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前文提及到一點,那就是在第一次鴉片戰爭當中,後世認為清帝國跟大英帝國之間的火器差距不大,並且是在一些方麵有優勢。(.)
但是實際上,後世也有另外一種觀點,那就是清帝國當時的火器水平,實際上就是在根本上與英帝國的火器水平有著差距。
這一點的差距,體現在製作火器水平的工藝,以及一些方麵的表現。
……
而這一種觀點主要是有著五方麵的論點:
一:中英雙方火炮的設計思想及種類有著很大的區別。
鴉片戰爭前後,清軍火炮大多是以重量作為衡量其性能優劣的依據,這遠遠沒有以炮身與口徑比例搭配為主要性能參數科學合理。
當然,“模數”的設計思想,部分火器製造者也將之視為標準來對待。即以口徑的尺寸為基數,按一定比例倍數設計火炮的各個部分。此時,除中央統一製造以紅夷炮型為主導的前裝滑膛、以火繩點火的火炮外,沿海各省製造了大批火炮。
如廣東省自軍興以來,鑄炮1000餘位,其中尤以佛山製造的生鐵炮最具代表性。全國總計,數量不下5500餘位。炮重有數百斤至3萬餘斤的,炮管有長至4.44米的。這些火炮,雖名號眾多,大多依紅夷炮製式,設計和製造技術未有改進,不僅與同時期英國先進火炮不能相比,而且有些技術較明末清初亦有萎縮。不過,清軍方麵購買和仿製了大批夷炮。史載:“林則徐至去歲至粵……購西洋各國夷炮200餘位。”
1841年,浙江、江蘇等地方的軍政大員還組織人力仿製了一批銅炮,1842年6月英軍攻陷吳淞時,英軍的一個記錄是:在一個軍工廠裏麵,“我們看到有10門遊擊炮隊所用的大炮,這些都是安裝在手推車上。這種炮車頗似花園裏用的大推車,前麵有貯藏炮彈的匣子,把手之間有一個抽屜,裏麵裝著火藥和鏟火藥的小鏟子。在後世除了看到各種口徑的鐵炮之外,還發現了一些全新的12磅彈銅炮,這些炮是按照放在旁邊的嵌有王冠的g?r?1826型大炮仿造的,式樣完全相同,惟一的區別就是中國字代替了王冠。”
後世的《鴉片戰爭檔案史料》所記,戰爭之際,清軍火炮的大致分類,按照主導的類型分為:紅夷炮、子母炮、抬炮三類;按照製造的國度和時間順序分為:舊式火炮、新鑄的火炮、購買的葡萄牙式或英國式加農炮、仿製的英國夷炮四類;按照長度和重量可分為:長管滑膛重炮和身管較短的輕型滑膛炮。前者就是明末清初的紅夷炮原型。後者包括神威將軍、神功將軍、劈山炮、子母炮、奇炮、竹炮、九節炮等,這種炮品種最多,其中除子母炮和奇炮是後膛裝填彈藥的佛郎機炮型外,其餘屬於紅夷炮的發展型。
1857年恩格斯著的《炮兵》裏雲:“在拿破侖垮台後的和平時期內,歐洲列強的炮兵都逐步進行了改革。各地都取消了3磅和4磅輕炮,大多數國家采用了英國炮兵的經過改進的炮架和彈藥箱。幾乎到處都規定裝藥的重量為炮彈重量的1╱3,火炮的重量為炮彈重量的150倍或接近150倍;火炮的長度則為口徑的16—18倍。”
戰爭之時,英軍火炮的口徑從幾英寸到十餘英寸,前裝滑膛,以引信和燧石擊發器擊發,少量的火炮采用了****底火,以撞針擊發。炮身重量從幾百斤、幾千斤直至萬餘斤。
火炮的種類經過多次調整改革,從類型上講,可分為:
1、長管加農炮。特點是管身長,初速高,射角一般為5~45度,需要4~6人操作發射。有3磅、6磅、12磅、24磅和32磅等不同的型號。當時,由於製造火炮材料的限製,長身管火炮的炮管壁較薄,很少用來發射空心爆炸彈。
2、榴彈炮:17世紀末在歐洲出現,固定在炮架上,以12度到30度的射角使用爆炸彈進行射擊,其炮彈首先是用來起侵徹作用,其次是用來起爆炸作用。是一種炮管較短(比長炮短而輕,比迫擊炮長)、口徑較大(很少超過8英寸)、帶有直徑小於炮管的藥室、裝在兩輪炮車上的野炮,它的主要用途是安放在武裝小艇與炮擊艇上作對地攻擊用。
迄至19世紀的英國,此類火炮成了皇家炮兵的標準裝備,有24磅、12磅、9磅、6磅等幾個不同口徑。3、臼炮。它最早是16世紀末由蘇格蘭的凱龍鐵工廠製造的,它是一種比榴彈炮更短(身管長約為口徑的2~3倍)、口徑很大達13英寸、15英寸或更大一些、帶有一個直徑更小的火藥燃燒室、有時可以取下的滑膛前裝炮。
這種火炮可以固定在托架上,通常以20度以上的射角,有時甚至以60度的射角使用爆炸彈進行射擊。爆炸彈可以起爆炸作用,也可以當作燃燒彈使用。4、艦載火炮。可以又分為主炮、舷炮和艇載炮三種;從火炮種類上說,也可以分為長管加農炮、榴彈炮、臼炮和艦炮四種。前三種火炮與之前介紹過的同名陸軍火炮大體相同,而艦炮則是專門為戰艦而製造的一種火炮,陸軍不會使用,它有一個顯著的特點是尾部有一個圓孔,以便繩索穿過這個圓孔,將火炮固定在甲板上。
二:中英雙方火炮的材質的對比:
火炮所用鋼鐵或銅的質量,主要表現在對冶煉材料的選擇和冶煉方法的研究方麵。中國從唐代到明代,是古代鋼鐵技術全麵發展和定型的時期,以“生鐵冶煉——生鐵炒煉熟鐵——生、熟鐵合煉成鋼”為主幹的鋼鐵工業體係趨於定型。明代以來,中國火炮鑄造材料,小者多用銅,大者多用鑄鐵。
明代中葉到第一次鴉片戰爭之時,中國傳統鋼鐵技術繼續緩慢發展。但是,因為沒有發生工業革命,手工生產的能力非機器生產所能相比,故其鋼鐵產量極低。
到1840年前後,年產鐵約2萬噸,僅是英國的1/40。二是火炮大多由液態的生鐵鑄造,此必然導致火炮質地脆硬,演放時很容易炸裂,自傷炮手。
清軍對之處理方法主要采用以下四策:一是加厚火炮管壁,使火炮增加了重量。其結果是數千斤的笨重火炮威力反而不如西方的小型火炮。一是對於已經鑄成氣孔氣泡較多、容易碎裂的火炮,清軍則減少火藥填量,這又減少了火炮的威力。一是使用銅作為鑄炮的材料。一是鑄造了一些雙層或三層複合體結構火炮,使其不易炸裂。
戰爭前後,清軍小範圍開始用熟鐵或黃銅鍛造火炮,江蘇候補知府黃冕對清軍火炮材質評價到:“水陸戰炮重笨,扛炮受子無多。宜改製以小受大之輕炮,方能利用也……今日欲反其弊,必須講究炮製,使能以小勝大,其輕受重,以短及遠,簡便靈動,庶出一炮抵數炮之用……因又講究小炮,可容大彈之法。不用鑄造而用打造,不用生鐵而用熟鐵,方能使炮身薄而炮膛寬。緣生鐵鑄成,每多蜂窩澀體,不能光滑,難以鏟磨,故彈子施放,不能迅利。至熟鐵則不可鑄,而但可打造。其打造之法,用鐵條燒熔百煉,逐漸旋轉成圓,每五斤熟鐵,方能煉成一斤,堅鋼光滑無比……炮愈輕,工愈精,力愈大。鐵經百煉,永無鑄造之炸裂。施用靈活,尤勝巨炮之笨重。”
