问题

为什么子弹弹壳不能做成方的呢?

回答
这个问题挺有意思的,其实很多人可能没仔细想过,为什么我们看到的子弹壳都是圆柱形的,而不是方方正正的?这背后涉及到不少学问,从物理原理到实际应用,都有它的道理。

首先,咱们得说说子弹壳最基本的作用。它不是一个摆设,而是要承受巨大的压力,并且要保证子弹能够顺利地发射出去。子弹在枪膛里被点燃火药,瞬间会产生巨大的气体压力,把弹头往前推。这个压力是非常恐怖的,要远超我们日常生活中能想象到的。

为什么圆柱形最抗压?

这里就要聊到一个基本的物理概念了——压力分布。想象一下,如果你用力压一块方形的木头,它四角的受力会比较集中。而一个圆形的物体,它的表面是均匀受力的。

子弹壳内部装的是火药,火药爆炸产生的压力是向四面八方均匀扩散的。如果弹壳是圆柱形的,那么这个压力就能均匀地作用在弹壳的内壁上,不会产生某个特定角度或角落的应力集中。

你想,如果弹壳是方形的,那它的四个角会怎么样?爆炸的瞬间,强大的压力会集中在这些直角处。这些角就相当于薄弱点,很容易因为承受不住集中的压力而变形、破裂,甚至炸膛。想想看,一个炸膛的枪支,那后果可想而知,不仅会损坏枪支,对射击者来说更是极其危险。

圆柱形的设计,就像一个完美的压力容器,它能最大程度地分散和承受内部的压力,保证了弹壳的结构完整性。

还有一点,就是弹壳的装填和退壳。

子弹在射击后,弹壳会留在枪膛里。为了保证射击的连续性,这个用过的弹壳需要被快速地退出,然后新的子弹才能被送入枪膛。

光滑的退弹过程: 圆柱形的弹壳,尤其是外面光滑的,在枪膛内壁滑动的阻力是最小的。枪机(负责将弹壳推出枪膛的部分)很容易抓住弹壳的底部边缘,然后将其顺利地推出。
方形的麻烦: 如果是方形弹壳,它的棱角在退出枪膛时,很容易与枪膛内壁产生摩擦,甚至卡壳。想象一下,枪机要费力地把一个带着尖角的方块从一个有一定角度的孔里拽出来,这过程得多别扭,而且极易失败。这会严重影响射速和武器的可靠性。

再说说制造工艺。

虽然现在制造技术很发达,但从材料力学和金属加工的角度来看,制造圆柱形零件往往比制造具有精确直角和光滑平面的方形零件要更容易、成本更低。

金属拉伸: 子弹壳通常是通过金属拉伸工艺制造的。一个圆形的金属片(铜合金或者黄铜)被冲压成杯状,然后通过一系列模具反复拉伸,最终形成具有特定尺寸和壁厚的圆柱形弹壳。这个过程对于形成均匀的壁厚和光滑的内壁非常有利。
方形的加工难度: 如果要制造方形弹壳,不仅要处理金属的弯曲和焊接(或者整体加工),还需要确保四个面之间的角度精准,并且在内部承受压力的情况下,棱角不会因为形变而变得不规则。这在批量生产中,质量控制难度会大大增加。

还有一个重要的因素是密封性。

子弹发射时,弹壳的底部(通常是弹底,上面有底火)会膨胀,紧密地贴合在枪膛的后部,形成一个良好的密封。这能防止燃烧产生的气体从弹膛后部泄露出来。

圆柱形的“胀形”优势: 圆柱形的弹壳在爆炸压力下,会向外膨胀,与枪膛内壁形成一个紧密的贴合。这个膨胀是均匀的,确保了良好的密封。
方形的密封问题: 方形弹壳在压力下,即使变形,也很难在所有接触面上都实现如此理想的密封。角部可能会存在缝隙,导致气体泄露。

最后,我们还可以考虑一下弹药的包装和储存。

圆柱形的弹壳,加上圆柱形的弹头,组合起来的子弹形状是相对规整的。这种形状在弹匣中排列时,可以很紧密地叠放,方便装填和携带。

圆柱体的堆叠: 圆柱体在二维平面上可以很有效地填充空间,而且在三维空间中,它们可以非常规整地排布,就像积木一样。
方形的堆叠困难: 方形弹壳的子弹,在堆叠时,其不规则的形状会带来一些麻烦,尤其是考虑弹头的突出部分。虽然不至于完全无法堆叠,但效率和紧凑性上可能不如圆柱形。

总而言之,子弹弹壳之所以是圆柱形,是因为这种形状在承受巨大内部压力时最稳定、最均匀,在退出枪膛时最顺畅,在制造时最容易且成本效益最高,在密封性上也表现最佳,并且在弹药整体的包装和储存上也更具优势。这些因素综合起来,使得圆柱形成为了最实用、最可靠的选择。如果非要设计成方的,那工程上的挑战和实际使用中的弊端会非常多,得不偿失。

网友意见

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有壳弹内的火药燃烧时,圆筒弹壳各部分受到火药燃气的力是很均匀的

