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对于西洋炮的技术,汤若望是这方面的顶级专家,他二十年前就为大明的京城火炮厂工作,还和孙元化一起去过辽东前线,熟悉一线将士的需求。朱慈烺提出改进大明火炮技术的时候,汤若望就让大明的炮匠建好了一个火炮的作坊。
那天,汤若望带朱慈烺等人走到火炮作坊里考察。朱慈烺发现这里的熔炉已经建好,铁匠们正忙着制造铸炮泥型。
看到朱慈烺走过来,炮匠们都停下手中的活,跪下行礼。朱慈烺挥挥手,道:“诸位匠人们辛苦了,请起吧!你们忙自己的活吧。”
在铸造炮管的厂房里,朱慈烺问身边一个炮匠:“听说你们最近都很积极工作,一个有用的新点子奖励十两银子,一件新武器奖励白银一百两。现在造新火炮进展怎么样了?”
这位年老的炮匠眼睛红红的,最近他花了很多心思在造炮上,提出了一个新点子,得到了炮厂的十两银子奖励,他答道:“工具和熔炉已经打造好,准备泥型制造第一门铜芯火炮。我们许久没有造炮了,第一门炮准备只铸一门小的,再加以改进。”
朱慈烺知道大明已经有了铜芯铁体的火炮技术,问道:“你们用泥型铸炮,那泥里的水泡怎么办?高温的铜水一浇进去,泥型里只要有一丝水分就会立即蒸发成水蒸气,在铜炮里形成气泡。里面的气泡多了,很容易导致炸镗!”
汤若望没想到朱慈烺也懂得火炮的铸造,回答道:“泥型铸炮确实产生气泡,我们做好泥型后,都要风干后才使用。不过即便是这样,还是免不了有一些气泡,形成马蜂窝,我们正在研究这个问题的解决方法,现在平均铸十门炮才有两三门炮堪用,效率太低!”
“十门炮才有两三门堪用?”那段时间朱慈烺恶补了许多西洋铸炮的书籍,像现代考试前的临时抱佛脚,不过在书中他看到过一种方法可以解决这个问题,便道:“如果不用泥型,而是用铸铁做铸模呢!铸铁里面没有水,不会形成气泡,这样炮管的成品率会极大提高,铜炮内外壁都会比较光滑,可以减少表面清理,镟铣内膛的工作量!”
听到朱慈烺的话,炮厂的老炮匠都愣住了,他们用泥型做了十年的大炮,却没想过用铸铁来做铁型。
不过,汤若望的毕竟是铸炮经验丰富的西洋火炮专家,货真价实的,朱慈烺一点拨,他立即想起来了,汤若望觉得用铸铁来做铸模确实有很大的好处,说:“你们快试试。”
领头的老匠人摸了摸后脑袋,问道:“大人,小人有一事不明,如果用铸铁做铸模,这铸模和铜炮到时候如何分开呢?”
汤若望回答道:“这个应该好办,用铁模铸造炮时,先在模的内表面刷上用细稻壳灰与细砂泥加水和成的涂料,再涂刷极细煤粉调制的第二层涂料,然后箍紧铁模,烘热,浇入铜水。待凝固后立即脱去铁模,趁炮身还红热时,清除毛刺,就可以得到成品了。”
其实,中国的铸造技术长时间领先世界,是世界上最早使用金属型铸造的国家,早在战国时代就用铁范成批铸造生铁农具和工具,汤若望说的使用铁模铸造采用双层涂料等,也是传统铸造的技艺,大明的炮匠之前也听说过。明太祖朱元璋在和陈友谅等人夺取皇权时,网罗了很多火药火器制造的专家和工匠,采用新式火器武装自己的部队,从而促进了火器发展。但皇权一旦到手,相对稳定的政局建立之后,全国火器的制造和使用又令朱元璋寝食不安,担心火器流失和私制成为威胁自身统治的因素,朱元璋设立军器局后,要求严格控制全国火器,各地不得擅自制造,违者重罪治之,加上匠户都是世袭制,所以,大明火炮厂的技术人才是全国顶尖的。此时汤若望一点拨,他们立即就想通了,觉得这方法是可行的的。
“你们几个记下来吧。”汤若望怕炮匠们还不明白,用中国话详细解释道:“首先按铜炮大小,分五节作出泥炮。然后按泥炮节数分制铁模泥型,每节泥型分成两瓣,用车板旋制内面,使表面光洁形状规整,然后烘干备用。泥型内放入预制的把手,浇注时和铁模铸成一体。用泥型翻铸铁模时,先将炮口那一节倒置在泥制平板上,用泥充填其中一瓣,烘干后,再盖上泥制平板,将型箍紧,浇注后便得到第一节铁模的一瓣。接着除去填泥,又可如法铸得另一瓣铁模。这样逐节浇注,就可铸成层层榫合的整套铁模。”
“我们记下了。”炮匠们点点头。
朱慈烺心想,这就是专业人员的优势,大家沟通起来没啥障碍,不会出现鸡同鸭讲的尴尬,笑道:“汤先生,其实我们以后就只造铁芯铜体大炮了。铁芯铜体的大炮更坚固,更轻便,满清的神威大将军炮现在就是铁芯铜体的大炮,我们可不能落后呀。”
汤若望点点头,道:“确实是这样,没想到大人还懂得制造铁芯铜体火炮,我们以后就造这种大炮了,所谓铁芯铜体大炮就是先用熟铁铸造炮芯,待炮芯冷却后用铸模包裹炮芯,在铸模中炮芯外面浇铸一层青铜。”
