Юный техник, 2007 № 02 - [18]

О существовании такого предела артиллеристы давно и хорошо знали. Он был связан с ограниченной скоростью расширения пороховых газов в стволе, что в свою очередь объяснялось недостаточной для получения высоких скоростей температурой и энергией взрыва пороха.

Но в начале XX века сама идея стрельбы на сверхдальние расстояния была очень популярна. Потому Фашон и Виллепле и создали орудие, в котором снаряд ускоряется силой электрического тока.

В школе часто показывают такой опыт. На два оголенных провода, прикрепленных к доске, кладут легкую трубку и пропускают по ней сильный ток (лучше его взять от щелочного аккумулятора). Трубка быстро скатывается с доски (рис. 2).

Рис. 2

Чисто физически это можно объяснить так. По укрепленным на доске проводам, а также по трубке течет электрический ток, который создает общее для них магнитное поле. Но на любой проводник, находящийся в магнитном поле, действует сила Лоренца. Параллельные проводники, прочно закрепленные на доске, эта сила сдвинуть не может, но легко катит трубку.

На этом принципе и действовало орудие Фашона и Виллепле. Ствола в обычном представлении у него не было. Вместо него имелись четыре провода. По ним, как но рельсам, скользил снаряд с крестообразной формой поперечного сечения, который замыкал токи этих проводников (рис. 3).

Сегодня орудия, основанные на таком принципе, называются рельсотронами. Чаще всего их делают с двумя проводниками-рельсами. Они сегодня изучаются во многих странах мира.

К сожалению, сведений об эксперименте Фашона и Виллепле слишком мало, а все упоминания о нем в отечественной литературе опираются лишь на единственную ставшую библиографической редкостью работу Н.А.Рынина «Суперавиация и суперартиллерия», Ленинград, 1928 г.

Однако чисто расчетным путем, оставаясь в рамках школьного курса физики, мы можем очень многое в работе орудия Фашона и Виллепле прояснить. Допустим, ствол электрического орудия имел длину два метра. Приравняв работу, совершаемую электрическими силами при разгоне снаряда, к его кинетической энергии, можно найти среднее значение силы, толкавшей снаряд. Она равна 500 Н. Разделив эту силу на массу снаряда в килограммах, получим среднее значение ускорения, равное 10 000 м/с². Через него находим время движения снаряда в стволе — 0,02 секунды — и среднюю мощность выстрела — 50 кВт.

Могло ли такое электрическое орудие найти практическое применение? Для ответа на этот вопрос сравним его с широко распространенным в то время французским пулеметом Гочкиса калибром 13,2 мм. Его пуля имела такую же массу, как и снаряд орудия Фашона и Виллепле (50 г). Но ствол его был длиной около метра, а вспышка 16 г пороха обеспечивала пуле скорость вчетверо большую — 800 м/с. Таких пуль он мог выпустить 450 штук в минуту. Орудие, полноценно заменяющее тот же пулемет Гочкиса, должно было бы без учета всевозможных потерь потреблять мощность 375 кВт, а с ними — все 750 кВт. Такую мощность можно в принципе брать от электрической сети.

На поле боя ее нет, а автономная электростанция весила в начале прошлого века около 10 тонн. Сегодня вес ее удалось бы сократить до тонны, но пулемет Гочкиса (рис. 4) образца 1914 г. весил всего 65 кг. Поэтому о повсеместной замене обычных орудий электрическими не может быть и речи.

Однако от электрических орудий можно добиться таких высоких начальных скоростей снаряда, которые не получить от орудий традиционного типа, потому можно примириться с самыми большими трудностями.

Так, например, американцы много говорят о возможности создания полностью электрического танка. Возможно, поэтому эксперименты с рельсотронами начинают делать даже любители. Учитель В.Никитин из Анадырской средней школы предложил накопитель энергии, пригодный для различных учебных опытов с токами большой мощности (рис. 5).

Рис. 5

Источник представляет собою выпрямитель для зарядки батареи большой емкости и устройства для подключения ее к нагрузке. Подключая накопитель В.Никитина, можно очень эффектно провести опыт, показанный на рисунке 2, который по сути описывает работу рельсотрона.

Помимо орудий рельсового типа предложены электромагнитные пушки с катушками-соленоидами. Они основаны на явлении втягивания железного стержня в катушку с током.

Здесь есть одна особенность. Возрастание скорости стержня, втягиваемого катушкой, происходит только до тех пор, пока он не достигнет ее середины. Если в этот момент ток, проходящий через катушку, выключить, то стержень вылетит из нее с большой скоростью.

Укрепите катушку на штативе и вложите в нее стальной шарик. После подачи импульса от накопителя шарик вылетит из катушки и пролетит пять-шесть метров. Дальность выстрела зависит от емкости конденсаторной батареи. Увеличивать ее нет смысла, поскольку это сделает опыты опасными.

В книге полковника В.А.Внукова «Физика и оборона страны», Москва, 1942 г., описана безопасная модель соленоидной пушки (рис. 6).

Рис. 6

Это стеклянная трубка, обмотанная внавал тремя слоями изолированного провода с поперечным сечением 1 мм². «Пушка» стреляет железными вязальными спицами. Необходимый для безопасного выстрела на расстояние 3–4 мм импульс получается за счет быстрого замыкания звонковой кнопки через последовательно соединенную с нею лампу мощностью 100–150 Вт.