你方形的四个角运气可能就没那么好了

另外建议题主复习初中数学

我记得周长相同圆的面积最大是初中教的来着

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我觉得题主问这个问题,尤其是列举方形弹壳的若干优点之前,更应该想想这些所谓优点,是不是真的优点。即使从题主关注的两个角度来说,方形也没有任何的优势。

子弹在盒子里是这样的:

即使是方形的,也需要这些格子来稳定,每颗子弹开单间,滚就滚吧,它不是日本西瓜。

而炮弹更是,每发之间都要有间隔,该有的隔板还是要有,改成方形也没有任何区别,不可能靠炮弹本身的方形外形来达到排列整齐的目的。

而且方形外观的炮弹紧密排列的话,没有缝隙,怎么往外取?人伸手抱出来,和把吊装的机械放进去都不方便。

再看看子弹在弹匣里的排列方式:

这是手枪中常用的双排单进排列方式,如果是方形弹壳,只能并排,不能错位。宽度至少等于两发子弹的宽度,也无法实现双排变单排的变换。更不要说各个棱边彼此顶着,本身就容易引入额外的故障隐患,何况还要考虑排沙排水。

即使做成双排双进,也没法简单地通过圆柱形子弹的错落方式来实现只有一发子弹在最上面等待入膛,而很容易出现两发子弹高度一样的情况。换句话说,要在弹匣设计保持同等的简洁的情况下设计方形子弹的弹匣,方形子弹只能采用单排单进的排列方式,想想自动步枪30发弹匣,特别是一些锥度比较小的弹药的弹匣,加长一倍的样子。

你能想象把这玩意插在战术背心的弹匣包里是啥样吗?卧倒的时候呢?如果减半到15发,够用吗?看看G11就知道了,弹匣长度跟枪差不多长,从前面装那么长一个弹匣,也是没谁了,枪机还要引入一个转向机构,不是为了炫酷好玩,而是如果按照传统的弹匣向下延长的布局。。。。呵呵。而比G11的弹匣更蛋疼的,就是G11的机枪型。

还觉得储存方面有优势吗?

而装药量大更是无从谈起,一种弹药,要实现一定的使用性能指标,要用多少装药量都是经过计算确定的,不是多装装药就有优势了。咋不看美军从加兰德的.30-06弹到7.62x51NATO弹还减装药了呢?日本64式步枪用的7.62x51弹为了提高控制性,还比NATO弹又少了10%装药呢?而且咋不说挤在角里的那些发射药烧的时候还慢了半拍呢?装的多就是好,这是买菜贪小便宜的想法。卖菜老板:不好意思,我们论斤称的。

——————以下是我更主要的观点的答案—————————

上面几个答案都从蛋壳容积最大化,以及让火药均匀燃烧的方面进行的回答,不再赘述。

我想说的是其实最重要的是,从制作工艺方面来说,我们其实很难加工出其它形状的弹壳。前面有答案提到了G11无壳弹的弹药是方的,但是无壳弹是直接对发射药进行注模塑形,和弹壳的制造工艺流程完全不同。

先说弹膛这边,圆柱形外形和内腔相对来说是最好加工的形状,如果是一个实心柱的话,只需要让被加工的工件以径向方向为轴高速旋转,然后从单一的位置下刀去车它就可以了。而且要质控需要控制的参数也少很多。但是方形的就要难加工的多,质控也更麻烦,不但有两个方向的参数,弹壳在弹膛内要进进出出,必定不能是个长方体,而要是前小后大的台体,还要做圆角,这些都是需要控制的参数。弹膛、弹头都是如此,枪管、弹膛的加工精度都对最后的射击精度有至关重要的影响,方形弹壳,就意味着方形弹膛,加工困难不说,影响加工精度的要素也很多。而且方形的截面,就表示进膛需要对正,在弹匣中的存放,都存在方向问题,棱角部分在对正时还会发生碰撞和挤压。对于G11这样的无壳弹来说倒是无所谓的,只要将弹药平推出弹匣就完了,但是有锥度的弹壳的话这就都是问题。

从弹壳加工的角度来说,弹壳是空心的薄壳收口圆柱,加工的流程和可乐罐相仿,是从一张圆形的薄金属板,在柱状模具中压制成直筒的杯子状,然后不断用直径递减的模具压制出收口形状。一个典型的可乐罐,接近顶面的内收段,要经过11部重复收口工序,子弹壳的具体步数不知道,但是原理类似。在这个过程中倒是不需要弹壳进行高速旋转,但是设想一下,如果是方形的弹壳,每一步的挤压模具,都有对正的要求,承托、运输弹壳的机构,每一个环节都要增加对正的需求从要需要采用更复杂,误差更难控制的设计。如果一定要做成方的,不是不可能,但是想象一下对于子弹这种易耗品来说,要增加的成本是不是划算。更何况,做成方形的壳,一!点!用!处!都!没!有!

因为从弹壳的使用上来说,弹壳是一个承压部件,方形各各面之间的折角处,都是应力集中的位置,在高压情况下极易发生断裂,所以方形的弹壳,棱边位置必定要做圆角,圆角的半径越大,越能缓解应力的问题,否则就要靠增加壁厚等方法进行补偿,还不一定好用,圆角的极限,就是圆角半径等于方形弹壳对边距离,那么就变成了圆柱的弹壳。所以干嘛费劲做方弹壳?

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