Выбор редакции

Четырехорудийные башни. Поиск оптимума.

21
7

Четырехорудийные башни. Поиск оптимума.

Четырехорудийные башни. Поиск оптимума.

В альтернативном кораблестроении, как в нашей стране, так и за рубежом, для вооружения тяжелых артиллерийских кораблей широко и успешно применяются четырехорудийные башни главного калибра. Часто это переделки кораблей, которые в РИ имели более скромные башни, а иногда —  оригинальные проекты. Интересно, что некоторые из этих проектов существовали и в действительности, но так и остались проектами. Например  —

Четырехорудийные башни. Поиск оптимума.

Четырехорудийные башни. Поиск оптимума.

Отнюдь не ставя под сомнение эстетическое великолепие подобных конструкций, хотелось бы все же оценить эффект четырехорудийности (а в широком смысле – многоорудийности) в прагматическом, техническом аспекте.

Сразу следует заметить, что компоновочная задача включает в себя слишком большое количество факторов, поэтому для анализа должна быть принята как можно более простая расчетная схема. Упрощения приняты преднамеренно для лучшей наглядности.

Рассмотрим условное 11-дм орудие конца 19 века. Масса орудия со станком 18 тон, размеры станка 5 на 10 футов. Высота внутрибашенного пространства – 7 футов. Диаметр башни зависит от количества орудий. Толщина брони – 1 фут.

Четырехорудийные башни. Поиск оптимума.

Строим башенные колпаки для 1, 2, 3, 4 и 5 орудий. Вычисляется масса  башен. Для лучшей визуализации это делается двумя способами – графически в 3д-графике и численно в таблице Exel. Результаты приведены в таблице и на диаграмме.

Четырехорудийные башни. Поиск оптимума.

Четырехорудийные башни. Поиск оптимума.

Четырехорудийные башни. Поиск оптимума.

Расчеты показывают, что переход от одноорудийной к двухорудийной башне дает резкую экономию массы.

При увеличении количества орудий до трех имеет место дополнительня незнчительная экономия массы.

При дальнейшем увеличении количества орудий относительная масса начинает увеличиваться.

При численном моделировании было обнаружено, что точка экстремума (обозначенная стрелкой на диаграмме) лежит между 3.1 и 3.2 орудий. Что наталкивает на предположение о том, что оптимальное количество орудий равно числу π.

Это не должно сильно удивлять, так как в формулу зависимости для принятой расчетной схемы число π входит в качестве константы. И при поиске экстремума методом дифференцирования можно было бы получить этот результат аналитически.

Углубленный математический анализ выходит за рамки данного исследования. Тем не менее, выдвинутая гипотеза об оптимальной π-орудийной башне многое объясняет в тенденциях мирового кораблестроения. И напротив – эти тенденции служат подтверждением гипотезы. Что может быть показано на следующих примерах.

 

О преимуществах двухорудийных башен было известно очень давно.

Четырехорудийные башни. Поиск оптимума.

Трехорудийная схема получила распространение в эпоху дредноутов. Дальнейший рост числа орудий как буд то уткнулся в некий невидимый барьер. Четырехорудийная схема встречается крайне редко. Можно привести буквально всего лишь несколько примеров реального воплощения этой схемы.

Британский линкор “Кинг Джордж V”. Проектировщики, видимо, очень сильно хотели впихнуть 10 орудий в три башни. Получилось неплохо – нижние башни 4-х и возвышенная башня 2-х орудийные. Неплохо с точки  зрения высоты ЦТ.

Французские линейные крейсера “Дюнкерк” и линкоры “Ришелье”. Такая компоновка, насколько известно, не встречается больше нигде. См. фото.

Четырехорудийные башни. Поиск оптимума.

Японский тяжелый крейсер “Миоко”. Этот пример, скорее, работает в обратную сторону. Так как на крейсере были установлены фейковые 4-х орудийные 152 мм башни, что позволяло формально отнести его к легким крейсерам. Но впоследствии башни были заменены на 3-х орудийные 254мм, в результате чего получился карманный линкор.

