04 de Julio de 2020, 14:48:33 pm

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El cañón naval más potente de la historia

Iniciado por Tamino53, 04 de Abril de 2020, 15:52:13 pm

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Tamino53

04 de Abril de 2020, 15:52:13 pm Ultima modificación: 04 de Mayo de 2020, 19:48:49 pm por Heinz von Westernhagen Razón: Ajustar el formato del texto
Introducción.-       

Entre los aficionados a la historia naval, una de las cuestiones abordadas con más frecuencia ha sido la identificación del cañón más potente montado en un buque (acorazado), antes de su desaparición definitiva tras el final de la Segunda Guerra Mundial (SGM), en cuyo transcurso, el cañón pesado naval dejó de ser el arma principal de los buques de guerra.

En la lógica normal, la potencia de un cañón era función directa de su calibre; así pues, un cañón de 18" (457.2 mm) de calibre debería ser más potente que un cañón de 16" (406.4 mm).Dado que el peso de los proyectiles es función directa de su calibre, y sus formas son similares (formas del cuerpo y la ojiva), la capacidad de penetración de los proyectiles es función directa de su energía cinética remanente, en el momento del impacto sobre un blindaje, e inverso a su sección recta (determinada por su calibre).Al comienzo de la Guerra en el Pacífico (Diciembre de 1941) el cañón más potente del mundo era el del acorazado japonés "Yamato" que estaba a punto de entrar en servicio.El modelo 40cm/45 Tipo 94, cuyo calibre real era de 46cm, disparaba un proyectil de 1460 kg (3219 libras) de peso a una velocidad inicial (en la boca del cañón) de 780 m/s (2559 pies/seg.). Esta información forma parte de lo salvado por la Comisión Técnica Naval que los EE.UU. enviaron a Japón al finalizar la guerra y que estudió los aspectos técnicos de la Marina Japonesa durante 1945 y comienzos de 1946.

Vista interna de una de las torres del Yamato, con las piezas de 40 cm/45 Type 94

La velocidad inicial no era nada extraordinario, pero la energía cinética capaz de desarrollar el citado proyectil sí lo era, ya que es función directa de la masa (peso/aceleración de la gravedad).

Tipos de proyectiles de 460 mm del Yamato

Hasta la entrada en servicio del "Yamato", los cañones navales más grandes eran de 16" (406.4 mm) de calibre y los montaban los 3 acorazados estadounidenses de la clase "Colorado", los 2 estadounidenses de la clase "North Carolina" (recién entrados en servicio), los dos japoneses de la clase "Nagato" y los 2 británicos de la clase "Nelson". En realidad, los japoneses  tenían 41cm de calibre (16,14"). Los pesos de los proyectiles desarrollados en el periodo entre guerras eran de 2240 libras (1016 kg los estadounidenses), 2249 libras (1020 kg) el japonés y 2048 libras (929 kg) el británico.

El proyectil británico era anormalmente ligero y cuando se diseñó un nuevo cañón de 16" (406.4 mm.) para la nueva clase "Lion", cuya construcción no se finalizó, el peso del proyectil proyectado fue de 2375 libras (1.077,28 kg), ligeramente más pesado que el estándar del momento. Por su parte, el cañón alemán de 40,6 cm, diseñado para los acorazados  de la clase "H", tenía un proyectil de uso naval de 1030 kg (2,271 libras). La construcción de los acorazados no se completó pero los cañones sí se construyeron y entraron en servicio en la muralla de Atlántico, si bien con proyectiles y velocidades iniciales modificadas para su uso en baterías costeras.

El cañón de 18" (457.2 mm) y 40 calibres de longitud del gran crucero "HMS Furious" no pasó de ser una mera anécdota, al ser reconstruido el buque como portaaviones tras el tratado de Washington de 1922. Así pues, la diferencia de peso del proyectil del "Yamato" y sus rivales más próximos era considerable y la supremacía del cañón no puede ser cuestionada, a día de hoy. En su día, la existencia de dichos cañones era desconocida para el resto del mundo. Hasta muy avanzado 1944 los EE.UU. no tuvieron evidencia real del tamaño de este tipo de cañón. Pero la entrada en servicio de la gama de proyectiles súper-pesados en la marina de los EE.UU., combinada con la entrada en servicio del nuevo cañón estadounidense de 16" (406.4 mm) Mark 7 en la segunda mitad de 1943 vino a complicar el tema. Los cañones estadounidenses montados en las dos primeras clases de acorazados, construidos tras la expiración del tratado de Washington al final de 1936, eran del tipo Mark 6 de 45 calibres de longitud. Para la clase "Iowa" se diseñó un cañón de 50 calibres de longitud utilizando el proyectil de 2240 libras de peso (1016 kg).

