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帝国行-第375部分
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644上半年,获得铂系铜镍铁基合金之后,经过测试和冶炼工艺调整,于次年小批量生产六斤炮。
鉴于尚无大型锻压和大型切削加工机床,更没有后膛螺纹密闭炮栓和电渣重熔管身自紧技术,遂只能继续以铸造方式生产前膛火炮。
而由此导致质地优异的铂系镍铁合金并无法充分发挥其全部优异性能,经过充分考虑和性能取舍,百里燕决定以增加炮管壁厚和重量,以换取安全膛压和最大射程。
同时铂系镍铁合金性能优异,增加的管壁厚度,可为日后改造新式后膛螺纹炮留下加工潜力。
同时首次采用硝化棉、乙醚、乙醇钝化后的安全无烟火药,不仅使得火药威力增加,且无需反复清膛,装填速度大幅提高。
三十六度仰角炮击安全装药,六斤炮极限射程远达八里,而炮管仅重六百七十斤。当然,精度就不用指望了。
由于是铸造,必然受制于前膛炮固有的缺点和加工锻造技术限制,如果采用电渣重熔管身自紧和后膛装填,发射药和八里射程不变情况下,六斤炮炮身自重应低于五百斤,加上铁质炮架和车轮,不会超过六百斤。
鉴于实心弹丸的威力有限,百里燕早于642年腾出手来后研发榴霰弹和破片爆杀弹。
经过反复试验测试,可保证百分之七十八左右的破发率,既一百发榴霰弹,只有七十八颗成功炸开,剩余二十二颗因为可靠性问题无法爆炸,于是形成哑弹。
原因其实很简单,前膛炮装填弹丸多数情况下无法使用带有头部撞击引信的弹丸,因此只能使用尾部外源式延迟引信。
球形弹丸需在铸造时留有圆孔,内中为空心,将直径十毫至十五毫的铅弹装入其中,再装药,最后插入铅管,铅管内装填延迟火药棒。
而为保证这个圆孔始终朝向膛内发射药一面,需要使用一个木托,木托中开孔,木托圆孔与弹丸引信贯通对准,以铁皮将木托与弹丸连接,由此保障引信穿过木托留下的孔洞,永远对准炮膛内的火药。
炮药点燃一瞬同时也会点燃弹丸铅管延迟火药棒,当弹丸飞出炮膛飞跃地方步兵上空时,延迟引信最后点燃弹丸内炸药,炸药炸开弹壳喷出铅丸,从而对集群步兵硬杀伤。
由于是开放性引信,同时受到弹丸制造装填和运输的影响,此种木托结构的榴霰弹爆破率并不高,百分之七十八还是精工细作的情况下,如果是大批量生产,能有百分之五十就算老天保佑,但有总比没有的强。
当然,还有一种选择,使用撞击引信。就技术条件而言,永兴城已具备生产撞击引信的全部条件。
首先643年梯形螺纹杆研制成功后,经过一年半攻关,与644年年底制出首台螺纹加工专机,同时正在攻关搓丝板、丝锥、板牙,以便于大规模生产螺纹。
其次麟城化工坊投产后,不考虑生产规模,仅技术而言,不仅具备生产硝化棉、无烟火药、氯酸铵、硝化氨,还能生产雷汞和氯酸钾两种撞击火药。
而雷汞是一种安全悉数极低的撞击药,甚至一点静电就能引爆,氯酸钾与镁粉、红磷混合后,可得到一种较为安全的撞击火药,但敏感度低于雷汞,需要的撞击压力较大。同时弹簧的工业化生产,已经具备生产撞击引信、触发引信的全部条件。
红磷、氯酸钾两者都不是敏感型化学物质,但两者和一块儿,却能产生奇妙的化学反应,而且是固态粉末状态下的撞击发火反应。
红磷撞击之下会产生燃烧现象,现代的发令枪,其撞击原理既装填红磷,瞬间的爆燃通过发令枪的气体管道,发出空气爆炸的响声。
红磷爆燃之下点燃氯酸钾,氯酸钾释放氧气助燃,当密闭空间内氧气与磷化物气体达到饱和,便发生爆炸现象,添加镁粉则能改善这一配方,更好的爆燃,从而引爆弹壳内的火药。
