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  左轮手枪工作原理         
左轮手枪工作原理
[ 作者:匿名    转贴自:http://science.bowenwang.com.cn/revolver.htm    点击数:333    更新时间:2009/11/20    文章录入:admin ]
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1830年,当塞谬尔·科尔特(Samuel Colt)只有十六岁的时候,他离开了家乡,在一艘开往印度的商船上找了份工作。在业余时间,他经常摆弄各种款式的枪支,试图研制出一种无需重装子弹即可反复射击的新型枪支。虽然当时已经研制出许多可连续发射的武器,但没有一款受到公众欢迎,大部分原因是这些武器过于复杂和笨重。

左轮手枪

科尔特从船上的绞盘装置得到灵感,研制出了一种简单的旋转弹膛。最初,人们对这种新武器并没有留下深刻的印象,但到19世纪50年代,科尔特的公司却获得了惊人的成功。1856年,科尔特每天要生产150支手枪才能满足不断增长的需求!

这种极其简单、可靠性极高的武器对美国乃至以后世界其他地方的生活都产生了深远的影响。持有左轮手枪的人在转眼间就能致他人于死地。因此战争、犯罪、法律执行甚至日常的争论中都加入了某种新的致命元素。

在本篇博闻网文章中,我们将了解左轮手枪的基本操作原理,弄清它在150多年后的市场上仍如此受欢迎的原因。我们还将了解武器的基本概念,并了解一些在左轮手枪之前出现的重要武器。

若要理解左轮手枪的工作原理,最好先了解一些有关手枪的基础知识。几乎每种手枪都基于一个相同的简单概念:利用发射药爆炸产生的压力将子弹射出枪筒。最早且最简单地应用这种思想的是大炮。

大炮其实就是一根金属管,一端封闭、一端开放。封闭端有一个小的引线孔。装填大炮时,要先倒入火药(木炭、硫黄和硝酸钾的混合物),然后再放炮弹。火药和炮弹将进入后膛位置,这是炮膛(大炮的空腔)后面那一部分。准备发射时,通过小孔点燃引信(一段易燃材料),这样它会烧到火药所在的位置。点燃引线即可让大炮发射。火焰沿引线燃烧,最终点燃火药。

大炮

手枪构造
©2008 HowStuffWorks
火药点燃后迅速燃烧,并在燃烧过程中产生大量热气。热气对炮弹装有火药的一侧会施加极大的压力,远远超过了空气对另一侧所施加的压力。这种压力差会将炮弹高速推出炮膛。

第一款手枪实际上是一种微型大炮,需要先在其中装入一些火药和钢丸,然后点燃引信。但这种技术最终被触发激活式武器取代,如燧发枪雷管

雷管枪机(左图)和燧发枪(右图)是向现代武器发展的两个重要阶段
雷管枪机(左图)和燧发枪(右图)
是向现代武器发展的两个重要阶段

燧发枪通过制造小火花来点燃火药,而雷管则使用爆炸化合物雷酸汞,用力一击就能点燃。为雷管枪机装弹时,要先将火药倒入后膛,用弹丸堵住火药,然后在小型火门的顶部套上雷汞帽。准备开火时,一直往回拉击铁,然后扣动手枪扳机。扳机松开击铁,击铁前摆撞击爆炸管。接着爆炸管点燃,射出的小火花顺着管道抵达火药。火于是药被引爆,推动弹丸飞出枪管。(有关这些武器的更多信息,请参见燧发枪工作原理。)

19世纪,左轮手枪逐渐取代了雷管枪机的地位。与以往每次射击后都要装子弹的做法不同,这种手枪可以在发射5到6次后才需要重新装入子弹。在下一部分中,我们将了解此系统的工作原理。

第一批左轮手枪和早期的雷管手枪一样,都是使用火药、弹丸和雷帽。射手在旋转弹膛的六个弹腔中都装上火药和发射药,并在相应的火门上分别套上雷管。虽然装弹过程非常费事,但射手可以提前准备好六发子弹。

左轮手枪

19世纪70年代,这些枪型被采用子弹来代替火药和雷帽的左轮手枪所取代。子弹由弹丸(弹头)、发射药(如火药)和底火(爆炸雷帽)构成,所有这些都装在一个金属壳体内。

­现代左轮手枪

在现代左轮手枪中,子弹装入六个弹腔中,每个弹腔都可以定位到手枪枪管的前面。用弹簧顶住的击铁装在旋转弹膛的另一侧,与枪管成一条直线。手枪的基本思想是往回扳击铁,将新的子弹和击铁与枪管排成一条直线,然后通过扣动扳机来释放击铁。弹簧会向前掷出击铁,从而击打到雷帽。雷帽爆炸后点燃推进剂,进而从枪管中压出弹头。

