[转帖]日本长门级战列舰巨炮炮管的制造过程,叹为观止!

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导读:战列舰是人类历史上火炮威力最大的战舰,其大口径主炮的威力远非陆军火炮可比,在航空母舰出现前, 它是威力最大的海战武器。当时一个国家海军力量的强弱,战列舰的吨位与主炮口径是最主要的衡量标准。作为岛国的同本,海军是其最主要的军种。自从明治维新, 日本走上资本主义道路后, 发展海军就成为军队建设的核心内容。 1918 年,第一次世界大战结束后,日本为了争霸,拨巨资建造新的战列舰。1920年完成的长门级战列舰,是世界上第一级安装了410毫米口径主炮的战舰, 在当时是主炮威力最大的战列舰。 那么,

战列舰是人类历史上火炮威力最大的战舰,其大口径主炮的威力远非陆军火炮可比,在航空母舰出现前, 它是威力最大的海战武器。当时一个国家海军力量的强弱,战列舰的吨位与主炮口径是最主要的衡量标准。作为岛国的同本,海军是其最主要的军种。自从明治维新, 日本走上资本主义道路后, 发展海军就成为军队建设的核心内容。

1918 年,第一次世界大战结束后,日本为了争霸,拨巨资建造新的战列舰。1920年完成的长门级战列舰,是世界上第一级安装了410毫米口径主炮的战舰, 在当时是主炮威力最大的战列舰。

那么,长门级战列舰主炮的威力到底达到了一个什么程度呢? 如果按炮弹重量、炮口初速、弹着点杀伤力换算,1门410毫米主炮,相当于当时陆军最主要的75毫米野炮190门。如果加上副炮、高射炮及鱼雷等武器,1 艘长门级战列舰的攻击力,相当于日本1400门75毫米野炮,比几个炮兵师团的威力还要大。

那么,长门级战列舰主炮这样威力巨大的火炮是如何制造的呢?下面就详细介绍一下日本长门级战列舰主炮制造流程。

1.高超的钢铁生产技术是基础

首先,要想制造这种大口径火炮, 高超的钢铁生产技术是必备的基础。

日本明治维新后,开始建立现代军队,对新式武器的需求快速增加,仅从国外购买无法满足需要。随着军工企业的发展, 在陆海军的催生下,日本钢铁制造业在明治中期有飞速发展。1880年,日本海军在东京、筑地的兵工厂内引进了坩埚炼钢法,这是日本最先进的现代化炼钢企业。随后为了生产舰炮,1890年,日本横须贺兵工厂引进了最新的3 吨炼钢平炉,开始生产优质钢材。

经过近2 0 年发展, 到了19 1 1 年的大正时代,日本炼钢技术已经有了相当水准,横须贺的兵工厂生产战舰用中小口径火炮已经不成问题,吴军港已经具备了生产大口径舰炮及炮塔的能力。这些工厂的没备经过改进,可以生产炮管用的100吨高级钢材。同时,日本也掌握了与主炮炮管生产相配套的多种技术,可以生产战列舰的主炮了。

那么生产大口径舰炮的钢厂需要多少设备呢? 我们仅以当时日本国有的室兰制钢所例, 来粗略计算。日本室兰制钢所的铸造车间占地面积为4791平方米, 其中有50吨钢炉2 座,25吨钢炉6座,10吨钢炉2座,是当时日本模较大的钢广。为了在车间内运送大型铸件,车门里装有50吨和120吨的天车。

在锻造车间里,100吨级水压锻造机是最基础的设备。作为退火炉附属的400吨级水压锻压机,生产炮轴的1000吨级、2 0 0 0 吨级水压锻压机,650毫米砸边机,450毫米轧钢机才是主力设备。

