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俾斯麦号战列舰防护性能和图解沉没原因
作者:PBSNPR
发表时间:2017-06-30
更新时间:2017-06-30
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前言

德意志第三帝国海军的象征俾斯麦号战列舰,作为一艘优秀的战舰,甚至从作为敌人的英国首相温斯顿·丘吉尔都称她是“造舰史上的杰作”。但对于俾斯麦号战列舰的沉没原因,数十年来各家一直众说纷纭,大多数军事爱好者认为她是被英国皇家海军击沉的,但仍旧有少数人认为俾斯麦号是由舰员自行凿沉的,究竟是什么原因使得这艘“永不沉没”的军舰女航就沉入大西洋呢,相信诸位看了这篇文章后心中都会有答案。

德意志第三帝国海军骄傲——俾斯麦号战列舰
http://www.wallpaper-area.to/wallpaper/5/56/Schiffe_023.jpg

壹:俾斯麦号防护性能

俾斯麦号战列舰被德国海军冠以“永不沉没”的称号绝非浪得虚名,优异的军舰防护性能一直是德国军舰一大特色,这个特色从过去到现在依旧不变, 军舰防护性能是一艘军舰抗沉性能的最直接体现,让我们来看看俾斯麦号战列舰的防护性能如何吧。

1、坚固的舰体构造和细密的舱室分割

在纵向俯视图上,俾斯麦的舰体为纺锤形,中间最粗,向首尾两端以抛物线形逐渐变细,这种形态的舰体很容易获得可靠的构造强度。在横向上,由于布置了厚重的上部舷侧装甲和上装甲甲板,该舰在上甲板下方就布置了第一主构造梁,并在第二甲板下方布置了第二主构造梁,使该舰拥有双层舰体上部主构造梁,而不是象其它多数国家战舰那样在主水平装甲下方布置单一的主构造梁,这样做的好处是充分利用了15米高36米宽的全部舰体横截面的尺度布置主承力结构,最大限度的增加了承力结构的几何力矩从而提高了强度。

各国的军舰上都有把一部分装甲融入构造的做法,而德国人在这方面做得最为广泛,最典型的案例就是德意志级装甲舰。借助德意志级装甲舰的成功设计经验,俾斯麦同样把大量的装甲融入了它的舰体构造中。其中独立充当构造构件的有110-120mm的主水平装甲倾斜部分,80-100mm的主水平装甲水平部分,20-60mm的横向内部装甲和30mm的纵向内部装甲。德意志级装甲舰是在保持舰体构造强度不变的前提下节省舰体结构重量的典范,而俾斯麦在舰体结构重量保持11691吨不变的前提下,把装甲融入构造则大幅的增强了舰体强度。巧妙的构造设计加上优质的造船材料,为俾斯麦战舰打造了一个强度极为可靠的舰体。实战中即使在军舰被毁灭的时候,俾斯麦和提尔皮茨的舰体主体部分也没有发生断裂和明显的扭曲,这一点明显有别于其它国家的多数军舰。

俾斯麦全舰分为22个主水密隔舱段,从第3到第19舱段为主装甲堡区域,舰体主装甲堡长达171米,最宽处36米,保护了70%的水线长度和85%-90%的浮力以及储备浮力空间,这是任何同时期战舰也无法做到的大手笔。在巨大的舰体主装甲堡内,德国人又在纵向和横向上安装了多重装甲和水密隔板。以锅炉舱段下部舰体为例,除了两舷各拥有宽度为5.5米的防雷隔离舱外,内部又被分成三个并排布置的水密隔舱,每个隔舱内安放着两台高压重油锅炉,俾斯麦拥有两个这样的舱段,它们中间被一个副炮弹药库舱段隔开。在这样的布置下,一个锅炉舱进水,战舰只会损失六分之一的动力,来自一个舷侧方向的攻击最多只能让战舰的两个锅炉舱进水,损失三分之一的动力。此外,与其它国家的战列舰不同,依托大量的横向、纵向和水平装甲,该舰在主水平装甲以上的上部舰体内也设置了大量的水密隔舱。加上下部舰体,俾斯麦全舰被细分成数千个大小不一的独立水密隔舱,就像锅炉一样,该舰每个重要的子系统都被以尽可能降低风险的原理分隔放置在这些隔舱内,从实战情况来看,英国人很难用单一的常规攻击方式毁灭该级战舰。

俾斯麦号平面立线图。
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俾斯麦舱室各舱室断截面。
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俾斯麦装甲舱室分布图。
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2、结构简单但工艺优异的防雷结构

俾斯麦的防雷隔离舱在舯部深5.5米,向舰尾方向逐渐减至5米,向舰首方向逐渐减至4.5米,由22mmSt52船壳—空气舱—18mmSt52油舱壁—油舱—45mmWw主防雷装甲板—8mmSt52防水背板构成,为两舱四层钢板的布置结构。该结构在动力舱段的主防雷装甲后面没有设置完整的过滤舱,而在副炮弹药库和主炮弹药库舱段的主防雷装甲到弹药库壁之间,管线舱和下方的储藏舱一起形成了完整的过滤舱。整体上看,除了弹药库舱段的布置相对还算严密以外,与同时期其它国家战列舰的防雷结构相比较,俾斯麦的结构要简单得多,设计要求也不高,仅仅为抵御250kgTNT的水下爆破。但出人预料的是,它在实战中的表现。

