30,5cm L50 SK L50 verglichen mit 12"50 (30,5cm) Mark8

[Matrose71]

Salve,

auf grund der Tatsache, das ich schon häufig in Sekundärliteratur auch z.B. Campbell und in sehr vielen Foren gelesen habe, dass die US 12"50 Mark 8 (Alaska Klasse) die absolut beste 12inch Kanone gewesen sein soll, die eher an die Leistung von 14inch Kanonen heranreichte und irgendwie von vielen als etwas Besonderes (superlatives) gesehen wird, habe ich das mal mit meinen etwas begrenzten Fähigkeiten untersucht und komme da zu anderen Ergebnissen.
Ja sie war eine sehr gute 12 inch Kanone, aber verglichen mit der 30,5cm L50 SK L50 und der 30.5 cm/45 (12") K10 Škoda nun nichts besonderes oder außergewöhnliches, wenn man für die älteren Kanonen moderne (WWII) Granaten hochrechnet.

Mein Ansatz ist folgender:

1. Kinetische Energie:

US 12"/50 Mark 8 = 150 kJ
Krupp 12"/50 SK L50 = 149,91 kJ
AH 12" /45 K10  Skoda = 144 kJ

Krupp  11"/54 SK 34 = 130.69 kJ

2. Die Gegenübestellung der deutschen 11"/54 SK 34 mit modernen APC L 4.4 Granaten gegen die US 12"/50 Mark 8 mit Mark 18 Granaten

US 12"/50 Mark 8 = 150 kJ

US 12"/50 Mark 8 with Mark 18 Shells against US, japanese and german cemented steel, at 16000, 20000 and 24000yard

US class A

16000yards = 14.3 inch
20000yards = 12.2 inch
24000yards = 10.8 inch

KC/nA

16000yards = 13.7 inch
20000yards = 11.8 inch
24000yards = 10.4 inch

Japanese WWII cemented armour

16000yards = 15.3 inch
20000yards = 13.1 inch
24000yards = 11.6 Inch

German  11/54 SK 34 = 130.69 kJ (-13% less kinetic energy compare to the US 12"/50 Mark8)

German 11"/54 SK 34 (Gneisenau and Scharnhorst Guns) with APC L 4.4 Shell against US, japanese and german cemented steel, at 16000, 20000 and 24000yard

US class A

16000yards = 12.9 Inch (-10% penetration power)
20000yards = 10.9 Inch (-10,5% penetration power)
24000yards =  9.2 Inch (-15% Penetration power)

KC/nA

16000yards = 12.5 Inch (-8.5% penetration power)
20000yards = 10.6 Inch (-10% penetration power)
24000yards =  9.0 Inch (- 13.5% penetration power)

Japanese WWII cemented armour

16000yards = 14.0 Inch (-8.5% penetration power)
20000yards = 11.9 Inch (-9% penetration power)
24000yards = 10.1 Inch (-13% penetration power)

Hier sieht man das die 11"/54 SK 34 bis ~ 24000yards die gleiche Penetrationskraft im Vergleich zu ihrer Kinetischen Energie aufbringt wie die US 12"/50 Mark 8 mit modernen WWII Granaten. Insoweit glaube ich, dass man die Performance der deutschen APC L 4.4 mit der dazugehörigen Kinetischen Energie einer 12" (30,5cm) Kanonen ableiten beziehungsweise hochrechnen kann.
Danach würde die Krupp 12"/50 SK L50 mit 149,91 kJ und einer APC L 4.4 Granate wohl die gleiche Performance bis ~ 23000 -25000m an den Tag legen, wie die viel gerühmte US 12"/50 Mark 8 Kanone. Die Skoda 12" /45 K10  wäre mit einer APC L 4.4 Granate auch sehr dicht dran.

Wobei ich sogar der Meinung bin, dasss die Skoda Kanone als L 50 (Klaiberlängen) mit ~820 m/s beide anderen Kanonen von der Performance im vertikalen Durchschlag, übertreffen würde.

