核动力爱胖达 2016-09-12 10:53:54 Rating of the Sailing Men-of-War (Continued)
风帆战舰的分级（三）
接前文：http://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309404017384330544098
风帆战舰的分级就是多大的船需要搭载多少、多大的火炮，这么一个标准规定。所以武器和船舶本身的演化发展都需要标准的重新界定来保持与时俱进。18世纪80年代到19世纪，在当时已经开始崭露头角的“工业革命”，即技术革新的推进下，炮与船两方面都出现了很多新因素，导致分级体系的一再变化。
火炮武器上的进步就是大口径短重炮的采用，船体上则有战舰的不停大型化、新轻型战舰赶超旧重型战舰这些变化。
先来说说大孔径短重炮。
大孔径短重炮，音译“卡隆”炮（Carronade），是美国独立战争期间（18世纪70年代后期到80年代初），苏格兰的卡隆军火公司推出的一款面向商船的近距离威慑武器，歪打正着正好切合当时英国海军战术需要，在18世纪末的法国大革命战争、19世纪初的拿破仑战争中大放异彩，并导致了1815年战后英法美诸国舰载加农炮口径的统一，一改前文42、32、24、18、12、9、6磅。。。名目繁多各种口径火炮的混乱局面。
胜利号上卡隆炮，看口径是发射68磅弹丸、空前绝后的超大号卡隆炮，和人比起来可见这种炮的轻便。
苏格兰和英格兰合并以来，一直是经济欠发达地区，卡隆钢铁公司就是类似地方扶持本地工业产业的性质。类似这样的企业一般都强调引进新技术来实现跨越式发展，弥补自身生产和产品开发能力的储备不足。卡隆公司引进了当时尚属先进的钻膛技术，在钻膛技术出现以前，铸造的青铜和铸铁炮都像我国古代铸造火炮和大钟一样是内外范翻模，如下图。
由于内外范不可能严格的共轴，再加上铸造时高温金属溶液冷却下来的形变、释放应力等因素，这样铸造的大炮炮膛有很大不规则，为了防止弹丸在发射的时候卡在炮膛里导致炸膛，弹丸比炮膛内径小不少，两者之间存在“游隙”（Windage）。卡隆公司采用的钻膛技术，就是先只用外模铸造一根实心铁管，然后如下图。
用水力飞轮等驱动炮管旋转，并将一根固定的铁柱逐渐推进实心炮管里，就这样钻出炮膛，这种机械称为镗床。旋转钻出的炮膛形态规则得多，于是卡隆炮的球形弹丸和炮管内壁之间更加严丝合缝，击发时火药燃气不容易泄露，有效推力更大。本来卡隆公司是拿这种技术铸造标准火炮的，结果因为公司初出茅庐生产质控有问题，出现大量次品，被海军上了黑名单，不得已转向商船市场。
远洋大商船的具体需要是这样的：
1）海盗一般是驾驶小型快船跳帮打劫——因为商船运营成本限制了，水手数量有限，跳帮即可制服。商船只需要也只能够在近距离上高火力输出恐吓海盗；
2）商船只有露天能布置火炮，而且水手也少，人数只够操作小炮，但还要足够的威慑力。
卡隆炮就这样诞生了，因为卡隆炮炮膛与弹丸卡得紧，火药爆燃气体的泄露少，所以发射火药可以减少，于是炮管壁就可以减薄；满足商船的近距离恐吓需要，只要很短的炮管，数十米到上百米有效杀伤即可；于是，弹丸就可以做得很大，于是在几十米的距离上威力大大凌驾于同样重量的标准火炮之上。发射一颗葡萄柚那么大的24磅弹丸的卡隆炮，其重量是同样弹径标准火炮的三分之一，跟发射拳头大小弹丸的12磅、9磅标准火炮差不离。
美国独立战争中这炮一出，就技惊四座，因为英国海军正需要这样的武器。18世纪后期，英国的唯一两个真正有威胁的对手，法国、西班牙两国的海军水手在帆船操作水平上是大大落后于英国，导致英国越发敢于冒险采取危险的战术机动，以获得压倒性的战斗结果。这套战术以1805年纳尔逊在特拉法尔加大战中的策略为巅峰，就是先通过高超的帆船操纵技术，迅速接近敌舰，然后近距离高火力输出进行压制、杀伤，最后跳帮俘获敌舰。凭借着卡隆炮这种近战大杀器，在特拉法尔加大战中，虽然英国和法-西方面的伤亡总和基本可以相比，但是英国方面死亡人数只是法、西的十分之一。论装备方面，法国和西班牙也有类似的装备，比如法国是“海军榴弹炮”，就是这抛物线弹道的榴弹炮在晃动的海船上，精确度就不敢保证了。所以恐怕卡隆炮击杀敌方人员是立了头功。