从1940年7月西非达喀尔“黎塞留”号战例,1941年3月马塔潘角“维内托”号战例,1941年12月南中国海“威尔士亲王号”战例来看,这些防雷结构复杂,设计要求为抵御350-454kgTNT水下爆破的战列舰,没有一艘能抵御150-176kgTNT装药的鱼雷攻击,而1941年5月大西洋上,“俾斯麦”号战列舰被击中了枚箭鱼式攻击机投下的211kgTNT装药的机载鱼雷,除了阴错阳差的打坏了无法防御的船舵外,其破坏力均被防雷结构完全抵挡,几乎没有造成任何损伤,这说明俾斯麦防雷结构的实际抵抗能力远在上述几个国家的同行之上。再根据其它更严峻的受打击情况,国外专题网站上的技术介绍文章明确表示认为其实际能力远远超过设计要求的防御250kgTNT水下爆破(原文:Overall, the torpedo defence system was designed to resist a TNT charge of 250 kg although its resistance actually proved to be considerably higher than that)。德国海军在1944年11月12日关于提尔皮茨损失的222-45号技术报告上指出它的TDS(Torpedo defence system)能抵挡300kg德国hexanite烈性炸药的水下爆破,可以认为这是该级战舰防雷系统的实际准确防御水平。

产生以上结果的原因,我分析有以下两个方面:一方面是St52造船钢的高性能得到了发挥,防雷结构内布置稀疏但厚度不低的St52水密隔板兼顾着优良的鱼雷爆破冲击波抵抗能力;另一方面是德国人的种族特性体现在了工作习惯上,是近乎于偏执的慎密、严谨、精确,这使得德国武器系统即使在设计上存在不足,也常常被总是创造奇迹的德国工人弥补回来,虎式坦克和俾斯麦战舰上都发生过这样的事。

俾斯麦级战列舰舰体剖视三维立体图。
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3、全面防护

俾斯麦的主装甲带长达171米,覆盖了70%的水线长度,装甲堡侧壁从水线以下3米多处一直延伸到上装甲甲板,在整个舷侧立面的常见被弹部分都布置了厚重的装甲,是二战时代装甲覆盖面积比例最大的战列舰。其上部2.6米高的舷侧装甲带由厚达145mm的KCn/A钢板制成,与50-80mm的Wh上装甲甲板一同保护着整个位于主装甲堡上部舰体内的水兵生活和工作区,可以抵挡重巡洋舰的炮弹和中小型航空炸弹。中部是位于水线上下的320mm厚5.2米高的KCn/A钢板制成的主舷侧装甲带,可以在正常交战距离以材料质量优势独自抵挡大部分战列舰的炮弹。在吃水9.8-10.4米的作战常态重量时,俾斯麦高5.2米的320mm主舷侧装甲有2.6-3.2米被埋在了水下,在320mm主舷侧装甲的下方,还有一道高0.6米均厚为170mm的主舷侧装甲下沿,使该舰拥有深入水下达3.2-3.8米的舷侧装甲,为其提供了良好的水下防弹能力,炮弹必须在水中穿行很长的距离击中更低的位置才能穿过22mm船壳进入防雷吞噬舱和吸收舱,这时后面的45mm主防雷装甲板已经能够独立抵挡。

在舰体主装甲堡内,位于主装甲甲板以下的空间,设置有8道由厚达20-60mm的Wh钢板制成的横向内部装甲墙,它们也被同时作为舰体横向构造的一部分。8道装甲墙和首尾两端320mm厚的横向外装甲墙共同把俾斯麦战舰主装甲堡内的下部空间分为9个重装甲舱段,其中的6道,以30mm的厚度又延伸到上部舰体内,和首尾两端100-220mm厚的横向外装甲墙共同把主装甲堡内的上部空间也分为7个重装甲舱段。即使有战列舰炮弹或穿甲炸弹射入其中爆炸,弹片受到这些内部装甲的阻挡,破坏力也会被控制在较小范围的空间内。

俾斯麦的舰首和舰尾水线部位分别设有60mm和80mmWh钢制成的轻装甲带,它们会在舰体受到攻击的时候尽可能的保持水线外形的整体完整度,防止舰体表面发生大面积破碎。俾斯麦在舰首水下被英国战列舰炮弹炸开一个对穿的窟窿,舯部水下外壳被炸开另一个窟窿,还损失了1/6动力的情况下仍然保持了28节的航速。反观没有舰首水线轻装甲带的武藏号,其舰首水线部位的船壳被一颗航空炸弹撕开破口以后,向外翻卷的钢皮形成了巨大的阻力,使武藏号的航速从27节降为21节。在一战中积累有丰富实战经验的英国、德国以及法国、意大利等欧洲国家在之后设计的新式主力舰上都设有环绕首尾水线的轻装甲带,只有环太平洋地区的美国和日本取消了这个设置。日本人在大和级战列舰上甚至连所有战舰都不可缺少的尾部主水平装甲都取消了,仅设立了两个各自独立的主副舵机装甲盒,完全放弃了对传动轴通道区的装甲保护,依赖运气让敌人的炮弹和航空炸弹不会命中这里。而美国人则认为时代已经进步到军舰能在很远距离以火炮决定胜负的程度,因此仅以质量一般的单层外倾斜内置舷侧装甲薄板作为新式战列舰的主要防御手段,实战中却总是美国军舰和对手日本军舰咬得最近,反而是没有这个想法的欧洲人总是能在很远的距离上开炮并区分高下,屡屡刷新主力舰炮战的最远命中记录。在此美国设计师应该感谢日本人那些老旧的性能低劣的舰炮,并感谢日本人舍不得将大和级战列舰投入到初中时期的海上炮战中。日本人这样设计军舰是因为受到自身工业基础的限制,而美国人则是乐观主义。

二战时代的大部分新式战列舰都采用了重点防护的方式布置装甲,这是因为它们的装甲比重小,没有多余的装甲去防护非致命部位,保证重点部位不被击穿,是首要的。但是在重点部位能防御敌舰炮弹的前提下,自然是防护尺度越大越好。全面防护的军舰与重点防护的军舰相比,无论在装甲都能被炮弹击穿还是都不能被炮弹击穿的情况下,都是前者能承受更多得多的打击量。从照片上看,俾斯麦战舰在最后的战斗中面对多达2876枚英军舰发射的各种口径炮弹(其中14,16英寸口径炮弹大约700发)和多枚鱼雷的打击后,舰体外观依然基本完整,而仅仅承受了5发18.4kg装药的战列舰炮弹打击的让.巴尔号,舰体外观已经面目全非。这也证明了一些人所谓的“重点防护军舰的nothing区域不会引爆APC”的说法纯属幻想。重点防护是一种不得已而为之的举措,并不是军舰的非重点部位真的无足轻重。军舰的理想防护形态是重点部位防御能力不低于甚至高于重点防护的全面防护,这就是下文即将谈到的二战时代德式军舰的独特防护形态。

