板甲的板甲研究论文

鳞甲是全球出现最早的联体盔甲。 其早在罗马共和国时期就已出现，一个个铜铁鳞片的镶嵌，特点是技术简单——相对中世纪链甲的镶嵌和板甲的锻造。优势： 1。制作工艺简单。 2。装备通用性好（关你多不同的铁片，尽管往上搭） 缺点如下： 1。联体制作时间长。你慢慢镶啊，我只在板甲熔炼时花点时间就可以用钩子、活门搭在一起。 2。防御强度低，缝隙大，易被突破——很多人说鳞甲防御效力好，我一直持否定意见。请大家看看图中罗马和蒙古两个不同时期、质量大大改进的鳞甲产品：它们的共同点是——鳞片之间都有明显的缝隙。即使合得很密，依然有显而易见突破口，而面对我重骑兵的长矛直刺，矛头即使刺中甲——光滑的铁片容易让让矛尖瞬间滑过——刺入身躯。 如果选择用甲片层层相叠、！加多层数来解决问题——那累加的重量就全身板甲还大——您会累死在弯弓搭箭上。 3。很难维护——无数鳞片即使通过精密的工艺相互串连、镶嵌于布、棉上，如果小角度遭受较大的打击——比如我条顿骑士的重剑尖刃小角度滑过你的骑射手鳞甲，就容易被划！烂。 4。重量大——在宋朝时期，公元11世纪左右，宋朝的中装步兵的鳞甲重量远>圣殿骑士的链甲——但前者的防御效力真的好么，值得商榷（见前面的观点）——但显然重量大了很多。蒙古、中原的鳞甲装备往往镶嵌于厚布重棉上，布棉可以保护免受划伤和寒冷，但很重，特别是当雨水淋失后——重量暴增，这也是岳家军屡战屡胜但终究没有消灭威胁的原因——他的中装步兵太重了，当鳞片棉球们用长矛方阵打垮骑兵冲锋时，他们没有足够的速度追赶来敌。链甲优势： 1。联体制作技术含量不高，联体时间<鳞甲。 2。铁链呈DNA双螺旋结构环环相扣（牛皮，形象说法）——密度高，抗砍、劈等刃击能力强 3。比易脱落的链甲易于维护 4。覆盖性强，防御范围大——柔韧。 5。隐蔽性强，消声性能好——因为不是鳞甲的铁片相扣，本身金属光泽就弱了很多；鳞甲行动时鳞片相互撞击声音是装甲中最大的（参见《勇敢的心》英格兰士兵片断），而链甲行动时声音很小（参见《天国王朝》南主角行动片断） 6。双层结构。细心的朋友会发现骑士链甲一般是双层相连的。双层质密的链甲提供更好的防护。（见《天国王朝》）劣势： 1。昂贵。虽然制作工艺不高，但很麻烦——人工成本大。 2。抗刺击、弓箭能力弱——与缝隙多的鳞甲一样 总结（同一时期，双层链甲对比蒙古鳞甲）防御效力： 抗穿刺性： 链甲 约等于 鳞甲 抗砍击性： 链甲 约等于 鳞甲 全身保护： 链甲 > 鳞甲 总结： 链甲 优于 鳞甲敏捷性： 重量： 链甲 < 鳞甲 反光性： 链甲 < 鳞甲 总结： 链甲 优于 鳞甲成本： 链甲 劣于 鳞甲完全总结： 在资金允许的情况下，二选一 偶会稀饭链甲。 注：请各位严肃区分链甲与锁子甲。这是2个不同概念。——通俗来说，锁子甲比链甲密度低很多很多人认为欧洲中世纪出现的整体式板甲是铠甲发展的顶峰，其防护力最好，而且认为中世纪西方用钢做弩也是弓弩射击兵器的发展顶峰， 事实上这是两个完全错误的认识。 如果想比较板甲和鳞甲的防护力，只要分析一下它们受打击后能量的去向就可以了： 1．受到箭击之后，箭的能量去向是： 击中前箭能量=穿透后箭能量+甲动能+甲撕裂变形的能量 如果我们在制作材料一样的情况下比较，受到同样的箭的打击受力面积也相同，那么甲撕裂变形的能量可以看作相同，因此穿透后箭能量也就是人体所承受的能量就取决于甲动能的大小。 根据机械能动量守恒定律列方程： m为箭质量，v为箭打击前速度，为一定的数值。 M为铠甲质量，E为刺入势能。V为铠甲移动的速度。 由于板甲面积大，质量大，于是受到打击后的速度V就小，而动能和M成正比，而和V的平方成正比，这样质量大的板甲相对来说动能就小多了。 