本文存了好久,至少有小半年了。一直没发只是遇到很多问题。比如这些名词,是一个令本人头痛的问题。遇到这样的问题,剩下只有耐心了。进入正文。
可能没有任何一种爆炸物(当然,除了核爆之外)对战争的结果产生过如此巨大的影响,就像日本的“下濑炸药”那样。这个并不是我天天吹捧日本,是俄方与日方自己认为。人家怎么说,我就怎么搬运。这个观点没有考证,反正他们都这样说。
目前,这些想法也是俄罗斯互联网用户的普遍看法。它被指责为导致海上失败,似乎它阻碍了在旅顺和锦州的有效防御。这些含有“下濑炸药”的炮弹会通过大量的弹片摧毁一切生命。根据民间的军事专家,认为俄军只使用了较弱且通常是湿润的黑火药。然而,正如常见的情况一样,现实往往与这些观点大相径庭。
首先,我们来弄清楚什么是“下濑炸药”。这种物质是基于一种被称为“苦味酸”(Pikrinsäure)、“三硝基苯酚”(Trinitrophenol)或“TNP”的物质。据推测,它第一次被德国人约翰·格劳伯(Johann Glauber)获得,以此命名为格劳伯盐,但有文献记载,实际上是英国人彼得·沃尔夫(Peter Wolf)在1771年首次制备出来的。
28年后,法国人让-约瑟夫·韦尔特(Jean-Joseph Vieille)发现,苦味酸盐(即三硝基苯酚盐)具有爆炸性,甚至只是一个不小心的打喷嚏都能引发爆炸。然而,直到1871年,苦味酸仍被认为是一种安全的物质,主要用于制造黄色染料。就在此时,德国人赫尔曼·施普伦格尔(Hermann Sprengel)在英国的一家火药厂展示了这一物质容易爆炸且产生剧烈的噪音。他立即为他的发现申请了专利,认为它是一种安全的爆炸物,即稳定且不会因轻微冲击而爆炸,这种情况在硝化甘油中经常发生(良好的稳定性:在10公斤重物从25厘米高处落下时,苦味酸会在25%至33%的情况下爆炸)。
注解:
1.下濑炸药是一种由日本海军工程师“下濑雅允”ShimoseMasachika(1860–1911)开发的炸药弹药。 下濑出生于广岛县,毕业于东京帝国大学,成为日本最早获得工学博士学位的人之一。1887年,日本帝国海军聘用他为化学工程师,从1899年起,他领导了一个研究小组,负责开发一种威力更大的炮弹填料,供海军大炮使用。下濑炸药(下瀬火薬、下恫火药しもせかやく、Shimosekayaku),在日俄战争时由当时的日本海军投入战场并成为了主导战争胜利的重要因素之一。
2.苦味酸:一种曾经被广泛认为无害的化学物质,后来被发现具有爆炸性,常用于制备炸药。
这玩意儿是纯粹的垃圾
法国人积极地利用这一发现,试图为1870-1871年战争中的失败复仇,并积极发展炮兵技术。厄让·图尔彭(Eugène Turpin)发现,苦味酸在炮管内发射时不会爆炸,但与棉花混合并在液态状态下注入模具时,便能形成一种强力的爆炸物,这就是所谓的麦宁炸药(Melinite)。它在1887年被正式采用,并迅速传播到世界各地。一年后,英国人购买了法国的专利并将其命名为立德炸药(Lyddite),尽管后来他们用的是凡士林和二硝基苯(dinitrobenzene)代替了棉花。再过一年,奥地利人使用不同的生产技术开发了他们的“爆炸剂”(exrasite)。俄罗斯则尝试使用苦味酸本身,而在俄日战争后,美国则出现了“丹尼特”(dinit),等等。
立德炸药(Lyddite)的234毫米英制炮弹