Habe ich hier einen Denkfehler oder falschen Ansatz in meiner Analyse und Herangehensweise?
Im Naval Weapons Forum hat das wieder hohe Wellen geschlagen, allerdings hat noch keiner argumentativ was anderes vorrechnen können.

Die Penetrationwerte stammen von der Nav weapons Seite http://www.navweaps.com/index_nathan/Penetration_index.htm

[Woelfchen]

Die höhere Durchschlagsleistung bezog sich doch vor allem auf die Deckpanzerung, oder? Vergleichbare Leistungen der 12" wie andere 14" kann ich mir dort vorstellen.
Die "Super Heavy" Granaten Punkten wurden doch entwickelt um durch das (Panzer)Deck zu kommen.

Edit:
Gegen Seitenpanzerung sind von den "SuperHeavys" keine besonderen Leistung zu erwarten. Bei schräggstellter Panzerung ist der steilere Einfallswinkel ja auch nicht unbedingt vorteilhaft.

Grüße
Johannes

[Thoddy]

gemäß Navweaps werden für die alte 30,5 cm SK L/50
für folgende Erhöhungen folgende Reichweiten angegeben
13,5° 16,2km
16,0° 20,4km
45,0° 32,0km

ich habe letztens mal ein Kalkulator für ballistische Flugbahnen erstellt, mit dem ich ganz gut die Flugbahnwerte der L/4,4 Psgr für 20,3 cm 28 cm und 38 cm nachbilden kann,
diese kommen alle auf einen Luftwiderstandsbeiwert  für das Geschoss von 0,225 -0,23
die älteren Geschosse (15 cm und 28 cm L/3,7 Psgr haben einen Beiwert von 0,25)

mit diesem ballistischen Berechnungsmodel komme ich für das 12"/50 (30.5 cm) Mark 8 Projektil zu 517 kg auf einen Luftwiderstandsbeiwert von etwa 0,26 und für das  16"/50 (40.6 cm) Mark 7 zu 1225 kg auf 0,27. damit ließen sich auch deren Flugbahnen hinreichend genau nachbilden.

Die alte 30,5 cm Psgr L 3,4  zu 405 kg erreicht die oben angegebenen Reichweiten mit einem Luftwiderstandsbeiwert von 0,33 wobei der Reichweiten Wert für 13,5 Grad nicht plausibel erscheint. Reichweiten für 16,5 und 45 Grad ließen sich ziemlich genau nachbilden.

Wenn wir für das im 2 WK modernisierte 30,5 cm Geschoss zu 415 kg
einen Luftwiderstandsbeiwert von 0,225 zugrundelegen, entwickelt sich die ballistische Leistung etwa wie folgt

alt 16° Erhöhung; Flugweite 20,4 km(gerechnet 20,1 km); Auftreffgeschwindigkeit 385 m/s; Fallwinkel 26,4°
neu 16° Erhöhung; Flugweite 22,8 km; Auftreffgeschwindigkeit 439 m/s; Fallwinkel 24,3°

Mit den von Gercke(entwickelte die Krupp Formel die im 2 WK genutzt wurde) angegebenen Geschosskoeffizienten für das neue Geschoss erhalten wir folgenden Durchschlag:
Vertikal gegen KC 23,5 cm
horizontal gegen Wh  7,9 cm
(Diese Werte sind als Erwartungswert  zu sehen, da sowohl das Material der Granate als auch das Panzerungsmaterial Fertigungsbedingten Schwankungen in der Qualitität unterworfen sind, kann man gewisse Abweichungen nach oben als auch nach erwarten- selbst für eine Panzerplatte kann es signifikante Unterschiede in der Ballistischen Performance geben, je nach dem wo man trifft)

für das US Geschoss ist gem Navweaps folgendes angegeben
25,000 yards (22,860 m)
vertikal 10.52" (267 mm) 
horizontal 4.02" (102 mm) 
Auftreffgeschwindigkeit 1,435 fps (437 mps) 
Fallwinkel 25.3°
 
hinsichtlich des vertikalen Durchschlages unterschätzt US Empirical (Thompson F formula) die erforderliche Geschwindigkeit zum Durchschlagen einer gegebenen Panzerplatte im Bereich flacher Auftreffwinkel, um mindestens 10 bis zu 25% ausweislich realer Tests; 
die vom US Projektil im Horizontaldurchschlag bezwungen Dicke liegt somit geschätzt eher im Bereich um 9, cm anstelle der genannten 10,2 cm

