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第二次新式火炮研讨会
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北朝论坛 左武卫将军
百度贴吧 左武卫将军
同人重要信息
地点 临高,科技
涉及方面 后装火炮,讨论
发布帖
北朝原帖 【临高同人】技术:第二次新式火炮研讨会
贴吧原帖 【同人】第二次新式火炮研讨会
同人写作情况
首次发布 2016-07-28
最近更新 2016-07-28
字数统计 (千字) 11.8



“火炮生产领导小组第二次全体会议现在开始!”


相比早些年刚穿越那会的寒碜,如今的机械部门可谓财大气粗了很多,随着对内地控制的加强,各种物料的逐渐充足和归化民技术人才的培养,现如今无论是工业产能还是设计部均比以前有了“井喷式”的发展。


宽敞明亮的会议室内,以机械组长展无涯为首的兵器爱好者们齐聚一堂。与会者包括机械组的主要骨干力量,诸如王洛宾、姜野、萧白朗之类自不必说,武器设计部门的执牛耳自然也是深河桑,自D日以来,林衙内的武器设计思想所武装起来的穿越大军所取得的成就是有目共睹的。

当然,随着一些穿越者“不甘于寂寞”自身才华的显现,一些新的面孔也逐渐增加。

这次“技术路线研讨会”的目标就是如何确定新形势下炮兵力量的发展。

“立足于本时空现有的技术水平和炮兵可持续发展战略规划”是此次讨论的基调。

从穿越者拥有的机械加工能力来说,加工水平凌驾于这个世界的每一种文明之上。现在又出了规模炼钢和蒸汽锻锤,可以说制造简单的钢制线膛后装炮已经不存在太大的技术难题。当然做1897式“75小姐”液压气体式管退速射炮还是面临着诸多方面的技术短板。

虽然19世纪中期的工业水平也足以制造出15英寸口径甚至变态的20英寸达尔格伦铸铁巨炮,甚至连钢都不需要,要知道这些超级口径的海岸大炮直到19世纪80年代中期都一直是美国的岸防炮主力。这个位面的穿越者没有这么强大的敌人自然不需要造这么变态的怪物。但是马尼拉那个隐秘在黑暗中的幽灵---“人类解放者”赤军黑尔依靠自身的知识却将黑科技的潜力发挥到了极致!这个单穿的神秘男子在简陋的条件下不仅将线膛火炮给造了出来,而且就连对硝基猛炸药这种化工产业门槛极高的领域都有所涉猎。虽然它的产量是很感人,但是,它毕竟诞生了。这种高能炸药已经彻底打破了双方军事装备水平的平衡。籍以线膛炮赋予的精度和射程优势、锥形弹头摧枯拉朽的穿甲优势,临高现役的各种军舰均不能撄其锋!

那么,穿越者目前的需求是什么呢?根据参谋组的建议,主要是为海军的舰船装备火炮,而且必须是大口径的线膛火炮!

线膛火炮的优势是非常明显的,以这几年130mm达尔格伦线膛炮甩本时空位面前装滑膛炮几条街的性能就能感觉出来,与会者们心里都清楚,但是新式火炮采用何种架构却值得商榷。

当然,按照一般人的想法,火炮的射程自然是越远越好,但是很少有人注意到炮术这门专业学科,现代火炮的射程是越来越远,但那是建立在现代观瞄、弹道结算、火力打击控制指挥系统基础之上的。以穿越者现阶段不超过19世纪晚期的工业水准上当然是无法实现的。所以,就算是制造出超远射程的火炮,能发挥其威力的比例也是低的可怜。以19世纪末12英寸40口径Mark IX型火炮为例,30度射角发射的炮弹其极限射程可以达到接近25公里,可是在几年以后的日俄海战表明,实际交战中哪怕6公里的命中率也都只有可怜的个位数。这不能不说是火控系统的落后导致的。