在地球的另一端,日本的军事技术人员“下濑雅允”面临一个棘手的任务——需要将三硝基苯酚(trinitrophenol)隔离在炮弹内部,以防它与金属接触。众所周知,苦味酸盐的危险性质早已被发现;它们能在金属外壳的存在下形成盐类,导致炮弹和炮手一起爆炸。这也发生在俄国的工程师谢苗·潘普什科(Semyon Panpushko)身上,他在实验室装填炮弹时不幸丧生。之后,俄罗斯暂时放弃了使用美林炸药,转而使用“火棉”(pyroxylin)。其他国家则采用了不同的混合物来稳定炸药,比如爆炸剂(exrasite),然而下关采用了更为直接的方法:他用树脂和蜡涂覆了炮弹的内壁。于是,“下濑炸药”便诞生了。
注解:
1.厄让・图尔彭(Eugène Turpin(1848–1927)是法国著名的化学家和发明家,以其在爆炸物领域的贡献而闻名。他因发明了一种基于苦味酸(皮克酸/潘克莱斯炸药,picric acid)的高爆炸物而获得历史地位。1881 年提出潘克莱斯炸药:图尔彭在 1881 年提出了“皮克酸/潘克莱斯炸药”(pan clastites),这是一种基于合适燃料与四氧化二氮混合的斯普伦格尔炸药。1885 年改进苦味酸的应用:在 1885 年,基于赫尔曼・斯普伦格尔的研究,图尔彭将压制和铸造苦味酸用于爆破装药和炮弹,并获得专利。1887 年,法国政府采用了这种炸药,并命名为麦宁炸药,还添加了火棉。自 1888 年起,英国也开始在肯特郡的利德制造一种非常相似的混合物,名为利德炸药,日本随后也采用了一种改进的配方,称为下濑炸药。
2.麦宁炸药(Melinite):一种由苦味酸制成的高爆炸药,最早由法国人“尤金·图尔平”(Eugène Turpin)发明,广泛应用于炮弹和军火。
3.立德炸药(Lyddite):英国根据法国的专利制作的一种类似美林炸药的爆炸物。
4.爆炸剂(Exrasite):奥地利研制的一种爆炸物,没有具体名称。生产工艺不同于麦宁炸药,只是对麦宁炸药的一种改进。
5. 丹尼特(Dinit,或称为丹尼炸药)是一种基于苦味酸(皮克酸,picric acid)的高爆炸物。它在19世纪末到20世纪初被广泛用于军事用途,尤其是炮弹和鱼雷中的填充物。这种炸药以其强大的爆炸威力和相对较高的安全性而受到欢迎。
6.火棉(Pyroxylin):一种由天然棉花制成的高爆炸性物质。
下濑雅允
下濑炸药的主要威胁在于如何安全地将炮弹的金属外壳与爆炸物连接:这是一种未经稀释、纯粹的苦味酸的愤怒。它的威力超过了三硝基甲烷(TNT),而且稍微高一点的密度使得它能够将更多的爆炸物送到目标。高爆速(根据赫斯法则(Hess法则)达到19毫米,赫斯法则是通过测量50克炸药爆炸时铅制圆柱体的压缩程度来计算炸药的爆破能力)有助于产生大量小碎片,而高爆炸温度增加了点燃周围物体的概率。爆炸后产生的黄色有毒烟雾(因为该物质本身是染料)一方面简化了瞄准,另一方面则作为了一种毒气替代品。
最重要的是——日本的武士们成功地建立了大规模生产含有下濑炸药的炮弹。而且,这种炸药的生产成本非常低,这对日本工业来说至关重要。在战争初期,野战75毫米炮的弹药库中,12%的炮弹是带有炸药的榴弹(重量不到1石的高爆弹)。由于使用了相当高质量的钢材,炮弹外壳做得非常薄,因此炸药填充、炮弹弹头以及装填的穿甲弹的爆炸性能和现代标准相当,炸弹碎片也是小而多的。在黄海海战(即日俄战争中的“旅顺战役”)期间,由于这种炮弹的结构以及炮弹的数量和射速,东郷平八郎指挥的日本舰队向俄舰艇发射的爆炸物数量是俄方回击数量的15倍!考虑到下濑炸药的更高威力和日本舰炮的更高精度,这种炮弹的威力比俄方的炮弹更加严重。
注解:
1.赫斯法则(Hess法则):一种测量爆炸物炸裂时的能量释放方式的技术,特别用来衡量炸药的爆裂效果。