然受制于前膛炮的缺点,通常情况下,撞击引信显然只能从后膛装填,这意味着既满足前膛装填,同时安装引信的炮种,只有迫击炮一种。【注1】
迫击炮结构简单射速快,技术门槛低,生产方便,同时又可采用撞击底火的方式发射弹丸。
几乎只要是机械加工企业都能生产,不存在任何技术瓶颈,就当下而言,迫击炮的出现,显然是丧心病狂的超前技术。
然就当下而言,麟城的化工刚刚起步,远未到足以大规模生产“先进”火药,另开弹药生产线的地步。
同时永兴城机械加工刚刚起步,蒸汽机和加工机数量仍显不足,每年的工业技术产值【注2】和所能分配的工时非常有限,不足以在为了配套额外的技术生产,而放弃扩张工业加工产能的宝贵时间。
鉴于高速钢、工具钢迟迟没有动静,也让搓丝板、丝锥和其他加工刀具严重受阻,因此适当的放缓步伐,夯实基础产业基础,仍十分有必要。
此外比迫击炮更为重要的单兵武器“枪械”,经过多年努力,于盛元645年夏,制造出五支后膛纸壳定装滑膛步枪,口径14。5毫(约13。05毫米左右)。【注3】【注4】
百里燕放弃了传统前堂燧发枪的固有路线,直接上马后堂定装步枪。受制于冲压技术,仍无法生产金属壳弹药,遂采用纸壳弹药装填,一次装填一发。
使用圆头弹丸,弹丸、发射药和击发药以纸包裹,用模具定型后与枪膛形状保持大体一致,使用时拉开枪栓装填一发,然后闭锁,击锤撞击枪栓内撞针,撞针嵌套弹簧复位,从而完成整个击发动作。
【注1】迫击炮所需的加工技术极为简单,但凡是机械加工厂都能生产,哪怕是家里的私人小厂也能生产,只要有许可,有钢材,没有任何技术门槛。
指标再放低点,哪怕是用铸造,没有优质钢材,单纯堆积壁厚,减少发射药,也能制造。
总而一句话,迫击炮就是穷人的神奇,实在没有什么门槛。但也不知道为什么好多写古代工业文中没见到有谁写搞出迫击炮,如果有,请留言。
当然,一旦搞出迫击炮,搁青铜铁器农耕文明,基本上就全无敌开挂碾压。
【注2】关于工业技术产值产能,简而言之,是所有的工业设备,如有一万台车床,三万名车工,其每天三班倒,一万台车床一天产生二十四万个小时的工时,可以用于生产零部件,一年就是二十四万小时乘以三百六十五天,由此一年的工时,就是工业产能。
假设生产一支步枪需要一百个工时,一万设备一天能生产两千四百余支。
当技术设备与金属切削机床有限时,如何安排调度生产工时,生产更划算的产品,或者用于生产更多金属切削机床,是考验经营者、统治者的技术问题。
只要出现一台金属切小设备,机械化就从此开始缓慢发展,当金属切削机床达到一定规模,就意味着工业规模效应。
二战尽管看似是打人多,大弹药,打国土,但根本上仍然是打的金属切削机床与工业人口规模。二战中主要大国除中国外,日本的金属切削机床规模排名垫底,其次是苏联,而德国的各类金属切削机床总数几乎碾压苏联,所以就导致苏联要在兵器规模上碾压德国,就必须生产糙,但却实用,而且工时更少的装备,如波波沙、T34、喀秋莎等等等。
当然,碰上美国,那就没得玩了。
【注3】关于先造前膛枪还是先造后膛枪,就加工技术而言,前膛枪、后膛枪枪机部分机械加工问题不大,一旦金属切削机床出现,什么都能加工,只要打开理念和弹药技术跟上。
之所以人类要经历前膛枪这段时间,很大程度上受到发射药和加工技术制约。
黑火药是有渣有烟火药,发射后需要枪口朝下倾倒药渣,后膛发射显然不利于倾倒,而且最早的火枪其实还真是后膛装药,但受制于加工技术和机械理念,只存在了极短的时间后,淡出了历史,又回归前膛。
而后膛发射需要撞击火药与无烟火药,因此制约后膛枪发展的是加工技术与火药技术,而不是人类不够聪明。当技术水到渠成,后膛枪自然会应运而生。
因此在主人公理念与技术手段已经都具备的情况下,发展后膛纸壳定装步枪是必然结果。
