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超战舰的诞生:大和级战列舰设计经过

2021-12-13 22:07 作者:霧島代艦_krsmTaikan  | 我要投稿

前言:本来我是不希望给公开资料上水印的,但是最近出现了某些盗文小鬼,所以不得不给所有图片上水印。

*如果未特殊说明,吨均代表公吨

初期计划

一、原案——1935.3.10

前文CV14131928已经提到,江崎案对大和初期设计影响深远。江崎案对大和的影响,从军令部提出要求的那一刻便已经体现。

1934年10月,军令部在此前的江崎案的指标基础上对即将开始设计的第一号舰(后来的大和)提出以下要求:

主炮 46cm(18吋)炮8门以上

副炮 15.5cm炮三联装4座(12门)或20cm炮双联装4座(8门)

航速 30节以上

防御力 在20000~35000米的战斗距离内承受主炮弹

续航力 18节8000海里

对于航速,军令部作战课的要求是如果可行,就要实现35节高速;实在不行的话,至少要达到32节;坚决不能低于30节。也就是说,军令部希望新战列舰能够伴随机动部队作战,而不是只能和旧战列舰参加决战。

此外,军令部还希望新战列舰采用全前置的炮塔布局。

根据这些要求,舰政本部以计划主任福田启二大佐为中心,开始了第一号舰的设计。

1934年末,舰政本部楼梯下面不显眼的房间被指定为第一号舰设计辅助者松本喜太郎的房间,秘密开始新战列舰的设计。

1935年3月10日,最初的A140原案完成设计。

石桥孝夫还原的A140原案线图

A140原案

基本参数:长294米,宽41.2米,吃水10.4米,公试排水量69500吨

兵装:3座三联装46cm炮(前置,每门备弹150发),4座三联装15.5cm炮,8座双联装12.7cm炮(推测)*,12座双联装25mm炮

防御**:主装432mm/25°,水中弹装甲最薄处152mm(倾斜角度很可能为10°),水平装甲水平部127~229mm,倾斜部356mm/17.5°,炮塔正面和司令塔584mm,艏艉水平装甲76mm

对50倍46cm炮免疫区为20000~30000米

动力:蒸汽轮机出力200000马力,航速31节

续航力:18节-8000海里

*松本喜太郎著书《戦艦大和 設計と建造》中记载大和除I案外所有设计都是6座12.7cm高炮,但发现的图纸证明A案和B案两个系列(包括衍生的对照设计)都是8座高炮,所以推测原案在内的早期设计均为8座。

**A140原案防护设计同样没有直接的史料,但考虑到防护指标和早期的A140A~D案一致,所以推测防护设计也基本一致。


除了35000米的免疫区上限,A140原案满足了军令部大部分要求。同时,这个时期舰政本部也在考虑采用长身管的50倍46cm炮,所以防护指标就是针对这款炮。

与此相对,为了满足31节的高速,A140原案的长度达到了惊人的294米。虽然日本可建造的最大战列舰长度可以达到300米以上,但考虑到现有设备的扩充以及运用方面的难易,舰型还是以小为好。

就这样,舰政本部决定对原案进行修改。

二、缩小舰型:A~D案——1935.4.1

20日后的1935年4月1日,完成修改的舰政本部第四部在高等技术会议上提出了A140A~D与A1、A2、B1、B2总共8个方案。

A140A案

A140A

基本参数:长277米,宽40.4米,吃水10.3米,公试排水量68000吨

兵装:3座三联装46cm炮(前置,每门备弹130发*),4座三联装15.5cm炮,8座双联装12.7cm炮,12座双联装25mm炮

防御:主装432mm/25°,水中弹装甲最薄处152mm(倾斜角度很可能为10°),水平装甲水平部127~229mm,倾斜部356mm/17.5°,司令塔584mm,艏艉水平装甲76mm

炮座侧面装甲详解

一号炮塔

①上甲板部:侧面559mm,前后432mm

②中甲板部:侧面559mm,前后432mm

二号炮塔

①上甲板部:侧面559mm,

②中甲板部:侧面前60°546mm,后60°533mm,前部419mm,后部406mm

三号炮塔

①上甲板部:侧面559mm,前后432mm

②中甲板部:侧面533mm,前后406mm

炮塔正面584mm

炮座装甲示意图

对50倍46cm炮免疫区为20000~30000米

动力:蒸汽轮机出力132000马力,柴油机出力68000,总计200000马力,航速30节

续航力:18节-9200海里

*松本喜太郎著书中记录的150发,但A140早期计划要领中记录的130发,此处参考要领书。

A140A1

主炮:3座三联装46cm炮(前2后1)

A140A2

主炮:4座双联装46cm炮(前2后2)

A140B

基本参数:长247米,宽40.4米,吃水10.3米,公试排水量60000吨*

兵装:3座三联装46cm炮(每门备弹130发),4座三联装15.5cm炮,8座双联装12.7cm炮,12座双联装25mm炮

防御:同上

动力:柴油机出力140000马力,航速28节*

续航力:18节-9200海里

*松本喜太郎著书上记录B2案为62000吨,航速27.5节,但要领书上为60000吨,航速28节。此处参考原资料。

A140B1

主炮:3座三联装46cm炮(前2后1)

A140B2

主炮:4座双联装46cm炮(前2后2)