2.高爆速:指炸药在爆炸时产生的碎片和冲击波传播的速度。高爆速炸药能够产生更多、更细小的碎片,对目标造成更多的伤害。
3.黄海海战:是指1904年日俄战争中的一场重要战役,发生在黄海,日军使用了高效的爆炸物和更先进的炮火。
日本高爆弹的横截面
值得注意的是,1899年和1900年,法国和英国曾用带有麦宁炸药(Melinite)立德炸药(Lyddite)的炮弹攻击废弃的战舰,但即使是法国的木质老船“帕塞瓦尔”(Perseval)也未能起火。第一次世界大战中的史诗般海战中,船舰遭受了各种爆炸物的攻击,从黑火药到三硝基甲烷(TNT)等,但并未引发剧烈火灾。1919年,英国再次试图用高爆炮弹点燃铁甲舰“斯威夫特修尔”(Swiftshore),但失败了。
然而,1915年,日本的战列巡洋舰在炮击“尼古拉一世皇帝号”(Emperor Nicholas I)时,却引发了严重的火灾。可能是因为爆炸的威力无法完全释放,而碎片飞溅时带出了燃烧的三硝基苯酚,从而像凝固汽油弹一样引发火灾。俄国海军的老兵记得,这种爆炸甚至能让船体装甲都燃烧起来。类似的情况在1918年发生在美国的炮弹上,它们到达欧洲后爆炸,爆炸物在空中燃烧,形成了浓厚的黄色烟雾。
注解:
1.帕塞瓦尔尔”号:法国一艘木质战舰,用作实弹靶舰时并未被梅利尼特或利迪特类爆炸物引发火灾,表明其火灾引发能力与某些其他爆炸物(如三硝基苯酚)不同。
2.“尼古拉一世皇帝号”:俄国的战舰,在“对马海战”后的1915年,被日本战列巡洋舰炮击时,引发了火灾。
看起来很强大?确实有这么回事,但并非一切都完美。以三硝基苯酚为基础的爆炸物以及特别是日本的“下濑”爆炸物,主要问题仍然是它的脆弱性和对储存与发射条件的极高要求。这样,日本海军就遇到了炮弹在炮膛中爆炸的问题,这在黄海和津岛海战中造成了很多问题。在第一次情况下,损失了4个12英寸炮管,在第二次则损失了5个12英寸炮管和3个6英寸与3英寸的炮管。此外,空中的提前引爆也频繁发生。根据英国观察员杰克逊的说法,日本海员甚至开始要求使用传统的黑火药炮弹。然而,试验批次效果不佳,而日本的三硝基苯酚生产虽然已经稳定,但由于化学工业的能力有限,直到1930年之前,仍然不得不忍受这些问题。此时,其他国家也开始放弃使用基于苦味酸的爆炸物。
“三笠”号在黄海战斗后的炮管破裂
让我们将日本的“下濑”炸药与那个时期的主要竞争对手——俄罗斯的湿气氯化物(湿基硝化甘油)和后来的炸药——三硝基苯酚(即TNT)进行比较。湿气氯化物(不是湿气的普通火药)也是一种强力炸药。湿度的存在是为了减少其敏感性,否则它会因为一点小的震动而爆炸。
TNT的当量为1,而湿基硝化甘油为0.8-0.9,而三硝基苯酚则为1.1-1.2。从实际密度来看,“下濑”炸药的密度略高于TNT(大约1.6-1.65 克/立方厘米,TNT为1.54-1.58 克/立方厘米),而湿基硝化甘油的密度大约为0.8-0.9 克/立方厘米(湿度为30%)。爆炸破坏性(即爆炸后形成的铅块孔隙的体积,表示炸药的爆炸效果)对于“下濑”炸药为335毫升,TNT为305毫升,而湿基硝化甘油从255毫升到470毫升不等(俄国的版本大约为330毫升)。
至于爆炸的强度(即炸药分裂周围物体的能力),干燥的湿基硝化甘油可以达到14毫米,而湿气的版本约为6.8-8毫米;相比之下,“下濑”炸药和TNT分别为17-19毫米和16-18毫米。三硝基苯酚的爆炸温度可达到3300度,这略高于竞争对手(3050-3100度)。敏感度(即在测试中引发爆炸的比例)在相同条件下,TNT的敏感度为4-8%,湿基硝化甘油为8-12%(干燥的为100%),而三硝基苯酚大约为24%。