枪管的内侧刻有螺旋凹槽,它们的作用是使弹头进行自旋从而达到稳定状态。枪管越长,弹头的稳定性就越高,这是由于弹头在枪管里的自旋运动持续时间较长的缘故。加长枪管还可以提高弹头的速度,因为这会延长气压加速弹头的时间。

在早期的左轮手枪中,射手必须在每次射击之前往回拉击铁,然后再扣动扳机来释放击铁。而在现代的左轮手枪中,只需扣动扳机就会使击铁往回拉,然后再释放击铁。

您可以通过下图了解现代左轮手枪的工作原理。

­
扣动扳机开火。

每次射击的操作顺序非常简单:

  • 扳机杆向后推动击铁。
  • 击铁后移时,会压缩枪托(枪柄)里的一根金属弹簧。上图显示的是螺旋弹簧;未旋卷的拉伸弹簧也可以在左轮手枪中使用。
  • 同时,附在扳机上的制转杆会推动棘齿来带动旋转弹膛旋转。这可以将下一个后膛弹腔转到枪管的前面。

附在扳机上的制转杆会推动棘齿来带动旋转弹膛旋转。

  • 另一根制转杆嵌在旋转弹膛上的一小块凹陷处。这会将旋转弹膛停在特定位置,以便它与枪管完全排在一条直线上。
  • 当一直向后推扳机杆时,它会释放击铁。
  • 压缩的弹簧将击铁向前弹出。击铁上的撞针一直贯穿整个枪身,并能撞击到雷帽。雷帽爆炸,就会点燃推进剂。


  • 推进剂燃烧后会释放出大量的气体。气压会驱动弹头飞出枪管。气体还会导致弹壳膨胀,暂时封住弹腔。所有膨胀的气体都会向前推而不是向后压。
  • 若要重新为枪支装弹,射手会先把旋转弹膛转出来,然后推动退壳杆来操纵旋转弹膛中部的退壳钩。拉壳钩会勾住残留弹壳的壳体,把它们从旋转弹膛中除掉。
  • 重新装弹时,射手可以将每个子弹放入相应的弹腔中,或使用快速上弹器(这种装置大体上是一个小金属架,可以保证每个子弹处于正确的位置)一次为六个弹腔装上子弹。

双动式左轮手枪中,射手既可以扣动扳机使击铁处于击发状态,然后发射,也可以提前向后拉击铁。先向后拉击铁的好处在于,发射时扳机的移动会更加容易。

显而易见,左轮手枪比燧发枪或雷管武器更易于使用。射手一次可以装六发子弹,然后只需扣动扳机即可发射。但与更新的技术相比,左轮手枪似乎有很大的局限性:射手每次射击时都必须扣动扳机,而且必须经常停下来重装子弹。在战场上,左轮手枪根本不可能与现代的自动武器相抗衡。

武器携带规定
若要了解有关美国各地区的枪支法以及即将出台的立法,请查看枪支法、枪支管制与枪支权利
左轮手枪的长期流行要归功于它们的简单设计。每件装置之间的配合是如此完美,以致左轮手枪极少出现子弹卡壳的情况。此外,由于它们包括的部件相对较少,因此制造成本也相对较低。所以在美国社会,无论是用于家庭安全防范,还是从事犯罪活动,左轮手枪都是理想之选,而且其价格适中。

燧发枪工作原理

http://science.bowenwang.com.cn/flintlock.htm

如果您曾经学习过美国历史,那么您一定听说过燧发枪。燧石发火装置是第一个性能可靠、价格相对低廉的枪械点火系统,并且在殖民地时期的美国广泛流行。它首先出现于16世纪中叶,但直到17世纪,在英国军队将燧石发火系统应用于Brown Bess前膛燧发火枪之后才传播开来。Brown Bess前膛燧发火枪之所以如此出名,是因为它在美国独立战争期间的广泛使用。燧发枪机在19世纪中叶之前一直都广受欢迎,之后才被撞击式雷帽枪机所取代。到了美国内战时期,几乎所有制式枪械都采用了撞击式雷帽枪机。这意味着,燧发枪机作为一项技术持续沿用了大约300年的时间。

燧发枪

燧发枪以及燧发枪机本身都是非常令人着迷的装置。它们如此引人关注的原因至少有四个:

  • 当时,燧发枪的出现仅次于摆钟,可能是最先进的技术装置,几乎人人拥有。
  • 在历史上,燧发枪的重要性令人难以置信。殖民地时期的美国正是依靠它来获取食物、保卫家园和参加战争。
  • 燧发枪机本身从机械方面来看着实让人惊叹不已。
  • 燧发枪机奠定了所有现代枪械的基础。如果您想了解现代枪械的工作原理,那么可以通过了解燧发枪机获得最好的视角。燧发枪可能是最简单可靠的枪械,而且它还能大体上告诉您许多枪械背后的技术原理。

枪炮的存在由来已久,它们的历史要从加农炮说起。《世界大百科全书》中记载了加农炮在大约公元1350年的第一次重要使用,从而使之成为沿用至今的一项最古老的现代技术。

加农炮

加农炮是一个非常简单的装置。它包含一段坚固的金属管,金属管的一端被封住。在金属管中钻有一个小孔,用来引入导火线。将火药从加农炮开口端装入炮管内,然后塞入加农炮弹,使火药和炮弹紧紧地挤压到封闭端。然后,在小孔中插入导火线并点燃它以引燃火药(或者可以在小孔中填入少量火药,用来替代实际的导火线,通过点燃这少量火药来引燃炮管内的火药)。爆炸会使炮弹从加农炮中高速射出。

最初的枪炮基本上是手炮——使用者将火药和炮弹装入小金属管,然后从外面点燃。大约在1400年,手炮就已经相当普遍了,那时甚至有人在使用四管手炮。使用者可以分别装载每个小炮管,并按照需要逐一点燃。

但是手炮需要进行两项技术改进,才能使其成为有用的工具:

  • 首先,需要改进造型以适合于射击者操控——早期的手炮基本上是一个由射击者握在手中的直杆状装置。
  • 其次,必须找到能够迅速点燃火药的好方法。如果能够通过触动按钮(扳机)开火岂不是更妙?想来早期枪炮第一次采用按钮操作的装置时一定非常有趣。

枪机是枪械的点火装置,并且在燧发枪机出现之前就已经有了几种枪机。例如,火绳枪机只是一条燃烧缓慢的导火索,要提前将其点燃,然后导火索会逐渐燃烧到预定位置将火药点燃。将燃烧缓慢的导火索连接到一个可用手指移动的杠杆上,将其旋转到特定位置——这就是最初的扳机。显然,火绳枪机存在着几个问题:

  • 必须提前点燃导火索。
  • 如果在点燃导火索后长时间不开火,导火索会烧尽。
  • 燃烧会发出光,因此在夜间容易被人发现。
  • 雨天容易被雨水浇灭。

尽管存在这些问题,火绳枪机还是被广泛使用了200多年,因为它们比起直接用手点燃火药来说是更好的选择,而且造价低廉。

世上需要的是一种能够在枪管中点燃火药的方法,而且这种方法要及时、可靠,并且能够基本不受天气的影响。另外,它的价格要相对低廉,且易于制造。而燧发枪机正是能解决所有这些问题的技术奇迹!

《韦氏词典》在介绍枪械的部分是这样描述枪机的:“用于使枪炮的装料或弹药筒爆发的方法。”

燧发枪机是一种最古老的枪机技术。与摆钟机制一样,燧发枪机机制也是一项令人惊异的创新。这种装置同时解决了如此之多的问题,而且它只采用当时已有的相当原始的工具和技术就达到了这一目的。燧发枪机确实是一项杰出的成就。

燧发枪机的基本目标非常简单:产生能够点燃枪管中所存储火药的火花。为了产生这种火花,燧发枪机采用了“燧石加钢铁”的方法。燧石加钢铁背后的理论非常简单易懂。燧石是一种坚硬无比的石头。如果用燧石撞击铁或钢,燧石就会激起微小的铁粒。而这个过程中产生的撞击力和摩擦力实际上能将铁粒点燃,接着它会迅速燃烧,并生成Fe3O4。你所看到的火花就是正在燃烧的铁粒!如果这些火花靠近火药,就能把火药点燃。

因此,燧发枪机需要具备下列条件:

  • 一块燧石
  • 一块钢铁
  • 火花接触火药的位置

燧石需要高速运动,撞击钢铁迸发出火花,然后火花落入火药中将其点燃。您可以从下图中了解这四部分的发生机制。

燧发枪机
燧发枪机

燧发枪机包括以下主要部分:

  • 击铁:固定和加速燧石
  • 主弹簧:为击铁提供动力
  • 扣簧:它是燧石撞击的钢铁条
  • 火药池:其中放置少量火药,等待接收火花

您可以从下图中看到标明的这些部件。

燧发枪机的主要部分

这四个部件是燧发枪机完成其目标所需的全部基本部件,但所有燧发枪机还要解决装载火药池、防止火药池经受风吹雨淋以及触发击铁等问题,因此还包括下列三个附件:

  • 机心:保持和释放主弹簧的动力,并将动力传输给击铁
  • 阻铁和阻铁簧:当有人扣动扳机时,啮合机心,然后将其释放
  • 扣簧片:固定连接到火药池上扣簧的盖子,使得燧发枪机能够经受风雨

主弹簧压迫机心,从而能聚集强大的力量去转动击铁。当人扣动扳机在主弹簧上聚集强大的力量时,阻铁会与机心啮合。扣动扳机后,它会向前推动阻铁,一直到能释放机心的位置,并使得击铁推动燧石向前冲击。您可以在下图中看到所有这些部件。

燧发枪机的后视图
燧发枪机的后视图

如果您在操作燧发枪机时观察燧发枪机的运动,您就能明白所有这些部件是如何配合工作的。燧发枪机的击铁有三个位置:非击发位置、半击发位置和完全击发位置。

在处于完全击发位置时,枪械就已经准备好开火了。只要扳机稍微移动了阻铁,它就会释放机心。在半击发位置时,你可以装载弹药。扳机会牢牢锁在半击发位置,而不会释放机心。开火后,击铁又回到非击发位置。下图从枪机的两侧显示了这三个位置,这样您就可以弄清楚阻铁和机心是如何配合工作的:

处于非击发位置的燧发枪机
处于非击发位置的燧发枪机

处于非击发位置的燧发枪机
处于非击发位置的燧发枪机

请注意机心的形状,看它是如何锁定半击发位置的:

处于半击发位置的燧发枪机
处于半击发位置的燧发枪机

处于半击发位置的燧发枪机
处于半击发位置的燧发枪机

处于完全击发位置的燧发枪机
处于完全击发位置的燧发枪机

处于完全击发位置的燧发枪机
处于完全击发位置的燧发枪机

位于燧石撞击点上的扣簧
位于燧石撞击点上的扣簧

另外,扣簧还能移动。在击发位置,扣簧会放下,盖住火药池。当燧石撞击扣簧时,它会弹起来露出火药池。扣簧片会将扣簧固定在这两个位置。

若要使用燧发枪机,您需要遵循以下这些步骤:(请参阅本文末尾提供的链接,了解更多详细说明):

  1. 半击发击铁。
  2. 向枪管中注入一定量的火药。
  3. 用小块的布或纸包住铅弹(即子弹),然后将其顺着枪管紧紧压到火药顶端。子弹/裹布将牢牢压紧。
  4. 在燧发枪的火药池中放入少量的火药。
  5. 迅速将扣簧推到火药池上方。
  6. 完全击发击铁。
  7. 扣动扳机开火。

当您开火时,燧石会撞击扣簧,刮落铁粒子形成火花。击铁的撞击还会突然将扣簧推回,露出火药池中的火药。接着火药池中的火药随即被点燃,火焰会迅速沿着枪管边上的小孔传到枪管,点燃枪管中的火药。于是燧发枪开火。

燧发枪的枪管本身也是一个技术奇迹,尤其在当时来讲更是如此。铁匠取来一块铁板,将它围在心棒(一根直径适当的长铁棒)周围锻造成圆柱形。通过对铁板加热进行高温锻造,然后铁匠把枪管上的接缝熔合,从而形成坚固的铁管。此过程将持续数日。从手枪的短枪管(长度约为15-30厘米)到猎枪的长枪管(长度约为102-152厘米),枪管的种类多种多样。

铁匠会将枪管内部打磨成光滑的枪膛或带有膛线的枪膛。光滑枪膛就是整个枪管都打磨得很光滑。美国独立战争时期使用的Brown Bess前膛燧发火枪的枪膛就是光滑枪膛。任何滑膛枪都是如此。其制作需要先连续刨除枪管内的较大铁块,然后再用铰刀将枪膛打磨光滑。

为枪管拉制膛线是一种用来提高子弹精度的方法,无论子弹是球形的还是圆锥形的。若要给枪管拉制膛线,首先需要将枪膛打磨光滑,然后在枪管内侧刻上螺旋槽。通常的做法是在枪管长度的122厘米处刻一圈螺旋形凹槽。当子弹从枪管内射出时,它会碰到这些凹槽,从而在飞出枪管后产生高速旋转(每分钟可达1,000到3,000转),在空气中飞行的速度可达每秒钟305到610米。

