Ograniczenia co do maksymalnej grubości pancerza

[Maciej3]

Chodzi mi o technologiczne ograniczenia co do maksymalnej grubości pancerza występujące w różnych marynarkach w różnym czasie.
I ewentualne konsekwencje obniżenia jakości pancerza ( czytaj odporności na przebicie ) przy pogrubianiu płyt pancernych.
Ma ktoś takie dane?

Bo z szczątkowych informacji jakie udało mi się zdobyć wynika, że Niemcy stwierdzili, że dla ich technologii wytwarzania maksymalną sensowną grubością płyty pancernej jest 38 cm. Oczywiście płyta grubości 50 cm będzie lepiej chroniła przed pociskami niż 38, ale wzrost masy będzie dużo większy niż wzrost odporności.


Z kolei Brytyjczycy w okolicach II wojny podobno nie potrafili wytwarzać płyt grubszych niż 16 cali. Jakoś w to wątpię, projekty z początku lat 20-tych G3 i N3 przewidywały płyty grubości 16,5 a nawet 18". Czyżby nowa metoda wytwarzania opracowana w latach 30-tych miała takie ograniczenia, czy raczej problem technologiczny? Po prostu ograniczenie wielkości walcowni itd no i masy samej płyty. Przecież nie miało sensu tworzenie pancerza dużej powierzchni z dziesiątków tysięcy płytek o wymiarach metr x metr bo jak je potem połączyć w całość?
Jak to z tymi ograniczeniami było. No i jaka ( orientacyjnie ) była maksymalna sensowna grubość pancerza analogiczna jak u Niemców 38 cm?

A w innych marynarkach?
Np. Włosi. Wychwala się ich stal pancerną, ale burty Littorio to kanapka kilku stosunkowo cienkich płyt. I pytanie - czy było to zrobione dlatego żeby dekapować i uzyskać lepszą odporność, czy odwrotnie - technologia nie pozwalała na wytworzenie płyty odpowiedniej grubości ( i jakości ) więc kombinowano jak by tu uzyskać odpowiednią odporność mając tak cienkie płyty.

A w USA?
O ile pamiętam to Iowa miała taką dziwną kombinację na czołowych ścianach wież artylerii głównej nie dlatego że to było fajowe, tylko dlatego że nie mogli wytworzyć pancerza utwardzanego powierzchniowo o grubości 18", więc kombinacja paru innych o łącznej grubości większej ale odporności jak jednej 18" płyty. Niby pasuje, ale jakoś dla South Dakoty to pancerz taki wygenerowali. Czy też SD miała na wieżach pancerz jednorodny?


No i nigdy nie zbudowana flota Związku Zdradzieckiego.
Jak tam było z pancerzem? Tragedia gorzej jak u Japończyków czy jednak był on coś warty? Macie jakieś wyniki testów próbnych płyt, albo co.
( pomijam kwestię różnicy w jakości pomiędzy próbką testową a "hurtową", niektórzy mieli z tym problemy )

Z góry dziękuję na jakieś dane.

pozdrawiam

Maciej Chodnicki

[Shinano]

A w Japonii? Były jakieś problemy?

[Maciej3]

No właśnie nie wiem. Niby dla Yamato zrobili płyty rzeczonej grubości 650 mm dla czoła wież.
Ale słyszałem gdzieś, ze następca Shinano - te uzbrojone w 6x koło pól metra, miały mieć burty rzędu 450-500 mm ( ładny rozrzut swoją drogą ) ale składające się z dwóch warstw o mniejszej grubości, bo Japonia nie była w stanie wytworzyć płyt pancernych odpowiedniej grubości.

Czyli jak to z tym było?
Ktoś wie?

pozdrawiam

Maciej Chodnicki

[Teller]

Chodzi mi o technologiczne ograniczenia co do maksymalnej grubości pancerza występujące w różnych marynarkach w różnym czasie.
I ewentualne konsekwencje obniżenia jakości pancerza ( czytaj odporności na przebicie ) przy pogrubianiu płyt pancernych.
Ma ktoś takie dane?