如我们所见,俄国与日本的炮弹在充填炸药的特性上相似。除了爆炸的强度(较厚的壳体导致爆炸产生较少的碎片)和密度外,湿基硝化甘油和三硝基苯酚炸药的密度较低。由于海战炮弹爆炸药仓较小(陆战我们会另做讨论),所以这些炮弹的爆炸药重量是日本的六分之一!而且值得一提的是,在津岛战役中,俄方的12英寸炮弹使用的是无烟火药,较为弱的炸药。
注解:
1.湿基硝化甘油:指的是硝化甘油中加入水分以减少其爆炸性和提高稳定性的一种形式,其含水量通常为10% 到 30%。主要用于炮弹和其他军事装备中的炸药充填。
2TNT(Trinitrotoluene):即三硝基甲苯,是一种广泛使用的炸药,具有较好的稳定性和较强的爆炸性。
3.津岛海战:1905年发生的日俄战争中的重要海战,在这场战斗中,日本海军大胜俄罗斯海军。
“令人震惊的火灾”
在俄国舰队中,特别是罗热斯滕斯基指挥的舰艇上,确实观察到强烈的火灾。造成这种现象的原因是Ijuin shinkan——由五郎伊藤(Goro Ijuin)设计的瞬时引信,这种引信实际上类似于破甲弹(ОФС)。如果穿甲弹在撞击装甲时稍作停顿,这种简单的引信就会立即激活。
经过深思熟虑,东乡平八郎决定在津岛战役中主要使用高爆弹,因为无论是高爆弹还是穿甲弹,在战斗中的表现几乎相同。因此,很多未爆炸的三硝基苯酚(苦味酸)炸药碎片就散落在船只上,造成了大量的火灾。
在陆地上的应用:
在陆地的野战炮兵中,我们需要先了解一下俄罗斯的炮兵:新型的76毫米1900年型火炮的弹药中没有高爆弹,而87毫米1877/95年型火炮则配备了过时的、爆炸效果较弱的高爆弹。因此,除非调动更重型的火炮,而这些火炮并不多,我们的军队很难从密集的树木或土坯房中打击日本军队。而日本的75毫米火炮(包括许多现代化的野战榴弹炮)完全能够使用搭载“下濑”(日文三笠炮药)的炮弹,产生漂亮的爆炸效果——即便是75毫米的炮弹,也能引起5米高的灰尘和棕色或深绿色的烟雾,爆炸声尖锐刺耳。我们的士兵以前从未遇到过如此强大的高爆弹以及小碎片的浓密散射,因此他们对这种新型炮弹感到震惊。
注解:
1.Ijuin shinkan(伊藤信官引信):日本设计的瞬时引信,用于炮弹的引爆机制。当炮弹接触到目标并稍作停顿时,这种引信立即使炸药发生反应,导致爆炸。与常规炮弹引信相比,它的敏感度较高。
2.shimose(柴茂药):由五郎伊藤开发的炸药,以三硝基苯酚为基础,主要用于日本的炮弹。这种炸药具有较强的爆炸性,且能够产生大量的碎片和高温火灾。
3.津岛战役:发生在1905年的日俄战争中,日军以压倒性优势击败了俄国舰队,这场战役是日本胜利的关键。
日本280毫米炮
有关使用火药的野战炮弹的问题:
这些炮弹确实有很多缺点!首先,经常不爆炸。没错,海军因为引信过于敏感而抱怨不已,而陆军则为与之相对的另一个问题——不易引爆而苦恼。第二个缺点是低破片效果。炮弹击中目标后通常会埋入地下,只有在地下触发,最终激活时才会发生爆炸。自然,地面被抛起,而破片则埋入土中。85号维堡步兵团的指挥官、少将扎永奇科夫斯基(Zayontchkovsky)写道,驻防在后方的一个步兵团被数十颗炮弹轰击,爆炸距离阵地10至15步,但所有损失只有3名士兵受伤、5名军官轻伤(仍然坚守阵地)和一台野战厨房被摧毁。33号叶利茨、12号辛比尔斯克巴尔瑙尔步兵团以及37师的军官们也有类似的描述。
