大明从建国之初就组建了科技院,专门负责研究和改良,一切对民生,商业,军事有用的东西,如今两年多过去了,终于继改良了投石车以后又出现一项跨时代的发明。
大明改良的投石车射程更远,准度更高,在战争中让各国吃够了苦头,黑火药的大概配比李旭已经交给了科技院,科技院也早就研究出来了。
李旭只记得黑火药是用硝石,木炭,硫磺配置而成的,具体配比他不清楚,科技院经过多次研究后,终于给出了最终数据。
火药的成分为75%硝酸钾、10%硫磺,以及15%的木炭。
大家都知道,火药是硝石(硝酸钾)、硫磺和木炭混合而成。但光知道这个还不够,配方不对的火药只能用来娱乐。
化学方程式告诉我们,硝酸钾74.64%、硫磺11.85%、木炭13.51%的质量比,火药可以最充分地燃烧。但在古代,研究者们是靠长期实践去改进配方的。欧洲人逐渐确定了75%的硝石、10%的硫磺、15%的木炭为火药最佳配比。
火药的灵魂是硝石,它相当于“固态氧气”,帮助燃烧;硫磺是常见的易燃物;木炭则让燃烧更和缓。
如果硫磺配比增加到70%,火药就可以用来爆炸开矿,但不适合推动弹丸;如果木炭配比增加,火药就倾向于和缓燃烧。第一次鸦片战争,英军攻占虎门炮台,缴获了清军几万斤黑火药,认为劣质不堪使用,全倒进海里了。这种古老的黑火药
黑火药,木炭配比极高,优点是稳定不失效;缺点是烧得慢,能量低,以至于有的弹丸刚出炮管几米就掉下来。
而欧洲人早在15世纪,制造的都是 “麦粒”黑火药,威力远超原始火药。
“麦粒”火药制造有诀窍
造出好的火药,步步都有诀窍。
首先,火药用的木炭一般是用柳树烧的,但欧洲人发现,用赤杨或欧洲鼠李更好。用恰当的温度焖烧恰当的时间,才能得到最适合做火药的木炭。
硫磺一般用西西里的纯净硫磺。如硫磺不纯,就得蒸发后重新结晶。不纯的硝石也得溶解加工,提取出纯的结晶。
早期的火药像面粉,加工时飘扬的粉尘容易爆炸。欧洲人混合粉末时加水、酒或硝溶液,将“面粉”做成“糕饼”;再碾碎糕饼,然后用青铜或石头的磨床,将其破碎成谷粒大小。再过筛,分出各种规格的火药颗粒,小的如黄米,大的如麦丽素,这就是“麦粒”火药了。
这一套工艺不仅安全,而且有利于硝溶液渗入木炭多孔结构。“麦粒”比起粉末燃烧效率高2倍,就好像枝条比锯末更容易燃烧一样。
东方人的原始工艺,只将原材料粉碎、搅拌就完事儿。杂质很多,而且粉末运输颠簸,硝石粉会沉到下层,受潮后板结。18世纪90年代,英国使团看到,一个清军士兵会买来材料,现场混合火药自用;欧洲最早的火枪手也是如此,但研发出“麦粒”火药后,就不需要这么干了。
15世纪后,欧洲火药作坊不断进步,引入各种机器,促进标准化生产,发明火药颗粒抛光,增加燃烧效率,还发明了石墨粉沾敷,防止受潮。
黑火药威力巨大,科技院最后研究出来的使用方法是,把黑火药密封在陶罐内,用泥巴封好口,然后插入长短不一测量过的引线,以保证陶罐可以在指定的距离爆炸,为了加大爆炸威力,陶罐里还被放入铁钉,铁片等物来增加其威力。
大明没有制作精密机械的机床,制造不出火铳等火器,李旭只好让他们把研发方向放在火炮上。
近两年的研究终于迎来了成果,
火炮的制作工艺很繁琐(各位大佬赶紧拿出笔记哦,以后穿越了用得上(●—●))
制造火炮有两种办法,第一种是打造法。
打造法的第一步是把生铁精炼成熟铁。
精炼生铁时,首先要选择优质的原料和燃料。
然后将选好的生铁原料放在炉内精炼,并且将稻草截细,掺上黄土,不断洒入火中,令铁屎自出。
这样炼五六火,再用黄土和作浆,加入稻草,浸一两晚上,然后把铁放入浆内,过半天取出再炼。
每一炉要炼到十火以上,把5-7斤的生铁,炼得只剩下1斤,才算炼熟了。
