03.06 大炮在開炮後為什麼炮管會往後縮?原理和作用是什麼?

龍的傳人23420


也有不後縮的,看看這個土炮就知道了

大炮在開炮後,炮彈的初速很大,因為火藥在炮管內產生巨大的推力,推動炮彈飛行。根據力與反作用力原理,向後的反作用力會使炮管向後推動。

早期火炮就是完全用炮管和炮架來強行扛住這個後座力,缺點:1、因為射擊時有些不可控因素,容易對人員和火炮造成傷害,甚至在地形不咋滴、或者兵源素質差的,火炮還會直接被掀翻,把人壓扁都是可能的事;2、後座力產生較大移位,射擊方位要重新定位調整,射擊的精度差;3、考慮到後座力的因素,極大的限制了火炮的威力!4、無法滿足快速射擊。

後來火炮設計炮管制退器最初的目的是為了大大減少後座力,在開炮後保障人員安全,又減少了火炮重新瞄準調整的時間,增加了設計效率!

技術慢慢的更加完善後,將火炮炮架埋在土裡,基本能做到炮架不動,炮管後退,進行緩衝,火炮快速回位,設計效率大大提高。到今天大部分先進自行榴彈炮已經安裝了傳感器,自動計算火炮後座力造成的方位移動,然後打下一發炮彈時進行自我修正,這對超遠程設計用出蠻大的!

制退器用得最6的應該是AC130炮艇機上那一臺105mm榴彈炮,如果沒有制退器的作用,估計一炮後座力足以改變飛機航向!

當然如果操作不當就是下圖的結果:


狼煙火燎


紙上的宣仔,為您解答。

開跑後炮管向後縮,是為了通過後座行程來吸收掉火炮發射時產生的巨大後坐力,防止火炮移位,或者炮架損壞。

管退式火炮的原理

開炮後炮管往後縮的屬於管退式火炮。管退式火炮的炮管因為彈丸和火藥燃氣的反衝,產生向後運動的趨勢,這個時候在液壓駐退裝置開始工作,炮管向後做減速運動的時候,駐退裝置內部的液壓油開始壓力,內部的空氣被壓縮,同時產生一個阻礙火炮繼續後座的反作用力,使火炮後座速度不斷減小;當速度減到0時,就完成了後座。此時被壓縮的空氣膨脹做功,液壓駐退裝置推動炮管復位。現代所有超過40mm的火炮都屬於管退式火炮。

不論什麼類型的火炮,都要這麼縮一下子

下圖是一個管退式火炮的液壓駐退復進裝置。左邊藍色的頭與炮管剛性連接(Lug On Breech Ring),然後通過一個衝擊筒(RAM)伸到液壓缸體內,這個衝擊機構與缸體是可以有一定自由度來進行相對運動的。當火炮後座時,衝擊筒向後衝擊,由於液壓油是不可壓縮的,會隨衝擊筒一起向後運動,無保留地把力傳遞給空氣。空氣在壓縮的過程中內能增加,這就吸收掉了火炮後座的動能,使後座速度不斷減小,直到降為0,此時壓縮空氣產生的壓力又將推動火炮向前運動,直至復位。

一種火炮液壓駐退復進機

管退式火炮的起源和發展

世界上第一個液壓駐退復進裝置(Hydraulic recoil mechanism)的專利應該是1879年德國人豪森內註冊的。最早便是用在了海軍的艦炮上。之前的火炮都屬於架退式。當時軍艦上裝備的管退式火炮也被稱為速射炮,原因就是它的後座行程小,復位後無需調整射擊諸元,因此射速較高;而架退式火炮射擊後無法自動回位,需要調整歸位並重新瞄準。在甲午戰爭時,日本聯合艦隊的速射炮裝備量遠遠超出北洋海軍的水平,因此火力密度明顯更高。

管退式火炮發射原理,管動,炮架不動

架退火炮的歷史由來已久

當時的克虜伯架退式火炮,火炮與炮架剛性連接,發射後火炮隨炮架一起向後運動

同時期的阿姆斯特朗架退式火炮

然而德國陸軍認為這個專利沒有價值,因此拒絕採用。到了1894年,法國人莫阿從豪森內手上買來了這個專利,並率先將其用在了陸軍野戰炮上,這就是大名鼎鼎的M1897 75mm野戰炮。這種火炮最大的特點就是炮管是放在一個床子上,而這個床子內部有一個液壓氣動的駐退復進裝置。下圖為M1897野炮的射擊狀態:



