风帆战舰的火炮系统

巨炮万岁

风帆战舰的火炮系统(翻译)
By Lionspite Lee
加农炮
火炮时代之前，海战仍然是由火箭和弩炮的互射和纵火以摧毁敌舰作为基本作战样式的。但当火药刚刚发明不久后，人们就发现原来借助火药的威力竟然可以把一枚弹丸以如此惊人的速度射向对手，而这将把战争-尤其是海上战争的传统样式彻底颠覆掉。同时又让让海上力量在国家政治中的地位日益重要。
早期的舰载火炮是用来杀伤对方人员的。最早的一批装备这些火炮的欧洲战舰是在14世纪出现的。自从问世开始，这些火炮便被不断改进提高，从一开始的只能发射石质球形弹，到拿破仑战争时期的链球弹，实心弹，葡萄弹等等。最早的时候，战舰舰体两侧并没有供火炮开火使用的炮门，知道诸如“玛丽?罗斯”号这样的战舰出现后，装备多门火炮和多层炮甲板的战舰才开始逐渐出现,这类战舰的极致的代表就是以东方级和胜利,海上君主为代表的三甲板一级战舰,而拥有4层炮甲板的至圣三位一体号则显得过于另类而极端。
制造
大口径舰载加农炮的制造方法有两种，锻造和铸造。制造火炮的材料主要有铸铁和黄铜（90%左右的青铜与锡、铅、锌等其他金属材料组成）
锻造，简单点说就是使用金属环或箍把条形的金属原材料粗糙的固定起来成柱形的身管。（看得出这种方法只适合于制造低膛压火炮，但翻译的正确性尚有争议，原文：Simply put a Forged gun is made up of strips (plates) of metal held together by rings/hoops or ropes in their most crudest form.这个解释是否有问题？）知道16世纪，这也是最普遍的火炮制造方法。相对于铸造，这种方法不但便宜，而且容易掌握，锻造舰炮基本上用的都是铁，其基本操作就像是箍桶匠箍桶一样。
铸造式舰炮选材比较灵活，黄铜或者铁都可以，最早人们使用黄铜的原因就在于铁的冷却速度太快。这些火炮是用模具浇铸出来的，就像浇铸教堂中的钟一样。工人们先用成捆的木头外面附上粘土，马鬃等制成模具：炮耳（用于把火炮固定在炮架上的部分）则被用螺钉固定在模具上。炮尾部分的模具一般是单独制造的，在铸造之前和炮身结合在一起。之后整个模具就被粘土包裹并晾干，然后融化的金属材料就被注入开放的炮口，这之后，模具就被破坏掉，火炮就完成了。
用这种方法制造的火炮，没有哪两门是完全一样的，而且重量也各不相同。随着技术进步，火炮生产技术水平逐渐提高，制造的标准也逐渐提高。一开始制炮用的黄铜是由炮兵委员会（Ordnance Board）供给的，美国独立战争时，钻膛技术被正式列为标准制炮技术，因为之前的泥模铸炮技术导致了一系列问题（包括因为风干不彻底造成的炮膛孔穴，容易引发炸膛等各种事故及故障）。
英国火炮被认为是世界上最好的舰炮。在欧洲销售的英制火炮的售价是国内售价的4～5倍，不用说，也有一个原因是英国人不想让自己性能优良的火炮落入潜在的敌人之手。

这张图很像是用于锻造炮身的设备,具体解释我也不清楚,静候羊驼解答吧.
到了1790年代，基本标准成了火炮生产的基本准则，炮兵委员会规定火炮的基本尺寸，火炮制造商据此制造一个全尺寸模型，最早的时候使用粘土制作，这个模型被用于制造模具，制造后膛和cascable（不明白什么意思，也没查到，注释是火炮后部的一部分）。铸造完成后，模具被拆下，然后把火炮送到钻床上钻出炮膛。
完成的火炮被送往伍尔维奇，由炮兵委员会进行测试。其中一项就是装载设计装药的两倍装药，用来测试在高膛压下炮身的强度。发射后，测试人员会在加压条件下向身管内注水检查炮身的破损情况。如果火炮通过了测试，那么他就会被送往一个海军炮兵补给站，没有通过的会被退回。
火炮型号
火炮型号是按照弹重、身管长区分的。加农炮和大口径短炮(臼炮)是依据弹重区分的，这期间最重的弹重达48磅（尽管仅仅在一些老的一级舰上使用）。更普遍的舰炮是9，12，18，24和36磅炮。
这是一门标准的7英尺长12磅炮的结构图
火炮级别(磅)        炮长(英尺)        重量 (英担)
9 .        9' ~ 7 '        25 ~ 31
12        9 ~ 7        34 ~ 21
18         8'~ 9'        37 ~ 42
24        9'~ 9' 6"        47 ~ 50
32        9' 6"        55
小型战舰以及老式巡航舰装备的舰炮可能比这张表上所示更小,小型的巡航舰和单桅快速帆船有可能会选择6磅炮作为副炮,有的商船也装备了3~4磅的火炮,但这个级别的火炮从来不用于装备战舰.
这是一门6磅火炮的简图,基本的结构显示的比较清楚
处于重量原因,多数的重型舰炮都会安装在战舰的下层炮甲板,炮甲板的位置越高,装备的舰炮越小,一般一艘皇家海军标准的一级战舰会在下层甲板安装32磅炮,中层安装24磅炮,而上层装备12磅炮.其实这也解释了为什么多数舰长都希望使用下层舰炮,甚至在高海况下冒着倾覆的隐患打开炮门射击.