第二步是制板。
把精炼的熟铁打制成铁块,然后把铁板分作8块,再将小铁板打成瓦样,每一块铁瓦长1尺4寸,宽1尺1寸,中间厚,边上薄。
第三步是卷筒。
将铁瓦4块,用胎杆卷成一个铁筒,8块铁瓦共卷宗成两个铁筒。
第四步是结合。
将两个铁筒的筒端切整齐,用几个铁钉,将两个铁筒结合成一体。
第五步是加厚炮身的炮腹、装药、发火处。
用30斤铁分作两块,打成铁瓦,把它围在炮腹和装药、发火的地方,加厚这些地方,使其坚固。
第六步是制成炮的粗坯后,吊装上架。
上架后,要用墨线吊准,不能有丝毫偏差。
然后用钢钻把膛内铣得又光又圆,连膛内的灰渣都要用药水清除得干干净净。
第七步是安装火门,在炮身上锉出照门和护门。
这样,一门火炮就打制成功了。
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除了打制的方法之外,还有一种方法叫铸造法。打制法又叫锻造法。
铸造法的第一步是制模。
用非常干的楠木或杉木,按照炮体样式,制成炮模。
炮模的两头要长出一尺多,做成轴头,轴头上加铁转棍,然后将炮模安置于旋架之上,以便旋转上泥。
炮模做成以后,再将炮耳、炮箍、花头字样的模子安装上去,并且用细罗过了的煤灰把炮模均匀地涂刷一层,干了以后再用上好的胶黄泥和筛过的细沙,二八相掺,调合成泥,并把羊毛抖开,掺到泥里,和匀后作“经”。
泥调好以后,把它涂糊在炮模上,然后将转棍转动,用圆口木荡板,蘸水荡平候干。
待干后,照前法再上泥。
待上泥到一定厚度后,用粗条铁线,从炮模的头部密缠至尾部,缠完后照刚才的办法再上泥。
等上到快达到要求的厚度后,就用指头大的铁条,比照炮模的长短,长的多用,短的少用,均匀地摆放在炮模上作骨架。
随后用1寸宽、5分厚的铁箍,从炮模头部至尾部,均匀地箍在铁条之外。
然后再上泥,上完荡匀。
等彻底干透后,再将木芯取出,把炭火放进泥模内,一方面是为了烧干泥模,另一方面是为了把炮耳、炮箍及花头字样等件烧化成灰。
等冷却后,扫出灰渣,把木模底安放好,再安尾珠。
然后再上泥,干了以后,取出木炮模底,再用炭火烧化尾珠,完全冷却后,等着下窑铸造。
与此同时,用铁打制成模心,长短和火炮的内径长度相等,大小是火炮内径的一半,也同样上好泥,干了以后好用。
第二步是安放炮模和模心。
炮模轻的有几千斤,重的有几万斤,炮心也十分笨重。
要靠简单机械的帮助,先放好炮模,然后再把模心安装在炮模里,将下口塞紧,四周用干土垫好。
第三步是炼制配料。
不管是用生铁还是用铜,都要先进行提炼,然后浇铸成三五斤一块的薄片,等着浇入大炉内铸造用。
第四步是化铜(铁)浇注。
将精炼的铜(铁)放入预先用砖砌好的灶池形化铜浇注炉内,然后用大火将铜(铁)催化成汁,再逐渐添铜(铁)。
等到铜(铁)汁全部化清,如油如水,上面冒起金花绿焰之时,便引出铜(铁)汁,渐渐放入模内,等注满木模,就算浇铸完毕。
第五步是起心。
待炮铸成3天内,将模心摇松;到第5天,把模心取出;第8天将土挖开,把炮放倒,两头垫起2尺来高,把模子上的泥打去,扫干净,炮身就铸好了。
第六步是看膛。
就是用一定的方法,检查膛内是否光润,膛内光洁才是好炮。
第七步是齐口。
炮铸好后,炮口凹凸不平,必须齐口,使炮口齐整光滑。
第八步是鋐膛。
将镟刀扦入炮口,把火炮内膛镟得极为光滑。
第九步是钻火门。
大炮的位置是否适当,关系到火炮的使用。
所以要比照内膛尺寸,紧挨炮底,用纯钢粗钻,蘸油钻好火门,火门必须与炮底平行,才算合适。
火炮炮身全部加工完毕了,最后把安装在炮车上,就可以推出去参加战斗,驰骋疆场了。