俾斯麦号舰体装甲防护布置和装甲厚度图。
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俾斯麦号战列舰舰艏细节,该舰在这个位置上也敷设有装甲,而在其他国家的军舰上该区域则没有装甲。
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4、全面防护中的重点防护—穹甲

二战时代大部分国家的军舰主水平装甲都是布置在主舷侧装甲上方,与主舷侧装甲上方边缘连接,构成一个密闭的装甲盒。德国军舰则不同,它采用了一种叫做装甲堡延展结构的装甲布置方式,其主水平装甲位于主舷侧装甲一半左右位置的腰部,在靠近舷侧的两端以小俯角向下倾斜,延伸到主舷侧装甲的下部位置与之相连,这样的主水平装甲在横截面上看起来是一个穹顶,被称为“穹甲”。穹甲顶部位于水线附近,在军舰处于作战常态排水量的时候则往往位于水线以下,这就使得敌方炮弹在穿过其主装甲带后还必须再穿过这层装甲,才能进入德舰的机舱、锅炉舱、副炮弹药库和主炮弹药库。虽然穹甲布置缩小了舰体核心舱室的空间高度,但这个问题往往在德舰舰体主装甲区的巨大长度上得到弥补,从而保持了德舰核心舱室的空间总量。以俾斯麦战舰为例,其380mm主炮弹药库,锅炉、轮机、150mm副炮弹药库,105mm、37mm和20mm高炮弹药库,锅炉舱到轮机舱的蒸汽输送管道,贯穿全舰的纵向主电缆通道全部布置在了80-120mm穹甲的下方,容纳的设施比大部分其它国家的新式战列舰还多。

主舷侧装甲与主水平装甲的重叠布置本身就给来袭炮弹设置了巨大的总穿甲路径厚度,撇开“主舷侧装甲—穹甲水平部分”这种一看就无法击穿的穿甲路径,仅以“主舷侧装甲—穹甲倾斜部分—主防雷装甲”这个穿甲路径来评估俾斯麦的舰体侧面防护能力。这个路径为来袭炮弹设置了水平厚度达658-685mm,绝对厚度达475-485mm的装甲。除此以外,炮弹在穿过第一层装甲时还会发生三个额外的负面效应,即弹道转正、弹体破坏和弹轴弹道偏离。即使是命中并击穿主舷侧装甲的炮弹,在击穿以后,弹道受厚装甲的转正效应影响将偏向垂直于主舷侧装甲的方向,以极小的入射角接触110-120mm的Wh准水平装甲(68度倾斜),随即发生跳弹。此外,炮弹弹体在克服主舷侧装甲670-700HB的表面硬度和穿过深达40-50%的递减渗碳层以及后面的匀质层时自身也会被严重破坏,失去常态下有利的穿甲外形。同时,受到不均衡的金属内应力作用,弹体中轴线与弹道会发生偏离,并在随后飞过的距离中进一步加大偏离。这三个额外的不利变化会在装甲厚度本身之外极大的增加炮弹穿透下一层装甲的难度,受到巨大的装甲厚度阻隔、弹道转正效应、弹体破坏作用和弹轴弹道偏离作用的多重影响,二战时代没有什么舰炮炮弹能在哪怕是极近距离击穿俾斯麦的舰体侧面防护。即使是立场上相对拥美的近代海军历史学者,美国人Nathan Okun在其《Armor Protection of the Battleship KM Bismarck》一文中也认为俾斯麦的穹甲在常态(处于正常作战吃水,没有发生大角度倾斜)下是无法被击穿的(原文:The bismarck's internal vitals could not be directly reached through the side belt armor under any normal circumstances due to the sloped "turtle-back" armored deck design)。主舷侧装甲与主水平装甲的重叠布置再加上装甲质量的优势使俾斯麦的舰体侧面防护甚至超过了大和这样的巨无霸战舰,位列世界第一,成为该舰最显著的强项。


俾斯麦舰体中部装甲厚度示意图(标注绿色的为动力舱)。
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5、双层装甲甲板

军舰上部舰体的金属板材水平结构,从功能上分为装甲甲板、水密甲板和两用甲板三种。装甲甲板由匀质装甲钢制成,具有很高的防弹性能,但其接缝处在受到强力打击后不一定还具有水密功能,所以在其下方铺设有水密甲板。水密甲板由船舶结构钢制成,具有极佳的韧性和延展性,通常在发生大幅度形变后仍能承担水密作用,即使发生破裂也容易修补,但其材质软,防弹性能低。两用甲板的用材是经硬化处理过的船舶结构钢,能兼顾防弹和水密的双重作用。当然,它的防弹性能不如纯粹的匀质装甲钢,而水密性能不如纯粹的船舶结构钢,但因为受材料特性限制,厚度不足的金属板材无法再细分为装甲甲板和水密甲板,所以对其进行功能整合,成为两用甲板,这在美国和意大利战列舰上被广泛采用。