同样的原因,这个时代一门最优秀的32磅前装滑膛重炮,静态测试理论上有效射程能超过1公里,可这样的炮如果装到了战舰上,因为海浪、摇摆等原因形成一个不稳定的射击平台,它的有效射程至少减半甚至再减半。要知道英国皇家海军在几十年后射击教范中明确规定重型长炮的最大射击距离是400码。可很少有人注意的是,即便是400码的射击距离也是那么不尽如人意,到18世纪战列舰大发展的阶段,英国的舰长们更多的却是倾向于近距离齐射,有的舰长们更是叫嚣:将大炮顶在敌人的脸上射击!虽然,这更多的是英国海军崇尚进攻精神的体现,但同时也是对于前装滑膛炮射击精度差、装填速度慢、射控不给力的无奈之举。

虽然,穿越者们装备的新式130mm前装线膛炮对本时空的前装滑膛炮有着明显的代差优势,但是装填速度慢、更重要的是装填繁复是前装炮的通病。本时空的穿越者舰炮尽管还未出现英国19世纪80年代前装炮失误多装填导致炸膛的事故,但是这不能意味着这种事情将来一定不会发生。而且,130mm达尔格伦线膛炮由于是当初为应对西方殖民者和郑氏家族的海上势力(企划院的抠逼尿性)而紧急磋商推出来的产物,以当时的形势背景和技术水平下,这炮确实比较有优势:远超滑膛炮的精度和射程,以及强大的毁伤威力,但前装炮装填繁复的通病依然避免不了。

况且,随着对前装线膛炮使用的了解,更多的关于这种炮弊端却逐渐显现出来:装填上不比前装滑膛炮快,但是每次射击后的炮膛清理对于炮组人员来讲却是个噩梦!黑火药的燃烧特性决定了这种传统发射药射击后会留下大量的残渣和未燃尽的纸屑碎片,如果不加以清理的话,发射药再次装填的时候高温残渣和带火星的碎片都有可能直接引爆发射药造成炮组人员不必要的伤亡。而且,膛线身管火炮比起滑膛身管火炮来更不好清理,因为火药残渣和碎片在100多兆帕的强大膛压下被紧紧的压在膛线阴线槽内部,而膛压峰值的底部炮膛更是难以清理,给火炮维护带来了极大的困难。如果清理不到位的话,随着射击次数的增加残渣的累积,膛线在逐渐被腐蚀、阴线被填满的过程中,不仅火炮精度也会大受影响,而且身管本身的寿命也会大大降低。

解决之道除非是有高性能的无烟火药,这种发射后残渣极少的火药确实是火炮发展史上的里程碑。但是,以现阶段的化工业水准,化工部门迟迟拿不出性能稳定可靠且能量产的无烟火药。这其实并不奇怪,无烟火药的制造难度甚至还在猛炸药的水平之上,无烟火药对于硝酸的浓度、纯度、物料投量比率、投料步骤、反应时间、温控等工艺节点有着严格的技术要求,不仅如此,硝化纤维的残酸去除等钝化处理、缓燃处理、安定处理等也需要大量的其他设备和化工原料,比如二苯胺这种安定剂就需要大量的有机化学为技术储备。可以这么说,无烟火药是将来很长一段时间内需要攻克的难关,现阶段是根本无法解决的。

所以,与会者问题的讨论重点又回到火炮架构上来,在没有取得无烟火药的技术进步之前,后装是能解决这一问题的根本途径。后装炮理论上射速更快,装填更方便,不会出现重复装填使用上也更加安全,炮膛内清理速度和质量也比前装炮有质的飞跃。而且后装炮的持续射速更高!因为前装炮尾端是一直封闭的,发射后的热量湍流容易在炮膛尾部积攒,升温较快。不仅仅前装炮本身的结构难以装填,而且散热性不好也决定了其不能快速射击。后装炮每次射击后炮闩会打开,身管前后是通透的,这样便于热对流的运动,热量的散失较快,对于火炮的快速射击有直接的帮组助。

即便,后装炮使用的是黑火药,也需要发射后清理,但是无论是安全性还是射速均比前装滑膛炮有质的提升,更何况后装炮可以不用考虑身管长径比,条件允许的话甚至可以将炮管做的更长来提升威力。而这是前装炮不可想象的。因此,后装炮的升级潜力更大!

