转炉是很好作,又小又简单,冶炼速度快又省燃料,优点多多。但是他有个很大的问题:必须用纯氧,即所谓的“氧气顶吹转炉”。空气吹炼的话当然可以,可空气的成份是甚么?氧气20%,剩下80是氮。所以说,“空气顶吹转炉”会将大量氮吹进钢水里,这使钢会有热脆的问题,不能直接制作枪炮管,其它的性能也严重受到影响。
那么氧气要怎么生呢?最笨的方法是电解水。但此法产量低,成本高,不经济,不如平炉经济。此外,不只是制氧时需要压缩,要储存氧气,也需要压缩。一般潜水用氧气瓶大约是10大气压,1850年左右的高压蒸汽机,不过5~7个大气压。这也就是为何1855发明的转炉,在历史上比1864年的平炉早10年,成本又低,却始终不具主要地位的原因了。
所以说,转炉本身结构简单效率又好,但是背后需要的工艺基础,或者说,纯氧工业化生产所需的工艺基础非常高。因此还是改成平炉好,平炉炼钢慢些,花钱贵些,但是胜在技术水准较低,当然了,对于性能指标要求不高的还是用转炉了。小理
这些技术的使用,使的兰芳自造火炮的炮身强度得到极大提高,抗压能力增强。兰芳火炮由此慢慢开始被世界关注,身价日高。
在闭锁机方面,1873年克虏伯公司发明的锁栓式闭锁机、1877年法国杜斑鸠少校发明的断隔螺式闭锁机,和压缩紧塞具,都已经完成试制。兰芳已经准备好一切火炮技术的前期储备。不过,这一时期火炮技术的最大进步——制退复进器,由于技术和工艺原因,还停留在绝密的发明阶段,刚性炮架火炮还需要沿用一段时间。
直到光绪四年的1878年,中国仿自英国阿姆斯特朗式4.7吋、40磅炮弹的前膛炮,以钢为内管、外装熟铁制套筒及箍的钢腔熟铁箍炮制成。那是中国最早的自制钢炮。
在十九世纪七十年代以前,清军中使用的洋炮主要是前装炮。依其身管长短,分为长炸炮、短炸炮两类。长炸炮就是加农炮。
拿破仑时期,各国的野战炮兵主要是青铜、黄铜炮,有这样一个大致上的认定公式:最常使者为6磅、8磅与12磅的炮弹,倍径为16——18倍,炮管与炮弹重量的比例,就是炮管乘数为135——150倍,全炮乘数,即全炮重量连同炮车为炮管的1.7——2倍。
一门六磅拿破仑炮,视不同国家炮管重量约在810——900磅(6135——6150),连同炮架在内重量介于1445——1700磅之间(8501.7——8502)。12磅拿破仑铜炮的炮管则重达1227磅,约557公斤。
最后,装药量约为炮弹重量的1/3——1/5之间。采用这种装药量进行直瞄平射时,炮弹约在300码/270公尺的距离上落地。如增大射角射程可达3000——4000码,即2.7——3.6公里,但在这样的距离上命中率极低,,13——17%六或八发才有一发命中大方阵目标。在用实心弹和爆炸弹时,加农炮起决定性作用的距离是600码到1000码,即540——900公尺。
这是俗称加农炮的规格,另外还有所谓的榴弹炮,倍径缩减到7——10倍之间,一般使用较少的药包,10——20度的「大角度」曲射。由于炮管只有一半,因此重量也就轻的多,通常只有加农炮的一半或者更低。
此外还有所谓的长管加农炮,这是海军舰炮、要塞炮、城防炮或者攻城炮这类不需要野战机动的重炮,一般使用12磅以上的较重的炮弹,而倍径则达到22——25,最大装药可以高达弹重的1/2,不过一般考虑炮管寿命与射速,还是用1/3——1/4的装药。例如英国海军32磅重炮一般是使用8磅装药进行循环射击。
如果是线膛炮,倍径一般会在20倍径以上,而这种高倍径并不代表就比较重。同时期使用的前装铸铁线膛炮,比如美国南北战争时期的parrottrifle,是10磅炮,3吋口径,76.2mm,其炮管重量只有890磅,约404公斤。仅相当于6磅滑膛炮——884磅的等级。同时期的10磅ordnancerifle同样是三寸线膛炮,炮管重量更只有816磅,约370公斤,但这是锻铁炮,价格贵一倍。parrottrifle的倍径高达24.7,ordnancerifle则为24.3,都属于长管加农炮。放在17世纪时已经是海军长管炮的标准了。而12磅拿破仑炮倍径却只有14.3,比拿破仑战争时期的野战火炮还要短些。但重量却还是比高倍径的线膛炮重。
此外,19世纪末的钢制后装线膛炮:ordnanceqf12pounder8cwt、qf12pounder12cwtnavalgun,都是12磅炮,cwt指的是英担,一英担约51公斤重。因此这两款炮分别是408公斤与612公斤重,炮管与炮膛。这两款也都是3吋/76.2mm炮,但是发射的是比parrottrifle长的12.5磅炮弹。前者是28倍径的陆军炮,后者则是40倍径的海军炮。两个都是架退炮,后者似乎有装制退器,管退装置当时还未发明。
parrottrifle与ordnanceqf12pounder8cwt就是典型的例子。两者重量相近,但是前者是铸铁炮,发射10磅炮弹的24.7倍径炮,后者钢制炮,却是发射12.5磅炮弹的28倍径炮,根据弹重与初速分析,炮口能量提升约近一倍左右。