德国战列舰没有设置两用甲板,它们采用了装甲甲板和水密甲板分离的传统布局。俾斯麦位于机舱和弹药库上方的舰体水平结构有三层,第一层由柚木+50-80mmWh装甲甲板+10mmSt52水密甲板+第一主构造梁构成;第二层由20mmSt52水密甲板+第二主构造梁构成;第三层是该舰上为数不多的创新设计之一,在80-100mmWh水平部分装甲甲板的下方是20mm的St52水密甲板,再往下并没有象其它国家的战列舰一样布置主构造梁而是水平铺设了一层构造加强筋,与装甲甲板一同被作为舰体构造的组成部分,承担和主构造梁相近的作用。此外,构造加强筋由弹性形变范围刚好比Wh钢略大一点的St52钢制成,可以随着Wh装甲板一同发生弹性形变并分担抗拉峰值受力,再随着Wh装甲板一同恢复,以此提高整个水平结构的防御力,加强这道保护动力舱和弹药库的最后防线。与其它国家的军舰不同,俾斯麦战舰拥有两层独立布置的装甲甲板。在动力舱段上方,上层水平装甲厚50mm,下层水平装甲厚80-110mm,其中央部位总厚度为130mm,靠近两舷为160mm;在副炮弹药库舱段上方,上层水平装甲厚50mm,下层水平装甲厚100-120mm,其中央部位总厚度为150mm,靠近两舷为170mm;在主炮弹药库舱段上方,上层水平装甲厚80mm,下层水平装甲厚100-120mm,其中央部位总厚度为180mm,靠近两舷为200mm。此外,俾斯麦战舰拥有3层独立布置的水密甲板,在舰体中央部位总厚度为50mm,靠近两舷为35mm。

比较战列舰的水平防御能力,通常仅比较装甲甲板的厚度,但为了更加精确,这里对装甲甲板、水密或两用甲板进行分别比较。与乔治五世级战列舰相比,俾斯麦水平装甲厚130-200mm、水密甲板厚35-50mm;乔治五世水平装甲厚124-149mm、水密甲板厚46mm,再考虑到德国在匀质装甲和造船材料两方面的优势,俾斯麦的水平防御能力全面超过了乔治五世级。与衣阿华级战列舰相比,在动力舱段,俾斯麦总厚130-160mm的Wh水平装甲等效于更厚的ClassB装甲,而衣阿华相同部位的水平装甲仅为121-147mm的ClassB。但是,俾斯麦总厚35-50mm、硬度为160-190HB的St52水密甲板防弹性能不如美国战列舰总厚50-66mm、硬度为200-240HB、专为兼顾防弹作用而设计的STS两用甲板。综合考虑,两者在动力舱段的水平防御能力可能大致相当。俾斯麦的水平防御最强部分在弹药库舱段,它拥有总厚180-200mm的Wh水平装甲和总厚35-50mm的St52水密甲板,全面超过了水平防御与自己动力舱段相同的衣阿华级战列舰的弹药库舱段。由于存在明显的材料质量优势,俾斯麦的弹药库舱段水平防御与水平装甲总厚210mm、水密甲板总厚35mm的黎塞留级和水平装甲总厚200-230mm、水密甲板总厚53mm的大和级战列舰的弹药库舱段相比也未必逊色。结合动力舱段的情况,俾斯麦的舰体水平防护仅次于黎塞留级和大和级战列舰,应该是位列世界第三。英国空军的实战报告指出,提尔皮茨号多次抵挡住英军重型轰炸机投下的800kg重磅炸弹,这成为专门为其制造5500kg高脚杯超重型炸弹的直接原因。

俾斯麦舰体中部装甲结构截面图,双层甲板布置一目了然(从图中可见钢材型号和厚度)。
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6、火力、火控和指挥系统防护


俾斯麦前后各有两座双联装的380mm主炮塔,其炮座露天部分是厚340mm的KCn/A装甲钢圈,国外专题网站上的技术介绍文章明确写出等效于390-405mm的同时期美国ClassA装甲钢圈(原文:In terms of US Class A armour, the effective resistance of the 340 mm (KC) barbette armour was 390-405 mm),参考衣阿华战舰防御相同舱室的ClassB厚度比ClassA大43%这个差距,保守估计其防护力也应该高于美国衣阿华级战列舰炮座的439mmCLassB匀质装甲钢圈,这是不了解装甲种类和质量差距的人想不到的。炮座在舰内从80mm上装甲甲板到100mm主装甲甲板之间的部分是厚220mm的KCn/A装甲钢圈,外围侧面受到145mm-320mm的KCn/A舷侧装甲和30mmWh内部纵向装甲的保护,总厚度为395-570mm,防御能力高于炮座露天部分。
俾斯麦主炮塔旋转部分的正面是360mm的KCn/A装甲板,侧面是220mm的KCn/A装甲板,背部是320mm的KCn/A装甲板,顶部由130-180mm的Wh装甲板覆盖。背部厚达320mm的KCn/A装甲是为了对付数量众多的敌舰从左右舷侧方向夹攻而设置的,德国和苏联这样海军水面舰艇处于绝对数量劣势的国家都这样布置军舰炮塔装甲,这也是全面防护的一个部分。正面360mmKCn/A装甲的抗弹能力等效于414mm-432mm的同时期美国ClassA装甲,不会低于美国衣阿华级战列舰主炮塔正面的63mmClassA+432mmClassB复合装甲,但前上方有一块厚180mm大约60度倾斜的Wh匀质装甲板,承担着炮塔前立面33%左右高度的防护,在中远交战距离,这里的防御弱于同样防护炮塔前立面的360mmKCn/A装甲板,并且拥有不低于后者的被弹面积,造成了装甲防御的缺陷。由于这一缺陷的存在,俾斯麦主炮塔旋转部分的装甲防御水平大为降低。

但对于主力舰的炮塔防护而言,装甲并不是唯一性的,因为很多时候即使装甲不被击穿炮塔也会失效,例如武藏号的炮塔因为前部舰体命中航空鱼雷而不能旋转,俾斯麦号的A、B两座炮塔因一枚炮弹在它们之间爆炸而一度卡死,乔治五世号的A、C炮塔、威尔士亲王号的C炮塔和罗德尼号的炮塔在轰击俾斯麦的过程中发生机械故障,黎塞留号的炮塔在射击中因操作事故炸膛,南达科他号的炮塔则在射击中因操作事故停电失效。相较之下德国主力舰的炮塔至少在不被重火力击中的情况下是稳定可靠的,没有发生过其它国家主力舰那样严重的机械故障和操作事故。由于这个原因,主力舰炮塔装甲不被击穿的主要意义在于保护内部机械不被彻底破坏,之后可以修理,而并不是一定能保护军舰在战场上的战斗力。一些人习惯把炮塔、炮座防护列为和舰体侧面、舰体水平防护同等重要的防御指标,其实在主力舰上前者远远达不到后者的重要程度。另外,这个问题仅发生在主力舰级别的炮塔上,实战中重巡洋舰以下级别的炮塔可以抵御大量的敌舰同级炮弹直接命中而稳定工作。

