Александр Волков - Артиллерия

Пока заряд еще не зажжен, он обладает потенциальной или скрытой энергией. Ее можно сравнить с энергией воды, стоящей на высоком уровне у шлюзов мельницы, когда они закрыты. Вода спокойна, колеса неподвижны (рис. 39).

Но. вот мы воспламенили заряд. Происходит взрывчатое превращение – энергия освобождается. Порох превращается в сильно нагретые газы. Таким образом, химическая энергия пороха превращается в механическую, то есть в энергию движения газовых частиц. Это движение частиц создает давление пороховых газов, которое, в свою очередь, вызывает движение снаряда: энергия пороха превратилась в энергию движения снаряда.

Мы как бы открыли шлюзы. Бурный поток воды ринулся с высоты и быстро завертел лопасти водяного колеса (см. рис. 39).

Какое же количество энергии заключено в заряде пороха, например в полном заряде 76–миллиметровой пушки?

Рис. 39. Потенциальная энергия превращается в энергию движения

Это легко подсчитать. Полный заряд пироксилинового пороха 76–миллиметровой пушки весит 1,08 килограмма. Каждый килограмм такого пороха выделяет при сгорании 765 больших калорий тепла. Каждая большая калория, как известно, соответствует 427 килограммометрам механической энергии.

Рис. 40. Единица работы–килограммометр

Таким образом, энергия, заключенная в полном заряде 76–миллиметровой пушки, равна:

1,08·765·427 = 352.000 килограммометров.

А что такое килограммометр? Это работа, которую надо затратить для того, чтобы поднять один килограмм на высоту в один метр (рис. 40).

Однако далеко не вся энергия пороха уходит на выталкивание снаряда из орудия, то есть на полезную работу. Большая часть энергии пороха пропадает: около 40% энергии совершенно не используется, так как часть газов бесполезно выбрасывается из ствола вслед за вылетевшим снарядом, около 22% расходуется на нагревание ствола, около 5% уходит на отдачу и движение газов.

Если учесть все потери, окажется, что только одна треть, или 33%, энергии заряда идет на полезную работу.

Рис. 41. Единица мощности – лошадиная сила

Это не так уж мало. Орудие как машина обладает довольно высоким коэфициентом полезного действия. В самых совершенных двигателях внутреннего сгорания на полезную работу затрачивается не более 40% всей тепловой энергии, а. в паровых машинах, например в паровозах, – не более 20%.

Итак, на полезную работу в 76–миллиметровой пушке тратится 33% от 352.000 килограммометров, то есть около 117.000 килограммометров.

И вся эта энергия выделяется всего лишь в 6 тысячных долей секунды!

Простой расчет показывает, что мощность орудия составляет более 260.000 лошадиных сил. А что такое "лошадиная сила", видно из рис. 41.

Если бы люди могли произвести такую работу в столь же короткий срок, потребовалось бы примерно полмиллиона человек.

Вот какова мощность выстрела даже небольшой пушки!

Применение пороха как источника огромной энергии сопряжено со значительными неудобствами.

Например, вследствие очень высокого давления пороховых газов орудийные стволы приходится делать весьма прочными, тяжелыми, а из–за этого страдает подвижность орудия.

Кроме того, при взрыве пороха развивается чрезвычайно высокая температура (рис. 42) – до 3000 градусов. Это в 4 раза выше температуры пламени газовой горелки!

. Для плавления стали достаточно 1400 градусов тепла. Температура взрыва, таким образом, больше чем вдвое превышает температуру плавления стали.

Но все же ствол сильно нагревается, этому способствует также трение снаряда. При продолжительной ‘ стрельбе приходится увеличивать промежутки времени между выстрелами, чтобы ствол не перегревался. В некоторых же скорострельных малокалиберных орудиях устраивают специальные системы охлаждения.

Все это, конечно, создает неудобства при стрельбе. Кроме того, большое давление, высокая температура, а также химическое действие газов не остаются бесследными для ствола: металл его постепенно разрушается.

Орудийный ствол не плавится только потому, что высокая температура взрыва действует в продолжение ничтожно малого времени и ствол не успевает нагреться до температуры плавления стали.

Рис. 42. Температура пламени газовой горелки, плавления стали, пороховых газов

Наконец, к числу неудобств, вызываемых применением пороха, следует отнести также и то, что выстрел сопровождается громким звуком. Звук зачастую обнаруживает скрытое орудие, демаскирует его.

Как видите, применение пороха сопряжено с большими неудобствами.

Вот почему уже давно пытаются заменить порох другим источником энергии.

Действительно, разве не странно, что порох и сейчас, как несколько веков назад, безраздельно господствует в артиллерии? Ведь за эти века техника далеко шагнула вперед: от мускульной силы перешли к силе ветра и воды; потом была изобретена паровая машина – настал век пара; затем стали применять жидкое топливо – нефть, бензин.

И, наконец, электричество проникло во все области жизни.

Сейчас нам доступны такие источники энергии, о которых шесть веков назад, в годы появления пороха, люди не имели даже понятия.

Ну, а порох? Неужели его нельзя заменить чем–нибудь более совершенным?

Не будем говорить о замене пороха другим горючим. Мы уже убедились в неудаче этой попытки на примере с бецзином. '

Но почему бы, например, не воспользоваться для стрельбы энергией сжатого воздуха?

Попытки ввести в употребление пневматические ружья и пушки делались уже давно. Но пневматическое оружие все же не получило распространения. И понятно, почему.

Ведь, чтобы получить необходимую для выстрела энергию, нужно предварительно затратить гораздо большую энергию для сжатия воздуха, так как при выстреле значительная часть энергии будет неизбежно потеряна. Если при заряжании пневматического ружья достаточно энергии одного человека, то для заряжания пневматического орудия необходимы усилия большого количества людей или специальный двигатель.

Можно, правда, создать пневматическое орудие с зарядами сжатого воздуха, заготовленными заблаговременно на заводах. Тогда при стрельбе достаточно было бы вложить такой заряд в ствол и открыть его "крышку" или "кран".