Четырехорудийные башни. Поиск оптимума.

Как тут правильно подсказывают, крейсер “Миоко” был построен в АИ. Что может вызвать недоумение – а был ли тот крейсер? Но нас в данном случае интересует не это, а примечательный факт замены 4-х орудийных башен на 3-х орудийные на уже построенном корабле. Тенденция, однако.

Известны также примеры, когда конструктора, стремясь повысить огневую мощь, были вынуждены ставить в башню четыре орудия на двух уровнях.

Четырехорудийные башни. Поиск оптимума.

Четырехорудийные башни. Поиск оптимума.

Броненосцы “Кирсардж” и “Джорджия” – явные попытки обойти π-орудийный барьер.

И, безусловно, необходимо упомянуть крейсер “Белфаст”.

Четырехорудийные башни. Поиск оптимума.

Первоначально на крейсере предполагалось установить 4-х орудийные башни ГК. Но от них отказались в пользу 3-х орудийных. Причины этого весьма интересны – Независимо от количества орудий, под каждой башней удалось разместить всего три элеватора для подачи боеприпасов. То-есть, суммарная скорострельность при любом количестве орудий была бы одинаковаой.  Но у 4-х орудийной башни имелось как бы запасное орудие, которое могло бы пригодиться в случае выхода из строя соседнего. Польза неочевидна. И, кроме того, в 3-х орудийных башнях среднее орудие было сдвинуто на метр назад. Это сделано для того, чтобы при стрельбе залпами снаряды не сталкивались друг с другом.  На 4-х орудийных башнях эту проблему было бы решить сложнее. А также другие причины, весьма интересные, но для нас важнее другое.

В данном примере проектировщики хотели применить 4-х орудийные башни. И выполнили очень глубокий и скурпулезный анализ. И в результате пришли к 3-х орудийным башням.

И наверняка такой пример далеко не единственный. Очень вероятно, что проектировшики многих известных нам кораблей с 3-х орудийными бащнями рассматривали и 4-х орудийные варианты, и отказались от них. Тенденция.

 

Интересно, что похожие тенденции наблюдаются и в малокалиберных зенитных установках, где башня может и вовсе отсутствовать, и масса брони не является ограничением. И тем не менее – 4-х ствольные установки с горизонтальным расположением стволов достаточно редки.

Самый известный пример – счетверенный Максим. Его громоздкость была настолько очевидна, что пришлось разработать строенный и сдвоенный варианты.

Четырехорудийные башни. Поиск оптимума.

Справедливости ради надо сказать, что счетверенные зенитные пулеметные установки были разработаны также во Франции и в Британии — счетверенный MAC-31 и счетверенный Льюис. Но они не получили широкого распространения.

Четырехорудийные башни. Поиск оптимума.

Другой пример четырехствольной рядной установки– американский 28-мм Марк1, прозванный «Чикагским роялем». Конструкция вышла не очень удачная и повсеместно заменялась на Бофорс.  Тоже как бы счетверенный, но скомпонованный по паре стволов в каждую из двух люлек. Такая компоновка по ширине компактнее, чем трехорудийная, а количество стволов — четыре. Получилась одна из лучших зенитных установок в мире. Но она строго говоря не счетверенная, а спаренный однолюлечный дуплет.

Четырехорудийные башни. Поиск оптимума.

Примеры 4-х ствольных установок с горизонтальным расположением стволов на этом и заканчиваются.

 

Широкое распространение получили строенные 25мм тип 96 и 20мм MG-151

Четырехорудийные башни. Поиск оптимума.

В качестве зенитных установок пулеметы часто использовали сдвоенные или строенные. А если счетверенные, то не в горизонтальной плоскости, а два над двумя или вообще вертикально.

Четырехорудийные башни. Поиск оптимума.