俾斯麦的主火力系统防护由上至下逐次递增,其顶部是220-360mm立面装甲的炮塔旋转部分,往下是340mm装甲圈的第一甲板上方露天炮座,再往下是外围装甲总厚395mm的第一至第二甲板中间段炮座,再往下是外围装甲总厚570mm的第二至第三甲板中间段炮座,最下方是侧面装甲总水平厚度达到685mm的弹药库。尽管俾斯麦的火力系统上部相对容易被破坏,但并不会因此影响下部的安全。越往下,敌舰的炮弹越难以击穿俾斯麦火力系统的外围防护,而击穿上部的炮弹,爆破威力受到炮座内部多重水平隔层和炮座下部装甲圈的阻隔,没有可能引起布置在炮座下部装甲内圈之外的主弹药库发生殉爆。

俾斯麦的副炮塔拥有100mmKCn/A的旋转部分正面装甲和80mmKCn/A的露天炮座装甲,能抵挡轻巡洋舰级别的炮弹。第一甲板下面是145mmKCn/A的上部舷侧装甲带+30mm的Wh装甲座圈,能抵挡重巡洋舰级别的炮弹。弹药输送通道通过其中一直延伸到穹甲,副炮弹药库位于穹甲下方独立舱段的中央部分内,受到320mm主舷侧装甲和100-120mm穹甲的保护,能抵挡所有战列舰的炮弹。与主火力系统的防护情况相似,俾斯麦副炮火力系统的防护也是由上至下逐次递增。大部分其它国家的新式战列舰副炮塔都不具有俾斯麦这样厚重的装甲,这也是德舰全面防护的一个体现。

俾斯麦的指挥塔立面装甲为350mmKCn/A,顶部220mmWh,底部70mmWh。350mmKCn/A装甲等效于403-420mm的同时期美国ClassA装甲,这比439mmClassB匀质装甲的美国衣阿华级战列舰的指挥塔防护要更强。同时德国战列舰指挥塔的防护空间也比美日战列舰大不少,可以容纳更多的指挥人员和设备。此外该舰在后部舰桥上还拥有一个立面装甲为150mmKCn/A的备用指挥塔,在主桅楼顶端还拥有一个立面装甲为60mmWh的装甲了望塔,是大部分其它国家的新式战列舰所没有的。该舰安置在三个装甲塔上方的三个主要探测和火控系统单元也安装有60-200mm不等的立面装甲,防护极为考究。总体上而言,俾斯麦已经是火控和指挥系统装甲防护最为周全的新式战列舰。

俾斯麦号舰桥和烟囱部位舱室截面图。
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俾斯麦号共有8门克虏伯SKC/34 L52型15英寸主炮,分装在四个双联装炮塔内,可见炮塔体积庞大。俾斯麦号的四座主炮炮塔每座四周都有厚甲保护,这也是全面防护的一个体现。
https://chicomiranda.files.wordpress.com/2013/05/cm_marinhaalemadetalhes_31.jpg

7、防御上的缺陷:

德国人在设计这艘军舰时,即意识到德国海军不可能在短时间内具备和皇家海军进行决战的实力,大型水面舰艇在很长一段时间内会被用来执行破交作战,因此整艘军舰必须能在受到一定损伤的情况下继续执行任务,所以在军舰设计上采用了“全面防护”(All Armor)方式去设置装甲防护,但除了舰首和舰尾很短的一段船体,这个关键的“舰首和舰尾很短的一段船体”成了二战时期所以德国大型水面舰艇防护上的通病,以“欧根亲王”号重巡洋舰为例,该舰在1942年2月23日停泊在挪威时,被英国潜艇“三叉戟”号命中三条鱼雷,中雷部位正是脆弱的舰尾,当时军舰舰尾几乎整个被切掉,幸好当时停靠在港口能进行就地修理,否则该舰后果将难以想象。

为什么会造成这个结果呢?原因是德国各类军舰中,在舰尾和舰艏的结构上都存在着重大的设计缺陷,水密舱没有连到这里,且有明显的结构亢余,金属焊接部位还出现了疲劳现象,所以重磅炮弹或者鱼雷一旦击中这个部位就能很容易地形成贯穿,丹麦海峡之战中俾斯麦号的舰艏被威尔士亲王号14英寸炮弹射穿的正是舰艏的疲劳部位。

舰艏残骸部位一处弹坑,这是在丹麦海峡之战中被“威尔士亲王”号14英寸炮弹射穿的。
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俾斯麦号残骸舰尾的断面,在军舰沉没的过程中舰尾整个因为水压被切掉。
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俾斯麦号战列舰在丹麦海峡之战中受损情况示意图。(一):她的舰首被一枚14英寸炮弹贯穿,这一击使得舰首数个水密舱失效,之后就造成舰首大量进水。
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生存力和战斗力保护能力总评

防护和生存力一直都是德国军舰最显著的性能强项,这与德国海军的设计思想有关,从前无畏时代起,德国军舰一直就是世界上最重视防御的军舰。德国人不仅在技术上强化了军舰的防御,也在设计取舍上加大了军舰防御的优先性:俾斯麦是二战时代建成战列舰中装甲比重最大的战列舰,不含炮塔旋转部分的装甲总重量就达到了标准排水量的41.85%;也是二战时代防护尺度最大的战列舰,主装甲堡侧壁覆盖了70%的水线长度和全部的干舷高度。更可贵的是,德舰的全面防护并非一些人想象的防护面积大但要害部位薄弱,而是在实现大防护尺度的同时,依赖大防护尺度提供的空间补偿下移主水平装甲,以下沉布置主水平装甲的方式让其与主舷侧装甲一同重叠于弹道上,使要害部位的防护也得到超越一般军舰的强化。除了防护尺度以外,俾斯麦同时还是二战时代舰体侧面装甲最厚的战列舰,重叠在弹道上的装甲水平厚度达658-685mm,绝对厚度达475-485mm,无论在全舰的防护尺度还是重点部位的防护厚度上都同时超过了其它国家的所有军舰。