M1897一經問世,就變成了爆款火炮。這種火炮重量輕,精度高,射速快,在第一次世界大戰期間讓德國人吃盡了苦頭。此時的德國人面對這門用著德國人專利製成的火炮,不知道是何感想。總之,M1897這種設計,成為了野戰炮的鼻祖,被各國紛紛模仿,也包括德國人在內。


克虜伯的Mod.1903式 75mm野炮,採用了液壓彈簧駐退復進機


宣仔


上面這張動圖可以很明顯的看出來開炮後並不是炮管在縮,而是整個的炮管後退。注意炮管上還連著連桿從退制器中伸出。隨後後炮管會整體從最遠端回到初始位置。

不知道有沒有讀者注意到,在炮管回退的過程中這門88炮的炮身似乎並沒有太大的晃動。

觀察到這點的讀者就可以知道正解了,炮管回退會使炮架保持穩定,這樣再次開炮的時候就可以不用修正射擊諸元立刻繼續開炮,有助於提高射速。

如果不退炮管行不行呢? 也行,看下圖。

炮管和炮架剛性連接,開炮後整個炮都會跳起來,等炮不跳了再繼續挪好火炮修正好跑位再裝訂射擊諸元后開炮唄。只不過這樣一來5-6分鐘能夠開一炮就不錯了。

其實早期的火炮就是這個樣子的。但早期火炮的射程很近,又使用了更厚更重的炮管,大炮跳起來的現象就不明顯了。

但開炮往回退的問題從火炮一出來就困擾著武器設計者。

最早就是簡單的加厚炮管的管壁,使火炮的質量大大的提高,這樣後退的幅度就會相對減小。

於是就出現了大量的厚炮管小炮口的古代大炮。

再後來覺得炮管不能無限加厚,否則大炮就只能固定在城牆上守城了。就在炮架上做文章。

將炮架的後部做長,在開炮前可以埋在土裡面或者用重物壓住。這樣開炮移位的事情就緩解了。

但這樣的“設計”根本起不到根除作用,於是最牛的火炮設計就出現了。從以前堅決頂住不讓火炮後退改編成讓火炮可控的後退。

克虜伯火炮

克虜伯炮為啥在當時是最高科技的火炮呢,主要是這門大炮不僅僅口徑大射程遠,而且還有退架裝置。整個火炮安裝在一個向前傾斜的滑臺上,開炮後滑臺上的炮架可以回退。然後在重力和彈簧的作用下(有時要配合人力)大炮可以迅速復位,看動圖:

這個簡單的裝置在當時就是高科技了,克努伯大炮不僅僅射程遠威力大而且射速還高。

但整體炮架的後退和復進還是顯得笨重。於是就加入了彈簧或者液壓系統,將炮架也固定住,就成了題圖的僅僅是炮管復進了。


軍武數據庫


現代火炮在開火時,炮管都要往後縮一下,然後再回復原位,是因為現代火炮大部分都是管退炮。

不光火炮炮管開火時後退,很多槍械的槍管也會向後縮一下。比如M107巴雷特反器材狙擊步槍,還有很多手槍的槍管短後坐,都是為了緩衝後坐力。

現代火炮上有制退復進機,分制退、復進兩個部分。炮管與制退復進機相連,制退復進機安裝在炮架上。

制退機採用液壓原理,由制退管、活塞及液體組成。火炮開火時,火藥燃氣一邊將炮彈發射出去,一邊推動炮管向後運動。制退管中的活塞壓迫液體從漏口流到另一端,提供製動力。與此同時,復進機中的氣體也被壓縮。當後坐結束後,高壓氣體推動炮管回到原位。