A140C

基本参数:长247米,宽40.4米,吃水10.2米,公试排水量58000吨

兵装:3座三联装46cm炮(每门备弹130发),4座三联装15.5cm炮,8座双联装12.7cm炮,12座双联装25mm炮

防御:同上

动力:柴油机出力105000,航速26节

续航力:18节-9200海里


A140D

基本参数:长247米,宽40.4米,吃水10.1米,公试排水量55000吨

兵装:3座三联装46cm炮(每门备弹130发),4座三联装15.5cm炮,8座双联装12.7cm炮,12座双联装25mm炮

防御:主装381mm/25°,水中弹装甲最薄处127mm(倾斜角度很可能为10°),水平装甲水平部127~203mm,倾斜部127~305mm/17.5°,炮塔正面和司令塔457mm,艏艉水平装甲76mm

炮塔装甲不明

对41cm炮免疫区为20000~30000米

动力:柴油机出力140000马力,航速29节

续航力:18节-9200海里

*注:衍生的对照案大部分指标与原设计一致,只列出了不同的地方。

基本设计、动力

可以发现,A140A案的航速刚好为军令部提出的最低要求,即30节。通过降低1节航速,长度从原案的294米减小到277米。出力维持在200000马力,但一部分蒸汽动力被柴油机动力代替,以增大续航力。相应地,续航距离从8000海里增加到9200海里。

但是,277米长的船体依旧被认为太大。

B案则将航速标准降低到27.5节,船体缩短了30米。同时,B案采用全柴油机动力。对比A案和B案烟囱尺寸,可以发现全柴油机动力在缩小烟道方面有很大作用。由于烟道的缩小,B案的烟囱采用类似法国战列舰的与后部舰桥一体化的设计,提高了水平装甲整体防御能力。而且,动力舱的长度也显著缩短。

但是问题也随之而来。由于日本战列舰主炮塔一向依赖水压动力,如果没有锅炉提供蒸汽,整个系统将无法运转。在这种情况下,再专门装备水压机用锅炉就不合理了。

A1、A2、B1、B2四案相比原设计的数据,最大的差别就是主炮布局的不同。

C案和D案分别牺牲了航速和防护,以达到减小船体规模的目的。

C案排水量58000吨,柴油机出力105000马力,航速26节。这个指标很容易使人联想到第二次伦敦海军条约下平贺让设计的那个55000吨案。

D案排水量55000吨,柴油机出力140000马力,航速29节。作为代价,D案的装甲只能防御40cm(很可能是52.5倍的新炮)炮弹。

兵装

1.主炮

A~D案四个正式方案均为前置的3座三联装,且所有炮塔朝向都是舰艏方向。前置主炮塔是军令部的希望,以集中防御主炮弹药库。

原图上并没有标注主炮的倍径,但从防护指标上来说,有可能是采用的50倍长身管炮。

对于衍生的对照案,1案均为前2后1的三联装布局,2案为前2后2的双联装布局。除了主炮相关数据之外,其他性能都和原设计一致。

2.副炮

根据海军假日时期的研究,舰政本部希望采用中线布置副炮来提高副炮的利用率。

军令部提出的要求是副炮采用15.5cm或者20cm炮,舰政本部也确实进行过20cm炮的计算。但是最终,没有一个方案搭载过20cm炮。

20cm炮示意图

与最终案类似的是,早期设计都具有中线布置2座副炮和两侧各布置1座副炮的设计,单舷火力也是9门。

从这几个方案的布置上来说,前置主炮和背负式副炮显然可以节省更多空间,不至于像平贺私案金字塔状副炮布局那样过度拉长防护区。如果将主炮前后分置并在之间布置背负式副炮与两舷副炮,防护区将会被拉长。

副炮和高炮布局图

3.高炮

早期设计的大口径高炮均为8座双联装12.7cm炮。

A案系列(除A1)将12.7cm高炮集中在中部,各个方案布局均存在差异。

A案高炮全部采用中线两侧布置,单舷4座12.7cm高炮均等布置在中部。A1案总计采用4座中线高炮(包括舰桥前部1座),其余4座均等布置在中线两侧。A2案采用2座中线布置高炮,其余6座均等布置在中线两侧。

B案系列舰桥前部都带有一座12.7cm高炮。相较于A案,B案舰体中部的高炮布置更加密集。B案具有2座中线12.7cm高炮(含舰桥高炮,下同),B1案4座,B2案2座(B2案布局和B案基本一致)。B案密集布置高炮有利于缩短防护区,但被击中的时候可能会损失更多防空火力。此外,中线布置高炮会具有火控归属问题(归属左舷指挥,还是右舷指挥?)。

根据松本喜太郎著书的记述,早期计划带有12座双联装25mm高炮。从图纸上可以确定,25mm高炮布置在舰桥、烟囱或者后部舰桥上。

防御

为了防御长身管的50倍46cm炮(除D案),A140早期大多数设计防护效果相比最终案要优秀很多,倾斜角度也恢复了八八舰队时期的25°大角度。更有意思的是,从B案的切断可以看出早期设计依旧为外置主装,并没有因为角度过大而内置(从松本喜太郎的资料来看,后来内置主装也是考虑过的)。

B案各部分切断

水中弹防护也是一大要点。根据要领,A~C案水下装甲最薄处152mm,其他各部分厚度变化不明。

B案和最终案锅炉舱切断比较

对比切断图可以发现,早期设计的防雷突出部顶端在水线以下,低于最终设计。从防护设计上来说,早期设计已经具有了最终案的很多特征。

比较特别的是,早期设计艏艉部分还保留了76mm的水平装甲,以防御航弹攻击。

艏艉水平装甲(粗线)

另外,日本人还在防护区长度上有研究。这8个方案还有个目的就是验证最优的主炮布局。

以A案系列为例,A案弹药库总长度为6.5+63=69.5米,A1案43+34=77米,A2案45+32=77米;A案总防护区长136.7米,A1案和A2案为144.2米。

