这个铸炮法,最大的特点就是“旋铸旋出”,也就是说,铸炮速度很快。一个铸炮小组,每天能制造十几二十门重炮,完全无压力。不像用泥模,至少需要等待1个多月才能开铸。而且,因为解决了炮管内部不出蜂窝的难题,提高了铸造质量,使得战场上火炮炸膛的几率极大地降低了。
西方的工匠工资很高,一个工匠,一个月造一门炮,拿的是这个薪水,一天造几门炮,也是拿的这个薪水。成本以计算,就知道差距多大了。比如,英国人制造的“海上君王”号风帆战列舰,造价4万英镑,光是工匠工资,就需要2万英镑。铸炮也是如此,用老办法,一名铸炮工匠一个月平均才铸造一两门炮。而用“铁模铸炮法”,一天就能铸造几门,效率相差几十倍。如果说现在铸炮,一门炮成本的一半,需要支付工匠工资的话,那么,提升了几十倍的效率后,即使工匠工资上涨,每门炮成本,也可以节约非常多。至少,原本占据一半的工资成本,一下子降低了至少二三十倍。
……
还有一个铸炮神技,就是大名鼎鼎的“罗德曼铸炮法”了。此罗德曼并非nba的球星——“花大虫”罗德曼,而是美国“南北战争”时期的一名北军军官,造炮专家。
罗德曼铸炮法,又叫“内膜水冷技术”,这种方法可以大幅加快铸炮速度并降低废品率,更重要的是可以大幅提升炮管寿命。这就是让炮管由里往外冷却,称之为内模可控冷却技术,或者内模水冷技术。
一般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,最终形成层层膨胀的结果,强度降低。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。
一种说法是里层冷却固定后,当外层逐渐冷却时,由于热胀冷缩的关系,炮管外层冷却时,就会箍住内层,往里面产生一个向内的应力。另一种说法是,炮管由内往外冷却,则同样由于热胀冷缩,炮管壁靠里的部份密度会较高,靠外则较低,可增加内管壁的强度。无论哪种原因结果是肯定的,那就是不仅炮管的寿命大幅度提升,大口径火炮的废品率也十分低。
该铸造法在1860年美国南北战争时期,由美联邦陆军少校托马斯·j·罗德曼发明,故又称罗德曼法。当时据称一举将炮管寿命提升五倍之多。
而其方法本身非常简单:大家都知道,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,那就用水来冷却炮管。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;实际上的方法是,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。
唯一的问题是冷却速度,也就是水循环速度是有讲究的。太快冷却的话内管会破裂,必须有适当的速度进行才行,这需要多次尝试和实验,并进行最终验证。
此法可以大幅降低成本,并使铸造大口径火炮成为可能。原因就在于这种“内模水冷技术”可以大幅降低火炮尤其是大口径火炮铸造时的废品率。
19世纪中期以前,不管东方或西方,重型火炮铸造的废品率相当高。这种情况在明末引进西方火炮制造技术时,《火攻挈要》中记载,由于当时铸造的品质尚不十分稳定,即使是在欧洲,“铸十铳能得二、三铳可用者,便称高手”。废品率高达70~80%以上。这样火炮的成本自然很高。
而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。
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。
而内模水冷技术,可以保证内外管冷却速度基本相同,或者经过实验与调整,将速度差异控制在安全的范围下,如此身管就不会产生内伤了。这一来立刻把废品率降低到个位数百分比,甚至降低到零,从而使造一门炮的价格大幅下降。而炮本身也因为比较结实没有暗伤,因此平均寿命提升五倍。
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