Feuerkraft Panzer

Feuerkraft der Panzer im Zweiten Weltkrieg: Historische Testergebnisse im Vergleich zu berechneten Werten der Durchschlagskraft der panzerbrechenden Granaten.

 Crusader-Panzer Testschiessen
Britischer Crusader-Panzer mit 6-Pfünder (5,7 cm) Kanone während eines Testschießens.

Für militärische Kriegsspiele, Konflikt-Simulationen und auch in Computerspielen wird die Fähigkeit eines Waffensystems oder Kampfverbandes mit der zugehörigen standardmäßigen panzerbrechenden Granate eine homogene Panzerplatte zu durchdringen, die in einem Winkel von 30 Grad in 1000 Metern Entfernung geneigt, als Grundlage der Berechnungen für die Panzerabwehr verwendet.

Testergebnisse

Leider führt die Verwendung spezifischer Durchschlagskraft-Werte als Grundlage der Fähigkeit zur Bekämpfung von Panzern dazu, dass eine ‘Büchse der Pandora’ in Bezugnahme auf den ‘realen’ und ‘richtigen’ Wert geöffnet wird.
Dabei gibt es zwei hauptsächliche Ursachen, welche zu Ungenauigkeiten führen. Erstens gibt es Unterschiede zwischen verschiedenen historischen Quellen in Bezug auf die Durchschlagwerte, die bei Tests erzielt wurden; manchmal sogar für die gleiche Waffe und Munition. Zweitens gibt es oft erhebliche Unterschiede zwischen den tatsächlich praktisch erprobten Durchschlagwerten einer Panzerung und den mit physikalischen Gleichungen berechneten prognostizierten Durchschlagwerten.

Bei der Betrachtung historischer Aufzeichnungen von Testschüssen werden aus verschiedenen Gründen Schwankungen von vermeintlich vergleichbaren Zahlen festgestellt.

Dazu gehören:

Die Testzahlen kommen von ähnliche Tests mit vergleichbaren Schussentfernungen und Auftreffwinkeln, aber zu einem unterschiedlichen Datum und in verschiedenen Ländern. Die für die Tests verwendete Panzerung ist bei Brüchigkeit, Härte und Qualität unterschiedlich je nach Prüfung und Land, d.h. es gibt unterschiedliche Poldi- oder Brinell-Härtewerte.

Die Definition eines ‘Durchschlages’ ist in verschiedene Ländern unterschiedlich. So schlossen beispielsweise deutsche Zahlen das gesamte Geschoss ein, während britische Testzahlen auch teilweise Durchschläge zuließen. Wenn dies eine APHE-Granate (panzerbrechende Hochexplosivgranate) ist, dann ist für die vollständige Wirkung auch ein vollständiger Durchschlag erforderlich. Wenn dies jedoch ein Wuchtgeschoss ist, ist die partielle Penetration immer noch wirksam. Vor allem die britischen Durchschlagzahlen müssen mit Vorsicht behandelt werden, da in einigen Fällen sogar nur mit 20 % in die Panzerung eindringende Schüsse als ‘Durchschlag’ gewertet wurden.

Manchmal wurden auch unterschiedliche Treibladungen verwendet, um die Durchschlagskraft bei einem Geschoss zu bestimmen. Das bedeutet, dass die Munition unterschiedlich war, auch wenn sie möglicherweise die gleiche Bezeichnung hatte.

Britische Panzermunition
Britische Panzermunition (v.l.n.r.): 3-Pfünder Übungsmunition (Cruiser A9), 2-Pfünder panzerbrechend (Crusader I, Matilda), 6-Pfünder panzerbrechend (Cromwell, Valentine VIII), 75-mm-Sprenggranate (Cromwell, Churchill), 17-Pfünder panzerbrechend mit abwerfbarem Treibspiegel (Firefly), 77-mm panzerbrechend (Comet), 76,2-mm Haubitze Sprenggranate (Churchill), 95-mm-Haubitze Sprenggranate (Cromwell, Churchill)

Bei einigem Test wurde auch stirnseitige gehärtete Panzerung verwendet, während diese bei anderen nicht verwendet wurde. Die stirnseitige gehärtete Panzerung hat mehr Auswirkungen auf ein Wuchtgeschoss (AP) als auf ein Panzerbrechendes Wuchtgeschoss mit Schutzkappe (APC) oder eine panzerbrechende Hochexplosivgranate (APCBC).

Zusammengenommen und im Nachhinein ist es nicht realistisch, zu erwarten, dass verschiedene Tests zu verschiedenen Zeitpunkten und Orten identisch sind.