这张英国一级战舰的横截面图可以清晰的展示出各层炮甲板的火炮布置情况
一般战舰上都还装配有可以旋转的火炮,这类火炮的布置位置很灵活,舰体各个位置都可布置(有一个问题,那就是是否有在桅盘上布置这类火炮的例子?),这些火炮的身量一般比较小,多数在1/2磅左右.
大口径短炮
皇家海军战舰上最有特色的武器无外乎大口径短炮了(其实要说叫臼炮应该也没问题吧),这些看上去五大三粗的短家伙却能够在近距离上投射重量惊人的弹丸,实乃近战利器.

这个```可以不介绍了吧```
大口径短炮这个炮种最早是在1770年末由罗伯特`梅尔沃尔(Robert Melville)将军发明并于同年由位于苏格兰的卡伦钢铁公司(Carron Iron Company)制造的.1779年,皇家海军首次采用了这种武器.这种其貌不扬的炮在海军中有一位坚挺的支持者---查尔斯`米德尔顿(Charles Middleton)爵士,他是英国海军史上重要的一位改革家,于1779年出任海军大臣.
这种火炮的设计,应该说是受到了1747年一份报告的影响,这份报告指出大多数的海战交战距离都很近,因而一种短身管的大口径火炮会在这种战斗中起到相当重要的作用.而且通过改进炮弹,可以更好的避免火药的浪费.短炮在重量上也比加农炮更有优势,一门32磅短炮基本和一门32磅加农炮等重.
这些大口径火炮多数装备在上甲板的后部,艏楼和尾楼处.多数情况下这些火炮直接听命于舰长.1794年,多数战舰被强制装备这种武器,但是由于改装工作只有在战舰维修时才能进行,所以不是所有舰艇都立即安装这些火炮.但是大口径短炮并不是在短时间内兴起的,1790年,总部位于普利茅斯的炮兵委员会向海军方面报告说多数的舰长不愿意在自己的战舰上安装这种怪物.海军高层花费了很多时间来说服那些舰长们,同时,米德尔顿也在极力宣传这些火炮.他的看法是一艘装备44~50门炮的战舰,在装备了足够数量的大口径短炮后也有能够投入主力舰队作战的实力.于是海军方面使用装备了44门炮的一艘四级战舰彩虹号上进行火炮效能测试,彩虹号使用大口径短炮与法国巡航舰赫伯(Hebe)号战斗,在强大火力打击下,英国登船组最终俘获了这艘法国巡航舰,这让那些嗷嗷叫的舰长们安静了下来,然后继续嗷嗷叫着要装备大口径短炮.到了1801年,大口径短炮已经很明显的成为了战舰的一项重要武器,在一些新式舰艇上,在艏楼和尾楼还有专门的舷墙来保护这些炮和他们的炮手.
在皇家海军中大口径短炮的搭载种类多种多样.1808~1816年间的74炮战列舰大多在后甲板搭载10门2磅短炮,艏楼两门32磅炮,尾楼6门18磅炮.而一艘50炮战舰一半在尾楼搭载6磅短炮,在艏楼和后甲板各搭载2门18磅短炮.最为著名的战舰之一---胜利号仅在甲板上搭载了2门64磅短炮.
舰载加农炮和短炮在炮口形状上有一点点不同,加农炮的炮口更近似于喇叭状,而短炮的炮口则较细.另外,炮耳的位置也不一样,加农炮的炮耳在炮身中部,但是短炮的则在炮身后部.另外,短跑的尾部还有一个俯仰螺丝(elevation screw不知道对不对),这是加农炮没有的.两类火炮使用的炮架也不一样,短跑的炮架基本上都是由卡伦公司专门制造的在尾部有滑轮的炮架,这可以让火炮拥有广角射击能力,而在加农炮上常见的滑轮组复进装置则没有在短炮的炮架上出现

