 Рис. 19. Обыкновенный лук |  Рис. 20. «Рогатка» |
Метание тел иным образом может быть осуществлено различными способами, при которых метаемому телу сообщается ускорение действием сил упругости. Наиболее примитивные формы применения этого принципа также восходит к доисторическому прошлому.
Когда этот сравнительно простой способ метания тяжестей, при котором искусственным образом увеличивался только размах человеческой руки, оказался недостаточным, люди напали на мысль использовать упругость некоторых тел в качестве накопителей, или аккумуляторов энергии. Так был изобретен лук, позволивший метать уже не бесформенные камешки, а копья уменьшенных размеров, т.е. стрелы (рис. 19). Когда стрелок натягивает лук, то он этим самым накапливает затрачиваемую на это силу мышц рук в форме упругого напряжения вещества лука (а не тетивы, как это думают некоторые). В «рогатке», которая в большом ходу у школьных ребят, происходит противоположное: там накопителем энергий является эластичная резинка, в то время, как деревянная вилка не играет в этом отношении никакой роли (рис. 20).
Принцип действия катапульты тот же, что и у лука. Эта метательная машина представляет собой огромных размеров самострел, т.е. тот же лук, тетива которого натягивается полиспастом (т.е. комбинацией блоков) или натяжным винтом. Здесь также не существует препятствия для расчета лука таких размеров, чтобы упругость его позволила накопить во время его натягивания те миллиарды килограммометров работы, которые после спуска тетивы можно было бы сообщить имеющему форму мины кораблю вселенной, для того чтобы он мог улететь со скоростью в 12 000 м/сек. Таким же точно образом мы можем вообразить себе и летательные машины, действующие резиной и обладающие столь же огромной мощностью. Желая сконструировать такую машину, лучше всего было бы растяжимые резиновые стержни поместить внутрь сильной спиральной пружины и использовать принцип рычага, как у баллист. Неосуществимость здесь заключается опять-таки только в техническом выполнении, но не в самом принципе.
Рис. 19. Обыкновенный лук | Рис. 20. «Рогатка» |
К этим грузным и громоздким машинам, носящим на себе отпечаток средневековья, техническая выполнимость которых, в смысле сообщения им необходимой для нашей цели мощности весьма сомнительна, любопытным образом примыкает вполне современная идея двигателей совершенно иного рода, а именно электромагнитных орудий. Эти орудия представляют собой огромных размеров соленоиды, т.е. полые внутри катушки, на которые намотано много тысяч метров электрического провода (рис.21). Пустота внутри них и представляет своего рода дуло орудия. Поместив в него болванку из железа таким образом, чтобы она могла скользить в этом канале достаточно легко, по проводу соответственным образом внезапно пускается сильный электрический ток. Тогда снаряд с чрезвычайно большой скоростью выталкивается из соленоида и летит прочь подобно ядру, выстреленному из пушки.
Рис. 21. Разрез соленоида.
Нам представляется неправильным рассматривать такого рода соленоиды вместе с артиллерийскими орудиями. В данном случае мы можем представлять себе, что вместо резиновых канатов здесь, так сказать напрягаются (натягиваются) силовые линии электромагнитного поля. До мировой войны неоднократно приходилось читать о таких электромагнитных орудиях, а военные ведомства различных государств, по-видимому, производили с ними опыты в широком масштабе. Начальные скорости, сообщаемые снарядам этими орудиями, как будто бы оказались не меньше, если даже не больше скоростей обычных снарядов, извергаемых лучшими артиллерийскими орудиями. И только в силу хлопотливости и трудности пользования этими орудиями - соленоидами, а также быть может из-за незначительной меткости их боя, эти машины не подверглись дальнейшим усовершенствованиям. Мы упомянули о них для полноты, потому что и здесь, как и раньше, вполне возможно теоретически рассчитать электромагнитное орудие такой мощности, чтобы оно при соответственном напряжении тока могло сообщить снаряду начальную скорость в 12000 м/сек (рис. 21).
По мнению Франца Гефта, занимавшегося подобными расчетами электромагнитных пушек, они должны были бы обладать рядом преимуществ по сравнению с пороховыми пушками. Прежде всего в них совершенно отсутствует давление в канале ствола. Ствол такого орудия калибром в 60 см, мог бы составлять из 150 отдельных соленоидов длиною каждый в 2,4 м; общая длина всех этих соленоидов составила бы 360 м. Такой ствол нужно было бы установить вертикально в вертикальной шахте, высверленной в высокой горе, и перед выстрелом выкачать из него воздух (обоснование этого см. в описании пушки для выстрела на Луну). Крышка, закрывающая верхний конец этого ствола, должна была бы иметь форму пирамиды. Она должна была бы удерживаться на месте действием атмосферного давления, образуя воздухонепроницаемую заслонку. Граната для этой электромагнитной пушки должна была бы быть устроена таким образом, чтобы, долетая до середины каждого соленоида, она автоматически прерывала прохождение по нему тока. Это необходимо потому, что в противном случае, пролетев середину соленоида, она испытывала бы притяжение в обратном направлении. Необходимое напряжение тока Гефт оценивает в 200 000 вольт. Такое напряжение для современных инженеров-электриков уже не представляет трудностей. Однако наиболее существенными для поставленной цели преимуществами электромагнитной пушки явились бы возможность самостоятельного изготовления и транспортирования каждого отдельного соленоида наряду с возможностью неограниченного удлинения ствола, в котором должно происходить ускорение путем использования сколь угодно большого количества соленоидов. Необходимая скорость гранаты при вылете ее из канала ствола, равная 12 км/сек, исчезающе мала по сравнению со скоростью распространения электрических сил. Поэтому в данном случае не приходится опасаться того, что действующая сила не будет поспевать за полетом снаряда, чего при молекулярных скоростях газа отнюдь нельзя упускать из вида при расчете пороховых орудий. Наконец граната, вылетающая из электромагнитной пушки, построенной по проекту Гефта без обычного громоподобного выстрела, легко и плавно вылетела бы из пустого ствола с тем, чтобы с громким свистом унестись но направлению к зениту. И лишь после этого воздух, устремляющийся снаружи в канал ствола, откуда он был предварительно выкачан, произвел бы мощное сотрясение и грохот.