Bo z szczątkowych informacji jakie udało mi się zdobyć wynika, że Niemcy stwierdzili, że dla ich technologii wytwarzania maksymalną sensowną grubością płyty pancernej jest 38 cm. Oczywiście płyta grubości 50 cm będzie lepiej chroniła przed pociskami niż 38, ale wzrost masy będzie dużo większy niż wzrost odporności.


Z kolei Brytyjczycy w okolicach II wojny podobno nie potrafili wytwarzać płyt grubszych niż 16 cali. Jakoś w to wątpię, projekty z początku lat 20-tych G3 i N3 przewidywały płyty grubości 16,5 a nawet 18". Czyżby nowa metoda wytwarzania opracowana w latach 30-tych miała takie ograniczenia, czy raczej problem technologiczny? Po prostu ograniczenie wielkości walcowni itd no i masy samej płyty. Przecież nie miało sensu tworzenie pancerza dużej powierzchni z dziesiątków tysięcy płytek o wymiarach metr x metr bo jak je potem połączyć w całość?
Jak to z tymi ograniczeniami było. No i jaka ( orientacyjnie ) była maksymalna sensowna grubość pancerza analogiczna jak u Niemców 38 cm?

A w innych marynarkach?
Np. Włosi. Wychwala się ich stal pancerną, ale burty Littorio to kanapka kilku stosunkowo cienkich płyt. I pytanie - czy było to zrobione dlatego żeby dekapować i uzyskać lepszą odporność, czy odwrotnie - technologia nie pozwalała na wytworzenie płyty odpowiedniej grubości ( i jakości ) więc kombinowano jak by tu uzyskać odpowiednią odporność mając tak cienkie płyty.

A w USA?
O ile pamiętam to Iowa miała taką dziwną kombinację na czołowych ścianach wież artylerii głównej nie dlatego że to było fajowe, tylko dlatego że nie mogli wytworzyć pancerza utwardzanego powierzchniowo o grubości 18", więc kombinacja paru innych o łącznej grubości większej ale odporności jak jednej 18" płyty. Niby pasuje, ale jakoś dla South Dakoty to pancerz taki wygenerowali. Czy też SD miała na wieżach pancerz jednorodny?


No i nigdy nie zbudowana flota Związku Zdradzieckiego.
Jak tam było z pancerzem? Tragedia gorzej jak u Japończyków czy jednak był on coś warty? Macie jakieś wyniki testów próbnych płyt, albo co.
( pomijam kwestię różnicy w jakości pomiędzy próbką testową a "hurtową", niektórzy mieli z tym problemy )

Z góry dziękuję na jakieś dane.

pozdrawiam

Maciej Chodnicki

Hmmm...

To temat, jak to kiedyś pisał Mikesz, "na dziesięć stron z wykresem stopu żelazo-węgiel" .

Ale tak strasznie skrótowo i całkiem z głowy (bo siedzę na ławeczce przed schroniskiem na Skrzycznem 1257 npm, ergo nie mam najmniejszej ochoty schodzić na dół -- do chałupki mam stąd 24 km i minus 800 m) :

Płyty nawęglane (oznaczane przez Amerykanów Class A, Niemców KC, a Anglików CA) wykonuje się metodą dyfuzji atomów węgla do wnętrza siatki krystalicznej stali. Węgiel może pochodzić z rozkładu gazu, lub z miału, pokrywającego obrabianą płytę, która leży sobie w piecu i jest grzana do ponad 800 stopni. Ten proces penetracji bynajmniej nie przebiega liniowo, już prędzej po krzywej logarytmicznej (czysto przykładowo, jeżeli X mm = 1 godzina, to 2X mm = 4 godziny). Jeżeli przyjmiemy, że płyta 100 mm ma warstwę nawęgloną 20 mm, to dla płyty 400 mm potrzeba 80 mm i nie muszę dodawać, że oznacza to setki godzin w piecu. A to raczej nie pomaga jakości lica płyty, co najlepiej widać na zdjęciach płyt pancernych na wieżach amerykańskich pancerników-muzeów; tam nadżerka wręcz goni nadżerkę. Poza tym długie wygrzewanie niszczy równowagę krystaliczną między utwardzonym do 55 HRC licem (pod warstwą nawęgloną) a miekkim (góra 25 HRC) spodem; zamiast eleganckiego sorbitu odpuszczania powstaje paskudna "kasza", mająca skłonność do rozwarstwiania przy udarach (czyli trafieniach pocisków). Dlatego najlepsze wyniki w grubych płytach osiągali Anglicy, którzy odpuszczali sobie (ale nie w tym metalurgicznym znaczeniu) nawęglanie. Powyżej pewnej granicy grubości, im więcej nawęglało się płytę, tym gorzej na tym ta płyta wychodziła. Amerykanie, mający manię przehartowywania stali typu A nawet do 55 % przekroju względnego, nie byli w stanie wykonać płyt grubszych, niż 13,5 cala (343 mm) i to przy bardzo kiepskiej jakości końcowej. Problem ten występował na okrągło; był jednym z powodów zachowania na typie Colorado i South Dakota (BB-49) poszycia o grubości identycznej, jak na typie Tennessee, mimo wzrostu kalibru armat.