LeSoleil

英国炮是最好的铁炮。青铜炮则不如欧陆国家。英国青铜资源少，17世纪就被迫弄一大堆铁炮，因祸得福。

mathewwu

炮兵委员会（Ordnance Board）是兵工局或兵器局的意思，不限于炮兵火器。
cascabel（原帖错拼为cascable）是炮尾及炮钮的合称，见下图。
俯仰螺丝或螺杆（elevation screw）见下图。

LeSoleil

纠正文中一点，大口径短炮，即卡隆炮，并不能说是臼炮。最多说是平射臼炮。
此外，卡隆炮的炮身口径之比远远大于一般海军臼炮。

巨炮万岁

回复 L'Soleil 的帖子

多谢指点，我还有几篇从神殿扒的文章，有空也贴出来，纪念一下。

巨炮万岁

回复 mathewwu 的帖子

螺杆是什么时候出现的？拿破仑战争时的炮上还没见过，第一次鸦片战争时有吗？反正据我所知南北战争是有了，不过当时的火炮是怎样瞄准，校舍的？若有相关资料，还望分享一二

mathewwu

回复 巨炮万岁 的帖子

众说纷纭。拿破仑战争时的机械工艺肯定造得出来，问题是1870年代以前开炮技术跟开枪差不许多，直接瞄准，直观校射，谈不上火控，多用几个三角形木块就可以粗略调整仰角，有没有上图的螺杆那样的东西对实战差别不大。我也见过号称是拿破仑战争使用的火炮有类似螺杆的东西，但说服力不够，因为1810年代的火炮身管型号可能使用到廿卅年后，但炮架已经换成有俯仰螺杆的了（1840年代炮架使用螺杆的证据比较充分），毕竟俯仰旋回甚至制退机构都是炮架，而炮架与炮管一向是可以分开设计制造的。

海上君主

彩虹号上到底装了多少门短炮哇

蒸汽装甲舰

mathewwu 发表于 2011-7-31 17:26
炮兵委员会（Ordnance Board）是兵工局或兵器局的意思，不限于炮兵火器。
cascabel（原帖错拼为cascable） ...

M兄，也许我们看到的出处不一样，我看到的书上确实写的是Cascable

哦，查了一下，英汉技术辞典上是Cascabel。

蒸汽装甲舰

目前我看到的螺杆俯仰最早的例子在1790年，见下图。

mathewwu

回复 蒸汽装甲舰 的帖子

看来舰炮要比陆炮尤其是野战炮的炮架要讲究得多。

mathewwu

回复 蒸汽装甲舰 的帖子

请教蒸汽舰兄，貌似风帆时代留下纪录的海军短炮图片或实物多数都安装了俯仰螺杆，而长炮则很少见，兄有无解释？是为了克服射程比长炮短的缺点而采取较高射角还是其他原因？如果1790年就能灵活转动螺杆克服横摇保持瞄准目标，那么斯科特的瞄准革命应该早100年就发生了。

蒸汽装甲舰

这回咱就露馅了，对风帆时代基本无知，为什么短炮多用螺杆真是不知道了，呼唤大神们。

蒸汽装甲舰

这个知道一点，是给实心炮坯钻孔的近代机床。

LeSoleil

远非大神，略有所知地说一些。

重要因素之一是重量。短炮的炮重远轻于长炮。（具体数字不大记得了，同重量的“磅”翻了几倍。）
观察上图中的短炮炮身以及炮架，一个明显特征是无炮耳（其实最早期的短炮是有炮耳的，那时并无俯仰螺旋），旋转的轴在炮架上，炮身承力的部位其实只有两处，就是炮尾以及炮身下的轴（另，著名的68磅卡隆炮依旧保留了炮尾垫木）。这种承力方式无疑不适用于体积与长度大得多的长炮。长炮炮身炮架的承力要比这个保守得多，两只炮耳，炮位的垫木，等等。

