03.08 艦炮為什麼很少採用炮口制退裝置?

Jabupan


看下圖,是慢鏡頭下彈丸出膛瞬間制退器附近劇烈的燃氣擾動,這是情況由於制退器本身的結構問題導致的,至於制退器的原理,概括一下無非就是:

通過改變燃氣的噴射方向或者直接利用燃氣的能量,讓炮管產生一個向前的反作用力,從而抵消掉髮射炮彈時產生的一部分後坐力。所以,加裝了制退器的火炮,在彈丸出膛的瞬間,燃氣通過制退器後對炮口兩邊的影響會更加明顯,這個從圖中我們也能看出來。
▲制退器附近燃氣擾動

所以,對於以前的那些大口徑艦炮來說,比如大艦巨炮時代的戰列艦、巡洋艦主炮等,不裝炮口制退器就是因為裝了那玩意後燃氣擾動會嚴重影響射擊精度,為什麼?看下圖,戰列艦主炮都是多聯裝的,炮塔上幾根炮管之間的間隙並沒有很大,而且當時這種類似於“站擼”的海戰方式,本身精度就已經很感人,弄成多炮管聯裝的其中一個原因就是為了提高射擊精度,還有,像這種三聯裝的炮塔,是不可能真的進行真正意義上的齊射的,炮管之間的開炮時間會有細微的延時,因為炮管之間離得已經很近了,如果真的同時開炮,炮彈出膛瞬間就會受到旁邊炮管燃氣擾動的影響,所以,不加裝制退器時燃氣擾動就會影響火炮精度了,加裝後的影響只會更大!

▲多聯裝主炮

而艦炮發展到了今天,口徑已經小了很多了,相比于軍艦幾千噸甚至上萬噸的體量來看,艦炮產生的後坐力對於艦體來說可以忽略不計,所以,今天的艦炮炮口處基本上都沒裝制退器的最根本原因就是因為沒必要(部分軍艦的主炮也是有炮口制退器的),大家想想,炮口制退器的作用是什麼?上面提到了,制退器的主要作用就是減小開炮時產生的後坐力,但是現在的軍艦主炮口徑小的只有幾十毫米,大一點的也才130毫米、155毫米,已經不是以前那種動不動就幾百毫米口徑的巨炮了,所以,

對於排水量少說都有幾千噸軍艦來說,這些幾十毫米或者一百多毫米的“牙籤”開炮時產生的後坐力,是完全可以忽略不計的,並不會對射擊精度有多大影響!

▲今天的軍艦主炮開炮

▲戰列艦主炮開炮

最後大家可以對比一下上面兩張圖,一個是今天的軍艦主炮開炮時的場景,另一個則是戰列艦主炮開炮時的場景,從圖中可以很明顯的體會到,兩者開炮瞬間的動靜就完全不是一個級別的,就現在這些小身板艦炮,開炮時產生的後坐力在厚重的艦體面前不會有絲毫的影響,所以,根本就沒必要給艦炮裝制退器來減少後坐力,很明顯這是完全多此一舉的行為!


哨兵ZH


炮口制退裝置的作用是為了減輕火炮的後坐力,減小火焰以及噪音,減小炮口衝擊波對四周人員的傷害,因此,陸地上的大口徑加農炮、榴彈炮、加農榴彈炮等火炮,採用火炮製退裝置就比較常見,陸炮安裝炮口制退器是為了減輕重量不得已而為之的辦法。

艦炮採用炮口制退裝置的就極少,目前,海軍水面艦艇中,安裝炮口制退裝置的也就052D型驅逐艦那門130毫米單管艦炮,此炮改進自蘇俄AK-130型130毫米雙管艦炮,有效射程將近30公里,射速約40發/分鐘,發射火箭增程精確制導炮彈時射程可達100公里以上,在中國海軍的水面艦艇中尚屬首次。

由於此炮威力非常強大,在研發時考慮到了強大的後坐力所帶來的衝擊和振動對艦載設備的影響,才安裝了炮口制退裝置,讓部分火藥氣體噴向側後方,產生將炮管向前拉的力量來抵消部分後座力。