Cañón de 16"/50

Tras la aparición del proyectil súper-pesado perforante de 16" (406.4 mm) Mark 8, de 2700 lbs. de peso (1224,7 kg) el diseño de los "Iowa" tuvo que ser modificado para que la cadena de suministro de proyectiles a las torres pudiera manejar el proyectil más largo (4.5 calibres contra los 4.0 del Mark 5 anterior). El nuevo cañón estadounidense, con el proyectil Mark 8, era más potente que todos los conocidos en 1943, incluyendo el cañón de los "Nagato" pero obviando el del "Yamato", por ser desconocido todavía.

Seguidamente, pasaré a realizar un análisis comparativo de las prestaciones de ambos cañones para determinar, en lo posible, cuál de los dos fue el más potente. 

Sistema comparativo.-       

Para comparar las prestaciones de cañones navales, lo normal es recurrir a publicaciones o páginas web de reconocido prestigio, donde se pueden encontrar datos oficiales de las marinas más importantes. Es el caso de la "Biblia" de los cañones navales de la SGM, el libro "Naval Weapons of World War Two" de John Campbell, la serie de libros "Battleships" de Robert O. Dulin Jr. y William H. Garzke Jr. así como la página web "NavWeaps.com".Los datos oficiales son esenciales pero no suficientemente válidos para hacer comparaciones porque son el resultado de utilizar diferentes estándares y programas balísticos de cálculo.

Seguidamente cito los que más me han preocupado: 

a)Las velocidades iniciales, en la boca de los cañones, corresponden a diferentes estándares de temperatura de las cargas impulsoras.

b)Los programas balísticos utilizados por las marinas son diferentes.

c)Las Tablas de Tiro están afectadas por:

1-diferente valor de densidad del aire al nivel del mar.
2-diferente modelo atmosférico, que contempla la variación de los principales parámetros atmosféricos (presión atmosférica, temperatura del aire y humedad del aire con la altura).

Para realizar el presente análisis he realizado las siguientes acciones, intentando hacer la comparación en condiciones similares:

a)Utilizar una temperatura estándar para las cargas impulsoras, corrigiendo las originales (oficiales) por los correspondientes coeficientes correctores por unidad de temperatura. He optado por el estándar británico de 80ºF (26.66 ºC) porque está centrado, entre los extremos marcados por los estándares alemán (15ºC , 59ºF) y estadounidense (90ºF , 32.22 ºC).

b)En ambos cañones he utilizado el programa balístico que denomino "Jurens/Medina Code", el programa balístico desarrollado por William J. Jurens cuyos factores de resistencia al avance he retocado ligeramente para aproximarlos a las curvas facilitadas amablemente por el Sr. Jurens.

c)He utilizado el valor estándar británico de densidad de aire a nivel del mar (1.2225 kg/m3) por las mismas razones del apartado "1". Los extremos son 1.2450 (alemán) y 1.2034 (EE.UU.).

d)He utilizado el modelo atmosférico británico.

e)He utilizado los siguientes factores de conversión de las velocidades iniciales por variación de temperatura de la carga impulsora:

1-Cañones de EE.UU.:  2 pies/seg. por grado Fahrenheit (dato oficial de las tablas de tiro OP-770 y OP-757).
2-Cañón japonés: 0,72 m/s por grado Celsius.

El último dato de balística interior es estimado, obtenido del único informe de la Comisión Técnica Naval de los EE.UU. en Japón 1945-46 que lo cita. Corresponde a la tabla de tiro de un cañón japonés a.a.probablemente del ejército. La marina quemó todas las tablas de tiro de sus cañones antes de la rendición.He reconstruido las Tablas de Tiro para adecuarlas a los citados estándares y he calculado los datos de perforación de un blindaje estándar, el Blindaje clase "B" estadounidense de máxima calidad hasta la SGM.

Los cálculos de penetración de blindajes de costado están realizados sobre los supuestos de:

a)Inclinación del blanco de 90º.

b)Blindaje de costado vertical (sin inclinación, como los de los "Bismarck", "King George V" y "Vanguard").

c)Penetración correspondiente al NBL (Naval Ballistic Limit), la velocidad de impacto a la que se tiene un 50% de probabilidad de conseguir una perforación total. Es el concepto normal utilizado en los datos publicados, aunque no se citen expresamente.