重要因素之二是长度。这个很好理解。为了保持重心，火炮的旋转中心必须保持在重心附近。假设长炮也采用短炮的炮架，由于其炮身更长，旋转同角度的弧长也要比短炮更长，也就是说，长炮如果要用螺旋来调整俯仰，它需要比短炮长得多的螺杆与调节螺杆的时间。综合以上两点，在长炮上采用短炮的炮架并不如用传统垫木调整法实用。

另外，短炮的这种装置也做不到灵活转动螺杆克服横摇保持瞄准目标。这个要求在当时还是难度太高了。其实主要原因是，短炮是一种弹道高曲的火炮，需要以调整俯仰的方式控制射程。之前也说过，68磅卡隆炮依旧保留了炮尾垫木，同时也用着旋转螺杆。

LeSoleil

上图。

比上图早一点点的螺杆。法国海军1787型舰用榴弹炮。但我想肯定不是最早。



皇家海军的早期型12磅卡隆炮。


法国海军加农炮。（“陷”在炮架中的炮身，结结实实的炮耳与垫木，与楼上那个“摆”在木板上的短炮大不同……）

mathewwu

回复 L'Soleil 的帖子

谢谢太阳兄。

曾读到一个说法：纳尔逊时代就有人进言要在舰炮上试装瞄准具（准星照门，也许还有简单的表尺），但未被采纳。不知你有无这方面的资料？

LeSoleil

mathewwu 发表于 2011-8-6 10:08
回复 L'Soleil 的帖子

谢谢太阳兄。

我对这个还真不熟。粗粗在网上搜索了下，有以下这段：

Gunnery, beyond achieving a high rate of fire at “half pistol shot,” was not a highly developed skill in the Royal Navy of the era. Aiming cannon was a hit-or-miss affair as elevation was crudely adjusted by means of handspikes and quoins. Some sources say gunners aimed along the top of the gun tube, this had an inherent inaccuracy. Where the bore of the gun ran straight from the knob of the cascabel to the muzzle, the line running down the top of the tube sloped as the breech was thicker than the muzzle.

Only a small amount of power and shot was allocated for practice and there is evidence that as much as 2/3 of the Royal Navy at the out break of the War of 1812 did not use even this scarce allowance.

Indeed, senior officers, such as Nelson, scoffed at the idea of aiming guns and relied upon placing their ship close-by the enemy and relying on superior discipline and a higher rate of fire to carry the day. Or as Nelson wrote in rejecting the suggestion that a gunsight might be useful, “As to the plan for pointing a gun, truer than we do at present, if the person comes, I shall, of course, look at it, or be happy, if necessary, to use it; but I hope we shall be able, as usual, to get so close to our enemies that our shot cannot miss the object.”

但提建议的人名等关键词都语焉不详……

P.S.刚看顶楼的正文，发现有一处说32磅短炮与32磅长炮重量相当，这当然是不可能的了……彼时火炮布置的规矩大体是重炮在下轻炮在上，以此保持重心；而短炮基本上都是装在露天甲板，很能说明问题了。

mathewwu

回复 L'Soleil 的帖子

谢谢啦。 这样看来到拿破仑战争为止舰炮还真的如同置顶的无畏舰火控简介15A2. 早期火控一节；的确只沿着炮身瞄准而没考虑装瞄准具。

LeSoleil

刚才继续搜，又有一段，这个关键词比较明显了。

Typically, guns were not used to penetrate and sink vessels as naval guns in later eras were. Instead, they were used to destroy the sails, masts, and rigging of the enemy ship, as well as killing/wounding its crew, and thus allow the ship to be taken as a prize. Very seldom were ships sunk by gunfire in this era. Gunnery at this time was considered an “art” rather than a “science”, as none of the modern implements of mathematically precise gunnery had been devised. Gunners simply pointed their weapons at where they thought they should be pointed and hoped for the best. As such, volume of fire was extremely important, and captains drilled their gun crews relentlessly, for the gain of just a few seconds in reloading time could be decisive in a battle. It should be added, however, that particularly proactive captains, such as Sir Philip Broke, were beginning to devise the principles of precise trigonometric gunnery that allowed for much greater accuracy over much greater ranges. Broke's most famous engagement was during the War of 1812, when, as captain of the 38 gun ship HMS Shannon, Broke's gun crews, with the aid of the first gunsights and elevation calculators, destroyed the frigate USS Chesapeake in only five minutes. This is generally considered the first engagement won by solely by gunnery skill rather than sailing skill, and it is considered an important marker in the transition to modern naval warfare.

第一套瞄准具及其实战，按图索骥，应该可以找到不少信息了。