火炮發射時,膛內發射葯爆燃產生高壓燃氣將彈頭向前推出炮膛。在前裝炮時代,發射葯和彈頭都是從火炮前端裝填的,也就不存在「關閉後膛」的問題,但是到了後裝炮時代,彈藥是從火炮後端裝填的,就必須有一個裝置能靈活開啟關閉,關閉後又能保證火藥氣體不外泄,這個裝置就是炮閂。
常見的炮閂進行分類的話,大致可以分為螺式炮閂和楔式炮閂兩大類:
第一個比較成熟的螺式炮閂,是英國於1855年設計的阿姆斯特朗炮閂。這種炮閂與其說是螺式炮閂,不如說是螺式與楔式的結合。它的基本原理是這樣的:
開閂時,旋動火炮尾部的螺旋體,鬆開紅色的楔鐵,向上抽出楔鐵,再從螺旋體中間的孔洞內裝填彈藥,然後重新裝上楔鐵,擰緊螺旋體,就能夠發射了。
現代螺式炮閂的基本結構如題圖,這是俄國M1910式122毫米榴彈炮的炮閂
找到個線圖,是M-30 122毫米榴彈炮的,演示螺式炮閂的操作:
現代螺式炮閂的螺紋是間斷的,只要擰動一個角度,就可以打開。M1910榴彈炮的螺式炮閂還有個特點,它是缺角的。
從上方看就很清楚,閂體內側挖下去一塊。這是因為炮閂有一定的厚度,從一側合上炮尾時如果不挖掉一塊,內側閂體側面就會碰住炮尾。這種內側挖掉一塊的螺式炮閂到M-30式122毫米榴彈炮上也有。
除了挖一塊,還有一種解決辦法是設計有一定錐度的螺式炮閂,也能解決這個問題。比如這門英國的6英寸海軍炮:
美國M40式106毫米無後坐力炮的炮閂也是螺式炮閂,只不過四周開出了四個腎形的噴氣孔。
螺式炮閂的好處是重量輕,閉鎖的螺紋齒是環繞炮閂四周的,閉鎖牢固受力均勻,缺點是打開炮閂時閂體會向上、向下或者向側面迴轉,需要佔用一定的空間,另外射速較低。所以口徑大、對射速要求又不高的大口徑壓制火炮、要塞炮、艦炮往往選擇螺式炮閂。
這是一門M1900 5英寸要塞炮。
美國的M114 155毫米榴彈炮
M777A1超輕型榴彈炮,它的炮閂是向上打開的。
以及海軍的大口徑艦炮,這是BB-60阿拉巴馬號戰列艦的16英寸主炮。因為口徑大、發射藥量大,膛壓很高,對炮閂閉鎖強度的要求也很高,要求更大、更粗壯的閉鎖齒。但是如果把閉鎖齒做得太大太粗,又會影響炮閂的開合。於是這些大口徑艦炮的螺式炮閂一般會使用階梯式間斷螺紋,圖中這個就有4層階梯,這樣既兼顧了閉鎖強度又不需要在開關炮閂時旋轉很大的角度,也不會影響炮閂開合。
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下面說說楔式炮閂
楔式炮閂,就是通過一個楔鐵上下或者左右滑動來完成炮膛開閉的炮閂。
最早的楔式炮閂來自大名鼎鼎的德國克虜伯,他們首先設計了一種橫動式楔閂,廣泛用在克虜伯公司的各種野戰炮、山炮、要塞炮、艦炮上。
就像這個克虜伯C/73式90毫米野炮,照片中是炮閂打開的狀態。
這是克虜伯楔閂的基本結構,轉動手柄E,會帶動螺桿D,把手柄的旋轉運動變成閂體的橫向運動。
待閂體A的那個圓孔平移過來,對準炮尾,炮閂就打開了,可以裝填了。裝填完畢,再反向轉手柄E,螺桿又把炮閂反向推回去,圓孔和炮尾錯開,炮閂又關閉了。
上圖中,紅色曲線標出的就是螺桿上的弧線槽,轉動手柄,因為螺旋形的弧線槽,炮閂就橫向運動。
操作克虜伯M1873野炮的普魯士炮兵。
克虜伯艦炮,此時橫閂是打開狀態,正在裝填炮彈和發射葯。
楔式炮閂的運動其實不光是橫向,通過斜槽和楔體本身的傾斜度,在關閂時能向前貼緊後膛,封住炮尾。
88高炮用的也是橫動式楔式炮閂
美國M101 105毫米榴彈炮也是橫動楔式炮閂
楔式炮閂不光有橫動的,也有炮閂上下運動的,比如蘇聯ZIS-3 76毫米師屬加農炮
蘇聯53-k 45毫米反坦克炮
楔閂頂部為U型,開閂時下降露出炮尾裝填口。
