两三百年前的铁甲船,它的铁壳船体是怎么结合成一体的?

【经验】发布于2023-01-30 15:58:42 阅0

这个问题问得好,很多人只关注枪,炮,飞机,军舰的性能如何,不关注工艺技术的发展,其实武器都是工业发展的副产品。

真正的工业实力取决于钢铁产量,加工工艺,处理能力。英国人1804年就能造出蒸汽机车了,这就需要能轧制铁轨的大型轧机,还有连接锅炉的热铆接技术。所谓大舰巨炮,多铆蒸刚的铆是也。

下图铆钉密集排列的地方,内部是和龙骨连接的肋骨。请注意铆钉的密度。这是民用船,军舰铆钉没有这个密,但铆钉更大,更结实。





热铆接就是把需要连接的两块钢板分别钻好孔,然后把铆钉烧红了,穿过钢板上的孔以后,用模具击打铆钉,迅速让铆钉头部成型,等铆钉冷却下来时,会利用热胀冷缩,自动把两块钢板连接的更紧密。大家有兴趣可以看看美国人30年代拍的制造蒸汽机车的纪录片,里面有热铆接镜头。

下图是用炭火加热铆钉,铆钉大概加热到600℃以上就软了。吸烟的烟头,核心温度据说是800℃。


上图是现代的铆钉加热装置。电加热了。

人家能轧制铁轨,就能轧制龙骨,人家能制造不漏水的高压蒸汽锅炉,就能制造不漏水的铁甲巨舰。至于装甲带,它是铆接安装在由龙骨做基础,肋条系统为辅助的网状船体支撑结构上的,用来保护内部的非水密舱。其他船壳部分,也是用薄钢板铆接到这个支撑结构上的。据说泰坦尼克号沉没有一半因素是因为使用了不符合设计要求的铆钉,导致船体被冰山撕裂的。要知道,铆钉越细越容易加工,越容易安装使用,也越不结实。

到了二战时,英国,法国,美国,日本的坦克,还有很多用铆接结构呢。这种坦克中弹后,铆钉会被拉断,在车体内乱飞,恐怖极了。


其他网友回答:

“怀疑探索者”解答这个提问。

二三百年前的铁甲船,是由木质或其它混合材料制成的一种舰船。在船的外层上包上厚厚的铁甲皮,用于抵御其它船只攻击。该船用坚固的木材组成船体后,再覆盖上铁板用铁铆钉铆住作为装甲,故被后人称为铁甲船。因为整个铁甲船全身都是覆盖着铁甲,那么这种铁壳船体是怎么结合成一体的?

铁甲船之所以能够结合成一体,是因为何用了铆接结构。老式的铁壳船是用铆接的,实际不单铁壳船用铆接,就是大型的木结构船在连接处也用铁皮和铆钉连接。早期铁甲船由于当时技术限制前期基本上都是使用铆钉热铆固定(冷接技术)连接结合成为一体的。热铆接就是把需要连接的两块钢板分别钻好孔,然后把铆钉烧红了,穿过钢板上的孔以后,用模具击打铆钉,迅速让铆钉头部成型,等铆钉冷却下来时,会利用热胀冷缩,自动把两块钢板连接的更紧密。用炭火加热铆钉,铆钉大概加热到600℃以上就软了(吸烟的烟头,核心温度据说是800℃)。据说泰坦尼克号沉没有一半因素是因为使用了不符合设计要求的铆钉,导致船体被冰山撕裂的。

由于木造的铁甲船无力抵御越来越强大的炮弹轰炸,铁甲舰在1849年由法国建造出世界上第一艘以蒸气机为辅助动力装置的战列舰“拿破仑”号战舰。而在十九世纪中叶,英国人也采用并没计出来了铁甲铁壳的战舰,从而摒弃了木壳船体。而铁甲舰基本使用的是燃气焊接(热接技术)使船体合为一体。

其他网友回答:

“勇士”号是1857年英国海军在得到了法国建造“光荣”号的情报以后,为了与之抗衡而决定建造的。它比“光荣”号的先进之处在于它的舷侧装甲采用了(从内到外)14毫米铁板 + 两层交错放置的200毫米麻栗树木材 + 1层锻铁装甲并用螺母螺栓铆接,全船装甲总重1310吨。相比之下,“光荣”号只是简单的将铁甲钉在木船板上而已,牢固性要相差很多。 可是既然木结构船体已只能勉强承受非装置不可的发动机和大炮,那末它怎么能经受住再加上一种更重的装甲呢?这在设计理念上有很大的缺陷。英国人却採用了铁甲铁壳船的设计方案,完全摒弃了木壳船体,使军舰设计进入了一个新的阶段。其标准的产品是铁壳铁甲船"勇士"号(Warrior)。这艘军舰的船壳换成铁结构,该舰长128米,水线间长115.8米,宽17 .7米,长宽比7.23,深7.9米,排水量9210吨,帆面积4497平方米。军舰两舷各有一条装甲带,这两条装甲带从船首部到船尾部用一层115毫米厚的横向舱壁与舷侧厚达115毫米的铁装甲(柚木龙骨厚达46厘米)封闭起来,形成一个装甲堡垒,舰上所有的火炮装在这个堡垒里面。该舰配有26门68磅前装式大炮,10门100磅和4门70磅的后装式大炮。重达9210吨。这艘舰之首尾都没有装甲,在装甲堡垒之外向外突出26米,只包了一层船壳铁板,没有柚木龙骨,该舰在蒸汽机推动下有15节的航速,另外在3根大桅上还配备了一整套帆具。"勇士"号是世界上第一艘有铁装甲的铁壳船,它虽只有一层炮甲板,但仍被公认为世界上第一艘战列舰,在以后的50年,凡按此建造的新军舰统称为铁壳军舰。它的问世使木壳装甲舰黯然失色。

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正好茶叔从前看过一些关于铁甲舰的书,所以可以在这里稍微介绍一下铁甲舰时代的金属结构工艺。


英国装甲舰压力山德拉号,以维多利亚女王的儿媳妇的名字命名。

问题里面说的铁甲船,应该是指从1858年开始到1893年为止的那些大小铁甲舰、水线装甲带巡洋舰、装甲炮舰和浮动装甲炮台,他们的船体铁板的结合和装甲板结合工艺一共有三种:铆接、螺接和嵌接。



在1858-1890年间焊接技术刚刚萌芽还没有成熟,物理学家焦耳在1856年才刚刚发现了电阻焊的原理,还远没有到工程化的地步。

当时人类掌握的焊接工艺是铸焊和钎焊。铸焊就是沧州铁狮子的焊接工艺,采用陶范层层堆铸的方法把铁狮子的身体接合到一起。这种技术仅在中国就已经存在至少2000年了,虽然历史悠久,但这种费工费时的操作方法根本不是量产产品所能接受的。


而钎焊也是早在公元前几百年就已经开始使用的老技术,钎焊和熔焊在操作的时候往往都是红彤彤的一片,但区别其实很明显,熔焊也就是现代的各种电焊是把焊料全部熔化和焊缝两边的金属也熔化一部分,这三块通过毛细作用合为一体,形成牢固的连接和紧密的焊缝,现代焊接的焊缝已经可以扛住几十个大气压的巨大压强而不产生可见的漏气漏水。这么好的技术在19世纪还只能是一个美好的愿望,那时候只有钎焊,钎焊就是只有焊料被熔化,而焊缝两边的金属则远没到熔化的地步,熔化后稀糊糊的焊料把焊缝填满,并通过毛细作用渗透到两边的金属里一部分,这样形成连接。钎焊的连接强度是很难提高的,对于出没于惊涛骇浪中的海船来说,钎焊这么不靠谱的技术可以洗洗睡了,去做个景泰蓝瓶子的铜胎吧,那个对钎焊来说更有前途。


下图为钎焊的焊缝,可以看到两边的金属无动于衷,全靠焊料把他俩揪到一起,这种不情不愿的结合显然经不起巨大外力的考验。

然后就转到正题,人们在19世纪连接铁板和铁板的方式,其实99%是铆接。不要觉得铆钉土得掉渣,其实今天的濒海战斗舰上一样有铆接结构,只要是不同种类金属结构之间,还是铆接的比较坚固耐久。


