羅德曼鑄炮法

　　　　羅德曼鑄炮法

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　　這種方法可以大幅加快鑄炮速度并降低廢品率，更重要的是可以大幅提升炮管壽命。這就是讓炮管由里往外冷卻，稱之為內(nèi)?？煽乩鋮s技術(shù)，或者內(nèi)模水冷技術(shù)。

　　一般鑄好的紅熱炮管在靜置時(shí)的自然冷卻，是由外往內(nèi)，原因一是炮管外表面面積比內(nèi)管大，其二是外面空氣流通比內(nèi)部快，這樣自然外層比里層冷的快，最終形成層層膨脹的結(jié)果，強(qiáng)度降低。但是如果能同時(shí)讓炮管里層冷卻，甚至使之比外層先冷下來(lái)，不但可以提升整根炮管的冷卻速度，更可以提高炮管性能。

　　一種說(shuō)法是里層冷卻固定后，當(dāng)外層逐漸冷卻時(shí)，由于熱脹冷縮的關(guān)系，炮管外層冷卻時(shí)，就會(huì)箍住內(nèi)層，往里面產(chǎn)生一個(gè)向內(nèi)的應(yīng)力。另一種說(shuō)法是，炮管由內(nèi)往外冷卻，則同樣由于熱脹冷縮，炮管壁靠里的部份密度會(huì)較高，靠外則較低，可增加內(nèi)管壁的強(qiáng)度。無(wú)論哪種原因結(jié)果是肯定的，那就是不僅炮管的壽命大幅度提升，大口徑火炮的廢品率也十分低。

　?。ā铩铩镒ⅲ焊鶕?jù)本人國(guó)內(nèi)一流工科院校機(jī)類專業(yè)，且在鑄造實(shí)習(xí)中的鑄造應(yīng)力分析上被老師表?yè)P(yáng)的水平來(lái)看，第一種說(shuō)法是對(duì)的；第二種說(shuō)法中，內(nèi)層密度大，估計(jì)是因?yàn)橥鈱庸烤o的應(yīng)力壓縮形變導(dǎo)致）

　　該鑄造法在1860年美國(guó)南北戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期，由美聯(lián)邦陸軍少校托馬斯·J·羅德曼發(fā)明，故又稱羅德曼法。當(dāng)時(shí)據(jù)稱一舉將炮管壽命提升五倍之多。

　　而其方法本身非常簡(jiǎn)單：大家都知道，水的比熱容要比空氣大得多，因此水冷比氣冷也快的多，要讓里層比外層先冷卻，那就用水來(lái)冷卻炮管。當(dāng)然，若是真的直接往紅熱炮管內(nèi)注水，結(jié)果只會(huì)讓炮管破裂；實(shí)際上的方法是，把鑄造炮管時(shí)，用來(lái)作炮管內(nèi)模的模具換成空心的，中間加上冷卻水管道，然后往里面注冷卻水就行了。當(dāng)然這冷卻水管道必須要作成可循環(huán)樣式來(lái)保證內(nèi)膜溫度穩(wěn)定，譬如采用U型管模式從里面開(kāi)始注水，這樣持續(xù)循環(huán)冷卻。

　　唯一的問(wèn)題是冷卻速度，也就是水循環(huán)速度是有講究的。太快冷卻的話內(nèi)管會(huì)破裂，必須有適當(dāng)?shù)乃俣冗M(jìn)行才行。羅德曼從1844年提出理論到實(shí)驗(yàn)論證出科學(xué)合理的技術(shù)參數(shù)用了10年時(shí)間。當(dāng)然這種技術(shù)參數(shù)是有針對(duì)性的，都是基于當(dāng)時(shí)的材料鑄鐵和機(jī)加工水平。

　　此法可以大幅降低成本，并使鑄造大口徑火炮成為可能。原因就在于這種“內(nèi)模水冷技術(shù)”可以大幅降低火炮尤其是大口徑火炮鑄造時(shí)的廢品率。

　　19世紀(jì)中期以前，不管東方或西方，火炮鑄造的廢品率相當(dāng)高。這種情況在明末引進(jìn)西方火炮制造技術(shù)時(shí)，《火攻挈要》中記載，由于當(dāng)時(shí)鑄造的品質(zhì)尚不十分穩(wěn)定，即使是在歐洲，“鑄十銃能得二、三銃可用者，便稱高手”。廢品率高達(dá)70～80％以上。這樣火炮的成本自然很高。

　　而火炮鑄造廢品率如此之高的原因，最重要最根本的就是炮管內(nèi)外的冷卻速度差距問(wèn)題。而且炮管的口徑越大，炮管壁也越厚，炮管內(nèi)外冷卻速度的差距也越明顯，由于這冷卻速度的差距，許多材質(zhì)不好，不夠均勻的炮管，就會(huì)在冷卻時(shí)因?yàn)闊崦浝淇s而在火炮身管產(chǎn)生裂痕。而身管出現(xiàn)裂痕的炮管，自然就是廢品了。

　　不只如此，由于炮管內(nèi)外冷卻速度的差異，有些裂痕外表上是看不見(jiàn)的，而是在管壁金屬內(nèi)部。所以當(dāng)時(shí)造好的火炮，均需作第一次試放。就是在炮管內(nèi)填滿火藥但不裝炮彈，釋放一次，以管壁無(wú)裂痕者為合格。如果管壁有內(nèi)傷，這一放就會(huì)裂開(kāi)來(lái)，可以立刻淘汰了。

　　而內(nèi)模水冷技術(shù)，可以保證內(nèi)外管冷卻速度相同，或者經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)與調(diào)整，將速度差異控制在安全的范圍下，如此身管就不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)傷了。這一來(lái)立刻把廢品率降低到個(gè)位數(shù)百分比，甚至降低到零，從而使造一門炮的價(jià)格大幅下降。而炮本身也因?yàn)楸容^結(jié)實(shí)沒(méi)有暗傷，因此平均壽命提升五倍。

　　此外，在鑄造超大口徑炮時(shí)，由于口徑越大，則內(nèi)外冷卻速度差距就越大。因此在自然冷卻的時(shí)代，口徑越大的炮鑄造時(shí)的廢品率也就越高，重量與價(jià)格因此也就越高——不成正比，幾乎是指數(shù)性上升。到了一定程度以上，就是幾乎百分之百的失敗率了，而羅德曼的“內(nèi)模水冷技術(shù)”解決了這個(gè)問(wèn)題。