如假设板甲的质量是鳞甲的10倍，那么代入上面的方程，根据动量守恒，碰撞后它获得的速度是后者的1/10，速度的平方，就是1/100，尽管它 的质量大10倍，但算下来动能仅为鳞甲的1/10。 举个例子，假设鳞甲面积是板甲的1/10 假设穿透同样材料的甲需要的能量是50焦耳， 箭的能量是70焦耳，打中甲后，鳞甲的动能是30焦耳（这个30焦耳就是向人体压迫的能量，但它的作用面积比箭头大多了，不对人体构成伤害）这样剩余的能量仅有40焦耳，达不到使甲穿透的能量。而板甲的动能仅3焦耳，这样还剩67焦耳，板甲绝对要打穿了。 显然板甲分散的动能比鳞甲低的多，剩余了更多的能量用于穿透，因此板甲更容易被箭穿透。“南北战争时期的钢制胸甲,二战时期用赫德费尔特钢制成的防弹夹克,都是整体式钢质防弹衣,是早期防弹衣的代表.” “20世纪80年代末期,我国研究军需防护装备的专家周国泰和他的同事们研制成功"护神"系列防弹背心,是国产防弹衣的代表."护神"防弹衣以特种钢为防弹材料,采用"鳞片"结构,使硬体得到"软化",具备了其他硬体防弹衣无法比拟的特性” （《防弹衣的性能与发展趋势》《山西警官高等专科学校学报》第12卷第4期） 事实上现代防弹衣也是早就抛弃了分散动能弱的板甲式设计，多数采用鳞甲模式，少数使用整体式硬甲的也是比较低档的产品，或者使用特殊材料是整体式硬甲甲板的质量在2KG以内，比当年的中世纪板甲轻了10倍，分散动能的能力也是强了10倍。 2．至于甲片分散的动能的最后去向，这个动能就被甲衣的垫层吸收，虽然鳞甲获得了远比板甲高的多的动能，对人体产生压力，但由于鳞甲的面积是箭头面积的成百上千倍，这样造成的压强很小，对人体不产生伤害。 鳞甲也有多种，如有用牛筋绳连接的，也有镶在皮革上的，它们有足够的上下活动空间，当一个鳞甲活动时通过绳带动其他甲片活动，这样就会将动能传递到更大的范围。 而如图的板甲，前后两块接触，而且紧贴，显然运动空间小多了，对于分散动能更加不利。 3．至于板甲的弧型设计， 像二战后苏制T-55坦克的半球蛋型炮塔也是弧型，对一般枪弹确实有打滑的作用，但长杆型脱壳尾翼穿甲弹出现之后，这种坦克很快过时了，现在俄国和中国都已经陆续抛弃了这种半球蛋型炮塔设计，显然这种弧型设计对长杆带尾翼的打击物的分散效果并不有效，而箭就是典型的长杆尾翼型设计。而且从上图可见，这种板甲的弧度并不大，平坦的地方不小，甚至有凹痕，可见对箭的稳定性不会有多大影响。 4．还有制作材料。 制作铠甲的材料不能太硬也不能太软。太硬的话太脆，而甲必须有一定的变形能力，受到打击后能适当变形抵消一部分能量。如要说硬，陶瓷和生铁够硬了吧，但可没有人用它们做甲。 钢铁要经过淬火后才有足够的硬度，但淬火后铁也会变脆，对做甲不利。 最好的办法就是冷锻，冷锻即可以大幅度提高铁的硬度，又能够保持良好的韧性。 西汉徐州狮子山楚王陵就有出土的炒钢冷锻甲，此外当然就是《梦溪笔谈》上记载的宋代的瘊子甲了，50步强弩都射不穿。 5．欧洲板甲的出现，与当时骑士阶级的作秀作风分不开，而且当时骑士用兵器多数是重剑巨矛等，对于这类打击面积大的兵器，面积大的板甲的分散能量效果就好多了。 当时欧洲的射击兵器都很落后，如十字弓用钢来做，事实上钢是最差的做弓蓄能材料， An Approach to the Study of Ancient Archery using Mathematical Modelling Antiquity 71271) 124{134 (1997) 在这篇论文给出了不同材料的蓄能情况: steel 1300 kgf cm/kg sinew 动物腱 25000 kgf cm/kg horn 动物角质 15000 kgf cm/kg yew 紫杉 11000 kgf cm/kg maple 枫木 7000 kgf cm/kg glassfibre 玻璃钢 43000 kgf cm/kg 可见钢是最差的， 钢臂的蓄能仅为复合弓材料的1/15. 