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美日水下防护对比

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论坛的帖子给出了资料的出处,贴吧链接发不出来
蒙大拿镇楼


IP属地:湖南1楼2024-08-04 22:34回复
    《昭和造船史》给出了水中弹存速公式,它的表达式如下
    该存速公式实际上是仅考虑压差阻力的模型推导的结果,我们可以证明这点


    IP属地:湖南2楼2024-08-04 22:35
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      在水中运动的物体收到两种阻力的作用
      一种是压差阻力 :

      压差阻力与物体的面积和速度的二次方成正比
      另一种是粘滞阻力:

      粘滞阻力与物体的直径和速度的一次方成正比
      不同速度、不同流体的压差阻力与粘滞阻力不同,他们的比值可以用雷诺数来衡量:


      IP属地:湖南3楼2024-08-04 22:37
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        设炮弹的面积为S、直径为D、质量为M、水中行程为l
        仅考虑压差阻力的存速公式推导过程如下:
        昭和造船史给出的表达式没有包含质量项,存速仅与路程/弹径有关,但是我们要注意到面积与质量均与弹径D有关
        则表达式可改写为:

        如果弹重系数保持不变,则可视为一个常数c/m。可见增加弹重系数也可以提高水中弹的存速能力


        IP属地:湖南4楼2024-08-04 22:39
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          综合实际存速表,c/m=0.0147,带入具体火炮,例如三年式410,再使用穿甲计算公式,可以得到不同距离、不同深度的穿深曲线
          使用经验式与存速公式得到的三年式410射击衣阿华与大和的结果如下:
          其中冷色调的是水下装甲等效曲线、暖色调的是水下穿深曲线
          衣阿华:

          大和:

          可以看到,无航向角防护水中弹是比较困难的,即使是大和也无法免疫三年式410


          IP属地:湖南5楼2024-08-04 22:40
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            以上的计算能一定程度上反应水中弹防御的特点,当然这些计算有所不足
            第一个问题在于,昭和造船史给出的存速公式忽略了粘滞阻力,对比20cm实弹测试的距离-存速表,可以看到随着速度的降低,c/m不断增加:
            这是由于低俗下粘滞阻力相对增加,尽管炮弹在水中运动的速度较快、雷诺数较大,粘滞阻力影响较
            然而衣阿华等战列舰在外侧布置了大厚度的油舱,而重油的粘度远远高于水,可以达到水的50-500倍,粘滞阻力非常明显,减速效果比水更强


            IP属地:湖南6楼2024-08-04 22:42
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              炮弹的面积为S、直径为D、质量为M、水中行程为l、压差阻力系数系数k1、粘滞阻力系数系数k2
              包含粘滞阻力的存速公式推导如下:


              IP属地:湖南7楼2024-08-04 22:43
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                修正后的表达式如下:

                与原始数据点、原始公式对比如下:

                对数坐标轴更能显示区别:

                黄色是原始数据点、红色是c/m=0.0147的公式,蓝色是考虑粘滞阻力后的修正公式,可见修正公式更符合实测


                IP属地:湖南8楼2024-08-04 22:45
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                  第二个问题是上述计算仅考虑装甲布置和深度,但是各舰的舱室分布不同
                  衣阿华级外侧有较厚的油舱与较薄的空舱:

                  大和水下装甲带外侧有较厚的空舱:
                  空舱几乎不能降低水中弹的速度,而油舱由于重油的密度接近水而粘度远高于水,将会有超过水的减速效果


                  IP属地:湖南9楼2024-08-04 22:46
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                    致敬传奇耐雷王武藏😭


                    IP属地:新疆来自Android客户端13楼2024-08-04 23:21
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                      雷诺数


                      IP属地:湖南来自Android客户端15楼2024-08-04 23:29
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                        不过大和也不需要面对91这种水下神弹
                        有没有大和水下面对MK8或者别的欧美弹的分析,或者说其他弹的c参数有没有估算方法


                        IP属地:重庆来自Android客户端16楼2024-08-05 01:05
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                          30°航向角下的穿深曲线
                          衣阿华:

                          大和:

                          30°航向角下大和200-100NVNC几乎实现了对三年式410的免疫,而100-50NVNC段则在射程低于20000时能有效防御
                          衣阿华的有效防护区间有所扩大,水下装甲上段防护效果不错,但下段减薄的过快


                          IP属地:湖南18楼2024-08-05 08:47
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                            随着直径的增加,雷诺数会增大,粘滞阻力会相对形状阻力减小,而且不同温度下粘滞阻力也会不一样
                            以410炮弹在重油中的粘滞阻力十倍于203炮弹在水中的粘滞阻力计算
                            扣除空舱之后,30°航向角下衣阿华与大和对三年式410的结果如下:
                            衣阿华:

                            大和:

                            可见大和外侧的空舱会削弱其防护水中弹的能力,而衣阿华的外置油舱有利于抵消外部空舱的不利、提升抵御水中弹的能力


                            IP属地:湖南19楼2024-08-05 08:48
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                              通过上文的计算,我们可以得到以下结论:
                              1.抵御水中弹是一件困难的事情,即使是大和也只能勉强在一定条件下抵御三年式410,更遑论九四式46
                              2.水下装甲带厚度随深度的变化需要尽可能的合适,衣阿华水下装甲带中段减薄的过快不利于水中弹防
                              3.舱室布置影响水中弹防护,液舱外置有利于提升防御水中弹的效果,同时也利于减少储备浮力损失,当然会增加燃料的易损性


                              IP属地:湖南20楼2024-08-05 08:49
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