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日誌2022-03-25 11:00

[達人專欄] Whitworth步槍與原始多邊形槍膛

作者:子珅

Whitworth步槍是一款由約瑟夫·惠特沃斯爵士(Sir Joseph Whitworth, 1803~1887)設計的步槍。要介紹這把步槍,首先得要大略介紹一下設計者。雖然本文的重點在步槍本身,但在這個例子中,設計者在步槍的介紹中可能和步槍本身一樣重要。


惠特沃斯爵士是一名歷史上重要的工程師,他在1830年代發明了利用工程師藍(engineer's blue)、手刮器和三塊鑄鐵來製作完美的平面的方法,以及在1840年代規範了世界上第一套統一的螺紋規格(British Standard Whitworth, BSW)、發明了測微器,以及提出了可互換零件的想法(同一條生產線上產出的零件公差是如此之小,所有零件不需要手工微調就可以相互替換;當時幾乎所有零件都需要由手工微調,所以雖然已經有機械和生產線,工廠依然需要保持高度勞力密集)。由於他的貢獻,工業革命減少了很多阻力,可以用高精度的規格化機械來生產高一致性的規格化產品。

他的許多貢獻到現在都還在被利用著:工程師藍到現在依然被使用來指示哪些地方已經被加工過,哪些地方沒有; BSW系統的螺絲到現在還能被使用(舉例來說,某些汽車公司從來沒脫離過BSW,另外某些電腦液冷系統也是用BSW螺絲,你甚至能用一百年前的1/4" Whitworth螺絲把你的相機固定到三腳架上);測微器到處都是,以及其他族繁不及備載。

而惠特沃斯爵士在發明了製造完美平面的方法後,他也打算將這項技術帶入軍工產業。當年的部隊主力槍枝多半都是滑膛槍,原因是因為雖然膛線早在1498年就被發明了,但是在前膛槍上使用膛線,會讓在將鉛彈丸壓入槍膛中的過程變得非常耗時費力(鉛彈丸在被壓過槍管的時候就會開始咬進膛線,讓阻力變得非常大),而後膛槍雖然不需要這段將彈丸壓過整個槍管的裝填過程,卻是較晚出現、生產成本較高的槍枝。

另外,當時的工程技術可以生產完美平面,但卻沒有辦法生產完美的圓(不管生產工具如何精確,只要測量工具沒有同等精確,就沒有辦法製造出同樣精確的產品),所以圓形槍管的生產精度會是一個大問題:柔軟性高的鉛彈在被射擊出去時,會通過粗糙、管徑與截面形狀不固定的槍管,這會造成鉛彈不停變形,還有造成每次射擊都不同的內彈道,而精度需要靠絕對的可重複性達成,用當年的圓形槍管不可能達成射擊的高精度。

惠特沃斯爵士因此想到用多個平面來組成槍管管壁,然後再扭轉槍管,就能得到有著絕對精度的完美多邊形槍管,之後再配合有可以貼合槍管壁的完美形狀的子彈,就可以得到完美的射擊可重複性,以及完美的射擊結果。除了槍管與子彈的特殊性外,Whithworth步槍在結構上就只是一把雷管槍。

結果就是Whitworth步槍。

有光學瞄具的版本。

這把則是競賽用版本。

這是槍口和子彈的繪圖。

他在設計這款步槍的時候遇到的最大問題是子彈的材質。當時常規的子彈是球形的鉛彈丸,但是惠特沃斯爵士的這個想法需要的是不會咬進槍管壁的子彈,因為子彈本身就該保持完美外型,這讓他需要特別再找一種堅硬的合金來製造子彈。

惠特沃斯為了生產Whitworth步槍,在1854年開了一間Whitworth Rifle Company,但是在生產總共一萬三千四百把之後,該公司就破產了。之所以如此,是因為Whitworth步槍雖然有著當時世界第一的精度,但是可能也有著世界第一的價格標籤。1860年(美國南北戰爭前一年),一把「次級品質」(指的是沒有表面處理的產品)Whitworth要價96美金,這換算成現在的幣值大約是8000~12000美金,而且這是裸槍價格(無瞄具、無外盒、無彈藥),這價格在當時可以買大約四把新潮的後膛槍。作為對比,一把Cheytac Intervention大概也落在這個價格範圍內。

另外,雖然Whitworth步槍的精度非常的高,但是在其他性能方面都很糟:裝填時間非常的長,而且因為槍管與子彈的密合度很高,黑火藥燃燒的殘渣很快就會對裝填造成更嚴重的阻力。好的槍枝必須有著各種不同性能的平衡,而Whitworth步槍完全偏重於精度,其他東西通通不納入考慮。

Whitworth步槍有受英國軍方測試過,對手有三種步槍,分別是Lancaster步槍(有著橢圓形膛線,纏度離槍口越近越大)、Webley Richards設計的後膛槍(使用了Whitworth的槍管)和1853年型Enfield步槍(Pattern 1853 Enfield,常規膛線,英國陸軍當時的現役步槍),而有一份1857年的紀錄存活了下來。以下有全部結果(我已經轉換成現代使用的MOA了):


Whitworth步槍 Pattern 1853 Enfield
500碼 3.1 MOA 18.7 MOA
800碼 7.9 MOA 32.6MOA
1100碼 20 MOA 61 MOA
1400碼 36.6 MOA 無法中靶
1800碼 92.0 MOA 未測試

※兩款步槍的彈藥都在800~1100碼之間從超音速減速到亞音速,子彈會被自己的音爆震波趕上而變得不穩定,精度會急遽下降。

簡單來說,Whitworth步槍的500碼射擊精度是1853年型Enfield的六倍以上,而有效距離也遠大於當時的服役步槍。沒有被英國陸軍採用是因為成本和其他方面的性能問題,不然在500碼的準度其實已經超過二戰某些栓式步槍的生產標準了。要記得,這是一把黑火藥前膛雷管槍。

有趣的是,Whitworth步槍有上過戰場。南北戰爭時,邦聯軍訂了250把,其中50~125把成功通過了聯邦軍的封鎖到達了邦聯軍手中,這些步槍被交給了射擊技巧特別好的射手,這些人可以說是第一批狙擊手。在南北戰爭中被Whitworth步槍擊殺的最有名人物應該是聯邦軍少將John Sedgwick,在被一公里外的南軍狙擊手命中前的遺言據說是「你們為什麼躲成這樣?在這個距離上他們連隻大象都打不中。(Why are you dodging like this? They couldn't hit an elephant at this distance.)」

另外,在南北戰爭中,Whitworth步槍還取得了大約1.27公里的射擊紀錄。數字蠻明顯是從英制轉換而來,而且紀錄很不準確,不過還是足以讓Whitworth步槍擠上歷史長距離擊殺紀錄榜第19名,也是整個榜上最老的步槍。

在南軍服役過的Whitworth步槍現存非常稀少,最多不超過20把。2017年有一把南軍的Whitworth步槍在拍賣會上拍出了16.1萬美金的價格。

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