NavWeapons und deutsche 40,6cm SK34

Matrose71 · 08 August 2010, 23:34:00

@ Peter

der Aufschlagwinkel soll ja in dem genannten Fall gleich sein.

Allerdings gibt es da m.M nach auch ein paar Ungereimtheiten und die "Auftreffwucht" kann nicht das alleinige entscheidende Kriterium sein.

Wenn man bei der italienischen 38,1 cm und der deutschen 40,6cm SK34 bleibt gibt NavWeapons bei 0 Grad und volle Vo für das italienische Geschütz 814mm Durchschlagskraft an für die deutsche 40,6er 805mm.

Nach der oben genannten Formel sieht das aber anders aus.

Da kommt die 40.6 cm auf 337,89 MJ und italienische 38,1 cm auf 319,71 MJ.

Insoweit gibt es da noch andere Parameter, obwoh um so tiefer man einsteigt um so mehr Fragen tauchen auf. Aber wie wir schon gelernt haben, "wir wissen, das wir nichts wissen".

Würde jetz unser Ufo sagen. Jaja Fragen über Fragen.

Thoddy · 09 August 2010, 13:55:08

ich werde stückweise posten

erstmal Außenballistik

Grundsätzlich kann man davon ausgehen daß beide Flugbahnen sehr ähnlich verlaufen da sowohl das grundsätzliche Granatendesign als auch die Vo identisch sind bzw bei der Vo um weniger als 1% abweichen.

Der geringe Vo Unterschied wird durch die höhere Flächenbelastung der PzSprgr 40 aufgewogen
zwar hat die SK 38 eine geringfügig erhöhte Vo, bedingt durch die höhere Flächenbelastung der SK 40 Granate
verliert die Granate der SK 38 anteilig geringfügig mehr kinetische Energie
die Flugbahn der SK 40 ist damit etwas mehr parabelähnlicher gestreckter)

im ersten Teil geschätzt 2/3 der ballistischen Kurve verläuft die Flugbahn der 40 ger etwas unterhalb der Flugbahn der 38ger danach oberhalb. Die Flugbahn der 38 ger kann man damit als gute Näherung auch für die 40 ger zugrundelegen.

Die Aufschlaggeschwindigkeit bei maximaler Erhöhung der 40ger dürfte etwa 20-25m/s höher sein

Hinsichtlich der ballistischen Daten halte ich die Berechnungen von Naab für exzellent. Ich habs aber nicht für SK 40 getestet, aber die Berechnungen für die SK 38 bilden deren Flugbahn jedenfalls fast hundertprozentig genau ab.

(Falls irgendjemand ein reines ballistisches Program verfügbar hat wäre ich interessiert.)

leider gilt dies nicht für die Zielballistik
grundsätzlich sollte niemand gemischte Durchschlagsdaten von navweaps(US-empirical)/ Facehard/GkDosDaten für einen Vergleich heranziehen. Die einzige verläßliche Datenbasis sind die GKDos daten, Sie beruhen auf echten Beschußversuchen für verschiedene Plattendicken und Auftreffwinkel. Die anderen Daten sind gerechnet bzw treffen nur für wenige Datenpunkte zu.

die Angaben für die Durchschlagsfähigkeit der SK 38 und SK 40 bei navweaps beruhend auf der F-formulae (USN Empirical Formula ) besitzen in einigen Bereichen nur geringen Wert.

"Spaßeshalber" habe ich im SK 38 thread mal Grafen gezeichnet
http://forum-marinearchiv.de/smf/index.php/topic,2057.75.html

die offiziellen GKDos unterlagen zeigen für die SK 38 nur Penetrationsdaten ab 18 km
dies hängt unter anderem damit zusammen daß aufgrund nicht vorhandenen Panzermaterials solcher Dicken die Angaben nur theoretischer Natur sind.