Mit sorgfältiger historischer Forschung ist es jedoch möglich, einen großen Teil der Ursachen für die Unterschiede auszuschließen. Dazu gehört die Sicherstellung, dass die Reichweiten und Winkel so identisch wie möglich sind; die Sicherstellung des verwendeten Munitionstyps und die Sicherstellung, dass die Definition eines Durchschlags einigermaßen einheitlich ist.

Der größte Faktor außerhalb der historischen Kontrolle scheint die Härte und Qualität der verwendeten Panzerplatten zu sein, die bei dem Testschießen verwendet wurde. Dies scheint zu variieren, je nachdem, wann, wo und in welchem Land sie produziert wurde.


Dennoch ergeben sich überraschend einheitliche Zahlen für die Durchschlagwerte der Mehrzahl der im Zweiten Weltkrieg eingesetzten Panzer- und Panzerabwehr-Waffen.

Berechnete Werte

Die zweite Methode ist es, die historischen Testzahlen durch prognostizierte Durchschlagwerte zu ersetzen, die mithilfe von physikalischen Gleichungen berechnet wurden. Um diese Möglichkeit untersuchen, betrachten wir die zwei grundlegenden Gleichungen, welche dabei verwendet werden:

Pen = kmv² / d²

Wobei ‘Pen’ die Durchschlagskraft in mm einer vertikal stehenden Panzerplatte (also 0° Grad) ist. ‘k’ ist der Koeffizient, der mit der Panzerungsqualität variiert, ‘m’ ist die Geschossmasse (in kg), ‘v’ ist die Projektil-Auftreffen-Geschwindigkeit (in m/s) und ‘d’ ist der Geschossdurchmesser (in mm).

Die Geschwindigkeitsänderung des Projektils in Abhängigkeit von der Entfernung ist gegeben durch,

wobei ‘v’ die Geschoss-Geschwindigkeit (in m/s), ‘vo’ die Mündungsgeschwindigkeit (in m/s), ‘e’ die Exponentiell-Konstante, ‘d’ der Geschossdurchmesser (in mm), ‘m’ die Geschossmasse (in kg), ‘x’ die Entfernung, die das Geschoss zurückgelegt hat (in Metern), und ‘c’ ist ein Koeffizient, der den aerodynamischen Widerstand des Geschosses darstellt. Diese Gleichung geht davon aus, dass die Geschossbahn des Projektils horizontal ist.

Die Idee hinter diesen Gleichungen ist es, Variationen in den Variablen zu eliminieren, die bei Testfeuer-Ergebnissen verwendet wurden, um einen genaueren Vergleich der Fähigkeiten der Durchschlagskraft zwischen den unterschiedlichen Kanonen zu erhalten.
Die Anwendung dieser Gleichungen auf einige der bekanntesten Panzer- und Panzerabwehrkanonen, die während des Zweiten Weltkriegs verwendet wurden und der Vergleich mit historischen Testergebnissen führt zu den in der nachfolgenden Tabelle abgebildeten Ergebnissen.

Die in dieser Tabelle verwendeten historischen Testdaten verwenden die konstantesten Informationen aus seriösen Quellen. Es wurde darauf geachtet, dass für alle betrachteten Waffensysteme einheitliche Reichweiten und Schusswinkel verwendet werden. Darüber hinaus ist die gewählte Testmunition vom gleichen Typ, d.h. das standardmäßige ballistische AP-Wuchtgeschoss mit Schutzkappe wo immer möglich.

Historische Testergebnisse gegen berechnete Werte (1.000 m auf 30°):

KanonePanzer (Bsp)NationTestergebnisseBerechnungUnterschied
57mm M1943 (ZIS-2) L/73 (APHE oder APCHE) T-34/57, PakSowjetunion85100+32%
90mm M3 L/51 (auf 1.000 yards=914,4m)M36 PershingUSA102128+24%
85mm ZIS-S-53 (L/54,6)T-34/85Sowjetunion85100+18%
5cm KwK L/60PzKpfw III JDeutschland5058+15%
76mm M3 L/50PakUSA8292+13%
57mm M1 L/50PakUSA6269+12%
76,2mm F-34 L/41,5T-34/76Sowjetunion4954+11%
7,5cm KwK 42 L/70PantherDeutschland111123+11%
5cm KwK 38 L/42PzKpfw III G-JDeutschland3640+10%
6-Pounder L/43 Valentine, Churchill, Cromwell, PakEngland7177+8%
17-Pounder (76,2mm) Sherman Firefly, PakEngland118126+7%
7,5cm KwK 40 L/48 Pz IV, StuG IIIDeutschland8590+6%
7,5cm Pak 40 L/48 Marder, PakDeutschland8992+4%
75mm M3Sherman 75mmUSA6061+2%
76mm M1A1 L/52Sherman 76USA9091+1%
2,8cm sPzB 41 SdKfz 221, PakDeutschland4647+1%
8,8cm Pak 43/71 Tiger II, NashornDeutschland1651640%
8,8cm Flak 18 L/56PakDeutschland106105-1%
8,8cm Kwk36 L/56Tiger IDeutschland10098-2%
3,7cm L/45 PzKpfw III, PakDeutschland3629-21%
7,5cm KwK 37 L/24 Pz IV, StuG IIIDeutschland3525-27%