从弹药库和防护区的长度可以看出,前置主炮塔依旧具有一定优势,同时还能将主炮弹药库集中防御。不过考虑到爆风和视野上的问题,前置并不是十全十美的,最终检讨的结果还是前2后1的三联装布局。

单从弹药库长度看,A1和A2表面上一致。不过细看布局,会发现A2实际上是将副炮布置在后部主炮两侧来节省长度(从配置图上看,四号炮塔依旧具有向两舷前方的射界,但炮塔旋转势必不方便)。而且,4双联装炮塔的总重量也是最大的。从这里可以看出4座双联装布局上的劣势了。

上层建筑

A140设计案给人印象深刻的一点就是舰桥。自友鹤事件和第四舰队事件反省复原性能以来,金刚代舰舰本案宽大的舰桥被缩小,成为A140标准型(早期设计)。舰桥对比如下:

图例从左到右依次为比叡、扶桑、长门、A140标准型、第一号舰

可以看到,战前未换方位盘的扶桑舰桥高度位居第一,第一号舰最终设计第二,A140标准型和长门舰桥高度接近。

以下为面积比较:



舾装等

考虑到新式46cm炮严重的爆风问题,小艇被转移到三号炮塔后面的舰体内放置,以免被主炮爆风损坏。这时的舰艉小艇和航空舾装防爆风的对策已经非常接近最终设计了。

大和小艇库附近

重量分配表

三、新设计

在提出早期8案后的4月下旬,松本喜太郎再次计划了两款新方案,采用内置主装的设计(以下暂且称为第一案和第二案)。

第一案(4月19日)

基本参数:长247米,宽36.6米,吃水10.4米,排水量55000吨

兵装:不明

防御:主装399mm/25°,水中弹装甲~267mm/10°,双层底处3层30mm(90磅/57mm?),水平装甲水平部250mm,倾斜部368mm/17.5°

指标:对45倍46cm炮防御

第二案(4月20日)

基本参数:不明

兵装:不明

防御:主装312mm/25°,水中弹装甲236~372mm/10°,双层底处3层30mm(90磅/57mm?),水平装甲水平部224mm,倾斜部323mm/17.5°

指标:对45倍41cm炮(九一弹)

可能是认为前面的方案排水量过大,这两个方案的防御指标都是45倍炮。只有第一案具有详细的长宽及吃水的数据。无论如何,这两个方案内置主装的设计都没有被后续设计所继承。

至此,大和设计案依旧深深受到藤本-江崎设计的影响。在此之后,随着平贺让的介入,设计的风格逐渐偏向最终设计。

中期计划

*这部分方案防御的火炮没有标注具体数据(45倍/50倍46cm炮?),所以具体防护效果无法准确评价。

一、新篇章:军令部要望——1935.5.25

舰政本部对满足军令部要求航速最低限制的A案依旧不满意,还是认为舰型过大。舰政本部希望放缓标准,便和军令部协商。

军令部一开始为了实现作战希望,要求舰政本部尽可能实现30节高速。舰本提出无法设计可行的30节案后,军令部内一部分强硬派的表现十分激烈。但军令部并非设计舰船的专业者,在了解舰政本部的无奈后,只能放宽标准。

5月25日,提出了军令部要望案A140G。从此,A140计划案后缀不再是完全按照英文字母排序,出现采用计划方的罗马音首字母的命名法。



A140G

基本参数:长273米,宽37.7米,吃水10.4米,公试排水量65883吨

兵装:3座三联装46cm炮(前置,每门备弹150发),4座三联装15.5cm炮,6座双联装12.7cm炮,12座双联装25mm炮

防御:对46cm炮免疫区为20000~30000米

动力:蒸汽轮机出力70000马力,柴油机出力70000,总计140000马力,航速28节

续航力:18节-8000海里

G案放宽了航速标准,航速为和B案一致的28节。可能是考虑到炮塔动力的问题,采用柴油机和蒸汽轮机混装的动力布局,各出力70000马力。由于航速低于30节,新战列舰将不能像军令部设想的那样伴随机动部队作战,只能和改造后的旧中速战列舰参加决战。

虽然G案只有28节,但水线长却达到了惊人的273米,宽度只有37.7米。在排水量增大(相较相同航速的B案增加了接近4000吨)和改用混合动力的同时,续航力下降到18节-8000海里。总的来说,G案并不成功,完全打消了军令部航速30节的念头。

二、布局研究

舰政本部认为A140G排水量过大,在此之后出现了数十个排水量缩小的改案,其中很多方案具有相同的后缀,这里按照时间用第X案区分。

7月30日这一天,已知方案提出了四个,其中一个属于军令部要望案,另外三个是舰政本部自己的研究案。

1.军令部要望(1):A140G1-A——1935.7.30


A140G1-A第一案(7月30日)

基本参数:长245.5米,宽38.9米,吃水10.4米,公试排水量61600吨

兵装:3座三联装46cm炮(前置,三号炮塔朝后,每门备弹120发),4座三联装15.5cm炮,6座双联装12.7cm炮,12座双联装25mm炮

防御:46cm炮免疫区为20000~27000米

动力:蒸汽轮机出力60000马力,柴油机出力55000,总计115000马力,航速26节

续航力:16节-6600海里

G1-A案长245.5米,和B案基本一致。相较于G案,宽度稍微增加到38.9米。G1-A案的柴油机和蒸汽轮机出力相较G案都有下降,分别为55000马力和60000马力,航速下降到26节。免疫区上限相比G案下降到27000米,说明水平装甲有削减。续航力从G案的18节-8000海里下降到16节-6600海里。

