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shogun

2007-02-07 12:38

清末民國中國光學(xué)發(fā)展史

中國對光學(xué)器材的研究，由來已久，早在明清時期，中國即有薄玨、孫云球、鄭復(fù)先、鄒伯奇等人對光學(xué)有深入的研究，井撰有著作，但未發(fā)現(xiàn)有制造光學(xué)玻璃和光學(xué)儀器的記載。至民國初期，國內(nèi)所需的光學(xué)器材，全從國外進口。據(jù)1930年至1932年的統(tǒng)計資料記載：僅向德國蔡司廠購買光學(xué)器材的費用就達國幣250余萬元，當(dāng)時國內(nèi)有許多進口儀器，因霉霧等原因不能使用，在國內(nèi)無修理手段而不得不送到國外去修理。這種費時費錢的辦法，對國家非常不利。1933年兵工署署長俞大維，令當(dāng)時正在蔡司廠實習(xí)的周自新與蔡司廠商談在中國建設(shè)光學(xué)修理廠的設(shè)想。周與蔡司廠洽商后，提出了一個能修理剪形鏡(炮隊鏡)、方向盤、望遠(yuǎn)鏡、周視鏡、機槍瞄準(zhǔn)鏡、倒影測遠(yuǎn)鏡、測高儀等9種產(chǎn)品的光學(xué)器材的方案。同年10月蔡司廠軍器部經(jīng)理牛勿爾(neM攝er)向周自新提交了建廠所需設(shè)備、工具、檢測儀器計劃。
由于蔡司廠供應(yīng)零部件之價格比整機的價格高，1935年10月兵工署對原定建廠計劃進行了調(diào)整，提出了建廠分四步進行：修理、購買零件進行裝配、仿制、自行制造。同時與蔡司廠簽訂了光學(xué)器材修理廠的技術(shù)合作合同。
1936年9月7日在南京成立了軍用光學(xué)器材工廠籌備處，周自新任處長。
籌備處成立后，立即組織人員，搜集各種軍用光學(xué)儀器樣品、圖紙、資料等進行研究。1937年2月至4月先后派金廣路、薛培貞赴歐考察光學(xué)加工技術(shù)，8月周自新親赴歐洲購置炮兵觀測器材。他們購得奧地利美特克式迫擊飽和機槍瞄準(zhǔn)鏡、法國布朗德迫擊炮瞄準(zhǔn)鏡、瑞士威爾特80公分、125公分測遠(yuǎn)鏡等產(chǎn)品的制造權(quán)，還訂購瑞士威爾待廠各種金屬切削機床69臺、磨玻璃機61軸、其他機械19臺、6×30雙筒望遠(yuǎn)鎊材料3000套、80公分測遠(yuǎn)鏡材料600套及五角測遠(yuǎn)鏡材料半成品100套，并聘請了兩名瑞士技師來中國培養(yǎng)技工，為后來軍用光學(xué)器材廠的正式建立奠定了基礎(chǔ)。
1937年8月在周自新赴歐期間，日軍侵華戰(zhàn)火延及泥滬，籌備處奉令遷重慶，擬以重慶詹家溪為廠址。因當(dāng)時中國東部沿海主要港口均被日軍封鎖，從西歐進口的物資設(shè)備需經(jīng)越南海防經(jīng)滇越鐵路運到昆明，加之重慶多霧潮濕，昆明氣候溫和適宜光學(xué)儀器制造，決定將光學(xué)廣籌備處由重慶遷昆明。
l 939年1月1日，在昆明正式成立了中國第一個軍用光學(xué)器材廠——兵工署第二十二工廠(1942年1月1日與第五十一工廠合并后，改稱第五十三工廠)。按金廣路、龔祖同在德國蔡司廠設(shè)計的產(chǎn)品圖，于當(dāng)年4月試制成功第一具6×30軍用望遠(yuǎn)鏡。1940年，仿制成功奧式和法式迫擊炮瞄準(zhǔn)鏡，并用從瑞士進口的散裝件，組裝成80公分倒影測遠(yuǎn)鏡。1942年試制成功指南針。1943年，試制成功金屬架象限儀。l 945年，試成美式60毫米迫擊炮瞄準(zhǔn)鏡。1946年試制成功60毫米、81毫米、82毫米、150毫米迫擊炮通用瞄準(zhǔn)鏡。1946年，顧柏巖從美國考察回國，在第五十三工廠貴陽分廠，組織人員試制光學(xué)玻璃，7月熔煉成功中國第一蝸F4光學(xué)玻璃(德國牌號)。9月又熔煉成功第二禍，經(jīng)檢測，兩蝸玻璃基本符合質(zhì)量要求。正當(dāng)玻璃熔煉工作取得突破性進展之時，兵工署下令將玻璃制造所立