Beim ersten anschauen scheinen facehard/M79aplc recht gut im Vergleich zu den original Daten der SK 38 zu liegen
bei tieferer Analyse erkennt man jedoch sehr bedeutsame Abweichungen.
beide programme liefern jedoch ab ca 75Grad Auftreffwinkel (90 Grad ist senkrechter Aufschlag auf die Platte) mit steigender Tendenz zu gute Durchschlagwerte, für den Durchschlag oberflächengehärteter Panzer ist dies nicht weiter tragisch da
25 Grad Fallwinkel für die meisten Waffen erst bei über 25km Gefechtsentfernung erreicht werden und dann sowieso unterhalb der eingebauten Panzerdicken liegen.

ich habe mir mal die Mühe gemacht und auf Basis der kinetischen Energie beim Aufschlag theoretische Durchschlagberechnungen für die SK 38 von 0-17 km durchgeführt
Annahme die Qualität des KC ist dieselbe und die pentration folgt energetisch denselben Regeln wie für die verfügbaren Daten der GKDos 100
folgendes ist rausgekommen
Entfernung---Fallwinkel -Durchschlag durch senkrecht stehenden KCnA
0---------------0---------------822
1,000----------0.4------------803
2,000----------1--------------783
3,000----------1.5------------763
4,000----------2--------------742
5,000----------2.5------------721
6,000----------3.1------------699
7,000----------3.8------------677
8,000----------4.4------------655
9,000----------5.1------------633
10,000---------6--------------611
11,000---------6.9------------588
12,000---------7.6------------565
13,000---------8.5------------543
14,000---------9.9------------522
15,000-------10.5------------502
16,000-------11.5------------480
17,000-------12.8------------460

Matrose71 · 09 August 2010, 14:15:43

@ Thorsten

Vielen Dank für diese ausführliche Analyse.

Wenn ich das jetzt mal zusammenfassen darf.

Die Flugbahn der SK 40,6er ist ähnlich zur SK 38cm.
In den ersten 2/3 (24-25000m) etwas flacher danach kommnen die Granaten ein bischen steiler ins Ziel. Soweit richtig?

Die striking Velocity (Einschlaggeschwindigkeit) ist sich auch eher ähnlich, wobei die SK 40,6cm zum Schluss etwas mehr Energie entwickelt.

Wenn ich das jetzt mit meiner Logik zusammenfasse, dürfte die SK 40,6cm auf alle Fälle mehr Decksdurchschlagskraft entwickeln als die SK 38cm bei gleicher Entfernung, da sie 230kg mehr Granatgewicht mitbringt, bei etwa gleicher Einschlagsgeschwindigkeit und sehr ähnlichen Einschlagswinkel.

Soweit richtig zusammengefasst?

Thoddy · 09 August 2010, 20:43:32

Entschuldigung kleiner Fehler meinerseits
bei der beschriebenen Flugbahn bin ich von identischem Abgangswinkel ausgegangen
ist natürlich nicht ganz richtig wir wollen ja identische Entfernungen erreichen

Maximalentfernung SK 38 36,2 km maximale Reichweite
bei der Entfernung für diese Waffe bringt 1 Grad mehr Rohrerhöhung ca 600m mehr Reichweite da SK 40 ähnlich reagiert so dürfte die SK 40 36,2 km Reichweite mit ca 29 Grad 10-20 Minuten Rohrerhöhungh erreichen.
Die Flugbahn des SK 40 Geschosses verläuft damit permanent flacher der Auftreffwinkel ist etwas ungünstiger ich schätze den Untewrschied zur SK 38 im im einstelligen Minutenbereich ( ~0,15Grad) ich glaube den Unterschied darf man vernachlässigen

wichtig dieser Thread über die Herstellung deutsche Panzersprengranaten
http://forum-marinearchiv.de/smf/index.php/topic,9690.0.html
gemäß ausführungen hat die SK 40 Granate die beste Durchschlagsleistung aller deutschen PzSprGr erreicht
da keine quantifizierenden infos und soviel ich weiß keine original Durchschllagdaten aus Deutscher Quelle für die Waffe vorliegen ist der Rest etwas Spekulation

Nochmals zurück zu Navweaps und der empirischen Formel der Amerikaner
die Formel sagt sagt die SK 38 schafft 742 mm oberflächengeharteten Stahl
http://www.navweaps.com/Weapons/WNGER_15-52_skc34.htm
gesagt wird nicht welcher Stahl, aber ich nehme mal stark an, sie meinen US Class A
aus den hochgerechneten Krupp-Originaldaten ergibt sich jedoch ein theoretischer Durchschlag von KC na von rund 820mm an der Geschützmündung
hiebei ist jedoch zusätzlich festzustellen daß KCnA eine deutlich höhere ballistische Qualität im Vergleich zu Class A aufweist