【注4】需要指出的是,最早的后膛定装步枪,也就是从后装弹的枪械,最早没有弹壳,前膛枪怎么装,后膛枪还怎么装,因为雷酸汞,既雷汞还没出现,所以无法针刺撞击发射。
直到雷酸汞出现后,没有弹壳的散装,装弹反而成了麻烦,因此在1836后膛定装纸壳弹药步枪出现,最早的弹壳是纸张浸染硝水,然后晒干,再裹上弹头和火药与底火,1841年,该种后膛定装步枪最早装备普鲁士军队。
而且1836年的后膛定装步枪只能装一发,打一发,没有弹仓。
因为弹仓需要弹簧顶着,而纸壳弹药本就脆弱,多发子弹压入弹仓会导致弹体破裂,并不可靠。
而且1836年无烟火药还没有普及,因此后膛纸壳定装步枪仍然使用的是黑火药加雷汞,所以设计弹仓就会导致黑火药药渣残留在弹仓与枪机内,造成机械故障。
因此1836年型的后膛定装步枪采用通管旋转拉机结构,既弹药燃烧室与枪管直径相同,没有阶梯孔,用枪栓把纸壳顶入枪管,而后击发,如此拉开枪机后,把枪竖起,黑火药残留药渣会自行排空,而后在装弹,十分可靠。
直到1855年,英国人发明金属弹壳,真正意义上的现代后膛定装步枪才逐渐走上正轨。而且金属弹壳即便是现代,仍然是极高难度的加工技术,全世界掌握制造弹壳技术的工业国,保守估计不超过二十个,看看印度的死样就知道,弹壳并不是简单的技术产品。
因此弹壳诞生之初,并没有得到很快普及发展,就因为很难制造。
而且最早的左轮枪,其弹巢其实也是分装弹药,而不是弹壳供弹。
而早期受到理念可和工技术制约,前膛枪时期的枪械口径普遍很大,十五六毫米,十七八毫米以上极为普遍,即便是早期的后膛定装步枪,其口径受到加工技术制约,在没有无缝钢管与内径深孔加工机之前,很难做的很小。同时刀具材料的制约,也制约了深孔加工。
因此早期前膛定装步枪口径大一些并不奇怪。
………………………………
第810章 突飞猛进野蛮生长(2)
至于为何越过前膛燧发枪,而选择后膛定装步枪,一方面百里燕尚无大规模生产枪械的计划,因为工业产能和资金十分不足。
永兴城当下以通用机床为主,工业化规模生产枪械就成本和工艺要求而言,最好用专机,尤其是深孔钻孔、拉孔、内径机等专机,专机生产的成本更低,合格率高,质量稳定,能显着降低造价成本。
然永兴城眼下着手扩大通用切削机床与基础工业规模,通用机床需求量极大,无暇再分配多余的产能生产大量专机,尤其是蒸汽机的需求尚不能满足通用机床的需求,此时再上马需求更大的专机,得不偿失。
其次新式火炮和榴霰弹的威力已经足够,而诸侯军绳帽枪的生产率很低,射击精度和效率更低,只能打排枪,有先进火炮的压制,短期内不足以在地面产生巨大威胁。
最后,永兴城如今车、铣、刨、磨、钻、镗、旋压、锻基本加工能力齐全,经过几次技术对比,以当前技术工艺,不考虑金属弹壳工艺和刀具材料的问题,完全有加工能力制造突击步枪【注1】,这意味着生产低级产品和高级产品,本质上高级产品更具技术和质量优势。
成熟的前膛燧发枪和后膛定装枪均采用滑膛枪管,弹一发容量的技术指标下,两者理论生产工时其实相差不大。
燧发前膛枪大致有两种结构,一种是机械转轮打火机,其次是燧发机、火镰与撞击药池整体式结构。
前者是早期燧发枪普遍结构,其结构发火率低,故障率高,机械转轮可靠性很差,且制造工艺与装配工时较长。
后者发火率得到了保证,故障率减少一半,制造工艺耗时甚至不比前者更少。
而后膛定装旋转后拉式栓动闭合步枪,整体是以回转零件与短小内孔为主,利于加工生产【注2】,可靠性高,工时较短,且供弹速度快,即便在只装一发子弹情况下,一分钟可以保证六发的射击装填速度,而前膛枪只能保证两发还无法卧姿装填。
