温特斯特杠杆式步枪原理(用蒸汽作为动力的奇葩武器)
2016年的蒸汽朋克僵尸动画 甲铁城的卡巴内利 当时可谓红极一时,硬核的设定加上童颜沮洳女主吸足了眼球,可惜后期剧情崩坏烂尾。如今2021年据传终于要出第二季了。
在鄙人看来片中所有的剧情开展都建立在人类阵营手中的主力武器,蒸汽步枪无法对片中的僵尸造成有效杀伤这点上。毕竟,如果动画中普通士兵人手一支的武器就能随便干掉僵尸,那也就没男主和女主什么事儿了。
所以带着兴趣和疑问,接下来想弄明白两个问题:第一,这种充满蒸汽朋克风格的枪械真的可行吗?第二,该武器是否有潜力能击穿动画中的僵尸铁皮心脏呢?
片中的蒸汽枪由三部分组成:枪体,蒸汽输送管,还有便携式蒸汽炉。
其中蒸汽炉也有两部分:上面的微型蒸汽锅炉和下面的储水罐(也有可能是燃料罐)
蒸汽枪本体部分有一个圆形的储气罐,通过输送管过来的高压蒸汽会先储存在里面
整体枪长不是很长,比起符合相同历史年代的信长火枪兵的枪管只有一半的长度。
蒸汽步枪采用圆柱弹夹装填,弹药估计铅丸,和早期滑膛枪类似。采用杠杆步枪的上膛方式,连射速度比较高
射击时有大量剩余蒸汽从枪口喷出,口径也相当大,目测一个手指粗约15MM
射击精度远胜历史上的滑膛火枪,图中大约10米到15米,没有打偏的
其实鄙人一开始是对这科幻玩意完全保持怀疑态度,毕竟高压蒸汽最高接近有200度的高温,这细细的软管怎么承受得了。但是后来一经查询,了解到原来现实中真的有传输高压蒸汽的专用软管,而且安全临界压力是蒸汽最高压力值的5倍以上。
通过查询不同蒸汽锅炉的压力范围,考虑到动画中的科技发展水平,应该最多到能制造普通高压锅炉的水平吧,所以就取用10MPA作为蒸汽压力值,然后活用初中物理知识 总能量W=FS=10mpa X 弹丸面积2.25平方厘米 X 做功距离 0.5米= 1125 J。考虑到摩擦阻力,密封性,蒸汽压力下降等因素,估计实际转换成弹丸动能的效率为50%,所以大致推测出片中蒸汽枪的枪口动能在600J左右,和M1911发射的点45ACP手枪弹动能相当。15MM直径铅珠体积为 1.59立方厘米,乘以铅11.34的密度大概重18.1克,然后用动能公式反推得出蒸汽枪的初速大致为 257米/每秒,为亚音速符合动画里枪声不大的设定。
由上可知,动画中的蒸汽枪作为人类的主力武器从动能方面来说是完全可行的,那么接下来它是否能击穿动画中僵尸的铁皮心脏呢。然后鄙人又查阅了传说中能打穿防弹衣的黑星 54 式手枪资料。
“ 1951年式7.62mm手枪弹为54式军用手枪的配套子弹,子弹尺寸为7.62mm×25mm,装药比其它如7.62mm×17mm、9mm×19mm手枪弹多。51式7.62mm手枪弹用54式手枪发射时初速即达到450米/秒,远高于大部分手枪的350米/秒左右,穿透力在手枪中鹤立鸡群。
79式轻型冲锋枪也采用51式手枪弹,因为枪管比54式手枪更长,火药燃烧、燃气做功更充分,所以79式轻型冲锋枪发射51式7.62mm手枪弹时,初速又提高一截,达到520米/秒,穿透力更强 ”
而54式手枪使用钢芯弹时是足以击穿没有插板的普通防弹衣的,关键就是初速高和采用钢芯。所以如果动画中能够将15MM铅弹丸改成次口径钢芯弹(APDS)的话,预计也将拥有类似的穿甲效果,然后主角们也可以光荣退休了[害羞]
结尾:说了那么多,这种武器放到现实里是否有可能存在,鄙人觉得答案是NO!
主要有两个很关键的原因,第一,用作动力的蒸汽温度太高,无论是背负式锅炉还是蒸汽枪本体,长时间作战热量都会传导到物体表面,100多度的温度一不小心碰到皮肤就会严重烫伤。第二,高温高压下的水蒸汽水分子更容易使枪管加快产生锈蚀,要不了多久枪管内部就锈得坑坑洼洼不能使用了。所以综合来看动画中的蒸汽枪还是只存在于虚构。
完
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