但一般的水面艦艇,在安裝艦炮時,不會考慮採用炮口制退裝置,因為艦艇有足夠的體量和噸位,來抵消艦炮射擊時的後坐力。

此外,由於科技的發展,當代的艦炮除了個別人操火炮以外,大都是自動化艦炮,操炮人員都坐在衡溫的艙室內部,用計算機控制艦炮射擊,所以也就不怕艦炮炮口的火焰,以及艦炮射擊時巨大的噪音,更不用擔心炮口衝擊波對艦員的傷害。

且一般裝了炮口制退裝置以後,或多或少會影響火炮的射程,而對艦炮來說,射程和精度,才是最重要的,且軍艦作戰距離較遠,不用擔心火焰暴露陣地;倘若裝了炮口制退器,向後的強烈氣流,反而有可能對炮塔或艦橋產生不利衝擊。

到了055型首艦101號南昌艦上,同樣在艦艏裝備了一門130毫米單管艦炮,但已經沒有了052D型驅逐艦上的炮口制退裝置,說明龐大的艦體足以抵消130毫米艦炮射擊時產生的強大後坐力,而不必安裝對提高火炮的內彈道性能半點貢獻也沒有的所謂炮口制退裝置。

網絡上曾經有推文說,由於新型130毫米單管艦炮射速高、射程遠,其火力密度相當於一個榴彈炮營,當然,所有推文都未曾點明是122號米榴彈炮營,還是155毫米榴彈炮營,我軍現階段就裝備這兩種口徑的榴彈炮,至於152毫米口徑的則稱為加農榴彈炮。


國平軍史


眾所周知,炮口制退器是火炮上的一種反後坐力的膛口裝置,它主要是通過控制後效期的火藥氣體的流量、方向及速度,將火藥燃氣的部分動能通過制退器傳遞給火炮的後坐部分,從而對炮身提供一個制推力,減少炮膛合力的總衝量,繼而減少火炮的動能和火炮架體的射擊載荷,縮短後坐行程。

雖然炮口制退器有諸多優點,但是仍然不可避免地帶來許多負面效應:1.首先增加了炮口衝擊波的強度,增加了發射炮彈時炮口焰和噪音。這是使用炮口制退器的最主要缺點。2.增加身管的額外重量,增加平衡機的負擔。3.增加身管的彎曲變形,使炮口發射容易發生振動,影響射擊精度。4.減少後坐力發生的時間比較晚,在彈丸發射出炮口才起作用。

這裡不得不著重提一下的是炮口衝擊波的危害。衝擊波的殺傷作用主要是由衝擊波超壓和衝擊波作用時間來決定的。衝擊波超壓就是衝擊波壓強與空氣靜止時的氣壓(l個大氣壓)的壓強差;衝擊波作用時間就是衝擊波超壓所維持的時間。當衝擊波超壓為0.1大氣壓時,就會引致門窗損壞、玻璃破碎;超壓為0.5大氣壓時,能使屋頂掀蓋;超壓為1大氣壓時,會造成房屋倒塌。0.1大氣壓的超壓相當於每平方釐米受0.1公斤的力,當它作用在長、寬各1米的玻璃窗上時,受力竟達1000公斤,雖然這個力的作用時間很短,但這麼大的衝擊力仍能產生相當可觀的破壞作用。對於人體而言,衝擊波超壓為0.5大氣壓時,人的耳膜破裂,內臟受傷;超壓為1大氣壓時,作用在人體整個軀幹的力可達4-5千公斤,在這麼大的衝擊力擠壓下。人體內臟器官嚴重損傷,可會造成肺、肝、脾破裂,甚至導致人員死亡。