虽然主炮数没有变化,但G1-A案的三号炮塔朝向变为向后。三号炮塔朝向舰艏方向可以增大舰艏方向的射界,但炮管长度也必须计入防护区长度;三号炮塔朝向后方时前方射界会不良,而且随着弹药库长度缩短,炮弹搭载量会减少,但不必将炮管长度计入防护区长度。按照军令部以往的观点,就是限制了军舰持续作战的能力。

松本喜太郎的主炮朝向研究

相应地,G1-A案的公试排水量下降到61600吨,相较G案减少了4283吨。可以说为了限制排水量,G1-A案牺牲了很多。

2.平贺中将提案:A140I——1935.7.30

同日,还提出了一个A140I案。这个方案采用了著名的2332布局,可以肯定这个方案深深受到了平贺让的影响。

注:这张配置简图中副炮联装数不准确

A140I(7月30日)

基本参数:长268米,宽38.9米,吃水10.4米,公试排水量65050吨

兵装:2座双联装和2座三联装46cm炮,总计10门(2332布局,每门备弹110发),2座四联装15.5cm炮,8座双联装12.7cm炮,12座双联装25mm炮

防御:对46cm炮免疫区为20000~27000米

动力:蒸汽轮机出力73000马力,柴油机出力70000,总计143000马力,航速28节

续航力:16节-7200海里

从此前模拟的美国战列舰参数来看,舰政本部的设计者,包括计划主任福田启二认为,受到巴拿马运河限制的美国战列舰是不可能同时具有强大的防护、高航速与18吋巨炮,第一号舰是当之无愧的最强者。

但谨慎的平贺让中将对此并不放心。根据他以往的经验,日美造舰竞争会促使美国设计和建造性能更强的新战列舰,从而迫使日本设计更加强大的方案。根据福田启二回忆,某日平贺中将突然来到福田旁边说到:

你,反正是大舰巨炮,干脆换成10门46cm炮怎么样?

正是有了设计八八舰队的经验,平贺让希望用尽所有方法来强化第一号舰,以求彻底压倒对岸的美国。平贺的热情深入福田内心,这位新的计划主任头朝下以示对前辈的尊敬。

从布局上来说,2332是平贺让长期以来坚持的设计。自八八舰队时期设计加贺,平贺让就提出过这种布局的设计。从舰宽和炮术方面考虑,2332布局大概是合理的。但负责火炮相关计划的舰本一部认为,采用两种主炮塔会给开发增加很多负担,并不合理。而且,2332布局也会导致防护区被拉长等问题。

同时,I案的备弹也低于G1-A案的120发,为110发。平贺让一向喜欢选择通过削弱备弹数来增强火力,但军令部对此意见很大。总之,平贺让的主炮布局得不偿失,没有被后续设计采用。

I案另一个瞩目的地方就是四联装副炮。原表格上标注的"15.5cmIIII×2",稍不注意容易看成"III"。副炮布局也是平贺让一向推崇的,即中线布置。通过中线布置2座四联装15.5cm副炮,I案副炮虽然在总炮数上少于其他方案的12门,但却可以实现单舷8门火力,和其他方案的9门接近。

但舰政本部并没有现成的四联装15.5cm炮塔的实物或者设计(改为重巡的最上换下的15.5cm炮是三联装),加上舰本一部极力反对这种主炮布局,所以I案实现的可能性很低,实际上也没有被采用。

3.缩小口径的J系列(1):J0与J2——1935.7.30

这天的第3、4个方案是A140J0第一案和A140J2案。这是A140系列第一批41cm炮方案,J系列的开山之作。

A140J0第一案

基本参数:长242米,宽36.2米,吃水10.1米,公试排水量52000吨

兵装:3座三联装41cm炮(前置,三号炮塔朝后,每门备弹130发),3座三联装15.5cm炮,6座双联装12.7cm炮,12座双联装25mm炮

防御:对41cm炮免疫区为18000~27000米

动力:蒸汽轮机出力60000马力,柴油机出力60000,总计120000马力,航速27.5节

续航力:16节-7200海里

A140J2

基本参数:长255米,宽38.5米,吃水10.2米,公试排水量54030吨

兵装:3座三联装41cm炮(前置,三号炮塔朝后,每门备弹130发),3座三联装15.5cm炮,6座双联装12.7cm炮,12座双联装25mm炮

防御:对41cm炮免疫区为18000~27000米

动力:蒸汽轮机出力65000马力,柴油机出力70000,总计135000马力,航速29节

续航力:18节-6000海里

为了将排水量压制在52000吨左右,J0案的主炮被缩小至41cm,同时三号炮塔朝后。虽然没有具体说明倍径,但考虑到日本海军在海军假日时期就在设计新的52.5倍长身管炮,所以推测很可能就是这款金刚代舰计划采用的炮。考虑到炮弹尺寸的缩小,J0案每门主炮备弹数达到了和早期设计相同的130发。相较于另外两个方案,排水量较小的J0案在主机出力较小的情况下实现了27.5节航速。

由于舰型缩小,J0案的副炮减少为3座。布局为中线1座,两舷各1座,单舷火力下降到6门。

防护方面,J0的防护指标下降为对41cm炮,免疫区为18000~27000米。联系之前的金刚代舰,可以发现J0案的免疫区甚至不如金刚代舰(17000~28000米)。

