从前膛炮到后膛炮,从手动装填到自动装填,浅谈舰炮装填发展史

从前膛炮到后膛炮,从手动装填到自动装填,浅谈舰炮装填发展史

从火炮诞生之日起,人类就一直尝试通过各种方法来提高火炮的射速,以提升其杀伤力。而影响火炮射速最大的因素,则是装填速度,如果火炮装填速度一直不能够得到提升,那么火炮射速就无法得到质的发展。而军舰舰炮装填发展史,则是火炮装填史中比较有代表性的一种。

舰炮系统的复杂程度远非陆上火炮可比拟的

和陆地上的火炮不同,舰炮一般整体规格、质量都比较大,且操作空间有限。因此大部分火炮装填技术的革新,都首先发生在舰炮上。所以,本文今天就向各位读者介绍下,舰炮从手动装填到自动装填的发展历史,让各位读者对舰炮的装填方式有更多的了解。

前膛炮时代的自动装填——受限颇多的失败尝试

风帆战舰时代,军舰的舰炮主要布置在舰身两侧。采用这种舰炮布置方式,是因为此时的前膛炮一般不大,口径也比较小,更谈不上什么精度,所以只能够依靠和对手错身而过时的排炮攻击来打击对手。此时的前膛炮主要依靠绳索和滑轮组成反后坐装置,射击后炮身在后坐力的作用下将炮管推回军舰内部,然后炮手再从炮口处为火炮装填下一轮射击所需的发射药和炮弹。

风帆战舰时代的前膛炮一般都是手动装填

但是等到铁甲舰时代,情况开始出现变化。因为现代工业冶炼技术的发展,各国海军开始在铁甲舰上布置带有金属炮塔的舰炮。这类舰炮不仅重量更大、结构更为复杂,而且口径也增大不少。比如1876年英国皇家海军的“不屈”号战舰,就安装了两座带有前膛炮的圆形炮塔。

“不屈”号已经开始装备圆形炮塔

比较有意思的是,“不屈”号上采用的前膛炮并不是传统的纯手动装填,而是配备了专门的自动装弹机进行自动装填。具体的装填过程是,舰炮射击完成后,炮塔转动,将前膛炮转回到甲板固定位置上,同时将前膛炮的炮口压低到一定的角度,然后自动装弹机会将炮弹从炮口推入,完成炮弹的装填。

“不屈”号的前膛炮自动装弹机

然而这种装填方式只是解决了前膛炮自动装填的有无问题,实际上并没有持续发展的潜力。因为前膛炮在每次装填的时候都需要将炮管压低到一定的角度才能进行自动装填,因此舰炮的身管倍径不能够太大,否则自动装弹机也要随之加大,进而占用宝贵的甲板空间。此外,自动装弹机没有炮塔的保护,直接暴露在外,很容易被敌人摧毁,最终导致舰炮无法继续进行作战。

前膛舰炮自动装弹过程示意图

上文中提到的这些问题,不仅表明了前膛炮在装填速度上没有继续发掘的潜力,而且其自动装弹机也存在较大的问题。最终各国海军都放弃了对前膛炮及其自动装弹机的进一步发掘,转而开始对后膛炮及其自动装弹机进行研究。

后膛炮时代的自动装填尝试——关于扬弹机和推弹机的布置问题

舰炮扬弹机是舰炮中专门用来扬升炮弹的机构,根据其扬送炮弹方式的不同,可以分为链式扬弹机和杆式扬弹机,而推弹机则负责将扬弹机扬送来的炮弹推入舰炮炮膛。扬弹机和推弹机是舰炮自动装填机构的重要组成部分。

早期后膛舰炮自动装弹机设计时,只是简单地将前膛炮时代的自动装填机构从甲板上移到了炮塔下方的甲板部位,然后将炮弹改为后膛装填而已。因为推弹机被布置在了甲板下,所以此时的舰炮在射击之后,仍然需要将炮塔转回到预定位置,并将炮管抬升到一定角度才能完成自动装填。

此时的扬弹机和推弹机都布置在甲板下

这种设计的坏处是舰炮每次射击之后,都需要转回相应位置进行定角装填,不仅耗时费力,而且还需要重新进行瞄准,影响了战斗效率。为了解决这个问题,出现了将扬弹机和推弹机布置在炮塔内部的设计。

因为扬弹机和推弹机均位于炮塔内部,随炮塔的转动而转动,所以舰炮每次射击之后,只需要将舰炮身管调整到一定角度进行定角装填,炮塔本身不用再进行旋转调整,在一定程度上提升了舰炮的使用效率。

