爆炸压力下逐渐破裂。
4. 船体两侧的爆炸隔舱之间设有小型燃油横隔舱,以增加燃油搭载量。这些舱室的横舱壁形状使其不会把爆炸压力从舰船外部传递给主舱壁。
发明委员会审阅了这项设计并向海军部报告。他们报告称,这项设计与海军部现有的设计主要不同之处在于用弯曲的舱壁替换了平直的舱壁。内部横舱壁会在鱼雷命中后受压损坏,主要是因为其强度被飞散的外部船壳碎片削弱。有时碎片会以非常快的速度飞散,让51 毫米甚至更厚的舱壁变得千疮百孔,并且将其削弱到爆炸气体压力可以在舱壁结构上撕出大洞的程度。维克斯公司的设计也会以同样的方式受到损坏。外侧隔板和主防御舱壁肯定会在爆炸时遭到击穿或严重损坏,因此海军部并不看好这个系统。海军助理造舰总监W. J. 伯里(W. J. Berry)的结语总结了海军部对这个革命性系统的总体看法:
总的来说,提议的军舰相比现在建造的战列舰略微坚固了一些,但这完全是由于水下防御系统成了首要的考虑对象。当然,进一步的研究可能会得出更好的布置,但不应以调整现有的动力和武备系统作为必要的代价;同时这艘军舰多出来的长度、排水量和宽度也要作为所付代价的一部分而被接受。
尽管这种新型水下防护系统遭到否决,提交的报告还是表明,人们已经理解了这个问题,开始主动进行大量的尝试来设计足以抵御鱼雷攻击的防护方案。战争开始时,这种防护需求在设计中并不是最重要的,排在装甲、武备和航速之后的次要位置。但是,在短短几个月内,它便成了确保军舰生存性的最重要一点。而德国人觉得没有必要加强他们军舰的水下防护能力,显而易见:他们军舰的舱壁完全可以胜任这项工作。