А уж для зенитных четырехорудийных установок компоновка два над двумя распространена очень широко. Достаточно вспомнить Flak-38, отечественную Шилку, отечественные же морские зенитные установки  — 37мм 46-К, 45мм см-20 зиф, 57мм зиф-75, 100мм БЛ-127.  И пом-пом. см. фото.

Четырехорудийные башни. Поиск оптимума.

Четырехорудийные башни. Поиск оптимума.

Приведем наглядный пример того, как проявляется π-зависимость в МЗА.

Рассмотрим счетверенную установку MG-42.  В первом случае это будет установка с чисто горизонтальным расположением стволов (реконструкция, в РИ не выпускалась).

Во втором случае  — боковые стволы сдвинуты к центру и опущены вниз, как фактически и было в РИ. См. фото – слева и справа соответственно.

Четырехорудийные башни. Поиск оптимума.

Ширина установки в обоих случаях указана в пикселях фотографии.

Количество стволов одинаковое. Но ширина горизонтальной счетверенной установки – 297, а ширина оптимизированной установки – 231 пикселей. Что соответствует приведенному количеству стволов

n = 4/297*231 = 3.1

Что весьма близко к значению  π.

Понятно, что эта демонстрация π-зависимости достаточно условна.

Но факт остается фактом – в РИ выпускалась именно та установка, которая справа.

 

Резюме.

Проведен анализ многоорудийности артустановок.

Обнаружен π-орудийный барьер, преодолеваемый вертикальным или попарно-вертикальным расположением стволов, спаренным однолюлечным дуплетом, или методом вращающегося блока.

 

Автор выражает благодарность уважаемым коллегам за многочисленные ценные советы и замечания.

 

 

45
Комментировать

Пожалуйста, авторизуйтесь чтобы добавить комментарий.
14 Цепочка комментария
31 Ответы по цепочке
0 Последователи
 
Популярнейший комментарий
Цепочка актуального комментария
16 Авторы комментариев
maksim korotkijgrunmouseДмитрий ЖелонкинСЕЖAlex22 Авторы недавних комментариев
  Подписаться  
новее старее большинство голосов
Уведомление о
byakin

++++++++++++++++++++++++++++

Ogre

Ну вот… А я раззявил варежку на башенные корабельные универсальные 57-100мм артавтоматы, невращающимися блоками 2х3х57мм, 2х3х76мм, 2х3х100мм.

Alex22

Эээ… Я, конечно же, прошу прощения, но…
Вот это еще реализьма или уже АИ?

Японский тяжелый крейсер “Миоко”. Этот пример, скорее, работает в обратную сторону. Так как на крейсере были установлены фейковые 4-х орудийные 152 мм башни, что позволяло формально отнести его к легким крейсерам. Но впоследствии башни были заменены на 3-х орудийные 254мм, в результате чего получился карманный линкор.

А это уж точно АИ, ибо подписано — Линкор “Страсбург”. Чем руководствовались французские пректировщики – неизвестно. См. фото.:
[imgcomment image[/img]
Ибо это явно не сестра «Дюнкерка» — в смысле, та, что справа… silly
ТщательнЕе надо быть… grin

Alex22

Ну и добавим про Льюисы, правда про спарки.
Льюисы морпехов как аэропулеметы на мостике «Казака». Круто для понимающих!

HMS.Cossack.AALewis.jpg
Стволяр

Про башни французских линкоров Второй мировой в свое время встречал такую фразу: «… еще при проектировании Dunkerque конструкторы выяснили, что 4-хорудийная башня при прочих равных условиях дает выигрыш в весе в 5% в сравнении с 3-хорудийной и 15% в сравнении с 2-хорудийной.».
С уважением. Стволяр.

Дявольская Ведьма

У Жан-Бара/Ришелье/Клемансо такое коэффициент был равен аж то-ли 9%, то-ли 12%.
У Гаскони точно, 10%.

