转载：19世纪风帆战舰上的“新技术”（五）

此文转载自核动力爱胖达老师的微博，近期我们会推出一系列核动力爱胖达老师微博里关于帆船的系列文章，在此特别感谢胖达老师的无私奉献！！

有了爆破弹就可以虐杀风帆战舰了么？

题图：丹麦日德兰号大型蒸汽巡航舰领衔丹麦海军，铁甲舰时代以后，这种二流海军里，这种船和铁甲舰是并重的角色。

前文介绍了，为了能在1860年造出铁甲舰，整个19世纪上半叶以英国为代表的欧美先进国家大费周章、一波三折的海军新技术过程：

在传统的木工造船基础上初步实现战舰的大型化。克服传统木造工艺的局限：

（http://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309404019924652660408&mod=zwenzhang，

http://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309404020286306571021&mod=zwenzhang，

http://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309404020651529779551&mod=zwenzhang ），对延续200的木工造船工艺进行改进，并利用当时改进的低成本生铁生产技术，扩大铁加固件的使用范围，产生了大型木造船体结构：

（http://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309404021717294016537&mod=zwenzhang；

http://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309404022066834719618&mod=zwenzhang；

http://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309404022425296712247&mod=zwenzhang；）。

然后是一系列突破传统的技术改进、创新：

（http://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309404022838192421533&mod=zwenzhang；）

首先实现了战舰“全大口径”主炮群的火力倍增，虽然这“大”是相对于17、18世纪：

（http://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309404023186793563304&mod=zwenzhang；）

到此19世纪上半叶战舰发展的关键短板就体现出来了，这就是锻铁工艺，有了好的辊轧工艺，才能不受约束地建造百米战舰，耐高压的锅炉、厚重的装甲板、膛压更高口径更大的巨炮。所以可以说铁甲舰是风帆战列舰的自然发展，在19世纪50年代锻铁工艺成熟之前，人们只能满足于建造大型化的、蒸汽辅助动力的、风帆战列舰，搭好舞台等着主角（http://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309404024318123231420&mod=zwenzhang ）。直到19世纪50年代末重甲的大炮巨舰才千呼万唤始出来。为了这一天，从1830年代开始呼唤，整整呼唤了30年。这声呼唤就是法国的裴克桑海军元帅与他的“未来舰队”，其核心就是爆破弹海军加农炮，在这之前的整个风帆时代里，爆破弹的引信不安全、没有合适海上使用的火炮（http://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309404024655521418372 ），两方面问题都被他解决，这就是裴克桑爆破弹加农炮。

当时在法、美两国海军内外，各种技术人士开动脑筋，想办法以蒸汽新时代的新科技，一夜之间颠覆英国的风帆海上霸权。像蒸汽推进技术和钢铁加工技术，都是“太不争气”，花了整整半个世纪，到1850年代才算初步成熟，满足海军严苛的使用条件，只有裴克桑这样的、原有火炮弹药技术的改进，在1820年代就初步走向实用。

第一是改进了引信、发明了可以安全装填的爆破弹。

这种引信不再需要事先点燃，而是靠火炮发射，弹丸出膛时炮口泄出的火焰引燃。根据射程估计弹丸飞行时间，在信管上打孔控制信管起爆装药的时间。

用木制弹托固定弹丸的方向，让信管只能朝外，这样就不容易在炮膛内意外、过早引燃信管了。

第二是搭配加农炮使用，这样平直的弹道就可以保证命中率不是太惨了。下图这是英国模仿裴克桑炮的同类产品，一种身管比较短的8英尺爆破弹加农炮。可见这个加农炮的炮管尾部“火药室”（Chamber）像臼炮、榴弹炮一样有缩细，这是为了减轻火炮的重量，药室小那么炮壁就更厚，可以承担黑火药爆炸的压力，而无需增大炮尾部分的直径，让火炮太重。

为什么爆破弹加农炮容易超重？因为这弹丸很大，8英寸也就是203毫米即一扎长，而当时统一的战列舰主炮尺寸是32磅炮的约150毫米。弹丸大自然炮管直径也就大，而要把更大的弹丸发射得跟原来小弹丸一样远，所需火药也就更多，炮管壁就要加厚抵抗火药爆炸时更大的压力。所以为了不超重，上图的英国55英担（差不多3吨）炮就采用了缩细的火药室。可加农炮是按照图中这样放平了发炮的，火药难免沉在火药室的下半部分，结果造成爆燃推力不均匀，有炸膛危险，所以只好采用减少发射药量、牺牲射程的办法。

