Der ideale Panzer Teil 2

Nachdem es im letzten Beitrag vor allem um die Entwicklung der deutschen Panzertechnik und um ein mögliches Szenario für den Panzer ging, möchte ich heute die technische Seite vorstellen. Ich habe versucht, den Panzer so realistisch wie möglich zu entwerfen, hinsichtlich der Platzverhältnisse genau so wie der Bewaffnung. Um den Panzer ansprechen zu können, nenne ich ihn meist Löwe, obwohl dieser Name schon für ein Panzerprojekt vergeben war. Aufgrund der Wortwahl wird er seltener auch einfach 45to-Panzer genannt. Ich habe den Panzer dem Land Deutschland zugeordnet, da er meiner Meinung nach in diesem Staat am ehesten realisierbar gewesen wäre, denn das deutsche Reich war in Bereichen wie Kanonen oder Optiken führend . Ich halte es für einfacher, auf Basis dieser Technik einen optimal geformten Panzer zu entwickeln, als für einen gut konstruierten Panzer (wie ihn die Sowjetunion hatte) gute Baugruppen zu entwerfen.

Sämtliche technische Zeichnungen wurden mit dem 2D CAD-Programm „LibreCAD“ erstellt. Wer Ahnung von technischen Zeichnungen hat wird sicher einige Fehler feststellen, so habe ich z.B. nicht sichtbare Körperkanten nicht immer gestrichelt dargestellt. Auch sind die Grafiken z.T. etwas unscharf, da die Exportfunktion von Libre Cad entweder nicht ganz ausgereift ist oder von mir falsch bedient wurde. Meist wird ein Bauteil von einem großen Seitenbild und von kleineren Bilder von oben/vorne dargestellt. Die Bilder lassen sich durch Anklicken in Originalgöße anzeigen. Geometrische Daten wie der positive und negative Kanonenrichtwinkel ergeben sich aus der Zeichnung.

Entwurfsiedee:

Ziel des Entwurfes ist es, positive Eigenschaften der deutschen/sowjetischen Panzer der Jahre 1941-1944 zu vereinen. Diese möchte ich zunächst einmal nennen, auch wenn sie nicht für jedes Modell der jeweiligen Nation galten:

Deutsches Reich:

-präzise Kanonen mit hohem Panzerungsdurchschlag, hoher Geschossgeschwindigkeit (Panther, Tiger, Tiger 2)

-leistungsfähiges Schachtellaufwerk aus ineinander verschachtelten Rädern für gute Gewichtsverteilung, Federung und geringen Abrieb (dafür sehr schwer zu warten, setzte sich mit Schlamm zu )

-starke Frontpanzerung, z.T. mangelhafte Seitenpanzerung (Panther)

-effektive Jagdpanzer (Stug 3, Jagdpanther)

Sowjetunion:

-leicht herstellbare, billige Panzer

-gute, stark abgeschrägte  Formgebung (T-34, JS 2, JS3), geringe Bauhöhe

-Dieselmotoren

-ebenfalls gutes, aber einfacheres Fahrwerk

-geringer Bodendruck durch breite Ketten

Abgeschrägte Panzerung:

Mehrfach schon war die Rede von abgeschrägter und nicht abgeschrägter Panzerung. Ziel der Abschrägung ist es, die Effektivität der Panzerung zu erhöhen. Wird eine Panzerplatte abgeschrägt, so erhöht sich (bei gleichbleibender Materialdicke) die effektive Panzerung, also das Material das die Granate durchschlagen muss.

640px-Panzerung_neigung
Quelle: Wikipedia

Das Problem dabei ist, dass sich bei einer gegebenen Masse für einen Teil der Panzerung mit diesem Verfahren nicht die effektive Panzerung  erhöht, was sich leicht mit der Flächenformel für Dreiecke nachweisen lässt. Dafür weist diese Anordnung jedoch noch andere Vorteile auf: Granaten können bei spitzen Auftreffwinkeln abprallen, d.h. sie dringen gar nicht erst in die Panzerung ein. Ein weiterer Vorteil ist spekulativ und nur eine Vermutung von mir: Wenn die Granate auftrifft, wirkt auf die Panzerplatten eine hohe Kraft. Sind sie senkrecht angeordnet, so steht der Kraftvektor senkrecht auf der Panzerplatte, d.h. die Belastung ist sehr ungünstig. Ist die Platte dagegen abgeschrägt, so ergibt sich folgendes Bild:

