19世纪在枪械技术方面带有革命性的改进,是火帽和圆锥形子弹的发明与应用。1807年,苏格兰牧师亚历山大-福赛思在研究雷酸汞的基础上进一步发明了雷汞。这种雷汞用锤一击即可爆炸,爆炸时火星通过火门引燃枪管中的发射药。1814年出现了用这种雷汞制造的火帽,起初是以扶、锡为材料,后来改用铜。1840至1842年,这种火帽被装于枪、炮中,从此便成为点燃发射药的基本装置。火帽的发明,使步枪成为在任何气候下都可以便用的武器,而且大大减少了不发火的情况。在此之前,隧发枪大约每射击7发子弹便瞎火一发;火帽应用后,则降低为约200发才出现一发。
火帽的发明,推动了子弹的革新。开始,火帽是与子弹分开的,使用时将火帽安装在武器击锤下面的火门上。1823年,英国的诺顿上尉设计了一种圆锥形子弹。这种子弹有一个中空的弹底,发射时它可以自动膨胀,封住枪膛,但英国政府没有采用。1849年,法国人米尼在此基础上设计了一种米尼式子弹,随即,法国、美国也几乎同时造出了第一批完整的子弹。这种子弹将火帽与弹壳、弹头合为一体,弹壳为特制铜等软硬适度的金属制成,且有爆炸复合装置加以保护,通过枪门上的撞针撞击发火。圆锥形子弹发明前,来复枪由于装药困难,射击速度比滑膛枪慢。新发明的子弹形体较小,不仅便于射手用各种姿势迅速装填,每分钟可发射6至7发;而且由于射击后弹头体积膨胀,紧嵌入枪管的来复线中,获得很大的旋转速度,加上空气阻力小,从而大大提高了来复枪的射击精度,增大了射程。有人曾经对当时的滑膛枪与来复枪的射击效果做过试验,结果表明:在200步距离处射击,前者所费子弹相当于后者的2倍,300步处为5
倍,400步处至少lo倍。超过400步射击距离,滑膛枪已完全失效,而来复枪在800码处还可射击较大的目标;在1000码处,弹丸还有足够的末端能量,可穿透4英寸厚的软质松木板。因此,有人说,与当时的其它轻武器或冷兵器相比,每个握有来复枪的士兵等于拥有一门可达同样有效射程和最大威力的火炮。正因
为如此,精度高、射程远的来复枪也就最终替代了精度差、射程近的滑膛枪,成为步兵的基本武器。有的军事评堆家认为,在1850年至1860年间发明的来复枪和圆锥形子弹,与这前后出现的任何新武器技术相比,都具有最深刻的直接革命性影响。
19世纪在枪械技术方面的另一项重大发明,就是连发炮也即机枪的间世。击针后装线膛单发枪虽然较之前装滑膛枪优越,但发射时仍需将子弹逐发装入枪膛依次射击,于是一些人便尝试创造连发枪。1862年,美国的加特林发明了一种6管手摇机枪,用6支口径为14.7毫米的枪管安放在枪架上,射手转动曲柄,枪管依次发射。由于这种机枪射速快、火力强,所以一经发明便在美国南北战争中发挥了很大作用。1884年英籍美国人马克沁在前人研制活动枪机的基础上,首创了利用火药燃气能量完成枪械各机构的自动动作,试制出一挺枪管短后坐自动方式的机枪,并获得专利。由于成功地利用枪管的后坐力自动退出弹壳,又自动重新装弹入膛,使其射速大为提高,达到600发/分钟以上。马克沁机枪口径11.25毫米,使用水冷却方式,用保弹带供弹,射程为2400码,全重约52公斤。马克沁重机枪的研制成功,开创了自动武器的新纪元,马克沁因此被后人称为“自动武器之父”。
机枪的出现,标志着枪械技术的发展进入了一个新阶段。
19世纪后期世界著名步枪主要参数
装备年代名称
口径(mm)
枪重(kg)
弹丸重(克)初速
(米/秒)
有效射程(米)
最大射程(米)
1871英国亨利-马梯尼11.434.131.14113001200
1871德国老毛瑟11.154.6825435600
法国哈乞开斯11.635358100800
美国黎意11.094.09273583001000
1877奥地利韦恩德尔11.1524438
比利时培来10.163.7738345200900
1881塞尔维亚步枪10.154.522.1525
1888德国老毛瑟7.923.814.646384001600
奥地利曼利夏8.015.81619
1891俄国三线步枪7.623.9913.7620