如果就生产的便利性而言,同样是后膛定装步枪,使用活门闭锁装填【注3】的步枪生产工艺,少于装旋转后拉式栓动闭合结构。
但活门闭锁的结构缺陷制约了后膛承压能力,因此容易炸膛,活门闭锁更多用于霰弹和大威力手枪弹,极少用于全威力步枪弹,因为膛压太大。
综合现有技术条件,取舍技术指标,要在填速度、可靠性、发火率、加工可适性取平衡,后膛纸壳定装栓动步枪性能远高于前膛枪一个数量级。
当然,能造枪是一码事,能造子弹是另一码事。【注4】
弹壳的加工生产难度远高于枪械,所需的挤压机、冲压、拉深、成型、整形、成型、装配、压口生产工艺相当复杂。
白手起家从头来过需要时间积累,这也是百里燕此前开设冲压工坊,生产冲压品的主要原因,进行技术积累和数据采样是进行复杂难度冲压的前提,但凡是不可能一步到位。
由于工期排满,至当年秋季,百里燕只安排生产九十支该种步枪用于测试。
鉴于技术的制约,适合加工枪管的手段有限,无非两端钻孔与无缝钢管两条路。【注5】
而无缝钢管需冷拔、热拔、金属挤压机,设备复杂,当下并不具备条件。
于是预生产的九十支步枪,只得以预铸管的方式,预留直径十毫的通孔,先用淬火锰钢钻头两头对钻长度近九十厘米,将其接通。而后用拉刀加工成所需直径,最后顶住内孔车去外圆多余金属获取枪管。
此种方法不仅生产效率底下,且浇铸的钢管无法保证小孔质量,更不能锻压,因而并不能消除铸造缺陷提升枪管质量。
同时刀具材料的低劣制约了生产效率,锰钢钻头效果差强人意,钻削普通内孔问题不大,深孔加工会很成问题,期间经常发生拉刀断裂管中的悲剧,更别说加工膛线。
为了九十根枪管,实际生产了四百件毛坯,报废率小百分之八十,加工到好,最后核算的成本,相当于每支枪需要三十五根寸银,代价实在太大。既不能实现规模工业生产,高昂的价格也无法批量装备,还占用有限的工业资源,实在得不偿失。
为此,百里燕考虑两条腿走路,一面责令永兴城、砡工派攻关冷轧、热轧管小口径无缝钢管挤压机,同时加大高速钢【注6】研发力度,不至于一棵树上吊死。
现代枪管通常以实心枪管钢料钻孔加工,或者使用内径加工机,并不直接使用无缝钢管。
而究其原因,在于枪管材料加工前都要经过锻造和热处理,无缝钢管预留的孔并无法保存到加工环节,即便保留到加工环节,已经变形的内孔对钻头伤害极大,因此枪管多以实心特种枪钢为原料。
但并非没有前提,前提是得有合适的加工刀具,而且近现代突击枪械口径多为5。56和7。62,即便是12。7口径,其加工难度和工艺也很高,而口径越小,对刀具和设备的的要求越大。
因此适当放宽口径的同时,百里燕考虑使用无缝钢管,尽管无缝钢管技术指标不如锻造后的实心圆钢材质,将最终影响装药量与射程。
但就当下而言,永兴步枪的弹丸初速很低,小于三百八十米每秒,滑膛枪四百米的杀伤射距没有任何的精度可言,还不如两百米更为有效,先实现工业化生产,解决有无问题是首要问题。
如果无法攻克无缝钢管技术,就只能攻克刀具材料,提升刀具质量,使用加长钻头,适当缩短枪管长度,用钻头打通实心锻造圆钢,再用拉刀加工内孔。
当然,如果没有无缝钢管,有缝钢管同样可以是实现枪械的射击过程。早期前膛枪火绳枪也好,后期的燧发枪也罢,枪管最早都是有缝钢管进行加热合缝后再上加工机加工内孔。【注八】
此前缴获的怪异枪也证明了这一点,有缝热轧卷钢管也能加工枪管。
早期的管型火器以紫铜铸造为主,份量很大,后改由铁匠将铁板捶打合拢,而后用铁芯棒插入管中整形。
此种铁管虽然重量略有减少,实际上也不轻多少,且口径往往达到二三十毫米以上,精度根本谈不上,五十米外打出的精度足够怀疑人生,安全也很成问题。
此后蒸汽机的出现,为热轧卷管提供了动力基础,由此出现有缝钢管。