Abgeschrägte Panzerung
Erstellt mit Geonext

Bei einer in diesem Beispiel mit 45° angewinkelten Panzerung verringert sich die ungünstig senkrecht wirkende Kraft auf die Panzerung um den Faktor Wurzel( 2). Natürlich spielen bei dem Auftreffen der Granate auch komplexe thermodynamische Prozesse eine Rolle, aber die Kräfteverteilung könnte ein Teilgrund für die höherer Effektivität sein. Aufschluss über den Prozess des Panzerungsdurchschlages kann dieses sehr schöne Bild geben.

Die erste Version-Löwe 1/40t0 Panzer

Da ich mich bei der Planung vor allem auf die zweite Version mit der 88mm L/70 bezogen habe, möchte ich mich bei der Beschreibung darauf konzentrieren.

Der Löwe 2/45to Panzer

Der Löwe ist ein mittlerer Panzer mit einer Masse von etwa 45t. Er ist für den Bewegungskrieg entworfen und weist deswegen eine Kombination aus Panzerung, Bewaffnung und Beweglichkeit auf.

Wanne:

Die Wanne stellt das größte Bauteil dar. Sie ist vorne spitz zulaufend und am oberen Glacis um 60° von der senkrechten geneigt. Von der Frontansicht aus bildet sie ein Rechteck, das von zwei angeflanschten, abgeschrägt gepanzerten Seitenkästen flankiert wird. Das Heck ist walzenförmig und folgt damit der Form des Getriebes. Die Wanne ist so konstruiert, dass möglichst keine Hohlräume entstehen. Ihre Höhe richtet sich nach dem von der Besatzung benötigten Platz, welche nur unmittelbar über dem Boden mit ausgestreckten Beinen sitzt. Die so erforderliche Bauhöhe ist so deutlich geringer als bei der für deutsche Panzer üblichen, hockenden Position. Als Maßstab für die Proportionen habe ich meinen Großvater vermessen, der über 1,80 groß ist. Da die Menschen zur Zeit des zweiten Weltkrieges durchschnittlich kleiner als heute waren, sollte der Platz für den Großteil der Panzerbesatzungen ausreichend sein. Fahrer und Funker steigen über je eine Luke an der Wannenoberseite ein und aus. Fährt der Fahrer ohne Periskope, darf der Turm nicht gedreht werden, da er ihm sonst den Kopf zerquetscht. Eine Blockierung beider Luken ist nicht möglich, sodass die Wannenbesatzung im Notfall stets aussteigen kann.

Wannenseiteninnenansicht

WannenfrontinnenansichtWanneobeninnenansicht

Fahrwerk:

Das Fahrwerk ist eine Abwandlung des Chriestielaufwerk mit Torsionsstabfederung (auch Drehstabfederung, statt Blatt oder Schraubenfedern wird ein verdrehbarer Metallstab verwendet). Die Kraftübertragung auf die Gleisketten erfolgt mit Hilfe der hinteren beiden Triebräder. Vorne wird die Kette durch zwei Umlenkrollen gehalten. Anders als bei dem T-34 reichen die Laufrollen nicht über die gesamte Laufwerkshöhe, deswegen gibt es zusätzlich zu den fünf Laufrädern vier Stützrollen. Im Bild sind die Radhalterungen zu dick dargestellt.

Fahrwerkkomplettansicht

Antrieb:

Der Panzer verfügt über einen Dieselmotor, was wegen dem geringeren Kraftstoffverbrauch gegenüber Benzin eine größere Reichweite ermöglicht und die Brandgefahr bei Treffern verringert. Eine Besonderheit ist die Trennung in des Motorblockes in einen reinen 10-Zylinderantriebsteil und einen Zweizylindergeneratorteil am vorderen Ende des Längs eingebauten Motorblockes. Dadurch muss für die Stromversorgung im Stand nur ein kleiner Teil des Motors laufen, was die unabhängige Betriebsdauer des Panzers erhöht. Überschüssiger Strom kann über einen Elektromotor zusätzlich für den Antrieb genutzt werden. Die Aufteilung des Motorabteils gleich der des T-34: Der Kühlventilator ist zwischen dem vorne liegenden Motor (hier mit zusätzlichem Generator) und dem hinten liegenden Getriebe angebracht. Die Kühlrippen befinden sich dementsprechend links und rechts des Motorblockes Um die Besatzung in der russischen Kälte zu wärmen, könnte außerdem ein Teil des Kühlwassers durch Röhrchen im Besatzungsraum geleitet werden, bei Lecks ist der Wasserfluss mithilfe von Ventilen zu unterbinden. Der Motorrau ist vom Besatzungsraum luft- und flüssigkeitsdicht abgeschlossen, um im Falle von Bränden nicht die Besatzung zu gefährden. Die Treibstofftanks befinden sich in allen verfügbaren Hohlräumen, vor allem in den Seitenkästen. Da die Munition im Turm aufbewahrt ist, ist dort genug Platz. Zudem verfügt der Panzer über ungepanzerte äußere Zusatztanks wie russische Panzer.

Turm:

Der Turm ist der wohl wichtigste Teil des Panzers, da er die Bewaffnung beherbergt und somit um jeden Preis intakt bleiben muss. Der Turm besteht aus einem über die Wanne aufragenden Aufbau und dem in der Wanne verborgenen, sich mitdrehendem und die maximale Breite voll ausnutzenden Wannenkorb. Er befindet sich für einen deutschen Panzer sehr weit vorne, was die Platzausnutzung verbessert. Der Turm hat eine kleine, senkrecht stehenden Frontplatte, an die sich nach hinten abgeschrägte Panzerplatten anschließen. Die effektive Panzerung ist am Turm somit am stärksten, wenn er genau zum Gegner ausgerichtet ist. Wird er gedreht, so verschlechtert sie sich. Die Kanone ist mittig im Turm befestigt. Der Richtschütze sitzt in Fahrtrichtung links von ihr vor dem Kommandanten, der über Richtspiegel in der Kommandantenkuppel nach außen sehen kann. Der Ladeschütze befindet sich rechts neben dem Geschütz quer zur Fahrtrichtung, wodurch er leichten Zugriff auf die im Turmüberhang gestapelte Munition hat. Weitere Bereitschaftsmunition befindet sich senkrecht aufbewahrt rechts neben ihm. Der Ein- und Ausstieg der Besatzung erfolgt über die oben mit einer Luke versehene Kommandantenkuppel und eine separate Luke für den Ladeschützen. Durch den separaten Generatormotor steht viel elektrische Leistung zur Verfügung, dadurch kann der Turm sehr schnelle gedreht werden (im Gegensatz zum Panther, bei dem der Turmdrehmechanismus viel zu schwach war).

Bewaffnung:

Die Hauptbewaffnung stellt die 88mm L/70 Kwk 43 dar. Sie hat einen sehr langen Lauf, ist genau und hat eine hohe Durchschlagsleistung. Für diesen Panzer ist gegenüber dem Original eine Modifikation nötig: Die Hydraulik des Kanonenrücklaufes ist unter der Kanone untergebracht, wodurch der nach oben hin benötigte Bauraum kleiner ist. Dadurch kann bei gutem negativem Richtwinkel die Turmhöhe klein gehalten werden. Die Kanone wird elektrisch bewegt. Dazu ist am Ende der Kanonenaufhängung ein Elektromotor angebracht, der an einer kreisbogenförmigen Zahnradstange entlangläuft, die am Turm befestigt ist. Durch hintere Anbringung ist der Hebel günstig, was neben einer kleinerern Motorleistung eventuell auch eine bessere Einstellungsgenauigkeit mit sich bringt.   Als Nahverteidigungswaffen stehen ein Funker-MG in der Wannenfront und ein koaxiales MG an der Kanone für den Richtschützen zur Verfügung. Zur Flugzeugabwehr befindet sich an der Kommandantenkuppel ein Fla-MG. Der negative Richtwinkel ist sehr gut, was das Feuern aus vielen Positionen und Deckungen ermöglicht, sollte der Panzer defensiv eingesetzt werden. Bei der Konstruktion der Kanone habe ich mich auf Messungen an dieser Zeichnung gestützt, die legendäre „Achtacht“ wurde deswegen wohl nicht ganz perfekt umgesetzt.

