浅谈海军早期炮火设计与发展

登船战是一件了不起的事，因为这是短兵相接的战斗。不仅危险也更加残酷。如何避免此类的战斗，就是发挥远程打击手段。海战中很早意识到这一点，古代他们就在各种战船上安装了弹射器。然后轮到投掷石头，还有装有易燃液体的罐子以及所谓的“希腊火”。

然而，随着火药的出现，所有这些都成为了过去，大炮成为了主要的海上武器。随着英国、西班牙以及其他采取行动建造强大舰队的国家的橡木林逐渐减少和消失，船舶变得越来越大，船舷也变得越来越厚。在那个时候，炮兵的主要任务是稀释对手的上层甲板上的船员，并尽可能地摧毁他的索具，从而剥夺他的行动能力。

把目光投向这张图片吧：

如果炮弹只是击中船体，那只会留下一个小洞，有什么了不起的呢？而且一门炮的重量达到三吨，价格也不菲。以1827年10月8日（20日）的纳瓦林战役为例。俄罗斯舰队的旗舰“阿佐夫”在此次战斗中被击中153个弹孔（其中七个位于水线以下）。想象一下，在船体长度仅为54.3米的情况下有153个弹孔。即使受到这样的损坏，该船不仅没有沉没，而且没有失去作战能力，10月13日就平安地驶入了拉瓦莱特（马耳他岛）。

如果增加炮的口径，那么炮就会变得难以搬运。

这是24磅卡隆炮与炮架的插图，带有说明（Misc 60A）。 可能是早期型号，具有圆形螺栓，带有第二个滑轨。

于是英国人想出了卡隆炮。这些短管大口径的炮具有更大的炮弹质量，但火药装药较少。炮弹的飞行速度要低得多。它不是穿透，而是冲破敌舰的船体，造成比较严重的损坏。

一门32磅卡隆炮的立视图，该炮装配在1804年的16炮船级单桅纵帆船"海伦娜"Helena上装备。

然后，轰炸炮出现了，即发射爆炸弹的炮弹。随着战斗距离的增加，目的是为了加大瞄准难度和船体装甲。当船舶开始用金属制造时，船体尺寸的限制大大扩大，排水量增加，炮也开始变成射程数十公里的真正怪物。

甚至装填这样的炮弹也成为了一个复杂的技术难题，而炮塔的设计就像是工厂车间里的某台机器在运转。

但这只是一个图表，而莱昂尼德·索博列夫在《大修》中描述了装填过程：碰撞声、轰鸣声、叮当声、嘶嘶声充斥着炮塔。

炮弹出膛那一刻，各种因素都试图使其偏离正确的轨迹。装药的爆炸力和地球引力、空气阻力和偏转、空气湿度和随着飞行高度的变化的气体密度、最后是风和开火时船体的移动。炮弹的形状和重量也很重要。最后是炮管的磨损和时间。

这些因素中的相当一部分早已纳入了射击表中，校正是通过专门的自动装置进行的，但这并不否认炮手的经验甚至才能的重要性。

而你的船在移动，敌船在15-20公里之外也在移动，水面上没有任何可依靠的标志物。在雷达出现之前，测距员的工作尤为重要，他们的光学设备是确定目标距离、方向和速度的唯一手段。

那么现在呢？海战中主要武器的角色早已被导弹取代。主炮的最后一次使用，大概就是美国战列舰出击了。

现在，海上的小口径火炮用于对抗导弹和小型目标，在这个角色中它们肯定还会存在很长时间。

有一本维亚德里姆·帕夫洛维奇·弗努科夫（Vladimir Pavlovich Vnukov）的精彩书籍，就叫《炮兵》。书中非常通俗易懂地讲述了与炮兵射击相关的一切。不过，书中并没有关于舰载炮兵的内容。

总体上说，它们之间的区别并不是那么大，尤其是舰载炮兵也用于对陆地目标进行射击，就像上面的照片中炮管显然是朝着陆地射击一样。然而，对于海上目标而言，射击精度仍然至关重要，因为他们不是在打击广阔区域，而是在打击点目标，而且这些目标通常处于极限可见范围，而且还在积极移动。

至于它们还具有强大装甲这一点，我们稍后再谈。在更加传统的时代，当步兵是通过密集编队移动时，更重要的是不是爆炸威力，而是每颗炮弹爆炸所产生的杀伤元素数量。在海战中，更重要的是每次射击传送的炸药量，以破坏舰船结构。

为了增加这个数量，可以继续增加炮口直径以容纳越来越大的弹头。但是这个过程并不是无限的，同时炮的重量和弹头在空气中的阻力也会不成比例地增加。似乎问题很简单——制造一个更长的炮弹，尽管直径相同，但可以容纳更多的炸药。但是这样的炮弹会飞行得怎样呢？以下是弗努科夫的书中的插图：

随着弹道的降低，越来越大的空气阻力将对其侧面产生影响，而炮弹简单地开始翻滚。射程和射击精度会急剧减少。

聪明的人类早就注意到，快速旋转的陀螺在受到外力作用时会保持其位置，因此为了在飞行中稳定炮弹，人们想到了让炮弹旋转的主意，但是这个想法实际上更早就出现在滑膛枪械中。