整體後坐過程中,炮架基本不動,再次發射時就不需要矯正瞄準,只需裝填炮彈即可,使得射速大大提高,一分鐘能發射幾十枚炮彈。為快速射擊的高射炮、速射炮奠定了基礎。

火炮剛出現時可不是這樣子,那時的炮管與炮架是剛性連接的,沒有緩衝後坐力裝置。開炮時,巨大的後坐力將整門炮推離炮位,甚至蹦起來,不但損傷火炮,也容易砸傷炮手。

每次開炮後,都要將火炮推回原位,重新校準,每次瞄準都是孤立事件,無法藉助彈著點修正射擊。火炮射速極低,幾分鐘,甚至幾十分鐘才能發射一次,早期的艦炮、紅衣大炮都是如此。

口徑較小的火炮,還能通過增加重量提高穩定性,但大口徑火炮就不行了。據測算,85毫米口徑火炮,要想阻止炮架後移,起碼要30噸以上,這是不可想象的。這麼重的炮,誰拉得動呢?

後來人們發明了有上下炮架,帶斜坡滑軌的架退炮。它的炮管與上炮架仍是剛性連接,但上下炮架是分開的。

開火時,上炮架沿斜面滑軌後退,軌道末端有彈簧。後坐結束,上炮架也移動到斜面高點。然後在重力、彈簧和人工的合力下,將上炮架推回原位。

這種方式比原來的剛性連接先進,上炮架在滑軌上運行,精度提高了不少。甲午戰爭時,北洋水師的定遠艦、鎮遠艦上,就裝備了這種架退的克虜伯、阿姆斯特朗艦炮。還有很多架退岸炮。

▲克虜伯艦炮

這種架退火炮射速依然很慢。於是在當時的海軍強國中,中小口徑速射艦炮開始流行。它是一種管退炮,是火炮技術的一大進步。

它的炮管與炮架不再剛性連接,而是安裝水壓、彈簧原理的緩衝器,是彈性連接。

中小口徑速射炮一經出現,就受到各國海軍的追捧。裝備大量管退速射炮的巡洋艦有了對抗鐵甲艦的資本,催生了“洗甲板”的新戰術。


後來海軍艦炮向陸軍轉移,其革命性的創新,要數法國的施耐德M1897式 75毫米野戰炮。

這門炮在火炮歷史上大名鼎鼎,是現代野戰火炮的鼻祖。被法國人愛稱為“75小姐”,是炮兵的親密愛人。

▲75小姐

在電視劇《亮劍》中,李雲龍攻打平安縣城,向二營長大吼:“你的意大利炮呢!”這門意大利炮就是法國的“75小姐”,之所以叫意大利炮,是因為這種炮是從意大利轉口來的,刻有意大利銘文,被誤認為意大利製造。

早期的制退復進機是彈簧緩衝的,也叫“彈簧制退機”。後來的“氣體制退機”,它們原理相同,但緩衝能力都很有限。

19世紀末,法國工程師路易斯·巴奎少校發明液壓式制退機,成為火炮設計的熱門之選,但其短後坐方式仍有很多不足。

1890年,德國人阿登納.豪賽爾發明長後坐液壓制退機,本想賣給德國克虜伯公司以獲取厚利,但老奸巨猾的克虜伯看到液壓裝置的漏油問題難以未解決,所以拒絕了。豪賽爾一氣之下將專利賣給法國人,當時普法戰爭結束不久,法德還在相互敵視中。

▲架退炮

法國人受此技術啟發,1897年莫阿發明了實用的水壓氣體式制退復進機。同年,德維爾將軍、德波爾上校、裡馬伊奧上尉三人小組研製的M1897式 75毫米野戰炮獲得成功。這是世界上第一門現代化野炮,標誌著野戰火炮進入管退時代。

“75小姐”的超高射速讓法國陸軍欣喜若狂,該炮原本設計目標15發/分,對於當時2發/分的火炮射速來說,已經是一個極高的目標了。但“75小姐”在實驗中輕鬆打出30發/分,甚至極速45發/分的驚人記錄。即使普通炮手也能輕鬆打出20發/分的好成績。