J2案在J0的基础上放大船体并增加出力,排水量增加2000吨左右,航速达到了中后期最大的29节,向A案靠近。由于最大航速接近30节,J2案的经济航速被设定为18节,续航距离6000海里。单从航速上来说,J2案基本能满足军令部伴随航母作战的设想,而且船体规模也是处于较小的尺寸。但J2案牺牲了主炮口径和续航距离,无法从火炮上压制美国可能出现的新战列舰,军令部依旧不能接受。

既然有J0和J2两案,那么中间很可能还有个J1案。考虑到松本喜太郎著书的表格省略了很多早期设计,那么J1等方案很可能也是被省略了,具体参数难以考证。

4.低速与轻防护的K系列——1935.8.1~1935.8.5

2天之后的8月1日,舰本提出了方案A140K第一案。不久的5日,再次提出数个改案。

A140K第一案(8月1日)

基本参数:长221米,宽36米,吃水10.1米,公试排水量50059吨

兵装:1座双联装和2座三联装46cm炮,共8门(233布局前置,每门备弹110发),3座三联装15.5cm炮,6座双联装12.7cm炮,12座双联装25mm炮

防御:对41cm炮免疫区为20000~27000米

动力:蒸汽轮机出力40000马力,柴油机出力40000,总计80000马力,航速24节

续航力:16节-6600海


A140K第二案(8月5日)

基本参数:长235米,宽37米,吃水10.3米,公试排水量51900吨

兵装:同上

防御:同上

动力:蒸汽轮机出力50000马力,柴油机出力45000,总计95000马力,航速26节

续航力:同上


A140K第三案(8月5日)

基本参数:长246米,宽37米,吃水10.3米,公试排水量53900吨

兵装:同上

防御:同上

动力:蒸汽轮机出力65000马力,柴油机出力65000,总计130000马力,航速28节

续航力:同上


A140K第四案(8月5日)

基本参数:长237米,宽37米,吃水10.3米,公试排水量53600吨

兵装:同上

防御:同上

动力:蒸汽轮机出力50000马力,柴油机出力50000,总计100000马力,航速26节

续航力:16节-7200马力

为了将排水量压制在50000吨左右,除了主炮,还可以对动力下手。第一案的主机出力仅80000马力,和长门以及平贺让的金刚代舰X一致。另外,第一案防护指标下降为对41cm炮,免疫区距离相同。

由于排水量的增大和长宽比的缩小,第一案航速不及长门近代化改装后的25节和金刚代舰X的26.3节,仅24节。不过,主炮依旧受到了影响。第一案的备弹数被削减至110发/门。副炮数目也被削减,布局和J0案一致。在牺牲这些指标后,第一案的长度得以大幅缩小,甚至比金刚代舰还要短。

第二案和第三案是第一案的高速化版本,航速分别达到了26节和28节,排水量各有增加。

第四案则是将航速控制在第二案的26节,将续航距离从6600海里增加到7200海里,排水量介于第二案和第三案之间。

作为军令部作战课,对战列舰的航速要求是相当高的。此前已经放宽标准下降到30以下,当然无法接受25节以下过于低速的设计。考虑到美国可能出现18吋主炮搭载舰,新锐战列舰防护指标仅仅针对41cm炮显然是不足的。从续航距离来说,K系列大多数设计也是不够的。而且,备弹数少在持续作战方面也是不被接受的。

5.J系列(2):A140J0第二案——1935.8.10

几天后的8月10日,舰政本部在完成J0案的修改后,提出了新的A140J0案,以下称为第二案。

A140J0第二案(8月10日)

基本参数:长244米,宽36.6米,吃水10.2米,公试排水量53000吨

兵装:3座三联装41cm炮(前置,三号炮塔朝后,每门备弹130发),3座三联装15.5cm炮,8座双联装12.7cm炮,12座双联装25mm炮

防御:对41cm炮免疫区为18000~27000米

动力:蒸汽轮机出力65000马力,柴油机出力65000,总计130000马力,航速28节

续航力:16节-7200海里

与其他改案相似,J0第二案也是第一案稍微拉长后的结果,航速增加0.5节,排水量仅增加1000吨。

6.军令部要望(2):G1-A改系列——1935.8.10~1935.8.14

在G1-A第一案提出后,根据军令部的要求再次设计了数个改案,依旧称为A140G1-A。

A140G1-A第二案(8月10日)

基本参数:长244米,宽38.9米,吃水10.4米,公试排水量59500吨

兵装:1座双联装和2座三联装46cm炮(前置233布局,每门备弹150发),4座三联装15.5cm炮,6座双联装12.7cm炮,12座双联装25mm炮

防御:对46cm炮免疫区为20000~27000米

动力:蒸汽轮机出力55000马力,柴油机出力55000,总计200000马力,航速26节

续航力:16节-6600海里

A140G1-A第三案(8月12日)

基本参数:长245米,宽38.9米,吃水10.3米,公试排水量60000吨

兵装:同第二案

防御:同第二案

动力:同第二案

续航力:16节-7200海里

A140G1-A第四案(8月14日)

基本参数:长249米,宽38.9米,吃水10.4米,公试排水量60950吨

兵装:同第二案

防御:同第二案

动力:蒸汽轮机出力65000马力,柴油机出力65000,总计130000马力,航速27节

续航力:16节-7200海里

除了主炮朝向,从G1-A第二案开始还考虑了在主炮数上修改,以压缩排水量。其中,一号炮塔被改为双联装,三号炮塔重新朝向舰艏。由于减少了1门主炮,每门主炮备弹数维持在120发。

动力和续航方面,第二案维持了第一案较低的水平,即26节航速与16节-6600海里续航。第三案改善续航,续航距离增加到7200海里,航速依旧不变。第四案则是第三案提速化,航速达到27节,续航距离保持7200海里。后三案排水量差距不大,处于59500~60950吨之间。