炮塔更大也更笨重

但是正所谓有得必有失,因为扬弹机和推弹机都布置在炮塔内部,导致舰炮炮塔的体积和重量都过大。此外,为了保护扬弹机和推弹机,炮塔的防护装甲也需要增加,最终的结果就是炮塔不仅更容易被敌人击中,而且转动速度慢,瞄准困难。

以上两种自动装弹机布置方式都是将扬弹机和推弹机一起进行布置,在无法取得较好的效果后,开始有设计师将两者进行分开布置,比如英国皇家海军的“光荣”级战列舰所使用的的自动装弹机就是很典型的例子。

单段式扬弹机

这种自动装弹机仍然将推弹机布置在炮塔内部,这样炮塔仍然可以在任意方向上实现定角装填,而扬弹机和储弹机构则全部布置到甲板下方。使用时,首先是扬弹机将炮弹(分装式炮弹则包括弹丸和发射药)从甲板下提出并输送至炮塔内部,再由推弹机完成装填动作。因为扬弹机是直接将炮弹从储弹机构处直接输送到炮塔内部,因此这种扬弹机也被称为单段式扬弹机

单段式扬弹机的好处是舰炮炮塔的规格和重量可以控制在一定的范围内,缺点则是发射速度受扬弹机的扬弹距离影响。早期的战列舰为了保证弹药库的安全,会将储弹机构布置在多层甲板下方。因为舰炮炮塔内部本身没有储存弹药,因此每次都需要单段式扬弹机从多层甲板下取出弹药,耗费了一些时间,在近距离炮战时,这种影响尤为致命。

“胡德”号的弹药库就布置在多层甲板下,可惜还是被洞穿了

为了解决单段式扬弹机所存在的问题,两段式扬弹机随之出现。顾名思义,两段式扬弹机就是在单段式扬弹机的基础上,将扬弹过程拆分为两个部分,分开扬送弹药。最底层的扬弹机首先将弹药输送到上层甲板处,在舰炮需要装填炮弹的时候,再由第二段扬弹机将弹药扬送到炮塔内部,由推弹机完成弹药装填。

两段式扬弹机的结构示意图

两段式扬弹机的扬弹速度比单段式扬弹机更快,而且因为两段式扬弹机对自动装弹机的整体布置要求较小,所以两段式扬弹机所使用的推弹机可以在更小角度内进行定角装填,而不是再像单段式扬弹机那样采用高角度定角装填。

两段式扬弹机的工作流程

因为采用两段式扬弹机的自动装填机构综合使用效率更高,因此从第一次世界大战后期到第二次世界大战期间,各国海军舰炮的自动装弹机都采用了两段式扬弹机设计,两段式扬弹机设计至此成为一代经典。

从吊篮式扬弹机到管式扬弹机——扬弹机的再度改进

单段式扬弹机和两段式扬弹机都是采用吊篮来输送弹药,吊篮将弹药输送到炮塔内部后,还需要按照弹丸在先,发射药在后的方式进行放置后,才能够由推弹机推送至舰炮炮膛内。此外,吊篮输送弹药的速度偏慢,且整体结构较大,因此吊篮式扬弹机最终被管式扬弹机所取代

管式扬弹机整体结构更为紧凑

管式扬弹机出现的初衷是为了提升弹丸的输送速度,大部分弹丸为了保证安全,一般会将弹丸垂直放置。如果采用管式扬弹机,输弹手可以直接将垂直状态的弹丸放到扬弹机内输送。因为管式扬弹机输弹速度更快且结构紧凑,所以在二战末期大部分舰炮的自动装弹机都采用了管式扬弹机设计。

红圈处的绿色结构即为摆弹臂

现代中小口径舰炮同样采用管式扬弹机,只不过为了提升射速,现代舰炮在舰炮耳轴上会设置一个摆弹臂。管式扬弹机将弹药输送到摆弹臂内,然后摆弹臂摆动至和火炮身管同轴线的位置,再由推弹机将弹药推入炮膛。因为摆弹臂的活动更加灵活,因此现代舰炮不用像早期舰炮那样进行定角装填,可以在不同方位,不同角度下实现炮弹的自动装填。

总结

从前膛炮到后膛炮,从单段式扬弹机到两段式扬弹机,最终到摆弹臂的出现,人类最终通过各种改进实现了在舰炮上进行快速装填的梦想。而在舰炮自动装填技术不断进步的同时,人类也把相应的理念和技术移植到陆地火炮上,最终推动了火炮家族自动装填技术的整体进步。

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