此种有缝钢管先用轧钢加热卷曲,然后在缝隙处淋上火碱、纯碱或者硼砂之类,有助于金属硬结合的催化剂,最后后进行挤压合缝,合缝后再套抱箍,从而提高膛压,防止枪管张裂而爆炸,不过安全系数仍然不高。后来刀具材料的进步,枪管加工改由实行圆钢钻孔加工。
而直到十九世纪末英国人发明了无缝钢管,早期后膛定装步枪由于要求不高,一段时间内使用无缝钢管作为枪管。
后来随着枪弹火药技术的发展,膛压逐渐增加,对枪管材质提出进一步要求,锻压后再热拔成型的无缝钢管陆续成为主流。
发展至近现代,枪弹多以两倍至三倍音速发射高速枪弹,传统的热拔无缝钢管已无法胜任合金枪管钢的生产,加之突击步枪枪管的缩短,使得多数枪支以实心合金棒料两头钻孔接通,或者上内径机,最后拉膛线,或者挤压膛线,实现内孔加工。
永兴步枪因后膛装填,使用安全无烟火药,动能威力更大,有缝钢管无法满足膛压需求,无缝钢管这条技术路线眼下基本不可能。
首批九十支步枪中,三十支发往千岳山,用于冬季高原严寒测试,其余六十支继续在咸国进行各项指标测试,以发现使用中的问题,并及时以改进,便于为日后大规模生产定型。
时间至盛元646年开春,陆续出现极不道德的事情,大量回流寸金、寸金出现短斤缺两。
由于金属钱币固有的缺点,其随着流通而磨损加剧,因此存在有自然损耗的误差,尤其是金银贵金属的硬度差质地软,磨损要比铜钱和合金币更快。
但眼下流通的贵金属以条状寸银、寸金为主,金银铤为辅,相比中国传统的元宝,条状金属的磨损率,略少于元宝。因为元宝的外形碰撞下容易产生缺口,因此大额的雪花银元宝,其元宝的两翘多少有缺口,而条状金属其表面匀称,极少出现磕碰,因此金条银条的自然损耗率不是很大。
一根寸银常年使用后通常比初期减少三分之一钱,至半钱,而国库回收金银,每根都要过秤,损耗过得多即刻回炉重铸以恢复足量。
然而在已经少了半钱的基础上,十之五六的金银条再少半钱一钱,甚至更多,这就不是自然磨损能做到的,十五根金银累计减少的就是一两,咸国每年流水贵金属以百万计,十五万根白银,就少半吨,积少成多百万根就得是几吨。
短斤缺两最早出现在644年末,进入645年形势越演越烈,十之五六的金银都有短斤缺两,有的还不止缺一钱。
之前最为担心的事情终于是发生了,黑巾当年以硝酸和王水腐蚀金银,进而通过酸置换的方式,将金银置换出。而今十之五六的金银存在短斤缺两,这意味着已经是普遍现象。
【注1】何有机械加工能力的机加工厂都具备生产枪械的能力,问题在于合不合法。
【注2】机械零件加工领域,回转体零件加工可适应性最强,既多数以圆柱为几何外形的零件最容易加工。如旋转后拉式栓动步枪,其枪机结构主要以回转体为主,典型的如毛瑟、三八大盖、莫辛纳甘。
自动火器如司登式冲锋枪,M3冲锋枪,都是冲压与回转体零件枪支。
【注3】早期步枪的闭锁方式有多种,旋转后拉栓动步枪是比较典型,且经久不衰的结构。其优点是闭锁可靠,耐膛压大,可靠率高,机械故障少,缺点是供弹效率太低。
活门闭锁,是将枪机活门与枪管用脚链连接,而后用卡笋闭锁,因此装弹与退弹需要将闭锁打开,由此导致枪管与枪机活门开启。
而且活门闭锁由于需要打开枪机,导致其耐膛压性能低,因此不适合发射全威力步枪弹。同时无法使用弹仓结构,因此只能增加枪管,来获取装填更多弹药。
【注4】关于子弹壳的自造,但就看零件结构而言,枪怎么看都比造弹壳复杂。但事实上造子弹比造枪更难,还不是一星半点。因此世界上能造枪的国家很多,能造子弹的却很少。
因此造枪容易,造子弹难。
【注5】无缝钢管技术由英国人在十九世纪末发明,在此之前,钢管
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