对航空炸弹鱼雷的甲板和水下防护
本案的鱼雷防护已在上一贴详细说明，在此不再赘述，这里要重点介绍的是对航空炸弹的防护。首先是航空炸弹都有那些类型？这个问题详见神教贴子《二战时期各国主流对舰用炸弹及相关参数性能》。然后就是为什么要防护航空炸弹？首先二战时期飞机使用炸弹进行攻击的方式分为俯冲轰炸和水平轰炸两种。先看俯冲轰炸，因为投弹高度较低，能够有效命中移动目标，但即便用上了穿甲炸弹穿深也不高，通常难以击穿主力舰的主水平装甲，因而多采用高爆、通用和半穿甲炸弹来洗甲板。有人认为对于这种不能伤筋动骨的攻击完全没有必要防护，这显然是对航弹的威力和袭击舰远洋作战环境缺乏了解所致的。根据上面神教的贴，500磅GP（相当于英国的MC，德国的SC）装药量在120kg左右，1000磅SAP（相当于英国GP，德国SD）装药量在140kg左右，远大于16寸级榴弹（美国16寸榴弹装药70kg，德国为82kg），且都装备了0.01、0.25和0.1秒的延时引信，可以凭动能击穿一定厚度的钢板后在舰体内部爆炸，即便是次要部位其巨大的后效也能造成触目惊心的破坏。比如：武藏被500磅级炸弹击中烟囱附近，爆炸的火焰和破片直接废掉了一轴轮机+一台锅炉，此外近失弹亦造成无防护区多处漏水和弹孔（详见《武藏战斗详报》《大和与武藏的覆灭过程，兼谈大和级的防雷设计》）。另外在卡萨布兰卡1000磅炸弹亦对让巴尔的首尾造成了恐怖的破口。

而史实的O级仅有30mm的装甲露天甲板，连500磅GP都无法防御，如果被煎包攻击，炸弹落在船头降会对航行性能造成极大影响，如果砸在中间甚至会有被断腿的危险。此外，大装药的航弹落入水中爆炸还能对战舰的水下部位造成威胁，亦对战舰次要部位的水下防护形成挑战。然后再来看高空水平轰炸，这种轰炸方式难以命中移动目标，通常只用作对固定静止对象的攻击，但其投弹高度往往较大，且方便使用重磅炸弹攻击，因而往往拥有极强的穿甲能力，攻击停泊状态下的战舰甚至能起到一发入魂的打击效果。而抛开战争后期的高脚柜大满贯不谈，英国前中期投入使用的2000磅AP也是二战一吨级炸弹中穿甲能力最强者，7000英尺高度投弹就能够击穿6寸水平穿甲，历史上格奈森瑙正是毁于此弹的攻击之下，维内托弹药库被砸了个对穿险些殉爆。二战的实战案例表明，德意水面舰艇在港口面临的盟军轰炸机的威胁是十分严重的，强大的主水平装甲必不可少，至少在弹药库段是如此。
回到这个世界线的30年代后期，德国本身拥有完备的炸弹体系，亦有性能优秀的战术轰炸机，此外还对各种类型的重型穿甲炸弹情有独钟，因此本案设计阶段高度重视航空炸弹的防御问题。本案除少部分首尾的尖端处外，都铺设了装甲露天甲板，但由于重量和重心的限制，只能做到完全防御1000磅GP，而对于穿甲能力更强的1000磅SAP则仅能在舰首（尽量保持航行性能）、动力舱室上方（防止火焰和弹片从烟道开孔进入破坏动力系统）和中段外侧（防止侧舷水密性被炸弹内爆破坏）等部位局部加强至65mm进行防护，可以防御俯冲投掷的1000磅SAP。此外，战舰首尾次级防护区的TDS（2.5～4米纵深+45mm防雷壁）亦可防护近失弹，而60mm水线甲和35mm上装则可防御弹片。在对抗高空水平轰炸方面，由于在港口其他部位的损伤都能很快得到就地修理，唯独弹药库殉爆的后果难以挽回，故本案的弹药库部位的主甲板特别采用了表面渗碳硬化装甲加强对无被帽穿甲航弹的防御力（根据及量化分析见楼下注解），当然这种装甲对防护大角度入射的大口径炮弹不利，故厚度相较其余部位增加20%以维持水平防护的一致性。本舰弹药库对穿甲炸弹的等效个人估计大约相当于220mm的单层均质装甲，主防护区其余部分相当于单层170mm均质装甲，前者可抵御3500米高度投下的英国2000磅AP，而后者则可抵御到2500米高度投弹。在防御标准不同的两个部分之间则设置45mm装甲予以分隔，可以隔绝类似英国AP、德国PD这类装药系数较小的穿甲炸弹的爆炸弹片。
此外，本舰的首尾次级防护区也并没有完全放弃对于穿甲炸弹的防护。美国1000磅AP和德国的PC500都可由海航俯冲轰炸机携带，同时它们的装药量也高达70kg左右，与大口径榴弹相当，但由于作为穿甲炸弹只配备了长延时引信（难以在上层舰体内爆炸），所以只需主甲板能防御即可。本舰的首尾都是65+45的双层甲板，等效单层85mm装甲，足以抵御俯冲轰炸机投掷的1000磅级穿甲炸弹。
最后，本案作为一型标排4万吨级的中型主力舰，并不指望防护那些1.5吨以上的超重型炸弹，至少是不可能做到完全防护。不过当真要遭受这些大家伙的袭击时，本案依然有比史实上俾斯麦和沙恩霍斯特更高的生存概率：比如以2枚有效命中击沉提尔皮茨号的高脚柜，极限穿深在6寸上下，就难以击穿本案的主甲板，最多只能用近失弹碰碰运气。如果把本舰换到提尔皮茨的位置上，兴许真有希望多续几个月（极夜不好组织高空轰炸）拖到战争结束……

