Re: [問題] 關於鑄炮......

[ThomasJP (筆劍春秋梁父吟)]

※ 引述《ELFIN (回到未來)》之銘言：
: 這個還真是得請教強者們^^
: 所謂的大艦巨砲嘛
: 砲身的長度影響性能甚劇
: 主要是指初速，還有其他方面嗎？
: 另外，可以說說砲身的鑄法嗎？
: （還是製法？現代的砲管應該不可能用鑄模的吧）
: 早期的砲應該都是鑄模的吧，材料有分青銅與鑄鐵
: 好像青銅砲比較優良？是金屬強度的問題嗎？
: 那麼現代的砲身又是怎麼製造的？
: 印象中好像是用均質混軋的實心鋼條再鑽磨砲膛
: 可是戰車砲也就算了
: 16，18吋45～60倍徑的砲身也這樣做嗎？
: 有點匪夷所思.....Orz
: 再補個過份的問題
: 既然談鑄炮
: 那麼當年日軍艦砲倍徑無法突破
: 據說是溫度控制的問題導致成品的強度不足
: 有強者能神一下相關的參考資料嗎
: （召喚Google大神卻不知道怎麼問......）
: 話說當年三號戰車始終沒能換成長砲身
: 據說除了元首覺得不重要外
: 大德意志的產能不足也有關係？
: 好像是需要的少數添加礦物不足，導致長砲身無法量產.....
: 好像問得很亂.......XD

後膛砲從十九世紀末開始就使用別的鑄造方法了

一種是膛管外面絞纏鋼纜再套上外面一層砲管

另一種是用很多層鋼管一層套一層

第二種方法似乎比較難

因為會有內外冷卻不均勻的問題

可是成品質量會比用第一種方式好

另外

三號戰車一直是用長砲身砲啊

雖然一開始是37公釐口徑後來換50

除非你講的是三突(三突很快也有長砲身型的了)

當然45倍徑之類的火砲跟虎豹那種70倍徑的技術水準是差很多啦

可是30倍徑以上的都算是長砲身了

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臥龍崗上梁父吟~

      夜觀春秋筆劍鳴...

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◆ From: 218.167.52.219
→ ThomasJP:艦砲和大口徑砲大多用第二種...
推 WINONIA:三號戰車N還是什麼的好像有用75mm短炮管!?
推 paulyung:能否請問後膛老砲的演進史阿?在228公園看
→ paulyung:到七支砲一起展示，其中俄國的後膛砲看起
→ paulyung:來不錯。
推 ThomasJP:大砲發展史那就要請神了...
推 paulyung:哪一位神阿?大神還是小神阿?
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作者: ankokuji (安國寺) 看板: Warfare
標題: Re: [問題] 關於鑄炮......
時間: Mon Jan 16 13:54:48 2006


※ 引述《ELFIN (回到未來)》之銘言：
: 這個還真是得請教強者們^^
: 所謂的大艦巨砲嘛
: 砲身的長度影響性能甚劇
: 主要是指初速，還有其他方面嗎？

初速高砲彈能量就高
缺點就是,砲管磨損嚴重,同時導致彈著不精確


: 另外，可以說說砲身的鑄法嗎？
: （還是製法？現代的砲管應該不可能用鑄模的吧）
: 早期的砲應該都是鑄模的吧，材料有分青銅與鑄鐵
: 好像青銅砲比較優良？是金屬強度的問題嗎？
: 那麼現代的砲身又是怎麼製造的？
: 印象中好像是用均質混軋的實心鋼條再鑽磨砲膛
: 可是戰車砲也就算了
: 16，18吋45～60倍徑的砲身也這樣做嗎？

砲管一定要用搪的(除了一些怪砲),不然強度不夠
之前聽過有人說做砲要先做無縫鋼管..真是XD

: 有點匪夷所思.....Orz
: 再補個過份的問題
: 既然談鑄炮
: 那麼當年日軍艦砲倍徑無法突破
: 據說是溫度控制的問題導致成品的強度不足
: 有強者能神一下相關的參考資料嗎
: （召喚Google大神卻不知道怎麼問......）