歐洲從“18世紀後期,由於木材資源短缺,鍛鐵費用上漲,形成了嚴重問題。為適應需要,就采取了所謂攪煉工藝,就是用長長的鋼棒將反射爐中的金屬溶液加以攪拌。爐子用焦碳燃燒,這樣,不僅使爐麵溶液,而且全爐的溶液都能接觸空氣,從而使脫碳更加徹底,成為可鍛鑄鐵。用攪煉法生產的鍛鐵,質量不如炭鐵,但價格便宜得多。1829年又前進了一步,即應用鼓風爐本身餘氣進行預熱鼓風,這種發明使得在消耗同等燃料的情況下,攪煉熟鐵產量增加到3倍。還有一種改進是“濕”攪煉法,即在爐膛鋪以含有氧化鐵的小塊爐渣,它與金屬中的碳素相化合,在表層之下產生co,形成加速脫炭進程泡沸攪動。1806年英國鐵產量為25萬噸,到1850年英國每年可產250萬噸,鑄鐵和鍛鐵的產量都有增長。
自古以來,煉鋼的方法幾乎並無根本性改變,仍然是小規模的個體作坊產品。英國所用的基本材料是優質的價格相等的瑞典條形鐵,結果鋼的費用等於鍛鐵費用的5倍。1750年,鍾表匠本傑明?亨茨曼創造了一種新的煉鋼方法。他將特種小型粘土坩堝放置在焦碳燃燒的爐膛內加高溫,就有一種特殊的溶劑持續地生產鑄鋼。
這種鑄鋼不含二氧化矽和其它礦渣,成本略低於以其它方法生產的鋼材。但遺憾的是這種產品不能焊接,太硬,不合乎某些用途。不過這種技術終究成了謝非爾德鋼鐵企業的基礎,在歐洲廣為傳播,被人仿效。此種方法效率很低,因此,到18世紀末,即為發射爐炒煉法或稱攪煉法所取代。1783年,一個煉鐵廠的工頭彼得?奧林斯在前人的基礎上,在發射爐上加攪拌窗口,創造了用反射爐氧化精煉的攪拌煉鐵法。1784年,英國海軍部軍需品的承包人工程師亨利?科特也有類似的發明,並大力推廣應用。此法省力而使工效提高了15倍,使煉鐵技術又上一個新台階。
18世紀以來,各國都大規模擴建海軍,因為鐵的成本隻及銅的1╱5,所以鐵炮逐漸替代了青銅炮,成為各國戰艦的標準裝備。不過,歐洲包括英國在內的煉鋼法,直到19世紀中葉再無顯著改進,加上鋼材本身的缺陷,製造重型軍械時使用這種鋼材繼續受到限製。因此,“直到19世紀中葉以前,除了海軍重炮外,青銅炮和黃銅炮始終以優勢壓倒了鑄鐵炮。”
三:中英雙方火炮的鑄造工藝的對比:
戰爭時期,清軍造炮工藝並不十分落後,且有英軍所沒有的鐵模鑄炮法和複合層結構的造炮工藝。清朝沿海及內陸的一些省份,舊式火炮、新造的火炮和仿製的夷炮,除少部分是用英軍所沒有的鐵模鑄炮法製成,大多仍是生鐵和青銅冶鑄而成。隻是用液態的生鐵或青銅鑄造的火炮質量差,加工難,容易炸裂。鍛造的熟鐵炮或黃銅炮斤兩少且比例小。而英軍火炮主要由青銅炮、黃銅炮和鑄鐵炮組成,且大多數火炮可以用熟鐵或黃銅鍛造,爾後用車床刀具加工,精度提高不少。
鴉片戰爭之際,機械工程專家福建泉州人丁拱辰(),參考西洋炮的構造,在廣州鑄成了性能良好的鐵炮。
其於1841年編成《演**說》,1842年《演**說》受到兩廣總督祁貢、靖逆將軍奕山的重視。同年,清朝政府下令推廣《演**說》所述方法。丁此時在閱讀西洋炮學的基礎上的鑄炮之法,其實和明末以來中國原有的紅夷大炮的泥範整體模鑄法差不多:即以炮模口徑為基數,用泥先製成外模和內模,用起吊裝置將外模吊套於軸心合一的內模之外,兩模之間的空隙,便是炮管的厚度。