下面随便举个例子,这是俄国海军的勇敢II级大型反潜舰,注意几个人脚下的墙根,两大排铆钉清晰可见。


铆接就是利用铆钉把两块金属紧紧的拉到一起,这种链接方式的优点是坚固,抗拉和抗剪的能力都相当强悍,但主要缺点是重量代价比较大,想要紧固的连接就需要大量很粗的铆钉,这都是重量啊。


铆接的时候,需要首先把铆钉烧热,大约加热到650摄氏度,这时铁材将会变得相对柔软可塑,就趁热赶紧把它塞进已经事先打好的铆钉孔,用外力大力挤压使其变形把铆钉孔填满填实,也同时让铆钉头面积远大于铆钉孔,这样就不容易脱落。从1875年开始,人们用来挤压红赤铆钉的工具就已经是铆枪了,就是下图中这根铁棒似的东西。


下面咱们来看看上世纪50年代中国工人建造南京长江大桥时的铆接工艺展示,嘿嘿,能动能动。首先在炉子里把铆钉烧热,趁热扔到铆钉传递手的手套里,然后再扔给工位上的铆枪助手,助手对铆钉外形进行最后处理,然后由铆枪手将其按进铆钉孔。


那么这就还涉及到我们用什么工具在铁板和钢板上开铆钉孔,就是下面这个C字型的笨重工具,它是专门用于开铆钉孔的。

铆接说完了,那么嵌接是啥?

嵌接其实很简单,铆接之后的铁制船板之间也还是难免有细小缝隙,为了堵住水和气泄漏,必须让两块铁板紧紧贴合,那么就用凿子在两块板的结合处猛敲,使结合处的铁板产生微小的变形,“咬进”另一块铁板零点几毫米,别看这零点几毫米,这是保证水密性而不必用麻丝捻缝的基本操作。你见过钢铁的船只还有欧诺个麻丝捻缝的吗?没有吧。


那么螺接是啥呢?

装甲板则很少用铆接连接到船体上,因为装甲板可能在战斗中负伤,无论是装甲板安装还是维修的时候,用螺栓把它固定在木制或铁制船体上都是比较方便的做法。安装装甲板的螺栓跟我们平常见到的尺寸可差了不少,最大的长度将近一米,有100多毫米粗。

下图为安装在木制船壳上的装甲板剖面,可以看到是由几根粗螺栓固定的,剖面上的长钉则是各层木制船壳板之间连接的手段。

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我还真见过,纯铁甲船,不是他们说的木头上钉铁片!它是钢结构的轮廓,就像现代的钢结构房子一样,只不过是船型的,一根根工字钢互相用螺丝固定,成为一个网格船型架!在最外层铆接钢板,里面用木板做隔间舱室

其他网友回答:

这位网友提出的二三百年前的铁甲船,它的铁壳船体是如何组成一体的?故名思义称其为〝铁甲船〞。则它是由木质或其它混合材料制成的一种舰船。在船的外层上包上厚厚的铁甲皮,用于抵御其它船只攻击。该船用坚固的木材组成船体后,再覆盖上铁板用铁铆钉铆住作为装甲。被后人称为〝铁甲船〞。船上两侧共配备了三门大铁炮。在当时火力称得上极为猛烈。全船外虽然是由铁皮包裹,但内部结构依然采用了木料,还要加上密封仓的设计,船体的浮力才足够支撑起船的重量。整个铁甲船全身都是覆盖着铁甲的,但船前方的撞角则为纯铁制造。所以,基本上针对当对的所有木船来讲,没有它撞不穿的。可见其战斗力在当时也是无以伦比的战船。然而,由于木造的〝铁甲船〞无力抵御越来越强大的炮弹轰炸,〝铁甲舰〝在1849年由法国建造出世界上第一艘以蒸气机为辅助动力装置的战列舰〝拿破仑〝号战舰。而在十九世纪中叶,英国人也采用并没计出来了铁甲铁壳的战舰,从而摒弃了木壳船体。至使这些〞铁甲舰〞由此应用而生。

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