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战列舰的主炮倍径越大越好吗?

 半梦书斋 2019-05-15

题目问的是倍径,不是口径,倍径就是指“多少倍口径”的意思,也就是炮管长度和炮管口径的比值(炮管长度究竟要计不计入药室宽度这里不讨论,因为没什么意义),比如我们平时听到的44倍径、55倍径等,就是指炮管的长度是口径宽度的44倍或者55倍,下图是口径(calibre)和身管长度(barrel length)之间的关系,从图中可以看出,身管的长度等同于18个口径的宽度(即图中的18个圆),也就是18倍径!

▲口径和身管长度关系图

所以,在相同口径下,火炮的倍径越大,其炮管的长度也就越长,而既然炮管越长,那么也就意味着弹丸在炮管里待的时间和行程也就越长,也就是说,高压燃气在炮管内对弹丸做功的时间也越长(即对其加速时间越长),弹丸获得的出膛速度也就越大,威力和射程同时也更大。既然这样,那么是不是对于火炮来说,倍径越大越好呢?当然不是,因为“倍径越大、炮管越长、弹丸被加速时间越长、出膛速度更大”这种情况仅仅是理论上的,注意,是“理论上”,实际中却并不是倍径越大、炮管越长,火炮的射程和威力也就越大的,限制火炮倍径的因素有很多,比如其中一种限制因素就如下图所示:

▲巴黎大炮

上图中的就是炮管超长的“巴黎大炮”,这玩意的口径为210毫米,但是身管长度则是达到了36米,也就是说,巴黎大炮的倍径约为171,这种倍径应该也就仅此一家了,至于射程,最远可达131公里。但是炮管太长会有什么后果呢?大家看图中我用红圈圈起来的部分,那些绳子就是用来固定、拉直炮管的,为什么需要这些绳子来固定炮管?就是因为炮管太长了,在自身重力的作用下,时间一长,弯曲程度就越严重,当这种弯曲程度过大的时候,是会导致炸膛的,毕竟,你见过能用弯炮管发射炮弹的火炮?

▲战列舰炮弹上的弹带

炮管长度过大,除了容易导致炮管弯曲之外,也会有其他弊端,就像上面提到的,炮管越长,理论上弹丸被高压燃气加速的时间也就越长,但是问题来了,炮管越长,弹丸和膛线摩擦的时间也是一样会更长啊,这样就会导致弹丸受到炮管阻力时间也越长,而且膛线磨损和挂铜的情况更加严重,什么是“挂铜”,这个跟炮弹上的紫铜弹带有关,如上图所示,这个弹带材质一般为紫铜或者其他质地较软的材料,直径稍微比弹头大一点点,是凸出来的,而弹带主要是在发射时起到密封的作用,因为材质较软,又是凸出来的,所以在发射的时候会陷进膛线里面(这就是为什么发射过的弹头,弹带上会有齿轮状的挤压痕迹,如下图所示),所以,挂铜的意思就是发射玩炮弹后,弹带在膛线上的残留物!

▲被膛线挤压过的弹带(发射过的弹头)

因此,对于火炮来说,其倍径并不是越大越好,最佳倍径是要经过严格计算的,倍径太大,导致炮管太长,那么在自身重力影响下,炮管会更容易弯曲,而且炮管内壁膛线受到的磨损也会更严重,会影响炮管的使用寿命,对于战列舰主炮来说,本来能打300发的,结果倍径一增大,可能打200发就要换炮管了,难道炮管不用钱?还有就是,炮弹的初速也不一定就会更大,反而由于受到摩擦阻力的时间也更长,初速会出现下降的情况!

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