下濑火药小考

穆都 · 发表于 2013-12-11 16:42:16

本帖最后由穆都于 2013-12-11 17:57 编辑

日俄战争后期，日本联合舰队在对马海峡以微小代价全歼俄国波罗的海舰队（第二太平洋舰队）一战，是世界海战史上不多见的完胜战例。其中日本舰队大量使用填装下濑火药的高爆弹，被认为是技术方面的主要胜因之一。由此类推，有人怀疑（抑或是坚信）在甲午战争中日本舰队大胜北洋水师也是下濑火药之功。本人对参与这些争论没有任何兴趣，相信各位读者在了解下濑火药的来龙去脉之后自有分寸。

首先让我们来看看下濑火药是个什么东西。如果用一句话概括，那么下濑火药就是高纯度的三硝基苯酚。

三硝基苯酚俗称苦味酸，缩写为TNP，看上去是不是和TNT长得很像。事实上TNP和TNT本来就是近亲，TNT学名三硝基甲苯，它和TNP的主要化学构成都是在一个苯环上链接了三个硝基，这一主要化学特征使得TNP和TNT有很多相似的属性，比如，都是浅黄色，都有很强的爆炸性，爆炸威力也很接近，常温干燥状态下也都比较安全。TNP和TNT的最大区别在于TNP在常温下会和铁铜等重金属发生剧烈化学反应，而且生成的化合物对冲击非常敏感，稍受撞击就会爆炸。这一特性使得TNP在军事运用方面受到很大限制。因为炮弹这东西不太可能今天造出来，明天就打出去，所以装填TNP的炮弹只要存放时间一长就会变得非常危险，弄不好运输的时候路况稍微差点儿，这玩意儿自己就炸了。

三硝基苯酚（TNP）

三硝基甲苯（TNT）

人类发明TNP的时间还是比较长的，据称十六世纪中叶欧洲的炼金术士就发现了制造TNP的方法，不过此后相当长的一段时间TNP都是被当作染料使用的。由于在使用中发生了一些爆炸事故，TNP的爆炸特性才逐渐被人们注意到。但是想把TNP用于军事还需要解决一些技术问题，其中最主要的就是前面提到的不稳定问题。

1885年法国化学家特平（turpin）首先找到了将TNP实用化的方法，并申请了专利。随后很短的时间里欧洲各国相继完成了类似的实用化进程。事实上各国采用的方法都是类似的，就是在TNP中加入钝化剂以阻止TNP与重金属发生化学反应，同时改进装填方法增加密闭性使TNP能够更长时间的保持干燥状态。正如笔者前面提到的，处于干燥状态的TNP还是非常稳定的，仅比TNT略差一点点而已。

法国化学家特平（Eugene turpin）

为什么欧洲各国可以在很短的时间内相继完成这一实用化过程呢？因该说这和特平有一定关系，特平是个化学家，同时也是个商人，他把TNP实用化可不是为了什么建设新法国的宏伟政治目标，赚钱才是真正目的，所以他四处推销自己的产品，TNP的爆炸性也不是什么秘密，特平搞推销的时候顺手牵羊的搞点儿样品，对于各国间谍来说也不是什么高难度的作业，间谍对付商人那不是张飞吃豆芽--小菜一碟嘛。说白了对于欧洲各国的化学家来说这东西就是一层窗户纸，一捅破难度立马就没有了。

所以在1894年的甲午战争中，中日任何一方都有使用装填TNP的炮弹的可能，因为TNP炸药当时已经开始在欧洲普及，问题的焦点只有两个，第一，双方当时使用的各型武器是否采用了TNP炸药；第二，如果采用了TNP炸药，那么双方是否能够从欧洲各国买得到。

虽然欧洲产TNP炸药和日本的下濑火药的主要成份都是三硝基苯酚，但是它们之间是有区别的，最主要的区别就是下濑火药中不含钝化剂，这使得同等质量的下濑火药比欧洲产TNP炸药威力大很多。因此，单从炸药中是否含有三硝基苯酚是无法判断它是下濑火药还是欧洲产TNP炸药的。同时下濑火药的这一改良也不是十全十美，最主要的一个表现就是下濑火药在高爆弹上很成功，但是在穿甲弹上不成功，能够搞出下濑火药已经接近当时日本技术水平的极限，说难听点儿，下濑火药这东西根本就没有什么技术含量，纯粹的物理方法解决化学难题，关于这个问题我们后面会详细介绍。