也就是说,要想在面对当时的任何海军海盗拥有压倒性的优势,那么后装线膛炮势在必行!

“我们可以将‘试三十二年式大队炮’等比放大,将口径提升到130mm不就得了”听了这番线膛后装炮的好处的阐述,有人说,“130mm达尔格伦线膛炮其实也正好符合上面说的性能,而且它的威力现阶段来讲对付海面上的任何战舰都够用,改动的余地也较小,不会对现有的弹药系统造成冲击。”

“130mm达尔格伦线膛炮使用的是药包,我们现在还没有那么多的铜来挥霍,要知道一门舰炮的弹药基数都是100以上,如果一艘战舰全部装备铜壳药筒,那需要的铜是难以估量的”有人立刻反驳道:“再说,大口径的药筒怎么制造,这可不是大队炮那种的小玩意,更要对大型冲压设备的支撑。”

“我们可以采用Armstrong炮的结构,几年前我们曾经制造过这种70mm的后装火炮,不需要药筒。将之大型化也不是不可以,我记得英国佬当年的勇士号上有这样的火炮,口径达到178mm,弹重110磅,算是不错的火炮了。”王洛宾曾经是是这种火炮早前的倡议者。如今面对新式的火炮选型,他自然而然的想到了这种火炮的优势。“再说,如今我们有更高质量的钢材和更高的加工手段,完全可以避免当年阿姆斯特朗火炮尾栓容易断裂的问题出现。”


“没那么简单,”萧白朗泼了一盆冷水下来,“你知道怎么造炮的?在做的诸位有谁敢保证比例放大之后身管强度一定够?没错,我们的钢材是不错,但是别忘了,火炮制造是一门专业的科学,再说,大口径化以后身管的强度校核都需要重新计算,制造大口径炮可不是简单的数学比例。再说,火炮背后是一系列各种学科的综合,涉及到材料、制造、加工、、、、、”

“行啦,别扯那些没用的,说点实际的!”“炮兵上将”张柏林直接打断萧白朗的抒情,“就说,我们的炮如何具体定位?”

“后装,药包装填,这是最基本的要求。否则的话,企划院那帮孙子们还不炸了窝。。。。”有人小声嘀咕道,不过人们自动将那句脏话无视了。

“那还是阿姆斯特朗火炮吧,我们可以对其具体结构进一步优化,重点部位使用更好的材料,完全可以。虽然此前我们也制造了两门横楔式炮闩炮闩的仿克虏伯样炮,但是那个漏气量真心不敢恭维。”王洛宾旧话重提,依旧不愿意放弃这种大英帝国的名炮。“再说,就连倒幕运动时日本那种工业基础也能山寨,说明不是很难。我们之前不是已经证明了吗?所以,我的建议还是倾向于这种炮”

“不,Armstrong炮的缺点是本身结构设计的技术缺陷导致的,不是材料的主要问题。”一个带眼镜的文质彬彬的人当场反驳道,看来有些面生。

“你谁呀,有什么资格这么说?”王洛宾眉毛一挑道。

“左武卫,一个技术科研人员而已。”这个左武卫与坐在旁边的林深河点了点头,挂起一副大图纸,图上的阿式炮结构清晰可见,足见机械绘图之人的功底。左武卫随后拿起桌上一份稿纸继续道:“根据我们这几年的总结,发现了一些问题。先说阿式炮。这种炮其实本质上是闭、锁两种结构,闭气靠的是贴近炮膛底部的钢饼,而锁紧则是钢饼后面的螺纹结构。这两个部分是独立运作的。请大家仔细看看这个钢饼后面的锁紧机构其实是个螺纹管,螺纹管的外螺纹与炮尾的内螺纹啮合,形成进给机构。空心螺纹管中部用于装填弹药,此时密封钢饼被移出。当闭锁时,钢饼封住炮膛,然后螺纹管螺旋进给压紧密封钢饼实现密封。”