您可以从图中看到枪管中刻出的螺旋形凹槽
您可以从图中看到枪管中刻出的螺旋形凹槽。

一旦枪管内侧打磨光滑或膛线拉制成功,就要用后膛螺锁将枪管一端封上。然后在枪管上钻一个小孔,让火焰得以从燧发枪的火药池进入枪管,进而点燃火药。

“枪机、枪托和枪管”是很久以来就有的说法,而且这样的表达与枪械制造直接相关。若要装配一把完整的枪,下列三种部件是必需的:

  1. 枪机——发火装置(与扳机相连)
  2. 枪托——枪身的木制部件,使其形状易于持握。
  3. 枪管——枪膛光滑或带有膛线(一端用后膛螺锁封闭)

如果完全具备了以上三个部件,您就可以装配一支完整的枪了。在殖民地时期的美国,如果一个人想要一支枪,可以去找军械工人,获取一支完整的枪,也可以购买枪管和枪机,然后自己制造枪托。

枪机、枪托和枪管
枪机、枪托和枪管

撞击式雷帽枪机、扳机和扳机护环
撞击式雷帽枪机(请参阅下一页)、扳机和扳机护环

枪托是一件相当复杂的雕刻品。它要能够安装上枪管、枪机、扳机和扳机护环。在下面的两幅图片中,您可以看到必需的木制部分,并且还能看到扳机和枪机是如何一起安装在枪托中的。

准备装入枪托的扳机
准备装入枪托的扳机

已装入枪托的扳机
已装入枪托的扳机

当您扣动扳机时,枪托内的一块金属片会向上推动阻铁撞针,然后释放机心使击铁下落。

完整的枪支还包括几个装饰用的黄铜附件,用于枪的枪头和后托,以及枪管下面的推弹杆和推弹杆支架。

除了雕刻枪托明显需要木工技能外,装配枪支的主要挑战是如何将所有部件校直。要求枪管一侧上的小孔必须完全对准燧发枪机的火药池。

枪管上的这个孔非常小

枪管上的这个孔非常小。从上图中很难看出来,但是它确实存在于这个现代燧发枪复制品的一个螺丝部件中。

燧发枪机持续使用了相当长的时间,但最终还是被称为撞击式雷帽的枪机和点火系统所取代。撞击式雷帽更易于装填弹药,其抵抗恶劣天气的能力和可靠性也更强,因此到了美国内战时期,北部同盟军和南部同盟军都广泛使用了撞击式雷帽枪。

一种称为雷酸汞或雷汞的化合物的发现,使撞击式雷帽的出现成为可能。该化合物的化学式为Hg(ONC)2——它由汞硝酸和乙醇组成。

雷酸汞的爆炸性非常强,而且它对冲击非常敏感。快速撞击或者甚至用手指使劲按压,都可能使其引爆。将少量雷酸汞放入预制的盖帽中(约为橡皮大小的金属帽),然后将盖帽附加到喷嘴和导入枪管的管子上,盖帽就可以点燃枪管中的火药。

从燧发枪机到撞击式雷帽枪机的转换非常简单,许多燧发枪都进行了此项改造。撞击式雷帽枪机与燧发枪机在主弹簧、击铁、机心、阻铁和阻铁簧等方面都完全一样。撞击式雷帽枪机的击铁也与燧发枪机相同,同样具有非击发、半击发和完全击发三种位置。

不同的是,撞击式雷帽枪机没有燧石和扣簧。取而代之的是喷嘴,用来接纳盖帽,并且这个喷嘴还包含一段可以将火焰从盖帽引到枪管中的主要火药的管子。击铁改造为用来撞击喷嘴上的盖帽并将其覆盖住,这样喷嘴中的火焰就不会被风吹灭了。以下这些图片可帮助您了解撞击式雷帽枪机的结构:

与枪管末端相连的喷嘴
与枪管末端相连的喷嘴

安装在未完工枪托上的撞击式雷帽枪机
安装在未完工枪托上的撞击式雷帽枪机

处于击发位置的撞击式雷帽枪机击铁:约为橡皮大小的盖帽置于喷嘴末端的上方。
处于击发位置的撞击式雷帽枪机击铁:约为橡皮大小的盖帽置于喷嘴末端的上方。

处于非击发位置的撞击式雷帽枪机击铁
处于非击发位置的撞击式雷帽枪机击铁

撞击式雷帽枪机的使用并没有持续多长时间,大约只有50年。由于当时制造工艺的飞速发展,以低廉的成本将盖帽、火药和弹丸集成到单一的金属外壳内已成为可能。而这正是我们今天所使用的子弹!

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