手机版 欢迎访问热点新闻网(www.hotxww.com)网站

当前位置:热点新闻 > 文史 >

众神之锤:二战德军的卡尔超重型臼炮(上)

时间:2021-02-13 00:00:00|来源:|编辑:网络|点击:

040设备(Gerät 040)的研发

20世纪30年代开始,德国军队启动了重新武装化的进程,为此开发了一系列新型武器,其中就包括一些超级重炮。受第三帝国武器局(Waffenamt)所托,德国的老牌火炮制造商莱茵金属公司(Rheinmetal—Borsig AG)自1935年岁末开始研发一种超重型迫击炮,旨在以此砸烂这个世界上存在的各种坚固防御工事——如法国的马其诺防线等。1936年3月莱茵金属向武器局提交初步设计构想,这种超重型迫击炮被设定为一种从半埋式发射阵地(实质上就是一个坑)中发射的武器,口径800mm,发射重4000千克的炮弹时初速100米/秒,射程为1000米,发射2000千克的炮弹时初速140米/秒,射程2000米,火炮的后座距离被液压反后座装置限制在1000mm以内。为了将火炮送进预设的发射阵地,莱茵金属同时提出了三种火炮移动方式的备选方案:履带式炮架,轮式炮架,以及分解成几个部分,分别装于较小的履带车辆上进行运输。该武器在设计之初被称为4号项目(Projekt 4),后来改称040设备(Gerät 040)。

在经过初步研究和做好草案之后,1936年10月,莱茵金属公司承接了超重型迫击炮的合同,合同中对该炮的技术要求如下:

·射程为3000米。

·为了能在运抵发射阵地后6小时之内做好战斗准备,尺寸和重量必须控制在合理范围

·为了达到最佳攻击效果,炮弹必须尽可能的装入最大重量的装药,以及具备最强的破坏力和威慑力,重量限制在2000千克。

·该武器应设计为可拆解运输的形式,拆解后各部分用自行履带式车辆进行运输,应有一带起重设备的车辆用于协助拆装工作。

·火炮设计为前膛装填式,所以最大仰角要达到45度以上方为合适。

合同中还要求将最大射程由2000米提升到3000米,这样的话就必须对设计做出改动,同时导致运抵发射阵地之后的准备工作需要更长时间。

经过一段时间的设计和开过无数次的讨论会之后,1937年1月,莱茵金属将修改过的方案递交给武器局4处(Wa Prw 4 武器局的炮兵武器主管部门)。该方案的技术细节如下:口径600mm,炮弹重量2000千克,初速2000米/秒,仰角125度,射界为左右各120度,战斗全重55吨。这是一种固定式火炮,运输时分解成几个部分,使用7-8辆载重量为9吨的机动车辆进行运输。这种设计的战斗准备时间预计要大于6小时,所以,出于减少战斗准备时间的考虑,莱茵金属提出了将这种武器自行化的建议。

自行化之后的超重型迫击炮将带有一种可以降低底盘高度,使车底完全坐于地面之上,形成稳固的发射平台的液压升降装置。这样的话,战斗准备时间就可以控制在半小时左右。后坐力可以通过装于炮架上反后座系统来吸收掉大部分,剩余的一部分后坐力则通过底部平台来吸收,由此将后座距离控制在500mm。这一项目在2月份被武器局批准继续进行开发。

到8月份时,4号项目的设计进展如下:为了保证射击精准度,前膛装填的方式被放弃,改为从炮尾装填,同时将射程提高至4000米。炮口朝向车尾,在进入发射阵地时要倒车,这样的设计虽然在进入发射阵地时麻烦些,但一旦遭到敌人炮兵火力的报复性攻击,这个昂贵的大家伙就可以很方便的逃离原来的发射阵地。火炮口径仍为600mm,炮弹重2000千克,弹头装药量350千克,炮身俯仰范围-10~75度(有效的开火范围为55~75度),战斗全重约为97吨,其中火炮本身的重量为64.5吨。12月时,固定式的火炮项目被叫停,莱茵金属将资源全部集中到了自行化重炮的研发上来。