迷彩派軍事


我們得先弄明白炮口制退器是幹嘛的。炮口制退器,與炮口助推器概念相對,指的是通過發射藥燃氣反衝力來制止火炮身管後坐的一個裝置,目的就是減小後坐力。火炮在發射瞬間收到發射藥燃氣的反作用力是很大的,一般可達數萬至十數萬牛頓,需要較長的後座行程的緩衝機構來吸收這個反作用力,否則就會坐壞火炮結構。然而火炮受成本和空間限制,不可能把緩衝機構做的完美,那這時候就要想辦法用另一種方式減小後坐力了,那就是炮口制退器。

炮口制退器其實就是身管炮口處的圓筒形短附件,有一個與炮膛同心的膛孔和若干個氣室。具體可以分為衝擊式,反作用式和衝擊反作用式。衝擊式炮口制退器是在燃氣彈丸出炮口後,高壓火藥氣體流入空間較大的制退器腔室中,加速膨脹,大部分火藥氣體衝擊反射擋板上產生向前的作用力,以減小後坐力;而反作用式的腔室小,沒有或者只有很小的反射擋板,主要依靠燃氣向通過兩側的擴張噴孔向外排出時對擴張噴孔腔壁產生的反作用來產生向前的力,以此抵消掉一部分後坐力。而衝擊-反作用式炮口制退器,則兼有兩者的特點。

衝擊式炮口制退器

反作用式炮口制退器

炮口制退器裡最常見的還是衝擊式,其次是反作用式。比如蘇系152mm榴彈炮,D-30 122mm榴彈炮,美國的M109自行火炮,我國的HP/J-38型130mm艦炮,採用的都是衝擊式炮口制退器;大口徑反器材步槍通常用的也是衝擊式;瑞典的CV-90 120步兵戰車,俄羅斯的聯盟自行火炮,屬於反衝式炮口制退器。

D-30 122mm炮

M109火炮

052D的130mm艦炮



反器材步槍的槍口制退器


瑞典CV-90 120

俄羅斯聯盟自行火炮


炮口制退器的使用,通常可以將火炮的後坐力降低30%甚至50%以上,可以說非常有效了。那為啥艦炮不用呢?

幾種火炮安裝炮口制退器和不安裝的後坐力對比,效果相當明顯

首先,在戰列艦未退出歷史舞臺的時代,火炮在戰列艦和巡洋艦上採用的是多聯裝炮塔,即多個火炮並聯,以提高命中率。這種情況下,炮口制退器的橫向高速氣流會干擾到相鄰炮管射出的炮彈,嚴重影響精度;同時橫向噴出的氣流會形成強烈的甲板風,對艦員的作業造成嚴重的干擾,甚至影響到生命安全,所以在炮艦時代艦炮上就不裝炮口制退器。

戰列艦齊射時產生的甲板風非常恐怖,如果再裝上炮口制退器,艦上的設備人員安全都無法保證

那麼到了現代,驅逐艦護衛艦一般裝的都是單管火炮,能不能裝炮口制退器了呢?當然是可以的,但仍要考慮炮口制退器的不良影響。那就是對射程的影響。實際上火藥燃氣不僅在炮管內對炮彈做功,在飛出炮管一小段距離內,仍然會推動炮彈向前運動。如果使用炮口制退器,由於火藥燃氣會被制退器導向兩側,只有少部分氣流會沿著炮管軸向向前運動,所以出了炮口火藥燃氣對炮彈做的功會大大減少,因此會降低炮彈初速。由於軍艦的空間相對寬敞,而且相對財大氣粗,比陸上的自行火炮,牽引火炮條件充裕的多,因此後坐機構可以做的更復雜,緩衝效果更好,此外由於軍艦噸位較大,比如驅逐艦通常可以達到5000-10000噸甚至10000噸以上,對後坐力的容忍度較高,因此艦炮對炮口制退器就沒什麼需求。