Kanonenkomplettansicht

Technische Daten:

Kanone:

Kanonenrichtwinkel -10°-20°
Panzerungsdurchschlag Normalmunition Verbesserte Munition
aus 100 m Entfernung 203 mm
aus 500 m Entfernung 182 mm 226 mm
aus 1000 m Entfernung 167 mm 192 mm
aus 2000 m Entfernung 139 mm

Panzer:

Geschwindigkeit Straße in km/h 60km/h (Schätzwert basierend auf Panther)
Geschwindigkeit Gelände in km/h 30km/h(Schätzwert)
Motorleistung in kW 550, Systemleistung  660
Elektrische Leistung in kW >110
Masse in t rund 45
kW/t 14,6 (zum Vergleich: Panther 11, T-34 11,9)
Bodendruck in kg/cm2 0,81 (Panther 0,9, T-34 rund 0,7)
Reichweite in km 350  auf Straße(anzustreben, kann nicht ohne weiteres ermittelt werden)
Kettenauflagenlänge in m 4,3
Kettenbreite in m 0,65 (Ketten können breiter sein als in Konstruktionszeichnung)
Bodenfreiheit in m 0,62
Höhe in m 2,88 (kann auf Kosten der Bodenfreiheit um etwa 0,1m reduziert werden)
Feuerhöhe in m 2,026
Länge Wanne in m 6,55
Länge über Kanone und Ketten in m 11,068
Breite in m 3,4 + Schürzen
Panzerung in mm Dicke Effektiv waagerecht
Obere Frontplatte 82@57 150
Untere Frontplatte 78@45 110
Turmfront 150@0 150
Vordere Turmseiten 75@30horizontal-66@67 150-170
Turmseiten Mitte 55@0 55
Turmseite hinten (Munitionslager) 45@ 0
Turmheck 48@6 48
Wannenseite Seitenkästen 37@52° 60
Wannenseite vorne 55@0 55
Wannenseite hinten 45@0 45
Wannenheck 42@abgerundet min 42
Unterboden Besatzung 20
Unterboden Motorraum 13
Wannendach 16
Turmdach 20
Kommandantenkuppel 40-150
Hauptbewaffnung 88mm KwK 43 L/70 mit Mündungsbremse
Munition Panzerbrechend und Hochexplosiv, 36 im Turmheck, 9 rechts neben Ladeschützen
Kanonenrücklauf in m 0,58
Kanonenrichwinkel in  Winkelgrad -10 bis +20
Nebenbewaffnung 7,92mm Wannen-MG, 7,92mm Wannen-MG, Fla-MG
Besatzung 5: Funker/MG-Schütze, Fahrer, Ladeschützte, Richtschütze, Kommandant
Geschätzte Kosten in RM 120 000 RM, basierend auf Panther inklusive Bewaffnung und größerer Produktionsrate (keine Nebenpanzer wie Tiger)

Löwe 1/40to Panzer:

Der Löwe 1 ist mit der 75mm L/70 Kwk 42 schwächer bewaffnet. Außerdem verfügt er über die erste Version des Dieselmotors mit weniger Leistung (etwa 600kW).

Gesamtkonstruktion:

Von der Seite und erst recht von oben sieht der Panzer meiner Meinung nach schön aus, von vorne ist er einfach nur grässlich.

Innen:

Vorne:

Panzerfrontinnenansicht

Seite:

Panzerseitenansicht

Oben:

Panzerobenansicht

Außen:

Vorne:

Panzerfrontaußenansicht

Seite:

Panzerseitenaußenansicht

Oben:

Panzerobenaußenansicht

Technische Besonderheiten:

