Scharnhorst (1936)
Версия 15:19, 5 апреля 2014 | Версия 15:40, 5 апреля 2014 | |||
Строка 89: | Строка 89: | |||
Довольно необычной была форма корпуса в подводной части — вместо плавного перехода борта в плоское или килеватое днище последнее в средней части имело сходящую на нет в оконечностях горизонтальную плоскость с гранями в месте перехода к борту. Такое днище значительно облегчило постройку, а при повреждениях ускоряло докование и ремонт. Сложные обводы с двойной кривизной не позволили применить такую форму в кормовой части, где выходили гребные валы и располагались винты. Корабли имели два балансирных руля, расположенные за винтами бок о бок — между осями гребных валов. Каждый руль имел свой электромотор, каждый из которых мог при необходимости управлять обоими рулями. Имелся и ручной рулевой привод от строенных штурвалов: два поста располагались в боевой рубке и на ходовом мостике, а резервные были в командном центре на твиндеке, в каждом румпельном отделении и в аварийном рулевом. | Довольно необычной была форма корпуса в подводной части — вместо плавного перехода борта в плоское или килеватое днище последнее в средней части имело сходящую на нет в оконечностях горизонтальную плоскость с гранями в месте перехода к борту. Такое днище значительно облегчило постройку, а при повреждениях ускоряло докование и ремонт. Сложные обводы с двойной кривизной не позволили применить такую форму в кормовой части, где выходили гребные валы и располагались винты. Корабли имели два балансирных руля, расположенные за винтами бок о бок — между осями гребных валов. Каждый руль имел свой электромотор, каждый из которых мог при необходимости управлять обоими рулями. Имелся и ручной рулевой привод от строенных штурвалов: два поста располагались в боевой рубке и на ходовом мостике, а резервные были в командном центре на твиндеке, в каждом румпельном отделении и в аварийном рулевом. | |||
+ | ||||
== Устройство == | == Устройство == | |||
+ | Традиционно германские крупные корабли имели мощную броню, отличное разделение на отсеки и хорошую противоторпедную защиту. При повышении эффективности стрельбы на большие дистанции и бомбометания немцам пришлось серьезное внимание уделить и горизонтальной защите. Уже в 1934 году они признали недостаточной толщину бронепалуб периода Первой мировой войны и выработали принцип, что ни горизонтальная, ни вертикальная броня в одиночку не должны противостоять тяжелым снарядам. Они также понимали, что тяжелые орудия выиграли спор у брони и что абсолютной защиты не существует. Поэтому немецкие конструкторы решили распределить броню таким образом, чтобы на критических дистанциях горизонтальная и вертикальная броня помогали друг другу выдерживать попадания в жизненно важные части корабля — снаряд, пробивший броню борта, должен был встречать на пути и бронепалубу. Хотя при этом возрастал риск взлететь на воздух от пущенного с дальней дистанции снаряда или бомбы, сброшенной с большой высоты, немцы полагали, что их корабли будут сражаться в Северном море, где условия видимости ограничивали дистанции боя. | |||
+ | ||||
+ | Германская система броневой защиты не базировалась на концепции «зоны неуязвимости», принятой в других флотах. Вместо нее разработали сложные таблицы в координатах «дистанция — угол цели» для орудий наиболее вероятных противников из числа английских и французских кораблей, на основе которых командиры германских линкоров и крейсеров могли выбирать наименее рискованные дистанции боя. Эти таблицы, конечно, не гарантировали полной безопасности, поскольку многие данные в них базировались на не вполне достоверной и порой ошибочной информации. Тем не менее, для выработки общих тактических решений они были довольно полезными. Немцы не считали серьезной проблему ныряющих снарядов, упавших с небольшим недолетом, как это полагали японцы, американцы и англичане. И все-таки следует признать, что с повышением эффективности стрельбы на дальних дистанциях германская система броневой защиты оказалась слабой против большинства орудий новых линкоров. Общий вес брони составлял 14 245 т, из которых 6580 т приходилось на закаленную типа КС — крупповская цементированная (пояс, траверзы, барбеты и башни ГК, боевая рубка). Остальная броня была гомогенной типа Wh. | |||
+ | ||||
+ | Подводная защита проектировалась, чтобы противостоять контактному взрыву заряда в 250 кг тринитротолуола (ТНТ) на глубине в половину проектной осадки. Этот заряд оказался несколько меньшим, чем у торпед кораблей британского флота, но превосходил заряды британских авиаторпед. Конструкция ПТЗ разрабатывалась на основе полномасштабных испытаний с различными секциями, вырезанными из корпуса старого броненосца «Пройссен». Испытания показали, что сварные соединения, хотя и более легкие, по сравнению с традиционными клепаными, лучше выдерживали взрыв 250-кг заряда, а получаемые при этом повреждения легче ремонтировались. Еще ранее на артиллерийском полигоне обстрелом испытали сварное соединение броневых плит, не подвергавшихся тепловой закалке, и результаты также оказались положительными. Все это убедило немецких конструкторов в том, что сварные соединения, полученные при использовании разработанного Крупном электрода «нихротерм», могут выдерживать напряжения и изгибы, возникающие при подводном взрыве в противоторпедной переборке, которую планировалось изготовить как раз из незакаленной броневой стали. | |||