Rango de distancias utilizado en la comparativa.-   

Ambos cañones fueron utilizados en montajes capaces de disparar a ángulos de elevación superiores a 40º.Tras la 1ra. Guerra Mundial (IGM), las marinas se esforzaron en aumentar los ángulos de elevación de sus acorazados, al objeto de ser capaces de combatir a distancias mucho más grandes de las que se emplearon en la IGM.Los acorazados que se construyeron en los años 30, fueron diseñados para distancias de combate entre 20 y 30 km ("Yamato") o entre 20 y 30 mil yardas ("Iowa"). Eso conllevaba combatir a distancias en que el objetivo se encontraba por detrás del horizonte. Como los sistemas de dirección y control de tiro se basaban en instrumentos ópticos para determinar las distancias del objetivo, disparar a un objetivo situado por detrás del horizonte requería forzosamente la observación de tiro desde el aire (hidroaviones), para lo cual era necesario dominar el aire
.   

La realidad de la IIGM demostró que no se logró ningún impacto por cañón naval a una distancia superior a 26,500 yardas (24.200 m.) si bien se comenzaron combates a distancias superiores (Batalla del Samar).  La batalla del Estrecho de Dinamarca ("Bismarck" y "Prinz Eugen" contra "Hood" y "Prince of Wales") se combatió a distancias entre 15.300 y 25.000 yardas (14.000 y 22.900 metros).

Para la comparativa he utilizado el rango de distancias entre 16.000 y 26.000 yardas (14.600 y 23.800 m.) que me ha parecido realista. El combate de Guadalcanal entre el "Washington" y el "Kirishima" a 8.600 yardas (7.900 m.) fue una excepción, no la regla, ya que ningún acorazado fue diseñado para combatir a esa distancia.

Datos parciales de las tablas de tiro.-

Estos son los datos utilizados para construcción de las tablas de tiro y el cálculo de las penetraciones de los blindajes de cintura y cubierta:

Datos parciales de la Tabla de tiro del cañón principal de los "Yamato"

Datos parciales de la Tabla de tiro del cañón principal de los "Iowa"

Análisis comparativo previo.-

El cañón más poderoso, el que más energía cinética entrega en la boca, era el japonés, como demuestra la mayor capacidad teórica de perforación (873 contra 821 mm.)  de blindaje perpendicular a la trayectoria del proyectil al salir de la boca.
Las cifras de perforación de blindajes muestran que el cañón japonés tenía mayor penetración de blindaje de cintura en cantidades comprendidas entre 21 y 41 mm.
En la penetración de cubiertas había un empate técnico.

La ventaja del cañón japonés se hace aún más pequeña si se tiene en cuenta que, a las distancias analizadas, la probabilidad de impactar en una cintura era inferior a la de impactar en una cubierta. En la tabla siguiente se muestra los ángulos de caída necesarios para que dicha probabilidad fuese del 50/50 % (cintura/cubierta) sobre los últimos acorazados.


Nota: en el "Bismarck" solamente se ha considerado la altura de la cintura en su espesor máximo de 320 mm. Considerando la cintura superior, el resultado sería equivalente al KGV. 

Para el cañón japonés, los 12,85º del ángulo de caída del KGV significan una distancia aproximada de 18,500 yardas (16,900 m.) Para distancias mayores, la probabilidad de impactar en la cubierta es superior a la de impactar en la cintura. Para los restantes buques, la máxima distancia (la del francés "Richelieu") es de 15,000 yardas (13,700 m.), lo cual significa que, excepto a los buques británicos de nueva generación, en todo el rango de distancias del análisis, es más importante la penetración de cubiertas (blindajes horizontales) que los de cinturas, ya fueran blindajes de costado verticales o ligeramente inclinados. La prestación del cañón estadounidense es realmente sorprendente, impresionante para su calibre, 2 pulgadas (50 mm.) inferior al japonés.

Resumiendo:

El cañón naval más potente era el japonés de los acorazados clase "Yamato".

El mejor cañón pesado naval era el estadounidense de los acorazados clase "Iowa".

Este debería ser el punto final del análisis pero una situación paradójica obliga a contemplar otra alternativa teniendo en cuenta que...    "ninguno de los dos cañones más poderosos del mundo eran los que tenían la mayor capacidad de penetración de blindajes horizontales (cubiertas blindadas), dentro del rango de distancias de combate contempladas como reales o teóricas en su tiempo". Esta curiosa circunstancia me lleva a recurrir a una nueva definición, que voy a denominar "cañón más eficaz", por llamarlo de alguna manera.

