前几期我们介绍了抗战时期的人民兵工怎么克服困难,造出自己的枪械、掷弹筒、子弹榴弹、地雷炮弹。这些弹药都需要炸药、发射药,因此火炸药是兵工系统里消耗仅次于钢铁的重要材料。没有现代化学工业设备的人民兵工,必须克服很多难以想象的困难,才能做到火炸药的自主供应,让我军战士有热兵器与敌人战斗。
最容易得到的火炸药,自然是我国传统的四大发明之一,黑火药。一磺二硝三木炭,是流传在民间的黑火药配方。很多地方的群众也能自造黑火药,用于制造鞭炮等。因此在各根据地,我们发动群众开采硫磺矿石,在盐碱地收集硝土,然后用土法提炼出硫磺、火硝。
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黑火药的配置也扩大规模、加强管理,尽量提高质量。
但和现代火炸药相比,黑火药的爆炸威力小得多,限制了手榴弹、地雷的威力。特别是作为发射药,它会产生固体残渣,当时的步枪都无法使用。
抗战初期,根据地使用的高级火药和炸药,主要来源是从敌人那缴获的炮弹、航空炸弹。比如在有一次,美军轰炸机遭到日军战斗机拦截,扔下一批炸弹。我军工部人员赶到现场,冒着危险挖出10余枚227千克级炸弹,卸掉引信,掏出炸药,用来装配了一批迫击炮弹。
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这项工作异常危险,不少兵工人为此献出了生命。因此如何依靠根据地的物资条件,能自产高级火炸药,一直是兵工部门奋斗的重要目标。
需求量最大的,是复装子弹里的无烟发射药。
兵工人根据化学原理知识,探讨了用硫酸制造硝酸以脱、硝化棉直至无烟药的方法。后来又根据一些书籍的提示,用医用脱脂棉和手边的化学药品,在实验室里制出了粘胶状的火棉胶。
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初步探索的成功,给了他们巨大鼓舞。随后的难题是如何大规模生产硫酸。硫酸是火药的重要原料,被称为“火药之母”。
根据书本上介绍的知识,硫酸的制造方法有接触法和铅室法。接触法需要铂、五氧化二钒等做触媒,根据地做不到。铅室法还有一线希望。因为它是把硫磺燃烧产生二氧化硫气体,混入过量的空气、水蒸汽后,通入耐腐蚀的铅室,变成稀硫酸,不需要特殊材料。
但根据地怎么弄到大量的铅?兵工人想了很多方法,后来有人提出用大坛作反应室,解决耐酸和容器问题。大家认为可行性很高,于是到老乡家里看坛子。
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1940年初,晋察冀根据地开始试验工业制取硫酸。
第一代硫酸“生产设备”,是用老百姓盛水或储粮的陶瓷缸,加上陶管组成的。水缸上用锤子和楔子凿出所需孔洞,将一对水缸对扣起来,用铅水在对接处铸封,就成了一个“反应室”。整个反应装置由五个反应室构成,用铅管互相串联。这些反应室统称为“塔”。
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第一个塔和最后一个塔装有小块焦炭,作为起阻尼作用的填充物。最前面还有两个设备:一个是用铁皮铆成的盒子,在其中点燃硫黄,用风箱鼓风,产生二氧化硫气体,和多余的空气一道导入前塔;另一个是铸铁壶,装入火硝和硫酸,加热后产生氮氧化物气体,也导入前塔。“设备”启动后,把几个塔下流出的东西,靠人工淋来倒去的,就应该能在第一个塔下得到硫酸。
可最初生产得到的是灰色糊状物。这啥玩意呐?