Navweaps gibt für die SK 40 805 mm durchschlag für oberflächengehärtetes Panzermaterial an
sollte die Korrelation der Navweapswerte zwischen SK 38 und SK 40 stimmen, dann dürfte der Durchschlag für die SK 40 kurz hinter der Rohrmündung bei ca 880mm KCnA liegen

wichtig für den Durchschlag, egal durch welche Oberfläche, ist die für einen Pentrationsvorgang zur Verfügung stehende Energie pro Flächeneinheit
soll heißen, wenn ich 100 MJ Energie auf 1000 cm² für einen bestimmten Pentrationsvorgang benötige, werde ich ebenfalls rund 200MJ für eine doppelt so große Fläche benötigen
je nach Effizienz des Pentrators kann man jedoch verschieden tiefe Durchschläge bei gleicher zur Verfügung stehender Anfangsenergie erreichen

Ich nehme mal an, das beide Penetratoren, aufgrund sehr ähnlicher Bauweise sehr ähnliche Energien pro Flächeneinheit für einen Pentrationsvorgang benötigen
in dem Fall ist die SK 40 im Vorteil gegenüber der SK 38
an der Mündung ist die Energie der SK 40 um ca 25 % höher bei nur 10% erhöhtem Geschoßquerschnitt, ihr steht damit pro Flächeneinheit eine um ca 15% erhöhte Menge Energie für einen Penetrationsvorgang zur Verfügung

Da der relative Energieverlust der SK 40 im Flug außerdem(geringfügig) kleiner und die Auftreffwinkel nahezugleich sind
dürfte sie relativ immer besser abschneiden.

Durchschlagdaten
ich habe mal die Daten von hier
http://www.navweaps.com/index_nathan/Penetration_Germany.htm
mit den Originaldaten verglichen
durchschlag KCnA
berechnungen bis 20 km sind in facehard sehr ordentlich

bei 20 km Krupp 412 mm, facehard 411,5 mm super ergebnis für facehard
für alle Werte bis maximalreichweite ergibt sich dann ein allmählich steigender Fehler
zuletzt rund 7 % zuviel da im letzten Teil der Flugbahn die Auftreffgeschwindigkeit fast konstant ist dürfte dieser Fehler auf eine nicht korrekte berücksichtigung des Durchschlagswinkels zurückzuführen sein.
~36 km durchschlag Krupp 212 mm facehard 228 mm

Analog M79APCLC
es ist erst einmal grundsätzlich feszustellen daß die ballistischen Eigenschaften von wotan h besser sind als in der Kalkulation zugrundegelegt wurden
es gibt einen Bereich 20-28 km in dem der berechnete Durchschlag ziemlich genau 8% zu gut ist
diese Abweichung ist wahrscheinlich auf die falschen ballistischen Eigenschaften zurückzuführen

danach steigt der Fehler schnell auf bis zu 40% Überperformance an
bei 36 km sagt Krupp 170mm durchschlag gegen horizontalen homogenen Panzer
M79APCLC sagt jedoch 289 mm.

Auffällig ist, das insbesondere der 45 Grad+-10 Grad Auftreffwinkelbereich von einem hohen Fehler betroffen ist

Thoddy · 10 August 2010, 11:18:23

zum Schluß paar Gedanken zu Superheavies

diese haben Vorteile und Nachteile

bei gleicher Mündungsenergie
verlieren diese bedingt durch die größere Masse bei gleichem Geschoßquerschnitt/geringere Flugeschwindigkeit durch den Luftwiderstand weniger Energie
sie fliegen damit grundsätzlich auf einer parabelähnlicheren ballistischen Flugbahn.