法國陸軍將這個機密捂得嚴嚴實實的,為了掩人耳目,誤導德國,甚至搞出了轟動一時的“德雷福斯冤案”,冤枉了一個正直而善良的猶太人。

民國時期,“75小姐”輾轉來到中國,在抗日戰場上發揮了重大作用。

從此,世界火炮進入一個嶄新的時代。各種液壓的、彈簧的、分體的、一體的新式制退復進機廣泛的應用在各類火炮上,成為現代火炮的主流。


和風漫談


現代火炮在開火時,炮管都要往後縮一下,然後再回復原位,是因為現代火炮大部分都是管退炮。

不光火炮炮管開火時後退,很多槍械的槍管也會向後縮一下。比如M107巴雷特反器材狙擊步槍,還有很多手槍的槍管短後坐,都是為了緩衝後坐力。

現代火炮上有制退復進機,分制退、復進兩個部分。炮管與制退復進機相連,制退復進機安裝在炮架上。

制退機採用液壓原理,由制退管、活塞及液體組成。火炮開火時,火藥燃氣一邊將炮彈發射出去,一邊推動炮管向後運動。制退管中的活塞壓迫液體從漏口流到另一端,提供製動力。與此同時,復進機中的氣體也被壓縮。當後坐結束後,高壓氣體推動炮管回到原位。

整體後坐過程中,炮架基本不動,再次發射時就不需要矯正瞄準,只需裝填炮彈即可,使得射速大大提高,一分鐘能發射幾十枚炮彈。為快速射擊的高射炮、速射炮奠定了基礎。

火炮剛出現時可不是這樣子,那時的炮管與炮架是剛性連接的,沒有緩衝後坐力裝置。開炮時,巨大的後坐力將整門炮推離炮位,甚至蹦起來,不但損傷火炮,也容易砸傷炮手。

每次開炮後,都要將火炮推回原位,重新校準,每次瞄準都是孤立事件,無法藉助彈著點修正射擊。火炮射速極低,幾分鐘,甚至幾十分鐘才能發射一次,早期的艦炮、紅衣大炮都是如此。

口徑較小的火炮,還能通過增加重量提高穩定性,但大口徑火炮就不行了。據測算,85毫米口徑火炮,要想阻止炮架後移,起碼要30噸以上,這是不可想象的。這麼重的炮,誰拉得動呢?

後來人們發明了有上下炮架,帶斜坡滑軌的架退炮。它的炮管與上炮架仍是剛性連接,但上下炮架是分開的。

開火時,上炮架沿斜面滑軌後退,軌道末端有彈簧。後坐結束,上炮架也移動到斜面高點。然後在重力、彈簧和人工的合力下,將上炮架推回原位。

這種方式比原來的剛性連接先進,上炮架在滑軌上運行,精度提高了不少。甲午戰爭時,北洋水師的定遠艦、鎮遠艦上,就裝備了這種架退的克虜伯、阿姆斯特朗艦炮。還有很多架退岸炮。

▲克虜伯艦炮

這種架退火炮射速依然很慢。於是在當時的海軍強國中,中小口徑速射艦炮開始流行。它是一種管退炮,是火炮技術的一大進步。

它的炮管與炮架不再剛性連接,而是安裝水壓、彈簧原理的緩衝器,是彈性連接。

中小口徑速射炮一經出現,就受到各國海軍的追捧。裝備大量管退速射炮的巡洋艦有了對抗鐵甲艦的資本,催生了“洗甲板”的新戰術。

後來海軍艦炮向陸軍轉移,其革命性的創新,要數法國的施耐德M1897式 75毫米野戰炮。

這門炮在火炮歷史上大名鼎鼎,是現代野戰火炮的鼻祖。被法國人愛稱為“75小姐”,是炮兵的親密愛人。

▲75小姐

在電視劇《亮劍》中,李雲龍攻打平安縣城,向二營長大吼:“你的意大利炮呢!”這門意大利炮就是法國的“75小姐”,之所以叫意大利炮,是因為這種炮是從意大利轉口來的,刻有意大利銘文,被誤認為意大利製造。

早期的制退復進機是彈簧緩衝的,也叫“彈簧制退機”。後來的“氣體制退機”,它們原理相同,但緩衝能力都很有限。

19世紀末,法國工程師路易斯·巴奎少校發明液壓式制退機,成為火炮設計的熱門之選,但其短後坐方式仍有很多不足。

1890年,德國人阿登納.豪賽爾發明長後坐液壓制退機,本想賣給德國克虜伯公司以獲取厚利,但老奸巨猾的克虜伯看到液壓裝置的漏油問題難以未解決,所以拒絕了。豪賽爾一氣之下將專利賣給法國人,當時普法戰爭結束不久,法德還在相互敵視中。