Im Allgemeinen zeigt diese Tabelle der Durchschlags-Werte eher unklare Ergebnisse, obwohl es wohl einige Muster gibt.

In 16 von 21 Fällen ist das theoretische Ergebnis höher als das in Tests erzielte. Mit anderen Worten, die Geschütze haben nicht so gut funktioniert, wie sie es theoretisch sollten, wenn die Mündungsgeschwindigkeiten wie angegeben waren und die Munition vernünftig entworfen und hergestellt wurde. Interessanterweise gehören alle sowjetischen, britischen und amerikanischen Beispiele zu dieser Kategorie, obwohl die meisten von ihnen nicht allzu weit unter der Marke liegen (d.h. eine Fehlerquote zwischen 1% und 10%).

Bei den Waffen mit einem Fehler von 11 % oder mehr liegt offensichtlich ein grundlegendes Problem vor. Es ist unwahrscheinlich, dass die von den Sowjets oder Westalliierten verwendeten Panzerplatten bei den Tests eine höhere Qualität hatten, als die von den Deutschen verwendeten (was helfen würde, die Ergebnisse zu erklären, wenn dies der Fall wäre) und auf jeden Fall fallen auch einige der deutschen Teststudien in diese Kategorie. In diesen Fällen ist die wahrscheinlichste (und vernünftigste) Erklärung, dass die Mündungsgeschwindigkeiten nicht so hoch waren wie angegeben, oder die Munition, die Konstruktion oder das Material von minderwertiger Qualität waren.

Pak 43 in Stellung bringen
Aufgrund des hohen Gewichts war es nahezu unmöglich die Pak 43/41 per Hand in Stellung zu bringen.

In nur 5 von 21 Fällen ist das theoretische Ergebnis geringer als bei den Tests. Dies sind alles deutsche Testergebnisse, obwohl die meisten nahe an der Marke und in einer angemessenen Fehlerspanne (5 % oder weniger) liegen. Die beiden Fälle mit großen Fehlern (21-27 %) sind beide Waffen mit relativ niedriger Mündungsgeschwindigkeit, d.h. die 7,5 cm KwK 37 L/24 und 3,7 cm Pak 36 L/45. Auch hier ist es unwahrscheinlich, dass diese speziellen Waffen mit minderwertigen Panzerplatten getestet wurden und die wahrscheinlichste Erklärung ist, dass die Mündungsgeschwindigkeiten tatsächlich höher waren als angegeben.

In nur einem Fall ist das theoretische Ergebnis von Tests innerhalb einer Fehlerquote von 0,4 %. Dies ist die deutsche 8,8 cm Pak 43 L/71. Mit anderen Worten, diese bekannte Waffe war so tödlich wie behauptet und in der Lage, jeden Panzer der Welt bis auf mindestens 2.000 Meter zu zerstören.

Die Probleme der Berechnungen

Koeffizient für den aerodynamischen Widerstand des Projektils

Das Problem mit ‘c’ ist, dass es mit der Größe des Projektils, der Geschwindigkeit, mit der es sich bewegt und dem aerodynamischen Entwurf des spezifischen Projektils variiert. Im Allgemeinen bleibt ‘c’ für Projektile, die sich mit weniger als etwa 200 m/s bewegen, nahezu konstant.
Es steigt dann stark an, wenn sich das Projektil der Schallgeschwindigkeit nähert, etwa bei Geschwindigkeiten von 200 m/s bis etwa 350 m/s. Bei Geschwindigkeiten jenseits von ca. 350 m/s nimmt es mit zunehmender Geschwindigkeit leicht ab.

Für jedes in der obigen Tabelle betrachtete Geschütz wurden Standardwerte von ‘c’ verwendet, um die Luftwiderstandsvariation aufgrund der Projektil-Größe zu berücksichtigen. Die Geschwindigkeiten werden in allen Fällen – mit Ausnahme der deutschen 7,5 cm KwK 37 L/24 Kanone – mit über 600 m/s angenommen. Da die Variation von ‘c’ mit der Geschwindigkeit gering ist, sind auch die Fehler, die durch die Nichtbeachtung von ‘c’ als Funktion der Geschwindigkeit verursacht werden, gering.