总结起来就是一颗大个的爆破弹搭配身管较短的加农炮在有限的射程上使用。

为什么爆破弹必须个头大？

1）它的毁伤机理是首先砸进敌舰木头船壳里，然后把它炸成渣。可是炸弹是空心的，只有个头更大的炸弹才能具有类似小实心弹的动能来保证它能砸进船壳里。小炸弹甚至因为速度不足而被敌舰船壳、表面铁栖装品弹开。

2）炸弹的内部充填的是火药，密度很低，而且还插有一根引信，结果造成炸弹的重心不在球心，这样一个偏心球体在飞行时它的运动更加不规则、造成额外的空气阻力消耗弹丸的动能，更需要大直径来保证这发炮弹能有足够末速度来砸进敌舰船壳里，否则被弹落水中、或者弹开到远离船壳的半空中爆炸，效果就大打折扣了。

为了发射这枚大炮弹，火炮也只好跟着增大，可是战舰就只有16到18米宽，一个3米长的炮管，后座一米到一米五，两舷加起来的操炮空间就需要10米上下，所以炮管不可能太长。

3米长的32磅炮就是20倍口径，可是3米长的8英寸68磅炮则只有15倍口径，所以就成了“短身管”加农炮。于是弹丸初速就下来了，炮弹射程没那么远了，再加上采用缩细的药室、减半的发射药，射程只好更近。

胜利号横剖面，可见战舰上横向空间很拥挤

尽管这样，裴克桑炮把一艘退役80炮战列舰轰杀至渣，在人类历史上第一次实现“击毁敌舰”，这时候是19世纪二、三十年代，也就是战列舰统一32磅主炮的时代。

于是英美在考虑要不要跟进的时候就自然比较新武器和旧武器的威力。一方面裴克桑炮展示了可怕的杀伤力，另一方面在1827年，英国-法国-沙俄群殴土耳其的战争中，英国全32磅齐射实际上也几乎将土耳其战舰的侧面结构全毁。

反映1827年被土耳其舰队惨遭虐杀的俄罗斯油画

当然，木头结构在爆破弹面前是完全没法生存的，抵御爆破弹就需要铁甲，这就要求铁甲也能抵抗32磅实心弹丸的轰击，现在看来这不是明摆的么？能抵抗炸弹不能抵抗球形弹丸么？——当时锻铁（Wrought iron）似乎碳含量过高，所以在球形弹丸面前硬度虽高但是太脆，19世纪30年代一次实验，弹丸把铁船壳打了个两舷对穿，两面溅射出死亡破片雨。

同时，裴克桑炮弹必须打进敌舰船壳里并成功起爆才有那样的恐怖战力，这一点上就体现出这种“新科技”和古老的实心炮弹相比，巨大的不可靠性。首先是短身管、射程并不突出，然后偏心球形炸弹的弹道更加没谱，最后人为估算、设定的引信起爆时间更不靠谱：敌我两舰时刻在相对运动，能否恰好让炸弹砸进敌舰船壳，或足够贴近着船壳爆炸，这都是不可控因素。所以1855年克里米亚战争时，优势的沙俄舰队用爆破弹轰杀了2个多小时才完败土耳其小舰队。而当进入铁甲舰时代，Lissa海战里奥匈木质蒸汽战列舰凯撒号被数艘意呆立铁甲舰围攻，如下图：

战斗结束后这船似乎只倒坍了前桅杆，撞掉了装饰舰首，舷侧炮甲板似乎完好无损，如下图。

而且这些还是这船撞击意大利战舰而自找的伤害，这船抵近射击的实心炮弹还卡住了一艘意呆立铁甲舰的炮塔让其无法转动。这首先体现了近代以来意呆立三军开玩笑般的战斗力。而且暗示：爆破弹的引信和炮弹飞行轨迹太不可靠，意呆立要么因此不愿意使用它们，要么就是发射出去的爆破弹全部没能发挥效能——实战和靶场差太多，武器仅仅原理可行还远远不够，可靠性是第一位的。

