第十九节 火器计划


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    刘备在娄桑盘桓了二十来天,除了参加张飞的婚礼之外,就是在涿郡走亲访友,检查名下产业。经过十来年的发展,整个涿县已经成了大汉最富裕的地方,娄桑周边已经是楼房林立,各个大姓都仿造娄桑村的建筑样式,翻修了自己的庄园,故此广厦集团这两年生意大好,扩张很快。在盖新房子的同时,很多旧房子得到保留,这些富余的旧房,给接纳移民提供了方便,因此涿县人口不仅没有因为黄巾之乱而减少,反而有所增加。

    食为天集团的实力现在已经非常雄厚,在黄巾之乱前一年的流民潮中,食为天集团通过小额贷款的形势,获得了破产农民五万多亩田地的抵押地契,这些破产农民大部分在黄巾之乱中丧生,食为天集团凭空就得了近三万亩的土地,在平定冀州黄巾的过程中,又占了不少无主土地,战后各地官府缺钱重建,就将无主土地拍卖,仅剩的富户就趁火打劫,联手压价,食为天也趁机买了不少土地。现在食为天集团直接掌握的粮食基地,就已经高达八十余万亩,与食为天集团签有余粮购销合同的农户,也已经高达两万多户。这个实力实在太大,以至刘备不得WWW.soudu.org不在股东大会上,强烈建议将食为天集团旗下的粮店分拆成两个子公司,让这两个子公司互相竞争,再拉拢外地士绅入股来增资扩股,分散股本,要不然,如果粮价异动,很可能会导致朝廷的猜忌,但是这个提议被大多数股东反对,竟然没有获得通过,这让刘备非常忧虑。

    相对于食为天集团的蓬勃发展而言,益农集团的发展稍慢,这主要是因为近年来一直没有推出新产品的原因,不过作为邙山实习作坊的母公司,必将从蒸汽锻锤和蒸汽机的发明中受益。当然,益农集团本部这几年也不是没有成果,至少在钢材的冶炼和刀具的加工上就有所创新。不仅培养了一批技术过硬的刀匠,而且总结出更先进的炒钢工艺,将炼铁与炒钢工艺相结合。

    对身兼两世的刘备来说,最关心的就是炼钢上的成就,早在几年前,他就让段铁匠尽一切力量,有计划的改进炒钢工艺,尝试新的配方和方法,并用尽可能简单的语言,解释了钢的形成过程。

    后世秦汉虽然不是冶金专业的毕业生,但是对钢的认识,比这年代的工匠肯定要强得多。他给铁工们的解释是:钢与青铜一样,都是合金,而不是铁中的筋。青铜是铜锡合金,性能比铜和锡都要好,而钢是铁碳合金,性能比铁和碳也都要好,这就是合金的优点,只要配比合适,就可以造出比其中任一组分性能都要好的合金来。

    高炉里出来的生铁也是合金,之所以性能不好,是因为里面含有的杂质太多,而且杂质分布不够均匀,就如同做土坯时,里面有干土块没有揉开一样,故此硬而脆,几乎无法加工。通过添加助熔剂和催化剂,可以降低铁水的熔点,而翻炒的工序,则可以将多余的硫、磷、碳等杂质燃烧掉,同时可以使团聚在一起的杂质均匀的分布开来,这样就可以得到性能比较好的铁碳合金。

    炒钢的时间短了,碳含量就高,而且分布得不够均匀,这样得到的钢硬而脆,炒的时间长了,铁中的碳有可能全部被燃烧掉了,那就有可能将钢炒成熟铁,熟铁又太软,不堪用。因此必须不断总结经验,努力得到含碳量正好的钢。当然,炒成熟铁之后,还可以通过渗碳或添加生铁重炼的方法来补救,只是成本会随之增高。

    与铜锡可以形成合金一样,铁也有可能与其他金属形成合金,而且除现有的七种金属之外,肯定还存在很多我们不知道的金属,因此,可以有意识的寻找一些未知成分的矿石来,添加到高炉之中,也许能炼出比铁碳合金性能还要好的合金来。

    这些解释,虽然与工匠们的思想不合,但是语言简单,工匠们一听就懂,而且刘备的解释与他们的实践经验符合得很好,听起来也很有道理,加上刘备大股东的wWw.身份和一贯正确的声誉,让这些工匠们几乎不敢质疑,而且试验也不要他们掏钱,试成了还有赏,因此,多年以来,工匠们一直很努力的进行着新的尝试。