In der Tabelle berücksichtigt ‘c’ jedoch nicht den aerodynamischen Entwurf des jeweiligen Projektil-Sprengkopfes. Dies ist eine potenziell sehr wichtige Fehlerquelle und nur schwer zu berechnen.

Mündungsgeschwindigkeit

Der zweite Fehler bei der Einführung der Variablen ‘vo’ (Mündungsgeschwindigkeit) ist viel gravierender als bei ‘c’.
Das Problem ist, dass die Verwendung der obigen Gleichungen erfordert, dass die Werte der Mündungsgeschwindigkeit aus den Testergebnissen in die Gleichungen eingegeben werden, was die Gleichungen natürlich diskreditiert !
Dies ist eine klassische fehlerhafte Logik, da sie davon ausgeht, dass die Testfeuerdaten für die Mündungsgeschwindigkeit korrekt und konsistent sind, während dieselben Daten falsche und inkonsistente Daten über die Durchschlagskraft lieferten !

Es ist ein gutes Beispiel für die alte Physik, die sagt: ‘Wo Müll reinkommt, kommt auch Müll raus’. Dies gilt insbesondere in diesem Fall, da die Mündungsgeschwindigkeit mithilfe der Technologie des Zweiten Weltkriegs schwerer zu messen war als der eigentliche Durchschlag. Tatsächlich war eine der Möglichkeiten, die Mündungsgeschwindigkeit zu messen, die Waffe zu testen, um den Durchschlagwert in einem bestimmten Bereich zu erhalten und dann eine physikalische Formel zu verwenden, um daraus die Mündungsgeschwindigkeit zu berechnen !

88-mm-Flak beim Unternehmen 'Battleaxe'
Deutsche 88-mm-Flak feuerbereit während des britischen Unternehmens ‘Battleaxe’ (Juni 1941), wobei über 60 Matilda II Panzer von diesen Geschützen zerstört wurden.

Nehmen wir ein Beispiel aus der Tabelle: die deutsche 8,8 cm Flak 18/36. Diese Waffe war wahrscheinlich das berühmteste Artilleriegeschütz des Zweiten Weltkriegs. Die riesige Zahl von über 17.000 Stück wurde produziert und im August 1944 waren 10.930 Flak 18/36/37 im Einsatz.
Diese Waffe war wahrscheinlich das am umfangreichsten getestete Artilleriegeschütz des Zweiten Weltkriegs: Es wurde von den Deutschen und auch von den Alliierten, die alles über sie herausfinden wollten, ausführlich getestet.
Man kann sich daher gut vorstellen, dass die Werte der Mündungsgeschwindigkeit für diese Waffe mit ihrer panzerbrechenden Standard-Munition ziemlich gut eingegrenzt wurden. Nun, nach einigen sehr angesehenen Quellen, hatten die 8,8 cm FlaK 18/36 L/56 und die 8,8 cm KwK 36 L/56 Panzerkanone des Tiger-Panzers (eine Waffe, die direkt von der 88-mm-Flak abgeleitet wurde, ebenso die gleiche panzerbrechende Munition abfeuerte und mit identischer Ballistik arbeitete), überall eine Mündungsgeschwindigkeit zwischen 773 und 820 m/s bei identisch verfeuerter Munition.

Unter Verwendung der obigen Gleichungen, auf 1.000 Metern gegen eine vertikale homogene Panzerung, entspricht dies einer Durchschlagsleistung von 117 mm bis 132 mm.
So haben wir unter Verwendung der Gleichungen und bevor wir überhaupt andere, sich einschleichende Fehler berücksichtigen, bereits eine theoretische Variation der Durchschlagsleistung (direkt abgeleitet von den unterschiedlichen Werter der Mündungsgeschwindigkeit) von 98 mm bis 111 mm gegen eine 30° Grad geneigte Panzerung.
Dieser Unterschied ist bereits größer als die ursprünglichen Unterschiede der Durchschlagsleistung bei den historischen Test-Daten, welche sich auf 100 mm bis 110 mm belaufen.

Mit anderen Worten, wenn wir versuchen, die wahre Durchschlagskraft der Acht-Acht zu ermitteln, dann sind wir eigentlich einen Schritt rückwärts gegangen. Wenn dies bei einer der am häufigsten getesteten Waffen des Zweiten Weltkriegs der Fall ist, wie können wir dann den Werten der Mündungsgeschwindigkeiten von weniger oft getesteten Waffensystemen mehr vertrauen als denen ihrer Durchschlagwerte ?

button go Hier zu Teil II: Durchschlagskraft Panzermunition.

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