Japsy jak zawsze próbowały różnych metalurgicznych sztuczek, prokurując stal VC, ale skutek końcowy był taki, że podług powojennych badań w Dahlgreen płyty burtowe Yamato o grubości 410 mm odpowiadały swą odpornością amerykańskim płytom Class A o grubości 343 mm. Płyty 650 mm zapewne miały jeszcze gorszą jakość, choć ich grubość nadrabiała ten niedostatek.

By się ze swoimi trudnościami jakoś uporać, Amerykanie niemożebnie cudowali z różnymi alternatywami dla stali Kruppa (vide Midvale Non-Cemented i Bethlehem Thin-Chill), żeby wygryźć z częśći rynku dominującą Carnegie Krupp Cemented. No i nadrabiali swoje problemy swoistym wishful thinking, które można znaleźć u Okuna. Otóż opracowali przedziwną teorię, w myśl której stal nawęglana (typu A) była dobra jedynie przy umiarkowanych kątach trafienia, nie za dużych, ale i nie za małych. Przy trafieniu normalnym (prostopadłym do płyty) stal typu B (ulepszana jednorodnie) była jakoby lepsza, więc aż prosiło się, by ją stosować na płyty czołowe wież. Taką kombinację (gruba płyta typu B 406 lub 432 mm na podkładzie z 63 mm STS) stosowano więc na typach North Carolina, South Dakota i Iowa. Ale jakoś nie bardzo chce mi się w tę teorię wierzyć. Na typie Montana proponowano wprawdzie pas burtowy 406 mm, ale nie mam informacji, czy było to skutkiem jakiegoś przełomu technologicznego (czyli odejścia od nadmiernego przehartowywania), czy zwykłego przejścia do porządku dziennego nad tym problemem.

Włosi jako jedyni stosowali prawidłowo zaprojektowany pancerz ekranujący, zrywający czepiec pocisku przeciwpancernego -- informacje, jakoby te cudowne cechy miała także półtoracalowa płyta burtowa STS na typie Iowa można włożyć między bajki. To nie były takie "stosunkowo cienkie" płyty. Pancerz typu Vittorio Veneto składał się z 70-milimetrowych płyt ulepszanych cieplnie na poszyciu z 10 mm wytrzymałej stali konstrukcyjnej, potem było 25 cm przerwy (uzyskiwanej kształtownikami dystansowymi) i właściwy pancerz o grubości 280 mm ze stali nawęglanej i hartowanej powierzchniowo, na podkładzie drewnianym i poszyciu stalowym. Główne płyty pancerne miały więc całkiem solidną grubość. Dyskusyjny był raczej zysk -- całość odpowiadała masą przynajmniej 370 mm litej stali (wliczając masę kształtowników, oraz wzdłużnika przeciwodłamkowego pod przerwą między pasami i poszycia górnego tejże przerwy; jak widać, by skórka była warta wyprawki, 'decap' musiałby poprawiać skuteczność pasa o co najmniej 35 %. Co moim zdaniem było na granicy faktycznego zysku z 'decapu' dla dużych pocisków. Ja sam wolałbym dać litą płytę i pozbyć się skomplikowanego sposobu posadowienia tej "kanapki" na bąblu układu przeciwtorpedowego, oraz niemniej skomplikowanej konserwacji płyt, rozdzielonych tak małym odstępem (jak konserwować antykorozyjnie 4 metry wysokości płyty przy szczelinie 25 cm i dostępie jedynie od góry?)