于是19世纪30、40年代英美海军，甚至包括法国海军自身，虽然都列装了爆破弹加农炮，但是仅限于辅助32磅主炮群，只在风帆战列舰首尾的炮位搭载1到2门这样的火炮，其它炮位全是32磅炮。同时英美还有实心弹丸-爆破弹通用加农炮。英国的就是8英寸/68磅通用炮，美国则是达伦格尔“大酒瓶”。

英国的95英担（合4吨多）实心弹丸-爆破弹通用加农炮，因为太长（3米）、太重所以在风帆战列舰上只能在露天甲板搭载一门。炮甲板的首尾炮位搭载重65担（3吨半不到）、长2.7米或重55担（3吨不到）、长2.4米的“裴克桑型”专用爆破弹加农炮。

勇士号上的95英担

65英担短炮

当1860年铁甲舰时代到来，英国勇士号这样巨大的铁骨万吨轮，她的舷侧炮位就搭载了95英担的通用加农炮。但是讽刺的是，这些铁甲舰从舰首到船尾围绕水线一圈全设置了厚重的装甲，爆破弹对其无计奈何，根本无法击沉这些战舰。于是铁甲舰时代的主流炮弹就成了全靠动能击穿装甲的实心“穿甲弹”（Amour Piercing Shot）。

法国玫红色号铁甲舰，可见水线装甲带（Water line amour belt）

这穿甲弹虽然目标变成了铁甲，但是毁伤机制跟风帆时代的实心球一样，全凭动能，所以英文名字里仍然叫“Shot”，而不是炸弹的“Shell”（即“壳”，里面填充炸药）。所以裴克桑爆破弹加农炮只是一个历史的插曲，虽然它是很重要的插曲，是推动蒸汽、重甲、巨炮相互整合产生出铁甲舰的主要因素。铁甲舰时代的主流武器系统可以说仍然按照风帆时代已经划定的既有轨迹继续发展、提高。

【插话：我把铁甲舰时代的穿甲弹叫做“实心弹”可能许多人就要疑问了：不能爆炸么？——对，“基本不能”。因为虽然从1860年代英国就列装了有装药的穿甲弹，但是问题跟裴克桑爆破弹一样，引信还是不可靠；实际上直到第一次世界大战的日德兰海战时，英国仍然有穿甲弹引信提前引爆的记录。未能穿透敌舰装甲就爆炸，弹头碎裂失去了穿甲能力，这样的穿甲弹就完全没用了，还不如没带引信的实心弹，至少能击穿敌舰装甲带，让她露水、击穿敌舰炮塔装甲，至少能让一门主炮无法使用。而引信提早爆炸，弹体碎片就会完全被装甲格挡，无任何实际伤害。所以英国这批早期穿甲弹后来使用时，习惯撤去引信和装药并灌沙子配重。直到19世纪末，英国海军穿甲弹的实弹验收，在靶场都是拆掉引信和装药再进行火力测试。1905年日俄战争中的对马海战，确切记录到击穿装甲后爆炸的穿甲弹只有沙俄的一枚，日俄双方实质上都等于在使用引信失效的“实心”穿甲弹。可见当时人对穿甲弹的看法是：第一要务是穿甲，如果穿甲后能爆炸那就是老天开眼——穿甲弹装药一般只在炮弹全重的百分之几。所以当博主小时候，不只一位历史老师看了参考教案，向我们感叹北洋水师的主炮竟然发射实心不能爆炸的炮弹，博主和小伙伴纷纷顺应老师的引导，怒骂大清的昏聩，谁知实心穿甲弹是那个时代打击敌舰主炮、指挥塔、水线装甲带等要害部位唯一可靠的工具。。。】

裴克桑的“新海军”是以爆破弹为核心的小型铁甲舰队，他认为这只力量就可以颠覆英国的海上霸权，但是19世纪50年代前的科技水平能满足军事实用标准么？上文说了当时钢铁工业技术还差强人意，薄铁板在实心弹面前只有粉碎的份——只有1850年代后的美国多层铁板（Lamented plate）“装甲”和英国才能辊轧的、防弹效果更佳的厚重“装甲板”（Armor plate）才能真正抵挡实心弹丸。另一方面，蒸汽推进技术也还不够成熟，它们放在风帆战舰上作为辅助动力尚且可行，但是要制造高速的小铁甲舰那就很困难了，且看下回：1815~1850蒸汽没能取代风帆。