    去年,益农集团一次性投资五十万钱,在涿水上游新建了一个铁厂,建起了一大一小两座高炉。小高炉用于试验,大高炉用于生产。这座大高炉,高达两丈八尺,采用顶部持续入料,废气在上升过程中预热炉料,废气中的一氧化碳同时还原铁矿石。在高炉的底部,四个大型水力风箱吹出的高压风从高炉椭圆形底部炉壁两侧的四个进气孔同时送入,经过专门的预热炉加热的气流吹入高炉之后,高炉温度能够迅速升高,故此化铁的速度很快,生料进入后,不到两刻钟就能融化成铁水。高炉椭圆形底部的长径方向,有一个专门设计了的排渣口,可以用耐火耙将浮在表面的矿渣从这里掏出,因此这个高炉可以实现不熄火连续生产。在铁水流出高炉底部之后,直接流入在高炉底座附近的平炉炒钢熔池之中,直接进入炒钢工序。由于减少了铁水冷却的工序,不仅节约了燃料,而且减少了钢材的氧化损失,进而提高了钢材产量。

    目前,只要原料充足,大高炉可以持续不熄火的生产,一昼夜即可得到半吨多的优质炒钢。炒钢钢水大部分都被铸造成铁条,这些铁条刚刚成型,就被送上各种后续的加工设备之上,有的被压成钢板待用,有的直接送上速动锻锤,快速的打制成百炼钢条。在长期使用砂轮磨制刀具的实践中,益农作坊的铁匠师父们还掌握了利用砂轮磨削来判断钢材品质的方法,仅仅凭经验,就能判断出炒出来的是钢还是熟铁,甚至能知道钢的优劣和软硬。炒钢技术的成熟和水力锻锤的采用,则大大降低了百炼钢的成本,故此益农作坊在百炼钢刀具产业上,赚取到大量的超额利润。

    刘备现在有了左慈这个懂点火药的助手,益农集团又有了充足的钢铁,研发火器的基本条件已经完全具备,因此,刘备打算正式开始研发火器。在刘备的心中,已经有了一个庞大的计划,大致研究顺序是火箭筒、迫击炮、左轮手枪、后装式线膛炮、步枪。

    第一步是制作出威力最大的颗粒火药。这几乎没有难度。先用水溶解硝石粉末,再将澄清的**溶液在日光下干馏,即可得到高纯度的**。用细筛子和石磨,就可得到纯度更高,品质更好,颗粒更细的硫粉和碳粉。按左慈现有的配方,稍加变动,配置出几十个新的配方,然后取出同样的份量做成大小相同的火药包,放到同样的沙地上点爆,直接测量下面的炸坑直径就可以很容易判断出威力最大的火药配方。再将绞肉机出料口改成小圆孔筛,就可以用绞肉机将加水搅拌后的火药泥挤压成规则的圆柱颗粒,晒干即成为圆柱状颗粒火药。

    第二步是制作子弹,这东西也不难。铜、铁、铅这些金属都有,用模压法和铸造的方法配合使用,就可以加工出与后世子弹类似的弹头和弹壳。需要注意的是,弹头外必须包铜,炮弹则必须在弹头重心位置包裹上一层足够厚的铜导带,这东西主要起气密作用,可以增加膛压,而且铜比较软,当子弹外径略有误差之时,不至于卡在弹膛中引发炸膛事故。刘备打算将子弹外径定为三分,约为6.9~7.0毫米,子弹外径必须大于阳膛线内径,小于阴膛线内径,这个加工精度不是很好控制,实在不行,就必须进行筛选,搞两个上下限标准孔,能自由通过上限孔,不能通过下限孔的子弹为合格,否则重造。

    第三步是制作击发装置。后世子弹是通过撞击底火内的雷汞引爆的,而黑火药需要的能量过高,弹簧撞针显然提供不了这个能量,因此只能采用热击发装置。

    在制作子弹壳时,在底部制作一个铜箔密封的圆孔。击发撞针的头部必须做尖,撞针的下方要做一个小巧的煤炉,里面放上一块点燃的焦炭,或微型蜂窝煤,给撞针加热。为保证热量能迅速传到撞针尖端,撞针可以用铁管内包纯金或纯银制作,这样在保证强度的同时,能确保撞针尖端被加热到红热状态,并一直保持到焦炭燃烧结束(也许内置防风油灯更好,点燃容易,温度升得也快)。

    击发之时,红热的撞针尖端在钢板或竹板弹力驱动的击锤撞击下,迅速刺透子弹底部的密封铜箔(此处不能用锡泊,否则融化后会粘在枪膛内,影响下次发射),直接伸到弹壳内部,用高温来引爆对热敏感的黑火药。对于运动的撞针,还必须设计一个制退装置,及时锁住撞针,不然爆燃的火药气体会推着撞针倒退而漏气,可能影响射程和射手的安全。

    这种热击发方法,可以很容易的用到迫击炮、后装线膛炮、步枪之中,唯一的困难在于左轮手枪,如何在空心握把里安置一个熊熊燃烧的火炉而不让手被烫伤,是需要仔细考虑的问题。

    第四步就是加工火器的本体了。在这五大火器之中,火箭筒没有难度,这东西就是一个定向器,由于后面开孔,因此不存在后坐力,筒体只受火药气体的张力,峰值不大,就是温度较高,因此不能用易燃材料制作。不过刘备有玻璃纤维,因此可以用铁皮卷一个,再以玻璃纤维加固即可。至于迫击炮,困难主要在加工威力合适、预制破片够多的炮弹上,若不考虑射程,那么制作的难度比礼花还小。