“本来Armstrong炮就是这样,难道很奇怪?”有人提出质疑,随后哄堂大笑。

“当然,问题就出在这里。”面对质疑者的询问左武卫着实紧张了一下,随后在林深河的鼓励眼神中镇静下来,随着指示棍点到图示位置继续讲解道:“乃们仔细看,其实火炮发射时,膛压作用在底部的密封钢饼上,钢饼被后面的螺纹管支撑,从而将力传递到炮尾。尤其是这个钢饼与螺纹管的接触是环状面积,而钢饼的厚度又不足,所以应力集中的现象很明显。钢饼存在剧烈的压缩和拉伸趋势,所以,经常断裂时必然的。我们在实际测试中发现,由于钢饼的材料成分不一致,所以有的炮击几十次就出现裂纹必须得更换。如果换成厚度更大的钢饼,一定程度上确实能缓解钢饼的疲劳极限,但是付出的代价就是钢饼很厚实,如果大口径化的话,这个重量肯定会急剧飙升难以承受。再者,由于这种炮的密封是靠螺旋压力人力挤压的,而发射时膛压有撑开钢饼的趋势,所以每次需要很大的力气旋紧螺纹管才能保证不漏气,但是这个量度是靠人为感知的。且由于螺纹的自锁效应加上发射后被施加的作用力叠加,开栓是非常困难的。可以想象,大口径火炮这种开栓会更加困难。”

“那就说这种架构的火炮不可取?有什么解决办法?”当即有人提问道。

“还是采用加厚的密封钢体。”深河桑站起来继续接过话头:“不过,这个密封钢体要更厚,取消那个蛋疼的螺纹管,然后将钢体的作用合二为一,起到闭气锁紧双重机构,就是采用横楔式整体炮闩!因为炮闩的后端面是有斜度的,所以在横向进给的过程中会纵向向前位移密封炮膛。”说着将另一幅大图纸挂在黑板中央。

“看着有点像克虏伯炮嘛。。。。不是之前已经论证过了,唯一的缺点就是漏气!”王洛宾不服气道。

“就是克虏伯炮,克式炮在19世纪80年代中期以前一直是火炮界的翘楚,此前的阿式炮连英帝国自己都不屑于装备,不得不倒退到装备前装线膛炮。难道英国佬不知道后膛炮的优势?就是因为阿式炮的技术不过关!直到断隔螺纹式炮闩出现才对克式炮形成有力竞争,由此可见克式炮在当时起码是领先的。至于漏气的问题,以为断隔螺纹式炮闩刚开始发明之初就不漏气了?那个时候可没有氯丁橡胶或者石棉紧塞具,蘑菇头形状的炮闩前端还早着呢,当时用的还是铜碗闭气。而此时的克式炮早就应用了闭气环闭气了!”

“那我们完全可以采用断隔螺纹式炮闩啊。据我所知,这种炮闩结构是战列舰主炮的专利!无论是衣阿华还是亚码头,其战列舰主炮都是这种炮闩结构的。将来我们的战列舰是要征服星辰大海的,没有战列舰标准主炮怎么行?”立刻有人打蛇随棍上,开始叫嚣。

“说得简单,”林深河直接泼了一盆冷水下来,“谁知道这种断隔螺纹炮闩怎么造的?我看大家也就看过几本地摊杂志书吧?就不说怎么加工出断隔螺纹了,那玩意本来就非常难搞。就说个最基本的,断隔螺纹炮闩的螺纹加工要与炮膛内壁的螺纹加工的升角(螺纹升角即导程角)要一致,否则的话很难配套。再有,螺纹有一定的升角才会使得炮闩闭锁的时对紧塞具有一定的预紧力,这样火炮发射时就不会出现因为初始膛压力不够不能使得紧塞具变形的情况出现。从这点来讲,这是比横楔式炮闩+闭气环的闭锁要好一些的,通常所说的药包装药的断隔螺纹炮闩闭气性好于横楔式炮闩就是这么来的。当然这点即便在我们那个时代药包装药装药的带金属闭气环结构的火炮中依然常见,比如英国的L11式120mm坦克炮、德国的PzH2000 155mm自行榴弹炮都是这种,不过我们那个时代可以通过高精度的加工尽量保证初始燃气泄露量较少。”

