一三九 拿破仑炮(第1/1页)大唐之理工天下
拿破仑炮是一个无论在历史上，还是在起点上都是很流行的武器。有一个很有趣的事实就是：拿破仑跑是19世纪的产物，但使用的却是历史非常悠久的青铜，为什么呢？
原因就是当时的钢铁技术。铸铁是非常脆的，它耐压但是却无法抗拒拉力。如果用铸铁铸炮，及其容易炸膛。
中国的工匠虽然在铁艺上，达不到印度人铸铁柱子的水平。但是在青铜器上，绝对可以达到大师级的水准。越王勾践剑就显示中国人深知那些配比的青铜比较坚硬，而那些配比的青铜比较柔韧。他们把坚硬的青铜先铸造出来，作为刀刃的部分，而把具有韧xìng的材料第二次浇铸成型，这样就制作出刀刃锋利，却依然能整体弯曲成很大角度依然不折断的兵刃。汉代的环首铁刀，应当是达不到这样的水平的。. .
少府监的工匠姓赵，他毕恭毕敬的行礼，不敢看李治。李治却两眼放光的看着他，rì后这就是有一名苦力，要为他加无数的班。眼下可是必须要安抚好。
“你们少府监，熔炉的大小如何？”李治问道。
“回殿下，少府监铸钱的铜炉，一炉出铜大概在八百斤上下。”
李治计算了一下，12磅拿破仑炮自重1227磅，合926唐斤。八百斤的铜炉，应该可以铸出来一个稍微小一点的青铜炮。. .
李治打开金手指，研究了一下拿破仑炮的数据：
它口径11.7厘米，长1.34米，装药2.5磅（1.1公斤），球形弹头重5.5公斤，初速438米每秒，5度shè程为1480米。
为了使弹头达到这样的动能，火药点火后的气体产生的气体膨胀，就是推动弹头的唯一能量。而这个过程又是可以用研究空调xìng能和蒸汽机xìng能的热力学过程所计算的。
因为火药气体膨胀速度极快，那么这个过程同样是一个绝热过程，满足压力乘以体积的五分之七次方为常量的公式。
如果以x坐标轴为体积，y坐标轴为压力，那么这个pv曲线下方的面积，就是弹头获得的动能。这个动能很容易计算，就是二分之一质量乘以速度的平方，拿破仑炮的动能是528千焦耳。这样的一个子弹打到人身上，单纯的从动能上讲，和一个两吨重的小轿车以八十迈的速度撞过来差不多。所以，结果你懂的，就算弹头没把人打个对穿，那也能活活给撞死了！
拿破仑炮炮管的体积大概是14升，一公斤火药的爆容是280升，意味着炮弹飞走之后，这些气体还要膨胀20倍。但总的说来，这一段不是最主要的能量。如果把这个pv线简化为直线，可以大约估算出最初的膛压为75MPa，相当于750个大气压，也相当于海底7500米深处的水压。这些压力作用到炮膛上，会在炮膛材料上产生一个巨大的拉力，分散在炮膛壁的两边共同承担。真实的炮膛受力肯定比这个复杂，但简单的分析表明，炮膛直径11.7厘米，如果炮膛的厚度只有1厘米，那么它必须有大概380MPa的抗拉强度才行。
为了让火炮有威力，肯定就要填更多的火药，也同样要有更厚的炮膛，而这样就会让炮的重量变得无法接受。另一个方面讲，减小口径，就可以减小炮膛的受力，就达到了减小重量的目的。
现代火炮的威力比拿破仑12磅炮大很多，一方面是因为炸药更猛，一方面也是身管设计的优化。以较小的口径，可以降低炮膛的要求。但是为了使炸药气体压力能更多的传递到炮弹上，就最好有更长的炮管。按照pv曲线的计算，同样的火药重量，如果炮管的体积变小了，那炮弹从炸药气体得到的动能也会变小，炮弹初速变小，shè程也变小了。所以现代火炮的身管比，大概在50甚至70以上，远远超过了19世纪中期的10左右。
灰铸铁的抗拉强度极低，只有69到150MPa左右，而且它的xìng质太脆，很容易炸膛。因此更重的青铜，尤其是韧xìng好，含铜高的青铜就最不容易炸膛。纯铜的抗拉强度在250MPa以上，黄铜更是可以到400以上，而且它的熔点比铁低了500度，更容易熔炼。所以最初的炮都是铜炮，而不是铁炮。更不要说，青铜的耐磨xìng可是相当优异的。
拿破仑炮重560公斤，它的壁厚经过计算，大概在6厘米以上。这样的设计，按照青铜的抗拉强度来分析，不是绰绰有余，而是有余太多了。理论上按照青铜哪怕是最低的抗拉强度200MPa，11.7厘米的也只需要2.2厘米就行。最低的重量也可以减轻到110公斤，只是原来的五分之一！
其实，那个年代的火炮，重量并非完全是为了炮膛强度，有一个很大的问题就是为了克服火炮的后坐力，而不得不使用更重的火炮，使的炮弹速度增加，而不是让炮管和炮弹彼此间的高速分开，那样的话，每打一发炮弹，炮手岂不是要往后走几百米把炮管捡回来！
当然了，为了安全，李治还是做出了调整。这一款炮被命名为贞观24式滑膛炮，口径10.5厘米，长160厘米，炮膛壁厚5厘米，炮管厚2厘米，使用青铜铸造，总重只有140公斤。它的装药1公斤，炮弹使用铸铁，重5公斤，初速和shè程，都应当不少于拿破仑12磅炮，至少可以达到1500米。当然，实际怎样，还需要实地检验。
为了弥补自重轻，后坐力大带来的问题，李治不得不在拿破仑12磅炮架的基础上，增大了尾部接地的面积，并且形成一个三角分叉，使它在左右方向更加稳定。炮兵实际设计中，会临时挖掘一道坑，把炮架尾部固定，用以分担火炮的后坐力。最主要的，是炮身和炮架之间，设计了一个空气活塞的缓冲装置，行程三十厘米。这样，它就不用担心火炮发shè时，产生那个突然的后坐力让脆弱的炮架破碎的情况了。
炮架和缓冲活塞可以交给老黄头的铁匠作坊来制作，而炮身的浇铸则只能交给眼前这个另一个老赵了。
“老赵啊，你可是河北人？你是赵武灵王的后代吧？”李治开始和赵工匠套近乎。
“回太子殿下，我只知道自己姓赵，可不知道是哪个王的后代。我们家世世代代都是青铜匠，怎么可能是王族后代呢？”
“没有关系。你想不想你的子孙后代，记住他们祖上出了一个伟大的工匠姓赵？”李治抛出了一个自认为很大的诱惑。
“殿下。我干了二十多年这个，很多事情也见过了不少。要是我有这个本事，自然是我子孙后代的福分，可是眼下，你要我做的这个，我可从来没做过。铸狮子，甚至前一阵子，高阳公主找我去铸了一个青铜人，我都没觉得难。但这个玩意，恐怕要求的是厚薄均匀吧。要说是个鼎，是个锅，我还算有把握。但是如果是这么细长的管子，我真的没把握啊！我现在想的不是给子孙后代留下什么名分，而是想不能误了太子的大事，保住自己的小命要紧。”赵工匠恭敬的再行了一个礼，意思是放过我吧大王！
李治也没辙了，人不会，他也不能逼着人会啊。他只能拍案而起：“赵工匠，带路。带我去铸钱坊！”
没办法，亲自上阵吧！