1938年3月9日,武器局4处的领导人卡尔·贝克尔将军(Karl Becker 同时是工学博士,教授,1940年时因抑郁而自杀)审查了4号项目的设计方案。武器局肯定了该方案的基本设计理念,从战术层面出发,贝克尔将军认为应同时使用多门该种火炮攻击敌方工事,由此决定除样车之外,再制造6辆该型超重型自行迫击炮。

经过计算,预计该车的对地压力要超过一般履带车辆每平方厘米0.7-0.8千克的水平,到这时为止,还没有任何对地压力这么高的车辆曾投入使用。1938年3-4月间,使用莱茵金属公司的早期NBFZ重型坦克1号样车(Neubau Fahrzeug Nr. 1)在下吕斯(Unterlüss)和切姆尼茨-埃伯斯多夫(Chemintz-Ebersdorf)进行了行驶试验,在该样车底盘上面加装配重,以使其对地压力增加到每平方厘米1.1-1.43千克的水平。行驶试验分别在崎岖地面,沙地,已耕作过的田地以及厚实的湿粘土层上进行。试验表明,在对地压力为每平方厘米1.43千克时,车辆仍能保持足够的越野能力。

与此同时,设计师对该车的转向装置的设计也给予了特别关注,该车的履带接地长和轴距的合适比值为1:1.8,但由于其他技术指标所限,这一比值最终达到了1:2.64。之前并没造过这一比值超过1:1.8的车辆,而且从理论上讲,该比值超过1:2时车辆转向就会变得困难,因此,需要通过动力模型来验证这么大的比值是否可行。

1938年8月,一个比例为1/10的电动模型被制造出来,该模型的履带接地长和轴距的比值可在1:1.5-2.65之间调节,对地压力也在每平方厘米0.7-1.1千克范围可调。设计人员还利用了各类仪器来记录分析该模型在实验过程中的速度与动力输出变化。在水泥地面,沥青铺装路,草地和斜率分别为3,6,9度的斜坡上利用该模型进行了多次试验,试验证明在履带接地长和轴距的比值达到1:2.65时,转向会变得困难,同时,光滑地面(试验时用的是沾了油的钢板)和松软地面不会导致车辆完全丧失转向能力,因此,设计中的车辆应具备足够的转向能力,这些试验也为设计中的车辆设定最大功率提供了参考数据。

在进行车体设计的同时,火炮的射击试验也在进行。贝克尔将军下令在希勒斯列本(Hillersleben)的炮兵试验场上用混凝土浇筑一个实验炮架(Anschiesslafette I),将600mm重型迫击炮固定在上面进行试验,试验中使用了多种不同形式的炮弹。第一次射击试验发生在1939年6月23-25日之间,试验中测算出该炮后坐距离为1000mm,后坐力约为450吨。实验目的是测验炮管,炮架,驻退/复进系统的可靠性和选择合适的推进药。后来进行的的射击试验旨在测试火炮铸钢外套管的强度,以及获得推进药装药量,射程,初速和准确度等弹道数据。这些实验在多种天气状况下使用不同型号的推进药和不同的推进药筒来完成。1939年秋季至1940年3月间,杜伊斯堡的德马格(DEMAG)公司制作完成了一个重约13.9吨的悬挂式炮架(Hangeladfette),从此试验样炮具备了可在10-90度之间俯仰的能力,使得进一步进行使用混凝土墙壁和装甲车辆作为目标的射击试验成为了可能。

1939年10月,莱茵金属公司获批开发一种弹药运输车(Munitionsschlepper),用于为正在设计之中的040项目补充弹药。该车基于生产型四号坦克底盘,带有电动起重机,可容纳4枚600mm炮弹以及4个推进药筒的弹药舱和设在后面的载员席。电动起重机由原本用来驱动四号坦克炮塔旋转的双气缸汽油发电机驱动,其吊臂的长度能允许它将吊运的炮弹放入超重型迫击炮供弹器上面的弹药托盘里。在起吊炮弹时,炮弹使用一个特制的夹具夹住,夹具在不用时固定于车体右前方。在行驶或者铁路运输时,吊臂可以向后放平,纵置在弹药箱上方。