這裡要拿一個反例說明一下,就是052D驅逐艦。為什麼052D上的130mm炮裝了炮口制退器呢?主要要從052D的需求上說起。052D是一艘有64個垂直髮射系統的防空型驅逐艦,火力核心就是它的垂直髮射系統。但7000噸左右的噸位塞下這麼多垂髮,其實是很困難的,艦炮作為次要武器,就應該進行一定取捨,為垂直髮射系統讓位。所以鄭州機電所吸取了現代級上AK130過重,佔用甲板下方體積過大的教訓,在052D的HP/J38 艦炮在設計過程中採用了大量減重,減尺寸的設計。但這樣一來駐退緩衝機構的體積也會減小,緩衝能力會變弱,所以需要炮口制退器來輔助一下,以保證火炮駐推機構的壽命。作為代價,HP/J38的最大射程比原版的AK130艦炮會有所減少。

安裝AK130的現代級和安裝HP/J-38的052D,炮座距離艦首前方距離不同,這是因為AK130對甲板下方佔用空間很大

當然,這個問題到了055就很好的解決了,因為055是一艘滿載排水量12000噸的鉅艦,空間什麼的都不是事,所以130mm炮可以使用更健壯的駐退緩衝機構,炮口制退器自然也不需要了。

055艦炮距離艦首距離相當寬敞,甲板下可以容納更多機構

不過這裡要說一句,052D的130mm火炮射速是45發/分鐘,這個射速是美製MK45 127mm炮的整整一倍還多,這也是我們對艦炮對需求不同導致的,我們要求主炮必須具備一定的防空反導能力。如果讓HP/J38的射速降到和MK45一樣的水平,那炮口制退制退器不加也沒啥問題。


宣仔


加裝炮口制退器會降低炮彈出膛時的威力和精度

首先加裝炮口制退器的艦炮其實並不少,比如較為著名的意大利奧托梅拉拉127mm54倍口徑艦炮,英國“非主流”的114mmMK8型艦炮等都是加裝了炮口制退裝置。加裝炮口制退器後可以最大減少火炮50%的後座力,可以大幅度降低艦炮的適裝要求。所以上面提到的意大利炮(故意的)這些緊湊型艦炮,可以安裝在3000噸級護衛艦上。

奧托·梅拉拉127mm艦炮,該艦炮適裝性非常好,可以安裝在標準排水量2500噸的狼級護衛艦上

炮口制退器是通過反射隔板設計,利用炮口處的氣體衝擊改變方向,從而產生一個與後坐力方向相反的反衝力,用來抵消部分炮口後坐,從而降低對炮架的緩衝要求。但這種設計同樣有很多負面作用,最主要是降低炮彈出膛能量,特別是對於艦炮來說,現在都普遍達到70倍徑的長身管,對於火炮氣體能量利用較為徹底。另一方面就是對於精度的影響,炮口制退器不僅影響射擊平臺穩定性,而且炮彈出膛時氣流較為複雜,影響炮彈精度,所以你現在看不見那家主戰坦克主炮上還在使用炮口制退器。

左邊為沒有炮口制退器開火的炮口煙霧情況,右邊是052D驅逐艦加裝炮口制退器的艦炮開火後炮口煙霧情況
二戰時期,有不少坦克炮安裝炮口制退器,以容納更大口徑火炮,現代火控技術要求提升後,對於精度要求很高,就看不到哪家主戰坦克上裝炮口制退器了

海軍艦炮平臺空間要比陸軍大的多,因而對於火炮後座力承受能力也要大的多,他可以佈置更大的駐退行程來緩衝抵消後座力。所以除非為了適裝需求,不得已壓縮空間,要縮短駐退行程,否則完全可以不需要炮口制退裝置。052D驅逐艦的H/PJ-38艦炮加裝炮口制退器同樣是因為空間限制,不得已進行簡化和壓縮,到055驅逐艦就取消了這個炮口制退器、

除此之外,長倍徑艦炮加裝炮口制退器,也對身管結構造成不利影響,現在艦炮本身身管長度很大,在炮口前面再加裝炮口制退器這樣的重物,就形成兩頭重的局面,導致炮身平時狀態受力結構就相當不利,影響其結構強度。055驅逐艦的艦炮,取消了炮口制退器