即遷返昆明。顧相巖等人對遷移場地另起爐灶，費時費錢的做法十分不滿，毅然辭職。從此，因缺乏專業(yè)人才，使已經(jīng)取得突破性進展的光學(xué)玻璃熔煉工作遭到天折。1947年試成37毫米戰(zhàn)防炮瞄準(zhǔn)鏡。1948年，試制成功美式57毫米無坐力炮瞄準(zhǔn)鏡。該廠從1939年初投產(chǎn)到1949年，除改裝了一種光學(xué)器材外，共試制生產(chǎn)14種軍用光學(xué)器材，其中有11種進入批量生產(chǎn)，累計總產(chǎn)量為141558具。其中，6×30單雙筒望遠(yuǎn)鏡24527具，80公分倒影測遠(yuǎn)鏡650具，各式火炮用瞄準(zhǔn)鏡20671具，野炮用水準(zhǔn)器loo具，指南針95410具，金屬架象限儀100具，立體鏡100具等。
1949年第五十三工廠實有機械、光學(xué)等設(shè)備414臺，其中光斗：圳I：專業(yè)設(shè)備77臺(計玻璃切割機3臺，雙軸粗磨機10臺，單軸細(xì)磨機4臺，單軸、雙軸、三軸、四軸、六軸拋光機共52臺，定中心機和磨邊機共4臺，圓筒刻線機2臺，精密圓刻度機l臺，精密刻線機1臺)，這些設(shè)備大部分是國外進口，屬40年代國際先進水平。
軍用光學(xué)儀器所用主料、輔料的特點是：品種多、數(shù)量少、要求高、專業(yè)性強。主輔料絕大部分是從國外進口。為了使輔料能逐步改用國產(chǎn)，從1940年起，工廠先后對瀝青、松香、蜂蠟、火漆、紅粉、石膏、柏油等采用國產(chǎn)原料進行提純、配制和試用，獲得較好效果并替代了進口輔料。其中，原從德國進口的軟、中、硬三種柏油，由于5—9月份昆明的氣候不僅日溫差大，而且潮濕，三種進口柏油不能滿足加工要求，經(jīng)采用工廠配制的柏油拋光模加工，效果良好。
在產(chǎn)品工藝上，球狀模具加工，在通用機床上進行；薄壁零件加工，采用多刀多刃的回轉(zhuǎn)式六角車床進行；小螺釘加工，在六角車床和自動車床上進行。光學(xué)零件，進口的塊料狀光學(xué)玻璃，用金剛石鋸片切成片料，再經(jīng)粗磨、精磨、研磨、拋光等多道工序加工而成。特種加工有刻度和鍍銀兩項。刻制分劃鏡的刻度工藝有兩種。第一種是用刻字刀在涂上蠟的分劃鏡光坯表面上刻劃出字符和刻線，然后用氟酸氣體腐蝕，填入有色粘性填料，加熱固化即成為所需的分劃鏡成品。此法普遍應(yīng)用于望遠(yuǎn)鏡、測遠(yuǎn)鏡和帶分劃鏡的瞄難鏡中。第二種是用刻字刀直接在鍍有銀層的分劃鏡表面，劃破銀層刻一條亮線即成。但直線邊緣要求光滑均勻，它用于法式、奧式、中正式追擊炮瞄準(zhǔn)鏡的分劃鏡刻度。鍍銀工藝采用硝酸銀涂敷法，在已加工好的光學(xué)玻璃表面上涂敷一層硝酸銀，干固后刷上一層保護漆即成，應(yīng)用于光學(xué)反射鏡和追擊炮瞄準(zhǔn)鏡分劃鏡中。
為保證光學(xué)器材質(zhì)量，第二十二工廠還制定有光學(xué)器材標(biāo)準(zhǔn)和檢驗驗收通則，如規(guī)定必須進行防濕(淋雨)試驗，震搖試驗，放大率、視場、視差試驗等。