+ | ||||
+ | Несмотря на результаты этих испытаний, показавших способность сварной ПТЗ выдерживать взрыв 250-кг заряда, немцы решили крепить противоторпедную переборку с помощью клепки, поскольку нельзя было полностью гарантировать высокое качество сварных швов. Дефекты в сварных соединениях обнаруживались только с помощью рентгена, а такие испытания на верфях немцы еще не освоили. Тогда же решили не делать никаких креплений кабелей и трубопроводов к противоторпедной переборке, так как они бы только снижали ее эластичность, а сами при взрыве могли разрушаться. | |||
+ | ||||
+ | ПТЗ имела легкое бронирование по наружной обшивке корпуса, толщина которого под главным поясом менялась в пределах 12 — 16 мм и которое могло вызвать детонацию боеголовки торпеды. Существовала, однако, проблема повреждения осколками наружной обшивки внутренних переборок при взрыве очень мощного заряда. Большое пустое пространство за наружной обшивкой действовало как расширительная камера для освобождавшихся при взрыве газов, что значительно сбрасывало бы их давление и энергию. Дальше внутри корпуса проходили нефтяные цистерны, поглощавшие остаток энергии взрыва за счет рассеивания или разрушения их 8-мм стенок, подкрепленных продольными элементами жесткости и шпангоутами. Часть энергии должна была поглощаться за счет пластических и упругих деформаций 45-мм противоторпедной переборки, за которой, где возможно, на протяжении цитадели имелись пустые отсеки, воспринимавшие возможные течи через нее. Общая толщина переборок на протяжении цитадели составляла 53 мм. Глубина ПТЗ на середине осадки у миделя достигала 4,5 м, у башен «Антон», «Бруно» и «Цезарь» — соответственно 2,58, 3,35 и 3,74 м. В целом ПТЗ повторяла защиту броненосных кораблей, только главный пояс был дальше от центра корабля и шел вертикально. От наружных булей отказались в пользу системы внутренних переборок. | |||
+ | ||||
+ | В средней части корпуса ПТЗ была вполне эффективной, но к концам цитадели, где корпус сужался, ее сопротивляемость падала до 200 кг ТНТ. Структура корпуса в районе кормовой башни оказалась очень сложной из-за острых обводов и прохода бортовых гребных валов через ПТЗ. Коридоры гребных валов при этом использовались как часть подводной защиты. | |||
+ | ||||
+ | ПТП под углом наружу около 10° проходила от днища почти до верхней кромки скосов бронепалубы, где крепилась с помощью угольников заклепками. Эта часть структуры и так испытывала сильные изгибающие напряжения под собственным весом корпуса, которые еще больше усилились из-за чрезмерной перегрузки. Даже без дополнительных ударных нагрузок напряжения среза в заклепках могли превысить допустимые. Фактически, при ударе бомбы или снаряда в скос бронепалубы место присоединения ПТП подвергалось серьезному испытанию, поскольку заклепки в нем в районе кормовой башни всегда находились под высоким напряжением, в основном из-за резкого окончания траверзной переборки и отчасти из-за окончания ПТП примерно на глубине половины осадки. Отсюда переборка отклонялась внутрь корпуса, чтобы иметь большее расстояние до обшивки, но структурная эффективность системы подводной защиты при этом снижалась. | |||
+ | ||||
+ | Корабли типа «Шарнхорст» проектировались для скорости свыше 30 узлов с ограничением по ширине в 30 м, но только с увеличением ширины и водоизмещения можно было обеспечить лучшую ПТЗ в районе башен главного калибра. В результате система ПТЗ на этих кораблях оказалась далекой от желаемой. | |||
+ | ||||
+ | Вся энергетическая установка на этих кораблях оказалась легче и компактнее, чем дизельная равной мощности. Однако расход топлива был выше и для той же дальности плавания требовался больший его запас. Ограничения по водоизмещению и приоритет броневой защиты заставили отказаться от большой дальности плавания. Но и оставшийся запас топлива, и высокая скорость его использования создавали проблемы с остойчивостью. Поскольку немцы не любили компенсировать расход топлива в цистернах соленой забортной водой не считая бортовых цистерн, входящих в ПТЗ, да и то в случаях крайней необходимости, следовало найти какой-то другой выход. Решили расположить бортовые топливные цистерны как можно выше, чтобы по мере расхода топлива остойчивость корабля повышалась. | |||
+ | ||||