7.军令部要望(3):A140G0-A——1935.8.14

8月14日,总计提出了三个方案,两个属于军令部要望案。第二个军令部要望案为A140G0-A。

A140G0-A(8月14日)

基本参数:长268米,宽38.9米,吃水10.4米,公试排水量65450吨

兵装:3座三联装46cm炮(前置,三号炮塔朝后,每门备弹120发),4座三联装15.5cm炮,6座双联装12.7cm炮,12座双联装25mm炮

防御:对46cm炮免疫区为20000~30000米

动力:蒸汽轮机出力70000马力,柴油机出力75000,总计145000马力,航速28节

续航力:16节-7200海里

G0-A案主炮布局和备弹均与G1-A案一致。相比G1-A,G0-A案的船体更长,动力系统出力更大,续航距离也更远。同时,G0-A案恢复了早期设计的2w~3w米的免疫区,在中期计划中拥有最优秀的防护。

8.福田启二计划主任案:A140F——1935.8.14

8月14日,以福田(fukuda)计划主任名字罗马音首字母F命名的方案A140F被提出。这是这天唯一一个以舰政本部名义设计的方案。


A140F

基本参数:长247米,宽38.9米,吃水10.4米,公试排水量60350吨

兵装:1座双联装2座三联装46cm炮(前23后3,每门备弹120发),4座三联装15.5cm炮,6座双联装12.7cm炮,12座双联装25mm炮

防御:对46cm炮免疫区为20000~30000米

动力:蒸汽轮机出力65000马力,柴油机出力65000,总计130000马力,航速27节

续航力:16节-7200海里

乍一看数据,F案和同一天提出的军令部要望案相比貌似没什么特色。但F案重要的主炮布局,重新采用了以往和金刚代舰舰本案类似的前2后1的布局,区别就是一号炮塔采用双联装。

据说,技术指导的平贺让对军令部要求的主炮前置并不满意,因为在缩减防护区上面的优势并不是特别明显,甚至还存在爆风和视野等问题。对此,福田启二可能受到了平贺让的影响,在I案的基础上减少了一座双联装炮塔,形成前2后1的布局。

副炮布局也贯彻了平贺让的思路。在设计金刚代舰的时候,平贺让就考虑过这种布局。这种布局被F案继承,并被运用至最终设计。

在兵装和动力相同的情况下,F案确实实现了G1-A第四案相同的航速和续航力,排水量甚至还略小。此后,福田案保持前2后1的布局,但一号炮塔重新采用三联装。

9.第四舰队事件前的最后设计:A140G2-A与J3

——1935.8.30

8月30日,最后的军令部要望案A140G2-A与最后的小型战列舰案A140J3被提出。

A140G2-A

基本参数:长262米,宽38.9米,吃水10.4米,公试排水量63450吨

兵装:3座三联装46cm炮(前置,三号炮塔朝后,每门备弹120发),4座三联装15.5cm炮,6座双联装12.7cm炮,12座双联装25mm炮

防御:对46cm炮免疫区为20000~27000米

动力:蒸汽轮机出力73000马力,柴油机出力70000,总计143000马力,航速28节

续航力:16节-7200海里

A140J3

基本参数:长252米,宽38.9米,吃水10.4米,公试排水量58400吨

兵装:4座三联装41cm炮(前2后2,每门备弹130发),3座三联装15.5cm炮,6座双联装12.7cm炮,12座双联装25mm炮

防御:对41cm炮免疫区为20000~30000米

动力:蒸汽轮机出力75000马力,柴油机出力70000,总计135000马力,航速28节

续航力:16节-7200海里

和G0-A案相比,G2-A案大多数参数相近,主要的区别就是防护。G2-A对46cm炮的免疫区上限下降为27000米,排水量因此从65450吨下降到63450吨,刚好2000吨。另外,水线长也从268米缩短到262米,出力减少2000马力,航速维持在28节。

最后的J3案是小型战列舰方案中唯一的四炮塔舰,采用前2后2的方式搭载4座三联装41cm炮(推测是长身管的52.5倍炮)。由于主炮数目增多,实际上J3案排水量已经非常接近真正的46cm搭载案了,但防护指标依旧是41cm炮(相比其他J系列方案,防护下限甚至后退到20000米,但上限也上升到30000米)。对于军令部来说,排水量如此巨大的战列舰在设想的交战范围仅仅只能免疫41cm炮,很明显是不令人满意的。所以,J系列彻底宣告失败。

到此为止,第一号舰计划经过了各种布局、动力、防护等方面取舍的检讨。作为前置主炮塔主导者的军令部,在此之后影响力逐渐减小,G2-A案也称为最后的前置主炮塔设计。缩小战列舰口径的做法在J3之后宣告失败,优秀的防护与火力、中等航速的设计占据上风,福田计划主任的风格成为主流。

1935年9月26日,前一天从津轻海峡迈向太平洋演习的第四舰队的舰船在海上遭遇台风,损害严重。这件事给舰政本部冲击非常大,对第一号舰的设计也产生了深远影响。

后期计划

第四舰队事件原因调查之后,舰政本部认为军令部方面的要求过于苛刻,重武装舰并不安全。同时可以说,此后军令部几乎失去了对第一号舰设计的介入权,设计大权彻底归属福田计划主任。

一、45倍与50倍之争

对于新战列舰主炮身管长的争论,很早之前就开始讨论了。八八舰队时期,针对八八舰队最后4舰采用46cm炮,主炮研究会认为应当采用50倍炮,但计划主任平贺让认为50倍会增加排水量,且试制上也更花时间,所以平贺自己的要领书上依旧写的45倍。