NF

Оптимальными к началу 30-х годов и до конца ВМВ стали 3-х орудийные башни ГК для линкоров и крейсеров. Для линкоров и тяжелых крейсеров по 3 таких башни, а для лёгких крейсеров по 4 башни. Хотя оптимальными с точки зрения живучести для линкоров и для тяжелых крейсеров были 4 2-х орудийные башни. Для универсального калибра оптимальными стали 2-х орудийные башни, а для МЗА 4-х ствольные.

Дявольская Ведьма

Тут два пути, или увеличение защиты за счёт выигранного веса… или размазывание по башням, но с меньшей защитой.

alex66ko
alex66ko

Хз, много писалось о влиянии близкорасположенных орудий на точность стрельбы на крейсерах проекта 26 и 26-бис. Кто-нибудь проводил исследования такого типа для 4-х орудийных башен?

Alex22

Как я полагаю, картина будет абсолютно одинаковой для многоствольных башен вне зависимости от количества стволов. И будет зависеть от расстояния между стволами. Примерно это можно оценить сравнением чертежей башен 6″ Лендеров и Кондотьеров.
Честно сказать, подобным измерением я никогда не занимался, мне вполне было достаточно словесной информации о влиянии близко расположенных стволов друг на друга.
Далее можно было бы порассуждать о задержке выстрела среднего ствола на 3х-орудийных башнях.

alex66ko
alex66ko

Но тут ведь калибры какие!!! При 7″ и то уже чувствовалось.

Alex22

Это чувствовалось и при 6″ на итальянцах. Как мне видится, подобная картина будет справедлива и для винтовочного калибра, разумеется, стволы д.б. расположены чуть ближе, чем у 6″.
Т.е. картина вполне масштабируется. Конкретные расстояния я не назову — не вникал, т.к. ленив и нелюбопытен.

alex66ko
alex66ko

Отсюда вывод. Хочешь широкую осыпь, из лупары лупи залпом!

NF

Там еще одна проблемма была из за того, что 3 пушки крепились в одной общей люлке. Или как её там.

Дявольская Ведьма

В случае с французами и их парными однолюлечными дуплетами, ситуация та-же что у американцев на Нью-Мексике с однолюлечным станком 14″ орудий… высокая кучность стрельбы, но снаряды имели свойство стукаться в полёте.

Юра 27

Пи-зависимость верна для круглых башен. Если вы начнёте срезать бока башен по хордам, параллельным осям стволов, то получите, что четырёхорудийка всё-таки легче трёхорудийки, относительно веса , приходящегося на одно орудие.

anzar

четырёхорудийка всё-таки легче трёхорудийки

Конечно.

Пи-зависимость верна для круглых башен

Даже там- с натяжкой, посколько длина пушек не увеличивается заодно с их числом)), и башни будут резать уже сзади…
Но автор почему то не раскрыл Пи-зависимость в многобройных примерах зенитных установках)))) Задоволился лишь оценками хорошая/плохая… А то и «Получилась одна из лучших зенитных установок в мире. Но она строго говоря не счетверенная, а попарно-спаренная» )))))))))))))

Ansar02

Интересный материал. Но, скорее всего рассматривается вариант механического масштабирования башни. Что не совсем правильно. При более «творческом» подходе, 4-х-орудийная башня тоже может дать экономию в весе. Но при этом, она же ещё и пространство экономит! Это тоже вес!
С уважением, Ансар.
Р. С. Вот этого не понял. АИ?
«Японский тяжелый крейсер “Миоко”. Этот пример, скорее, работает в обратную сторону. Так как на крейсере были установлены фейковые 4-х орудийные 152 мм башни, что позволяло формально отнести его к легким крейсерам. Но впоследствии башни были заменены на 3-х орудийные 254мм, в результате чего получился карманный линкор.»

GromoBoy

Крыши башен тоже толщиной в фут?

×
Зарегистрировать новую учетную запись
Сбросить пароль
Compare items
  • Включить общее количество Поделиться (0)
Сравнить