火炮作坊失败了几次,最后在汤若望的指导下,花了半个月时间摸索出了铁坯造铜炮技术。这种方法造出的铜炮炮身上没有蜂窝气孔,质量要远远好于泥坯铸造的铜炮,不但提高了铸炮的成功率,而且降低了成品炮的炸镗的概率。而且用铁坯铸炮铁坯可以重复使用,省却了铸模时间,铸炮速度大大加快了,三天就能铸造一门铜炮。
几天后,汤若望又让匠人们铸造铁芯铜体大炮,也获得成功。朱慈烺派人试用,发现射程大增,这种新式铁芯铜体大炮能以较少的材料承受较高的膛压,降低了火炮的重量。同时熟铁熔点较高耐磨性较好,因此这种技术提高了火炮的寿命。而且铁芯铜体炮节约了用铜,还降低了铸炮成本。
朱慈烺比较满意,便让汤若望主持制造各种专业的火炮,比如轻型野战火炮。朱慈烺设计了一种84毫米口径的六磅炮,这是一种炮身长两米的前膛炮。
朱慈烺设计这种火炮的原因,是大明以后面对的战斗大多数都是和步兵骑兵混合的敌人进行野战。无论是满清八旗还是李自成的流贼都擅长野战,较少在坚城中死守。大明原来能够摧毁敌人要塞的红衣大炮已经很厉害,还需要能够配合步枪兵野战的轻型火炮,六磅炮就比较适合了。六七百斤的火炮可以用马车拖拉,运输也比较方便。
汤若望带人研发成功后,使用时这种火炮的直射距离达到400米,最大抛射射程3200米,标准炮重900斤,使用铁芯铜体技术铸炮,炮重下降了三分之一。
然后,朱慈烺提了很多想法,让汤若望画设计图,很快就变成了现实,又监造了两种当时先进的武器,叫新型子母炮,改进自明朝的佛朗机炮,八天即造成,炮长二尺一寸,重约三百斤,便于携带。铸造炮弹外形如瓜状,每枚重20到30斤,内装“子炮弹”,此炮发射时,子在母腹,母送子出,从天而降,片片碎裂,锐不可当。
刚开始子母炮的尾部装有木柄,柄的后部向下弯曲,并以铁索联于炮架。此炮装备在四足木架上,足上安有铁轮,可推可挽。使用时将子炮放入母炮后腹开口处,用铁闩固定,然后点燃子炮,弹头从母炮口飞出。上述两种子母炮,起初使用实心弹丸和小弹子,朱慈烺不满意,改用爆炸弹,命中率高,杀伤力大。
相比较而言,手榴弹的制造,就比较容易一些,明末杰出的火器研制家薄玉,这时也被朱慈烺找到了,应聘到大明的火炮厂,他对地雷的研究可谓学问精深。在薄玉的带领下,手榴弹几天就被他和火药师们搞了出来,完成了拉火的测试。
手榴弹的样式上朱慈烺还是选择了标准的木柄铁头型,木柄中装置拉火和引线,前端铁壳中装置标准配比的颗粒火药。雷头的铁壳是模具制造的,上面有格文,这种设计确保了该薄的地方薄该厚的地方厚,用以保证爆炸后的弹片可以起到有效杀伤。
整个手榴弹朱慈烺拿起来掂量了一下,也就半斤多一点的重量。他派人试用,薄玉亲自拉了铉,将手雷丢出去六七秒就爆炸了,试验用的木人顷刻间就被掀翻在地,改良黑火药后,有的木人还被炸断了手臂。
有汤若望等洋教士和薄玉等专业人士的帮忙,大明黑火药的改进很顺利。其实黑火药是中国的四大发明之一,北宋初年即公元10世纪后期,中国便开始试制最初的一批火药火器,并在世界范围内最早完成军用火药的定型发明,率先开始了火药在军事领域的应用。但是,火药化军事革命并未因为最早发端于中国而在中国率先完成。中国发明的火药火器14世纪初经阿拉伯人传入欧洲后,便在欧洲播下火种,随着欧洲近代自然科学和工程技术的飞速发展,一系列新的性能更好、杀伤威力更大的火药化兵器被研制出来,领先于大明朝了。
朱慈烺发现,虽然明代各代火器有所发展,但是这种工场手工业始终处在强大的封建生产关系严密包裹当中,全国范围内的小手工业生产方式很难转化为大工场手工业。明朝嘉靖年间,长江下游和东南沿海一些地区出现了资本主义萌芽,手工业规模有较大扩展。但当时的封建统治者为维护自己赖以生存的自给自足的自然经济,动用国家权力推行重税、禁海、垄断矿冶等“重农抑商”的措施,扼制商业和手工业的发展,他意识到,大明要中兴,必须让商业和手工业的资本主义萌芽开花结果。
不过,那是下一阶段的事情,此时他利用这些大明的火器专家,抓紧生产新火器。很多国人受资本论的误导,觉得管理者都是压榨工人的,其实对现代资本主义工厂来说,科学技术是生产力。同样的,管理也是生产力,是与科学技术比翼齐飞的重要生产力,有时甚至更重要,比如大明的科技初期和西方比其实不算落后,是比较先进的,但管理者却贪得无厌,层层压榨匠人,恰恰是管理上太落后,抑制了工匠个人的创新能力和潜能,所以跟西方的技术差距才会越来越大。
朱慈烺给大明火炮厂换了内行的管理者,改变了激励制度后,生产力大大提高,匠人们的积极性大大提高,大明火炮厂源源不断开发出新东西。