Anglicy, sądząc po istniejących i realnie projektowanych konstrukcjach, byli w stanie wykonywać prawidłowe płyty ze stali CA do grubości 15 cali, co przy doskonałej jakości zupełnie im wystarczało. Francuzi bez problemu robili płaskie płyty do 360 mm (wstępne projekty typu Richelieu i Provinces przewidywały taką grubość pancerza, a na pewno były oparte na realnych możliwościach francuskich stalowni), a kształtowe do 405 mm (barbety) i 430 mm (płyty czołowe wież). O dziwo, płytę kształtową łatwiej jest wykonać niż płaską, bo łukowe wygięcie przyszłego pokrycia barbety może przeciwdziałać naprężeniom struktury krystalicznej, odpowiedzialnym za "paczenie" płyty płaskiej.

Zaś pasy pancerne zawsze tworzy się z "dziesiątków" (choć nie "tysięcy") płyt; nigdy nie jest to lity pas. Sposób praktycznego wykonania pasa burtowego od strony czysto konstrukcyjnej to temat na osobny, spory post. Powiem więc jedynie, że inaczej wygląda to dla pasów zewnętrznych (mocowanych na burtach) i wewnętrznych (gdzie między płytami pancernymi muszą jakoś 'przemknąć się' wręgi i wzdłużniki szkieletu kadłuba. Nie mówiąc o grodziach szczelnych .

[Maciej3]

Dziękuję za wyjaśnienia - ja tam nie mam nic przeciwko 10 stronicowym wyjaśnieniom z wykresami
Wręcz przeciwnie, są one zawsze mile widziane.

Co do tego, że pancerze burtowe składają się z wielu elementów - to oczywiste. Chciałbym zobaczyć jak ktoś by transportował a potem zakładał na miejsce płytę pancerną o długości stu kilkudziesięciu metrów, wysoką na dobrych kilka metrów powykręcaną tak żeby dostosować ją do kształtu kadłuba. A potem jak ją wymieniają po uszkodzeniach w walce

Co do odporności japońskiego pancerza 410 mm. Słyszałem o odpowiedniku razu 0,9 czy 0,88 płyty USA, ale aż równoważnik 343? Toż to raptem 0,83? Chym, nieco to zmienia pozycję okrętu w rankingu odporności.
A w sumie japońce też zrezygnowali z nawęglania, ale jak widać specjalnie im to nie pomogło.

(jak konserwować antykorozyjnie 4 metry wysokości płyty przy szczelinie 25 cm i dostępie jedynie od góry?)

Pewnie wcale. W ciągu 15-20 lat rdza takiej płyty nie zeżre na wylot a potem i tak żyletki.

A jeszcze pytanie co do samej odporności płyt na przebicie - chodzi mi o relatywną odporność. Nie ukrywam, że chcę wiedzieć co wpisać w moją symulację.
Obecnie, zakładając jako pancerz wzorcowy Amerykański CLass A z II wojny
to japońcom dałem 0,9
francuzom 1,15
niemcom 1,22
angolom 1,25
włochom 1,3

Jakieś propozycje zmian? I odpowiedniki dla okresu I wojny i okresu międzywojennego?

[SmokEustachy]

/.../

Jakieś propozycje zmian? I odpowiedniki dla okresu I wojny i okresu międzywojennego?

http://soplandia.fm.interia.pl/militari ... 15cali.sxc

Ogólnie ciężko nawet prostych wzorów nie ma ustalonych. A ocena odporności nie samego pasa pancernego, ale systemu z poszyciem, decapem, podkładem itp - beznadziejna sprawa.