dies hat Auswirkung auf die Pentrationsfähigkeit,
in wohl geringerem Maße auf die Penetrationsfähigkeit von Vertikalpanzer der Energieverlust wird aufgewogen über den in Bezug auf Vertikalpanzer anfangs vorteilhafteren Auftreffwinkel des leichten Geschosses

beim Durchschlag Horizontalpanzer ist das deutlich komplizierter
Einerseits hat die Superheavie über einen weiten Bereich den günstigeren Fallwinkel, wodurch eine Penetration begünstigt wird, andererseits fliegt das Leichtgeschoß zuerst schneller und wiegt damit einen Teil des günstigeren Winkels durch höhere Aufschlaggeschwindigkeit auf. Dann gibts einen Bereich, in dem, bedingt durch den Luftwiderstand die Geschwindigkeit des Leichtgeschosses in den Bereich des schweren Geschosses abgefallen ist, Fallwinkel ist in dem Bereich für beide Geschosse etwa vergleichbar, hier ist das Superheavy deutlich im Vorteil.
Im Bereich der Höchstreichweiten könnte das Leichtgeschoß jedoch wieder einen Vorteil haben, da es bedingt durch den Luftwiderstand deutlich steiler fällt als das Superheavy.

die Unterschiede in der Zielbalistik aufgrund diesen Verhaltens kann ich derzeit jedoch nicht beziffern.

bedingt durch die größere Länge des Geschosses gibt es jedoch paar "Kleinigkeiten" in Bezug auf Kreisel zu beachten
je länger die Rotationsachse im Vergleich zum Durchmesser des Kreisels ist, desto instabiler wird das System im allgemeinen. Diese Geschosse reagieren außerdem mit stärkerer Präzession auf Störungen, die nicht in Richtung Hauptkreiselachse wirken.
Dies hat insbesondere Auswirkungen auf Penetration sogenannter Spaced Arrays.

Matrose71 · 10 August 2010, 12:40:50

@ Thorsten

Nochmal vielen Dank für die Analyse.

Ich habe noch ein paar Fragen zum Verständnis, da das Thema ja doch etwas komplexer ist

Um die Durchschlagskraft eines Geschosses ~ ungefähr zu bestimmen geht es einmal um die "Auftreffwucht" MJ plus den Querschnitt (Fläche) mit dem ich penetrieren möchte.

Insoweit dürfte es dann bei Navweapons und für meine Logik richtig sein, dass die italienische 38,1cm an der Mündung mehr durchschlägt als die SK 40,6cm.

Die 40.6 cm kommt auf 337,89 MJ und italienische 38,1 cm auf 319,71 MJ, allerdings dürfte die italienische Granate den geringeren Querschnitt haben.
Pi mal Daumen auch ungefähr 10%, wenn sie ähnlich zur SK 38cm ist?
Insoweit ergibt es für mich Sinn.

ZitatIch nehme mal an, das beide Penetratoren, aufgrund sehr ähnlicher Bauweise sehr ähnliche Energien pro Flächeneinheit für einen Pentrationsvorgang benötigen
in dem Fall ist die SK 40 im Vorteil gegenüber der SK 38
an der Mündung ist die Energie der SK 40 um ca 25 % höher bei nur 10% erhöhtem Geschoßquerschnitt, ihr steht damit pro Flächeneinheit eine um ca 15% erhöhte Menge Energie für einen Penetrationsvorgang zur Verfügung

Da der relative Energieverlust der SK 40 im Flug außerdem(geringfügig) kleiner und die Auftreffwinkel nahezugleich sind
dürfte sie relativ immer besser abschneiden.

Also bei indentischer Reichweite ungefähr der (prozentuale Unterschied von MJ) -(10%)?

Und jetzt noch ein kleines Beispie,l warum ich den Zahlen von NavWeapons in Bezug auf die SK 40,6cm sehr wenig traue oder meine Zweifel noch bestärkt wurden, wenn wir die hier erarbeiteten Annahmen, für in etwa realistisch halten in Bezug auf die Flugbahn der SK 40,6cm.

http://www.navweaps.com/index_nathan/Penetration_Germany.htm
http://www.navweaps.com/index_nathan/Penetration_United_States.htm
Ballistik:
http://www.navweaps.com/Weapons/WNGER_15-52_skc34.htm
http://www.navweaps.com/Weapons/WNUS_16-45_mk5.htm

Ich hab mal Nathan Okuns Penetrationstabel für sie SK 40,6cm und die amerikanische 16"/45 (40.6 cm) Mark 5 and Mark 8 verglichen.
Die Kanonen sind sich unter den 40,6er am ähnlichsten von Geschossgewicht und Mündungsgeschwindigkeit.
Beim Granatquerschnitt gehe ich in diesem Szenario davon aus, dass er eher identisch ist.