然後用青銅或鋼鐵溶液澆注其中,冷卻後,除去內外模,最後再用各種配件加工成完整的火炮。此法鑄造的火炮缺陷有:泥模在用炭火烘烤時,經常是外幹內濕,澆鑄時水分蒸成潮氣,致使所鑄火炮常有蜂窩狀孔穴,發射時容易炸裂;功效非常之低;不能對炮膛進行深入的加工,致使炮彈射出後,彈道紊亂,降低了射擊精度;大多數人並不懂得身管與口徑比例、火門位置在火藥燃燒中的實際意義,絕大多數火門開得太前、太大。在炮膛遊隙方麵,戰爭之時,火炮因“彈不圓正,口不直順”,常隻能采用內徑的1/10至1/5為遊隙,此水平連明末的水準均達不到。
鑒於此,浙江嘉興縣丞龔振麟痛感中國泥模整體鑄造法的不切實用和煩瑣,而立誌改革。於1841年發明了早於歐洲30多年的鐵模鑄炮法,鐵模可多次使用,不用清洗炮膛,消除了泥模鑄炮多蜂窩易炸膛的缺陷,縮短了鑄炮周期,降低了鑄炮費用,並寫成《鑄炮鐵模圖說》,1842年被印發沿海各省參用。至1841年9月浙東之戰前夕,已鑄成120多門新型火炮,時人稱其為:“至去冬以來,浙江鑄炮,益工益巧,光滑靈動,不下西洋。”
歐洲火炮鑄造從16世紀以來一直采用泥範整體模鑄法,在給實心火炮上鑽孔的實踐據說開始於1713年,在英國伍利奇的皇家槍炮鑄造廠,泥範整體模鑄法一直延續到1770年以後。大約在此以後,英國的鐵器製造者威爾金森()開發出一種改進了的給火炮鑽膛的機器。
隨後,1794年英國機械師莫茲利()發明了車床上的移動刀架,1797年製成了安放在鐵底座上帶有移動刀架的車床。19世紀20至30年代,英國發明了全金屬車床、自動調節車床、牛頭刨床等一係列工作母機,到19世紀40年代時,達到了用工作母機製造機械的領先水平。如在製造火炮方麵,利用車床先將火炮鑄成實心圓柱金屬鑄件,然後用一種配用超長鑽頭的大型鑽床鑽出一個孔,接著到錘床上將這個孔逐步錘削成型,加工成火炮。此法可使炮身較模鑄法更加均勻、對稱、光潔,各種尺寸比例和火門的設計較合理,射擊精確度高。既提高了鑄炮的精度,又節省工時,堅實耐用。
戰爭前後,英軍火炮鑄造除了傳統的泥模整體模鑄法、失蠟法外,已開始大規模采用車床切削鑄造法。《海國圖誌》對英軍火炮工藝稱讚雲:“西人鑄炮,其鐵皆經百煉熔淨。先用蠟製成一炮,絲毫無異,次用泥封密陰幹。鑄時用火烘模開孔,泄出蠟油,然後將鐵灌入,四五日後,始開模取出置於荒野人跡不到處。將炮實滿火藥,用長心引火繩一點,各人盡遠避藏跡,一經炮響騰越空中,跌落不壞以不炸裂為度,便無後患。其鑄法合度,多以引門上長方形為表,或安頭上或尾後,或頭尾皆安,亦合度數。”在炮膛遊隙方麵,19世紀中葉,歐洲因機械製造精密度的提高,火炮所用的遊隙值更減少到內徑的1/42,如此,隻要裝填較少的火藥就可達到較高的速度,且同時提高發射的準確性,再者,由於用藥量的減少,管壁即使變薄亦不致於膛炸,連帶也使得火炮的機動性大增。(未完待續。)
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前文提及到一點,那就是在第一次鴉片戰爭當中,後世認為清帝國跟大英帝國之間的火器差距不大,並且是在一些方麵有優勢。(.)
