问题

风帆战舰的木质船身对炮击到底有什么程度的防御力?

回答
风帆战舰的木质船身,在面对炮击时,就像一把双刃剑,既有其独特的“韧性”,也有其致命的脆弱。我们不能简单地用“能挡多少炮弹”来衡量,这背后涉及材料学、结构力学、战术应用等方方面面,远比你想的要复杂。

木材的天然优势:

首先,我们要明白,风帆战舰之所以用木头,绝非是技术落后,而是那个时代最符合需求的材料。木材,尤其是经过精心挑选和处理的橡木、松木等,有几个关键的优势:

韧性与吸能: 相较于金属(比如铁甲舰出现之前的钢),木材在承受冲击时具有更好的韧性。当炮弹击中船体时,木材会发生形变,吸收一部分动能,而不是像金属那样直接碎裂或弹开,造成更严重的二次伤害(比如炮弹碎片飞溅)。你可以想象一下,用锤子砸一块橡木和一块铸铁,橡木会凹陷,而铸铁则可能裂开。
可修复性: 木材的优点还在于其相对容易修复。虽然一门重炮的炮弹能轻易洞穿数层木板,但在战后的港口,船匠们可以快速地更换损坏的木板、加固结构。这使得战舰在遭受一定程度损伤后,仍有机会重返战场。而早期的金属船体,一旦出现大面积变形或断裂,修复起来则要困难得多。
浮力与轻便: 木材天然的浮力是建造大型船只的基石。相比于同等体积的金属,木材更轻便,这使得风帆战舰能够承载更庞大的帆装系统,获得更高的航速和更好的操纵性。这本身就是一种“防御”,因为它能让你更好地规避炮击。
易于加工与成本: 在那个时代,木材的加工技术成熟,成本也相对较低,能够大规模生产建造船只。

木质船身的“防御力”并非均质的:

然而,说木材“能挡炮弹”,就像说一面墙“能挡子弹”一样,具体情况千差万别。船体的防御力取决于以下几个至关重要的因素:

1. 木材的种类与厚度:
橡木: 战舰的主体结构,尤其是船壳外板,大量使用橡木。橡木质地坚硬、密度大,能提供相对较好的抵抗力。通常,船壳外板的厚度可以达到几十厘米,甚至接近一米。
松木: 桅杆、桁架等结构常用松木,它更轻、更长,但不如橡木坚固。
多层结构: 船壳并非单层木板,而是由多层不同方向的木板层层叠压、铆接而成,形成所谓的“胶合层”或“夹层”结构。这增加了抗弹能力,因为炮弹需要穿透一层又一层木材,并且每层木材的纤维方向不同,会分散炮弹的冲击力。例如,两层15厘米厚的木板,其抵抗力可能比一层30厘米厚的木板要强。

2. 炮弹的类型与威力:
实心弹 (Solid Shot): 这是最常见的炮弹。它的主要作用是靠动能撞击、穿透船体,造成结构破坏和人员伤亡。一颗重型实心弹(如32磅炮弹)足以在瞬间洞穿船体外板,甚至可能穿透好几层船肋。如果击中船体的关键承重结构,比如船肋或龙骨,后果不堪设想。
链弹 (Chain Shot): 两颗实心弹用链条连接,用于摧毁帆和索具,使其失去动力,而不是直接攻击船体。
霰弹 (Grape Shot / Case Shot): 包含大量小弹丸,主要用于杀伤甲板上的士兵,对船体结构破坏力较小。
燃烧弹 (Incendiary Shot / Hot Shot): 这种炮弹经过预热,击中船体后会点燃木材。这是木质船身最致命的弱点。一旦起火,由于船体大量使用易燃的木材、麻绳,火势会迅速蔓延,即使未被炮弹直接击毁,也可能在火海中沉没。

3. 炮击的角度与命中部位:
垂直命中 vs. 斜角命中: 炮弹以垂直角度击中船体,其穿透力最强。如果炮弹以斜角击中,其动能会被分散,穿透力会减弱。
重要部位: 船体有很多关键部位,比如水线附近的船壳(关系到船体稳定性)、船肋(支撑船体结构)、甲板、船帆索具等。一旦这些部位被击中,后果可能比击中普通船壳更严重。例如,船肋受损,船体可能发生形变甚至解体。