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分析后大家认为,这里可能是混杂了焦炭末和铁盐的硫酸,罪魁祸首是用作填充物的焦炭(其中可能混有铁的成分)。虽然没有制成合格的硫酸,但已经可以证明:用缸坛代替铅室的方法是成功的。
1940年秋,晋察冀根据地工业部的第一个化学厂,在青虚山里大岸沟创建。这次的缸坛是特制的:圆柱形的缸体上,缸口逐渐收缩成小口,两肩处各有一个管口。三个这样的缸坛用木架托着,斜着摆放,用铅管串联起来。这次没用前塔和后塔了,主要是为了不必用焦炭作填充物。制成稀硫酸从各缸坛下的小孔流出,经过蒸浓,得到洁白透明的硫酸。
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1940年7月,大岸沟生产出第一瓶合格的硫酸。样品送到军区时,聂荣臻司令员高兴地说:“有了第一瓶,就能有第二瓶、第三瓶。”
兵工人不满足于这已经成功的第二代设备,因为这种缸坛的坛口太小,内部不能涂釉,于是很快被酸液腐蚀坏,而订烧新的特制缸坛时间太长。另外没了前塔和后塔,大量氮氧化物气体被浪费掉。于是他们设计建造了第三代硫酸制造设备:用4只水缸对扣着摞放起来,中间打通,形成一个容积较大的高塔;7个或9个这样的高塔,用直径较粗的陶瓷管、玻璃管串联起来;前塔和后塔内用耐酸的瓷片作填充物;附属设备也相应地加大。
这套制酸设备比较理想,1941年11月开始生产,日产量增长了数十倍。当然,这里的工作条件很差,很远就会看见蒸馏塔雾气腾腾,气味刺鼻,衣服很容易被腐蚀坏。
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这第三代设备用了一段时间后,大家发现前塔成酸效率最高,其它塔的用法还有待改善。为此大家又对设备作进一步的修改。比如在中间每个反应塔内都交叉地扣放瓷碗,使反应更加充分;用烟道把烧热铁罐的热烟器引过来,从塔外提高前塔的温度,以再次提高前塔成酸的效率……
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至此,根据地制造硫酸的独特技术,缸塔法,趋于完善。
其它根据地还结合自身特点,学习并改进缸塔法。比如1943年春,山东根据地用当地含云母少、含酸程度高的花岗岩砌成几座塔进行试验。从筹备到试验成功仅用了15天,而后到生产只用了不到2个月。
缸塔法的成功可以说是“土洋结合”。有一次晋察冀军工部的张珍向聂荣臻司令员汇报工作,聂司令员风趣地说:你们都是土专家嘛!张珍奇怪地说:我们这些人中许多来自清华、北大、师大、南开等名牌大学,有的还留过洋呢。聂司令员说:我在国外看到人家生产这样产品的设备,都是现代化的,许多是用不锈钢和特殊合金制成的,而你们就用这山沟里的坛坛罐罐,产出高质量的硫酸,怎么不是土专家呢!
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生产出硫酸后,晋察冀军工部开始用工厂铸的硝酸锅和缸窑烧的专用冷凝弯管,试制硝酸。可是在得到稀硝酸的同时,他们发现有许多黄色气体从管口飞走。观察分析一番后意识到:硝酸锅是参照书中大量生产用的硝酸锅图样缩小尺寸铸造的,锅颈太短,同时灶火不均匀,结果硝酸蒸汽升到上部后提前凝成液体,滴回锅内反复受热,分解产生了黄色的二氧化氮气体,硝酸也成了稀硝酸。
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机械地搬用书中图样,不行啊。于是他们改用陶瓷大缸制造硝酸,在缸体外糊上一层耐火黏土,用陶瓷盆封闭缸口并用小火加热,从而让缸体上下温差不大,防止硝酸蒸汽凝结滴回、分解。用这套自创的装置,制成了合格的浓硝酸。
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在蒸取硝酸的同时,军工部还制成了酒精和以脱。生产无烟发射药的重要原料都有了。
随后在实验室里,军工部人员将硫酸和硝酸按比例配成混合酸液,然后把棉花脱脂,浸饱在这种混酸中,制成了硝化棉。再将它洗净、晾干,用酒精和以脱的混合溶剂溶解。原本以为此时就能得到无烟发射药、火棉胶了,结果却发现硝化棉没有溶解。这是怎么回事?