+ | Параметры пара на этих кораблях — давление 58 атмосфер и температура 450°С — оказались намного выше, чем на всех их современниках, исключая «Бисмарк» и «Тирпиц». Пар вырабатывали 12 трехколлекторных котлов с перегревателем и экономайзером типа Бауэр-Вагнер производства фирмы Дешимаг из Бремена (максимальная производительность 55 т/час), а три турбоагрегата развивали мощность на валах 125 000 л.с. или на короткий период при форсировании 160 000 л.с. От первоначально запланированных пятиколлекторных котлов с двумя перегревателями и двумя экономайзерами каждый отказались из-за их чрезмерной сложности. Турбины типа Парсонс для Шарнхорста изготавливала фирма «Броун Бовери». | |||
+ | ||||
+ | Пространство энергетической установки было хорошо разделено на отсеки, каждый турбоагрегат стоял в отдельном отделении (16,5-метровом среднем и 15-м бортовых), а 12 котлов стояли попарно бок о бок в трех отсеках — XII, XI и IX, причем между двумя кормовыми имелся пустой отсек X. Котлы оснащались системой автоматического управления типа Аскания и двойными форсунками Сааке. Каждый турбозубчатый агрегат (ТЗА) весом 970 т состоял из турбины высокого, среднего и низкого давления, турбин крейсерского и заднего хода (высокого и низкого давления), соединенных с валом через зубчатый редуктор (двухступенчатый для ТВД и одноступенчатый для остальных). Роторы турбин ВД вращались со скоростью 5100 об/мин («Гнейзенау» 6725), СД и НД 3150 и 3160 (3200 и 2700), а КХ —2400 об/ мин. ТВД были уникальной для Кригсмарине конструкции, представляя собой комбинацию колеса Кертиса и трех роторов Рато. Кормовой ТЗА располагался в отсеке VI, а бортовые — в отсеке VIII, разделенном переборкой по ДП. | |||
+ | ||||
+ | Максимальная выходная мощность каждого турбоагрегата равнялась 53 360 л.с. при 265 — 280 об/мин на валах, то есть всего 160 080 л.с. Мощность каждой из трех турбин заднего хода составляла 13000 л.с. (по другим данным, 19 000 л.с.), а крейсерских — по 12 000 л.с. На испытаниях «Шарнхорст» развил 31,65. Дальность плавания 19-узловым ходом (на двух валах) при запасе топлива 6108 т (6345 м3)оказалась 7100 миль вместо проектных 8200, на 15 узлах 9020 миль, а указанным полным ходом — 2210 миль. | |||
+ | ||||
+ | В результате значительного расширения использования электричества, особенно в системах вооружения, каждый корабль получил генераторы общей мощностью 4520 кВт, включая 900 кВт резервных с дизельным приводом на случай боевых повреждений. Шесть турбогенераторов имели мощность по 460 кВт, два — по 430 (по другим данным, по 230 кВт, то есть общая 4120 кВт), два дизельгенератора — по 300 кВт, а еще два, подключенных к отдельной аварийной электросети, — по 150 кВт. Генераторы располагались в пяти отделениях, идущих по бортам в шахматном порядке: слева от кормового МО на уровне верхней платформы и над левым валом, справа от кормового КО № 1, слева от среднего КО № 2, справа от носового КО № 3 и слева перед ним в отсеке XIII. В первых четырех стояли турбогенераторы, а в самом носовом — дизельные. Нормальное напряжение сети 230 В постоянного тока, но имелась и сеть 110В переменного тока. | |||
== Вооружение и авиагруппы == | == Вооружение и авиагруппы == | |||
== История службы корабля == | == История службы корабля == | |||
== Галерея изображений == | == Галерея изображений == |
Версия 15:40, 5 апреля 2014
Scharnhorst
15 июня 1935 Заложен |
3 октября 1936 Спущен на воду |
31552 / 37822 т. Водоизмещение (стандартное/полное) |
226 / 30 / 8.69 м. Размерения (длина/ширина/осадка) |
60 чел. Офицеры |
350—170 / мм. Пояс/борт |
145—130 мм. Палуба |
350—200 мм. Барбеты |
360 / 220—180 / 350 / мм. Башни ГК (лоб/бок/тыл/крыша) |
350—220 мм. Боевая рубка |
80—70 мм. Румпельное отделение |
Содержание
Проектирование
После окончания Первой мировой войны Версальский договор запрещал Германии строить боевые корабли водоизмещением свыше 10000 т, а личный состав флота ограничивался полутора тысячами офицеров и 15 тысячами прочих чинов. Германский морской штаб хотел заменить некоторые из старых преддредноутов, составлявших после войны основу флота, и в Рейхстаге молодой Веймарской республики начались жаркие дебаты по поводу того, как лучше использовать разрешенный Версальским договором тоннаж. Выявились серьезные разногласия между различными политическими фракциями — многие не желали возврата к мощному флоту времен Тирпица и не хотели слышать даже об ограниченной кораблестроительной программе по замене старых кораблей. После нескольких лет обсуждения флоту, наконец, разрешили построить первые броненосцы, но с полным соблюдением версальских ограничений. Это были дизельные корабли стандартным водоизмещением, как всех заверяли немцы, в 10 000 т (головной «Дойчланд»), достаточно мощные (шесть 283-мм орудий в двух башнях и 8 одиночных 150-мм), чтобы иметь дело с любыми крейсерами, кроме линейных, и достаточно быстроходные (26 узлов), чтобы уйти от любого линкора того времени. Они произвели должное впечатление на военно-морские круги, где их тут же окрестили «карманными линкорами». Однако в начале 30-х годов кораблестроительные программы Франции и СССР заставили германских политиков подумать о строительстве боевых кораблей, выходивших за рамки Версальских ограничений.