为040项目准备的铁路运输载具的设计也在1939年10月开始,鉴于该车的重量和体积较为庞大,所以用前后两台5轴重型铁路平板车进行吊运。每台平车上都带有可旋转的固定架,固定架顶端安装着固定臂,用于和车体前后相连接。固定装置可以通过自带的大型液力举升装置将重型迫击炮整个抬离地面,使其悬空并和地面保持一定距离,以进行运输。在不装载重型迫击炮的时候,两个载具之间可以使用专用的牵引杆连接起来,编组在铁路列车中。该套载具于1940年5月在下吕斯进行了一次运载试验,试验时使用的是完全模拟040项目重量和重心的特制配重构件,并未动用这一当时尚属于秘密武器的超重型迫击炮。这一铁路运输载具由布雷斯劳(Breslau)的林克-霍夫曼工厂(Linke-Hofmann)工厂生产,后来在1941年9月时按照苏联的1524mm标准轨距对轮组进行了修改。

应炮兵上将威廉·冯·勒布骑士(Ritter Wilhelm von Leeb 后来晋升为元帅)的要求,040项目需要被设计成可分拆的结构,以使单独运输的每一部分均不超过重型工兵桥(SchwerePionierbrücken)的最大载荷——这是基于战时多数永久性桥梁都会遭到破坏的考虑。这一要求在1940年12月的一次会议上被转达给武器局4处。莱茵金属公司接到了制造库勒梅尔式(Culemeyer)重载多轴低底盘平板拖车的订单,因为拆掉火炮的底盘重量本身并未超过重型工兵桥的承受能力,所以底盘可以直接开上工兵桥,而不需要拆解,为此还专门为底盘设计了自行上下平板拖车所用的斜坡组件。其余的组件使用30吨级的专用门式起重机吊运至平板车上。除底盘用一6轴平板车运载外,火炮炮身,炮架,驻退/复进机以及供弹器组件各需要一4轴平板车运载,另外起重机也需要用专门的拖车来装运。除了运载火炮各个组件之外,这些平板车还可以用来运输弹药,每个平板车可以装运最多10发弹药。一般来讲,部队会使用Sdkfz 8或Sdkfz 9两种重型半履带牵引车来对平板车进行牵引。

040设备的生产

1940年7月2日,040设备的首车在其生产厂接受了武器局4处人员的检。该车在总装车间里演示了开火,行驶,火炮俯仰和车体升降等功能。1941年2月25日时的报告称,1号样车已完成,2号将在2月27日完成, 3号将在3月15日完成, 4号将在4月10日完成, 5号将在5月15日完成, 6号将在7月1日完成,根据元首的指示, 7号将装备一种口径较小的火炮,除了这7辆以外,没有安排更多的生产计划。

根据莱茵金属公司的记载,前6辆车在如下日期进行过射击试验,以此作为验收的依据。 1号于1940年11月5日发射10枚炮弹,2号于同月7日发射8枚炮弹,3号于次年2月20日发射6枚炮弹, 4号于4月17日发射6枚炮弹,5号于6月11日发射10枚炮弹,6号于8月28日发射6枚炮弹。7号究竟于何时完成,何时进行试射均不得而知,按照生产计划表,它应在1942年5月份完成总装。根据1944年9月的资料显示,当时7号正在被武器局用于试验,以编辑新的射表(射表是为特定的射击武器及其配用的弹药而专门编制的反映射程、射角与其他弹道诸元之间对应关系的表册。供决定射击诸元和指挥射击之用)。

底盘

040设备的底盘是一个巨大的矩形结构,中部有一个大型的敞口,以容纳火炮。该底盘用钢板焊接而成,被防火墙从前往后分为三部分。最靠前的一部分(就行驶方向而言,而不是炮口朝向)为动力室,中间为容纳火炮炮架的舱室,后部容纳的则是车体升降机构,这个机构可以在15秒之内将底盘降低至车底紧贴地面,或是抬升到行驶状态。

引擎的动力通过变速箱,两侧的行星式差速齿轮,最终减速齿轮,以及主动轮传递到履带上,共计7辆车上使用了两种不同的引擎,两种不同的变速器,两种履带和两种不同的悬挂系统,因此导致7辆车分别属于6种型号。