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经过研究,又查阅了书籍,大家才知道自己做的混酸是用浓硫酸和浓硝酸配制的,用它浸饱的脱脂棉只能制成强火棉,而强火棉只溶解于丙酮,不能溶解在酒精、以脱的混合溶剂中。那为什么以前的试验成功了呢?当事人回想起来,以前试制火棉胶时,用的是从冀中运来的小瓶酸液,应该是瓶塞不严密,放置久后受了潮,瓶内的酸已不太浓了,用它做出的硝化棉是弱火棉。弱火棉在酒精、以脱的混合溶剂中能够溶解。
大家还在《高级火药学》一书中找到个三角图解,图中曲线显示了混酸中所含水分的适当数值。只有水分适当,硝化棉才可以在酒精、以脱的混合溶剂中溶解。这下帮了个大忙。大家参考这三角图解,通过计算,分别用合适的硫酸和硝酸,配成合适的混酸,做出了合用的弱火棉和强火棉。下面就是怎么批量生产无烟发射药了。
批量生产无烟发射药,根据地的土办法有点像做面条。
首先是要对硝化棉消除残酸。正规工艺是用打浆机把硝化棉打碎,再行煮、洗,才能将留藏在纤维管中的残酸洗净。硝化棉不含残酸了,以后硝化棉才不致“脱硝”,丧失它的燃烧性能。
根据地没有打浆机,就用石磨研磨硝化棉。虽然设备条件不好,但靠“认真”二字的精神激励,去残酸的工作做得认真,没有发生过脱硝问题。
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磨碎、洗净、干燥的强火棉、弱火棉,按照一定比例和酒精、以脱一起装入自制的胶化器中,转动叶片,混合、胶化,就变成了面团样的东西,混合胶化后的硝化棉。
后面是把这团发射药弄成固定大小的小颗粒,这样才能得到稳定、合格的燃烧。根据地没有专门的压片、切块工具,就找来一架做挂面用的旧切面机,用它把“面团”压成厚度恰当的“面片”。
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用尺寸合用的辊刀,将“面片”切成“面条”,再横过来切成小方块。
硝化棉经过胶化、压片后,质地微密了,遇到高压火焰,也只能沿药片表面向内部燃烧,不至于内外全部同时发火,这样才能是基本合格的子弹发射药。
说基本合格,是因为这些小颗粒发射药还得和石墨粉一起装入木制滚桶中反复摇滚。
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为啥呢?溶剂挥发后,发射药上出现小针孔、裂纹。在表面涂一层石墨,可以填塞它们,让发射药保持从外到内的稳定燃烧。
1942年9月,我军制造出第一批硝化棉发射药。下面就该往子弹壳里装了。
不过发射药装几克?以前人家三八大盖、中正式用的发射药,都是正规兵工厂里造的,火药力和咱们这土造的,能一样吗?
发射药装少了,影响子弹初速,进而影响精度、威力。装多了,不仅浪费,更重要的是让膛压过高,缩短枪的寿命,严重的还可能引起炸膛。正规工厂,都要测试子弹初速和枪膛膛压,以此判断发射药的多寡。
于是军工部自造土设备,完成这两项测量。
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用铅板焊成一个方铅盒,装满沙土,称好重量;用四根平行的绳子将它吊在房梁上,然后用两颗子弹,一颗是装自制无烟药的,另一颗装日本无烟药,同样的发射药量,在相同距离上轮流地向铅盒射击。记下各次铅盒摆动的幅度,就能计算比较子弹弹头的速度。
测膛压,比测初速难一些。好在部队里有同志以前在工厂里做过膛压枪,自告奋勇地把一支废枪改成了膛压枪。
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他在步枪的枪膛里,对着子弹壳肩部的位置打个透孔,装上一个小活塞,活塞外端夹了一个标准铜柱。测试用的子弹,也在弹壳肩部打个孔,正对着小活塞放置。枪射击后,枪膛内的高压气体通过小孔、活塞,压缩标准铜柱。测量铜柱被压缩的尺寸,就可以算出、比较枪的膛压大小了。而所谓的“标准铜柱”,就是从一根很粗的铜丝上截下两段长度完全相同的。
测试结果表明,自制无烟药的膛压和日本无烟药的相似,可以大量生产了用于复装枪弹。
除了以上方法,我军兵工人员还抓住其它一切机会自产发射药。比如1943年,苏北根据地的新四军第3师兵工厂,利用从大城市搞来的电影胶片,试制出发射药。