“另外,”仿佛众人被打击的不够似的,“既然说到战列舰主炮,你们这些战舰党人难道不知道从勃兰登堡级前无畏舰一直到俾斯麦级战列舰的主炮都是横楔式炮闩吧?还有在你们眼里赫赫有名的神教德国古斯塔夫列车炮也是横楔式炮闩你们会不知道?”

“断隔螺纹式火炮发射黑火药的话,残渣清理的过程中很容易阻塞螺纹,要知道这炮闩螺纹的缠距可是比膛线小多了!各位不是炮兵,要是知道炮兵面对这种情况,不跳脚问候各位才怪。”

“所以,按照我们现在的技术水平、钢材特性、产量以及加工难度来说,应该采用的最基本的火炮架构应该具备一些特点:浅圆角宽膛线、横楔式炮闩后装结构、磷青铜闭气环、锻造钢质身管、钢套箍或者套筒、拉火管引爆等。至于配套的弹药,我们是尽可能的使用现阶段的铸铁锥形爆破榴弹,在设计之初我们就已经考虑到这一点。当然后续的火炮功能拓展我们也已经开展相关方面的研发,暂时先不予考虑。”林深河做了个总结。

“根据我们火炮设计部门用三维软件制出的实体造型图和生成相应数据在计算中心进行数据论证和有限元分析得出的结论,结合现有钢材的强度校核以及锻压设备的压力参数、镗孔设备工作长度,我们给出的结果:理论上我们可以制造出200mm口径以内,长度不超过6米的身管火炮。所以,我们的建议是制造90mm以内的步兵野战炮、130--150mm的长身管舰炮、210mm以内的攻城榴弹炮。”左武卫站起来推了推眼镜继续补充。

“另外,我们的横楔式炮闩的闭气环设计采用后移式,磷青铜材质。这种材料有着更高的耐蚀性,耐磨损,冲击时不发生火花,同时还不易发热、确保安全同时具备很强的抗疲劳性。冶金部门早就已经可以制造出这种材料,如今的机械零部件和电力部门用的比较多,已经可以小规模量产了。所以,火炮上面用的量完全可以承受,毕竟这东西质量很小,仅仅起到密封圈的作用。”

“那这个闭气环有什么讲究?加上个这玩意就能闭气?”一些不是非常内行的人问道。

“我勒个去!”左武卫看林深河一副不关我事的样子,也只能强忍着性子继续解释道:“总体而论,谈不上哪种更优秀。。。。先说前移式闭气环,就是闭气环在炮闩体内前端,所以加工较为方便,而且对工艺的要求不高,只要保证闭气环的尺寸精度与闩体内凹不太大就可以了,因为毕竟要求能够前后移动且由于本身材料特性能适度变形就可以。炮膛的尾端面只要能保证平面度和粗糙度一致就可以了。另外,闭气环与炮闩的加工配合,风险度低,即便是有废品,也是从炮闩和闭气环的配合两个部件着手,免去了昂贵的火炮身管的改动,炮闩和闭气环都能方便的修配加工;后移式,也就是一直流行并沿用至今的一种比较广泛的方式。特点是闭气环安装在炮膛底部的缺口槽内(槽的形状有好多种,有斜面的、有长方形的、也有梯形的、三星形的甚至更复杂的多面棱角型的,这里以简单的长方形为例),闭气环的尺寸精度要与缺口槽的尺寸相近,不能差太多,否则的话容易漏气。而炮闩的加工要求就低了很多。当然,从勤务上讲,由于火炮发射次数是以几百上千甚至上万来计算,每次发射时闭气环都要剧烈变形与炮膛内壁表面有微小的“位移”摩擦,这个位移从数据上是很微小的,但是在火炮这种几百兆膛压的作用下其实是很剧烈的;闭气环坏了的话可以更换,如果炮管内膛底面的凹槽被摩擦到一定程度的话整根身管就只能报废了。所以后来人们发明了炮膛内衬管这一利器,就可以避免这一情况发生,因为衬管也是可以更换的(当然前提是衬管的加工精度要求非常非常之高。。。配合也需要异常精确)。”