由於楔式炮閂是德國人發明的,所以他們尤其鍾愛,在各種火炮上都偏愛楔式炮閂。楔式炮閂的好處很明顯,它不像螺式炮閂那樣打開時要迴轉一個角度,而是直接橫向或者縱向運動,比較節約空間,自行火炮、坦克炮就比較適合用楔式炮閂;開關炮閂動作比較小,有利於提高射速,而且便於實現半自動化,所以高射炮、反坦克炮也適合用楔式炮閂。但是楔式炮閂也有缺點,就是比較重,所以德國設計的火炮都有偏重的毛病。除了德國人,蘇聯火炮也很喜歡楔式炮閂,特別是半自動楔式炮閂,爆發射速很高,而且蘇聯人通過合理的設計讓全炮重量沒有明顯的上升,這是不得不服氣的地方。
楔式炮閂的操作方式,下面這個視頻,美國37毫米M3反坦克炮實彈射擊視頻就很好地描述清楚了:
二戰美國37毫米M3型反坦克炮_星海_科技_bilibili_嗶哩嗶哩 https://www.bilibili.com/video/av532915/?from=search&seid=5010422670147970655 但是這個視頻里的M3反坦克炮,首發裝填開閂、關閂、射擊後退空葯筒都是手動的,要人工扳動閂柄完成。為了提高射速,後來又有了半自動炮閂。還是以ZIS-3舉例子:
首發裝填前,把閂柄向前順時針推,壓縮支筒里的彈簧,炮閂下降露出裝填口。此時炮閂會被兩個左右對稱的鉤子掛住不會上升,這對鉤子叫抽筒子。炮彈裝填到位的時候葯筒底部的底緣撞擊抽筒子,抽筒子向前倒鬆開炮閂,炮閂會在支筒里彈簧的力量下上升,關閉炮膛。
發射後,火炮炮身後坐,滑過開閂板。開閂板是一個楔形的零件,給一張俯視特寫:
開閂板前端是斜面,後端有個小平面,炮身後坐的時候,曲臂軸下方的凸起會從開閂板左側斜面滑過,不會撞擊開閂板,等後坐到位,炮身向前復進的時候,曲臂軸下方的圓形凸起會撞擊開閂板後端的平面,閂柄猛烈迴轉,壓縮支筒內的彈簧,炮閂落下打開後膛。在開閂的瞬間兩個抽筒子會向後甩,把空葯筒拋出去。下面的線圖就是說明整個動作流程,應當說比較通俗易懂,需要一定的空間想像能力。
用了半自動炮閂後,只要首發裝填前人工打開炮閂,裝填炮彈到位後炮閂自動關閉;發射後炮閂會自動打開拋出空葯筒,炮手只要把第二發炮彈推進炮膛就可以了,不必人工開閂、關閂,提高了戰鬥射速,這對高射炮、反坦克炮來說尤為重要。下面這個視頻是俄MT-12 100毫米滑膛反坦克炮的視頻,對半自動炮閂的工作方式有比較好的展現,可以一看:
【LA MAGRA】МТ-12 - 2A19 (T-12) 100毫米 反坦克炮 https://www.bilibili.com/video/av6124071/?from=search&seid=1501276770420343650 ——————————————分割線————————————————
除了常見的螺式和楔式炮閂,還有一些火炮使用了一些比較奇特的炮閂結構,比如德國的75毫米le.IG 18輕型步兵炮。
二戰漢斯步兵裝備-lG18 75mm步兵炮 【德械師亦曾裝備】 https://www.bilibili.com/video/av6615022/?from=search&seid=6167822361063122118 它的炮閂結構非常奇特,是像撅把式獵槍一樣把炮管尾部抬起露出炮尾裝填口,裝填完畢後再把炮尾降下和炮閂扣合。
這種炮閂結構其實很不合理,裝填時起落運動的部件重量大,稍大一些口徑的火炮就不能用。
還有一個就是施耐德M1897野炮的炮閂:
要說明一下,這門是美國進行現代化改造的M1897,改用雙腳開式大架,橡膠炮輪。M1897的炮閂是旋轉動作的,炮閂上的U形口轉到對準炮膛時就開閂,錯過炮膛口就是關閂。其實這種本人覺得是楔式炮閂的一個變種,只不過楔體是旋轉動作,不是水平或者垂直動作。
本期就講完了,下期我們接著講炮閂上一些有專門用途的小部件,敬請期待。
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