但是實際上,後世也有另外一種觀點,那就是清帝國當時的火器水平,實際上就是在根本上與英帝國的火器水平有著差距。
這一點的差距,體現在製作火器水平的工藝,以及一些方麵的表現。
……
而這一種觀點主要是有著五方麵的論點:
一:中英雙方火炮的設計思想及種類有著很大的區別。
鴉片戰爭前後,清軍火炮大多是以重量作為衡量其性能優劣的依據,這遠遠沒有以炮身與口徑比例搭配為主要性能參數科學合理。
當然,“模數”的設計思想,部分火器製造者也將之視為標準來對待。即以口徑的尺寸為基數,按一定比例倍數設計火炮的各個部分。此時,除中央統一製造以紅夷炮型為主導的前裝滑膛、以火繩點火的火炮外,沿海各省製造了大批火炮。
如廣東省自軍興以來,鑄炮1000餘位,其中尤以佛山製造的生鐵炮最具代表性。全國總計,數量不下5500餘位。炮重有數百斤至3萬餘斤的,炮管有長至4.44米的。這些火炮,雖名號眾多,大多依紅夷炮製式,設計和製造技術未有改進,不僅與同時期英國先進火炮不能相比,而且有些技術較明末清初亦有萎縮。不過,清軍方麵購買和仿製了大批夷炮。史載:“林則徐至去歲至粵……購西洋各國夷炮200餘位。”
1841年,浙江、江蘇等地方的軍政大員還組織人力仿製了一批銅炮,1842年6月英軍攻陷吳淞時,英軍的一個記錄是:在一個軍工廠裏麵,“我們看到有10門遊擊炮隊所用的大炮,這些都是安裝在手推車上。這種炮車頗似花園裏用的大推車,前麵有貯藏炮彈的匣子,把手之間有一個抽屜,裏麵裝著火藥和鏟火藥的小鏟子。在後世除了看到各種口徑的鐵炮之外,還發現了一些全新的12磅彈銅炮,這些炮是按照放在旁邊的嵌有王冠的g?r?1826型大炮仿造的,式樣完全相同,惟一的區別就是中國字代替了王冠。”
後世的《鴉片戰爭檔案史料》所記,戰爭之際,清軍火炮的大致分類,按照主導的類型分為:紅夷炮、子母炮、抬炮三類;按照製造的國度和時間順序分為:舊式火炮、新鑄的火炮、購買的葡萄牙式或英國式加農炮、仿製的英國夷炮四類;按照長度和重量可分為:長管滑膛重炮和身管較短的輕型滑膛炮。前者就是明末清初的紅夷炮原型。後者包括神威將軍、神功將軍、劈山炮、子母炮、奇炮、竹炮、九節炮等,這種炮品種最多,其中除子母炮和奇炮是後膛裝填彈藥的佛郎機炮型外,其餘屬於紅夷炮的發展型。
1857年恩格斯著的《炮兵》裏雲:“在拿破侖垮台後的和平時期內,歐洲列強的炮兵都逐步進行了改革。各地都取消了3磅和4磅輕炮,大多數國家采用了英國炮兵的經過改進的炮架和彈藥箱。幾乎到處都規定裝藥的重量為炮彈重量的1╱3,火炮的重量為炮彈重量的150倍或接近150倍;火炮的長度則為口徑的16—18倍。”
戰爭之時,英軍火炮的口徑從幾英寸到十餘英寸,前裝滑膛,以引信和燧石擊發器擊發,少量的火炮采用了****底火,以撞針擊發。炮身重量從幾百斤、幾千斤直至萬餘斤。
火炮的種類經過多次調整改革,從類型上講,可分為:
1、長管加農炮。特點是管身長,初速高,射角一般為5~45度,需要4~6人操作發射。有3磅、6磅、12磅、24磅和32磅等不同的型號。當時,由於製造火炮材料的限製,長身管火炮的炮管壁較薄,很少用來發射空心爆炸彈。