此外, 这里还有炮管用钢材加热槽、炮管镶嵌塔, 炮管应力调整塔等多种大型设备,都是当时东亚地区技术最先进的设备。能与之匹敌的日本民营武器生产企业,仅有三井的日本制钢所和三菱的长崎兵器制作所两家。它们都是以造船为主要业务, 拥有铸造、锻压、工程机械、电机、金属加工等多个大型车间,具备相当强的军火生产能力。直到今天,日本制钢所仍是日本最重要的军工生产企业,日本自卫队几乎所有火炮的炮管都是由这里出产的。作为战列舰最重要的武器,生产1根大口径主炮管需要非常复杂的技术。日本明治维新后,开始建造现代战舰时,曾有相当长一段时间主炮炮管完全从国外进口,通过引入技术,消化吸收,到了1910年代后期,日本已经可以自行生产大口径舰炮了。粗略地算来,从铸钢开始,需要几十道工序,才能完成一根主炮炮管,这是一个相当复杂,需要大批熟练技术工人和专业设备的高难度工作。

2.需要**型设备支持的粗坯制造

从建造过程上粗略来分,制造1门主炮,可以分成制作粗坯和精细装配两大部分。

制作粗坯是最基础的工作,虽然用不着精细加工,但需要很多大型机械。参考日本当年的海军学院于19 3 4 年制订的《火炮生产参考书》, 我们可以从铸造钢锭开始,一步步地了解一堆铁矿石是怎样变成l门装在战列舰上的410毫米口径大炮。

最基础的原料就很复杂,包括44吨铁屑,33吨上等钢屑,2吨镍和铬,36吨用来对铁渣进行脱炭、脱氧的石灰石等辅料,总计115吨。它们被送入平炉中加热到1700度,化成钢水后,浇铸成巨大的钢锭。然后这块钢锭会被加热到1300度,进行调质,使钢锭的结晶更均匀,更适合锻造。

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火炮炮管如果只由一层金属直接制成,称为单层炮,如果是多层金属套在一起组成,称为多层炮,如果内层炮管加上钢丝加固,则称为钢丝套炮。长门级的4 10 毫米主炮就是由内外两层炮管组成,其中还加入了钢丝进行加固,以抵抗射击时巨大的膛压。每根炮管需要浇铸4块钢锭,以后要分别制成炮口套管、炮尾套管、外层炮管和内层炮管。

经过调质后的钢锭送上锻压机进行初步成型,

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把它锻制成圆柱体后,再进行一次退火,以消除冷却时产生的内部应力。

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由于在铸造过程中, 钢锭底部最容易出现问题,需要用大型锯片切割机将底部切去,切断的部分约占钢锭总体积的5%。同时,容易出现问题的顶部也要切去, 这里切得更多,约为20%.也就是说,用115 吨原料铸造出来的钢锭,有近l/4是无用的废料。此外,钢锭中心也是铸造中容易发生问题的部件,所以在锻压成型前,要用大型钻孔机的超长钻头把钢锭中心钻掉。

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钻好孔的空心圆柱被送入加热炉内,加热到1600度。为了保证它受热均匀,加热炉采用一氧化碳为燃料。直到钢柱被烧得通红,温度均匀后,才被拉到大型水压机上,锻压成炮管的形状,成为最基础的粗坯。

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在制作粗坯的过程中,每进行一道工序,都要对其进行非常细致的检查,尤其是内层炮管,必须确保没有任何裂纹。因为内层炮管上哪怕是最细小的龟裂,在射击时巨大膛压的作用下,都可能发生崩落,崩落的钢屑如果造成炸膛,那么巨大的战舰将在一瞬间被自己发射的炮弹炸上天。

实际上,制造炮管最好的材料应该是掺镍铬的合金钢。只是由于镍和铬数量太少,如果整根炮管都用其制造成本太高,所以才会出现双层炮管,只是内管用镍铬合金钢制作,外管等使用其它成本较低的合金钢,从而降低炮管的造价。