所以佈置炮口制退器對於艦炮來說,是弊大於利,除非是空間或重量限制,不得已才加裝炮口制退器。


五嶽掩赤城


第一次看見海軍艦炮用炮口制退器的是052D型用的130毫米艦炮,第一次看的時候感覺還特別奇怪,因為看了這麼多軍艦還是第一次看到海軍艦炮使用炮口制退器,甚至感到有點奇怪,052D上用主炮型號是是H/PJ45A型單130艦炮,全炮超過32噸,是根據俄製AK-130雙管艦炮的技術而改進而成的,不過AK-130的全重約為52噸,所以中國的130炮為了減輕後坐力就使用了炮口制退器。


海軍的艦炮都是屬於加農炮,而加農炮的倍徑都在35倍以上,一般是使用全裝藥,所以火炮具有很高的膛壓,而高膛壓給炮彈帶來的是炮彈的高初速,而高膛壓和高初速給火炮彈丸帶給了高射程、彈道低平、高穿深的特點。因為海軍就是要擊穿敵艦的裝甲,所以為了高初速必須保證所有的火藥燃氣都提供給了彈丸,所以海軍艦炮基本上是不會使用炮口制退器的。而在大口徑艦炮上根本沒見過炮口制退器這玩意。


在十字路口等等你


炮口制退器可減少火炮的後退行程,但對火炮的性能有一定的影響,能不用最好還是不用。所以,對後退行程要求不太高的場合,例如艦炮,或是後退行程不太大的中小口徑炮,常常不用炮口制退器。炮口制退器常用在大口徑火炮、且對後退行程要求較短的場合,例如大口徑自行火炮等軍車上。

制退器影響精度但能減少後座,地炮無論牽引還是自行都對後座有要求,而艦炮這方面受限制就小多了。

因為軍艦要比普通的地面車輛重的多,在開炮時位移小,無需安裝炮口制退器,還節約了成本

此圖為中國130mm艦炮,配圖由網絡提供



長安水軍007


兔哥回答這個問題。我們首先說明一下這個炮口制退器的作用:炮口制退器故名思義就是控制炮管後退的裝置,為什麼控制炮管後退?就是減少後座力。其原理是在炮口位置安裝一個具有大於炮膛口徑,能向兩側排氣的裝置,通常炮口制退器都有較大的空腔。(下圖炮口制退器)

由於現代的火炮都屬於化學動能武器,也就是我們所說的火藥發射技術,因此,在炮彈彈丸出膛的瞬間會有一股強大的火焰氣體繼續向前推動炮彈前進,根據作用力以反作用力的原理,火炮會有個向後的力,也就是後座力。如果後座力大,超過了火炮炮管的運動行程,就會使火炮產生巨大的後座,影響火炮本身的結構強度和精準度,同時對火炮載體也會造成不利的影響。這時炮口制退器就起作用了,當彈丸出膛口後,向前的部分火焰氣體會向兩側噴出,形成一個橫向或稍向後噴射的止動阻力,這樣就減少了炮管的後座行程。(下圖炮口制退器原理)



炮口制退器雖然能減少後座力,但也有缺陷(一)過去的艦炮通常都是多聯裝,如,雙聯,三聯等,這樣佈置的火炮間距很近,炮彈出膛時會形成炮口暴風效應,就是向四周圓形噴射的火焰氣流。這樣的炮口暴風效應會使各炮同時射出的炮彈在出膛口時就產生了擾動作用。也就是出膛就產生了偏差,因此,精度會下降。而炮口制退器會加大這種炮口暴風效能,因此影響力倍增。這是早期火炮同時開火所產生的影響,也是過去艦炮不裝炮口制退器的原因。但不是主要的原因,因為採取技術措施完全可以避免。二戰時期的多聯裝主炮並不是同時間點開炮,而是各炮有時間差,這個時間差甚至低於一秒鐘,但足以措開炮口暴風的產生。因此,這個並不是艦炮不安裝炮口制退器的主因,下面一條才是主要的原因。