2、榴彈炮:17世紀末在歐洲出現,固定在炮架上,以12度到30度的射角使用爆炸彈進行射擊,其炮彈首先是用來起侵徹作用,其次是用來起爆炸作用。是一種炮管較短(比長炮短而輕,比迫擊炮長)、口徑較大(很少超過8英寸)、帶有直徑小於炮管的藥室、裝在兩輪炮車上的野炮,它的主要用途是安放在武裝小艇與炮擊艇上作對地攻擊用。
迄至19世紀的英國,此類火炮成了皇家炮兵的標準裝備,有24磅、12磅、9磅、6磅等幾個不同口徑。3、臼炮。它最早是16世紀末由蘇格蘭的凱龍鐵工廠製造的,它是一種比榴彈炮更短(身管長約為口徑的2~3倍)、口徑很大達13英寸、15英寸或更大一些、帶有一個直徑更小的火藥燃燒室、有時可以取下的滑膛前裝炮。
這種火炮可以固定在托架上,通常以20度以上的射角,有時甚至以60度的射角使用爆炸彈進行射擊。爆炸彈可以起爆炸作用,也可以當作燃燒彈使用。4、艦載火炮。可以又分為主炮、舷炮和艇載炮三種;從火炮種類上說,也可以分為長管加農炮、榴彈炮、臼炮和艦炮四種。前三種火炮與之前介紹過的同名陸軍火炮大體相同,而艦炮則是專門為戰艦而製造的一種火炮,陸軍不會使用,它有一個顯著的特點是尾部有一個圓孔,以便繩索穿過這個圓孔,將火炮固定在甲板上。
二:中英雙方火炮的材質的對比:
火炮所用鋼鐵或銅的質量,主要表現在對冶煉材料的選擇和冶煉方法的研究方麵。中國從唐代到明代,是古代鋼鐵技術全麵發展和定型的時期,以“生鐵冶煉——生鐵炒煉熟鐵——生、熟鐵合煉成鋼”為主幹的鋼鐵工業體係趨於定型。明代以來,中國火炮鑄造材料,小者多用銅,大者多用鑄鐵。
明代中葉到第一次鴉片戰爭之時,中國傳統鋼鐵技術繼續緩慢發展。但是,因為沒有發生工業革命,手工生產的能力非機器生產所能相比,故其鋼鐵產量極低。
到1840年前後,年產鐵約2萬噸,僅是英國的1/40。二是火炮大多由液態的生鐵鑄造,此必然導致火炮質地脆硬,演放時很容易炸裂,自傷炮手。
清軍對之處理方法主要采用以下四策:一是加厚火炮管壁,使火炮增加了重量。其結果是數千斤的笨重火炮威力反而不如西方的小型火炮。一是對於已經鑄成氣孔氣泡較多、容易碎裂的火炮,清軍則減少火藥填量,這又減少了火炮的威力。一是使用銅作為鑄炮的材料。一是鑄造了一些雙層或三層複合體結構火炮,使其不易炸裂。
戰爭前後,清軍小範圍開始用熟鐵或黃銅鍛造火炮,江蘇候補知府黃冕對清軍火炮材質評價到:“水陸戰炮重笨,扛炮受子無多。宜改製以小受大之輕炮,方能利用也……今日欲反其弊,必須講究炮製,使能以小勝大,其輕受重,以短及遠,簡便靈動,庶出一炮抵數炮之用……因又講究小炮,可容大彈之法。不用鑄造而用打造,不用生鐵而用熟鐵,方能使炮身薄而炮膛寬。緣生鐵鑄成,每多蜂窩澀體,不能光滑,難以鏟磨,故彈子施放,不能迅利。至熟鐵則不可鑄,而但可打造。其打造之法,用鐵條燒熔百煉,逐漸旋轉成圓,每五斤熟鐵,方能煉成一斤,堅鋼光滑無比……炮愈輕,工愈精,力愈大。鐵經百煉,永無鑄造之炸裂。施用靈活,尤勝巨炮之笨重。”