Zusätzlich muß man dann noch die ungleichen Güten der Panzermaterialien berücksichtigen.

beide Waffen erscheinen in Ihrer Performance damit nahezu gleich.
ic hatte mal ne Rechnung gemacht hinsichtlich der erforderlichen Energie um ein Loch festgelegter Größe zu machen der deutsche Geschoßtyp benötigt im Schnitt ungefähr 2% weniger Energie.

Geschosse mit einem Geschosspitze von etwa 1,3 Kaliber sind gemäß ballistischer Literatur die besten Allround Geschosse also geeignet für einen sehr weiten Bereich an Auftreffwinkeln Panzerdicken und Panzertypen. Jedoch können andere , auf bestimmte Auftreffkonditionen optimierte Typen in ihrem Spezialsegment deutlich besser sein.
Deutschland verwendete Geschosse mit einer Masse von ~14,6 d³ dieser Geschosstyp ermöglicht Geschosse gleicher Masse für Sprengstoffgehalte zwischen 2% und 8% des Geschossgewichts die somit mit einheitlicher Schußtafel auch gemischt verschossen werden können.

am Ende kommts auf folgendes raus
Sprengladung der 30,5 cm Psgr ca 11,5 kg Füllpulver 02
Sprengladung des 12" Mark 8  ca 7,9 kg Explosive D

die deutsche Sprengladung ist trotz leichterem Geschoß größer und hat zusätzlich einen höheren Energiegehalt pro  kg bei annähernd gleicher Durchschlagsleistung.

Bei gleicher Munitionsmenge pro Rohr wäre das Munitionsgewicht der deutschen Waffe 25% geringer.

Tante Edith war noch paar mal am Werke ca. 3 mal am 07.12 und  1 mal am 08.12

[Matrose71]

Hallo Thoddy,

vielen vielen Dank für die Berechnungen und Erklärungen!

[Thoddy]

Durchschlagleistung gem Navweps
Armor Penetration with 894 lbs. (405.5 kg) APC L3,4
Range Side Armor Deck Armor
10,940 yards (10,000 m)13.6" (345 mm)---
13,120 yards (1426/2,000 m)12.0" (305 mm)---
Data from "German Battlecruisers of World War One."

die Durchschlagwerte kann ich mit Gercke Formel in plausibler Weise nachvollziehen
ausweislich des ballistischen Model Herleitung siehe oben
für 10 km
Auftreffgeschwindigkeit 535 m/s
Fallwinkel 7,5°
bei Durchschlag 345 mm ergibt sich ein Durchschlagkoeffizient(C) für die Gercke formel von etwa
715

daher ergibt sich für 12 km
Auftreffgeschwindigkeit 491 m/s
Fallwinkel 10,2 Grad
Durchschlag 303,5 mm ist damit plausibel (Abweichung im1 % Bereich- Rundungen?)

der C Koeffizient der alten Psgr zu 405 kg ist damit bereits gegen KC alt etwa 5% Schlechter als der C wert der modernen 30,5 cm PsGr zu 415 kg gegen modernen KC mit 675

die neue psgr
würde für die gleichen Auftreffbedingungen (Geschwindigkeit und Auftreffwinkel gegen KC neu)
für den 10 km Fall 363 mm
und für den 12 km Fall 320 mm
schaffen

da insbesondere die ballistische Qualität des neuen Geschosses viel besser ist
erhalten wir jedoch
für 10 km
Auftreffgeschwindigkeit 627 m/s  (edit 604 m/s)
Auftreffwinkel 5,9 ° (edit 6,2°)
Durchschlag 447 mm

für 12 km
Auftreffgeschwindigkeit 590 MS (edit 567 m/s)
Auftreffwinkel 7,8° (edit 8,2°)
Durchschlag 409 mm (edit 388 mm)

die neu Psgr schafft damit deutlich mehr als 25% vertikalen durchschlag im Vergleich zur alten bei gleicher Gefechtsentfernung

unklar ist mir jedoch die Herkunft der Durchschlagleistung von Navweaps hat wer Informationen?
vermutlich würde eine in den 30 ger Jahren Hergestellte Psgr alter Form bereits deutlich besser performen als eine von 1911.

