弹片外壳

背景

军事战略家对杀死敌军的经济手段的需求一直很高。经济不是为了省钱，而是为了让寡不敌众的士兵有机会赢得战斗。在大功率步枪出现之前，敌对军队的士兵会在彼此清晰的视野中组成队伍准备战斗。然而，直到 18 世纪后期，火炮对远程部队编队通常都无效。

历史

1784 年，英国皇家炮兵的亨利·弹片中尉解决了距离问题。弹片的贡献是将火枪弹装入一个容器中，该容器可以在被大炮发射时幸存下来。圆形弹壳只是一个空心的炮弹，在火药矩阵中装有火枪弹。一个用纸制成的时间引信包裹着更多的火药，就像鞭炮引信一样，被插入炮弹并点燃。然后炮弹向敌军发射。如果炮手对球的飞行进行适当的计时，球会在到达敌军上方时爆炸，释放火枪弹。

弹片在很大程度上被忽略了。然而，到 1803 年，他成为了一名上尉，并被允许为英国军队展示他的发明。弹片的发明立即被认为是当时的超级武器之一，英国军队将其投入生产的速度证明了这一点——仅在弹片首次展示它两个月后。

1804 年，在南美洲北海岸的苏里南，弹片首次用于对抗荷兰定居者的战斗。荷兰人在收到第二轮弹片后投降。 1804 年，弹片被提升为中校，当时他成为少校后不到一年。

从拿破仑的最终失败到第一次世界大战期间逐步淘汰榴弹炮弹之间的弹片炮弹进行了许多改进。 弹片弹片的圆球演变成一种看起来非常像现代炮弹的炮弹，并且制造方法大致相同大大地。它还执行相同的功能：以高速长距离大量输送铅球。

原材料

外壳由锻造碳钢制成。炮弹的目的只是为了容纳铅球并将它们向下引向目标。炮弹并不是要爆炸成碎片。弹壳几乎总是由黄铜制成。使用黄铜是因为它在烧制过程中会膨胀。随着弹壳膨胀，它在一个称为密​​闭的过程中密封了枪管。封闭为射弹提供更大的推力，并保护炮兵免受适得其反。弹片球由铅制成。铅也用于子弹，因为它既重又软。因为铅是软的，它会将更多的能量释放给目标（肉体），而不是穿过目标并将其能量消耗在景观上。旋转带由称为镀金金属的合金制成，该合金由 90% 的铜和 10% 的锌组成。旋转带提供了向前的封闭作用（因此没有任何推进剂会被枪管中的炮弹炸开并被浪费掉），并且在炮弹向上移动时也会在炮弹上产生旋转。枪管的膛线会在炮弹中引起旋转——许多类型枪支的枪管上都有螺旋状的脊。就像一个不螺旋的足球会从头到尾旋转而不会去到它想要的地方一样，一个没有旋转稳定的炮弹可能会在任何地方结束。

大多数炮弹的基本装药通常是硝化纤维和硝化甘油的组合。用于点燃基础装药的常见底漆材料包括雷酸汞、叠氮化铅、辛酸铅和硝基甘露糖。这些化学物质对震动极为敏感，受到猛烈撞击时会爆炸。火炮底火会点燃火药助推剂，该助推剂被插入一个穿孔的空心长钉中，该长钉穿透了基本装药的大部分长度。助推装药的目的是同时点燃尽可能多的基础装药。弹片弹壳中的保险丝由一个黄铜塞组成，该塞子旋入弹壳顶部。黄铜塞包含装有火药的空心通道，并且可以调节引信以提供给定的发射延迟。引信是由炮弹离开炮筒时的初始加速度引起的。现代火炮保险丝几乎总是固态电子定时器或接近保险丝。

设计

炮弹的设计涉及确定炮弹的用途，然后将用途与大炮相匹配（现代大炮主要是榴弹炮，区别在于榴弹炮沿地平线抛物线发射，而大炮沿视线发射）从中发射炮弹。设计者有大炮的规格，因此知道炮弹必须有一定的直径，并且只能产生一定的推力而不会损坏大炮。炮弹必须足够简单以允许快速射击但本质上是安全的，这样在激烈的战斗中掉落的炮弹不会爆炸并杀死错误的人。 Shrapnel炮弹的引信经过精密设计，使炮弹能够在正确的时刻爆炸。离目标太远的榴弹炮弹几乎不会造成伤害，而击中地面后发射的炮弹不会造成任何伤害。

弹片弹的主要部件是弹壳本身、弹壳、铅球、将炮弹推向目标的底部装药、将铅球从炮弹中排出的装药、引爆底座的底火装药电荷，以及引爆电荷的保险丝。其他杂项组件包括用于将铅球固定到位并产生烟雾以协助炮兵观察员的松香混合物、铅球和发射装药之间的钢推板、炮弹底部的旋转带以旋转炮弹当它向上移动枪管时，还有一个鼻锥，以减少炮弹的空气动力阻力。

制造
过程

外壳

• 1 首先，弹片外壳是伪造的。在锻造过程中，将一个碳钢圆柱体加热到几乎熔点，然后手动敲打成最终产品的粗略形状。然后将粗锻件加工成最终形状。
• 2 炮弹的横截面比炮管内径略小，但有两个位置：炮弹圆柱部分的顶部和旋转带。顶级乐队被称为 bourrelet。 bourrelet 和旋转带在炮弹和炮管之间提供了非常小的公差（只有千分之几英寸）。外壳底部磨有凹槽，旋转带压入该凹槽中。对于弹片外壳，然后在外壳的中心钻孔以固定铅球。
• 3 火药被用来驱逐铅球。在精心控制的条件下，将一到两盎司（28-56 克）的火药插入炮弹中，以防止意外爆炸。将布盘插入外壳中以将基荷与铅球分开。然后将金属隔膜（推板）放置在布料分离器的顶部。推板和布料分离器包含一个孔，在插入之前将钢制闪光管压入其中。 弹片外壳的剖视图。在压配合中，要插入的零件的直径略小于它被压入的孔的直径。需要很大的力才能将零件压入孔中，从而提供不会松动的紧密配合。闪光管的目的是将火焰从炮弹前端引信中的引信向下传递到炮弹底部的火药。