歐洲從“18世紀後期,由於木材資源短缺,鍛鐵費用上漲,形成了嚴重問題。為適應需要,就采取了所謂攪煉工藝,就是用長長的鋼棒將反射爐中的金屬溶液加以攪拌。爐子用焦碳燃燒,這樣,不僅使爐麵溶液,而且全爐的溶液都能接觸空氣,從而使脫碳更加徹底,成為可鍛鑄鐵。用攪煉法生產的鍛鐵,質量不如炭鐵,但價格便宜得多。1829年又前進了一步,即應用鼓風爐本身餘氣進行預熱鼓風,這種發明使得在消耗同等燃料的情況下,攪煉熟鐵產量增加到3倍。還有一種改進是“濕”攪煉法,即在爐膛鋪以含有氧化鐵的小塊爐渣,它與金屬中的碳素相化合,在表層之下產生co,形成加速脫炭進程泡沸攪動。1806年英國鐵產量為25萬噸,到1850年英國每年可產250萬噸,鑄鐵和鍛鐵的產量都有增長。
自古以來,煉鋼的方法幾乎並無根本性改變,仍然是小規模的個體作坊產品。英國所用的基本材料是優質的價格相等的瑞典條形鐵,結果鋼的費用等於鍛鐵費用的5倍。1750年,鍾表匠本傑明?亨茨曼創造了一種新的煉鋼方法。他將特種小型粘土坩堝放置在焦碳燃燒的爐膛內加高溫,就有一種特殊的溶劑持續地生產鑄鋼。
這種鑄鋼不含二氧化矽和其它礦渣,成本略低於以其它方法生產的鋼材。但遺憾的是這種產品不能焊接,太硬,不合乎某些用途。不過這種技術終究成了謝非爾德鋼鐵企業的基礎,在歐洲廣為傳播,被人仿效。此種方法效率很低,因此,到18世紀末,即為發射爐炒煉法或稱攪煉法所取代。1783年,一個煉鐵廠的工頭彼得?奧林斯在前人的基礎上,在發射爐上加攪拌窗口,創造了用反射爐氧化精煉的攪拌煉鐵法。1784年,英國海軍部軍需品的承包人工程師亨利?科特也有類似的發明,並大力推廣應用。此法省力而使工效提高了15倍,使煉鐵技術又上一個新台階。
18世紀以來,各國都大規模擴建海軍,因為鐵的成本隻及銅的1╱5,所以鐵炮逐漸替代了青銅炮,成為各國戰艦的標準裝備。不過,歐洲包括英國在內的煉鋼法,直到19世紀中葉再無顯著改進,加上鋼材本身的缺陷,製造重型軍械時使用這種鋼材繼續受到限製。因此,“直到19世紀中葉以前,除了海軍重炮外,青銅炮和黃銅炮始終以優勢壓倒了鑄鐵炮。”
三:中英雙方火炮的鑄造工藝的對比:
戰爭時期,清軍造炮工藝並不十分落後,且有英軍所沒有的鐵模鑄炮法和複合層結構的造炮工藝。清朝沿海及內陸的一些省份,舊式火炮、新造的火炮和仿製的夷炮,除少部分是用英軍所沒有的鐵模鑄炮法製成,大多仍是生鐵和青銅冶鑄而成。隻是用液態的生鐵或青銅鑄造的火炮質量差,加工難,容易炸裂。鍛造的熟鐵炮或黃銅炮斤兩少且比例小。而英軍火炮主要由青銅炮、黃銅炮和鑄鐵炮組成,且大多數火炮可以用熟鐵或黃銅鍛造,爾後用車床刀具加工,精度提高不少。
鴉片戰爭之際,機械工程專家福建泉州人丁拱辰(),參考西洋炮的構造,在廣州鑄成了性能良好的鐵炮。
其於1841年編成《演**說》,1842年《演**說》受到兩廣總督祁貢、靖逆將軍奕山的重視。同年,清朝政府下令推廣《演**說》所述方法。丁此時在閱讀西洋炮學的基礎上的鑄炮之法,其實和明末以來中國原有的紅夷大炮的泥範整體模鑄法差不多:即以炮模口徑為基數,用泥先製成外模和內模,用起吊裝置將外模吊套於軸心合一的內模之外,兩模之間的空隙,便是炮管的厚度。