对中口径舰炮的水线和炮塔防护
相较老式战列舰，巡洋舰和驱逐舰才是更常见的护航队配置。此外，巡洋舰还是RN非常仰仗的侦查兵力，与袭击舰见面并交手的机率是非常大的。因此，针对中口径舰炮的防护也是本案的一个重点，同时因为遭遇和交战的概率问题，防护面积要足够大，史实O级或各重巡那种仅稍高于满载水线的主装是不行的。
先来看水线防护。本舰的水线装甲带是150mmKC n/a+18mmWsh并倾斜10度，前部倾斜角度弹药库的位置随舷外飘增加，达到30度以上，厚度亦削减至120+18。水线装甲带总高4.0米，其中150/120的部分高2.5米，余下1.5米的部分则从150/120削弱至100/80。水线装甲带在满载时高出水线1.75米，占舯部最低干舷的40%。水线装甲带全长145米，占水线56.6%。


水线装甲带的防御标准是能够在15km抵御使用L4.4的20.3 cm/60 SK C/34，使用克虏伯穿甲公式校核如下：Vg=(675×(√(20.3÷122)×1.63^0.8))÷((sin(90-10-12.8))^(0.5+1.7×(√(20.3÷122)×1.63^0.8)))
≈461mps，稍小于463mps，可在15～15.5km处防御；或在35度航向角下10km抵御：VG=(675×(√(20.3÷122)×1.63^0.8))÷((sin(90-37.7))^(0.5+1.7×(√(20.3÷122)×1.63^0.8)))≈582mps，稍小于578mps，以及最前端：VG=(675×(√(20.3÷122)×1.33^0.8))÷((sin(90-46.9))^(0.5+1.7×(√(20.3÷122)×1.33^0.8)))≈583mps＞578mps，可见满足设计要求。


本案首尾部分的35mm上装可剥去8寸被帽，从而使首尾装甲纵壁磕碎弹体，亦可在35度航向角下抵御10km外的SK C/34：Vg=660×√(20.3÷122)×√((0.35^1.6÷(sin(90-46.9))^(2×(0.5+2.03×(√(20.3/122)×0.35^0.8))))+(900÷660)^2×(122÷104)×1.33^1.6÷(sin(90-25.6))^(2×(0.5+1.7×(√(20.3/104)×1.33^0.8))))≈602mps＞578mps；VG=660×√(20.3÷122)×√((0.35^1.6÷(sin(90-46.9))^(2×(0.5+2.03×(√(20.3/122)×0.35^0.8))))+(900÷660)^2×(122÷104)×1.13^1.6÷(sin(90-55.1))^(2×(0.5+1.7×(√(20.3/104)×1.13^0.8))))
≈934mps＞＞578mps。
主炮火力肯定是要好好防护的，本案露天甲板以上的炮座则要求在10km的距离上抵御20.3 cm/60 SK C/34：VG=(675×(√(20.3÷122)×2.6^0.8))÷((sin(90-6.1))^(0.5+1.7×(√(20.3÷122)×2.6^0.8)))
≈598mps＞578mps。此外前部装甲司令塔的装甲通道也是这个防御标准。特别地，炮塔正面为弥补开孔造成的强度下降而将厚度增至320mm，炮塔额头尽管是用来防御穿甲炸弹的，但加厚的原因也相同。
后部装甲司令塔的防御标准与水线装甲带相同，厚度和倾斜角也差不多，故就不重复计算了，其装甲通道仅要求防护弹片。前桅楼火控站及其测距仪、后部司令塔上的测距仪也要求防护8寸，正面采用垂直的150～180mm KC n/a，顶盖厚度则为80mm。