铅球

• 4 铅球是通过将熔化的铅浇过钢筛制成的。当熔化的铅流过筛网时，它形成球形液滴，其直径由筛网开口的大小控制。熔化的铅滴在逆流的强制空气中落下，使熔化的铅凝固，然后落入流水中，使它们进一步硬化。典型的弹片球直径约为 0.51 英寸（13 毫米），但有时会使用更大的弹片来杀死马匹。
• 5 铅球与松香（松节油从松树液中蒸馏出来后剩下的物质）混合并倒入壳中。使松香在壳中硬化。松香的目的是防止铅球在飞行过程中在炮弹中晃来晃去，这可能会导致火药过早着火。松香还提供烟雾，以便炮兵观察员可以确定炮弹的时间是否正确以在目标上方爆炸。

保险丝

• 6 弹片外壳引信是一种复杂的机械/化学装置，由黄铜加工而成，并带有螺纹以适合外壳。其复杂的设计和微小的部件使得组装变得困难，军火工业的很大一部分都致力于生产这些部件。选择黄铜是因为它不产生火花（如果受到撞击，它不会产生可能点燃火药链并导致过早爆炸的火花）。引信由两个不同的引爆药组成，由两个装有火药的通道隔开。可以通过旋转保险丝的底部来调整两个通道之间的连接（以及点火速度）。第一个底火在发射时由炮弹的加速度激活。加速推动柱塞顶着坚硬的弹簧进入装有底漆的滑动金属或铝杯中，底漆一接触就会爆炸。

弹壳

• 7 弹壳由黄铜冲压而成。冲压包括在模具之间放置一块平坦的金属，并逐渐将其敲打成所需的形状。在弹壳的情况下，使用多个砧和锤子来获得最终形状。
• 8 需要单独的底漆来引爆弹壳中的基本装药。底漆包含在一个镀金的金属或铝杯中，该杯将与钢砧接触。铁砧会被榴弹炮的撞针推入底火。底火点燃了火药助推剂，然后点燃了基础装药。底火和助推剂装在一个空心黄铜长钉中，该长钉被压入弹壳底部的孔中。
• 9 外壳的最终组装是通过压接完成的。外壳上切有横截面为半圆形的凹槽。弹壳安装在凹槽上，凹槽周围的整个直径都被压缩，直到黄铜弹壳真正流入凹槽并形成紧密的结合。

质量控制

质量控制在弹药制造中极为重要，因为有缺陷的弹药会杀死有价值的士兵。所有炮弹都按指定尺寸批量生产，通常每批生产 2,000-5,000 件。批号被涂在炮弹上，这样炮弹就可以在以后出现问题时追查到。测量一定百分比的外壳组件以验证零件的尺寸是否正确。对代表性样品进行了破坏性测试，以确保金属部件具有适当的强度并且化学成分以适当的速率燃烧。保险丝经过防水测试。旋转带从炮弹上撕下，以确保它们有足够的强度来承受射击。

一旦确定炮弹是按照设计制造的，就会对炮弹进行现场测试，以确定该设计是否生产出性能可预测的炮弹。一些炮弹故意用基本装药超载并发射，以确保它们不会毁坏火炮。带有惰性引信的炮弹被发射，然后回收，以评估发射的力量是否会过早引爆引信。炮弹中装满沙子并烧制以评估炮弹在飞行过程中的结合程度。并且发射了一定数量的炮弹，以确保基地装药将炮弹发送到炮兵操作员希望它们去的地方。

副产品/废物

炮弹生产过程中产生的主要废物是炮弹试验和炮兵操作人员培训过程中产生的。目前美国有很大一部分地区将永远无法使用，因为存在发射但没有发射的炮弹。在实际生产过程中，最大的废物流包括切削液和加工过程中产生的金属屑。

未来

第一次世界大战期间，弹片已经过时了。事实证明，它们对受战壕保护的部队无效，无法清除带刺的铁丝网，并且难以设置以便炮弹在敌军上方的适当高度爆炸。弹片弹被高爆破片弹所取代，在高爆破片弹中，弹壳中装满了炸药，在爆炸时会碎裂成数百个致命的碎片。在远处杀死敌军的最新技术是改进的常规弹药，或 ICM。 ICM 更类似于 Shrapnel 外壳而不是碎片外壳。不同的是，它不是喷出简单的金属球，而是喷出手榴弹、地雷或反坦克炸弹。不可避免的是，ICM 总有一天会被更有效和量身定制的东西所取代，以克服新的防御策略。

哪里可以了解更多

书籍

霍格，伊恩。 第一次世界大战的盟军炮兵。 英国：克罗伍德出版社，1998 年。

其他

新西兰常驻部队老同志协会网页。 2001 年 12 月。。

美国陆军。 TR 1355-75A 机动火炮弹药。 75 毫米野战炮弹药，M1897（法语）； M1916（美国）；和 M1917（英国）。 1927 年 11 月 21 日。

美国陆军。 TR 1355-155A 机动火炮弹药。用于 155 毫米榴弹炮、M1917（法国）和 M1918（美国）的弹药。 1927 年 11 月 23 日。

杰夫 雷恩斯