两种引擎均由戴姆勒-奔驰(Daimler-Benz)公司提供,第一台MB 503A型V12汽油引擎(这是一种鱼雷艇引擎)于1937年6月3日就下达了订单,但直到1942年1月都没有足够的数量来为040设备提供备用引擎。最终,1,2,6,7号四辆车装备了这种汽油引擎,余下 3,4,5号三辆车装备MB 507C V12柴油引擎(也是鱼雷艇引擎)。这7台引擎于1940年3月至1941年8月间被陆续交付使用。1942年1月,莱茵金属又订购了一台MB 507C,此引擎于1943年11月交付,此后莱茵金属又订购了4台,用于替换 1,2,6,7号上面安装的MB 503A汽油引擎,这些新的柴油引擎于1944年5月交货。

MB 503A是一种V型12缸燃油喷射式汽油引擎,缸径162mm,行程180mm,排量44.5升,在转速为1850转/分时功率为580马力。MB 507C柴油引擎的功率和MB 503A相同,不过油耗要少一些,MB 507C运行每小时要消耗120升燃料,而MB 503A则需要175升,而车辆的油箱容量为1200升,所以,柴油机型的最大行程为60公里,汽油机型的最大行程为42公里,毫无疑问,这个数据是十分之可怜的,所以,长距离行军时必须拆解分别运输,或者靠铁路进行机动。变速器的两种型号分别为4个档位的阿德特(Ardelt)公司机械式变速器和3个档位的福伊特(Voith)公司TG 504 Turbo型液力变速器。

第一种弹簧扭杆式悬挂装置仅用于 1,2两辆车上,整套悬挂暴露在外,每侧8个胶缘负重轮,每个扭杆长2500mm,履带间距170mm,主动轮为17齿,这种悬挂能允许车辆以10千米/时的最高速度行驶。第二种悬挂装置仍为弹簧扭杆式,用于其余5辆车。每侧10个钢缘负重轮,扭杆长2115mm,履带间距240mm,主动轮为12齿,使用这种悬挂的车辆最高时速仅能达到6千米/时。

 

I

II

III

IV

V

VI

VII

Ausf.

1

2

3

3

4

5

6

引擎

MB 503 A

MB 503 A

MB 507 C

MB 507 C

MB 507 C

MB 503 A

MB 503 A

变速器

4 speed Ardelt

3 speed Voith Turbo

4 speed Ardelt

4 speed Ardelt

3 speed Voith Turbo

3 speed Voith Turbo

4 speed Ardelt

最高时速

10 km/h

10 km/h

6 km/h

6 km/h

6 km/h

6 km/h

6 km/h

行程

42 km

42 km

60 km

60 km

60 km

42 km

42 km

路轮形式

8 胶缘

8 胶缘

11 钢缘

11 钢缘

11 钢缘

11 钢缘

11 钢缘

拖带轮形式

8 胶缘

8 胶缘

6 胶缘

6 胶缘

6 胶缘

6 胶缘

6 胶缘

扭杆长度

2600 mm

2600 mm

2115 mm

2115 mm

2115 mm

2115 mm

2115 mm

履带间距

170 mm

170 mm

250 mm

240 mm

240 mm

240 mm

240 mm

每侧履带数目

133

133

94

94

94

94

94

驱动齿数量

17

17

12

12

12

12

12

随车工具挂载于车尾,包括一把斧子,两支1200mm长的摇杆,一把镐,一只铁锹和一把长柄锤,在车尾设有两个登车梯,车头也有一个,以方便乘员上下。

在驾驶底盘行驶时需要两名乘员配合。驾驶员席设在车体左前方一个下沉式结构里,里面装有方向操纵杆,档杆和仪表盘等操作设备,此外还有一名副驾驶员负责协助观察路面情况以及指挥倒车等,坐在驾驶席后面稍高位置的椅子上。行驶试验表明,该车在一般的土质地面上行驶不会出现任何问题,但是越壕时的表现较为糟糕,所以应尽量用木材,沙石或者类似材料将其必经之路上的沟壑填平以方便其通过,同时,路上的树桩也应该被拔除,以尽量减少障碍物。在松软的地面上转向会很困难,且存在甩掉一侧履带的危险。

当040设备瞄准了一个既定的目标区域之后,就可以利用引擎的动力将车身降低,在完成降低动作之后关闭引擎。如果需要大幅度的调整方向射界的话,则需要再次发动引擎,抬高车身,并利用转向机构将车体转向目标区域,之后再次降低车身。在1941年的操作手册中,提到了当时尚未装备用于升降车体的动力输出装置,升降车体的工作暂时需要通过让乘员摇动摇杆,驱动升降机构来完成。

