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1861年夏天,加特林开始设计构思转管机枪,当年年底就完成了机枪模型,并于次年进行了验证。1862年11月4日,加特林获得转管机枪的专利,除包括1862年加特林机枪模型的技术说明外,还包括了两点转管机枪所共有的设计特点声明:一个提供锁膛的内有击针的圆柱旋转体,与枪管一起旋转;每根枪管都有独立的击针。这使得以后所有与加特林机枪相似的设计都不能再获得专利。
1862型加特林转管机枪有两种不同结构。第一种使用的是独立的钢制弹膛(弹膛与枪管分离),它的尾部封闭并装有撞击火帽。射手通过摇动曲柄带动沿圆周均匀排列的枪管旋转,装满弹药的弹膛从供弹料斗中进入到每根枪管后面的闭锁槽中。当枪管转到某个特定位置时,击针将弹药击发。而枪管转动到另一位置时,射击后的弹膛退出机枪。弹膛可以重复使用,枪管旋转一周可完成6发弹药的装填、击发和退弹,每分钟达到了200发的射速,但是存在火药燃气泄露等缺点,这主要是因为当是流行使用最多的是纸壳枪弹,而金属弹壳尚未普及 。为解决这一难题,加特林使用了当时开发的独立金属弹壳弹药。这种弹药结构被后来所有机枪的设计者沿用。另一种结构使用的是0.58英寸口径的铜质弹壳边缘发火式弹药。在克服如何使独立的弹膛与枪膛同轴这一难题上,加特林使用了锥形枪膛,枪膛后部直径更大,使得弹丸进入枪管更加容易。于是在19世纪末期,它成为了欧洲各国控制并扩张殖民地的重要武器;经过改进后的加特林机枪射速最高曾达到每分钟1200发,这在1882年是个惊人的数字。但它也存在一个问题:它的最大弱点是射手在战场上由于敌军冲锋过程中与自己的距离不断拉近导致情绪激动并杀红了眼不能控制自己,会发疯似得把手柄转动的越来越快,造成机枪过热卡壳或炸膛。 加特林机枪于1861年被发明,于1865年作了相应的改进,于1866年装备给美国陆军。加特林机枪可称是现代机枪的先驱。19世纪,当金属枪弹的发展逐渐成熟起来的时候,美国的发明家们开始了手动机枪的设计。不过,直到美国内战时期,机枪才受到军方重视。在这一时期内,也相继出现了令军方感兴趣的多管“莱普提”机枪、“巴特利”机枪和“克拉通”机枪。但这种机枪的发明者不是枪械工或机械师,而是医学博士理查德·乔丹·加特林。
1865年以后,加特林机枪由4管改为6管,到1867年~1868年增加又增加到了10管,并开始分发给美国的边防部队。1870年,英国政府经过对比试验后,在英格兰建厂生产加特林机枪。与此同时,沙俄政府也购买了加特林机枪,更名为戈洛夫机枪。
从1884年开始,采用管退式、导气式、自由枪机式和半自由枪机式等自动原理的自动武器陆续被发明。同这些单管自动武器相比,加特林转管机枪的优势不复存在,缺点却更加明显。当1903年理查德·乔丹·加特林的漫长生命走到尽头的时候,多管手摇式转管机枪已基本消失。世界上大部分军队转而使用自动武器,如管退式马克沁机枪,导气式勃朗宁机枪和哈其开斯机枪。许多加特林机枪被当作废铜烂铁,彻底销毁,另一些则湮没在积满灰尘的仓库中,或被发掘利用在博物馆、私人收藏馆中进行展览。这个原因很简单,一是加特林机枪操作需要4个人,而马克沁机枪只需要1个人便可以完成。二是射速,虽然每分钟200——400发已经很快,但是其他机枪例如马克沁机枪,射速可达每分钟600发。三是加特林机枪的体积和重量都远在其他自动枪械之上,所以大都架设在高耸的大型轮架上才能保证稳定射击,这就使得它的机动性和隐蔽性无法与其他机枪相比。
到了现代,又有人把它的原理应用在机炮上,以求得高射速;最著名的例子是美国空军使用的 20mm M61 “火神”(Vulcan)机炮。60年代后的加特林机枪和机炮,无非是把当时枪管旋转的动力来源,由手动改为电动或者用导出发射药燃气的动力来驱动枪管旋转。前者称为外能源(美国使用的加特林机炮习惯使用),后者称为内能源(苏联习惯用)。还有网上总是流传着另一种被称为加特林机枪”的7.62毫米口径六管机枪,实际上那是美军的M134速射机枪,它是二战后第一种加特林式轻武器,但不应直接称之为加特林机枪,这导致了很多人对它和早期手摇式加特林机枪的混淆。 在2015年伦敦国防与安全博览会上,莱茵金属公司利用四台功率各为20千瓦的激光发射机同时开火,利用一种名叫“叠加”的技术,组合得到一束功率为80千瓦的强大光束。这是一种威力巨大的新型激光“加特林机枪”。
加特林激光枪可以在500米之外击中无人机。激光还可以引爆炸药和炮弹,使其它船只上的传感器失灵,甚至能在较小的船只上烧出洞来。该公司声称,通过将每个激光枪单元组合起来,它们可以释放出“无限”的能量。
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