然後用青銅或鋼鐵溶液澆注其中,冷卻後,除去內外模,最後再用各種配件加工成完整的火炮。此法鑄造的火炮缺陷有:泥模在用炭火烘烤時,經常是外幹內濕,澆鑄時水分蒸成潮氣,致使所鑄火炮常有蜂窩狀孔穴,發射時容易炸裂;功效非常之低;不能對炮膛進行深入的加工,致使炮彈射出後,彈道紊亂,降低了射擊精度;大多數人並不懂得身管與口徑比例、火門位置在火藥燃燒中的實際意義,絕大多數火門開得太前、太大。在炮膛遊隙方麵,戰爭之時,火炮因“彈不圓正,口不直順”,常隻能采用內徑的1/10至1/5為遊隙,此水平連明末的水準均達不到。
鑒於此,浙江嘉興縣丞龔振麟痛感中國泥模整體鑄造法的不切實用和煩瑣,而立誌改革。於1841年發明了早於歐洲30多年的鐵模鑄炮法,鐵模可多次使用,不用清洗炮膛,消除了泥模鑄炮多蜂窩易炸膛的缺陷,縮短了鑄炮周期,降低了鑄炮費用,並寫成《鑄炮鐵模圖說》,1842年被印發沿海各省參用。至1841年9月浙東之戰前夕,已鑄成120多門新型火炮,時人稱其為:“至去冬以來,浙江鑄炮,益工益巧,光滑靈動,不下西洋。”
歐洲火炮鑄造從16世紀以來一直采用泥範整體模鑄法,在給實心火炮上鑽孔的實踐據說開始於1713年,在英國伍利奇的皇家槍炮鑄造廠,泥範整體模鑄法一直延續到1770年以後。大約在此以後,英國的鐵器製造者威爾金森()開發出一種改進了的給火炮鑽膛的機器。
隨後,1794年英國機械師莫茲利()發明了車床上的移動刀架,1797年製成了安放在鐵底座上帶有移動刀架的車床。19世紀20至30年代,英國發明了全金屬車床、自動調節車床、牛頭刨床等一係列工作母機,到19世紀40年代時,達到了用工作母機製造機械的領先水平。如在製造火炮方麵,利用車床先將火炮鑄成實心圓柱金屬鑄件,然後用一種配用超長鑽頭的大型鑽床鑽出一個孔,接著到錘床上將這個孔逐步錘削成型,加工成火炮。此法可使炮身較模鑄法更加均勻、對稱、光潔,各種尺寸比例和火門的設計較合理,射擊精確度高。既提高了鑄炮的精度,又節省工時,堅實耐用。
戰爭前後,英軍火炮鑄造除了傳統的泥模整體模鑄法、失蠟法外,已開始大規模采用車床切削鑄造法。《海國圖誌》對英軍火炮工藝稱讚雲:“西人鑄炮,其鐵皆經百煉熔淨。先用蠟製成一炮,絲毫無異,次用泥封密陰幹。鑄時用火烘模開孔,泄出蠟油,然後將鐵灌入,四五日後,始開模取出置於荒野人跡不到處。將炮實滿火藥,用長心引火繩一點,各人盡遠避藏跡,一經炮響騰越空中,跌落不壞以不炸裂為度,便無後患。其鑄法合度,多以引門上長方形為表,或安頭上或尾後,或頭尾皆安,亦合度數。”在炮膛遊隙方麵,19世紀中葉,歐洲因機械製造精密度的提高,火炮所用的遊隙值更減少到內徑的1/42,如此,隻要裝填較少的火藥就可達到較高的速度,且同時提高發射的準確性,再者,由於用藥量的減少,管壁即使變薄亦不致於膛炸,連帶也使得火炮的機動性大增。(未完待續。)
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