武器

这门600mm超重型迫击炮的炮管很短,只有5068mm(8.44倍径),也就差不多是重型炮弹的两倍长而已。开火角度在55-70度之间,每次发射后都需要把火炮重新摇回水平角度才能进行装填。水平射界每侧只有4度,如果超出这个范围就需要通过履带转动整个车体了。操纵这门火炮需要19人,包括一名炮长和18名炮手,此外还有两名驾驶员,这还没有算上操作弹药运输车和其他设备的人员。因为火炮的俯仰完全靠人力摇动,火炮的理论射速只能达到10分钟一发的水平,在实战中往往会更慢。

第一种设计成功的炮弹是2.511m长的重型混凝土破坏弹(Schwere Betongranate),该炮弹重达2170千克,装有280千克的高爆炸药,并使用1-4号4种装药量的推进药包。使用4号推进药包时,初速为220米/秒。根据推进药包和仰角的不同,射程范围在2840-4320米之间,当距离较远时,准确度反而更高。

1942年时,一种轻型混凝土破坏弹(Leichte Betongranate)被制造出来,它的风帽是用铝金属制成的。因为弹体较轻,这种炮弹的射程更远。该炮弹重1700千克,装药量为220千克,使用5-9号5种装药量的推进药包,最大初速可达283米/秒,射程范围在4260—6640米之间,因为重量和射程的缘故,轻型弹的准确性要逊于重型弹。在使用大仰角发射时,混凝土破坏弹可以借助重力来获得更高的加速度,两种炮弹都可以击穿2.5米厚的钢筋混凝土层,并在钻到工事内部之后借助炮弹底部的延时引信爆炸。重型弹如果击中普通地面的话,会留下一个直径15米,深5米的大坑。这两种混凝土破坏弹的装药都是比TNT爆炸性更强的硝基胍。

1944年9月,在吸取了华沙之战的经验教训后,武器局一处的工程师克劳斯·孔德尔(Klaus Kunder)得到命令,开发一种更加敏感的炮弹引信,这种引信型号为Kurz AZ,五次试爆均取得了良好的效果。

041设备( Gerät 041)的研发

为了满足元首的要求,1941年2月,武器局下令将040设备的口径削减至540mm,以增加射程。莱茵金属承揽了设计这种最大射程为10000米的新型迫击炮的工作,这种新型迫击炮的代号为“041设备”( Gerät 041),其使用的炮架和底盘均与040设备相同。

计划于1942年5月完工的7号被设定为540mm迫击炮的试验车。1942年7月时,540mm迫击炮已经设计安装完毕,并可以接受测试。除了这门试验炮之外,武器局又额外订购6根540mm炮管,以备其他6辆车换装之用。

元首非常关心041设备的设计制造进度,他于3月6日被告知第一辆041设备将于5月31日完工,并将于6月30日和次年8月15日各完成一辆。该种武器在试验中暴露了诸多问题,因此严重耽误了工期。1944年5月8日,武器局决定取消540mm火炮以及炮管的生产计划,并推迟超重型迫击炮弹药的生产。但在最后,这个项目还是被保住了——在5月22至25日之间,希特勒得知041设备的第一次试射取得了令人满意的结果,因此,他很期待能分别在该年6月15日,7月7日和7月25日按期完成3辆该车。

根据1944年8月18日拍摄的照片和9月29日的报告显示,共有 2,4,5号三辆车被改装为041设备,在安装了540mm火炮之后,这种车的大部分构件都没有更改,不过比之前重了2350千克。因为炮管延长超出底盘后部边缘的缘故,整车比之前长了220mm。仰角仍然维持在0-70度不变,不过开火角度被重新限定在58-70度之间。

