Артиллерия

Однако применять гремучую ртуть в чистом виде нельзя, – она слишком чувствительна; гремучая ртуть может взорваться и воспламенить заряд пороха тогда, когда этого еще не нужно, – при случайном легком ударе во время заряжания или даже от сотрясения при перевозке зарядов.

Чтобы этого не случилось, чувствительность гремучей ртути искусственно понижают, смешивая ее с бертолетовой солью и антимонием (препарат сурьмы). Эта смесь взрывается только при сильном ударе или уколе и называется ударным составом. Ударный состав помещают в медную чашечку. Чашечка с ударным составом называется капсюлем.

При ударе или уколе капсюль взрывается и дает пламя, которое воспламеняет пороховой заряд.

Кроме того, бризантные взрывчатые вещества, но уже совсем не чувствительные даже к удару, например тротил, кладут обычно внутрь артиллерийских снарядов для разрыва их у цели.

Как видим, артиллерии нужны и метательные, и бризантные взрывчатые вещества. Нужны и взрыв, и детонация. Только они применяются для разных нужд.

Порох нужен для метания, для выбрасывания снаряда из ствола, бризантное вещество – для изготовления капсюлей и для разрыва снаряда у цели.

Какова же энергия пороха?

При выстреле часть энергии, заключенной в заряде пороха, переходит в энергию движения снаряда.

Пока заряд еще не зажжен, он обладает скрытой энергией. Ее можно сравнить с энергией высокого уровня воды у шлюзов мельницы, когда они закрыты. Вода спокойна, колеса неподвижны (рис. 21).

Рис. 21. Потенциальная энергия превращается в кинетическую

Но вот мы воспламенили заряд, начинается взрывчатое превращение: энергия освобождается. Порох превращается в сильно нагретые газы.

Тем самым химическая энергия пороха превращается в тепловую, то-есть в энергию движения частиц газов. Это движение частиц и создает давление пороховых газов, а оно, в свою очередь, рождает движение снаряда: энергия пороха стала энергией движения снаряда.

Мы как бы открыли шлюзы. Бурный поток воды ринулся с высоты и быстро завертел лопасти водяных колес (рис. 21).

Каково же количество энергии, заключенное в порохе, например, в заряде 76-миллиметровой пушки?

Рис. 22. Единица работы-килограммометр

Риc. 24. Единица мощности – лошадиная сила

Подсчеты дают такие результаты: заряд выделяет 338 000 килограммометров энергии.

А что такое килограммометр, показано на рисунке 22.

Однако, к сожалению, далеко не вся энергия пороха уходит на выталкивание снаряда из орудия, на полезную работу. Большая часть энергии пороха пропадает.

На что обычно тратится энергия пороха при выстреле, показано на рисунке 23.

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

Однако, по правде говоря, это не так уж мало. Вспомним, что в самых совершенных двигателях внутреннего сгорания полезная работа Составляет не более 36% всей тепловой энергии. А в других двигателях этот процент еще ниже, например, в паровых машинах – не более 18%.

По сравнению с тепловыми двигателями, потери энергии в орудии невелики: огнестрельное артиллерийское орудие является одной из наиболее совершенных тепловых машин.

Итак, на полезную работу в 76-миллиметровой пушке тратится 33% от 338 000 килограммометров, то-есть почти 113 000 килограммометров.

Рис. 23. На что тратится энергия при выстреле из орудия и при работе авиационного мотора

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

Это соответствует мощности в 250 000 лошадиных сил. Чему равна «лошадиная сила», видно из рисунка 24.

Если бы люди могли произвести такую работу в столь же короткий срок, потребовалось бы примерно полмиллиона человек, и то при напряжении всех их сил. Вот как огромна мощность выстрела, даже из небольшой пушки!

Нельзя ли все-таки чем-нибудь заменить порох?

Однако у пороха как источника огромной энергии имеются не только достоинства, но и недостатки.

Во-первых, очень высокое давление пороховых газов.

Из-за этого стволы приходится делать очень прочными, тяжелыми; страдает подвижность орудия.

Во-вторых, при взрыве пороха развивается очень высокая температура (рис. 25) – до 3000 градусов. Это в четыре раза выше температуры пламени примуса!

Рис. 25. Температура: пламени примуса, плавления стали, взрыва порохового заряда

Для плавления стали достаточно 1400 градусов. Температура взрыва, таким образом, больше чем в два раза превышает температуру плавления стали.

Орудийный ствол не плавится только потому, что высокая температура взрыва действует очень короткий промежуток времени и ствол не успевает нагреться до температуры плавления стали.

Но все же от этой температуры, а также от трения снаряда ствол сильно нагревается; при продолжительной стрельбе приходится выжидать, пока ствол остынет. А в очень скорострельных малокалиберных орудиях стали вводить даже специальные системы охлаждения.

Все это, конечно, создает неудобства при стрельбе. Кроме того, такая высокая температура и химическое действие газов не проходят бесследно для ствола: металл его постепенно портится.

И, наконец, звук выстрела. Он зачастую обнаруживает скрытое орудие, демаскирует его. Пытаются, правда, заглушать звук выстрела особыми глушителями, укрепленными на дульной части ствола. Эти попытки серьезных результатов пока не дали.

Как видите, недостатков у пороха не мало.

Вот почему давно уже пытаются заменить порох иным источником энергии.

Действительно, разве не странно, что порох и сейчас, как несколько веков назад, безраздельно господствует в артиллерии? Ведь за эти века вся 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 доступно такое разнообразие источников энергии, о котором шесть веков назад, в годы появления пороха, не имели даже понятия.

Ну, а порох? Неужели его нельзя, заменись чем-нибудь более совершенным?

Не будем говорить о замене пороха каким-либо горючим. Мы уже убедились в неудаче этой попытки на примере с бензином.

Но почему бы, например, не воспользоваться для стрельбы энергией сжатого воздуха? Казалось бы, в этом случае мы имеем возможность избавиться от серьезных недостатков, присущих пороху: не будет ни высокой температуры, ни сильного звука взрыва.