О стойкости цитадели «Микасы». Неубиваемые скосы японского броненосца
Большое спасибо всем, кто принял участие в обсуждении моего предыдущего материала, посвященного стойкости защиты «Микасы» в отношении отечественного 12-дм бронебойного снаряда. Выражаю особую благодарность за предложения и конструктивную критику уважаемому Алексею Рытику и комментатору, пишущему под ником Юра27.
Высказанные замечания заставили меня пересмотреть подходы к моделированию пробития японской брони русскими снарядами. Представляю вам результаты изменения методики на примере поражения цитадели броненосца «Микасы».
Цитадель – район машинных и котельных отделений
В этом районе цитадель защищалась 222-мм бронепоясом, угольными ямами и скосом, состоявшим из трех стальных листов общей толщиной 76,2 мм. Ранее я считал стойкость защиты энергетической установки «Микасы», исходя из предположения, что снаряд должен пробить 222-мм плиту Круппа, сохранив скорость 300 м/с, каковая будет нужна ему для преодоления угля в угольной яме и пробития скоса. При этом я принял для расчета, что скос расположен под тем же углом, что и у «Асахи», то есть 30 град.
На самом же деле скос расположен не под 30, а под 35 градусов к линии горизонта.
Соответственно, снаряд, летящий параллельно палубе, при попадании в скос будет иметь отклонение от нормали не 60, а 55 град.
Кроме этого, я ошибочно использовал для расчета стандартную формулу де Марра, что в данном случае некорректно, так как она предназначается для расчетов по цементированной броне толще 75 мм. Для гомогенной брони следует использовать несколько иную формулу.
Скос «Микасы» состоял из трех стальных листов дюймовой толщины каждый. Его стойкость я рассчитывал как стойкость «слоеной» преграды, в которой снаряд пробивает каждый из указанных листов последовательно, и это оказалось правильным. Тем не менее ошибка в примененной формуле и неправильный угол скоса привели к большой погрешности в расчетах.
Ранее я определил достаточную для пробоя скоса флагмана Объединенного флота скорость 12-дм 331,7-кг снаряда в пределах 168 м/с, в то время как она составляет не более 116 м/с.
В то же время для определения потери живой силы снаряда на преодоление содержимого угольных ям можно использовать Березанскую формулу.
К сожалению, она, подобно формуле де Марра, является эмпирической, и точность ее расчета прямо зависит от правильно подобранного коэффициента Кп, характеризующего «снарядостойкость» того или иного рода препятствия. В то же время значения данного коэффициента для угля разыскать не удалось.
Все дело в том, что Березанская формула используется для определения параметров сухопутной артиллерии, отчего в приложениях к ней фигурируют разного рода грунты, песок, известняк, кирпичная кладка и прочие материалы, с которыми по большей части и сталкиваются снаряды полевой артиллерии. Уголь же среди них по очевидным причинам не числится.
Тем не менее Кп для угля можно, пусть и очень условно, определить где-то на уровне 0,04, то есть он чуть более стойкий, нежели слежавшийся песок, и вдвое уступает по стойкости кирпичной кладке. Это, разумеется, очень приблизительная оценка, которая может быть неверна – однако следует ожидать, что подобное приближение все же будет точнее, нежели принятые мною ранее «300 м/с за бронеплитой».
Разумеется, помимо «коэффициента стойкости» угля, следует знать расстояние, которое пройдет снаряд в угольной насыпи. С учетом того, что главный броневой пояс «Микасы» лишь незначительно возвышался над водой, следует рассматривать попадания в верхнюю часть 222-мм бронеплит – здесь расстояние до скоса составляло порядка 2,5–3 м.
В то же время после пробоя скоса снаряд попадал не в следующую угольную яму, а в коридор, по которому осуществлялась транспортировка боеприпасов к 6-дм и 75-мм орудиям артиллерии. Осколки взорвавшегося здесь русского снаряда, пробив сравнительно тонкие стенки коридора, вполне могли вывести из строя паровые машины или котлы, повредить паропроводы и дымоходы. При удаче могли детонировать перемещаемые по коридору снаряды, что усилило бы воздействие на машинное или котельное отделение, напротив которого случилось попадание.
В целом же расчет («К» крупповской брони – 2 275, стали – 1 000) дает следующие цифры. Скорость, необходимая отечественному 12-дм 331,7-кг снаряду для преодоления:
1) 222-мм бронеплиты главного бронепояса при отклонении от нормали 0 градусов – 504 м/с;
2) 2,5 (3) м угля – 175 (210) м/с;
3) скоса из трех стальных плит толщиной 25,4 мм каждая при отклонении от нормали 55 градусов – 116 м/с.