Der Panzer hat eine sehr flache Wanne, dafür ist der Turm für einen Zweiteweltkriegspanzer sehr massiv. Trotzdem ist die Gesamthöhe für einen deutschen Panzer gering und nahe am russischen Niveau, trotz der großen Bodenfreiheit. Dadurch ergibt sich eine kleine frontale Silhouette. Gegenüber dem Panther ist der Bodendruck aufgrund der breiteren Ketten und der längeren Auflagefläche geringer und die Leistungsmasse ist besser. Dank der kleinerern Maße kann bei besserer Bewaffnung, höherer Motorleistung und identischer Frontpanzerung die Seitenpanzerung leicht gesteigert werden. Eine Neuerung ist die Munitionslagerung im Turm. Durch diese Art der Unterbringung kann man den gesamten Munitionsvorrat als Bereitschaftsmunition ansehen. Das ist z.B. gegenüber dem T-34 ein Vorteil, bei dem die Munitionsvorräte schwer erreichbar waren. Gegenüber seinem russischen Pendant ist er geräumiger und verfügt über einen Turmkorb, was ihn für die Besatzung komfortabler und ergonomischer macht. Eine Besonderheit für einen deutschen Panzer ist das Heckgetriebe. Dadurch ist keine Längswelle nötig, die unnötig viel Platz kostet.

Kritische Punkte und Reserven:

An der Panzerkonstruktion gibt es einige Angriffspunkte, auf die kurz eingegangen werden soll. Der erste ist der Motor mit seiner sehr hohen, aber nicht unmöglichen Leistung: Für ihn ist in der Konstruktion zu wenig Platz vorgesehen, doch ist dafür der Lüfter und Getrieberaum großzügig bemessen. Für den Kraftstoff könnte kein Platz merh übrig bleiben, doch können die Seitenkästen näher an die Ketten gezogen und so verbreitert werden, dass die Wanne über die vollen 3,4m Breite reicht, außerdem kann sie hinter dem Turm erhöht werden, was zusätzlichen Raum schafft. Ein anderer möglicher Kritikpunkt sind die hohen kombinierten Leistungsdaten aus Motorleistung, Panzerung, Reichweite und Bewaffnung. Der sowjetische Js 3 hatte jedoch eine  deutlich bessere Panzerung, ohne die 45t Marke zu überschreiten. Da die Abmaße des 45to Panzers nicht sehr viel größer sind, sollte diese Kombination von Leistungsdaten bei fortschrittlicher und gründlicher Konstruktion möglich sein. Eine Reserve stellt die Panzerung dar: Trotz der geringeren Oberfläche ist die Panzerung gegenüber dem Panther nur minimal verstärkt, was entweder eine weitere Rechtfertigung für die Leistungsdatenkombination ist oder bei dem Schutz noch Luft nach oben lässt. Sollte die Munitionsanzahl zu klein sein, können zusätzliche Runden unter dem Turmkorb gelagert werden.

Vergleich mit anderen Panzern:

T-34, Sherman, Churchill, KV 1:

Der Löwe kann die Panzerung aus großer Entfernung durchschlagen, seinerseits stellen die Gegner frontal keine Gefahr dar. Effektiv ausmanövrieren können nur T-34 und Sherman.

T-34 85, Sherman Firefly, Pershing:

Der Löwe kann die Panzerung aus großer Entfernung durchschlagen. Diese beiden Panzer können auf unter 500m die Frontpanzerung durchschlagen. Bei Verwendung von Sabotmunition im Sherman (ab 1944?) kann der Löwe auch auf große Entferung ausgeschaltet werden, ebenso kann der Pershing mit verbesserter Munition gleichziehen. Beide Panzer sind im Fernkampf dann gleichwertig. Von der Mobilität her sollte der Löwe leichte (T-34 85) oder größere (Sherman Firefly, Pershing) Vorteile haben.

Js-2:

Beide Panzer können sich auf große Entfernung gegenseitig zerstören, Löwe ist aber mobiler, schießt schneller und wahrscheinlich präziser.

Js 3:

Der Js 3 kann die Panzerung auf große Entfernung durchschlagen, umgekehrt gilt das nicht, mit Normalmunition kann der Sowjetpanzer nur auf mittlere, mit Standardpanzerung nur auf geringe Distanz bekämpft werden. Die sehr gute Formgebung des Js 3 wird z.T. wieder durch die Vorteile ausgeglichen, die der Löwe gegenüber dem Js 2 hat. Zudem kam er nicht mehr zu Kriegsende zum Einsatz.

Damit sollten die wichtigsten alliierten Panzer abgearbeitet sein.