▲架退炮

法國人受此技術啟發,1897年莫阿發明了實用的水壓氣體式制退復進機。同年,德維爾將軍、德波爾上校、裡馬伊奧上尉三人小組研製的M1897式 75毫米野戰炮獲得成功。這是世界上第一門現代化野炮,標誌著野戰火炮進入管退時代。

“75小姐”的超高射速讓法國陸軍欣喜若狂,該炮原本設計目標15發/分,對於當時2發/分的火炮射速來說,已經是一個極高的目標了。但“75小姐”在實驗中輕鬆打出30發/分,甚至極速45發/分的驚人記錄。即使普通炮手也能輕鬆打出20發/分的好成績。

法國陸軍將這個機密捂得嚴嚴實實的,為了掩人耳目,誤導德國,甚至搞出了轟動一時的“德雷福斯冤案”,冤枉了一個正直而善良的猶太人。

民國時期,“75小姐”輾轉來到中國,在抗日戰場上發揮了重大作用。

從此,世界火炮進入一個嶄新的時代。各種液壓的、彈簧的、分體的、一體的新式制退復進機廣泛的應用在各類火炮上,成為現代火炮的主流。


精彩視頻片斷餘小波


最主要的是減小炮彈發射時產生的後座力。後座力小了火炮的準度和機動性會大幅上升。

主要是三部分組成:制退器,復進機,助退器

火炮向後主要是復進機和助退器

駐退機是吸收後坐力的主要機構

復進機作用正如其名,是負責將炮管復位

制退器是安裝在炮口的,用來減小後坐力,這東西不利於彈道和精度,但是能在不更換駐退機的情況下,有效減小炮管後坐行程,或者讓火炮使用更高裝藥的炮彈



量子聊軍武


我是武備庫,我來回答這個問題:

很多人看到火炮開炮視頻時,發現火炮在開火後,炮管會發生後縮。這是因為大炮在開火時,其炮筒裝藥大,後坐力自然也很大。如果單靠炮身吸收後座動能,就得做的很重,這樣就不利於火炮的機動。所以火炮加裝了反後坐力裝置。

反後座裝置分為制退機和復進機兩部分,制退機是在火炮開火的一瞬間,抵擋火炮的後坐力,而復進機是在火炮炮管後縮後恢復到原來狀態的機構。這類機構基本就是火炮上除炮管外的其他管狀結構,分為機械彈簧的、空氣壓的、以及較流行的液壓型的。

還有為什麼二戰中的大炮開火後後退程度遠大於現代火炮,主要是其炮口缺乏炮口制退器。


武備庫


我認為炮在發射時其原理和槍一樣的,都是撞針撞擊彈頭的底火引發裡面火藥以推動彈頭向前射出。槍是最小的炮,炮是最大的槍。

說到槍炮就離不開火藥,火藥是中國古代四大發明之一(四大發明分別是:火藥、造紙術、印刷術、指南針)也是四大發明之首,其他發明時間靠後。據說世界上最早的槍和炮也是中國發明發現的,從文字體就能知道(最早的槍春秋戰國時期就有了是木製的有一端有金屬尖頭,最早的炮象個大型木架由多人共同用力來向敵方目標拋投石彈的都屬於冷兵器)自從有了火藥後才有了熱兵器(最早利用火藥發射彈丸的槍是突火槍,而火炮的"祖先"叫火銃是可以攜帶的這兩種都是中國的古代發明)。

早期的槍炮(發射火藥的)基本上都是先放火藥再前裝彈再在後部點火朝目標方向發射,那時的炮身管較短而厚重,大多固定在炮臺上只能做小弧度的調節,一直到十九世紀世界上的火炮式樣才豐富起來也變的愈來愈先進了。

不管是榴彈炮還是加農炮、還是迫擊炮它們在發射炮彈時炮管都會向後縮,這是火藥燃燒推動炮彈射出炮口所產生的反作用力造成的也叫"後坐力"槍也有。這種後坐力並不影響射擊精度因為炮彈已經飛出炮口了。