超大型鍛塊製作能力不足

而且
不是倍徑無法突破,3年式15.5cm砲有60倍徑
(比美國輕巡用的47倍徑或重巡的55倍徑更長),
98式10cm砲更達65倍徑之譜
無法突破的,是砲管整體長度

94式40公分砲(大和的46公分砲)雖是45倍徑,
但乘上口徑後,其全長比IOWA的16"/50更長,砲口初速更大
(這點常被一般人的刻板印象搞混)

雖然說要像德國陸軍那樣動不動就70還是71倍徑也是難作
但是日本艦炮的限制不在於倍徑
在於總長
砲管越長,作為主砲原材的初鍛塊就要越大
初鍛塊越大,就要有越大的鍛造機

(不過我不確定是否真的沒有足夠大的鍛造機
因為後來日本也造了51公分/45的試製甲砲)

大和號原本估計裝備18"/50來整個超越一個世代的戰艦
但最後由於技術不足,加上重量問題作罷
(技術可以克服,但是砲越大,砲塔就越重,砲塔越重,整艘船的設計就要放大)

當日本海軍計劃A150超大和的時候
所預計採用的51公分試製甲砲
如果使用在戰艦上
砲塔機構,包括揚彈機、裝填機全部都要重新設計





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◆ From: 140.116.155.209
推 WolfLord:說到這個，不知道有沒有人作單晶砲管 :P
推 paulyung:能否解釋一下"搪"?
推 ysctw:鋼不可能成單晶
推 ysctw:搪 簡單的說就是鑽孔, 但其精密度較高
→ darktiticat:砲管也要加入半導體工業嗎
推 WolfLord:單晶只是一種工藝材質跟半導體無絕對關係
→ WolfLord:半導體一定是晶體，但是晶體不一定就是半
→ WolfLord:導體。蓋結晶體材料強度最好，因此工藝上
→ WolfLord:需要高強度的材質近代軍以單晶加工為主力
→ WolfLord:鋼不太可能是單晶，但是鐵，或不鏽鋼合金
→ WolfLord:就有可能是單晶體。強度跟韌性應該會比鋼
→ WolfLord:好....可不可以不要IP，好難打
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作者: ankokuji (安國寺) 看板: Warfare
標題: Re: [問題] 關於鑄炮......
時間: Tue Jan 17 20:02:49 2006


: :推 paulyung:能否解釋一下"搪"?



搪跟鑽在正式的機械加工定義不太一樣

鑽的話,用的工具是鑽頭

鑽頭就是一根長長的,前半段左右有螺旋狀的刀紋(一般常看到的那種就是)

示意圖如下:http://www.goldengoose.cn/images/a-anbohr.gif

搪的話使用的是搪刀,用的機械叫搪床

搪刀長的比較像刀,而不是鑽頭

通常用來把鑽頭鑽過的孔擴大

有點像是內外逆過來的車削

示意圖如下http://www.goldengoose.cn/images/a-bohr.gif

或是像這樣
http://www.davehylands.com/Machinist/Modifications/
Threading-Handle-Extension/Small/04-Bore-Hole.html

因為這樣的工作精度會比鑽頭好

所以需要精度的孔通常要先鑽再搪






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◆ From: 140.116.145.161
推 paulyung:謝謝，解說很詳盡。
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作者: ankokuji (安國寺) 看板: Warfare
標題: Re: [問題] 關於鑄炮......
時間: Tue Jan 17 20:28:13 2006


※ 引述《ELFIN (回到未來)》之銘言：
: ※ 引述《ankokuji (安國寺)》之銘言：
: : 初速高砲彈能量就高
: : 缺點就是,砲管磨損嚴重,同時導致彈著不精確
: 砲身越長砲彈加速時間越久，所以初速就高，應該是這樣吧？
: 那請問為什麼會跟彈著精確度有關呢？
: 動能高會對風偏修正會有影響嗎？
: : 砲管一定要用搪的(除了一些怪砲),不然強度不夠
: : 之前聽過有人說做砲要先做無縫鋼管..真是XD
: 原來我記得沒錯啊
: 果然是用實心大鍛塊搪出來的
: 那所謂用好幾層鋼管相套起來的砲管，又是用在哪方面呢？