从1935年4月10日作成的文件中,可以看到以下穿深表:

可以看到,45倍46cm炮的初速是780m/s,而50倍炮达到了820m/s。对比八八舰队的五年式50倍46cm炮,其初速为更大的850m/s,但弹重只有1365kg(九四式46cm炮的炮弹弹重为1460kg左右)。

这张表作成之时还没确定主炮仰角,松本喜太郎著书上记载45倍炮极限射程是41400米,50倍炮是44000米。

这个穿深表只给出了免疫区上下限下对应的穿深,以研究防护设计。2w米时,45倍炮的穿深是22.2吋/563.99mm,50倍炮为23.6吋/599.4mm;3w米时,45倍炮的水平穿深是10.2吋/259mm,50倍炮为9.8吋/248.9mm。

可以看到,50倍炮垂直穿深胜过45倍炮,水平穿深反之。

再看看这张炮身和炮塔比较表。A案(注:不确定是不是和早期设计番号对应)身管为50倍口径,主炮仰角50°,炮身重量180.5吨;B案50倍口径,主炮仰角45°,炮身重量200吨;C案和D案45倍口径;主炮仰角45°,炮身重量183吨。炮塔方面,A案炮塔2654.5吨,B案2819.6吨,C案2580.6吨,D案2502吨。弹药方面,长身管的A案和B案为2260吨,C案和D案2210吨。3座炮塔和弹药总重方面,A案10224吨,B案10719吨,C案9952吨,D案9716吨。(注:D案炮塔在C案基础上将防护指标降低为对16吋炮)

从这里可以得知,50倍炮的炮身可能达到200吨,这个级别重量的素材对日本来说是非常难以生产的。即使像超大和的甲炮那样生产出了大部分配件,总产量也很难满足(需要注意的是,九四式46cm炮最终设计的炮身重量是165吨)。即使A案在炮身上有重量轻的优势,但精度上不如炮身更重的B案;不过即使这样,采用50°仰角的A案炮塔重量依旧不轻,加上弹药的重量之后完全没有了优势。

而C案和D案的区别是防护指标,为了节省重量下降防护指标是得不偿失的。

从这里大概可以总结几点:

1.50倍炮射程、垂直穿深方面更为优秀,但炮身重量(约200t。相比之下,51cm的甲炮炮身重量为227t)和水平穿深方面比45倍炮差

2.45倍炮相比50倍炮开发更容易

3.45倍炮塔和炮弹更轻

最终,新战列舰主炮身管长被定位45倍,大家所熟知的九四式46cm炮便被设计开发出来了。

二、福田主导的设计:A140F3和F4——1935.10.5

在主炮被确定为45倍之后(具体时间不明确),舰政本部的设计也愈加清晰。经过检讨,前置主炮塔虽然在弹药库布置和防护区长度上有利,但考虑到视野和主炮爆风问题,前2后1的布局实为最优解。之后的10月5日,舰政本部提出A140F3和F4两案。

A140F3

基本参数:长246米,宽38.9米,吃水10.4米,标准排水量57776英吨,公试排水量61000吨

兵装:3座三联装46cm炮(每门备弹120发),4座三联装15.5cm炮,6座双联装12.7cm炮,12座双联装25mm炮,4座四联装13mm机枪

防御:对46cm炮免疫区为20000~30000米

动力:蒸汽轮机出力75000马力,柴油机出力60000,总计135000马力,航速27节

续航力:搭载燃料4836吨,16节-4900海里

A140F4

基本参数:长248米,宽38.9米,吃水10.4米,标准排水量58260英吨,公试排水量62545吨

兵装:3座三联装46cm炮(每门备弹120发),4座三联装15.5cm炮,6座双联装12.7cm炮,12座双联装25mm炮,4座四联装13mm机枪

防御:对46cm炮免疫区为20000~30000米

动力:蒸汽轮机出力75000马力,柴油机出力60000,总计135000马力,航速27节

续航力:搭载燃料6427吨,16节-7200海里

考虑到造价的问题,前面的F案排水量相对其他方案并不算大。由于防护和火力并不优秀,福田计划主任随后设计了强化火力(增加1门主炮)和防护(免疫区上限增加到30000米)的F3和F4两个方案。和前面J系列一个道理,这中间应该还有F1和F2案,但被松本的表格省略了。

F3案为了强化攻防力,续航距离被严重削减到了4900海里,是第一号舰所有方案的最低者。之后的F4案延长了水线,增大续航距离到7200海里,其他基本不变。最终,F4比F3的公试排水量增加了1545吨。

最终,检讨的结果是认为F4案在各个方面都相当均衡。在1935年10月17日的技术会议上,其被作为最终计划而提交,并被作为第一号舰基本计划而正式认可。

三、详细设计:A140F5——1936.7.20

在技术会议上决定基本计划后,舰政本部立刻开始第一号舰的详细设计。次年7月,完成了F5案的设计。

A140F5

基本参数:长253米,宽38.9米,吃水10.4米,标准排水量62315英吨,公试排水量65200吨

兵装:3座三联装46cm炮(每门备弹120发),4座三联装15.5cm炮,6座双联装12.7cm炮,12座双联装25mm炮,4座四联装13mm机枪

防御:对46cm炮免疫区为20000~30000米

动力:蒸汽轮机出力75000马力,柴油机出力60000,总计135000马力,航速27节

续航力:搭载燃料4327吨,16节-7200海里

因为此前F4方案已经得到承认,F5本身也没有进行多大的修改。考虑到国内燃料有限,F5案的水线延长到253米,以减小燃料消耗量。由此,F5案燃料搭载量相比F4案有所减少。

