
达尔格伦炮是根据实际膛压的测量结果绘制出的图纸火炮形状,然后根据图纸制造出的炮型。

膛压的测试:就是在一根厚壁的长管子上平行的按照等距离预先加工出一系列的垂直与炮膛轴线的孔,孔里面塞进小铁球,厚壁母管里面塞入发射药射击,炮身上的孔里面的小铁球就会由于膛压作用射出。利用仪器(单摆式动能测量仪器),就是子弹射击物体然后圆周运动上升到一定高度,根据动能和势能相互转变原理(动量守恒、机械能守恒)求出初速铁球子弹初速,再根据相应数据绘制出膛压曲线图。


然后根据这个曲线图来确定炮体周身所需要的厚度。(笔者:这个过程可能有能量损失带来的误差)
很明显可以看出,达尔格伦炮的炮膛底部与炮口处的壁厚比例十分悬殊,已经远不是传统火炮那种类似线性逐渐减薄壁厚的样式。
而且,根据膛压曲线来看,黑火药最佳的推力在弹径的15倍径左右;
据查到的资料,达尔格伦炮的倍径基本上也在这一范围内。当身管再延长以后膛压曲线趋于平直,加速度不再增大(注意是加速度),由于有膛压存在加速度仍然是有的,理论上加速度逐渐减少为零时速度达到最大,此时的身管长度为最佳,火药利用最充分,超过这个身管长度后弹丸会与炮管内壁摩擦导致速度降低。事实在黑火药时代尤其是前装滑膛炮时代这是不可能做到的。
在最短距离内加速到一个可以满意的最大速度是设计师们的终极目标!
当然,火药的力度、配比、制造工艺、装填压装密度都严重影响这火药的燃烧速度和膛压。
身管短的火炮需要燃速较快一些的火药,比如传统的粒状黑火药,但是这样会造成局部膛压过大。
身管长一些的火炮有更长的加速距离,那么火药就需要燃烧“慢”一些来使得火药燃烧对弹丸有更长的加速时间,比如栗色火药或者大药粒火药。
按照达尔格伦炮的身管倍径推断,当时使用的火药应该不是慢燃火药。
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闲话休提,找到了一段很有意思的文字和图片:


看图片,笔者第一印象是:罗德曼线膛炮这玩意明显不是单肉身管而是复合身管,或者说嵌套身管。

当然找到的线图也说明了一切。
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为啥会有这种情况???找到的一段资料:
During the War, and immediately after, attempts were made to cast rifled Rodman guns. Unsuccessful attempts were made to cast a 12-inch rifle in 1861, an 8-inch rifle in 1862, and another 12-inch rifle in 1868.[8] However Robert Parker Parrott at the Cold Springs Foundry near the United States Army Military Academy at West Point used the Rodman water core method of casting to produce large bore rifled guns in 200, 300, and 400 pound models. Parrott rifles that had been cast using the Rodman method were inscribed with the initials WC in order to differentiate those guns from ones that had been cast using ordinary methods. Primarily these guns were used on naval vessels especially large monitors. In the 1870s and 1880s efforts focused on converting existing Rodman guns into rifles. 10-inch Rodman smoothbore guns were converted into 8-inch rifles. The first method used was inserting a wrought iron rifle sleeve through the muzzle, a similar steel sleeve was also used later. The last method involved drilling and tapping the breech of the 10-inch Rodman and inserting a rifled steel sleeve and screwing it in tight with a threaded breech plug. These breech inserted guns are easily recognized by the square “cascabel” which was designed to provide purchase for screwing the breech plug and liner securely into the gun.
These conversions were not viewed favorably and were primarily seen as cheap stopgaps until modern breech-loading rifles could be developed and emplaced.
大意就是,战争期间尝试着制作了一些罗德曼线膛炮,在1861年制造的12英寸、1862年制造的8英寸、1868年制造的12英寸都是不太成功尝试。然而罗伯特帕克帕洛特在冷泉铸造厂附近的美国陆军军事学院西点军校用罗德曼水芯连铸法成功的生产大口径线膛炮的200,300,和400磅的型号。。。。。。
。。。。。。。10英寸的罗德曼滑膛炮要想转换为8英寸的线膛炮。所使用的第一种方法是在炮口内插入一个变形的膛线铁质套筒,后来一个类似的螺纹钢套也被使用。最后一种方法是在的10英寸罗德曼臀位(尾部)钻孔攻丝然后插入螺纹钢套筒拧入螺纹闩插紧。
不过这些改装并不被看好,应该主要是看做成本比较便宜的权宜之计。。。。
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笔者分析:线膛炮的炮弹比同口径的滑膛炮重的多,而且需要的发射药估计也会多一些(这里姑且不算按照滑膛炮设计的身管长径比加上膛线缸套就发射相应的线膛炮弹的劣势),更重的炮弹更多的发射药使得这种形状的炮身根本不合适!
更重的炮弹和更多的发射药,加上密封更严密,膛压更高,炮弹与身管之间的摩擦和炮管本身受到的扭矩毫无疑问都将剧烈增加,这对于炮膛底部和炮口处严重悬殊的壁厚是非常大的挑战。
无怪乎早期直接在炮体上拉膛线会不成功!!
后来采用的加厚壁厚的方法:其实说白了就是将口径较大的滑膛炮里面塞上一根一定壁厚的口径较小的线膛钢套管(10英寸滑膛变成8英寸线膛),这样总体算下来火炮的“总壁厚”增加,能承受的膛压更大,况且由于较小的口径级别发射的线膛炮弹重量也能减轻,安全性增加。
当然,这属于“大口径”炮变成“小口径”炮了,而且加工上更复杂,很显然,先铸造大口径炮身再嵌套小口径内钢管,闲的**。。。

所以还不如直接铸造更厚壁加强的炮管然后直接拉膛线更节省制作工艺和成本。。。再者,当时的铸炮材料主要是灰铸铁,抗拉强度也是捉急。与后来的流行的多层套筒式身管火炮性能是不可同日而语的。


所以,也就不难给出最后的评论就是“不过这些改装并不被看好,应该主要是看做成本比较便宜的权宜之计。。。。”了。