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上面是子弹用的发射药,属于单基无烟药。而掷弹筒弹、迫击炮弹用的,应该是双基无烟药,需要用硝化甘油、胶化硝化棉制成。硝化甘油是用甘油滴注在酸液中进行硝化的,甘油则是对油脂加高压蒸汽使油脂分解得到的。在敌后根据地的条件下,无法得到高压蒸汽,因此一开始只好将单基无烟药压得很薄,作为炮弹发射药使用。
1942年秋,晋察冀根据地的军区工业部得到加强和改组,集中技术人员成立了较大的技术研究室。室里的何振廉同志原在工矿局负责做轻油工作,有一次提出:先将油脂做成不溶于水的钙皂,然后可以用水洗出甘油。于是研究室照此方法,先用石灰乳将油脂做成钙皂,将它压碎,用水洗出甘油;蒸浓甘油后,将它小心地滴入硫酸、硝酸的混合酸液中,进行硝化,然后用水洗净,就得到了硝化甘油。
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后来山东、陕甘宁等根据地也制出了硝化甘油炸药,还又用硫酸铵和硝石双分解制成硝酸铵炸药。这可是比黑火药、硝化棉更有威力的高级炸药了,显著提升了我军炮弹、枪榴弹的杀伤性能。
硝化甘油是一种液态烈性炸药,灵敏度很高,生产它需要有严密的安全措施。在把甘油滴入混酸中硝化时,过分的冲击、温度,都有可能引爆正在生成的硝化甘油。
于是兵工人想出了个“盆式硝化法”。每天在气温较低的拂晓,蹲在山泉小溪边,端着盛有3.5公斤混酸的瓷盆,将半公斤甘油慢慢滴入盆内。借流水从盆底通过,可以让盆内硝化温度保持在16℃~20℃之间。若发现盆内冒烟,即是爆炸的前兆,立即将盆沉入水底,人员避开。
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我们的兵工战士,就是在这样简陋危险的生产条件下,凭着顽强的革命意志和一不怕苦、二不怕死的精神,克服了技术和设备上的困难,成功地制造出硝化甘油。
硝化甘油的问世,为根据地生产多种烈性炸药奠定了基础。
引爆炸药的雷管,也是关键的火工品。特别是烈性炸药,不像黑火药那样容易引爆。普通的雷管都是用雷汞制造,其中的主要原料,汞,也就是水银,只能通过商人从敌占区购进。1943年,因为日寇的经济封锁越来越紧,很难买到了。于是有人提出用银元代替汞,做成雷银。
试验成功了,根据地专门通告各地收购民间银元,专供军工生产雷银之用。雷银不能装入铜管中,因为它与铜接触会产生置换反应,变成灵敏度很高的雷铜。于是有人又提出用纸管代替铜管。虽然有人怀疑纸雷管引爆力是否太小,但试验表明其引爆力不低。
随着硫酸、硝化甘油的难关被突破,我军的火炸药生产水平跨上一个新台阶。比如用硝化甘油和棉混合胶化,热压成薄药片,再用辊刀切成小方块,制成的无烟药发射掷弹筒弹、迫击炮弹时效果很好。
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制出硝化甘油后,我军还积极扩大它的用途。过去根据地自制的高级炸药是用火硝和硫铵进行代换,制成硝铵,再制成硝铵混合炸药。后来购买硫铵十分困难。于是大家参考《高级火药学》中介绍的消耗硝化甘油最少的配方,用5%左右的硝化甘油,混合脱去结晶水的火硝粉末和少量谷糠,制成了仿朱迪生炸药。
到1943年,晋察冀根据地已有3个化学厂,职工2000多人,年产发射药136吨,各种炸药2511吨,还能生产酒精、煤油、肥皂等民用产品。到1944年底,他们的日产量更高:浓硫酸300公斤,浓硝酸100公斤,硝化棉15公斤,硝化甘油16公斤,仿朱迪生炸药330公斤,雷银5公斤,雷银纸雷管3 300余个,无烟药15公斤。
山东根据地用花岗石砌塔制硫酸,先后建立6个硫酸厂,日产1吨。在此基础上生产了硝化棉、硝化甘油、乙醚、丙酮等原料,又自制了切药机、打浆机、离心机等生产设备,1943开始生产单基和双基无烟药。
晋冀鲁豫根据地从1941年开始小量生产硝化棉发射药。
陕甘宁边区的八路军总部军工部,1942年基本建成紫芳沟化学厂,先后可以生产硝酸、硫酸、硝化甘油、底火、雷管等。后来总部军工部还自行设计和制造出生产无烟火药的打浆机、胶化机、碾片机、切药机、光泽机等成套设备。
到抗战后期,那种手榴弹炸两片,敌人被地雷只熏得黑头土脸的情况,越来越少了。我军手里有了更多能真正、彻底消灭日寇的弹药
这不就来了?
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