锻压成型后的内层炮管需要再加热到600度进行退火去除内部应力。

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然后装到大型铣削机上,车出炮管外壁外形,之后还要再由大型膛铣机车好炮管内壁。

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已经成型的粗坯要进行内外表面硬化热处理,提高炮管的强度。主要是为了防止炮管待加工横放时产生变形,如此长的炮管只能用大型立式加热塔并且使用高温矿物油作为介质来进行内外表面热处理了。表面硬化完成后,还要再次以650℃进行退火以去除内部应力。

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最后还要通过一系列检测,以确定其弹性强度、屈服强度、延展率、断面收缩率、抗冲击度、硬度等指标能达到要求。只有所有的指标全部合格的粗坯,才可以进人下一个阶段的精细加工,最终装配成1根威力巨大的战列舰主炮炮管。

3.精确到极点的精细装配

经过前面一系列工序, 我们得到了组成1根炮管的4个部件:炮口套管、炮尾套管、外层炮管和内层炮管。

这仅仅是第一步,还需要通过多道复杂而精细的工作, 把它们组装起来。首先,粗坯要通过大型铣削机和膛铣机,进行内外壁精细加工,这是最关键的,要求加工精度极高,误差率极小,因为最后要通过加热镶嵌法,把它们套在一起。这需要对金属热处理变形进行精密的计算还需要熟练工人紧密的配合,如果哪怕比设计误差大了一点点或是工人有轻微的疏忽,最终它们也无法装在一起。

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铣削好的内层炮管, 要通过特种吊车,放入外层炮管里。要把重达50吨内层炮管垂直地放入只有1米左右直径的外层炮管内,这么精细的操作,要求工人有非常熟练的技术和丰富的经验。

内外层炮管套好后,为了提高它的强度,要在外壁上密密地缠上一层钢丝,每根炮管上的钢丝拉直了长达300000米,也就是300公里长。可想而知,这是一道多么费事的工作。

缠好钢丝的炮管, 要装到套管内, 以提高它的耐压强度。最外层的套管分成炮口和炮尾两部分。它们的内径比外层炮管稍小一些,利用热胀冷缩原理,先把它们烧热,然后将其套在内炮管的外层上,等冷却后,它们就紧密的贴合成一体了。

当四层炮管全部结合在一起后,要进行最后的整形,用大型铣削机和膛铣机对内外壁进行最后的成型铣削。随后就是决定火炮精度最关键的一道工序,用大型膛线机在炮管内壁上制出膛线,这是所有工序中精度要求最高的一步。

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车好膛线后,还要进行身管内膛线镀铬,也就零点几毫米左右,不要小看这薄薄的一层铬,它能抗高温和耐腐蚀,可以使炮管的使用寿命提高两道三倍,这对于超级昂贵战列舰主炮是至关重要的。最后还要再装上炮闩。战列舰的大口径主炮一般都是分装弹头,所以炮闩一般都是断隔螺纹式的(当然也有例外,德国的克虏伯大炮一般都采用经典的炮膛内部带闭气环的横楔式炮闩),这样1门410毫米口径的主炮就制成了。

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炮管造好了,如果是研制型号还要进行靶场试射实验,对其炮膛最大膛压和初速、极限射程和有效射程、命中精度、使用寿命以及各种炮弹的穿甲效能都要进行全方面的测试,如果有不合乎设计标准的还要从新设计制造,可以想象这要耗费多少的科研经费,没有国家背后强大的财力支持根本没有办法进行如此昂贵的科研实验。

炮管造好后还要装上战舰才算完成使命。可是日本的造炮厂和造船厂往往分处两个城市,如何把这些巨大的炮管装到战舰上呢? 由于海军造炮厂多建在港口城市,主炮运输一般采取海运。1940年前,像长门级主炮这样巨大的炮管,都是由“知床”号特种运输船运送的。随着“大和”号战列舰的开工,“知床”号的吨位不足,无法运输“大和”号所用的460毫米口径主炮炮管。1940年7月,日本海军特别建造了“槛野”号特种运输舰专门用来运输“大和”号的主炮。