还有一点需要着重强调一下，虽然当时世界各强国将TNP炸药实用化了，不过TNP炸药依然是一种非常不稳定的炸药，最常见的情况就是炸膛事故频发，这也是TNP炸药被快速弃用的主要原因。在TNP炸药实用化不久，它的堂兄弟TNT就走到了前台，并以其优越的性能将取而代之。对于TNP来说它的辉煌实在是太短暂了，早晨起床伸了个懒腰，好没来得及吃早饭，太阳就落山了。

（先喝喝茶扯扯淡吧）

龙战 · 发表于 2013-12-11 22:12:21

先给楼主顶上去。欢迎这一类考证的帖子。
我查一下日本那边的资料，关于这“下濑爆药”是在1893年由下濑雅充在炮弹内壁涂布漆料，然后在内壁与“苦味酸”之间注入石蜡使得金属弹体与“苦味酸”隔绝。
这种弹药研制成功后没来得及投入战场，北洋水师就已经投降了。
到了日俄战争的时候，“下濑爆药”大放异彩。
下濑雅充也借此飞黄腾达。1899年下濑雅充被授予工学博士学位，1908年成为日本帝国学士院会员。
但是就算是下濑雅充加了保险的“下濑爆药”仍旧是不安全的。1905年，日本联合舰队的旗舰“三笠”号就被自己携带的“下濑爆药”给炸沉了。死伤699人。

穆都 · 发表于 2013-12-11 23:34:53

下濑火药的研制经过

1887年2月，日本海军省的桦山资纪次官给海军大臣西乡从道发了一封电报，他在电报中提到，法国最近发明了一种名叫melinite的新式炸药，海军希望购买一些。

这封电报中提到的melinite就是法国研发成功不久的TNP炸药的名称，当然这东西实际是出自法国人特平之手。这大概是目前日本方面最早的关于TNP的确凿证据。

于是西乡从道通过政府方面向法国提出购买意向，不过很快就被法国政府已涉及国家机密为由回绝了。同年4月西乡从道把被法方回绝的消息电告了海军省。

但海军省并没有就此放弃，而是组织人力开始自行研发新型炸药，下濑火药的发明者下濑雅允就是这个时候进入海军开始从事新型炸药研制的，是年27岁。

虽说是自行研发，不过这事情要是真从零去搞的话累也累死了，所以海军省的算盘估计也是想办法弄点儿样品回来，分析一下成份看看能不能仿制。最初把下濑雅允弄进海军应该也就这目的，否则一个三十不到的毛头小子都能三下两下搞定的东西，那玩意儿也配称国家机密！？

转眼到了1887年底，这事情忽然发生了一些转机，12月23日法国人特平的一封来信被送到了海军大臣的案头。特平在信中提到他已和法国政府秘密签署了有关melinite的专卖协议，可以向日本出售melinite，目前相关事宜正在和法国政府进行协商，不过日本政府必须也只能和他本人签署合同才有效。商人嘛，赚钱才是王道。

这种天上掉馅饼的大好事，日本政府自然没有拒绝的道理。所以双方的交涉很顺利。到了次年也就是1888年2月21日，特平把经法国政府同意向日本出售melinite的合同文本送到了海军大臣西乡从道的官邸。

可是这时候日方又开始犹豫了，因为下濑雅允的炸药研制工作也取得了重大进展，下濑在他呈送的报告中提到，他已经通过实验验证了有几种三硝基苯酚的化合物具有很强的爆炸威力，取得了满意的结果，并且对于将其实用化很有信心，但是同时下濑也表示，在目前的状况下新炸药的量产和保存依然存在难以逾越的障碍。