Так как при прямом канале ствола электромагнитного орудия длина его едва ли сможет превысить 1000 м, то о выстреле пассажирского снаряда из такой пушки и думать не приходится. Это обусловливается тем, что при равноускоренном движении, начиная от состояния покоя в нижнем конце ствола и кончая скоростью в 12 000 м/сек при вылете из верхнего конца канала его, средняя скорость полета снаряда в стволе составила бы 6 000 м/сек, а продолжительность пролета ствола длиною в 1 000 м всего лишь 1/6 сек. В пересчете на целую секунду ускорение полета снаряда составит, следовательно, 12 000 х 6 = 72 000 м/сек, т.е. примерно в 1 000 раз больше, чем сможет выдержать человек без вреда для своего здоровья.
Для того чтобы еще гораздо сильнее удлинить тот промежуток, на котором должно производиться ускорение, теоретически существует еще возможность сооружения кольцеобразного туннеля, состоящего целиком из соленоидов. В таком туннеле можно было бы заставить гранату обращаться до тех нор, пока она не приобрела бы необходимой конечной скорости с тем, чтобы при последнем обращении перестановкой «стрелки» направить ее в отросток туннеля, ведущий по касательной; этот отросток в данном случае играл бы роль верхнего конца смотанной в кольцо электромагнитной пушки. Разумеется, в этом случае из кольца соленоидов должен был бы быть выкачан воздух, а расположенный по касательной отросток ствола необходимо было бы закрыть воздухонепроницаемой крышкой. При достаточно большом радиусе кривизны имеется теоретическая возможность осуществить такой круговой полет гранаты. Практически же трудности заключаются, главным образом, в необходимости преодоления получающейся огромной центробежной силы и в неосуществимости «стрелочного перевода», вследствие чего и этот план, приписанный французским журналом* видным французским инженерам Масу и Друэ, приходится признать практически неосуществимым. На первый же взгляд он представляется чрезвычайно заманчивым, поскольку он обеспечивает теоретическую возможность использования столь незначительного ускорения полета снаряда в кольцевом туннеле соленоидов, которое человек во всяком случае смог бы выдержать. Однако при этом не надо забывать того, что торможение, которое пришлось бы испытать снаряду при вылете его из канала ствола вследствие огромного сопротивления воздуха, оказалось бы во много десятков раз больше того, что смог бы вынести человек без риска немедленной смерти. В силу этого не приходится и думать о возможности когда-либо осуществить взлет в мировое пространство пассажирского снаряда с помощью электромагнитной пушки.
* «Je sais tout» («Я все знаю»), апрель 1927 г.
Кроме того и со стороны энергетической против возможности применения электромагнитных пушек профессор К. Кранц в его курсе баллистики выдвигает серьезные возражения. Кладя в основу своих расчетов кинетическую анергию гранаты при вылете ее из канала ствола в 12 772 тоннометров (морские орудия калибром в 40,6 см. развивают кинетическую энергию при вылете снаряда из канала ствола до 42 000 тоннометров), получаемую за счет энергии взрывчатых веществ у пороховой пушки в течение примерно 0,01 сек., он приходит к выводу, что для получения за этот же промежуток времени равной кинетической энергии с помощью электромагнитной пушки потребовалась бы сила тока в 12 500 000 ампер и напряжение его в 1 000 вольт, не принимая в расчет получающихся при этом потерь энергии. Вследствие этого, по мнению К. Кранца, подобного рода мощность может быть достигнута только на очень длинном промежутке или же посредством обращения, продолжающегося значительное время.
Однако наиболее крупный и притом неустранимый недостаток всех метательных машин любой конструкции за исключением электромагнитных пушек состоит в том, что в них совершенно ненужным образом не только самому снаряду, но и крупным частям самих машин приходится сообщать желаемую большую скорость. Это требует огромнейших, по меньшей мере 100-кратных затрат энергии, которую к тому же после произведенного броска приходится превращать в другие виды энергии посредством соответствующих тормозящих устройств. Если этого не сделать, то метательная машина рискует быть разнесенной в куски в момент производимого ею броска.
| назад | в начало | вперед |