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法在1860年美国南北战争时期,由美联邦陆军少校托马斯·J·罗德曼发明,故又称罗德曼法。当时据称一举将炮管寿命提升五倍之多。
而其方法本身非常简单:大家都知道,水的比热容要比空气大得多,因此水冷比气冷也快的多,要让里层比外层先冷却,那就用水来冷却炮管。当然,若是真的直接往红热炮管内注水,结果只会让炮管破裂;实际上的方法是,把铸造炮管时,用来作炮管内模的模具换成空心的,中间加上冷却水管道,然后往里面注冷却水就行了。当然这冷却水管道必须要作成可循环样式来保证内膜温度稳定,譬如采用U型管模式从里面开始注水,这样持续循环冷却。
唯一的问题是冷却速度,也就是水循环速度是有讲究的。太快冷却的话内管会破裂,必须有适当的速度进行才行。罗德曼从1844年提出理论到实验论证出科学合理的技术参数用了10年时间。当然这种技术参数是有针对性的,都是基于当时的材料铸铁和机加工水平。
此法可以大幅降低成本,并使铸造大口径火炮成为可能。原因就在于这种“内模水冷技术”可以大幅降低火炮尤其是大口径火炮铸造时的废品率。
19世纪中期以前,不管东方或西方,火炮铸造的废品率相当高。这种情况在明末引进西方火炮制造技术时,《火攻挈要》中记载,由于当时铸造的品质尚不十分稳定,即使是在欧洲,“铸十铳能得二、三铳可用者,便称高手”。废品率高达70~80%以上。这样火炮的成本自然很高。
而火炮铸造废品率如此之高的原因,最重要最根本的就是炮管内外的冷却速度差距问题。而且炮管的口径越大,炮管壁也越厚,炮管内外冷却速度的差距也越明显,由于这冷却速度的差距,许多材质不好,不够均匀的炮管,就会在冷却时因为热胀冷缩而在火炮身管产生裂痕。而身管出现裂痕的炮管,自然就是废品了。
不只如此,由于炮管内外冷却速度的差异,有些裂痕外表上是看不见的,而是在管壁金属内部。所以当时造好的火炮,均需作第一次试放。就是在炮管内填满火药但不装炮弹,释放一次,以管壁无裂痕者为合格。如果管壁有内伤,这一放就会裂开来,可以立刻淘汰了。
而内模水冷技术,可以保证内外管冷却速度相同,或者经过实验与调整,将速度差异控制在安全的范围下,如此身管就不会产生内伤了。这一来立刻把废品率降低到个位数百分比,甚至降低到零,从而使造一门炮的价格大幅下降。而炮本身也因为比较结实没有暗伤,因此平均寿
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