现在这事情已经过去了一百多年，我们也掌握了比当时双方更多更全面的资料，因此也可以更客观更全面的来分析这个问题。首先到目前这个阶段，下濑雅允的成果仅仅是用实验证实了三硝基苯酚的某种或者某几种化合物的爆炸性，得出了三硝基苯酚类物质具有成为一种高效炸药的潜质。同时他也注意到了三硝基苯酚化合物对冲击非常敏感的特性，这个问题如果不解决实用化将非常困难。当然这些问题在欧洲早已被证实，而且也有比较详细的介绍。其中最直接的证据就是1887年6月22日，英国曼彻斯特附近染料工厂发生了一起非常严重的TNP爆炸事故，据称是当时最严重的TNP爆炸事故。欧洲的新闻界对此有过相当详细的报道，理论上讲下濑雅允有获得这些信息的条件，只是基于当时的落后的通信手段下濑能够获得多少信息就无从考证了。

虽然下濑雅允一直坚持TNP是他的发明，不过以他当时的研发周期，可动员的资材，以及他自身的技术水准来看难度相当的高，而且他发明的这个东西已在欧洲存在上百年。所以目前无论是学术界还是民间基本都不采用TNP炸药是下濑发明的这一说法，而是使用下濑对TNP炸药进行了改良这一比较客观的提法。

回到主题，我们继续探讨下濑火药。

1888年4月26日，也就是下濑报告实验成功之后一个多月，日本海军省收到驻法武官伊东义五郎大尉的报告，伊东在报告中提到法军已经开始在水雷，鱼雷，16英寸以及24英寸岸防炮弹和攻城炮弹中使用melinite，而且还附带了一个非常重要的东西，就是一小瓶新式炸药melinite的样本。至于伊东大尉是如何搞到这一小瓶样本的那就不知道了，反正结果是弄到手了。驻外武官嘛，不就干这活的。

当然这并不是日方搞到的唯一样本，日本海军的富冈定恭少佐还从特平那里搞到了一些样品，事实上如果下濑雅允的研制工作不顺利的话，日方还是很有可能从特平那里订购melinite，这种事情总不可能一棵树上吊死，留一手是必须的。

同年6月，日本军方正式着手开始对这些样本进行化学分析。

转眼又到了1888年底，下濑终于提出了他的第二份报告，在这份报告中下濑最终确认了三硝基苯酚才是他要寻找的真正目标。而且由于进行了提纯，滤除了杂质，其威力也比前一个实验样品（也被称为下濑火药一号试制品，相对的这个叫做下濑火药二号试制品）有了很大提高，并希望尽快投入试制。

不过下濑雅允此时依然坚持这是他的发明。因为日本军方已经对melinite进行了化学分析，对于melinite的化学成分也应该有了相对清晰的了解，作为新式炸药的研究者，很难想象下濑会不知道melinite的分析结果，所以此时依然坚持三硝基苯酚是自己的发明，多少有些说不过去，可能是功利心太重了吧。对此富冈定恭等人也是颇有微词，按他们的回忆下濑雅允是知道分析结果的。

关于下濑火药的研制工作，到此基本上就告一段落了，说开了也没有什么特别出彩的地方，只不过是把欧洲人走过的老路又高速复习了一遍。不过至少日本人现在对TNP有了更清晰的认识，之后的路就要靠他们自己去走了，下濑火药的序幕其实才刚刚拉开。

（喝茶扯淡，茶党党员的修养）

大哈瑞 · 发表于 2013-12-12 10:20:36

凡是玩炸药的贴我都特上心。有共鸣啊。

穆都 · 发表于 2013-12-12 23:06:13

本帖最后由穆都于 2013-12-13 00:28 编辑

穿甲vs高爆

自从下濑搞出高纯度三硝基苯酚之后，日本在TNP上的研究就基本停止了。如果这个成果拿给法国人特平去看，估计人家也就是个撇撇嘴。下濑搞出来的这玩意儿，人家十年前就知道了，这是实验室产品，没有实用价值的，不信把它装到手雷里试试，立马就能把自己给炸死。找不到钝化剂，那东西就只能在实验室的玻璃试管里趴着。