以下按其用途，并沿用仿制生產(chǎn)時采用的名稱，以時間先后為序，將各種觀測儀器、瞄準(zhǔn)鏡的生產(chǎn)發(fā)展過程進行敘述。
(一)觀測儀器
1．望遠(yuǎn)鏡
1939年1月，第二十二工廠開始試制6×30望遠(yuǎn)鏡，其鏡身銅壓毛坯鑄件和一些輔料都是進口的。全廠員工經(jīng)過3個多月的努力，于4月29日組裝出中國第一具6×30軍用望遠(yuǎn)鏡，經(jīng)過高溫、低溫、淋雨、震動等環(huán)境試驗的考核和檢測，各項性能指標(biāo)均達到設(shè)計要求，命名為“中正式望遠(yuǎn)鏡”，同年生產(chǎn)出508具。這是中國自己制造的第一批軍用雙筒望遠(yuǎn)鏡，l 939年至l 949年共生產(chǎn)24107具。
6×30望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)由物鏡、直角棱鏡、分劃鏡、目鏡共15片光學(xué)玻璃組成。望遠(yuǎn)鏡的視度和目距可隨人眼屈光度、瞳孔距離的需要而自由調(diào)節(jié)。該鏡主要參數(shù)：放大倍數(shù)6倍；物鏡有效孔徑30毫米；出口瞳孔直徑5毫米；視場8度；鏡重o．72公斤，總重1公斤。
l 947年第五十三工廠試制成功荷式4×40雙筒望遠(yuǎn)鏡樣機。其結(jié)構(gòu)為伽俐略系統(tǒng)，全鏡只有6片玻璃，結(jié)構(gòu)輕便緊湊，容易生產(chǎn)，但因鏡內(nèi)不能放置分劃鏡，故不能作概略測距，只能放大4倍，不適合軍用。
l 948年第五十三工廠，根據(jù)年度計劃，將原6×30望遠(yuǎn)鏡殼身分解成兩個，裝成單簡望遠(yuǎn)鏡，只能單眼觀察，鏡內(nèi)也沒有分劃鏡，故不能概略測距。因為是單簡，沒有立體感，但可作觀察景物用。當(dāng)年生產(chǎn)420具后，就未再生產(chǎn)。
2．80公分倒影測遠(yuǎn)鏡
1940年初，開始試制80公分測遠(yuǎn)鏡，由于該鏡中的五棱鏡加工技術(shù)難度大、角度公差小、精度要求高、加工無經(jīng)驗，就先用從瑞士進口的散裝件進行組裝，熟悉五棱鏡在測遠(yuǎn)鏡中的作用，然后邊試邊加工進行摸索。在瑞士專家哈爾特和許慈的指導(dǎo)下，經(jīng)過4個多月的努力，終于試制出幾塊符合要求的五棱鏡，于同年7月裝成第一縣80公分測遠(yuǎn)鏡，經(jīng)鑒定，各項性能指標(biāo)均達到產(chǎn)品圖規(guī)定的技術(shù)要求，命名為“中正式80公分測遠(yuǎn)鏡”。同年用進口零部件，組裝出100具。1941年至1949年共生產(chǎn)650具(包括組裝的100具)。
80公分測遠(yuǎn)鏡共有U 35個零件，有外管、內(nèi)管、端部五棱鏡、物鏡、目鏡等，是一種精度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工難度大、集觀察與測距于一管之中的精密儀器。其原理是將物體安排在下半個視場內(nèi)，倒像安排在上半個視場內(nèi)，當(dāng)物體和倒像作相對移動并在上下交界面處對準(zhǔn)時，即可進行測距。物體在下半部正影視場內(nèi)為正影像，倒像在上半倒影視場內(nèi)為倒影像。當(dāng)調(diào)節(jié)手輪移動楔形鏡時，可用右目鏡觀察物體正影像和倒影像的相對移動，觀看兩影像頂部在交界面處是否對準(zhǔn)重合。如已重合，即可從左目鏡的測距分劃鏡刻線位置，讀得物體與觀察者之間的距離數(shù)。測遠(yuǎn)鏡的性能參數(shù)：基線長80公分；放大倍數(shù)U．25倍；物鏡有效孔徑25毫米；出瞳直徑2．2毫米；正影視場40×52密位；倒影視場4．5×27