如果从经济学的角度考虑,全面防护+穹甲的布置并不是二战军舰防御的最佳形态,但无疑是最强形态。因为需要很高的装甲比重才能实现,所以仅为对军舰防护要求最高的德国所采用。二战德舰的穹甲是与主水平装甲一体化的穹甲,并不同于大部分旧式战列舰上广泛使用的穹甲。旧式战列舰的穹甲倾斜部分与水平部分之间的角度很大,防弹效果更接近于垂直装甲而非水平装甲,这一点与二战德舰的穹甲有质的不同。另外旧式战列舰一般没有主水平装甲这个概念,穹甲很薄,很多不具备独立的防弹作用,只是一层舱壁。而以穹甲作为主要防弹装甲的旧式巡洋舰,存在的问题又是缺乏主舷侧装甲,仅仅依靠穹甲抵挡炮弹,防护效果自然很差。这些关系在此特别说明,防止一些人在词汇上故意混淆,用笼统的“先进”或“落后”来表述。无论其它方面怎样争议,德国军舰拥有过人的防护性能是勿庸置疑的。实战中俾斯麦战舰抵挡住了90发左右英国战列舰主炮炮弹和310发左右巡洋舰主副炮和战列舰副炮炮弹的直接命中,同时承受了多枚鱼雷的打击,再加上自行开闸放水达1小时才沉没。这是令其它国家任何同级军舰都望尘莫及的性能,难怪英国人在攻击它的过程中发出了种种惊叹。不止对于俾斯麦,二战英国人在每攻击一艘德国主力舰的时候也都发出了相似的言论,例如攻击提尔皮茨号和沙恩霍斯特号的时候。这当然应该不是英国人为了支持德迷与仇德者为难而胡说一气,而是在事实面前受到了发自内心的震撼,是对敌人的赞叹与折服,是最来之不易且最具说服力的证词。
从技术上看,俾斯麦成为“不沉之舰”的主要原因有三个:一是德国冶金材料技术和造船工艺的优势,二是巨大的全面防护尺度,三是主舷侧装甲与主水平装甲同时重叠于弹道上的独特布置结构。从实战上看,它无愧于这个称号。

以上所说的是俾斯麦战舰的生存力,关于该舰防御能力争议的主要焦点在于它的战斗力保护能力。事实上从日德兰海战时代开始,德国军舰就表现出生存力大于战斗力保护能力的现象,这是由于德国人在提高军舰生存力的同时无法随之有效提高战斗力保护能力而造成的。到了二战时代,由于德舰数量的进一步减少,德舰的生存力被进一步强调,这个差距进一步加大。可以确定俾斯麦的战斗力保护能力远不如自身的生存力,但比其它国家的同级军舰弱吗?

与大部分其它国家战列舰的情况相似,俾斯麦的主炮塔在不被炮弹击穿的情况下也会失效,这就使得即使把炮塔正面装甲的厚度增加到1米也无济于事。除了适当增厚炮塔前上装甲使之在中远交战距离与360mm前装甲的防护性能相等以外,笔者想象不出如何进一步保护俾斯麦的火力系统,相反是原有的四座主炮塔的设计在一定程度上缓解了这个问题。俾斯麦的大部分火控系统单元都拥有不同程度的装甲,其中最厚的达到200mm,而且分散布置在比任何其它国家的战列舰都更长的上层建筑上,指挥系统则设立了三个装甲塔,其中前部指挥塔的350mm装甲拥有很高的防弹性能,种种举措可谓穷尽心智,但是在极端恶劣的情况下仍然避免不了被全部摧毁,这就是现实。俾斯麦暴露出战斗力保护能力的问题只是因为它受到了任何其它国家的战列舰都不曾受到的火力打击密度和总量,而不是其它国家的战列舰不存在这些问题,尤其是火控和指挥系统防护俾斯麦总体上还要优于其它国家的战列舰,只是仍然无法达到可以无视战列舰和重巡洋舰炮弹高密度攻击的程度。

摆在眼前的现实是,当时的地球人能够制造出生存力极强的不沉之舰,但无法制造出战斗力保护能力也同样强的无敌之舰,以德国二战时代的国情来看,拥有一种能作为战列舰而尽可能长期存在下去的船比什么都重要,至于在火炮已经足够摧毁对手的前提下是不是还要在战斗中拥有多一门或者大一寸口径的主炮则显得毫无意义,德国人比谁都更加明白这个显而易见的情况,他们制造一级战列舰是为了满足自己的需要而不是为了与大洋彼岸的战列舰在舞台上去做健美表演。俾斯麦基本上已经是德国的4.2万吨级战列舰所能达到的最佳形态,虽然这不符合一些喜好粗大物体的军迷的感观习惯和简单思维,但却符合德国的国情。

总而言之:俾斯麦号战列舰的确是一艘整体设计理念和制造工艺都十分优秀的军舰,但绝非十全十美,局部结构上存在的缺陷是个不争的事实。

尽管,她很强大,但是,并不完美。

贰:沉没原因解析

(一)皇家海军舰炮,鱼雷摧毁?