Для преодоления всех трех преград «на пределе» снаряд должен будет иметь скорость 545–558 м/с в момент удара в 222-мм броню. Следовательно, в идеальных условиях снаряд мог бы добраться до энергетической установки «Микасы» примерно с 23–24 кабельтов.
Если же снаряд попадал в 222-мм бронеплиту с отклонением от нормали 25 град., то с ним происходило бы следующее. При прохождении броневого пояса снаряд нормализовался бы, довернув примерно на 19 град., что следует из диаграммы, приведенной профессором Л. Г. Гончаровым в его книге «Курс морской тактики. Артиллерия и броня». Уважаемому читателю следует обратить внимание на крайнюю левую кривую: по оси Y на ней находится отклонение от нормали, с которым попадает в броню снаряд, а по оси Х – градусы доворота снаряда в плите.
В обсуждении моего предшествующего материала высказывалось мнение, что данная диаграмма неприменима для снарядов эпохи Русско-японской войны, так как она составлялась для снарядов, оснащенных бронепробивающим наконечником, какового на бронебойных 12-дм снарядах Русского флота в Русско-японскую войну не имелось.
Однако же данное мнение я склонен считать ошибочным. Л. Г. Гончаров в своем труде дает пример решения задачи о преодолении снарядом разнесенной брони, в котором учитывается нормализация снаряда при прохождении как 1-й преграды, чему помогает бронепробивающий наконечник, так и 2-й, каковую снаряд достигает уже безо всякого наконечника.
Соответственно, расчет выполнен, исходя из того, что нормализация 12-дм снаряда при пробое 222-мм плиты составит что-то около 18,5–19 град., и снаряд, вошедший в плиту с отклонением от нормали 25 град., выйдет из нее с отклонением 6,5–6 град. Тем не менее это незначительно удлинит его путь в угольной яме (на 1,3–1,6 см) и немного изменит отклонение от нормали при достижении скоса (55,22 град. вместо 55 град.).
Все вышесказанное приведет к тому, что для преодоления защиты машинных и котельных отделений «Микасы» 12-дм снаряду потребуется скорость 595–606 м/с, что примерно соответствует дистанции 18–19 кабельтов.
Цитадель – участки вне энергетической установки
Участок главного броневого пояса «Микасы» толщиной 222 мм имел большую протяженность, нежели длина котельных и машинных отделений, и продолжался в нос и корму от них. На этих участках дополнительная защита в виде угольных ям отсутствовала, но скос был усилен дополнительной броневой плитой толщиной в полтора дюйма, то есть 38,1 мм.
Таким образом, на данном участке скос представлял собой три листа стали и один лист брони общей толщиной 4,5 дм или 114,3 мм.
Произведя расчет по методике, аналогичной примененной ранее, получим, что такая защита могла быть пробита 12-дм отечественным бронебойным снарядом на дистанциях 21–27 кабельтов при отклонении от нормали 25 и 0 град. соответственно. Следовательно, можно констатировать, что появление полуторадюймовой бронеплиты на скосе не компенсировало отсутствие угольных ям.
Далее у «Микасы» все было еще хуже, так как в нос и корму от 222-мм участка шла всего лишь 173-мм броня. Подобная защита могла быть пробита на дистанции 31–37 кабельтов при отклонении от нормали 25 и 0 град. соответственно.
Выполненные расчеты показывают, что цитадель «Микасы» вне котельных и машинных отделений защищалась ощутимо слабее центральной части. Причины, в силу которых британские кораблестроители оставляли подобные «окна» в защите, да еще и напротив погребов боеприпасов к орудиям главного калибра мне решительно неизвестны, но подобная практика сохранялась даже и на линейных крейсерах времен Первой мировой войны.
Я попробовал угадать и сделал предположение, что англичане строили свою защиту от снарядов, летящих перпендикулярно диаметральной плоскости корабля. В этом случае снаряды будут поражать бронеплиты в центре корпуса почти без отклонения от нормали, но бронеплиты, расположенные ближе к носу/корме будут расположены под углом, обусловленным обводами корпуса.
Однако попытка замерить эти углы на «Микасе» и выполненный по ним расчет показывают, что и при таком методе равная стойкость различных участков цитадели все равно не обеспечивается.