在F5案研究中,进行了彻底的水槽实验。

其中,水槽实验对舰艏形状的结果如下:

球鼻艏成功减少了原本所需有效马力的8.2%。这对船体的影响就是水线缩短了3米左右。缩短3米之后,船体重量减轻80吨,排水量减少约300吨。

再考虑轴的安装法的研究减少1900有效马力和弯曲部龙骨安装法的研究减少的475有效马力,总共减少了7190有效马力。换算成马力之后,总共节约了15820马力。考虑到船体设计上的问题,能够节约1900吨左右的排水量。

在7月20日的技术会议上,F5案也通过并成为最终方案

四、从混合动力转向蒸汽动力:A140F6——1937.3

此次会议之后,考虑到原本预定的柴油机的可靠性问题,之后重新进行了检讨。

在节省燃料方面,柴油机显然是有利的。而且,柴油机被击中后也比锅炉更加坚韧,不会像锅炉一样炸裂。但是,柴油机固有的振动问题是不可忽略的。而且,各方面对柴油机的可靠性也持怀疑态度。

1936年,由德国MAN公司设计的ラ式柴油机故障频发。调查原因,发现是因为活塞部烧损引起曲轴室爆炸。后来,专门设置了防止曲轴室爆炸委员会。即便如此,依旧没有解决活塞烧损问题。

1937年,进行了6筒柴油机实验。这款柴油机转速为360转/分,出力4800马力。这次柴油机进行了连续144小时的运转,还进行了一昼夜的断续磨损实验和各种性能测试。最终的结论是,主要部的耐久尚且足够,但排气时多少会有黑烟,而且活塞环有折损。

考虑到新战列舰动力舱上方有厚达200mm的水平装甲,完工后再重新拆开更换主机是几乎不可能的。所以,这种不可靠的柴油机是坚决不能用于新战列舰的,至少还需要进行改进。

由于第一号舰完工时间不能拖延,所以必须尽快作出决定。这时各部门多次研究商讨,同时在陆地上进行同型单筒柴油机长时间运行的实验。最终的结果是采用全蒸汽轮机动力,并解决舰内装置的修改和增加燃料的问题。

F5和F6的动力布局

不过问题并不是这么简单。针对巡航速度时的燃料消耗量,舰本四部和五部进行了激烈的讨论,始终没有达成一致。五部认为,就算燃料搭载过多,也不会有什么负面影响;而续航力不足的话,在没有给油舰伴随时就是很严重的问题了。而四部为了满足军令部的要求,尽可能压缩排水量的增加。只要增加100吨燃料,排水量将增加300吨。

最终,第一号舰设计的续航力依旧维持16节-7200海里,燃料搭载6300吨。

A140F6

基本参数:长256米,宽38.9米,吃水10.4米,标准排水量64000英吨(完成时65000英吨),公试排水量69100吨

兵装:3座三联装46cm炮(每门备弹120发),4座三联装15.5cm炮,6座双联装12.7cm炮,8座双联装25mm炮,4座双联装13mm机枪

防御:主装带:410mmVH(初期计划是VC)/20°

横防御隔壁

①前部下甲板:340mmMNC

②中甲板:340mmVH

③后部下甲板:350mmVH

*前后防御隔壁达到船舱甲板

水平防御

①中甲板(主水平装甲):200(水平部)~230mm(倾斜部)MNC

②最上甲板:35~50mmCNC

大和级水平防护(需要注意的是,信浓主水平装甲水平部从200mm削减至190mm)

水下防护

①防水隔壁:50~200mmNVNC-CNC/14°(中央部)

②防水纵壁层数:4层

③防雷突出部:有

弹药库

①垂直装甲:100~270mmVH/25°

②水平装甲:与上文一致

③底部:50~80mmCNC

司令塔

①侧面:380~500mmVH

②顶部:200mmMNC

③底部:75mmCNC

④通信管:300mmMNC

主炮塔

①正面装甲:660mmVH

②侧面:250mmVH

③后部:190mmNVNC

④顶部:270mmVH

⑤炮座:380~560mmVH(从侧面向前后递减)

副炮塔

①正面:25mmHT

②炮座:25mmDS+50mmCNC

舵机室

①顶部:200mmMNC

②侧面:350~360mm(副舵250~300mm)

烟道:380mmMNC(蜂窝装甲)、50mmCNC 

对45倍46cm炮免疫区为20000~30000米

动力:蒸汽轮机出力150000马力,航速27节

续航力:16节-7200海里

重量分配


由于锅炉消耗的燃料更多,为了实现计划的7200海里续航距离,F6案的水线相比F5进一步拉长,以减小燃料消耗;同时,增大燃料搭载量。

后来公试的时候发现,搭载6300吨燃料可以实现12100海里左右的续航距离(说明大和实际上不是短腿!)。最终,燃料搭载量被削减至4200吨。

从排水量来看,最终案实际上和原案相差无几,只是长宽的数值更小,吃水更深。经历数年的检讨,最终还是回到了蒸汽轮机。

在A140F6成立之后的1937年3月29日的第70次帝国议会上海军的预算得到认可,成立丸三计划并列入两艘新战列舰的建造计划,暂定舰名第一、二号舰。之后,两舰分别被命名为大和、武藏。

由于专栏限制100张图片,另外《軍艦大和基本計画資料》尚未完全挖掘,所以这里就简要介绍各方案特点。以后有机会,我会继续写到大和方案新考证和技术特点。

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