1941年5月27日。皇家海军的主力舰队追上了丧失转向机动能力的俾斯麦号战列舰,并对她展开轮番攻击,这就是俾斯麦号沉没的原因么。

俾斯麦号在设计时没有采用当时流行的“重点防护”思想,仍采用从一战时留下来的“全面防护”军舰主舷侧装甲厚320mm 主装甲区长171米 占水线全长70%,采用材料是的是 KCn/A(Krupp cementite new type A)表面渗碳硬化钢,于1928年在传统的KC装甲基础上发展而成,用于建造俾斯麦的舷侧、炮座、炮塔立面、指挥塔立面装甲,是二战时代表面硬度最高,在中等厚度下防弹性能最好的舰用表面硬化装甲。其表面硬度高达670-700HB,递减渗碳深度为40-50%,基材硬度为230-240HB,基材抗拉强度为750-800MPa,基材屈服强度为550-600MPa。

《探索欧洲最大战列舰俾斯麦》上的文字以及考察队发行的画册上的图片加上网站warships上的火炮穿甲数据以后,多数人都确信俾斯麦的320mmKCn/A主舷侧装甲板抵挡住了绝大部分理论上拥有450-550mm匀质装甲穿深力的盟国战列舰炮弹。克虏伯装甲的领先地位,要追溯到1895年它的发明之时。新生的德国镍铬锰合金表面渗碳硬化钢立即压倒了全世界所有的装甲,从各国的实际做法来看,保证装甲质量的意义十分重大。而在保证装甲质量的前提下,并不是想做多厚就能做多厚,这就是很多国家的军舰装甲厚度为什么并不符合军迷的数字感观需要的原因。造舰冶金材料主要分为结构用钢、匀质装甲钢、表面硬化装甲钢三个类别。综上所述,最好的船舶结构用钢和最好的舰用匀质装甲钢均出自德国。剩下的舰用表面硬化装甲,在战列舰舷侧装甲级别的厚度上由英德两国平分秋色。至此世界造舰冶金材料技术领域颠峰地位的大半江山已被德国独自占据,这是打造不沉之舰的坚强后盾。

布洛姆·福斯造船厂至今仍保存着当年建造俾斯麦号用的钢板材料。
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英国军舰的炮弹有没有击穿俾斯麦号的厚甲呢?

英国海军大口径主炮装药量:

356mm MarkVII 22.0kg
381mm MarkI 27.4kg
406mm MarkI 23.2kg




沉没在海底的俾斯麦战列舰残骸全貌。
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俾斯麦战列舰残骸中部特写,主炮.烟囱。舰桥和部分副炮已经不翼而飞,但舰体结构依然比较完整。德国军舰强悍的垂直防御性能可见一斑。
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炮战示意图:刚开始时“罗德尼”号和“乔治五世”号分别在离俾斯麦号27000码的距离上开火射击。
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有趣的是英国战列舰在炮战后期抵近俾斯麦号把主炮炮管几乎降至水平,平射俾斯麦的舰体,以期打穿俾斯麦号的装甲带,但是结果无疑让他们失望了-打在俾斯麦号舰体上的大部分炮弹不是没有形成贯穿就是被舰体弹开。

炮战示意图:最后时刻,“乔治五世”号战列舰逼近到离俾斯麦号只有3000码的距离上开火射击,当时炮口几乎是水平。
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俾斯麦号战列舰舰体两舷的装甲带在炮战中共计有四处被贯穿,两处在主装甲带上,另外两处在主装甲带上方的次要装甲带上。图为次要装甲带其中一处被射穿后产生的弹坑。
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主装甲带其中一处被16英寸炮弹射穿后产生的弹坑,两处都是在右舷处。
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俾斯麦残骸的主装甲带上到处可见这种未能击穿的弹坑。
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俾斯麦号战列舰舰体两舷的装甲带在炮战中共计有四处被贯穿,两处在主装甲带上,另外两处在主装甲带上方的次要装甲带上。图为次要装甲带其中一处被射穿后产生的弹坑。
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俾斯麦号各个上层建筑装甲厚度及其材料:
指挥塔 立面350mm KCn/A 顶部220mm Wh 底部70mm Wh
备用指挥塔 立面150mm KCn/A 顶部50mm Wh 底部30mm Wh
装甲了望塔 立面60mm Wh 顶部20mm Wh 底部20mm Wh

在这里介绍下Wh(Krupp Wotan Hart Homogeneous armour steel)高强度匀质钢,于1925年在传统的KNC装甲基础上发明,其中的高性能部分(Wotan Starrheit,简称Wsh)被用于建造俾斯麦的所有水平装甲和首尾水线装甲带以及内部纵横向装甲。到二战时代,它们仍然是硬度、抗拉强度和屈服强度最高,抗弹性能最好的舰用匀质装甲。其硬度高达250-280HB,抗拉强度为850-950MPa,屈服强度为500-550MPa,延展率20%,是同时兼顾对炮弹和航空炸弹的穿甲防御以及抵抗大型弹片和爆破冲击波的最理想材料。虽然钢材性能优异,但上层建筑尤其是航海舰桥部分作为军舰指挥的指挥中枢在炮战一开始就遭遇到皇家海军的“重点关照”,大口径炮弹拿主装甲带没法子,但是对付上层建筑装甲还是没什么问题的,故在炮战开始不久俾斯麦号战列舰的上层建筑几乎就被英军的重炮一扫而光,而且俾斯麦号沉入海中时,巨大的水压把舰桥,烟囱等从军舰上压开了,这就造成了从舰体残骸上看不到主舰桥。

