Артиллерия

Как горят зерна пороха в орудии

Почему же нельзя сделать весь пороховой заряд из самого мелкого пороха?

Казалось бы, в этом случае ненужно было бы никакого специального воспламенителя.

Почему основной заряд составляется всегда из более или менее крупных зерен?

Потому, что мелкие зерна пороха – точно так же, как мелкие поленья, – сгорают быстрее, чем крупные.

Они сгорают чересчур быстро.

В самом деле, что получится, если весь заряд составить из очень мелких зерен?

Он мгновенно сгорит и превратится в газы.

Сразу же получится очень большое количество газов, и, значит, в каморе создастся очень высокое давление. Оно стремительно двинет снаряд по каналу ствола.

Но чем дальше будет двигаться снаряд в стволе, тем больше места будет освобождаться газам, тем слабее будет их давление: порох-то уже весь сгорел, и притока новых газов нет.

В начале движения мы получим очень большое давление, а к концу оно резко упадет (рис. 51).

Очень сильное, резкое давление газов, которое создается в начале выстрела, нанесет большой вред металлу ствола, сильно сократит жизнь орудия, а может быть, и разорвет его. А в то же время прирост скорости снаряда в конце движения его по стволу будет ничтожным.

Рис. 51. Слишком мелкий порох: заряд сгорел, и приток газов, толкающих снаряд, прекратился задолго до вылета снаряда из дула

Рис. 52. Слишком крупный порох: снаряд уже вылетел, а заряд еще не весь сгорел

Поэтому-то 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 несгоревшие зерна (рис. 52).

Порох не будет использован полностью.

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

Тогда мы получим приток газов почти в течение всего времени движения снаряда по стволу и избегнем резкого скачка давления в начале движения снаряда.

Но орудия бывают разной длины – одни длиннее, другие короче.

Чем длиннее ствол орудия, тем дольше, при прочих одинаковых условиях, будет двигаться снаряд по стволу и тем, значит, дольше должен гореть порох.

Поэтому нельзя заряжать все орудия одинаковым порохом: в более длинных орудиях заряд нужно составлять из более крупных зерен, брать их большей толщины, так как продолжительность горения зависит, как мы скоро увидим, именно от толщины зерна.

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

Что лучше: трубка или лента!?

Нам нужно не только, чтобы газы давили на снаряд в стволе все время; нужно еще, чтобы газы давили все время, по возможности, с одинаковой силой.

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

На самом деле это неверно.

Чтобы давление оставалось постоянным или, по крайней мере, не резко изменялось по величине, пока снаряд не вылетел еще из ствола, должны прибывать – вовсе не одинаковые, а, наоборот, все большие и большие порции пороховых газов.

Каждую следующую тысячную долю секунды приток газов должен возрастать.

Ведь снаряд движется в стволе все скорее и скорее. И свободное место в стволе – заснарядное пространство, где образуются газы, – растет все быстрее и быстрее. И, значит, чтобы заполнить это растущее 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, поймет каждый, кто взглянет на рисунок 53.

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

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

В начале зерно – большое, поверхность его велика, и, значит, сразу выделяется много пороховых газов.

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

А в конце горения поверхность совсем мала, и образование газов ничтожно.

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

Выходит так, что чем дольше будет гореть пороховой заряд из таких зерен, тем меньше будет прибывать газов. А значит, и давление на снаряд будет ослабевать.

Но такое горение нас, конечно, совсем не устраивает.

Нам нужно, чтобы приток газов не убывал, а возрастал. Для этого поверхность горения зерен должна не уменьшаться, а увеличиваться.

Это зависит от формы зерен заряда.

На рисунках 53, 54, 55 и 56 представлены различные зерна пороха, применяемые в артиллерии.

Рис. 53. Цилиндрическое зерно пороха: поверхность его горения резко уменьшается

Рис. 54. Лента пороха: поверхность ее горения уменьшается незначительно

Рис. 55. «Макаронный» порох: поверхность его горения почти не уменьшается

Рис. 56. Зерно пороха с семью каналами: поверхность его горения увеличивается до момента распада верна

Рис. 57. Трубчатый «бронированный» порох: поверхность его горения непрерывно увеличивается

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

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

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

Оказывается, далеко не удовлетворительно и зерно ленточной формы: как видно из рисунка 54, его поверхность будет тоже уменьшаться при горении, хотя и не так быстро, как поверхность цилиндрического зерна.

Значительно лучше трубчатая форма. – «макаронный порох» (рис. 55).

При горении зерен такого пороха их общая поверхность почти не будет изменяться, так как трубка будет гореть одновременно изнутри и снаружи. Насколько уменьшится поверхность трубки снаружи, настолько же за это время она увеличится изнутри.

Правда, трубка будет гореть еще с концов, и длина трубки будет уменьшаться. Но этим уменьшением вполне можно пренебречь, так как длина макаронного пороха во много раз больше его толщины.

Значит, можно считать, что изменения величины горящей поверхности здесь почти не произойдет. Это будет тем ближе к истине, чем длиннее зерно. Это уже лучше, чем убывающий приток газов. Новее же этого еще не достаточно: нужен возрастающий приток.

Возьмем цилиндрический порох с несколькими продольными каналами внутри каждого зерна (рис. 56).

Снаружи поверхность цилиндрика будет при горении уменьшаться.

А так как каналов несколько, то внутренняя поверхность будет увеличиваться быстрее, чем уменьшается наружная.

Стало быть, общая поверхность горения будет возрастать. А это значит, что приток газов будет увеличиваться. Давление, как будто, не должно падать.