线膛炮不管是使用米尼弹架构,又或者是后装炮架构,都可以“减装药”,使用较少的装药达到较长的射程,而火药装得少了,炮管自然可以削薄减重,当然炮室加炮套加强。因此即使倍径高,重量却反而会比低倍径的滑膛炮低的多。
拿破仑炮系统中的野战炮,一般装药是1/4到1/5。例如南北战争中美军使用的12磅拿破仑炮,装药2.5磅,装药量为弹重约20.8%,约1/5。然而parrottrifle与ordnancerifle两款均为发射10磅重的长形炮弹,装药量却只有1磅,仅约10%。虽然因为弹重与装药较小,导致其初速低于拿破仑炮,但是由于线膛旋稳定弹道的因素,能量损耗较小,导致这两款炮的射程反而比较高,并且还比较精确,长身管也是原因之一。
至于精确度,参考当时美国炮兵的通俗说法:使用拿破仑炮,你可以在1600码外打中一座谷仓。使用帕洛特加龙省炮,你可以在2000码外打中这谷仓的大门。也就是说,1000码以上,传统拿破仑炮,即前装滑膛炮,不具备反炮战能力。然而换成线膛炮,即便是parrottrifle这样的前装线膛炮。照样可以在2000码的距离玩陆上反炮战,精确命中敌军的大炮,不过一般是在1600码,也就是1哩左右作战,这才可以命中。
但如果把线膛炮倍径限制在16~18倍的话,距离会大幅缩减。这样的线膛炮应当只有1200~1500码左右的精确射程,最大射程应该在3000码左右。因此如果要作12磅线膛炮的话,应当把倍径至少提升到20倍,最好的方式是直接参照parrottrifle的例子,那是发射10磅炮弹,倍径24倍,重量也很轻,仅相当于拿破仑时期的陆军16~18倍径野战6磅炮,同时期的海军6磅炮可是重的多了。而且这种炮还是高倍径加农炮,可以直接拿来当海军炮的。
24倍径10磅铸铁线膛炮由于高倍径外加线膛,实际上可以陆海通用,24倍径10磅铸铁线膛炮如果与海军炮相比,重量大约相当于4磅海军炮。如果换成钢的话,不管是铸钢或者锻钢,重量都会近一步下降。
线膛炮使用的尖型弹而不是圆弹,尖型弹飞行比圆形弹稳定,同口径下可以调整重量。同重量的尖弹与圆弹,前者的口径只有后者的70%左右。如果就横截面而言,只有49%。两者同样炮口初速的话,那么尖弹的撞击动能集中在一半的截面积上,单位能量密度是圆弹的2倍。再考虑尖锥弹体的低阻力,同重量的炮弹,尖弹的穿甲威力达到圆弹的3倍以上。
图出来了,铁模就是时间的问题了。不过,以目前兰芳技术条件,还是首先选择比较容易的十二磅短炸炮进行仿制。炮坊各组分头开始制图、备料,随之开始铸炮。
短炸炮就是一种前装滑膛臼炮,当时也称为田鸡炮、硼炮或冲天炮。1863年,苏州洋炮局生产了短炸炮。1864年,苏州洋炮局就造出了二十四磅子的生铁制田鸡炮,月产量有67尊。以后的江南制造局在18671876年间共生产十二磅子、十六磅子、二十四磅子和生铁和铜质滑膛前装炮128门。
经过改进设计的短炸炮,依旧是前膛装弹,由于炮身短,定为口径的十倍左右,在仰角大的情况下,比较适合前膛装弹。先确定试制使用12磅、18磅尖弹的两型火炮。要求可大于45度发射,弹道弯曲,可用于野战、攻城或装备于军舰。最大射程千米以上。
即使是使用18磅尖弹的短炸炮,口径也只有80mm,采用新型炮钢,会使得炮的重量更轻,因而运动灵便;由于其射角大,初速小,炮弹所受空气阻力不大,因而射程较远;出于其弹道弯曲,对遮蔽物后的目标及有掩盖工事具有较大助威力,相对炮重、射程、准确率都提高很多。性能会比后来的苏州洋炮局的短炸炮要超出很多。这个设计,江四水最关注,一旦成功,他就要全面装备他的陆军。
按照新设计图试制的新火炮个方面都比清国自产火炮好的多,以现在的工艺条件,较之欧洲最先进火炮已略胜一筹。
龚氏绝学,名不虚传,根据重新绘制的图纸铸造的铁模,工艺精良。同时准备铸炮的原料,铁模完成的当月,便安排第一批铸造。
铁模铸炮法是以铁为模,铸炮时,先将铁模的每瓣内侧刷上两层浆液。第一层浆液是用细稻壳灰和细沙泥制成的;第二层浆液是用上等极细窑煤调水制成的。然后,两瓣相合,用铁箍箍紧、烘热,节节相续,最后浇铸金属熔液。待浇足熔液,冷却成型以后,即刻按模瓣次序剥去铁模,如剥掉笋壳一样,逐渐露出炮身,再剔除炮心内的泥胚胎,膛内自然学滑。
同传统泥模铸炮相比,铁模铸炮工艺简便易行,节省模具原料,不受气候条件限制,缩短制造周期,降低生产成本,尤其是解决了不出蜂窝的难题,提高了火炮铸造质量。
“其法至简,其用最便,一工收数百工之利,一炮省数十倍之资。且旋铸旋出,不延时日,无瑕无疵,自然光滑,事半功倍,利用无穷,辟众论之导轨,开千古之法门,其有裨于国家武备者,岂浅鲜哉!”
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