Als Beispiel nehmen wir für die ami 40,6cm 30000yards Decksdurchschlagskraft gegen britisches Deck.
Einschlagswinkel berägt 31,68 Grad bei einer striking velocity von 447m/s. Dafür werden ihr 5,2 Zoll Durchschlagskraft zugerechnet.

Als Vergleich dazu die SK 40,6cm, die wir ja bei einem ähnlichen Winkel haben wollen.
Laut Navweapons hat die SK 38cm bei 32,810 yards einen Einschlagwinkel von 31,9 Grad und eine striking velocity von 457m/s.
Wie wir gelernt haben, dürfte die SK 40,6cm sogar eine eher höhere striking velocity haben. Laut Nathan Okun wird der SK 40,6cm bei 32000 Yards 4,5 Zoll und bei 34000 yard 5,1 Zoll zugetraut. Dh. obwohl die deutsche Ganate roundabout ~ 10% mehr MJ (Penetrationkraft) bei identischem, oder bei 34000 yards sogar wesentlich besseren Winkel mitbringt, wird sie in der Regel roundabout ~ 10% oder bei besserem Winkel sogar auch noch schlechter von der Durchschlagskraft bewertet.

Das bestärkt meine Zweifel erheblich.

Thoddy · 10 August 2010, 16:18:30

ich habe gerade eine Anfrage bei den National Archives in Londen laufen zu beiden Waffen
schaust du hier
Ich hoffe, da werden sich einige Erkenntnisse ergeben

http://forum-marinearchiv.de/smf/index.php/topic,11377.msg136459.html#msg136459

Effizienz der Penetration

wird durch Form des Eindringkörpers bestimmt

generell

die erforderliche Energie für eine Penetration ist abhängig vom Volumen des Pentrationskanals in der Platte, ganz grob also des in der Platte zurückgelegten Weges.

speziell

für 90Grad Auftreffwinkel (senkrecht zur Platte) bis ca 60 Grad Auftreffwinkel
für extrem dünne Platten (dünner als 5% Durchmesser Projektil) sind spitze Penetratoren am günstigsten
für den folgenden Bereich dünne Platten 5-40/50% Durchmesser Projektil sind Projektile mit stumpfem Pentrator am günstigsten
für dicke Platten ab 40/50% Durchmesser Projektil sind wieder spitze Projektile günstig

ganz kurz gesagt hängt das mit dem unterschiedlichen Versagen des Panzers bei verschiedenen Dicken zusammen
bei sehr dünnen Platten geht faktisch jeder Schuß durch egal wie der Pentrtor geformt ist, ein spitzer Penetrator wechselwirkt jedoch am wenigsten mit dem Panzermaterial(biegt es nicht durch)
im Bereich dünner platten versagt im wesentlichen das Material durch Scherspannungen bedingt durch ein verschieben von benachbarten Ebenen der Kristallgitterstruktur
Dicke Platten versagen im wesentlichen durch plastisches Verdrängen des Materials

Besonderheit oberflächengehärtes Material
dieses ist an der Oberfläche extrem hart und setzt einem Geschoß einen schockförmig besonders hohen Formänderungswiederstand entgegen. Innerhalb des Geschosses können daher Spannungen entstehen, die es zerstören können, gleichzeitig zerbricht auch die Oberfläche des Panzers.
Deshalb werden Kappengeschosse benutzt. Die Kappe zerstört die Kristallstruktur der Oberflächenhärtung, überlebt es zwar ebenfalls nicht, bewahrt aber das eigentliche Geschoß vor Beschädigung, so daß dieses die weitere Penetrationsarbeit übernehmen kann.