Varianten:

Eine der Hauptschwächen der NS-Rüstungsproduktion war die große Zersplitterung an Modellen. Der Löwe bietet ab 1943 die Möglichkeit einer zum Glück erst viel später erfolgten Standardisierung. Neben einem mittleren Hauptpanzer benötigte die Wehrmacht einen leichten, billigen Jagdpanzer gegen die t-34 Horden und eine Selbstfahrlafette. Gegen schwerere alliierte Panzer zu Kriegsende und kommen ein schwerer Jagdpanzer (ähnlich dem Jagdpanther) und gegen die alliierte Luftüberlegenheit ein Flakpanzer, der die Panzerverbände begleiten und mobilen Luftschutz geben kann.

25to Jagdpanzer:

Der 25to Jagdpanzer basiert auf einer gekürzten Wanne des Löwe mit reduzierter Panzerung. Von der Form und Funktion her gleicht er dem deutschen Jagdpanzerentwurf E-25 (Link zu Grafikauf der sehr empfehlenswerten Seite moderndrawings.jexiste). Er ist mit der 75mm Kwk 42 bewaffnet, was die Bekämpfung aller alliierten Fahrzeuge bis auf den nicht mehr im Krieg eingesetzten Js 3 ermöglicht. Als Motor wird eine auf acht oder sechs Zylinder gekürzte Version des Löweantriebes verwendet (gleiches gilt für die nachfolgenden 25to Versionen). Ebenfalls denkbar ist ein gepanzerter Sturmmörser ähnlich dem Brummbär.

25to Selbstfahrlafette:

Auf der gleichen Basis wie der 25to Jagdpanzer ist eine Selbstfahrlafette mit 150mm Artilleriegeschütz möglich. Der Artillerieträger ähnelt der Hummel.

25to Flakpanzer:

1943 gab es noch keinen Flakpanzer, an dem man sich orientieren könnte. Sinnvoll wäre die Verwendung der MK 103 30mm Kanone in einem Drehturm, ähnlich dem Flakpanzer Kugelblitz zu Kriegsende (hier noch der Link zu der Grafik auf  moderndrawings).

45to Jagdpanzer:

Auf Basis des mittleren Panzers Löwe könnte ab Mitte 1944 ein schwerer Jagdpanzer ähnlich dem Jagdpanzer Panther gebaut werden. Vorher ist das nicht sinnvoll, da schon der Löwe alle Gegner problemlos zerstören kann. Der Jagdpanzer sollte von der Form her dem Jagdpanzer 25to ähneln, allerdings auf der langen Wanne basieren. Als Bewaffnung kommt eine 10,5cm L/70 infrage, die so aber nicht existiert hat. Eine weitere Verwendung für dieses Modell ist die eines Sturmpanzers, da die niedrigere Bauhöhe eine Verstärkung der Panzerung nebst der größeren Kanone ermöglicht.

Weitere Modifikationen:

Die im 45to Jagdpanzer eingebaute Kanone könnte ab 1945 auch in die Turmversion eingebaut werden, was mit umfangreichen Modifikationen einhergeht. Vor allem die Unterbringung der größeren Munition ist kritisch, das Problem sollte aber nicht unlösbar sein. Denkbar wäre eine zusätzliche Laufrolle verbunden mit einer Massesteigerung auf etwa 50t, um den größeren Turm und eine womöglich leicht verstärkte Panzerung zu ermöglichen.

Die Italiener entwickelten übrigens einen dem Js 3 nicht unähnlichen Panzer mit sehr guter Formgebung, doch wurde das Projekt nicht fertig.

Downloads:

Seitenansicht als skalierbare Vektorgrafik:

 

http://www.bernd-leitenberger.de/img/Panzerseitenansicht.svg

Wer selbst das Programm Libre CAD hat, dem sollen die Dateien nicht vorenthalten bleiben. Eventuell öffnet der Browser die Datei selbst statt zu downloaden, da muss sich dann jeder selbst mit beschäftigen:

Ansicht von der Seite:

http://www.bernd-leitenberger.de/img/Panzerseitenansicht.dxf

von oben:

http://www.bernd-leitenberger.de/img/Panzerobenansicht.dxf

von vorne:

http://www.bernd-leitenberger.de/img/Panzerfrontansicht.dxf

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