[Maciej3]

Ocena odporności całego systemu - przynajmniej z dokładnością jaka mnie interesuje - to pikuś jak się ma poszczególne części składowe.
Nie pamiętam, czy dawałem Ci Smoku mój program - chyba tak, ale pewien nie jestem. W każdym razie są tam odwzorowane płyty - cała struktura wzdłużnych, poprzecznych, każda z kształtem itd.
US Empirical formuła po lekkim przekształceniu pozwoliła na określenia ile dany pocisk przy trafieniu z daną szybkością i pod danym kątem w jakąś płytę wytraci na tym prędkości. Inna formuła ( też US empirical ) określa analogicznie kiedy pocisk się dekapuje.
W efekcie nie muszę znać odporności całego systemu - to liczy się samo.
Pocisk trafia w pierwszą płytę - powiedzmy poszycie, wytraca ileś tam m/s, potem ma pancerz znów wytraca ileś tam i się dekapuje ( albo i nie ), potem może np. trafić w gródź podłużną, a czemu nie, czy któryś z pokładów.
Inna formuła ( też z Okuna niestety ) określa kiedy aktywuje się zapalnik. Po minięciu odpowiedniego czasu od aktywacji pocisk robi bum.
Zwykle jest to w zetknięciu z jakąś płytą, a czasem ot tak w powietrzu.

Ale żeby całość miała sens, muszę mieć w miarę wiarygodne dane co do odporności pojedynczych płyt. Inaczej robią się naprawdę dziwne rzeczy.

pozdrawiam

Maciej Chodnicki

[SmokEustachy]

/.../
Ale żeby całość miała sens, muszę mieć w miarę wiarygodne dane co do odporności pojedynczych płyt. Inaczej robią się naprawdę dziwne rzeczy.

pozdrawiam

Maciej Chodnicki

To liczyłem w linku. Ale kat się zmienia przy okazji i tego formuła nie obejmuje.

[Maciej3]

Zgadza się. Patrzyłem na Twoje wyliczenia. Kąt padania jest uwzględniony w formule ( przynajmniej tej którą ja używam ), ale niestety zgodnie z tym trajektoria pocisku po wyjściu z płyty jest dokładnie taka sama jak przed uderzeniem. To nie jest poprawne, ale nie wiem o ile powinien się kąt zmienić. A mimo wielokrotnych podejść do analizy programu Okuna nie przegryzłem się. Basic to nie jest to co lubię najbardziej

[SmokEustachy]

Zgadza się. Patrzyłem na Twoje wyliczenia. Kąt padania jest uwzględniony w formule ( przynajmniej tej którą ja używam ), ale niestety zgodnie z tym trajektoria pocisku po wyjściu z płyty jest dokładnie taka sama jak przed uderzeniem. To nie jest poprawne, ale nie wiem o ile powinien się kąt zmienić. A mimo wielokrotnych podejść do analizy programu Okuna nie przegryzłem się. Basic to nie jest to co lubię najbardziej

A kiedyś ktoś tu kłapał, ze wzór jest inny. Jeśli jest parę wzorów na to samo to ja dziekuję. A Okun liczy tylko pojedyńcze płyty chyba?

[Maciej3]

Wzory są różne. Ten (jak i wiele innych ) powstał z praktyki. To znaczy teoria coś tam mówiła, ale jak to zwykle bywa, praktyka okazała się "nieco" inna. Więc wyniki testów poddano analizie i z analizy wyników praktycznych wyszedł taki a nie inny wzór. Jak nie trudno się domyśleć amerykanie ostrzeliwali własne płyty pancerne własnymi pociskami, więc wzór ten dobrze opisuje taką sytuację.
Wzór brytyjski dobrze opisuje przebijanie brytyjskiego pancerza brytyjskimi pociskami itd.
A z różnic w budowie pocisków/pancerza wychodzi że te wzory się mocno różnią. A wzorów opisujących sytuacje prawdziwe - czyli np. jak niemiecki pocisk przebije brytyjski pancerz to ciężko będzie gdziekolwiek uzyskać.

Dlatego staram się uprościć. Współczynnik jakości przy pancerzu - żeby symulować te różnice i daję współczynnik jakości przy pocisku, żeby uwzględnić różnice w jakościach pocisków. Coś tam z tego wychodzi, ale chcę się maksymalnie zbliżyć do ideału.

pozdrawiam

[CIA]

A jeszcze pytanie co do samej odporności płyt na przebicie - chodzi mi o relatywną odporność. Nie ukrywam, że chcę wiedzieć co wpisać w moją symulację.
Obecnie, zakładając jako pancerz wzorcowy Amerykański CLass A z II wojny
to japońcom dałem 0,9
francuzom 1,15
niemcom 1,22
angolom 1,25
włochom 1,3

Z ustaleniem tych wartości to jest taki mały problem - bo zależą one od grubości płyt...
Np. cienkie płyty Class A były ponoć najlepsze (the best face-hardened armor used by anyone ever - jak pisał Okun), a im grubsze tym gorsze. Przyczyną było stosowanie stałej procentowo głębokości hartowania (Teller bardzo ciekawie napisał też o nawęglaniu). Jedynie Włosi uzależniali procent głębokości hartowania od grubości płyty.