前面paulyung兄有說明,在下在此再補充一下

用鋼管套起來的砲,那些的"鋼管"也是鑽出來的

(可能不一定是實心鐵塊,而是中間有洞的鐵柱,但還是經要鑽搪才能用)

把砲身套起來的原因

就是要留下向內的應力

因為砲彈發射的時候

爆炸的高壓對砲管徑向上產生向外的張力

而這些預留的向內應力就可以將其抵消一部份

以增加砲的壽命(與精度)

增加砲的內應力有三種方法

1.多層砲管燒嵌(shrinkage fit)

先造好大小不同的好幾層砲管

其中大的砲管,其內徑比內一層的砲管外徑更小

然後用加熱膨脹的原理,一層一層的套起來

冷卻以後外管緊縮,就留下了向內的預緊力


2.鋼線纏繞法(Wire-wound Construction)

這個是英國佬愛用的方法,被大弟子日本海軍學走

後來老師自己有了新方法,笨徒弟卻還繼續抱著舊方法不放(沒能力)

基本上也是要多層燒嵌,只是多加了一層鋼線層

就是在某層砲管上纏繞上又緊又密的鋼線

然後在上面再燒嵌一層砲管

利用鋼線的張力來克服發射時的徑向外張力

缺點是製作麻煩,英國15"/42 MkI砲,就是以鋼線纏繞而成

其鋼線總長竟長達274km

因此後來有了新方法以後,除了日本以外,就沒人再用鋼線纏砲了


3.單肉自緊砲(monobloc construction subjected to autofrettage)

1920年代,由於冶金技術的進步,實現了離心式鑄造法

砲管鑄造的精度大幅提高,所以可以全砲都採用同一個原材

就不用一層層相嵌,所以叫做單肉砲(monobloc)

(當然,這也是相對而言,通常小口徑的砲都可以用單肉砲

大口徑砲的話,要看你技術能力夠不夠,也就是說你做出來的單肉砲,

強度夠不夠,而不是說單肉砲就比多層砲好,這要相對來看)

至於預緊的方式,則採用自緊法:一開始鑽砲的時候,鑽的比較小

然後在砲管內加高壓,把砲管的內徑擴張到設計上的口徑

這樣的話,砲管內部就會有一股向內回復元口徑的彈性力,形成預緊力






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◆ From: 140.116.145.161
推 ThomasJP:鋼線法也有前膛砲用過...
→ ThomasJP:據說前膛的外面用皮革包起來...
推 Cimon:推
推 ELFIN:感謝感謝......受教多多^^
推 paulyung:推。前膛木砲是用鐵箍法夾緊。
推 ThomasJP:樓上的，我說的是金屬砲...
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作者: ankokuji (安國寺) 看板: Warfare
標題: Re: [問題] 關於鑄炮......
時間: Tue Jan 17 20:51:31 2006


※ 引述《ELFIN (回到未來)》之銘言：
: ※ 引述《ankokuji (安國寺)》之銘言：
: : 初速高砲彈能量就高
: : 缺點就是,砲管磨損嚴重,同時導致彈著不精確
: 砲身越長砲彈加速時間越久，所以初速就高，應該是這樣吧？
: 那請問為什麼會跟彈著精確度有關呢？
: 動能高會對風偏修正會有影響嗎？


砲管磨損嚴重->彈著精度低落


動能大的話當然風偏比較小,但是動能=0.5*m*v^2

風阻會不停減低砲彈的速度

所以跟高初速輕彈比起來

比較重的砲彈在遠距離的動能保持上比較好(雖然截面積也大,但重量是三次方)

所以德國戰艦高初速輕彈是打近戰的,打遠戰可能就慘了

遠戰還是要像美國海軍的超重彈比較強


: : 超大型鍛塊製作能力不足


剛剛上網查一了一下,作一下補充

砲管的製作前段大概分為鑄、鍛、鑽
鑄就是先鑄出雛形
接下來就要用大型油壓機加以鍛造
所謂的鍛,就是把金屬敲打成型,各位常看到一些打造刀劍的過程就是鍛
單用鑄的無法有足夠的強度,所以要鍛,鍛造除了打出形狀外
一方面也把材料做類似壓緊的動作,讓材料更密實、強度更大
日本在在造砲的時候,可能就是缺乏大型油壓機