密位；檢讀距離數(shù)的目鏡放大倍數(shù)3倍；測量距離范圍300米一2萬米；有效測距范圍300一7000米。目距和視度可調(diào)節(jié)，配備有規(guī)正板可用來規(guī)正測距精度，裝備有大小三腳架，可隨不同的地形選用。測遠(yuǎn)鏡全長900毫米，重5．7公斤，連同全套附件總重15公斤。該鏡適用于炮兵、步兵和防空部隊作觀察目標(biāo)、測距之用。
3．金屬架象限儀
1943年2月，第五十三工廠試制并生產(chǎn)出100具金屬架象限儀后，未再生產(chǎn)。
4．指南針(仿德磁針儀)
1942年，第五十三工廠仿制德式軍用指南針成功，1943年1月正式投入批量生產(chǎn)，當(dāng)年生產(chǎn)4410具，將它命名為“中正式指南針”。l 943年至U49年共生產(chǎn)95410具。
指南針由磁針組、里程表、測繪尺、距離固定器、準(zhǔn)星、照門等組成。它適用于行軍、航海等作指示方位用；由于指針上涂有夜光粉，可供夜間使用。利用測繪尺上的刻值，可在地圖上直接測出目標(biāo)之間的長度，按地圖的比例系數(shù)，即可概略計算出目標(biāo)之間的實際距離。因地圖路線多為曲線，為較準(zhǔn)確地求得實際長度，可利用距離固定器滾輪機構(gòu)沿著曲折的路線，在里程表上記錄里程長度。如果記錄長度完全與地圖比例一致，則即為實際里程數(shù)；如不一致，需乘以地圖比例數(shù)，算出實際里程數(shù)。指南針的性能參數(shù)：測繪尺長度100毫米，距離固定器／照門與準(zhǔn)星間距離為l／10；照門與距離固定器間的距離123．5毫米；照門與距離固定器所成交角l 00密位；方位圖上每格分劃值為20密位；可測仰角o一
60度；磁針長度38毫米；里程表比例分劃格值每格1毫米。指南針凈重o．24公斤；帶皮盒總重O．3公斤。
(二)瞄準(zhǔn)鏡
1．迫擊炮瞄準(zhǔn)鏡
(1)奧式迫擊炮瞄準(zhǔn)鏡
1940年第二十二工廠仿制成功并生產(chǎn)25具奧式迫擊炮瞄準(zhǔn)鏡。由于該鏡體積大，材料多采用銅合金，顯得笨重，1941年繼續(xù)生產(chǎn)11具后停產(chǎn)。
奧式迫擊炮瞄準(zhǔn)鏡，是以金屬結(jié)構(gòu)為主體的瞄準(zhǔn)鏡，光學(xué)系統(tǒng)十分簡單，僅有一塊刻有一條亮線的玻璃片。該鏡可裝備在81毫米和82毫米追擊炮上作間接瞄準(zhǔn)用。使用時，用左眼瞄準(zhǔn)玻璃片的亮線，用有眼瞄準(zhǔn)已知目標(biāo)，調(diào)節(jié)高低角手輪和方位角手輪，使亮線與目標(biāo)重合。
(2)法式迫擊炮瞄準(zhǔn)鏡
1940年第二十二工廠仿制成功法國布朗德式追擊炮瞄準(zhǔn)鏡。
3744具后停產(chǎn)。l 941—1942年生產(chǎn)
該鏡與奧式迫擊炮瞄準(zhǔn)鏡基本相同，但結(jié)構(gòu)較奧式緊湊，并在高低角和方位角調(diào)節(jié)手輪上增添了讀數(shù)分劃圈，便于調(diào)節(jié)。零件改用鋼材和鋁材，其性能和使用均優(yōu)于奧式。
(3)美式追擊炮瞄準(zhǔn)鏡