1891奥地利曼利夏-
卡尔卡诺6.510.5730
1892西班牙毛瑟7.03.9511.2700
中国快利枪8.04.3489
火炮技术——
19世纪后期的火炮技术在炮身及材料、制退复进器等方面都有明显的进步。尤其是制退复进器的发明和使用,使火炮的性能得到了空前的改善,射速大为提高,因此可以说19世纪是火炮发展史上具有里程碑意义的时代。
北洋水师“镇”字蚊船装备的阿姆斯特朗11吋前膛炮
19世纪中叶以前,各国使用的火炮均为前装滑膛炮。这种火炮虽然在近代战争中发挥了空前强大的威力,成为杀伤敌人的主要兵器,但在射速、射程和精度等方面也有不少明显的缺陷。1846年,意大利少校卡韦利造出了一种在炮膛内刻有两条旋转来复线,使用圆柱形炮弹后膛装填的后膛来复线式火炮,使火炮技术有了变革性的飞跃。不久,英国制炮商惠特沃斯也生产了一门后膛装填的线膛炮,不过,他是用盘旋的6角炮膛来代替旋转的来复线的。同前装炮相比,后装炮由炮口装弹改由炮尾装弹,提高了射速;有完善的闭锁炮门和紧塞具,解决了前装炮因炮弹弹径小于火包口径所带来的火药燃气外泄的问题;炮膛内
刻制了螺旋膛线,同时发射尖头柱体定装炮弹,使炮弹射出后具有稳定的弹道,提高了命中精度,增大了射程;可以在炮台包括陆战掩体和军舰服仓内装填炮弹,既方便又安全。由于后装炮具有较多的优越性,所以各国便竞相研制。
中国生产的格鲁森后膛行营炮
19世纪70年代前后,西方各国的冶金技术有了很大的发展。先是德国克虏伯钢厂发明以坩锅铸造大钢块,能制造大口径之钢炮。克虏伯钢炮在普法战争中大显神威,声名大振。战后各国纷纷采用克虏伯钢材制造火炮,使炮身质量明显提高。与此同时,法国在1865年发明平炉炼钢法后,也开始使用高质量的钢
材制造炮身。英国在1878年由托马斯改进了贝色马1856年所创造的转炉炼钢法,降低了钢的含磷量,制成的炮身不易碎裂。奥国则由马卡梯斯少将于1874年发明了硬青铜炮。
克虏伯工厂内的巨型汽锤
在炮身的形制方面,克虏伯公司于1873年开始给德国军队所使用的火炮加装被套(即筒紧炮身),或者加钢箍(即丝紧炮身),使炮身的强度得到提高,抗压能力增强。克虏伯火炮由此身价日高。
在闭锁机方面,1873年克虏伯公司开始采用锁栓式闭锁机,1877年法国杜斑鸠少校发明断隔螺式闭锁机,并使用了压缩紧塞具。这些新的炮门技术能更好地密封炮尾,承受火药燃气对膛底的巨大压力,对提高火炮的射程和威力意义重大。
旧式后装炮(架退炮)
这一时期火炮技术的最大进步在于制退复进器的发明,从而使管退炮取代了架退炮。19世纪中叶以前,一般火炮的炮身系通过耳轴与炮架相连接,即所谓刚性炮架。刚性炮架火炮发射时炮架受力大,炮管连同炮架整体后坐。因此,不得不把火炮设计得很笨重,造成在战场上的机动困难。又因发射时整个火炮产生较大位移,重新复位和瞄准都很浪费时间,使发射速度受到很大影响。为了解决上述问题,火炮设计者尝试着在炮管与底座之间安装一个缓冲器,以减少火炮射击时对炮架的作用力。经过长期摸索,到了19世纪90年代,火炮的制退复进机终于被创制出来。当时的制退复进机有两种不同的类型:一是水压弹簧式,二是水压气体式,二者的制退原理相同,但复进原理不相同。从后来实际使用的效果和影响看,水压气体式是更重要的。
速射炮(管退炮)
水压气体式制退复进机最早是由法国人莫阿于1897年首创的,先装在75毫米野炮上。制退复进机分制退和复进两部分。制退机由制退管、活塞及液体组成,制退管与炮身后端之连臂相连,火炮发射时,炮身带动制退管后退,活塞一端之液体因受压力,自漏口流至另一端,此时液体即发生一种抵抗力,以徐徐制
止炮身后坐。复进机系利用气体吸收后坐力之一部分,待后坐结束时,被压缩之气体,因其伸张将后坐体推至原位。这样,通过制退复进机这个中介,炮管和炮架实现了弹性连接,既有利于减轻火炮的重量,又为提高发射速度创造了条件。这是火炮发展史上一个重大突破,它标志着火炮从架退时代进入了管退时代。
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