В 1934 году Франция объявила о закладке второго линейного крейсера типа «Дюнкерк» — «Страсбурга», и нужно было срочно принимать ответные меры. Новые требования включали 28-узловую продолжительную скорость и 30-узловую полную, защиту цитадели от 330-мм орудий в диапазоне дистанций 15 000 — 20 000 м, противоосколочную защиту оконечностей, три башни ГК (одна в носу и две в корме), четыре 2-орудий-ных 150-мм при отсутствии торпедных аппаратов. Тогда же впервые высказали предложение предусмотреть в проекте возможность после достройки замены 3-орудийных 283-мм башен на спаренные 330-мм или 380-мм калибра. Вскоре от оборонительного расположения башен ГК отказались, предпочтя более привычную схему с двумя башнями в носу. Что касается механизмов, то симпатии склонились в пользу турбин и высокотемпературных котлов, поскольку только такая ЭУ могла обеспечить скорость 30 узлов.
Так и родилась проектная концепция для «Шарнхорста» и «Гнейзенау». Новые корабли не были последователями прекрасных немецких линейных крейсеров Первой мировой войны, а являлись просто увеличенными «броненосными кораблями» 1920-х годов, порожденными ограничениями Версальского договора. Даже состав батареи среднего калибра диктовался орудиями, уже изготовленными для 4-го и 5-го кораблей типа «Дойчланд». Всего имелось восемь одноорудийных 150-мм палубных установок со щитами (по 4 на корабль), ставших не самым удачным дополнением к бронированным двухорудийным башням, число которых из-за этого пришлось ограничить (также по 4). Корабли получили мощную броневую защиту, но без традиционной для германских линейных крейсеров и линкоров Первой мировой войны верхней цитадели. Предусматривалось использование не только готовых 150-мм орудий, но и части оборудования, предназначавшегося для 4-го и 5-го броненосных кораблей. Хотя немцы чаще называли «Шарнхорст» и «Гнейзенау» линкорами, они, по сути, являлись линейными крейсерами с мощной защитой, высокой скоростью и умеренным, по тогдашним меркам, калибром главных орудий. Проект этих, фактически переходных, кораблей стал развитием броненосца «Дойчланд» и нес на себе следы технических ограничений и политических соображений, хотя при перепроектировании немцы, естественно, использовали свой опыт в создании крупных быстроходных и мощно защищенных линейных крейсеров времен Первой мировой войны.
До начала постройки Гитлер захотел по этому поводу успокоить Британию. Желая иметь достаточное количество таких кораблей для противодействия французскому флоту, он решил заключить с «владычицей морей» военно-морское соглашение, дающее последней гарантированное тройное превосходство по линкорам над флотом Германии — 474 400 т против 166 000. Это позволяло легально убрать версальские ограничения. Англо-германский морской договор, разрешавший Гитлеру начать строительство современного флота, был подписан в Лондоне 18 июня 1935 года, когда оба новых линкора уже были заложены. Договор гарантировал, что германская политика на морях не будет направлена против Великобритании, но связывал Германию обязательством соблюдать все существующие международные морские соглашения и те, которые могут быть заключены в будущем.
Новая дискуссия по главному калибру развернулась в марте 1935 года, когда чертежи и спецификации были почти готовы. Рассматривалось пять вариантов: девять 305- или 330-мм орудий или шесть 380-, 350- или 330-мм, причем первые три требовали водоизмещения от 34 000 до 37 000 тонн, дополнительной 18-месячной задержки и повышения стоимости до 30 — 40 млн марок. Флот отдавал предпочтение 350- или 380-мм орудиям в трех спаренных башнях, несмотря на потерю 11 млн марок, уже инвестированных в производство 283-мм орудий и башен, но Гитлер возражал против повышения ГК из-за возможных значительных политических осложнений с Британией. Калибр 350-мм решили применить на следующем корабле «F».