我们在炮管上做出螺旋状的纹路，然后给炮弹安装一个软金属制成的导向环，通常使用铜。导向环的直径略大于炮弹本身，射击时它会嵌入纹路并使炮弹旋转。这样就得到了一个飞行中不受空气阻力影响翻滚的陀螺。

这里有一个有趣的时刻。如果炮弹从炮管中以30度角射出，那么它会一直飞行到以这个角度落地吗？而在其顶部安装的引爆装置，它必须在接触表面时才会触发，这样做有什么意义呢？事实上，情况并不完全如此。

这个有趣的原理是由陀螺效应引起的——陀螺会对外力作用产生垂直方向的旋转。换句话说，如果一个顺时针旋转的炮弹开始受到垂直平面内的空气阻力的影响，它会开始偏离自己的旋转轴向右。现在空气从左侧对它施加压力——它开始向下偏离。空气从上方施加压力——炮弹开始向左偏移。

就这样，它飞行着，头部像漏斗一样，接近目标，但绝不会翻滚，并且在飞行结束时头部朝前。这正是用于冲击引爆器的必要条件，冲击引爆器位于炮弹的前部。这个引爆器是一个有趣的装置。它不应该在炮弹发射时受到强烈的动态冲击触发，但同时必须足够敏感，以便在炮弹接触到任何障碍物时立即引爆。

但是在开阔地区对抗活动目标时，爆炸会产生大量碎片，将表面上的一切都扫荡一空。但是当步兵躲藏在地堡里时，他们对这些碎片并不关心，除非碎片直接击中壕沟。在这种情况下，最好稍微延迟爆炸，以便炮弹能够深入土壤，然后爆炸会把藏在其中的一切都掘出来，这就是所谓的炸裂作用。对于足够软的土壤，炮弹需要0.03到0.05秒的时间来深入——这就是引爆器所调整的时间间隔。炮术是一门精确的科学！

但假设射击目标是一艘装甲舰——前端引爆器在撞击装甲时会被摧毁，即使它触发了，爆炸也会在船体外发生，可能不会造成特别严重的损害。在这种情况下，使用所谓的底部引爆器，这些引爆器位于炮弹的底部。炮弹穿透装甲，然后通过特殊的减速装置在船舱内引爆。

总的来说，现代引爆器分为冲击引爆器（受到弹药撞击障碍物的冲击触发）、远程引爆器（或管式引爆器）——烟火引信、机械引爆器和电气引爆器（在发射后通过一定时间间隔触发）；无接触引爆器——雷达、红外线、光学、电容、声学、气压、振动（在与目标的最佳距离处无需接触触发）；执行引爆器（在接收到来自基地的编码外部信号时触发）。

显然，这样的炮弹必须具有特殊的强度，以免在装甲上无谓地破碎，但同时必须具有足够数量和质量的爆炸物质，以便它可以从内部炸碎炮弹。在这方面，日俄战争后揭示的事实很有趣。俄国人使用装甲穿甲弹进行射击。但是它们的质量令人怀疑。引爆器没有起作用，即使它们起作用，炮弹的填充物也是不合格的，并且其中大部分穿透到了日本舰船内部，却没有爆炸。此外，由于俄国人试图加强炮弹，它们的壁厚变得足够厚，导致内部爆炸物的数量减少。

日本人则依靠炸裂作用，超敏感的引爆器据目击者称，甚至在与桅杆装置相撞时也会触发。俄国船被火海和爆炸所包围。日本炮弹壁薄，其中的爆炸物比俄国炮弹多得多。这就是它们对“鹰”号战列舰造成影响的结果。

类似的轰炸摧毁了大量提供火炮作战所需的辅助设备，从测距仪等开始，而烟囱的破坏和损坏降低了锅炉装置的功率，而且在露天战斗阵地上的人员也遭受了严重损失。此外，在持续不断的炮击中经常发生大规模火灾。不过，也有另一面的影响：一些日本炮弹在发射瞬间就爆炸了。

炮弹的几何形状也会影响其精度和射程。针对不同的目标会使用不同形状的炮弹。以下是装备海上炮台的塞瓦斯托波尔第30号305毫米炮弹：

这些炮弹的口径相同，但形状却大相径庭。最左边的明显是为了最大程度的射程和爆炸效果，而中间的可能更适合穿甲用途。这些是“衣阿华”级美国战列舰的炮弹。

口径为406毫米。这是一枚经过这种炮弹击中后的“大和”号战列舰的66厘米厚装甲板：

让我们暂时将文章之外的新趋势留在一边，比如回到某些情况下的滑膛炮设计，这大大延长了炮管的使用寿命，而通过在射击后展开特殊的尾翼 - 空气动力稳定器来实现炮弹在飞行中的稳定，这也使得炮弹绕长轴旋转，尽管它们的精度仍然不及螺旋桨式。现在已经出现了在飞行中可控制的炮弹，但需要记住这会导致成本急剧上升。另一方面，一个或两个昂贵的炮弹能够确保摧毁目标，而不是几十个更便宜的炮弹击中空气。

例如，自2014年以来生产的美国127毫米Excalibur N5炮弹，射程可达50公里，在该距离上的平均偏差为2米。一枚“Excalibur”炮弹可以摧毁以前需要10至50枚常规非制导炮弹才能达到的目标。