[Woelfchen]

ich habe letztens mal ein Kalkulator für ballistische Flugbahnen erstellt, mit dem ich ganz gut die Flugbahnwerte der L/4,4 Psgr für 20,3 cm 28 cm und 38 cm nachbilden kann,
diese kommen alle auf einen Luftwiderstandsbeiwert  für das Geschoss von 0,225 -0,23
die älteren Geschosse (15 cm und 28 cm L/3,7 Psgr haben einen Beiwert von 0,25)

mit diesem ballistischen Berechnungsmodel komme ich für das 12"/50 (30.5 cm) Mark 8 Projektil zu 517 kg auf einen Luftwiderstandsbeiwert von etwa 0,26 und für das  16"/50 (40.6 cm) Mark 7 zu 1225 kg auf 0,27. damit ließen sich auch deren Flugbahnen hinreichend genau nachbilden.

Die alte 30,5 cm Psgr L 3,4  zu 405 kg erreicht die oben angegebenen Reichweiten mit einem Luftwiderstandsbeiwert von 0,33 wobei der Reichweiten Wert für 13,5 Grad nicht plausibel erscheint. Reichweiten für 16,5 und 45 Grad ließen sich ziemlich genau nachbilden.

Zusammenfassung Cw-Wert meinerseits (habe ich es richtig Verstanden?):
US Granate 30,5cm WWII: 0,26 - 0,27 (AP hat 137,2cm -> L4,5)
Deutsche Granaten WWII: 0,225
Zwischenzeit (L3,7): 0,25
Deutsche Granaten erster Weltkrieg 0,33 (Gelöscht weil Verlesen)

Was auffällig ist:
Eine "hochmoderne" US-Granate L4,5 soll einen etwas schlechteren Luftwiederstandsbeiwert als eine "ältere" deutsche L3,7 Granate haben?
Eine moderne deutsche Granate einen wesentlich besseren? Von der Optik sehen die sich verdammt ähnlich.
Ich kann es zwar nicht beweisen, aber ich denke hier stimmt was nicht.

Viele Grüße
Johannes

[Matrose71]

Hallo Thoddy,

bei den 12000m habe ich etwas Zweifel.
Ausgehend von der 28cm L54 SK 34 würde ich die 30,5cm/50 SK L50 bei 15000m um mind. 10% vorne sehen, was 372mm Durchschlag bei 15000m bedeuten würde, insoweit baut mir, bei deiner Berechnung, die APC L 4.4 etwas sehr stark ab, zwischen 10 bis 12 km.
Die US 12"/50 ist bei 15000yards (13716m) bei 395mm Durchschlag.
Ich kann eher nicht glauben, dass die US Kanone bei gleicher KI, aber wesentlich weniger MV mehr Penetrationskraft bei 13700m hat als die deutsche Kanone mit fast 90 m/s mehr MV, mit der APC L 4.4 bei 12000m.

Zum Vergleich:

10000m = 30,5cm/50 SK L50 = Durchachlag 426mm
9144m = US 12"/50 = Durchschlag 463mm

Auch das finde ich in Bezug auf die 28cm L54 SK 34 gegenüber der  US 12"/50 grenzwertig, aber noch schlüssig.

[Thoddy]

Was auffällig ist:
Eine "hochmoderne" US-Granate L4,5 soll einen etwas schlechteren Luftwiederstandsbeiwert als eine "ältere" deutsche L3,7 Granate haben?
Eine moderne deutsche Granate einen wesentlich besseren? Von der Optik sehen die sich verdammt ähnlich.
Ich kann es zwar nicht beweisen, aber ich denke hier stimmt was nicht.