Но нюансы все-таки есть.
Нюанс № 1 – расстояние прохождения бронебойным снарядом до взрыва
Как уже говорилось ранее, для поражения цитадели в районе машинных и котельных отделений необходимо, чтобы 12-дм снаряд пробил плиту бронепояса, прошел сквозь угольную яму и скос. Поборов все это, снаряду останется преодолеть какие-то совсем легкие конструкции (по всей видимости, конструкционную сталь 8–12,7 мм толщины, каковые я в расчете проигнорировал, ввиду их заведомой малозначимости), после чего он окажется в коридоре транспортировки боеприпасов к среднекалиберной артиллерии.
Если снаряд пройдет скос, не меняя своего направления, то дорога ему будет однозначно в коридор транспортировки боеприпасов. Но если скосу все же удастся нормализовать снаряд (согласно диаграмме он изменит направление всего лишь на 13 %), то и в этом случае проход снаряда в угольную яму едва ли возможен.
Соответственно, осколкам снаряда останется преодолеть тонкую переборку и далее – поражать содержимое машинного, либо котельного отделения, на что они будут вполне способны.
Следовательно, разрыв русского снаряда сразу после преодоления скоса в пределах энергетической установки дает ему хорошие шансы достигнуть своей цели (в данном случае – повредить машины или котлы «Микасы»). Но вот о снарядах, пробивающих цитадель вне пределов котельных и машинных отделений, этого сказать нельзя. Если такой снаряд взорвется сразу за скосом, то осколкам предстоит пробить несколько переборок и затем – подачную трубу. Фугасные русские снаряды на такое были вполне способны, но вот бронебойные – под вопросом.
В силу вышесказанного, по моему мнению, сценарий успешного поражения цели для снарядов, попадающих в цитадель вне пределов энергетической установки, должен быть изменен – нужно, чтобы разрыв снаряда произошел хотя бы метрах в 6 за бронеплитой. Соответственно, снаряд после преодоления скоса должен иметь достаточно энергии для прохождения пары переборок, возможно – пробить какие-то механизмы и при этом сохранить достаточную скорость для того, чтобы пройти озвученные выше 6 метров до того, как сработает взрыватель.
Однако же выполненные по данному сценарию расчеты показывают, что потребное увеличение скорости снаряда на бронеплите составляет не более чем 10–15 м/сек, что дает сокращение дистанции от силы на 1,5–2,5 кабельтова.
Следовательно, даже с учетом вышесказанных соображений проницаемость цитадели «Микасы» для 12-дм бронебойных снарядов при отклонении от нормали 25 и 0 градусов составит:
Для участка 222 мм + угольная яма + скос 76,2 мм – 18–23 кабельтов (без изменений).
Для участка 222 мм + скос 114,3 мм – 19–25 кабельтов.
Для участка 173 мм + скос 114,3 мм – 29–35 кабельтов.
Нюанс № 2 – рикошет
Здесь необходимо вернуться к диаграмме Л. Г. Гончарова, каковую я уже приводил выше. Однако теперь следует обратить внимание не на левую, а на крайнюю правую «загогулину». Суть ее очень проста – по оси Y имеем отклонение от нормали снаряда при попадании в броню, а по оси Х – максимальную толщину брони (в калибрах), которую снаряд при таком отклонении вообще может пробить.
Как это работает?
Давайте рассмотрим это на примере.
Предположим, наш снаряд попадает в 173-мм бронеплиту цитадели «Микасы» с расстояния 20 кабельтов, при этом угол отклонения от нормали равен углу падения снаряда (что-то около 2,46 град.). Смотрим на крайнюю левую кривую диаграммы и видим, что подобные углы плита нормализует полностью. Следовательно, снаряд, пробив 173-мм плиту, выйдет из нее с отклонением от нормали 0. А значит – он дойдет до скоса, двигаясь параллельно водной поверхности, следовательно, отклонение от нормали при поражении скоса составит 55 градусов.
Смотрим теперь на крайнюю правую кривую и видим, что при подобном отклонении от нормали снаряд способен пробить броню толщиной примерно 0,363 своего калибра.
Поскольку мы рассматриваем 12-дм снаряд, его калибр составит 304,8 мм, а толщина пробиваемой брони – 111 мм. Но скос японского броненосца был 114,3 мм!
