如何建造达芬奇发明的蒸汽炮

一个不那么致命版的“Architronito”
Da Vinci’s Architronito
来自巴黎B手稿的选段,其中达·芬奇绘制了他的“Architronito”计划 MIT

莱昂纳多·达·芬奇,如今的观众大多熟知他是一位艺术家和文艺复兴时期的博学家,但他实际上是以军事工程师为生的。达·芬奇设计了许多极具创意的武器,在他的笔记本里留下了各种装置的图纸和草图,例如第一把火石锁步枪、一个宽135英尺的投石器,以及一把快速连发弩。他最有趣的构想之一是一种蒸汽动力炮。

达·芬奇将这项发明命名为“Architronito”(意为“阿基米德的雷声”),灵感来自希腊科学家阿基米德,他曾发明了一种蒸汽动力武器来保护他的家乡锡拉库萨免受入侵者侵害。根据达·芬奇的说法,阿基米德的武器利用蒸汽动力发射一个重达一塔兰特(约50磅)的大型弹丸,其速度和动量几乎与现代火药炮相当。

尽管达·芬奇的这个想法,如同他设计的许多新奇武器一样,从未在实战中使用过,但蒸汽最终还是进入了现代战争。

全速前进

虽然有少数更现代的蒸汽炮的例子,但这个概念从未获得巨大成功。其中最著名的之一是温南斯蒸汽炮,在19世纪的美国内战期间使用。温南斯利用蒸汽动力旋转一个快速转动的滚筒,每分钟发射近250发弹丸。

一百年后,英国皇家海军在第二次世界大战期间在其部分舰船上试用了一种蒸汽动力榴弹发射器。这种被称为“霍尔曼投射器”的武器,由一个安装在万向支架上的4.5英尺长的管道组成,通过一个脚踏阀门与舰船的蒸汽锅炉相连。一旦低空飞行的敌机发动攻击,水兵就会将一枚实弹手榴弹放入管道。他们会拉动和操纵两个大铁把手,将管道对准来袭的战斗机。然后,在敌人俯冲而下的瞬间,他们会踩下踏板。一股巨大的高压蒸汽会通过阀体喷射而出,将榴弹推向敌机,并希望将其击落。

这是一个巧妙、简单且廉价的想法。但大多数有机会使用“霍尔曼投射器”的水兵对它评价不高。该装置使用起来笨重且难以瞄准。许多水兵认为“霍尔曼”对自身的危险比对敌人更大。但有报道称,水兵们会把土豆射向其他英国船只作为一种娱乐——这可能使“霍尔曼”成为已知最早的土豆炮技术的载体。

DIY“Architronito”

Mini steam cannon
William Gurstelle

受到历史例子的启发,我决定制作自己的蒸汽炮——一个更有趣而非致命的。我尝试了各种设计,最终决定采用一种简单直接的制作方式,我可以用3/8英寸的铁管接头、一个球阀和一个虎钳来组装。

令我惊讶的是,少量水转化为蒸汽就能产生巨大的能量。当我将一两汤匙的水在蒸汽炮的储罐中煮沸时,产生的能量足以将一枚0.38口径的钢球射穿后院。人们可以想象一个全尺寸蒸汽炮的威力有多大!

这个“Architronito”迷你蒸汽炮的操作原理与阿基米德、达·芬奇和霍尔曼的发明相同。基本上,当水在密闭的储罐中加热时,它会变成蒸汽并对容器壁施加压力。当储罐的阀门打开时,蒸汽会推动炮管中的物体,将其发射出去。

它们确实会飞。我使用了一个弹道测速仪来测量弹丸的速度。使用5毫升的水和大约30秒的加热时间,我测得的平均枪口速度约为每秒65英尺。

Testing the steam cannon's velocity
William Gurstelle

制作你自己的迷你“Architronito”

安全

虽然我的DIY“Architronito”设计不如历史武器致命,但在制作和使用它时仍需采取安全措施。请遵循这些规则,并运用你的常识。

  • 你需要一个丙烷喷灯来加热管道。这会使管道变得极烫。在冷却之前不要触摸它。冷却可能需要几分钟。
  • 使用的水量不要超过5到10毫升。
  • 金属球以及推动它的蒸汽射流会以相当大的速度从炮管中射出。请将炮口前方100码范围内的所有人员、动物和易碎物品清空,或者使用合适的射击背景。
  • 切勿、切勿将头伸入炮管。
  • 请佩戴安全眼镜和耐热手套。
  • 安全地操作丙烷喷灯。阅读并遵循丙烷喷灯制造商的说明。
  • 本项目不适合儿童。供成人使用或在成人严密监督下使用。
  • 您的体验可能与我们的不同。意外会发生,事情可能而且确实会出错。因此,承担本项目风险的责任由您自行承担。

工具和材料

Materials
William Gurstelle

所有管道和管件均为标准壁厚的铁质,带有NPT(美标管螺纹)螺纹。在大多数五金店都可以买到合适的管件。

说明

Assembly drawing
William Gurstelle
  1. 按照组装图所示连接管件和阀门。所有接头必须拧紧且无泄漏,这一点非常重要。连接不良的接头会泄漏热蒸汽并导致性能不佳。

  2. 找到一个安全、合适的区域来测试你的蒸汽炮。

  3. 将炮管牢固地夹在虎钳中。将炮管与水平面成至少15度角,但不超过45度角。

  4. 打开球阀。倒入5至10毫升水,确保水进入阀门后面的储罐部分。

  5. 戴上安全眼镜和耐热手套。

  6. 关闭球阀。使用丙烷喷灯加热炮的储罐部分。加热时,注意观察压力表,同时仔细检查接头是否有泄漏。如果存在泄漏,请等待设备冷却后再修复接头。当压力表读数达到20 PSI时停止加热。请勿超过20 PSI。

  7. 如果没有泄漏,通过快速打开球阀来试射。然后装载钢球并按照步骤4至6进行射击目标。警告:请遵守安全说明,并自行承担发射大炮的风险!

实际操作展示

 

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