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战棋《战舰的黎明》——序章 1880年-1904年的海军科技

2019-02-21 00:19 作者:胡逼玩的狂人  | 我要投稿

(封面:伟大的西索伊号,1986年)


1880年-1904年的海军科技

1880至1904年期间,是一段科技快速转变的时期。各国海军都在吃力地跟进装甲,火炮,鱼雷与工程学的最新进展。在这期间的科技发展将成为不久之后无畏舰时代的基础。

 

在1880年代中期,最常见的炮弹是帕里沙炮弹(Palliser),弹头由铸铁通过冷萃进行硬化。帕里沙弹对1870年代早期的铁制装甲非常有效,但是对新型的装甲就失去了作用。在1879年引入复合装甲后,帕里沙弹被先铸造,然后锻造的钢制炮弹取代。1890年代,表面硬化装甲的出现导致锻造钢制炮弹被被帽炮弹所取代。这是一种硬化的镍络钢炮弹,带有软金属帽覆盖弹头。在产生最初冲击时,通过对弹头的缓冲来增强穿透性。

 

在1880年,海军火炮最常见的推进剂是棕色火药或棱形火药,有时被称为“可可”火药。这是一种改进过的黑色火药,使用活性较低的物质来替代木炭,从减缓燃烧的速率。棕色火药很快在1886年左右被不同类型硝化纤维素推进剂所替代了。

法国人最先在1886年使用B型火药。这是一种单体推进剂,主要由硝化纤维素组成。虽然效果较好,但是很容易变质从而变得不稳定,在法国战舰耶拿号(Iéna)和自由号(Liberte)的事故中,B型火药被指为罪魁祸首。英国人引入了无烟线状火药,这是由硝化纤维素和硝化甘油复合制成的推进剂,并在1889年开始使用。

这种推进剂最大的好处在于燃烧速度大大降低了,同时威力相比棕色火药明显加强。这大大提升了炮弹的初速,同时更少地产生烟雾。

 

使用棕色火药的海军火炮通常长度较短,在20到30倍口径左右。引入硝化纤维素推进剂后,火炮很快的变得更长了,比率提升到了40,45甚至50。为的是结合硝化纤维素燃烧较慢的特性。后装式设计在1880年较常见,使用分别填装的炮弹和包裹的推进剂。

最大的飞跃来自于速射火炮,使用定装式弹药来提供更高的射速。第一门小型(1英寸)火炮在1880年左右引入。也很快提升到了47毫米,57毫米,76毫米/3英寸的口径。在1886年左右,12厘米/4.7英寸的速射炮开始应用。1890年15厘米/6英寸口径开始投入。日军在1894年鸭绿江海战(即大东沟海战)中取得的胜利一定程度上取决于他们装备的中口径速射火炮,而中国军队并没有此类火炮。

 

1880年,最常见的装甲是复合装甲,由硬度高但较脆的钢板加上后面弹性较高的低碳锻铁板组成。1889年部分复合装甲被镍钢所取代。在1890年美国人奥古斯塔·哈维(Augustus Harvey)发明了钢板表面硬化的工艺,发明了‘哈维’装甲。紧接着1893年,硬度更高的克虏伯装甲出现,将铬加入表面并加强碳化工艺。克虏伯装甲很快成为了战舰工程的标准装甲。这种新型装甲提供了更强的保护性,主侧线更薄,很大程度上降低了重量。使得战舰的设计者可以将更厚的装甲分配在战舰更广的范围内,增强整体的防御性能。

 

在1880年,最常见的的锅炉是‘圆柱式’锅炉,也被称为‘苏格兰式’或‘火管式’锅炉。热空气穿过数个管道来加热锅炉中的水。在1880年代晚期,圆柱式锅炉开始被水管式锅炉替代。水管式锅炉更小,效率更高。可以在更高的压力下产生更多蒸汽。除了早期的可靠性问题外,多家制造商的水管式锅炉在1990年完全替代了早期的锅炉。

这些锅炉提供的动力传向引擎,这些引擎全部是往复式活塞机。复合式蒸汽机和双胀式蒸汽式在这段时期的初期较为常见。但从1887年开始便被三胀式蒸汽机所替代,成为了最通用的蒸汽机类别。虽然在1984年查尔斯·帕尔森斯(Charles Parsons)发明了船用蒸汽涡轮机,并在几艘实验舰船上装配,但主要是驱逐舰。直到1905年,涡轮机才开始成为战舰的重要组成部分之一。

 

鱼雷:罗伯特·怀特海德(Robert Whitehead)在1868年发明了自动鱼雷,在1881年前就已经在各国海军广泛应用。当时鱼雷平均射程在500码(约460米),速度24到28节,由压缩空气驱动。但是准度并不是很高,因为没有什么能保证鱼雷能直线前进。在鱼雷炮艇林奇上将号(Almirante Lynch)和康迪尔上将号(Almirante Condell)在1891年智力内战期间击沉铁甲舰恩卡拉达上将号(Blanco Encalada)时,在100码内发射的5发鱼雷中有4发没能命中,第五发击中并击沉了恩卡拉达上将号。

美国海军对此类新武器的适应较慢,最初选择了本土的豪威尔(Howell)鱼雷而不是怀特海德鱼雷。这是一种飞轮驱动的鱼雷,射程400码速度25节。这种鱼雷不会产生波纹,在飞轮的陀螺效应下可以保持径直移动,同时造价也更低。但是怀特海德的设计有更大的研发潜力,在1892年美国海军将豪威尔鱼雷替换掉,改为在E·W·必列斯公司的授权下开始在美国本土制造生产怀特海德鱼雷。

在1896年怀特海德鱼雷获得了重大突破。怀特海德购买了奥比拉(Obry)陀螺仪的专利,将其加入到了鱼雷中,极大地提升了准确度。1901年是下一次飞跃,美国引入了加热式鱼雷。通过对压缩空气的加热,鱼雷射程从1890年代的1000码增加到了4000码。此时鱼雷的射程已经超过了大型与中型口径火炮的标准交战距离(2000码)。

 

测距:随着火炮技术发展,有效的远距离(2000码以上)射击更为重要,但是缺乏测量目标距离的手段。早期的六分仪类测距仪——沙俄的留索型(Liuzhol,1882年),留索-马奇谢夫型(Liuzhol-Maikishev,1894年),德国Handgerät型(1893年),美国菲斯克型(Fiske,1892年)和刘易斯型(Lewis,1898年)——所提供的距离精度不足以支持炮击。但是另一种装置很快登上了舞台——光学测距仪。

苏格兰巴尔与斯特劳德公司(Barr & Stroud)在1888年生产了第一台简易测距仪。他们的第一台海军测距仪FA1型在1892年投产。英国海军部在1893年下单了第一批测距仪。日本紧接着为他们即将建造的新装甲巡洋舰——吉野号购置了测距仪。这将成为第一艘使用光学测距仪参加实战的战舰,可以提供最远4000码的精确距离。巴尔与斯特劳德的第二种测距仪FA2型在1895年完成,获得了全世界的订单,使得测距仪正式加入时代舞台。

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