(二)現代的艦炮主炮都是單管的為什麼還不裝炮口制退器呢?這就是炮口制退器的另一個缺陷,初速度。也就是炮彈出膛口時的速度,炮彈飛的遠不遠全憑初速高不高,初速越高炮彈飛的越遠,同時初速也關係到精度,這是因為初速高,彈道就相對平直,精度就好控制。初速並不是只限於炮膛內產生的壓力速度,出膛口後火焰氣體會向前繼續產生巨大的推力加速度。為什麼炮彈出膛口後會有向四周圓形噴射的火焰,就是在推彈丸時受阻於彈丸產生的推力擴散。擴散越大推力越大。

如果安裝炮口制退器會嚴重減弱這種出膛火藥氣體推力,使初速下降,進而影響射程,精度。射程的降低對於艦炮影響是巨大的,軍艦集各種功能於一體,隨便挨一炮就傷筋動骨,在射程距離內,誰打的遠誰就佔得先機。能增加射程是艦炮追求的目標。這也是艦炮不安裝炮口制退器最主要的原因,也可以說是唯一的原因。


(三)關於炮口制退器產生的火焰會對軍艦的設備產生損壞,以及容易暴露目標的不同觀點。兔哥認為上述說法是不科學和不嚴謹的。(1)炮口制退器非但不會對艦體設備產生損壞,反而會減少對艦體的損壞,這是因為,艦炮(主炮)都有射擊角度限制,並不需要360°射角,而所有的炮口制退器沒有向下噴射火焰射流的開口,都是左右的,因此,對於下甲板會更安全,而左右噴射的火焰氣體不會掃到甲板,更不會掃到其它設備。並且艦炮的火炮位置都是有規避設計的。(下圖安裝炮口制退器的艦炮射擊氣流噴射方向,兩面平行噴射,熟悉嗎?新艦據說已沒有這個了)



(2)暴露目標從何談起,現代的探測技術你軍艦備車,冒煙了還沒開動人家就知道了,實戰中,你就是扎海里去都能把你抓出來,隱藏的了嗎?

以上是兔哥對這個問題的認識,謹代表個人觀點,與平臺無關。歡迎關注兔哥(圖片來源網絡)


兔哥42928


原因有三個,一個是艦炮對重量不敏感,有足夠大的重量裕度裝足夠大的駐退機構。第二個就是炮口風暴了。艦炮口徑大,炮口風暴殺傷力很大的,要是再加個炮口制退器。開炮能把自己的甲板洗一遍,非裝甲部位都完蛋。戰列艦主炮是不能在艦首尾正面30度範圍內開火的。這也是為啥納爾遜,黎賽留這樣的佈局能堂而皇之登場的原因。武藏也是因為這麼幹,消滅了自己前甲板所有的高炮炮組。第三就是影響精度。炮口制退器會對炮彈的散步造成不好的影響。陸軍反正是萬炮齊發打一個面。艦炮差不多就屬於打點了。精度再高都不嫌高,怎麼肯能允許降低精度的因素存在呢!


飛行者埃裡克


為什麼不用?大家不用肯定是可以不用,好象固定的岸炮也沒用,弄清這問題得先搞清楚普通大炮為什麼要用。大炮就是放大了的槍,都是利用反作用力原理推動子彈、炮彈前進,早期的大炮都沒炮口制退器,因為那時大炮射程短、炮彈小、威力小,因此反衝力小,每發一炮後對後續發射影響小,現代大炮身管長、射程遠、彈頭大,反衝力很大,如果不有效制退嚴重影響後續射擊精度,因此現代大炮都有制退器,主要制退器是在炮身上的,叫駐退機,炮口制退器是輔助的。根據力反作用原理,要想把大炮發射反衝力對大炮的影響降到最低,還有一種方法,就是增加大炮質量,陸軍大炮要運輸,限制了重量,但軍艦是幾千幾萬噸的,是陸炮的幾千倍,炮口制退器是輔助的制退器,肯定沒必要用了。


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