Viele Grüße
Johannes

Vergleich für das  USs 16" zu 2700 lb MV 2500 fs
roten Werte gemäß Navweaps vs die von mir berechneten Werte
hinten Abweichung bei der Auftreffgeschwindigkeit
für kurze Entfernungen tendiert mein  Primitivmodell
zu etwas geringeren Geschwindigkeiten bei höheren Geschwindigkeiten zu etwas höheren
durch etwas spielen mit der Dragfunktion läßte sich sicherlich hier noch ein bessere Übereinstimmung erreichen. Aber die Abweichungen sind bereits hier in der Regel deutlich unter 1%
die Erhöhung habe ich aus den abriged rangetables der USN für die 5000 er Entfernungen mußte ich interpolieren

mein ballistisches Modell ist ein "Primitivmodel" und ich weiß auch nicht wie die US Rangetablewerte ermittelt wurden. Sind sie berechnet oder wurde die Flugbahn vermessen Wenn es berechnet wurde was für ein Athmosphärisches Model wurde verwendet. Es ist ersichtlich das die Amerikaner generell mit einer geringere Luftdichte für die Meereshöhe als die Deutschen rechnen. Was für eine Dragfunktion wurde verwendet. Gibt es Werte die zum Beispiel interpoliert wurden.

Mein Modell(habe ich irgendwo abgeschrieben) ist angelehnt an Physik aber berücksichtigt zum Beispiel unter anderem nicht
-den Auftrieb des Projektils wenn es sich durch die Athmosphäre bewegt.
-Auswirkungen der Änderungen der Rotationsgeschwindigkeit (Stabilität versus Folgsamkeit und deren Auswirkungen auf den Luftwiderstand des Projektils)
-der Magnuseffekt ist nicht berücksichtigt. (Durch den Magnuseffekt bewegt sich das rotationsstabiliserte Geschoß nicht gerade in der Abschußrichtung sondern beschreibt eine Kurve wenn man von oben auf die Flugbahn schaut.)damit verlängert sich die Flugbahn was zu Abweichungen im besonderen beim vergleich Auftreffgeschwindigkeit u Flugzeit führen könnte.(bei gleicher Flugzeit hat das Projectil eine Höhere Auftreffgeschwindigkeit da es ja einen längeren Weg zurücklegt.

-nach dem Abschuß bewegt sich die rotierende Erde unter dem Projektil weiter die Ausrichtung des Geschützes in Bezug auf die Rotationsrichtung hat Auswirkungen auf Schußweite und Seitenabweichungen
Abschußpunkt und Auftreffpunkt befinden sich nicht in einer ebene sondern auf einer überschlägigen Kugelform die Richtung der Gravitationskraft wird auch nicht korrigiert

mein Modell verendet zusätzliche LuftwiderstandsCoeffizienten mit quadratischer und mit linearer Auswirkung. Aus den Formen der Dragfunktionen für unterschiedliche projektilformen und unterschiedliche Stabilisierung  im Bereich der Schallgeschwindigkeit folgen Sondereinflüsse, die vermutlich schwierig mit einfachen mathematischen Funktionen darzustellen sind.


das Geschütz ist in der Regel nicht auf Meereshöhe aufgestellt

[Thoddy]

Hallo Thoddy,

bei den 12000m habe ich etwas Zweifel.

ich habe nachgerechnet du hast recht

für 10 km
Auftreffgeschwindigkeit 627 m/s 
Auftreffwinkel 5,9 °
Durchschlag 447 mm

für 12 km
Auftreffgeschwindigkeit 590 m/s
Auftreffwinkel 7,8°
Durchschlag 409 mm

ich hatte mit  gemischten und zusätzlich mit falschen Werten gerechnet und hoffe jetzt besser zu sein (die Korrektur ist im Ursprungspost auch eingearbeitet)

[Peter K.]

An zeitgenössischer Literatur zum Thema Innen- und Außenballistik empfiehlt sich

Ludwig HÄNERT, Geschütz und Schuß, 1935

bzw. zur Außenballistik

HERRMANN, Exterior Ballistics, 1935