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明末之虎 | 作者:遥远之矢 | 更新时间:2017-08-02 07:24:48
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  见到赵杰与葡萄牙人们懊丧的表情,李啸心里亦在惋惜不已。

  只不过,他并未就此责怪他们,因为李啸知道,在这个明末时代,想要成功铸成一门火炮,到底有多难。

  19世纪中期以前,不管东方或西方,因为铸造工艺不成熟,火炮铸造的废品率其实是相当高的。

  《火攻挈要》中记载,由于当时铸造工艺尚不十分稳定,即使是在火炮技术相对成熟的欧洲,“铸十铳能得二、三铳可用者,便称高手”。也就是说,铸炮的废品率可高达70~80%以上!同时,因为废品率太高,还导致火炮的铸造价格,长期高居不下。

  李啸记得,历史书上曾说过,此时火炮铸造废品率之所以如此之高,有两个很重要的原因。

  一个就是,炮管内外的冷却速度差距问题。由于这冷却速度的差距,炮管铸造时,稍不注意,就会在冷却时因为热胀冷缩而在火炮身管产生裂痕。而一旦炮管出现了裂痕,自然就是废品一件了。

  另一个是,炮管的内应力不均匀的问题,会使炮管在内部出现细小的裂缝,这些些细小的裂痕,外表上是看不出来的,而是隐藏在管壁金属内部,一经打放,就会暴露出来。

  所以,当日登莱巡抚孙元化就规定,每次造好的火炮,即使在检验外表合格后,还均需作三次试放。

  也就是,在炮管内填满火药但不装炮弹,连续打放三次,再检查管壁无裂痕者为合格。如果管壁有内伤,一定会在这三次打放中,裂开暴露,这样的炮管,也就只能淘汰了。

  李啸注意到,现在火炮厂的试验区内,这样的报废炮管堆积如山。而在成品区内,竟只有区区十门重量为2000斤左右的轻型红夷火炮铸造成功,在空旷的库房内,摆成了小小的一列,看起来十分不起眼。

  李啸心下暗叹,这近一年时间过去,才造出区区十门,产量未免太低了。而之所以火炮铸造迟迟上不了规模,这废品率太高,应该是个重要原因。

  虽然李啸对于火炮铸造,也只有书本上获得得一点浅显知识。但他突然想到,也许,自已可以把这些后世的经验,向他们简略说明一番,让赵杰他们把握方向,再去加以解决。

  李啸记得,在前世看过的历史书中,曾记载过,如果在铸造过程中,能到火炮炮管进行强化的话,可以大幅降低废品率。

  所谓火炮身管强化,就是在炮管制造的时候,用各种手段,给炮管施加一个由外向内的预应力,这就可以抵销部份炮弹发射时爆炸产生的向外压力。一来可以大幅延长炮管寿命,大大降低废品率,同时加快铸造速度。二来炮管壁也可以不用做的那么厚,从而达到用较薄的炮管获得同样的膛压耐力的效果,因此便可以大幅降低火炮重量并节约成本,以十九世纪欧洲的经验来看,炮管重量降幅可达到20~50%之多。

  李啸打算用延展性与致密性更好的钢材,来代替现在这种铜胎铁芯炮管,这样炮身重量当可大幅下降,也许,那近50%的下降幅度,是完全可以实现的。

  接下来,李啸向赵杰及三名葡萄牙人,简介了以下两种技术。

  第一种,是内模水冷技术。

  这种技术,是19世纪中期的美国人罗德曼,在南北战争时期发明的,故又称罗德曼法。当时据称可一举将炮管寿命提升五倍之多。这种技术又可称之为内模可控冷却技术,或者内模水冷技术。

  而这种技术,其实说穿了,也十分简单,那就是,因为水冷比气冷还快,如果要让铸好的炮管里层比外层先冷却,那就往炮管内灌水,实施水冷就行了。

  一般来说,铸好的红热炮管,在静置时的自然冷却,是由外往内,原因一是炮管外表面面积比内管大,其二是外面空气流通比内部快,这样自然外层比里层冷的快。但是如果能同时让炮管里层冷却,甚至使之比外层先冷下来,不但可以提升整根炮管的冷却速度,更可以提高炮管性能。

  当然,若是真的傻乎乎地直接往红热炮管内注冷水,结果只会让炮管迅速破裂。实际上的具体做法是,把铸造炮管时,用来作炮管内模的模具换成空心的,中间加上冷却水管道,然后往里面注冷却水就行了。当然这冷却水管道必须要作成可循环样式,譬如说u型管,又或者把水管出口放在炮尾处,从里面开始注水之类的,这样才能持续循环冷却。

  看到这里,可能各位读者都能感觉到,这样的炮管冷却方法,和电脑的cpu水冷十分相象。这种水冷法,唯一的问题是,冷却速度(也就是水循环速度)还是有讲究的,太快冷却的话内管还是会破裂,当年罗德曼也曾就这个问题进行了反复的试验,才最终确定了大致的水冷速度。而现在赵杰他们要采用这种方法的话,也完全可以慢慢实验,找准技术参数,却应该不是什么难事。

  而一但采用这种方法,对于赵杰他们来说,最大的好处,便是可以大大降低废品率。

  内模水冷技术,可以保证内外管冷却速度相同,或者经过实验与调整,将速度差异控制在安全的范围下,如此身管就不会因为冷却温度不一致,而产生裂疑与内伤。同时炮身因为内外紧致的程度一致,从而更加结实,没有暗伤,平均寿命可提高近五倍!

  也就是说,普通铁炮只能打600发就要开裂不能再用的话,这种用水冷法制造的火炮,则能打个3000发才会达到使用寿命。

  据罗德曼当年的数据来看,美国人在采用这个水冷降温技术后,铸炮的废品率从70%到80%,竟然降低到了个位数!

  这种技术,还有一个十分重要的优点,那就是,可以更方便地铸造大口径火炮。

  因为,在铸造超大口径炮时,由于口径越大,则内外冷却

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