Поскольку «Шарнхорст» и «Гнейзенау» строились в противовес французским кораблям типа «Дюнкерк», их наступательные и оборонительные элементы проверялись на противостоянии именно «Дюнкерку». Новые 283-мм крупповские орудия, превосходившие аналогичные пушки кораблей типа «Дойчланд», для своего калибра имели огромную мощь и дальность стрельбы. Проблема, с которой столкнулись немецкие конструкторы при проектировании броневой защиты новых кораблей, станет понятней, если сравнить размеры французского и немецкого бронебойных снарядов: первый (330-мм) весил 572 кг, а второй всего 330 кг. Зато 283-мм калибр обеспечивал высокую скорострельность и мог пробивать пояс «француза» с дистанции до 20 500 м. К тому же, корпус «Дюнкерка» по большой площади вообще не имел брони, так что разрушение оборудования в этих частях быстро сделало бы корабль небоеспособным. Но основная причина сохранения на новых кораблях 283-мм орудий все же была политическая.
В ходе предварительных проработок выяснилось, что девять 283-мм орудий и защита от 330-мм снарядов на ограниченных по видимости дистанциях Северного моря вполне вписываются в 26 000 т водоизмещения. Однако в 1936 году весовой контроль материалов на верфях в ходе постройки показал, что водоизмещение будет гораздо большим. Это вызывало серьезное беспокойство за остойчивость, мореходные качества и живучесть кораблей, поскольку броневая палуба, по проекту проходившая выше ватерлинии, теперь оказывалась ниже. Уменьшалась и высота надводного борта, что сужало диапазон остойчивости.
Уже позднее, в ходе первых плаваний выяснилось, что увеличение осадки сделало корабли в открытом море очень «мокрыми», из-за чего пришлось срочно переделывать форму форштевня, развал носовых шпангоутов, а верхнюю палубу в носу приподнимать вверх.
Над проблемой увеличенного водоизмещения начал работать Кораблестроительный отдел. Основные характеристики проекта уже не подлежали изменению, поэтому единственно возможное решение заключалось в увеличении ширины корпуса. Но и это нельзя было сделать, поскольку корабли уже стояли на стапелях. Установка бортовых блистеров (булей) также была нежелательной — корабли теряли в скорости и становились еще тяжелее. Любые дальнейшие изменения проекта следовало тщательно просчитывать. В результате решили увеличить стандартное водоизмещение до 31 500 т. Работы над проектом закончились в мае 1935 года, как раз к этому времени успешно завершились испытания новых 283-мм орудий.
Наиболее противоречивым элементом проекта оказалась энергетическая установка. На начальной стадии проектирования для ускорения сроков поставок и гарантирования высоких скорости и мощности приняли турбозубчатые агрегаты, использующие пар с высоким давлением и температурой, поскольку для таких больших кораблей с 30-узловой скоростью подходящих дизелей не нашлось. Адмирал Редер пошел на риск, утвердив состав энергетической установки из паровых турбин и высокотемпературных котлов высокого давления. Новую установку успели испытать только на верфи с участием будущих механиков новых кораблей. Все понимали, что дальность будет гораздо меньше, чем при использовании дизелей. Но ждать разработки и изготовления мощных дизелей просто не было времени.
Постройка корабля
Как и при постройке броненосцев типа «Дойчланд», использовалась продольная конструкция корпуса, набираемого в основном из стали ST52. И только для элементов толщиной менее 4 мм, которые требовалось изгибать под большими углами, применяли сталь ST42. Для экономии веса использовались и легкие сплавы, но на них пришлось всего 103,5 т, или 0,66% веса корпуса без вертикальной брони и башен. Главный киль коробчатой конструкции от шпангоута 40,85 (у немцев нумерация шпангоутов шла от кормы в нос, и в данном случае цифра показывала расстояние в метрах от точки пересечения ахтерштевня с КВЛ) до форштевня был выполнен водонепроницаемым, имелось по 6 стрингеров с каждого борта и скуловые кили, проходившие между шпангоутами 75,6 и 143,25. Двойное дно тянулось от шп. 21,5 до 229,5, противоторпедная переборка (ПТП) и L-образная переборка между ней и бортом—от 32 до 185,7. Переборки, поддерживающие конструкции башен, проходили в 4,5 м от ДП от двойного дна до главной броневой палубы между шпангоутами 40,85 и 49,55 (башня С), 153,95 и 162,65 (башня В), 171 и 179,85 (башня А). Главная бронепалуба проходила между шпангоутами 10,5 и 185,7 на высоте 9,2 м от днища, но на протяжении котельных отделений ее средняя часть приподнималась еще на 600 мм, чтобы дать достаточно места котлам. Весь корпус поперечными переборками делился на 21 водонепроницаемый отсек, из которых отсеки с VI по XII были заняты энергетической установкой, а в кормовых отсеках III и IV и носовых с XV по XVIII на уровне нижней палубы располагались зарядные и снарядные погреба ГК и их перегрузочные отделения.
