“倒是谁呀!”
“嘿!您还拿上了。”
“难道是……”突然有个人叫了一声,满堂一片哗然,一个老工匠连连叨叨:“兰芳之幸呀……”
几天后,郑老大的船队到港,虽然没有能够请来老先生,但是请到了龚老先生的嫡传弟子龚兆龙,一十三位龚先生的家学弟子也随着龚兆龙来到兰芳。
18世纪的后几十年里,英国皇家海军最早实现了两项重大的技术改进——用铜覆盖船底以及使用炮筒短、口径大的卡龙舰炮。
卡隆炮1759年由一名皇家海军军官罗伯特.梅尔维利设计,首批卡隆炮由苏格兰斯特灵郡的卡隆制铁厂生产。
1779年在海军上将查里.米德敦爵士的倡议下被皇家海军采用。梅尔维利称它为“粉碎者”,而英国海员叫它“魔鬼炮”。卡隆炮用于射击400米以内的目标,打穿敌舰船舱的同时,制造一个木头碎片冲击波,将敌人的海员“清理”出主甲板。
欧洲火炮铸造从16世纪以来一直采用泥范整体模铸法,1713年开始在给实心火炮上钻孔,泥范整体模铸法一直延续到1770年以后。英国的铁器制造者威尔金森开发出一种改进了的给火炮钻膛的机器。随后,1794年英国机械师莫兹利发明了车床上的移动刀架,1797年制成了安放在铁底座上带有移动刀架的车床。19世纪20至30年代,英国发明了全金属车床、自动调节车床、牛头刨床等一系列工作母机,到19世纪40年代时,达到了用工作母机制造机械的领先水平。
鸦片战争前后,英军火炮铸造除了传统的砂模整体模铸法、失蜡法外,已开始大规模采用镗床切削铸造法。苏格兰卡龙公司在18世纪70年代发展了大口径短炮技术,很早就使用了在镗床上钻实心炮膛的技术并用于生产卡龙舰炮。
不再是中空铸造的,而是造炮时,先铸成实心炮形铸件,铸成后用水钻膛,用一种配用超长钻头的大型钻床钻出一个孔,在镗床上钻出炮膛,再用蒸汽动力设备旋削,制成更为精密的炮膛,此法可使炮身较模铸法更加均匀、对称、光洁,各种尺寸比例和火门的设计较合理,射击精确度高。既提高了炮膛加工精细度,从而更有效地利用发射药的推动力,制炮效率提高,又节省工时,节省原料,坚实耐用。
在炮膛游隙方面,欧洲因机械制,造精密度的提高,火炮所用的游隙值更减少到内径的1/42,如此,只要装填较少的火药就可达到较高的速度,且同时提高发射的准确性,再者,由于用药量的减少,管壁即使变薄亦不致于膛炸,连带也使得火炮的机动性大增。
这种炮被郑炳勋和江泰安推崇备至,虽然射程近,但是实战结果表明对于任何可以接近的对手,卡隆炮都是噩梦。而轻便、灵活、便于操作、杀伤力大,更是兰芳最适合选用的设计。
卡龙炮等短身管轻型火炮可以用白口铁铸造、石墨化退火处理成展性铸铁、内膛切削加工等完成。不过,以目前兰芳的条件,采用镗床切削铸造还不行,设备人员都没有到位。全金属车床、自动调节车床、牛头刨床等各种工作母机,已经派人去英国采购,明说了,多少钱都要拿到手。
贺公子把自己能够了解到的相关性能数据都尽可能的详细告知叶根生派去的采购代表,分别委托不同身份的代理采购。尽可能不让英国人知道真实的采购者。
能不能如愿,就看天意了。这年月,英国应该还没有对这些东西实行禁运,这又不是武器。不过这些玩意儿可能制造武器呢。要是真的买不了运不回,那就只能自己造了,那计划又不知道会拖延多少年。
达尔格伦炮是一种前装滑膛炮。它的明显特征是外形象啤酒瓶,那是因为设计上需要,在压力最大的部位使用了最厚的金属。
