Александр Волков - Артиллерия

Почему нельзя сделать весь пороховой заряд из мелкого пороха?

Казалось бы, в этом случае не потребовалось бы никакого специального воспламенителя.

Рис. 73. Слишком мелкий порох: заряд сгорел,, и приток газов, толкающих снаряд, прекратился задолго до вылета снаряда из дула

Почему же основной заряд всегда составляется из более крупных зерен?

Потому что мелкие зерна пороха, так же как и мелкие поленья, сгорают очень быстро.

Заряд мгновенно сгорит и превратится в газы. Сразу получится весьма большое количество газов, и в каморе создастся очень высокое давление, под действием которого снаряд начнет стремительно двигаться по каналу ствола.

Но чем дальше будет двигаться снаряд в стволе, тем больше места будет освобождаться для газов за снарядом, тем слабее станет их давление; порох весь сгорит, и притока новых газов не будет.

В начале движения получится очень высокое давление, а к концу оно резко упадет (рис. 73).

Очень резкое повышение давления газов, которое создастся в первый момент, причинит большой вред металлу ствола, сильно сократит "жизнь" орудия и может стать причиной его разрыва.

В то же время ускорение снаряда в конце движения его по стволу будет ничтожным.

Поэтому для заряда и не берут очень мелких зерен.

Но и слишком крупные зерна тоже не годятся для заряда: они не успеют сгореть за время выстрела. Снаряд вылетит из дула, а вслед за ним вылетят и несгоревшие зерна (рис. 74). Порох не будет использован полностью.

Размер зерен нужно подбирать так, чтобы пороховой заряд сгорел целиком незадолго до вылета снаряда из дула.

Тогда приток газов будет происходить почти в течение всего времени движения снаряда по стволу, и резкого скачка давления не произойдет.

Но орудия бывают разной длины. Чем длиннее ствол орудия, тем дольше движется снаряд по стволу и тем дольше должен гореть порох.

Рис. 74. Слишком крупный порох: снаряд уже вылетел, а заряд еще не весь сгорел

Поэтому нельзя заряжать все орудия одинаковым порохом: для более длинных орудий заряд нужно составлять из зерен более крупных, с большей толщиной горящего слоя, так как продолжительность горения зерна зависит, как мы вскоре увидим, именно от толщины горящего слоя пороха.

Итак, оказывается горением пороха в стволе можно до некоторой степени управлять. Изменяя толщину зерен, мы меняем и продолжительность их горения. Мы можем добиться притока газов в течение почти всего времени движения снаряда в стволе.

Недостаточно, чтобы при выстреле газы давили на снаряд в стволе все время; нужно еще, чтобы они давили, по возможности, с одинаковой силой.

Казалось бы, для этого необходимо только получить равномерный приток газов; тогда и давление будет держаться все время на одном уровне.

На самом деле это неверно.

Чтобы давление было более или менее постоянным, пока снаряд еще не вылетел из ствола, должны поступать не одинаковые, а все большие и большие порции пороховых газов.

Каждую следующую тысячную долю секунцы приток газов должен возрастать.

Ведь снаряд движется в стволе все быстрее и быстрее. И заснарядное пространство, где образуются газы, также увеличивается. Значит, чтобы заполнить это все увеличивающееся пространство, порох должен давать с каждой долей секунды все больше и больше газов.

Но получить непрерывно возрастающий приток газов совсем не легко. В чем тут трудность, вы поймете, взглянув на рис. 75.

Здесь изображено цилиндрическое зерно пороха: слева – в начале ускорения, в середине – спустя несколько тысячных секунды, справа – в конце горения.

Вы видите: горит только поверхностный слой зерна, и именно он превращается в газы.

Вначале зерно большое, поверхность его велика, и, значит, сразу выделяется много пороховых газов.

Но вот зерно наполовину сгорело: поверхность его уменьшилась, а значит, и газов выделяется теперь уже меньше.

В конце горения поверхность уменьшается до предела, и образование газов становится ничтожным.

То, что происходит с этим пороховым зерном, произойдет и со всемй остальными зернами заряда.

Выходит, что чем дольше горит пороховой заряд из таких зерен, тем меньше прибывает газов.

Давление на снаряд ослабевает.

Такое горение нас совсем не устраивает. Нужно, чтобы приток газов не убывал, а возрастал. Для этого поверхность горения зерен должна не уменьшаться, а увеличиваться. Л этого можно добиться только в том случае, если будет выбрана соответствующая форма пороховых зерен заряда.

На рис. 75, 76, 77 и 78 показаны различные зерна пороха, применяемые в артиллерии.

Все эти зерна состоят из однородного плотного бездымного пороха; разница только в размерах и форме зерен.

Какая форма самая лучшая? При какой форме зерна мы получим не убывающий, а, наоборот, возрастающий приток газов?

Цилиндрическое зерно, как мы видели, удовлетворить нас не может.

Не удовлетворяет нас и зерно ленточной формы: как видно из рис. 76, его поверхность тоже уменьшается при горении, хотя и не так быстро, как поверхность цилиндрического зерна.

Рис. 75. Цилиндрическое зерно пороха; его поверхность горения резкоуменьшается

Рис. 76. Лента пороха; ее поверхность горения уменьшается незначительно

Значительно лучше трубчатая форма (рис. 77).

При горении зерна такого пороха его общая поверхность почти не изменяется, так как трубка горит одновременно изнутри и снаружи. Насколько уменьшится поверхность трубки снаружи, настолько же за это время она увеличится изнутри.

Правда, трубка горит еще с концов, и длина ее уменьшается. Но этим уменьшением можно пренебречь, так–как длина пороховых "макарон" во много раз больше их толщины.

Значит, можно считать, что изменения величины горящей поверхности здесь почти не происходит. Горение трубчатого пороха дает почти равномерный приток газов. Но этого еще недостаточно: нужен возрастающий приток.

Возьмем цилиндрический порох с несколькими продольными каналами внутри каждого зерна (рис. 78).

Снаружи поверхность цилиндрика при горении уменьшается.

А так как каналов несколько, то увеличение внутренней поверхности происходит быстрее, чем уменьшение наружной.