Это были первые в мире капитальные корабли, построенные с действительно широким использованием сварки. Впервые электродуговую сварку применили на грузовых судах типа «Кирдофф» на верфи Вильгельмсхафена после Первой мировой войны. Ко времени закладки «Шарнхорста» и «Гнейзенау» техника сварки еще более усовершенствовалась и их корпуса сделали полностью сварными, за исключением мест соединения ПТП со скосами нижней броневой палубы. Не везде качество сварных швов оказалось высоким, что доказало повреждение «Гнейзенау» в июне 1940 года. Во время постройки этих кораблей технология сварки всецело зависела от длины электродов, что не всегда позволяло получить непрерывный шов. При торпедных и бомбовых попаданиях места приварки переборок разрушались, что объяснялось применением плохих электродов, а иногда и низким качеством работы. Тем не менее, немецкие кораблестроители единогласно считали сварные корпуса лучше клепаных.
«Гнейзенау» и «Шарнхорст» имели носовые бульбы, снижавшие волновое сопротивление на больших скоростях, чему еще больше способствовали прекрасные обводы и большая длина корпуса. Эти корабли сильно отличались от своих предшественников периода Первой мировой войны и иностранных современников. Главной для них считалась скорость, поэтому они не имели бортовых булей, увеличивающих водоизмещение и сопротивление движению.
Наиболее заметной особенностью корпуса этих кораблей после достройки были почти вертикальный форштевень и малый развал носовых шпангоутов. Якоря хранились традиционно — в клюзах: два с левого борта и один с правого. Еще один запасной хранился горизонтально по левому борту в самой корме. Высота надводного борта, и так небольшая по сравнению с иностранными современниками, еще более уменьшилась в процессе достройки, когда на корабли добавляли различное оборудование, а вес некоторых устройств и систем оказался больше ожидаемого. Положение ухудшал и 0,8-метровый дифферент на нос при полной нагрузке, избавиться от которого можно было только путем использования в первые 24 ходовых часа топлива из носовых цистерн. Эти первые сутки, когда волны перекатывались через полубак, создавая проблемы с действием башни «Антон» и мешая правильному управлению кораблем, оставались самыми неприятными во всех операциях. При определенных условиях в открытом море недостаток высоты надводного борта, форма носа и расположение якорей приводили к образованию таких брызг, что управлять кораблем становилось возможным только из боевой рубки. Ходовые испытания «Гнейзенау» на высокой скорости показали также, что при прямом форштевне образуется огромная носовая волна, которую корабль толкает перед собой. Подобное явление наблюдалось и на «карманных линкорах».
В ходе капитального ремонта летом 1939 года «Шарнхорст» получил новый, так называемый «атлантический», нос с большим наклоном форштевня вперед, увеличенным развалом шпангоутов и якорями, перенесенными на кромку палубы. Длина корабля увеличилась примерно на 5 м, а расположение якорей стало главной отличительной особенностью «Шарнхорста» от систершипа. Кроме двух якорей на кромке палубы «Шарнхорст» получил еще носовой якорь в клюзе форштевня. В 1942 году этот якорь убрали, а клюз заделали. После боя с «Равалпинди» на полубаке «Шарнхорста» установили волнолом, а на верхней палубе — дополнительные водонепроницаемые люки, чтобы уменьшить заливаемость жилых помещений.
Мореходные качества у этих кораблей оставались неважными до самого конца карьеры. Правильным решением проблемы было бы увеличение высоты надводного борта за счет увеличения общей высоты корпуса, но в результате увеличивались бы вес брони и размер цели. Немцы решили пожертвовать мореходностью.
Довольно необычной была форма корпуса в подводной части — вместо плавного перехода борта в плоское или килеватое днище последнее в средней части имело сходящую на нет в оконечностях горизонтальную плоскость с гранями в месте перехода к борту. Такое днище значительно облегчило постройку, а при повреждениях ускоряло докование и ремонт. Сложные обводы с двойной кривизной не позволили применить такую форму в кормовой части, где выходили гребные валы и располагались винты. Корабли имели два балансирных руля, расположенные за винтами бок о бок — между осями гребных валов. Каждый руль имел свой электромотор, каждый из которых мог при необходимости управлять обоими рулями. Имелся и ручной рулевой привод от строенных штурвалов: два поста располагались в боевой рубке и на ходовом мостике, а резервные были в командном центре на твиндеке, в каждом румпельном отделении и в аварийном рулевом.
Устройство
Традиционно германские крупные корабли имели мощную броню, отличное разделение на отсеки и хорошую противоторпедную защиту. При повышении эффективности стрельбы на большие дистанции и бомбометания немцам пришлось серьезное внимание уделить и горизонтальной защите. Уже в 1934 году они признали недостаточной толщину бронепалуб периода Первой мировой войны и выработали принцип, что ни горизонтальная, ни вертикальная броня в одиночку не должны противостоять тяжелым снарядам. Они также понимали, что тяжелые орудия выиграли спор у брони и что абсолютной защиты не существует. Поэтому немецкие конструкторы решили распределить броню таким образом, чтобы на критических дистанциях горизонтальная и вертикальная броня помогали друг другу выдерживать попадания в жизненно важные части корабля — снаряд, пробивший броню борта, должен был встречать на пути и бронепалубу. Хотя при этом возрастал риск взлететь на воздух от пущенного с дальней дистанции снаряда или бомбы, сброшенной с большой высоты, немцы полагали, что их корабли будут сражаться в Северном море, где условия видимости ограничивали дистанции боя.