航海舰桥残骸,图中可见到舷窗。由于水压的作用,舰桥在下沉过程中和舰体撕裂分离,然后倒插在深海的淤泥中。
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俾斯麦号的前部瞭望塔残骸正面特写,可见到装甲上有一个黑色的弹坑。
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瞭望塔残骸侧面特写,可见16英寸炮弹贯穿后留下的弹坑。
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炮弹射穿装甲后在瞭望塔内部爆炸,使得瞭望塔内被炸得惨不忍睹
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火控室残骸,得益于四周都有厚甲保护才使得其在炮击中完好地保存下来。
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俾斯麦号的前部火控站的一道防护门,非常厚实。
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在俾斯麦号战列舰短暂的一生中,曾多次遭受鱼雷攻击的经历,取得命中的有三次:第一次在1941年5月24日晚间,遭到来自胜利号航母的剑鱼式鱼雷机雷击,只有一枚鱼雷击中位于舰体舯部,未造成大的影响。第二次5月26日夜间,遭到来自皇家方舟号航母的剑鱼式鱼雷机雷击,共有两条鱼雷命中,第一枚击中位于舰体舯部水线装甲带,未造成大的影响,但第二枚鱼雷着实要了俾斯麦号的命,这枚“幸运”的鱼雷不偏不移的打中俾斯麦的“阿喀琉斯之踵”-舰尾水线以下的螺旋桨和方向舵,将没有装甲防护的方向舵彻底打坏,船舵被打坏意味着俾斯麦号彻底失去了转向能力,成了一座海上的移动活靶,也终于在次日早晨被英军舰队追上,第三次雷击是在5月27日“多塞特郡”号巡洋舰对俾斯麦号实施的雷击,该舰分两次对着俾斯麦号左右两舷发射了3条鱼雷(具体位置不明),前两发鱼雷虽然命中但是效果不佳,只有第三枚鱼雷击中后,俾斯麦号才翻覆沉没,难道鱼雷是击沉俾斯麦号战列舰的罪魁祸首么?

5月26日20:40,俾斯麦号的方向舵被鱼雷击中,彻底丧失了转向能力。
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航空鱼雷在击中舰底后不仅使舵机受损,爆炸产生的威力还把舰底炸出一个大洞,这使得大量海水涌入舵机舱,造成舵机舱被淹,军舰失去了继续操舵的可能。
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俾斯麦号的方向舵,在被鱼雷击中的同时被撞歪,与螺旋桨叶片缠绕在一起。
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俾斯麦号战列舰巨大的螺旋桨叶片。
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要确定鱼雷是不是击沉俾斯麦号的最直接方法就是先找到,舰体中雷部位然后在研究装甲是否被击穿,且有无造成进水,由于手头没有关于英军舰发射的鱼雷命中俾斯麦号具体部位资料,只好从残骸上确认,但这却是非常难的一步。


俾斯麦号的舰体残骸有超过40%下部舰壳不翼而飞,这是什么原因呢?
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这种有着整齐边缘长条形破洞在舰体两侧都能找到,长短不一,使得从残骸上确认鱼雷击中部位变得不可能。
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俾斯麦号的在沉没到海底时,先是由舰首撞到了海底火山。
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待到整个舰体都撞上海底火山后,舰体又沿着山坡滑下来,这当中产生的巨大能量使得下部舰壳被压弹了出来与舰体分离。
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损伤示意图:碰撞产生的巨大能量使得下部舰壳的装甲板碎裂弹出。
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研究的结果是:

英军的舰炮几乎无法有效贯穿该舰的主装甲带,充其量也就是把俾斯麦号打残,受制于有限的炮弹,基本是打不沉俾斯麦号战列舰。而结合各方面因素来看俾斯麦号的水下防护能有效抵挡住英军舰和飞机的鱼雷攻击,鱼雷没能打穿俾斯麦号内部坚固的装甲核心,也就没能造成舰体进水,显然,鱼雷击沉说也站不住脚。

英军舰和飞机发射的鱼雷击穿了俾斯麦号水下部分的外部装甲,但由于油水舱起到了缓冲作用,并没有击穿内部舱室,也没能造成舰体大量进水。
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遭受鱼雷攻击的内部舱室残骸,看上去依旧完整,没有被鱼雷击毁。
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装甲舱壁用于抵挡鱼雷的攻击,事实证明—它做到了。
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(二)舰员自毁?

从被救起德国水兵的供述中我们得知,林德曼舰长在俾斯麦号的最后时刻下达了由舰员凿沉军舰的命令,难道这就是俾斯麦号战列舰沉没的真正原因么?

俾斯麦号战列舰从船体翻覆到最终沉入海底只经历了短短几分钟的时间,这表明出军舰沉没是由于海水大量涌入造成的,但从上面解析的两个原因以及几乎完好的舰体残骸来看,这似乎不太可能,那么就剩下了一种可能:海水大量涌入的直接原因是舰员自行凿沉。

战舰幸存者之一的Walter .Weintz先生描述,林德曼舰长应该是在5月27日9:30下达自沉命令的,水兵们花了45分钟的时间完成这个任务,但此时的俾斯麦号已被打成一堆废铁了

由此也可解释,军舰幸存者中为什么大部分都是主甲板以下的水兵,而主甲板以上人员几乎全挂了。

至今仍然健在的俾斯麦号的幸存者之一Walter .Weintz先生。
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根据资料和幸存水兵证实,俾斯麦号辅助轮机舱内有一个方形箱子上面写有红色的“V”(德语Versenken的开头字母,意为凿沉),箱子内有粘性炸药定时器,引信等爆破工具这是东西原本计划安装在通海阀和冷凝器上,后来被安置在涡轮发电机舱,主轮机舱等舱室中,炸药爆炸后,汹涌的海水迅速把这些主要舱室淹没了。

舰员用于自沉的炸药。
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叁:结论

个人认为如果舰员没有自沉俾斯麦号的话,待到皇家海军离去后,海面上会留下一个巨大的但又是千疮百孔的俾斯麦号战列舰残骸,其结果大概会和中途岛战役中的日本航母“赤城”号一样,残骸在海面漂流了数天之后,终会因为进水太多而沉没。也就是说如果没有舰员对军舰实施自沉,该舰的沉没也只是个时间问题,但并不是说自沉无用,从实际意义上来看舰员的自沉行为无疑加快了俾斯麦号的沉没速度,而从精神层面上来看,舰员对军舰实施自沉更体现了俾斯麦号的舰员在最后的绝境时刻仍然能主宰自己的命运,也是一种不屈精神。

俾斯麦号战列舰如今已经化作大西洋底的一堆废铁,如今我们也只有通过模型来追忆当时德意志第一巨舰的风采了。
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提示: 本博文来自于 Military2 版

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