鐵血勇士


開炮時炮管會向後縮是火炮上面的反後坐裝置在起作用,現在的火炮上一般都會有這玩意,只有以前的那些老式火炮(19世紀90年代之前的火炮)是沒有任何緩衝裝置的,這些火炮的炮架和炮管之間的連接方式是剛性連接,也就是把炮管和炮架直接固定在一起,由於沒有緩衝裝置,開炮時後坐力就會直接沿著炮管作用在炮架上面,使火炮受後坐力的影響特別嚴重,甚至還會出現炮口往上跳的情況,而為了減輕後坐力的影響,就要相應的使用更加厚重的炮架,使火炮更加的笨重。下圖為炮管和炮架剛性連接的老式火炮:

▲老式火炮

而隨著技術的發展,火炮的威力越來越大,同時帶來的後坐力影響也是越來越嚴重,所以,為了解決這個問題,後面就有了一種叫“彈性炮架”的東西,使用“彈性炮架”的火炮,其炮架和炮管時間並不是直接連接的,兩者之間還有一個在開炮時起到緩衝作用的反後坐裝置,而有了這種反後座裝置以後,火炮在開炮時僅僅是炮管相對於炮架後坐,但全炮不後坐(僅是理論上全炮不後坐而已),也就是跟題目中說到的那樣“炮管會往後縮”,如下圖所示,而在這個反後坐裝置的緩衝下,作用到炮架上的後坐力就會被抵消掉絕大部分,這樣一來,減輕了全炮遭受到的後坐力影響,就可以使用更加輕便的炮架,從而減輕火炮的重量!

▲炮管後縮

火炮上的反後坐裝置包含了駐退機和復進機兩個部分,前者駐退機主要起到兩個作用,分別是吸收開炮時產生的後坐力能量以及炮管在復位時產生的復進能量,至於復進機,其實就是一個“儲能機制”,儲存開炮時產生的後坐能量,然後再利用這些能量用來使炮管復位,因此,對於整個火炮反後座裝置的工作原理,我們可以簡單的理解為就是一個“彈簧”,開炮時後坐力使彈簧壓縮,然後彈簧的彈力又會反過來幫助炮管復位,其實在早期的火炮反後坐裝置中,其緩衝作用的駐退機就是一個類似於彈簧的東西,所以也被叫做彈簧式駐退機,但是這種駐退機的緩衝能力不完美,隨著後面火炮威力的增大就逐漸被淘汰掉了,後面還有氣體式駐退機、液壓式駐退機,而運用最廣泛、使用時間最長的還是液壓式駐退機,今天的大部分火炮都仍然有使用!

▲某種復進機工作原理動圖

至於復進機,同樣也有非常多的種類,具體怎麼使用還是要根據火炮的威力、口徑以及使用環境的不同來選擇,比如艦炮使用的通常是氣體式復進機;一些大口徑的重炮因為威力大,後坐力也大,所以使用的是液體氣壓式復進機,而那些威力較弱的小口徑火炮,則仍然是使用彈簧式復進機,上圖是某型液氣分離式火炮復進機的工作原理圖!


哨兵ZH


還記得在《我的團長我的團》中死啦死啦問克虜伯打一次炮移動位置怎麼辦?克虜伯回答一次一瞄的。

這個炮口向後縮,就是為了解決這個問題,使火炮不再打一次就被後坐力震的換地方,還得重新調整,這樣一來無疑就會極大的提高火炮的射速,並且由於這樣抵消的大部分的後座就可以使火炮的底座不用做的那麼大,那麼重,從而提高火炮的靈活性。


火炮的反後坐裝置分為制退機和復進機兩部分,火炮發射時推動制退器用來抵消後坐力,然後復進機在把炮管推回原位置,有用彈簧的也有用空氣壓縮的,現在用的最多的是液壓的。


總而言之這樣做的目的就是為了抵消火炮的後坐力,隨著軍事裝備的發展,火炮的制退技術也是突飛猛進,比如液壓的制退器使火炮製退更加高效,裝備火炮製退器,引導火炮的火藥氣體像側後方排出,從而形成一個向前推的力,從而進一步抵消火炮的後坐力。



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