540mm火炮全长7108mm,炮管长6240mm,倍径约为11.5。相较之下,600mm火炮的全长为5068mm,炮管长4200mm。当用6号推进药包配合新设计的,重1250千克的轻型混凝土破坏弹开火时,初速达到378米/秒,可以穿透3-3.5米厚的钢筋混凝土层——虽然口径小了,但因为初速提高的缘故,性能比之前的600mm炮弹还要强悍。共有六种装药量的推进药包可选,依照仰角和推进药包的种类不同,其射程约在4850米-10060米之间。该炮弹的准确度和600mm轻型弹差不多,但在最大射程的准确度略佳。据1945年2月16日发布的技术手册显示,该炮的操作人员从之前的18人减少到15人,并仍维持10分钟一发的理论射速不变,如果炮组乘员操作熟练,射速可能提升到8-9分钟一发。

附录:7040/041设备各自的名字以及简要意义

1.亚当 (Adam《圣经》中的人类男性始祖) 后来改名为巴尔德尔(Baldur 北欧神话中的光明之神,是奥丁的儿子)

2 .夏娃(Eva 《圣经》中的人类女性始祖)后来改名为沃坦(Wotan 北欧神话主神奥丁名字的日耳曼写法)

3.索尔(Thor 北欧神话中的雷神)

4.奥丁(Odin 北欧神话中的主神)

5 .洛基(Loki 北欧神话中的火焰与邪恶之神)

6 .齐乌(Ziu 北欧神话中的战神提尔名字的古高地德语写法)

7 .试验车没有名字(一说车名为芬里尔)

这不是040设备的车尾,这是车头,它的行驶方向和开火方向是相反的,这辆车是1或2号其中之一。正处于行驶状态,供弹器托盘未安装,侧面的踏板收起。

这是从车尾拍摄的,和上图为同一车。

同一辆车的开火状态,踏板放平,供弹器就位,火炮摇起至可以开火的角度。

被分解成4部分进行运输的040设备,这是5号炮“洛基”。

分别用4轴拖车运载的武器部分3个组件,从上至下分别为炮管,炮架和驻退/复进装置及供弹器,左侧为露天运输的状态,右侧则覆盖了防水油布。各部分的重量如下:炮管28.45吨、炮架总成27.43吨、其余部分共计8吨。

使用重载6轴低底盘平板拖车运输的底盘部分,该部分重约54吨,可以通过一个特别设计的斜坡组件上下拖车。头两门“卡尔”的战斗全重为124吨,其余的则为126.3吨

30吨级折叠式龙门吊,此物用于拆装040/041设备各组件,上图中它吊着的是自己的载运车。

用于运载040/041设备的5轴重型铁路平板车,可以注意到,为了不超过铁路运输最大高度的限制,在运输时把炮身上方超高的驻退/复进装置给拆除了。铁路运输状态下的“卡尔设备”是一个重达180余吨的巨型货物。

后面一节5轴重型铁路平板车,液力举升装置升起,准备将固定架与车身上面的固定点接合。每个液力举升装置的举升能力为30吨,在前后两节平板车上一共有四个这样的液力举升装置。

前面一节5轴重型铁路平板车,液力举升装置已收起,固定架与车身上面的固定点接合完毕。

600mm火炮的线图,这东西占据了底盘中部相当大的空间,而且炮架还深入底盘结构之内。

这张线图显示了安装履带时,整圈履带是如何接合的。

这个是驾驶席的线图,其实和拖拉机的驾驶席差不多简陋。

底盘的剖面图,左边是底盘的升降机构,中间是容纳火炮的空间,右侧是动力室和驾驶席,动力室顶部的座椅是副驾驶坐着的地方。

供弹器,包括托盘,滑轨和推弹杆。因为炮弹直径不同,600mm和540mm火炮的供弹器托盘并不通用,线图中展示的是和600mm火炮配套的供弹器。

左:600mm重型混凝土破坏弹 右:600mm轻型混凝土破坏弹。

配属于040/041设备的弹药运输车,乘员4人,基于四号坦克的底盘改装而成,共使用过D,E,F三个改型的底盘,一般来说,每辆040/041设备需两辆这种弹药运输车随同作战。本人将在不久的将来针对这种弹药运输车专门撰写小专题。

卡尔·贝克尔将军(1879-1940),为了纪念他,这种超级炮兵武器被命名为“卡尔设备”。

鉴于540mm口径的041设备均为基于040设备改造而来,所以有关于041设备的图片均将放在战史篇中推送。

Copyright © 2020-2025 本站内容均来源于网络汇总,如有侵权请及时联系站长删除,谢谢。