20.3 cm/60 SK C/34是8寸炮中垂直穿深最强者。炮口动能、存速能力都相差甚多且使用SAP的8"/50 Mark VIII对本舰主装和炮塔的击穿距离显然会近得多，按照Nathan Okun中口径舰炮穿深表的说法，这款8寸炮可能要分别到12ky和8ky才能威胁到本舰的水线装甲带和炮塔。显然，出于防范鱼雷攻击的考虑，本舰根本不可能在这么近的距离上与敌方轻型舰艇交战。
此外，本案次级防护区水线装甲+穹甲亦对8寸炮也有一定的防护能力，比如舰尾可以在20～25km抵御20.3 cm/60 SK C/34：VH=660×√(20.3÷122)×√((0.6^1.6÷(sin(90-20-23.6))^(2×(0.5+2.03×(√(20.3/122)×0.6^0.8))))+(660÷660)^2×(122÷104)×0.65^1.6÷(sin(30+23.6))^(2×(0.5+2.03×(√(20.3/104)×0.65^0.8))))≈365mps＜382mps。那么，带一点航向角，在15km抵御8寸Mark VIII是完全可行的。而抵挡使用CPBC的6"/50 BL Mark XXIII则更是不在话下，依靠倾斜的60mm水线装甲就完全可以办到。
本舰在首尾次级防护区也有TDS，并配有45mm装甲防雷壁，它们在防护近失炸弹和航空鱼雷的同时也可以起到抵御6～8寸水下弹的作用。
相较史实O级，本案对中口径舰炮的防护面积大大增加了，在保护储备浮力和维持航速的问题上这无疑是非常有利的。

4.对各种弹片的防护
具体的防护标准如下：
首尾水线部分、测距仪、防空指挥仪、雷达、露天甲板以上的副炮和主防护区上部装甲带要求防御1000磅级高爆炸弹的爆炸弹片；
首尾上装、露天甲板以下的副炮炮座要求防御16寸级穿甲弹的弹片；
舰体内部的、由防雷壁向上延伸至露天甲板的装甲舱壁，则要求抵御8寸炮弹的弹片，限制从击穿上装的8寸炮弹的破坏范围。
各种口径炮弹的弹片穿透力参见神教《德国海军的穿甲弹、半穿甲弹、以及高爆弹》一贴。而至于1000磅级高爆炸弹的破片穿深，说实在话我其实不知道，大体上是参考对20寸级榴弹的估计和美国战列舰弹片防护装甲来推断的。

间接防护

这个问题上值得重点关注的主要是本案对轴系和船舵系统的鱼雷防护。历史上俾斯麦船舵中雷，丧失转向能力而被托维追上并摧毁，威尔士亲王桨轴吃雷变形导致大破而最终被击沉，而无论是18" Mark XII还是九一式航空鱼雷的雷头当量都远低于俾斯麦和威尔士亲王的TDS防护能力，这些都是极其惨痛的教训，也是势单力孤的袭击舰的防护设计所必须要极力避免的灾难。
其实史实O级在这方面已经做得不错，其船舵从俾斯麦的两个并列平衡舵改为一轴配一舵，最大限度地增加了冗余备份；伸出船体的大轴采用相对牢固的轴包套支撑，即使被鱼雷击中也不易发生严重的变形。但本案的具体情况和史实O级却不尽相同，首先本案由于动力系统总功率更大，采用的是4轴设计，最多只能给其中两轴采用轴包套或导流鳍的支撑保护；且本案的船舵系统都置于重型装甲盒之中来防护大口径炮弹，如果采取一轴配一舵的方式则重量代价将不可接受。所以本舰的轴系舵系布置方案为：
船尾采用双尾线形（类似南达科他级战列舰），以两个导流鳍作为外轴的支撑和对鱼雷打击的缓冲，这样即使被鱼雷击中桨轴，最多此轴停转并丧失1/4的动力（最大航速从34.5节降至32节），而不会有其他的严重影响；外轴延伸出船体的长度超过内轴，这样可以使侧面来袭的鱼雷无法击中使用尾轴架支撑的内轴。
船舵布置采用一个主舵一个辅舵前后布置在中轴线的方式，其中辅舵置于舰尾次级TDS和外轴导流鳍的保护之下，根本无法被鱼雷击中；主舵装甲盒外有纵深达数米的空舱，配合230mm装甲具备极强的鱼雷防护能力，若鱼雷定深较大则会直接击中舵叶将其炸掉，由于有副舵在，战舰转向力虽然大降但不会全部丧失掉，亦不会出现俾斯麦那种舵被卡住导致原地转圈的尴尬状况。


此外，本舰采用了比较少见的外轴短内轴长的设计（参考左舷战斗舰《【水点经验】大部分动力单元间隔布局，都是不合格设计》），即使外轴像POW那样变形，也能将进水限制在船体后部，不会对中间的发电机、锅炉和内轴轮机造成威胁。由于本舰压根没指望也不需要能够抗下大和遭受的那种饱和式鱼雷攻击，所以依然在一些部位保留了中央纵壁，但反过来，本案高2～1.5米的双层底又都是空的，可以提供一个不需要淹核心舱的注水平衡空间。
本案的动力舱室布置紧凑但又并不集中，不会发生被一条鱼雷击破TDS而损失一半动力的情况。而中部的2台蒸汽轮机组和4座锅炉更是能享受到额外“TDS纵深”的保护。