4. 船体结构设计:
船肋间距与厚度: 设计精良的战舰,其船肋会加密,并有横向的加强筋,以提高结构的整体强度和抗冲击能力。
水线装甲(有限): 在某些大型战舰的 tertentu 区域,可能会在水线附近额外加装铜皮,这虽然不是为了抵御炮弹,但能起到一定的防腐和缓冲作用。但与后来的铁甲舰相比,这几乎可以忽略不计。

炮击的具体效果:

穿透与撕裂: 大多数情况下,实心炮弹会以惊人的速度穿透木质船壳。它不是一个干净的孔洞,而是会伴随着木屑飞溅、船体撕裂。一颗32磅的炮弹,完全有可能在船体侧面打出一个直径可观的洞,甚至穿透船体的多层结构,对船舱内的人员造成致命伤害,或者击穿船肋,导致船体结构失稳。
结构破坏: 连续的炮击,尤其是击中船肋或连接处,会逐渐削弱船体的整体结构强度。船体会发生摇晃、扭曲,甚至出现肉眼可见的裂缝。如果船体结构遭到严重破坏,即使没有沉没,也可能失去战斗力。
火灾: 这是木质船身最可怕的敌人。一旦船体被点燃,又没有及时控制火势,整艘船将迅速变成一个巨大的火炬。消防手段在那个时代非常有限,往往是船只被大火吞噬的唯一结局。海军战术中,利用燃烧弹点燃敌舰是常用的手段。
破损后行为: 一艘被炮弹击中而产生大量漏水的木质战舰,可以通过船员拼命堵漏、启用排水泵来勉强维持。但如果漏水速度过快,超过排水能力,船体就会逐渐下沉。

总结:

风帆战舰的木质船身,在面对炮击时,可以说是在“承受伤害”而非“完全防御”。

它能够承受一定程度的直击,通过木材的韧性和多层结构来分散和吸收炮弹的能量,不至于像薄铁皮一样一触即溃。 这让它可以在炮战中坚持一段时间,并给予对方反击。
然而,它对重型实心弹的穿透是无能为力的,每一次命中都意味着船体的损伤。 更致命的是,木材的易燃性使得燃烧弹成为它的天敌。

因此,风帆战舰的防御力,与其说是“挡住多少炮弹”,不如说是“在承受一定数量和威力的炮击后,还能否维持航行和战斗能力”。这种能力取决于木材的质量、船体的设计、炮弹的类型以及战术的应用。在激烈的炮战中,船体损伤是不可避免的,关键在于损伤的速度和程度是否能被有效控制。当损伤积累到一定程度,导致漏水过快、结构崩坏或大火蔓延时,木质船身就难以避免最终的沉没或焚毁的命运了。

网友意见

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实验证明,典型三级战列舰的水线船壳厚是<20磅炮打不穿的……

这句话可以换一种说法说出来,那就是要上战列线玩,起步装载24磅(长)炮。这也是最早瑞典人要搞24磅炮超重巡的初衷---实在太穷了,给frigate装点带炮,上战列线混一混。

但如果要展开另一个话题,也就是讨论炮击的毁伤能力而非防御力,那就是一个大得多的话题,感觉也会更有意思,我现在在外面吃饭,以后看有机会能不能补充补充。

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风帆时代涵盖从都铎朝到拿战以后维多利亚时代之前的所有时期,显然在不同时期火炮的穿透能力和舰艇本身的防御能力是不一样的,这里没有理由作为一个整体来探讨。“防御力”这个说法也无疑有一定问题,因为1815年线列舰的防御能力与火炮的使用方式,1840-1856年黑海/地中海的经验,1889年少量大口径火炮和大量速射炮开花弹与前无畏舰/晚期铁甲舰的关系,到1914年无畏舰时期的炮术控制和舰艇防御布置模式,1922年 N3/G3时代的后日德兰新思路,或者36年新一代战列舰/巡洋舰的设计方法是有本质不同的。其不存在一个统一的“防御力”标准。防御方式必须围绕着同时代的攻击方式和舰艇预计要面对的主要威胁展开。一种设计或许非常适合防御某一种特殊的威胁,对另一种威胁却可能完全无能为力。用最简单的方法来说,防弹小背心可以在手枪下救人一命,但是完全无法阻止有人用小刀抹脖子。这不代表裹上全身的棉甲批链甲就比防弹衣更加先进防御力更强,但是也不能反过来就说防弹背心一定在任何情况下都是更好的设计。

下讨论特定时期下特定情况:

具体来说,就是拿战之后(1815)的这段时期到大规模开花弹运用之前(1840-1856)。

此时经过了百余年的海上战争,不断地炮术测试和理论研究,基本实心弹药的存速能力,穿透能力已经基本上实现了公式化。其中最重要的结论来自于1805年本杰明·罗宾(Benjamin Robins)的炮术原则,以及1850年拉法耶提供了计算式来计算炮弹的初速。当代最著名的研究结论是海法的海洋研究学院在11年对阿卡附近水域埃及-奥斯曼战争中沉没的一些舰艇的调查,和其后的小比例复原实验,如果感兴趣也可以去翻阅一下。

首先,数量较少的线列舰,由及其厚重的木板保护下,对实心弹药仍然拥有一定的防御能力。

这没有什么好说的。在高达20-30in的木板保护下,实心弹虽然有足够的硬度,但是并没有足够的存速能力和穿甲形状来完成击穿。如果没有击穿,那么主要问题就是木板碎屑和舰体结构问题。

对于小型舰艇,无疑击穿是会发生的。对大型舰艇在近距离上亦同。其特点是:首先,主要落点会集中在水线以上的舰体上。直接命中舰体上关键结构(比如桅杆)的命中是相对较少的。而因为多层甲板线列战舰的炮位布置方式,火炮既没有足够的抬升角度将弹药“抛射”出去,造成大落角命中,击穿水平甲板威胁水下部分的舰体;也没有足够的射程和俯角,来制造水中弹,在水面下破坏水线以下的部分。

其次,命中之后,一旦击穿,实心炮弹造成的主要损伤包括三部分:1,命中后击穿舰体对船只造成的损伤;2,击穿舰体后炮弹本身以及碎片破坏对目标舰上的设备人员造成的损伤;3,炮弹穿出后对舰艇造成的二次损伤。截至目前,历史记录的战争经验和考古发现/复原测试的结果是非常一致的。除非命中阻拦物,大多数时候也会再次穿出。而这一过程中,炮弹本身几乎不会发生任何形变。

这意味着——首先,主力舰本身并没有那么容易被击穿。

其次,即便是击穿真的出现了,大多数木质战舰之间的射击不会直接造成进水。瞄准水线射击是这一时期非常难以做到的。只有有经验的炮手在优秀的炮术军官的刻意指挥下,才能够借助舰艇本身的横摇在特定角度下集中射击。这也直接导致了木质战舰交火很少直接造成舰艇直接沉没。我们看到经常有数个小时甚至数日间持续或者不持续的交火,许多舰艇会在这样的交火中蒙受极其重大的损失丧失战斗能力,但是他们很少在水线附近遭受无法修复的重大破坏从而进水沉没。即便是最终因为进水而沉没,很多时候也是因为上部舰体收到了足够的损伤以后舰体稳定性出现了决定性的下降,造成舰艇本身出现了倾覆而进水。

最后,贯穿射击意味着本身对舰体的损伤同样较小。对比起同期的陆上交战,海军战役中涉及的火炮数量是极其巨大的。一支二十艘以上线列战舰的舰队可以拥有至少一千两百门火炮,超过任何陆军兵团所运行的火炮净数量。然而这些火炮让人不足以彻底将同级别的舰队摧毁,就是因为实心炮弹贯穿的效果。要想造成足够的结构破坏需要数量极大地命中,通常来说是主力舰的多轮近距离齐射甚至再加上每门火炮中填装多发弹药才能够达成。毫无疑问在奥地利继承战争,七年战争到拿破仑战争中,火炮的效率已经比起都铎朝亨八时期聊胜于无,或者无敌舰队伊丽莎白时期初露头角的表现提高了许多。但是这些火炮仍然需要持续性的射击才能瘫痪敌舰。

这也是为什么线列战舰通常有多层火炮甲板以及庞大的炮组:火炮此时非常简单地没有足够的效率来快速击溃防御/摧毁舰体。必须要足够数量的火炮才能造成损伤,必须要足够时间的炮击才能撕破舰体,而后者必须要厚重的防御才能保证舰艇能够停留在战列线上。结果就是,只有这些线列舰才能够提供持续性的强大火力来彻底瘫痪敌舰,也只有这些线列舰才能安装厚重的舰体承受同样强大火力的持续性射击。小型舰艇非常简单地没有安装这个厚度的舰体或者携带足够的火炮瘫痪敌舰的能力,两者自然形成了两极化的趋势。

上图非常好的诠释了黑海战争后的变化:4炮12寸的靓仔Devastation从风帆线列舰边轻松走过。注意多层火炮甲板的老式线列舰和围绕重炮设计的新低干舷无帆炮塔铁甲舰。

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