实际上,不仅是日本的炮兵抱怨这种引信,俄步兵也有类似的抱怨。尽管这些炮弹能有效摧毁我们的树木和土壤防御工事,但未爆炸的炮弹仍然是个大问题,尽管存在各种禁令,部分士兵仍然尝试拆解这些炮弹,而他们并没有相关的专业知识和技能。由于这些炮弹内含有三硝基苯酚,炮弹外壳受到冲击后,化学物质会与周围的金属发生反应,产生新的化学物质(例如苦味酸盐),这些物质会引发意外爆炸。由于许多未爆炸的炮弹来自11寸的攻城炮,因此俄方士兵伤亡可能相当严重。1904年10月,一次爆炸造成22人死伤,两个多月后又有13人受伤。
注解:
1.树木和土壤防御工事:这些工事通常由木材、土壤和其他自然材料构成,在第一次世界大战中非常常见。它们能够提供一定程度的保护,但也容易受到强大爆炸的破坏。
2.11寸攻城炮:这是一种大口径的重型炮,其设计用于摧毁敌方的堡垒和防御工事。由于口径大,炮弹含有大量的炸药,并且容易出现未爆炸的情况,给步兵带来严重威胁。
75毫米未爆炸炮弹显得有点少(右侧是放在腿旁的),再带上280毫米炮弹
如我们所见,三硝基苯酚(也即“三硝化苯酚,在日本被称作“下濑”)作为炸药并不是最差的,但它有自己的优缺点。其主要优点是,在描述的历史背景下,大规模生产炮弹的能力,特别是对于野战炮兵来说,这一点显得尤为重要,因为我们当时没有类似的对抗手段。额外的好处是,爆炸后会产生有毒气体,并且在海军的高爆炮弹中,飞散的燃烧三硝化苯酚颗粒会造成额外的破坏。其最大缺点是存储问题,并且可能会导致炮管爆炸。至于其它方面的劣势,则是由于海军和陆军使用的敏感引信设计、炮弹外壳材料的质量问题以及俄罗斯帝国工业水平的不足。
详细注解:
1.三硝基苯酚(Trinitrophenol):一种具有强烈爆炸性的化学物质。在军事应用中,主要用作炸药。它的一个特点是敏感度高,容易因外部震动或冲击而引发爆炸,因此需要严格的存储条件。它在日本炮弹中用于增强爆炸效果。
2.大规模生产的优势:由于日本的工业能力较强,能够生产大量的装填了三硝基苯酚的炮弹,这使得日本的炮兵在数量上能够压制对手,这对抗争中的物资消耗至关重要。尤其是在野战炮兵的作战中,大规模生产成为优势。
3.有毒气体的产生:三硝基苯酚在爆炸时会释放有毒气体,这些气体可以影响周围环境,增加敌方的困扰。特别是在密闭或半密闭的空间中,这些气体的致命性更为明显。
4.飞散的燃烧颗粒:在海战中,三硝基苯酚炮弹爆炸后产生的燃烧颗粒会四散飞溅,增加了敌舰的火灾风险,甚至可以造成装甲或金属材料的高温熔化。因此,三硝基苯酚对海军舰船的威胁不仅仅来自爆炸本身,还有附带的火灾和二次伤害。
5.存储问题和炮管爆炸:由于三硝基苯酚极其敏感,如果存储不当,容易引起炮弹提前爆炸或导致炮管爆炸。在作战中,特别是在高温或潮湿环境下,存储不当可能导致大量炮弹爆炸,给使用者带来灾难性后果。
6.敏感引信问题:海军的引信设计较为灵敏,导致炮弹容易在射击过程中过早爆炸;而陆军的引信则过于迟钝,导致炮弹击中目标后未能及时爆炸,甚至可能被埋入土中,造成无效伤害。这两种设计缺陷暴露了日本炮弹在不同作战环境下的局限性。
7.俄罗斯帝国的工业局限:俄罗斯帝国的工业水平相对较低,尤其是在炮弹生产和炸药制造上,这使得俄罗斯在与日本的对抗中处于劣势。即使在战场上,俄罗斯也难以制造出与日本同类的高效炮弹,导致了作战中的大量不利因素。
结论:
尽管三硝基苯酚和相关的高爆炮弹具有显著的爆炸威力,并在海战和野战炮兵中具有潜力,但其存储和使用中的问题暴露出其致命的缺陷。俄罗斯帝国的工业和战术运用也在这一背景下显得力不从心,未能有效应对日本的炮火压力。