早在1829年,法国海军军官A·蒂埃里用铁箍紧套铸铁炮,此法为美国政府制造了几门套筒炮。然而美国海军并不乐意采用套筒炮,却愿意用改进型铸铁炮。1851年,美国海军司令约翰A·达尔格伦发展了一种五年后被海军采用的铸铁炮。1860年美国南北战争期间,美陆军少校托马斯丁.罗德曼,发明了空心铸件工艺,就是内模灌水冷却法。
都知道生铁浇铸时的冷却速率会影响其机械性能,理论上说冷却速率愈高质地愈硬,理想的大炮是中间炮膛最硬,但实际却是相反,铸造大炮的时候却是中间冷却最慢。因为第一外层包住内层,外层不冷里面冷不下来。
其次外管的表面积也比内管大。不管是辐射或者对流传导散热,散热速度都是和表面积相等的,所以外面会先冷。而这就使炮管密度的分布不理想,身管寿命大打折扣。先冷却者先收缩。外层冷却硬化后,里层还没冷却的话,将造成外层比里层更硬,里层的内管可能会形变,或者在里层冷却时产生裂痕之类的。这导致铸炮时的废品率提升,缩减身管寿命,还会影响到火炮的发射性能。
前朝《火攻挈要》中记载,即使是在欧洲,“铸十铳能得二、三铳可用者,便称高手”。也就是说,废品率高达70~80%以上。不管东方西方,火炮铸造的废品率都相当高的,这样火炮的成本自然也就降不下来。
造成此时火炮铸造废品率如此之高的原因,最重要最根本的就是炮管内外的冷却速度差距问题。而且炮管的口径越大,炮管壁也越厚,炮管内外冷却速度的差距也越明显,由于这冷却速度的差距,许多材质不好,不够均匀的炮管,就会在冷却时因为热胀冷缩而在火炮身管产生裂痕。而身管出现裂痕的炮管,自然就是废品了。
情况还不只如此,由于炮管内外冷却速度的差异,有些裂痕外表上是看不见的,而是在管壁金属内部。所以当时造好的火炮,均需作第一次试放。就是在炮管内填满火药但不装炮弹,释放一次,以管壁无裂痕者为合格。如果管壁有内伤,这一放就会裂开来,可以立刻淘汰了。
在铸造超大口径炮时,由于口径越大,则内外冷却速度差距就越大。因此在自然冷却的时代,口径越大的炮铸造时的废品率也就越高,重量与价格因此也就越高,几乎是指数性上升。到了一定程度以上,就是几乎百分之百的失败率了。
罗德曼铸造法的最大意义是大幅降低铸造时的炮管废品率,特别铸造重炮的时候。从成本角度来说,罗德曼铸造法大幅度减少了废品率,减少了火炮的铸造成本。其次,罗德曼法将炮管寿命提升五倍之多。
罗德曼的方法本身非常简单,水的比热容要比空气大得多,因此水冷比气冷也快的多,要让里层比外层先冷却,外层金属冷却时向内缩拢,向已经硬化的内层继续加压。这样,发射药的爆炸力就为炮膛四周的整个厚金属层所吸收,而不是层层向外膨胀。
当然,若是真的直接往红热炮管内注水,结果只会让炮管破裂。罗德曼的方法是,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来保证内膜温度稳定,譬如采用U型管模式从里面开始注水,这样持续循环冷却。
冷却速度,也就是水循环速度是有讲究的,太快冷却的话内管还是会破裂,必须有适当的速度进行才行,内模水冷技术可以保证内外管冷却速度相同。
但是这完全可以慢慢实验,罗德曼从提出理论到实验论证出科学合理的技术参数用了10年时间,当然这种技术完全是概念问题,都是基于当时的材料铸铁和机加工水平。
龚兆龙和陈近儒有些迫不及待的要开始试制,尤其是以铁模铸造卡隆炮,几乎可以断定其质量绝不会让人失望。