可日本海军为什么会满足于下濑这么个实验室产品呢？我觉得可能有如下几个原因。

一是小国心态在作崇。1888年，按日本历是明治21年，也就是明治维新开始后的第21年。这一年日本和墨西哥建交。那位说了墨西哥又不是什么强国，和他建交算什么大事呢？可是对日本来说这就是件大事，这是明治政府签订的第一个平等条约，也就是说在这之前签订的所有条约都是不平等条约。除了没有割地赔款，大清国“享受”的片面最优惠国待遇和领事裁判权，日本一样也不少。就象司马辽太郎在他的名著《坂上云》中说的一样，“一介小国，正准备迎接开化的曙光。”这就是当时日本的真实写照。所以当下濑报告新式炸药研制成功，而且比melinite威力更大的时候，海军高层那得多心动呀。比世界最新型的melinite威力还大，太期待了！可是究竟因为什么威力更大，谁也没弄明白，包括下濑雅允本人，估计也没有完全搞懂，这个不是我瞎猜，以后会告诉大伙为什么，现在嘛先卖个关子，您就忍着点儿，心痒痒一会儿吧。

二是科技力量有限，如果当时日本有真正够得上化学家，而且懂英语的人才，那么TNP这个问题应该不算难题。TNP确实是法国人特平首先实用化的，但是在特平之前，德国人Hermann Sprengel已经出过关于三硝基苯酚特性的论文，特平也是在Hermann Sprengel的论文基础上研制成功的。所以如果日本有人看过Hermann Sprengel的论文，下濑那一年半的研制时间基本上是不需要的。既然说到了科技就顺便提一句，日本的第一批博士学位获得者也是1888年诞生的。

第三点也是最重要的一点，就是关于新型炸药的用途。这一点决定了欧洲人从一开始就不会使用高纯度的三硝基苯酚。

欧洲各国或者说除了日本之外的所有其他国家，对新型火药用途的定义首先是穿甲，高稳定，强穿甲这两点必须满足。他们的研制工作也是围绕着这个中心展开的。

对于海战来说强穿甲意味着可以最快速度的把对方战舰击沉，对于陆战来说则意味着可以有效破坏对方的坚固防线，这是消灭敌人保存自己的最便捷方式，所以说欧洲人来得很直接啊!

而高纯度的三硝基苯酚这两点都不满足。稳定性已经反复说了很多次就不重复了。现在说说穿甲性。笔者前面曾提到日本驻法武官伊东义五郎大尉的报告，伊东在报告中称法军最先应用melinite的是16英寸以及24英寸岸防炮弹和攻城炮弹。这两种炮弹都属穿甲弹。穿甲弹最基本的要求就是得先穿透，等炮弹钻进去之后才能爆炸。当然这个动作主要是由延时引信来完成的，不过炮弹如果换装了TNP炸药，那么即便装上延时引信，也无法穿甲。为什么呢？问题根源还是三硝基苯酚自身。在遇到非常强烈的撞击的时候，无论有无钝化剂，三硝基苯酚依然会自爆。为了解决这个问题特平在他的melinite里面又加了几种化学物质，来抑制这种误爆。伊东大尉偷得的样品里面想来应该是有这几种物质的，不过日本技师虽然能分析出成分，但却不知道为什么要添加它。这就叫知其然不知其所以然，因此最后当杂质去掉了。

其实法国人的保密工作还是做得不错的，主要成分虽然公开了，不过这几种关键的添加剂谁也没告诉，不仅日本人不知道，连英国人都不知道，英国人的配方是他们自己搞出来的，和法国的配方完全不同。

再说说美国，美国人玩得更绝，根本就没有去考虑往三硝基苯酚里面加什么东西，而是直接把三硝基苯酚氨化之后，用苦味酸氨做炸药了，这个东西就是所谓的D炸药。

最后是真正的高手 -- 德国人出场，当其他国家还在咋咋呼呼的玩儿TNP的时候，德国人已经一声不吭，蔫了吧唧的去玩TNT了。

（喝茶，喝茶）

半月 · 发表于 2022-4-15 22:10:53

好贴支持！

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[战史] 下濑火药小考

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