: 口徑越大，也要考量到發射時的艦身穩定
: 大和的艦身之所以這麼寬，好像就是為了避免發砲時的艦身傾側
: 而美軍因為巴拿馬運河的限制，連帶也限制了艦砲的尺寸
: 如果真的把51CM試甲給弄上船去，艦身又要比大和更寬
: 如此一來還會影響船身的流體線條，導致阻力變大
: 大和採用了球型艦首，加上巨大的主機，艦速也勉強能上27節左右吧
: 再寬的話，艦身要放大到什麼程度啊？
: 撇開靈活度不管，皇軍也沒有那麼多重油給這大傢伙喝吧


大和艦身寬是有利於艦炮射擊,但不是因為46公分砲的需要才造這麼寬

跟排水量(裝甲直接影響排水量)的影響更大

A150就是直接在大和的船體上安裝51公分砲

只是46公分三連裝改51公分連裝砲

船體沒有要加寬

只是裝甲就變成無法防禦自己的主砲

如果要裝上足以防禦自己51公分的裝甲

當代的裝甲技術不足,必須要用兩片裝甲疊合(又回到了19世紀末的那個技術點)

而排水量將提升到9萬噸,而日本人又沒像某元首那樣的天縱英才

所以只好妥協,沿用大和的船體

又,大和的主機,你要說巨大也可以,可是他的出力不是很大

(巨大+低出力=低效率主機~囧rz)

因為日本輪機能力不高






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作者: keins (前往新的時代...) 看板: Warfare
標題: Re: [問題] 關於鑄炮......
時間: Wed Jan 18 02:31:33 2006

※ 引述《darktiticat (,,)》之銘言：
:   老師我有問題(舉手)
: 一.鍛造是要增加工件的表面應力 故意讓應力殘留
:    可以抵消工件作用時所受到的外力
:    在高溫鍛造  可以增加較大的強韌度 可是會有成品
:    精度較差的問題 還有高溫會破壞模具
:    減低模具的壽命 也直接影響成品的均勻性
:    低溫鍛造雖然均勻性和良率較好 不過強韌度不如高溫
:    處理大工件也很費工夫
:    而以當時的技術  大口徑砲管是採用那種方式?還是兩種方法混用呢?

應該是高溫(溫度已經到八百度以上了).
精度比較無所謂, 重點是之後的加工處理.

: 二.多層套裝的砲管 是全部套上去就算成型  還是層與層之間
:    也要接焊? 利用熱脹冷縮是套上一層冷卻完再套下一層?(確認一下)

大口徑砲的話...兩層之間應該是不用接焊了, 直接用熱脹冷縮法套上去.

不過套的時候要小心--
砲管必須直立(高溫的砲管會下垂, 一旦下垂的話--砍掉重練吧XD),
不能把整根砲管同時冷卻,
否則在砲管中段會受到兩端的壓迫而變形, 這樣的話就毀了.

: 三.在作砲管的保養時  如何清除砲管內的殘留物和缺陷
:    再搪一次嗎?利用離心加入新塗層?還是換新的比較快XD

清砲管時可以派人進去(個子比較小的士兵可以鑽進去),
或是用工具把砲管中的火藥殘渣清理掉.
如果到了射擊結果不正常的時候, 那換新的會比較快.

火砲射擊的磨耗除了物理上的摩擦以外, 同時還包含了高熱造成的熔融,
以及火藥爆炸氣體在高溫下與金屬起化學反應所造成的耗損,
通常在這些現象明顯出現之前, 砲擊精度就已經受到影響了.
詳情如下: 大砲與裝甲研究室-- http://sus3041.web.infoseek.co.jp/

所以長倍徑砲常常會遇到容易磨耗的問題,
義大利海軍用在Littorio級戰艦上的15in/L50砲,
當時認為其射程與破壞力都可以與16in等級的砲相比,
但是也因為倍徑長, 所以射擊的彈著散的比較開,
而且操作壽命不會超過120次...

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◆ From: 210.58.10.166
推 ankokuji:鍛造的時候是熱鍛沒錯
推 FlyinDeath:真慘...壽命不超過120次
推 ohmylife:120次～
推 amateratha:120次....這樣不是幾場砲戰之後就完了?
推 mingjinq:印象中是換內膛就好了