Германская система броневой защиты не базировалась на концепции «зоны неуязвимости», принятой в других флотах. Вместо нее разработали сложные таблицы в координатах «дистанция — угол цели» для орудий наиболее вероятных противников из числа английских и французских кораблей, на основе которых командиры германских линкоров и крейсеров могли выбирать наименее рискованные дистанции боя. Эти таблицы, конечно, не гарантировали полной безопасности, поскольку многие данные в них базировались на не вполне достоверной и порой ошибочной информации. Тем не менее, для выработки общих тактических решений они были довольно полезными. Немцы не считали серьезной проблему ныряющих снарядов, упавших с небольшим недолетом, как это полагали японцы, американцы и англичане. И все-таки следует признать, что с повышением эффективности стрельбы на дальних дистанциях германская система броневой защиты оказалась слабой против большинства орудий новых линкоров. Общий вес брони составлял 14 245 т, из которых 6580 т приходилось на закаленную типа КС — крупповская цементированная (пояс, траверзы, барбеты и башни ГК, боевая рубка). Остальная броня была гомогенной типа Wh.
Подводная защита проектировалась, чтобы противостоять контактному взрыву заряда в 250 кг тринитротолуола (ТНТ) на глубине в половину проектной осадки. Этот заряд оказался несколько меньшим, чем у торпед кораблей британского флота, но превосходил заряды британских авиаторпед. Конструкция ПТЗ разрабатывалась на основе полномасштабных испытаний с различными секциями, вырезанными из корпуса старого броненосца «Пройссен». Испытания показали, что сварные соединения, хотя и более легкие, по сравнению с традиционными клепаными, лучше выдерживали взрыв 250-кг заряда, а получаемые при этом повреждения легче ремонтировались. Еще ранее на артиллерийском полигоне обстрелом испытали сварное соединение броневых плит, не подвергавшихся тепловой закалке, и результаты также оказались положительными. Все это убедило немецких конструкторов в том, что сварные соединения, полученные при использовании разработанного Крупном электрода «нихротерм», могут выдерживать напряжения и изгибы, возникающие при подводном взрыве в противоторпедной переборке, которую планировалось изготовить как раз из незакаленной броневой стали.
Несмотря на результаты этих испытаний, показавших способность сварной ПТЗ выдерживать взрыв 250-кг заряда, немцы решили крепить противоторпедную переборку с помощью клепки, поскольку нельзя было полностью гарантировать высокое качество сварных швов. Дефекты в сварных соединениях обнаруживались только с помощью рентгена, а такие испытания на верфях немцы еще не освоили. Тогда же решили не делать никаких креплений кабелей и трубопроводов к противоторпедной переборке, так как они бы только снижали ее эластичность, а сами при взрыве могли разрушаться.
ПТЗ имела легкое бронирование по наружной обшивке корпуса, толщина которого под главным поясом менялась в пределах 12 — 16 мм и которое могло вызвать детонацию боеголовки торпеды. Существовала, однако, проблема повреждения осколками наружной обшивки внутренних переборок при взрыве очень мощного заряда. Большое пустое пространство за наружной обшивкой действовало как расширительная камера для освобождавшихся при взрыве газов, что значительно сбрасывало бы их давление и энергию. Дальше внутри корпуса проходили нефтяные цистерны, поглощавшие остаток энергии взрыва за счет рассеивания или разрушения их 8-мм стенок, подкрепленных продольными элементами жесткости и шпангоутами. Часть энергии должна была поглощаться за счет пластических и упругих деформаций 45-мм противоторпедной переборки, за которой, где возможно, на протяжении цитадели имелись пустые отсеки, воспринимавшие возможные течи через нее. Общая толщина переборок на протяжении цитадели составляла 53 мм. Глубина ПТЗ на середине осадки у миделя достигала 4,5 м, у башен «Антон», «Бруно» и «Цезарь» — соответственно 2,58, 3,35 и 3,74 м. В целом ПТЗ повторяла защиту броненосных кораблей, только главный пояс был дальше от центра корабля и шел вертикально. От наружных булей отказались в пользу системы внутренних переборок.
В средней части корпуса ПТЗ была вполне эффективной, но к концам цитадели, где корпус сужался, ее сопротивляемость падала до 200 кг ТНТ. Структура корпуса в районе кормовой башни оказалась очень сложной из-за острых обводов и прохода бортовых гребных валов через ПТЗ. Коридоры гребных валов при этом использовались как часть подводной защиты.