Cañón naval más "eficaz" de la IIGM.-     

Se acaba de comprobar cómo la superior potencia del cañón japonés le supone una menor capacidad de perforación de cubiertas con respecto al cañón estadounidense de 16"/50 Mark 7. A las distancias de combate reales, la capacidad de perforación de cubiertas era más importante que la perforación de blindajes de cintura, y era ahí donde el cañón de menor potencia igualaba al superior. Al cañón estadounidense de 16"/50 calibres Mark 7 le pasaba lo mismo al compararlo con su antecesor el 16"/45 calibres Mark 6.Este cañón fue diseñado para disparar el proyectil de 16" (406,4 mm) AP Mark 5 de 2.240 libras (1.016 kg) a una velocidad en boca de 2.520 pies/seg. (768 m/s) con un alcance máximo previsto de 40.200 yardas (36.760 m.).


El Departamento de Armamento desarrolló el proyectil súper-pesado Mark 8 de 2.700 libras (1,224,7 kg) justo a tiempo para diseñar los montajes de los nuevos acorazados del tipo "North Carolina" para manejar este proyectil, pero el cambio conllevó el efecto negativo de reducir la velocidad inicial (en boca) a 2,300 pies/seg. (701 m/s), velocidad anormalmente baja para la época. El alcance máximo se redujo a 36.900 yardas (33.740 m.) a la máxima elevación de 45º que permitían los montajes. El alcance era suficiente para las distancias de combate previstas (entre 20 y 30 mil yardas) pero la velocidad inicial resultó más baja que la de cualquier otro cañón similar en servicio, incluyendo los montados en los acorazados "Colorado" que no podían admitir el nuevo proyectil debido a su mayor longitud. 

No obstante, al no cumplirse las expectativas de combates a muy larga distancia, el alcance del cañón no resultó un problema (en la práctica) y su menor velocidad inicial conllevó que los valores de los ángulos de caída fueran más altos que los de otros cañones y su capacidad para perforar blindajes horizontales fuera más elevada. De esta manera se obtuvo un cañón que, sin pretenderlo, resultó más apropiado para las circunstancias de combate de su tiempo que el impresionante Mark 7 que le sucedió.

El cañón equipó a los dos acorazados de la clase "North Carolina" y los cuatro de la clase "South Dakota" que participaron en la guerra del Pacífico desde 1942.

Tabla parcial de tiro del cañón del "North Carolina" 

Los datos del proyectil son los ya citados para el cañón Mark 7 de los "Iowa". La velocidad inicial (en boca), disparando el proyectil súper-pesado de 2.700 libras (1.224,7 kg) era de 2,300 pies/seg. ( 701 m/s) a la temperatura de la carga impulsora de 90ºF (32,22ºC), equivalente a 2.280 pies/seg. (694,9 m/s) a 80ºF (26,66ºC), dato utilizado en mis reducidas tablas de tiro.


Datos parciales de la Tabla de tiro del cañón principal de los "North Carolina".-Análisis final personal.-   

El Mark 6 era superior (por un margen muy estrecho, máximo 10 mm. de perforación de blindaje) a la distancia máxima de 26,000 yardas. Además su capacidad de penetrar blindajes horizontales empezaba a distancias menores que sus rivales como se muestra aquí abajo:

North Carolina: a partir de 13.500 yardas (aproximadamente)   
Iowa: a partir de 14.800 yardas (aprox.)   
Yamato: a partir de 15.600 yardas (aprox.)   

Con ángulos de impacto superiores a 80º (equivalentes a ángulos de caída inferiores a 10º sobre blindajes horizontales), la mayor probabilidad es que un proyectil rebote en el blindaje, sin penetrar, comportándose como una piedra plana cuando se lanza al agua con un ángulo de caída pequeño y "planea", dando saltos sobre la superficie. El programa de Nathan Okun HCWCLCR6 no calcula penetraciones de blindaje con ángulos de incidencia (respecto a la perpendicular) superiores a 80º. En muchas publicaciones aparecen cifras de perforaciones a ángulos mayores de 80º pero deben ser consideradas como meramente teóricas. Aunque la capacidad de perforación de blindajes verticales del Mark 6 era inferior a sus rivales, no por ello era menospreciable. Obsérvese que incluso a la distancia máxima considerada de 26.000 yardas, el cañón podía penetrar más de 14" (355 mm.) de acero de máxima calidad (Q=1,000); los máximos espesores de blindaje de cintura montados en los acorazados del siglo XX fueron:

Los 410 mm, del "Yamato", equivalentes a 344 mm. de calidad máxima (Q=1.000).
Los 381 mm. de los KGV (pañoles de munición), equivalentes a 354 mm. de Q=1.000.