卡隆炮的杀伤机理有两种。
一是发射葡萄弹，如下图。
即在一根铁杆周围采用龟甲缚般的绳艺，绑上许多步枪用的铅弹或者小铁球，它们出膛的时候就变成一阵死亡暴雨。这种弹药用于洗甲板。
二是隔山打牛，专门杀伤炮甲板舷墙后的敌人。博主作为一头理科胖达，大体推算如下：弹丸最大如一个柚子，船壳是由几十厘米宽、十几厘米厚的内外壳和几十厘米厚的肋骨组成的。
胜利号外壳，炮门高80厘米，可见每道船壳宽30厘米左右。
炮弹的飞行速度大大低于音速，恐怕只有100、200米每秒；炮弹击中船壳时就在船壳内产生冲击波，冲击波在木料中传播的速度是木块中的音速，大约是上千米每秒；于是卡隆炮的慢速弹丸击中船壳后，不足30厘米宽的船壳板内部冲击波以千米每秒的速度不停地在船壳板边缘与入射弹丸之间来回反射，产生强大的剪切应力，既撕裂了原本就在旋转的弹丸，又在船壳背面崩落大量破片。于是卡隆炮慢速弹丸击中船体，就像子弹击中人体在里面翻滚、破碎一样，背面惨不忍睹。大量船体的破片夹杂变型的炮弹（有说法卡隆炮弹丸是空心球壳，更容易被撕裂成碎片）碎片，击杀大量船员。
最开始有舰长报告申请搭载这种近战大杀器的时候，海军部只是指令在原有火炮布局的基础上，添加这些小炮——它们重量轻，放在原本没有武装的高位露天甲板上，也不会显著升高战舰的重心。但是这就很尴尬了，和它们相比，露天甲板的9磅炮在近战时的火力输出完全不够看，却占据宝贵的舰面空间。于是当18世纪90年代英国和爆发了革命的法国展开最终对决的时候，很多舰长就擅自替换了原本战舰露天甲板的9磅炮。由于是战时，一切以确保胜利为前提，所以这种情况就任其发展，到1815年战争结束时，各级战舰露天甲板长炮替换为卡隆炮的情况已经很普遍。因为战时供应的问题、每艘船入坞改装排队的程序，各个船的替换情况不一而足。
进取号的战时改装，露天甲板加高的舷墙后专门布置卡隆炮。
潘多拉号巡航舰艉楼露天甲板上两舷四门卡隆炮，下方炮甲板炮门里伸出长炮。
这种卡隆炮替换舰面长炮的问题直接挑战战舰分级系统的核心评价标准。卡隆炮显然是专门在步枪距离上杀伤人员的兵器；但在当时人的脑子里，只有长炮、能在200、300米距离上击穿对方厚重船壳的这些大炮，才是真正的“大炮”（Great Guns）——卡隆炮不是，不算数。原本，战舰除了搭载“大炮”之外，也搭载3磅甚至更小的反人员火炮，如下图18世纪中叶的6级舰。图上标注的都是反人员的小炮，用“丫”型架子直接架设在船帮上。
卡隆炮在时人眼中就是这种辅助作战的角色，虽然它的作用如此巨大。这就是传统的巨大惯性。战舰分级系统中的100炮、90炮、74炮、64炮、44炮战列舰，这些词汇中的炮数全部是指火炮甲板和露天甲板“大炮”的总数。如下图的女武神号74炮战列舰，火炮甲板只有两层，下层每舷侧14个32磅炮，上层每舷侧14个18磅炮，这样一算才56门炮。剩下就是露天的艏楼上6门9磅炮，半露天的艉楼上12门9磅炮。这是74炮的“标准含义”。
卡隆换露天甲板炮，战舰的实际长炮数就低于分级系统中“额定”长炮数，于是分级系统的命名与战舰的实际武器搭载情况就产生了偏离。这就是18世纪末、19世纪初，英法决战的20年里，分类体系与实际情况的暂时偏移，战时没有时间调整管理体系，只能待1815年战争结束后。这时战争中各级战舰船体大型化带来的影响与卡隆炮的兴盛结合在一起，推动了1815到1830年间一次新的风帆战舰分级体系、舰载武器体系的变格，熊猫我下回分解。
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