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“槛野” 号特种运输舰的排水量达到10360吨,采用双层船壳,以提高它的抗沉性,即使是发生了触礁,也不会轻易沉没。因为制造l根战列舰主炮炮管实在是太昂贵了。“槛野”号每次可以运送1个2230吨的三联装460毫米主炮炮塔及其配套的3根160吨重的460毫米主炮炮管。同时,舰上还有专门的舱室可以运输炮塔装甲。而且“ 槛野” 号特种运输舰还有很大的设计余量,因为当时日本海军计划中的次大和级战列舰将使用510毫米口径主炮,如果这艘超级战列舰开工,“槛野”号未来也将为它运输那巨大的炮塔和主炮。

从这些简单的介绍中,我们可以看到,制造1门战列舰主炮炮管,是一个非常浩大的工程,需要有极强的工业基础,否则仅是那些大型加工设备就没法生产出来。除此之外,还要有大批拥有熟练技术的专业工人和管理人员,对各工序进行统筹安排,对每道工序后的产品进行细致检查。只有这样,才能生产出l门合格的战列舰主炮。正因为如此,在第一次世界大战前, 超级昂贵的战列舰的数量及其主炮口径的大小,才会成为衡量一个国家综合国力强弱的象征。

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25楼zhstone

谢谢楼主介绍的这些背景知识!从日本近20年间的炼钢技术的突飞猛进,就可以知道甲午战争时中国为什么被击败的重要原因之一了!

25楼 zhstone
谢谢楼主介绍的这些背景知识!从日本近20年间的炼钢技术的突飞猛进,就可以知道甲午战争时中国为什么被击败的重要原因之一了!
36楼 lzy19840923ab
那都是甲午战争后的事情了,甲午时,小日本的速射炮也是进口英国的。中国人别说炮,奶奶的,连炮弹都不够,(最多的竟然是装沙土的国产弹,进口的开花弹太贵,没多少)那就是一场必败之战

战败后小日本一下子得到想到自己国力的几十倍的赔款,一下子就发了,有钱造舰了,要知道,甲午前,小日本就连天皇都在省饭钱来造军舰,

41楼 looqu
楼上说的应该是小日本的发展强势,之所以小日本从上到下都致力于发展国家的军工,和中国清政府的昏庸无能,骄奢横溢,买都不好好买装备,为了省钱,竟然3年不更新装备,不买弹药,怎么可能不输?这赔出去的两亿两百元,要是发展自己的军事工业,中国不仅仅是军事会强大起来,带动的工业也会强大起来,还有相关产业,整体实力又将提升一个档次!哪会有甲午惨败呢?所以说有钱不等于强大,强大的是会用钱!
许才厚亲属,在香港洗钱超过100亿,就是弃保3000万潜逃那个人,

这昨天罗援在网上都说了,100亿可以造多少飞机,你能不担心,现在中国人军队 吗?你觉得中国军队里就一个许才厚,一个谷俊山吗??我们是美国人六分之一军费,可没有做出美国人六分之一的事!!!

这正说明二战的小日本已经落伍了,也就能欺负下更落后的中国。费这么大劲造的战列舰 ,几架舰载机砸两颗炸弹就玩完了,要是把这经用在潜艇和航母上,虽然太平洋战争还会失败,但可以多击沉几条美帝的船。

6楼 张海祥

其实,二战中最牛的武器是小日本的倭刀,又锋利又耐用。

直到现在,中国和美国都造不出类似的刀,小日本真是太先进了。

据说,当时的日本飞行员上飞机时人手一把倭刀,以备在炸弹无效时刀砍美国军舰。

28楼 hanbing1110
长见识了
这损的高,还有就是美国人发现日本人飞机飞得歪歪扭扭,原来是日本刀的磁性在作怪,影响导航

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