“就我们现在的材料水准和加工水准,搞前移式没必要了,我们完全可以一步到位的加工出符合要求的后移式闭气环,而且质量能完全保证。可更换的衬管也没必要搞,我们的火炮寿命还达不到需要更换衬管的程度”

虽然没办法制造出更好性能的现代火炮,但是所有的设计都显得十分简洁流畅,尤其是横楔式炮闩火炮对于加工上有着不可比拟的便捷性。

经过热烈(撕逼)而富有建设性(扯皮、开骂、拳脚相加)的讨论交换意见(鼻青脸红的妥协),大家觉得这个建议倒也合理,尤其是海军装备方面的负责人更是喜上眉梢(苍天啊,终于有了后装火炮了,吼吼!)。陆军方面虽然限于地理环境和运力的短板,不能装备大口径的火炮,但是皆大欢喜。这次研讨可谓各有所得,在一片和谐声中落幕。

敲定了初步的火炮架构类型之后,之后就是看工业口的机械部门的加工制造了。

火炮设计是一门综合性很强的科学,甚至可以说是一个体系。光设计出来不是事,关键是如何将图纸上的东西变成活生生的物件。设计再先进,而制造工艺或者说工业水平达不到的话,那也是一张毫无意义的废纸。所以在以林深河为领导的火炮设计部门,很早就对博铺港的工业产能、钢材质量、机械加工水平等做了深入细致的调研,不打无把握之仗历来是一个领导者最基本的素养。随着归化民人才的逐渐培养,并且一些不甘心平庸的穿越者自身所体现出来的才华,为火炮设计部门增加了许多新鲜血液。

林深河本身还兼任连队军官,加之以前位面对于火炮历史、应用的了解,他比那些办公室里的纯设计人员更知道军队需要什么样的武器。然而仅仅做到这一点还远远不够,是的,远远不够!

武器的制造不仅仅是需要适应战场的图纸设计,这仅仅是鸿观层面。就微观世界来讲,一颗螺栓的强度不够都有可能使得火炮彻底歇菜。所以武器设计领域也遵循着“木桶短板”原理,任何一项技术水准达不到就意味着整个项目的趴窝。如果说以前的铸造滑膛炮需要的知识是一座平房的话,那么现在设计的火炮就是一座高楼,而将来的管退速射炮甚至就是一座大厦!武器性能的提升意味着需要更多的材料、加工等方面的更多探索。一个人的精力和经验是有限,但是好在,他的身边有左武卫、有姜野这样的伙伴们群策群力,有不同学科的专业人士来支撑起这个体系,将来也会有更多的人才来加入这个群体,为元老院阳光下的土地铸造出更多更锋利的剑!



暂时先把火炮的架构讨论出来,我觉得应该可以开始后装炮的研制准备工作了。

接下来的工作有三:

1、如何描写火炮制造的具体工艺流程、炮弹的制造以及配套信管的研制工作(武卫-I、武卫-II.....武卫-X型号)。

2、舰炮以及工程榴弹炮的装备讨论、探讨新式炮弹装药和特种弹药的研发(新式榴霰弹、燃烧弹以及辣椒碱失能弹药)。

3、适合本时空工业水准的舰炮的制退复进机构(笔者心里已经有了大概的设计方案,怎么下笔还得斟酌一番),初步的打算是液压缓冲机+外置重力复进。

一点展望:

3000吨级铁甲战舰设计及配套武备,力求详细。

关于火炮的炮闩的知识:【技术】横楔式炮闩闭气原理

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