[SmokEustachy]

Dlatego trzeba liczyć oddzielnie dla różnych grubości płyty

[Maciej3]

Dlatego trzeba liczyć oddzielnie dla różnych grubości płyty

Nie ma problemu. Nie mam jakiejś globalnej wartości dla danej marynarki tylko indywidualnie dla każdej płyty.
Jak na jakimś porządnym okręcie jest tak ze 300 płyt to każda z nich może mieć inną wartość jakości. No problem.
Po prostu z lenistwa ( i niewiedzy ) wszędzie w danej marynarce w danym okresie powielam jedną wartość, tak trochę na czuja.

the best face-hardened armor used by anyone ever - jak pisał Okun

Eee, jakoś zapamiętałem że to zdanie dotyczyło jakiejś japońskiej płyty o grubości "krążownikowej" z uzasadnieniem że możliwe było wyprodukowanie lepszych płyt nawet w Japonii, tyle że nie koniecznie najgrubszych, ale może pamięć zawodzi.

A co do współczynników dla różnych grubości - nie ma sprawy. Jak macie jakieś pomysły to poprzerabiam

[CIA]

Co do japońskiej, to chodziło o eksperymentalną, ale warto przytoczyć to zdanie Okuna "However, this plate was found to be the best face-hardened plate of its thickness (18.15cm) ever tested at the U.S. N.P.G.! (The next best plate of similar thickness was also an experimental non-cemented face-hardened plate of 7.6" (19.3cm) thickness made by Carnegie-Illinois Steel Corporation during World War II, which was only slightly inferior to this VH plate.)"

Myślę, ze można sobie wykoncypować te współczynniki (mniej więcej ) na podstawie tekstu Okuna o stalach.
A więc patrzymy sobie na głębokość zahartowania (oraz twardość powierzchni - patrz tekst Tellera). Należy jeszcze pamiętać, ze Amerykanie mieli jakąś "reformę" w produkcji płyt pancernych w 1943 roku i to "best ever" może się odnosić do płyty z tego roku.

A więc:
Brytyjczycy - najlepsze grube płyty - 30% głębokości hartowania.
Amerykanie - najlepsze cienkie płyty i 55% hartowania
Włosi - głębokość hartowania od 30%(dla grubych płyt) do 50%(dla cienkich płyt)
Czyli innymi słowy jeżeli Brytyjczycy mieli najlepsze grube płyty i stałą głębokośc hartowania 30%, to musieli mieć gorsze cienkie płyty.

Oczywiście uwzględniamy jeszcze to co napisał Teller oraz to, że stal powierzchniowo hartowana z okresu II wojny swiatowej była jakieś 10% -25% lepsza od tej z okresu I wojny światowej.

Cytat z NAVAL ORDNANCE 1937
"During the past 15 years, various slight improvements have been made in the technique of manufacture; and it is, as now made, possibly 10 per cent better, ballistically, than it was during its early use."

Śmigelski
"Badania przeprowadzone na początku lat trzydziestychprzez koncern Kruppa wykazały, ze mozliwa jest produkcja pancerza o odporności o 25% wyzszej od pancerzy z okresu I wojny swiatowej, Ten nowy pancerz został uzyty na Bismarcku"

Jeszcze cytat z Garzkego:
"The side armor was excellent quality [przyp. - dla KGV], providing resistance equal to that U.S. class "A" armor of 25 percent greater thickness."

No i ponoć 350mm KC na Schrnhorście = 320mm KC na Bismarcku

[MiKo]

Ale to trzeba jeszcze powiązać z matryce z jakością pocisków poszczególnych państw, a każdy pocisk inaczej zachowywał się w stosunku do innego pancerza... vide japońskie 203 mm rewelacyjne vs amerykanckie class B i beznadziejne vs class A