При этом Л. Г. Гончаров указывает, что:
Таким образом, получается, что вышеприведенные расчеты уязвимости цитадели в районах, защищаемых скосами толщиной 114,3 мм не имеют смысла, так как попадающие в них снаряды должны не пробивать такой скос, а рикошетировать от него.
Конечно, против этого тезиса можно выдвинуть весомое возражение.
Дело в том, что японский скос имел общую толщину 114,3 мм, но он не был монолитен, а состоял из 4 слоев – трех стальных и одного броневого. Очевидно, что если бы вместо этого пирога использовался монолитный броневой лист, то его толщина при равной стойкости была бы существенно меньше, чем и 114,3 мм скоса, и 111 мм брони, каковую 12-дм снаряд мог бы еще пробить при отклонении от нормали 55 град. То есть, если считать не по фактической, а по приведенной толщине брони, то русский снаряд вполне пробивает указанный скос, и положения Л. Г. Гончарова о рикошете к нему неприменимы.
Но на данное возражение имеется контраргумент. Дело в том, что диаграмма Л. Г. Гончарова используется для всех видов брони, как цементированной, так и гомогенной. Совершенно очевидно, что гомогенная броня по стойкости при сравнительно небольшом отклонении от нормали сильно проиграет цементированной. Однако же данный фактор профессором Л. Г. Гончаровым игнорируется – его кривые применяются для всех типов брони.
Это говорит о том, что если угол встречи снаряда с плитой близок к предельному, при котором возможно ее пробитие, то стойкость брони влияет не на толщину брони, но лишь на скорость снаряда, потребную для ее преодоления. Этот тезис непрост для восприятия, поэтому поясню его на примере.
На диаграмме мы видим, что при отклонении от нормали примерно 26 градусов снаряд способен пробить броню, толщиной равную своему калибру.
То есть 12-дм снаряд способен пробить (максимум) 304,8-мм бронеплиту. Очевидно, что он пробьет ее лишь в случае, если ударит с определенной скоростью. Для крупповской брони, с «К» = 2 275, эта скорость будет равна 699,5 м/с. Но даже если бы мы довели скорость снаряда до 750, 800 или 900 м/с, это не позволит снаряду пробить броню более чем 304,8-мм толщины – это предельная толщина, которая может быть пробита при угле отклонения от нормали 26 градусов для 12-дм снаряда, и дальнейшее повышение скорости снаряда толщину пробиваемой брони под данным углом не увеличивает.
Так вот, если мы возьмем вместо крупповской цементированной брони обычную гомогенную, с «К» = 1 100, то 304,8-мм бронеплита при том же отклонении траектории снаряда от нормали 26 град. окажется пробитой уже при скорости снаряда 338 м/с. Но если мы увеличим эту скорость до 699,5 м/с, при которой при данных условиях пробивается цементированный Крупп, или еще больше, мы все равно не сможем пробить гомогенную броню толще 304,8 мм.
В этом – суть диаграммы Л. Г. Гончарова, она показывает, что существует взаимосвязь между углами отклонения от нормали и толщиной пробиваемой брони, и на нее не влияет скорость снаряда на броне (а значит – и стойкость брони). Об этом говорит и сам Л. Г. Гончаров.
В силу вышесказанного, 114,3-мм скос «Микасы» не может быть пробит практически ни на каких разумных для Русско-японской войны дистанциях боя. Потому что 12-дм снаряд, какой бы скоростью он ни обладал при контакте со скосом, должен не пробить, а рикошетировать от него.
Конечно, когда в воздухе начинают летать куски стали весом 331,7 кг, возможно всякое. Как я уже неоднократно показывал раньше, формулы бронепробития носят строго вероятностный характер. Вполне реальна ситуация, при которой 114,3-мм скос японского броненосца все-таки будет пробит – даже если по формулам и графикам это вроде бы и невозможно. Но вероятность подобного исхода следует оценивать как минимальную – то есть при нескольких попаданиях в скос, может быть, один снаряд все же не рикошетирует, а пробьет его.
Как всегда, я готов обсудить высказанные мною выше тезисы и с большим удовольствием выслушаю конструктивную критику со стороны интересующихся темой читателей.
И – позволю себе немножко интриги.
Вне зависимости от того, верен ли мой тезис про 114,3-мм скосы или нет, в ходе работы над данной статьей я пришел к весьма удивительным и крайне отличающимся от общепринятых воззрений выводам о системах бронирования эскадренных броненосцев Русско-японской войны. Каковыми и поделюсь в следующей статье, над которой я сейчас работаю.
Продолжение следует...
Информация