而且钢的变形能力相对差,欧洲的钢弩尺寸都很小，弓臂很少超过80厘米的,所以限制了弦的初速度,开弓距离也很短,有的仅十几厘米，做功距离短释放的能量更小。 钢弩弓身的质量很大，如一个弓臂80厘米的十字弓已经是非常大的型号了，比一般实战的十字弓还大的多，弓臂重近4公斤，然而它的蓄能极限仅相当于0.27KG的复合弓，而且做弓距离可小多了，三十多厘米而已。 弓或弩释放的能量转化的方向是箭能量+弦能量+弓臂能量，弓臂越重越不利，而如此重的十字弓臂消耗的能量占了很大一部分，而且弓臂太重，弓臂的运动速度就小多了，因此弦速度也被大大限制，箭的初速度就更小。 出土的秦弩弩臂长75厘米，弓身长达125厘米，无论是箭导轨长度、做功距离还是蓄能能力，远比十字弓强的多。 小尺寸大拉力的弩当然无法用坐姿蹶张法开弩,因为腿根本伸不开，无法用到最大蹬力，用绞盘开确实是明智的选择。 根据当时人的身高推算，这个实战的弩弓身不过50厘米，弩臂倒是很长，达1米以上，可是大部分当作手持的托，弩机在一半的位置上，做箭导轨的不过是弩臂一半的长度，肯定精度不好，而且拉开距离更短，看来不超过20厘米，这样的弩威力是比较弱的。 还是在那篇论文里给出了不同弓的蓄能情况： “长弓 9000 kgf cm/kg (882 J/Kg) ***弓 20000 kgf cm/kg (1960 J/Kg) 土耳其弓 20000 kgf cm/kg (1960 J/Kg) 现代弓 30000 kgf cm/kg (2940 J/Kg)” 上面也看出，长弓紫衫木的蓄能还不到复合材料的一半，其威力和效率是远不能和复合弓比的。在这篇论文里：On the Mechanics of some Replica Bows.Journal of the Society of Archer-Antiquaries 36:14-18 (1993) 提到660g重的长弓，拉力能达到36公斤， 而满清武举用的中等弓，重量650g，拉力达50多公斤，效率和威力比长弓强的多。（《清代满 族弓箭的制作及管理》《广西民族学院学报(自然科学版)》 2004年03期 ） 而明朝的弓效率比清弓还高，明弓比清弓短，而材料相似，而大家都知道物体越短的话越不容易弯，因此拉力更大，复合弓弹性好能提供足够的变形空间，明弓的长度和土耳其弓差不多，拉弓距离也就是也在70厘米以上，而比后者还要稍轻一点，因为明复合弓的弓胎用竹，竹材料比木材料更轻一些，而强度有过之而无不及。 不过大家不要以为这是一般的竹木材料，制弓时，要经过油漆浸渍->干燥->油漆->干燥等复杂的工序，油漆干燥时，其不饱和脂肪酸的双键被氧攻击而打开，互相间形成醚键而交联。木、竹纤维的主要官能团羟基也可以攻击双键，在干燥条件脱水而与油漆互相交联。这样形成的复合材料，和纯木、竹全然不同。还有其他的如角、筋、胶等材料的参与，远比单一材料要强劲的多。 《天工开物》中记载，“上力挽一百二十斤”，“上力挽强者，角与竹片削就时，约重七两，筋与胶、漆与缠约丝绳,约重八钱。”，明朝的一斤为16两，相当于现在的590克。这样一个加上弦总重不过300多克的复合弓，拉力达到70公斤，效率和威力更是长弓不可比。 就是这两种威力不过而而的长弓和十字弩，在整体式板甲面前可是风光了数百年，把整体式板甲逼到重的变态的程度。