    迫击炮是滑膛炮,膛压低,因此对炮管的强度要求不高,无论是用铁铸还是铜铸,甚至拿结实的木头掏个管子,外面缠绕上铁丝防爆都能用。当然,最好是用半熔融的钢水直接挤压出一段无缝钢管。挤压管材的工艺现在还没掌握,不过可以先用粘土来试验,搞清如何实现连续挤压管件的工艺,成了之后再制造轧钢机即可。造型都不难,难的是保证加工精度。当然,若真的压不出来,铸造一个也行,用钢水铸造的东西,总比铸铁要强。

    迫击炮的击发,依然采用热击发,炮弹送入炮管之后,在重力的作用下会自动掉到底部,固定在炮管底部烧到红热状态的撞针,就会刺穿密封铜膜进入炮弹内部,引燃发射药后,炮弹即可发射,发射药燃烧结束之后,通过传焰管引爆战斗部,原理和二踢脚几乎相同,这也没有难度。

    真正的困难会在制作左轮手枪之时遇到。手枪枪管长度不大,因此管子加工容易,但是阴阳膛线不好加工。后世的秦汉虽在军队多年,但是他也不知道膛线是如何加工,故此这方面没有经验可供借鉴。按刘备的想法,也许可以在压制枪管的时候一次性将膛线压好,或者采用酸蚀刻的办法,但是这都太难。如果实在搞不定,就只能用双层枪管了,先用锻压机锻压出两个半圆带膛线的薄内胆,用磨床精修到严丝合缝,然后再用热嵌套法,在内胆外硬套上一层加热膨胀过的无缝套管,套管冷却之后,就会夹紧内胆,形成双层枪管。至于转轮和击发机构都不难,真正的难点在于开膛和重新准备射击的过程,后世军队装备的武器都是管退式武器,没有装备左轮,因此秦汉也不知道左轮是如何实现自动开锁并完成再次击发准备的,在没有任何线索之下,想重新发明一个设计方案,那难度就不是一般的大,至少刘备不具备这个智商。若实在不行,就只能采用手动来完成开锁和再次击发准备,至于具体的设计,就交给那些学生去做吧,这种工程问题,只要花代价,总会有办法解决。

    如果左轮枪能制作成功,那就有了六连发的利器,凭这个武器,至少可以纵横百年没有敌手,还有什么敌人不能搞定?至于后装式线膛炮,步枪,暂时就不着急了,慢慢做着吧,只要左轮能做,炮就能做,这东西做小了难,做大了反而容易。当然,炮也不一定非得研制成功,这五大火器只要能完成前三个,装备上一千人,就足以横扫天下,装备上一百人,巷战就没有敌手了!

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    1、考古发现,涿郡在西汉时就是炼铁基地之一。河南巩县出土的多座西汉高炉中,最大高炉高度接近6米,约汉丈两丈六尺,日产生铁五百公斤。从西汉到本书设定时代,大约过去了两百年,高炉再增大一些,应该是有可能的。

    2、本节所涉及到的炼铁和炼钢工艺,完全是汉代已经成熟的方法,大部分引自《中国全史》,秦汉科技史,冶铁一节。

    3、考古发掘证明:汉代炼铁和炼钢工艺,已经相当高明,发掘出的实物证明,西汉时期我国已经制作出Ⅰ级球墨铸铁,可惜这一工艺后来失传,直到1947年才被美国人再次发明。南阳、荥阳东汉冶铁遗址发掘出大量低碳钢薄板,研究人员推测,这种钢板应该是可锻铸铁经过固态脱碳处理而成钢板的,如果推测属实,那就这说明我国汉代又发明了一种新的炼钢工艺,可惜之后的历史,再未见过同样的钢板,应该是长期的战乱让这种工艺失传了。

    4、自汉末到明末,我国冶金技术一直位列世界第一,可惜由于北方游牧民族的频繁入侵,导致我国的冶金技术自汉末到宋初,一千年间不进反退,唐宋大约只是重新恢复了古法而已。金银铜铁锡铅锌,这八种古人能够冶炼的单质金属中,全部为我国古代工匠独立发明,除锌的冶炼方法成熟于明代,流传到西方外,其余七种金属的冶炼方法,都在东汉以前成熟,通过丝绸之路传播出去。

    5、宋代冶金上唯一的成就,就是湿法炼铜得到大范围的应用,而汉人当时已经掌握了胆水炼铜的方法,只是因为胆铜矿多在南方越人掌控的深山之中,东汉朝廷不能有效控制,故此该法未能成为规模。东汉灭亡后,频繁的战乱,让这一极具特色的发明一直延迟到北宋时期才开始采用,真正大规模采用,已经是南宋时候的事了。这一方法,西方直到近代才学会。58xs8.com