ПТП под углом наружу около 10° проходила от днища почти до верхней кромки скосов бронепалубы, где крепилась с помощью угольников заклепками. Эта часть структуры и так испытывала сильные изгибающие напряжения под собственным весом корпуса, которые еще больше усилились из-за чрезмерной перегрузки. Даже без дополнительных ударных нагрузок напряжения среза в заклепках могли превысить допустимые. Фактически, при ударе бомбы или снаряда в скос бронепалубы место присоединения ПТП подвергалось серьезному испытанию, поскольку заклепки в нем в районе кормовой башни всегда находились под высоким напряжением, в основном из-за резкого окончания траверзной переборки и отчасти из-за окончания ПТП примерно на глубине половины осадки. Отсюда переборка отклонялась внутрь корпуса, чтобы иметь большее расстояние до обшивки, но структурная эффективность системы подводной защиты при этом снижалась.
Корабли типа «Шарнхорст» проектировались для скорости свыше 30 узлов с ограничением по ширине в 30 м, но только с увеличением ширины и водоизмещения можно было обеспечить лучшую ПТЗ в районе башен главного калибра. В результате система ПТЗ на этих кораблях оказалась далекой от желаемой.
Вся энергетическая установка на этих кораблях оказалась легче и компактнее, чем дизельная равной мощности. Однако расход топлива был выше и для той же дальности плавания требовался больший его запас. Ограничения по водоизмещению и приоритет броневой защиты заставили отказаться от большой дальности плавания. Но и оставшийся запас топлива, и высокая скорость его использования создавали проблемы с остойчивостью. Поскольку немцы не любили компенсировать расход топлива в цистернах соленой забортной водой не считая бортовых цистерн, входящих в ПТЗ, да и то в случаях крайней необходимости, следовало найти какой-то другой выход. Решили расположить бортовые топливные цистерны как можно выше, чтобы по мере расхода топлива остойчивость корабля повышалась.
Параметры пара на этих кораблях — давление 58 атмосфер и температура 450°С — оказались намного выше, чем на всех их современниках, исключая «Бисмарк» и «Тирпиц». Пар вырабатывали 12 трехколлекторных котлов с перегревателем и экономайзером типа Бауэр-Вагнер производства фирмы Дешимаг из Бремена (максимальная производительность 55 т/час), а три турбоагрегата развивали мощность на валах 125 000 л.с. или на короткий период при форсировании 160 000 л.с. От первоначально запланированных пятиколлекторных котлов с двумя перегревателями и двумя экономайзерами каждый отказались из-за их чрезмерной сложности. Турбины типа Парсонс для Шарнхорста изготавливала фирма «Броун Бовери».
Пространство энергетической установки было хорошо разделено на отсеки, каждый турбоагрегат стоял в отдельном отделении (16,5-метровом среднем и 15-м бортовых), а 12 котлов стояли попарно бок о бок в трех отсеках — XII, XI и IX, причем между двумя кормовыми имелся пустой отсек X. Котлы оснащались системой автоматического управления типа Аскания и двойными форсунками Сааке. Каждый турбозубчатый агрегат (ТЗА) весом 970 т состоял из турбины высокого, среднего и низкого давления, турбин крейсерского и заднего хода (высокого и низкого давления), соединенных с валом через зубчатый редуктор (двухступенчатый для ТВД и одноступенчатый для остальных). Роторы турбин ВД вращались со скоростью 5100 об/мин («Гнейзенау» 6725), СД и НД 3150 и 3160 (3200 и 2700), а КХ —2400 об/ мин. ТВД были уникальной для Кригсмарине конструкции, представляя собой комбинацию колеса Кертиса и трех роторов Рато. Кормовой ТЗА располагался в отсеке VI, а бортовые — в отсеке VIII, разделенном переборкой по ДП.
Максимальная выходная мощность каждого турбоагрегата равнялась 53 360 л.с. при 265 — 280 об/мин на валах, то есть всего 160 080 л.с. Мощность каждой из трех турбин заднего хода составляла 13000 л.с. (по другим данным, 19 000 л.с.), а крейсерских — по 12 000 л.с. На испытаниях «Шарнхорст» развил 31,65. Дальность плавания 19-узловым ходом (на двух валах) при запасе топлива 6108 т (6345 м3)оказалась 7100 миль вместо проектных 8200, на 15 узлах 9020 миль, а указанным полным ходом — 2210 миль.
В результате значительного расширения использования электричества, особенно в системах вооружения, каждый корабль получил генераторы общей мощностью 4520 кВт, включая 900 кВт резервных с дизельным приводом на случай боевых повреждений. Шесть турбогенераторов имели мощность по 460 кВт, два — по 430 (по другим данным, по 230 кВт, то есть общая 4120 кВт), два дизельгенератора — по 300 кВт, а еще два, подключенных к отдельной аварийной электросети, — по 150 кВт. Генераторы располагались в пяти отделениях, идущих по бортам в шахматном порядке: слева от кормового МО на уровне верхней платформы и над левым валом, справа от кормового КО № 1, слева от среднего КО № 2, справа от носового КО № 3 и слева перед ним в отсеке XIII. В первых четырех стояли турбогенераторы, а в самом носовом — дизельные. Нормальное напряжение сети 230 В постоянного тока, но имелась и сеть 110В переменного тока.