im Bereich über 60 Grad Auftreffwinkel muß man sich entscheiden
Panzermaterialien großer Härte/(oberflächengehärtete) haben die Tendenz des Versagens auf dem kürzesten Weg zur anderen Seite der Platte unabhängig davon wie der Auftreffwinkel ist, was damit weniger Energie für eine Penetration erfordern kann als der reine geometrische Weg der Flugrichtungachse durch die Platte vermuten ließe. Im Vergleich dazu versagen dehnfähigere Materialien in Flugrichtung plus eines zusätzlichen "Ablenkwinkels".
durch die Ablenkung verlängert sich der Weg des Geschosses in der Platte.(Der Weg des Geschosses ist nicht immer geradlinig, sondern abhängig von der Form des Pentrators angedeutet S-Förmig gebogen.

durch günstige Gestaltung der Geschoßform/Kappe kann man diese Ablenkung beeinflußen
ogival geformte Geschosse werden stärker abgelenkt als kugelförmig/hemisphärisch/stumpf geformte Geschosse.
ogival geformte Geschosse finden zudem bei sehr flachen Aufschlagwinkel unter Umständen keinen Angriffspunkt an der Panzerung von wo aus der Pentrationsvorgang beginnen kann und können daher einfach abprallen.

dies war jetzt ganz komprimiert und lückenhaft zusammengefaßt, womit sich die Zielballistiklehre seit hundertfuffzig Jahren und abertausend Dokumenten beschäftigt und immer noch nicht alles restlos aufgeklärt hat.

Thoddy · 19 September 2010, 17:55:24

Matrose hast du zufällig ballistische Daten der SK 40
(Aufschlaggeschwindigkeit/Fallwinkel) dann kann ich mal die Durchschlagsdaten mit der Kruppformel durchrechnen

ich habe mal näherungsweise mit den ballistischen Daten der SK 38 gerechnet
leider gibts keine Durchschlaggrafen für die SK 40,6 aber die parameter für die SK 38 waren exakt die der Durchschlagrgrafen, so daß mit hoher Wahrscheinlichkeit die Werte für die SK 40,6 richtig sein könnten
bei 0
SK 38= 840,5 mm
SK 40= 953 mm

bei 20km
also 510m/s + 16,4° Fallwinkel (für beide Geschosse als identisch angenommen)
vertikal Durchschlag
SK 38= 405 mm
SK 40= 459 mm

horizontal
SK 38= 76,5 mm
SK 40= 86 mm

Matrose71 · 19 September 2010, 18:48:25

@ Thoddy

Nein habe ich ja eben nicht. Ich habe nur die Angaben von Navweapons.

Da steht für
30 Grad Rohrerhöhung 36400m
33 Grad Rohrerhöhung 36800m (wird als maximale Rohrerhöhng des Turms angegeben)

Zum Vergleich 38er SK34
30 Grad Rohrerhöhung 36520m

Das ist das, was ich dir schon beim Treffen gesagt habe. Laut Navyweapons schießt die 40,6cm etwas kürzer mit der gleichen Rohrerhöhung.
Deshalb meine ich auch, dass die Kanonen ballistisch wohl sehr ähnlich sind, weil der Unterschied bei 30 Grad Rohrerhöhung beträgt gerade mal 120m zugunsten der 38er SK 34. Insoweit dürften die Einschlagswinkel der 38er SK 34 fast identisch sein mit der 40,6cm, die 40,6cm aber etwas mehr Durchschlagsgeschwindigkeit generieren, da sie beim Fallen durch ihr Gewicht etwas mehr beschleunigt und schwerere Granaten ja besser die Geschwindigkeit "halten" können.

Thoddy · 19 September 2010, 20:09:26

Zitat von: Matrose71 am 19 September 2010, 18:48:25
Insoweit dürften die Einschlagswinkel der 38er SK 34 fast identisch sein mit der 40,6cm, die 40,6cm aber etwas mehr Durchschlagsgeschwindigkeit generieren, da sie beim Fallen durch ihr Gewicht etwas mehr beschleunigt und schwerere Granaten ja besser die Geschwindigkeit "halten" können.

Nein, Fallbeschleunigung ist unabhängig vom Gewicht des Teils. V=a*t - die Energie wird hier durch die Erdbeschleunigung permanent zugeliefert
wichtig ist vor allem in welcher Höhe der Gipfelpunkt der Flugbahn war.
hinsichtlich der senkrechten Komponente ist die Granate der SK 38 durch den geringeren Luftwiderstand beding durch kleinere Stirnfläche im Vorteil.