Teniendo en cuenta las características y prestaciones del Mark 6, la valoración final queda de la forma siguiente:

a) El cañón naval más potente era el japonés de los acorazados clase "Yamato". Su capacidad de penetración de blindajes en la boca de cañón era superior (873 mm. contra los 821 mm. del "Iowa" y los 748 mm. del "North Carolina").

b) El mejor cañón pesado naval era el estadounidense de los acorazados clase "Iowa", capaz de estar muy cerca del japonés (de mayor calibre) en perforación de blindajes verticales e igualarle en horizontales.

c) El cañón más "eficaz" o "equilibrado", cuyas prestaciones respondían mejor a las necesidades en combate de superficie, en la época final de la era del gran cañón como arma naval principal, eran las del Mark 6 del "North Carolina". Conclusión que parecerá muy sorprendente a mucha gente.

APENDICE 1: 
Factores de conversión utilizados en el documento entre unidades de diferentes sistemas de medidas:   
1 libra de peso = 0.45359 kg.               
1 pulgada = 25.4 mm.   
1 pie = 12 pulgadas = 0.3048 m.         
1 yarda = 3 pies = 0.9144 m.   
x ºC = (y ºF - 32) / 1,8
Fuentes:   
NavWeaps. Com , Naval Weapons y artículos de Nathan Okun.    US Naval Technical Mission to Japan 1945-46 , Docs O-21, O-45 (N)    Página web de Gene Slovers, O.P. 770 y O.P. 757
"La guerra no es más que la continuación de la política del Estado por otros medios". Carl von Clausewitz

minoru genda

Buenos ojos te lean Jose :)
Excelente trabajo muy bueno, gracias por compartirlo ;)

Tamino53

Gracias, José Antonio.
     Me estoy peleando con el procesador, sin conseguir mejorar la presentación del texto.
No cabe duda de que me he quedado oxidado tras tanto tiempo sin utilizarlo.
Un saludo.
"La guerra no es más que la continuación de la política del Estado por otros medios". Carl von Clausewitz

josmar


...Un extraordinario e "impactante" trabajo.....¡¡ Enhorabuena...!!

Heinz von Westernhagen

Un buen trabajo, tal y como nos tiene acostumbrados Tamino. Enhorabuena!!

Tamino53

     Gracias (Josmar y Heinz) por vuestra buena acogida a éste mi último trabajo, de momento, tras un largo periodo de silencio en el foro.

     Aprovecho la ocasión para informar que, además de haber retocado el formato de presentación del "post" he incluído, entre las condicicones utilizadas en la comparativa, los coeficientes correctores de las velocidades iniciales por temperatura de las cargas impulsoras, que no cité en el documento que colgué el sábado pasado.

     Saludos cordiales.
"La guerra no es más que la continuación de la política del Estado por otros medios". Carl von Clausewitz

minoru genda

Cita de: Tamino53 en 06 de Abril de 2020, 12:35:29 pmGracias, José Antonio.
     Me estoy peleando con el procesador, sin conseguir mejorar la presentación del texto.
No cabe duda de que me he quedado oxidado tras tanto tiempo sin utilizarlo.
Un saludo.

Dímelo a mi que he cambiado a W10 y ando como pulpo en un garage entre los nuevos formatos de los foros y lo cuesta arriba del W10 toy semi-loco 

Heinz von Westernhagen

09 de Abril de 2020, 11:18:53 am #7 Ultima modificación: 09 de Abril de 2020, 11:42:36 am por Heinz von Westernhagen
Como bien dice Tamino, los cañones del Iowa estaban muy cerquita de las piezas japonesas del Yamato en cuanto a penetración de blindajes verticales y horizontales. Si a eso añadimos un ahorro de peso por torre triple de casi 1.000 toneladas (1.708 toneladas cada torre del Iowa frente a 2.730 toneladas cada torre del Yamato), creo que la cosa está clara en este aspecto.

En cuanto a las piezas de 16"/45 Mark 6 de los North Carolina y South Dakota, totalmente de acuerdo en su eficacia a distancias de combate reales.

Buen trabajo!!

Saludos!

Tamino53

09 de Abril de 2020, 13:25:27 pm #8 Ultima modificación: 21 de Abril de 2020, 19:27:17 pm por Tamino53
Gracias, Heinz:

    Una vez más, tus imágenes y tablas han hecho más atractivo el texto original ayudando a que sea más "digerible".

    También celebro que compartas mis conclusiones finales.

    Un cordial saludo.
"La guerra no es más que la continuación de la política del Estado por otros medios". Carl von Clausewitz

Heinz von Westernhagen