《西隋武备志》 (第3/4页)
亡。冯三槐以及李莫面临着被御史弹劾的危险，而作为军中火器推广的健锐营校尉李统范也遭受牵连。然而，大汗布尔罕并没有惩处几人，反而让三人必须在一年之内为军队开发出一款实用的火炮来将功补过。 他们一起总结失败教训，发现，造成火炮炸膛原因有三。其一，神威将军炮属于重型火炮，不能采用诸如虎贲将军炮那样的逐段锻焊方法制造，只能整体铸造。这就增加了火炮在铸造过程中因为冷却时间的不同而产生砂眼的概率，从而造成炸膛。其二，神威将军炮整体铸造采用陶模法铸造。其不仅耗时耗力，效率低下，而且陶范在自然阴干过程中，成品率底。并且陶范在经过自然风干和烘焙之后，会形成内壁因为失水而造成开裂以及蜂窝状表面，致使火炮内部凹槽砂眼遍布，容易炸膛。其三，用于浇注火炮的生铁不合格。 对于问题原因，几人找到了具有针对性的解决方案。 第一，新式火炮仍然采用整体浇注的办法，但是火炮却被分割为两个主要部件，分别浇注。哪两部分呢？是炮管和炮闩！ 炮管：就是一根下面粗壮，上部细长的通体钢管，顶端再配有敞口，防止因炮弹初速过快而造成炮口迸裂以及跳弹现象。它的样子就像是棒球棒。 炮闩：炮闩又叫炮门。顾名思义，它的作用就是起到密封火炮底部的作用。它是用精致的模具特别浇注而成的，属于螺式闭锁。样子就像我们现在使用的螺丝钉，外围有螺纹与炮管底部内螺纹相契合。只不过，这个螺丝钉比较大，而且它是中空的。那中间的空腔有什么作用呢？它是用来装填定装火药和炮弹的。 西隋人将火药制成颗粒状，以增加其燃烧时间，提高火药的燃烧效能，增加膛压，同时减少因为火药闪燃结块造成的残渣量，降低火炮清膛频率。 炮闩的底部侧壁有一个孔洞，与炮身底部相契合。当炮闩锁紧之后，两个孔洞在空间上重合，用以插入火捻。 这样的浇注方法，极大的提高了火炮的制造速度，同时也降低了残次率。 通体的炮管不仅有利于浇注，同时也有降低了火炮的降温清膛cao作难度。而独特的炮闩设计，不仅降低了火炮的生产难度，还极大的提高了火炮的射速。在实战中，西隋帝国的炮兵部队，一门马步炮往往会配置八具炮闩，以提高射击速度，减缓火炮积温速度，减少降温清膛频率。 第二，在浇注材料上，西隋人使用了炒钢作为浇注材料。 结合西隋帝国一些文献资料，现代的考古发掘，人们惊讶的发现，西隋帝国的在当时已经能够大规模生产合金炮钢。其主要化学成分Wc≈0.27%～0.46%W≈0.4%～1.19%W≈0.25%～0.50%W≈0.15%W≈2%～3.3%W≈0.17%～0.43%W≤0.08% 看到这些数据，简直令人难以置信。通过西隋帝国遗留下来的文献资料，我们可以知道。当时的马步炮在制造过程当中，使用炒钢浇注。对于炒钢在文献中也有介绍。“…使生料熔融，加以矿粉，翻滚搅拌，炼至两三时辰，浇注成锭，反复锻打，炒钢乃成！” 引言中的生料就是生铁或废钢；而熔融就是生铁呈现液态或半液态状态；矿粉我们猜想，可能就是炮钢中合金元素的来源。 在2007年临河，马家河考古发掘中，考古专家发掘出一处西隋合赤惕时期的水利锻床遗址，并在里面发现一些炒钢的半成品。 其半成品的含碳量约为0.60%。原来，炒钢属于间接冶炼，初次冶炼将含碳量下降至约为0.60%，然后浇注成钢锭，而这些钢锭不经冷却就要在水利锻床上进行反复锻打，将含碳量进一步降低至0.27%～0.46%，然后再将锻打后的钢锭熔化用以浇注火炮。 使用炒钢浇注火炮，大大清减了火炮重量，却提高了火炮质量，和使用寿命。 第三，使用铁范铸炮法 基于陶范铸炮存在的缺点，兵器监大匠作冯三槐发明了铁范铸炮法。 相比于陶范制作耗时长、尺寸变化大、残次率高、内膛粗糙、容易炸膛等缺点，铁范铸炮有着极为明显的优势。铁范具有可反复利用、缩短工时、内外铸面光滑、成本低廉、铸件不含水分，少生气孔等优点。但是，铁范铸炮有一个极大的缺点，那就是由于其，冷却失热速度过快，导致内外收缩比不同，从而造成火炮内膛裂纹。当时西隋合赤惕时期，有过铸十炮得其三四良者的说法，但很快就被解决。 内胆冷却法。内胆冷却法是西隋帝国在使用铁范铸炮期间发明的一种铸钢炮的冷却方法。使用中空炮芯，利用水做为冷却剂，调节炮体内外冷却速度的办法。 内胆冷却法原理。 一般铸好的红热炮管在静置时的自然冷却，是由外往内，原因一是炮管外表面面积比内管大，其二是外面空气流通比内部快，这样自然外层比里层冷的快，最终形成层层膨胀的结果，强度降低。但是如果能同时让炮管里层冷却，甚至使之比外层先冷下来，不但可以提升整根炮管的冷却速度，更可以提高炮管性能。
里层冷却固定后，当外层逐渐冷却时，由于热胀冷缩的关系，炮管外层冷却时，就会箍住内层，往里面产生一个向内的应力。 内胆冷却结构。以钢制中空内胆作为铸炮内芯，内胆中央被隔板分为两部分，在底部贯通，形成一个密闭的U型管道，在铸炮冷却阶段，往一头的内胆中加注冷却水，则从另一端流出。控制冷却水温度以及流速来控制内外炮体的冷却速度。 一般而言，内胆冷却法中冷却水的温度一般为70°左右，将70°左右的温水不断加注到内胆中。置换出来的冷却水会在铜制散热器中冷却，然后再循环到内胆中。这样的做法是为了防止冷却水温变化过大，而造成内膛冷却速度，左右失衡。 内胆冷却法极大的提高了铸炮的成品率，延长炮管的使用受命，降低了铁范铸炮成本，为大口径火炮的铸造提供技术支持。 马步炮的技术参数 口径： 初速：433m/s 身管：>倍径：22.5 炮身重：>左右车轮直径：1.5m 全重：>标尺：>高低射界： 装药量：颗粒黑火药1.4kg或颗粒黑火药2.5kg 炮弹：5.1kg锥形爆裂弹5kg霰榴弹7.75kg实心圆铅弹5.5kg实心铅制链弹6.4kg锥形被钢铅芯穿甲弹5kg锥形被钢穿甲爆裂弹6.4kg被钢穿甲燃烧弹 装填方式：******后部装填，炮弹前后均可 三寸马步炮的炮弹在当时也是世界上最为先进的，它的发明为之后戴梓的子母炮提供了技术支持。 三寸马步炮炮弹大多采用了锥形弹丸，而不是人们常认知的圆形弹。在实际作战中，西隋炮兵很少使用铅弹，因为铅弹质软，炮管会出现挂铅现象，不容易清理，且影响火炮射击精度，反而喜欢使用锥形爆裂弹