Однако для ружья (винтовки) это существенного значения не имеет, так как редко, когда подряд, без перерывов, приходится делать много выстрелов. Обычно стрелок, выпустив 10–15 патронов, передохнет. А в это время ствол остынет. Одним словом, у ружей на нагревание ствола их не вызывает особенных неудобств.
Совсем другое дело пулемет. Тут уж, благодаря автоматичности заряжания и стрельбы, выстрелы следуют один за другим с большой скоростью. Здесь уже ствол так сильно накаляется, что если его не сменять или не охлаждать искусственно, стрельба станет невозможной.
Некоторые пулеметы, например, системы Кольта (рис. 21), специально для более быстрого охлаждения имеют ствол особой ребристой формы.
Рис. 21. Пулемет системы Кольта: 1) ствол ребристой формы для уменьшения нагревания его при стрельбе.
Ребра на стволе, с одной стороны, увеличивают нагреваемую массу а, с а с другой стороны — они увеличивают площадь охлаждения.
Чем больше масса тела, тем меньше оно нагреется одним и тем же количеством теплоты.
А чем больше площадь охлаждения, т. е. поверхность, соприкасающаяся с воздухом, тем быстрее тело охладится.
Однако после нескольких сотен выстрелов и такой ствол накалится весьма значительно. И если его не сменить, ствол быстро испортится благодаря размягчению стали.
По всем этим причинам при пулемете Кольта есть всегда запасный ствол, заменить которым накалённый ствол можно в несколько секунд. Чтобы не обжечь при этом рук, пулеметчик надевает особые асбестовые[20] перчатки.
Самый скорый «самовар»
Необходимость смены стволов в пулемете Кольта делает их неудобными во многих случаях боя. Поэтому наиболее употребительны в войсках пулеметы системы Максима (рис. 22), имеющие водяное охлаждение ствола.
У таких пулеметов поверх ствола одевают особый «кожух» — полый железный цилиндр с отверстиями для наливания и выпуска воды и для выхода пара (см. рис. 22).
Рис. 22. Пулемет системы Максима: 1) ствол; 2) кожух; 3) отверстие для доливки воды; 4) отверстия для выпуска воды; 5) отверстие для выхода пара (на рисунке не видно).
Перед стрельбой кожух наполняют водой, которую наливают до тех пор, пока она не начнет вытекать из пароотводной трубки. При этих условиях воды в кожухе помещается около 4 кг.
Но вот пулемет стреляет. При каждом выстреле выделяется теплота. Вода в кожухе становится все теплее и теплее.
Но, ведь, мы знаем, что без конца воду нагревать нельзя. При 100° Ц вода закипит.
Когда же это случится? Через сколько времени? Сколько выстрелов успеет сделать пулемет, прежде чем закипит вода.
Все эти вопросы и интересы и важны. Ведь, если вода выкипит, надо будет ее долить, иначе пулемет можно испортить.
Решим же эту задачу, пользуясь знаниями, которые дает нам физика.
Прежде всего вычислим: сколько теплоты выделяется при каждом выстреле из пулемета? Заряд пороха в патроне пулемета весит 3,2 г. Теплотворная способность пороха равна 900, т. е. один килограмм пороха сгорая дает 900 бол. калорий[21] теплоты, а один грамм— 900 мал. калорий.
Значит, 3,2 г. пороха сгорая дают: 3,2 X 900 = 2.880 мал. кал.
Из этой теплоты ок. 2/3 идет на нагревание воды: 2/3 от 2 880 = 1 920 мал. кал., т. е. близко к 2 000 мал. кар. или 2 бол. калориям. А для нагревания на 1° всей воды в кожухе пулемета надо затратить 4 бол. калории (почему, догадайтесь сами).
Отсюда совсем нетрудно вывести, что каждые 2 выстрела из пулемета нагревают воду в кожухе его на 1°, а от 0° до 100° нагреют 200 выстрелов.
Вот один ответ уже и готов. После выстрелов вода в кожухе пулемета закипит, даже если температура ее была 0°.
Сколько же это займет времени? В одну секунду пулемет делает 10 выстрелов: 200: 10= 20, значит, вода закипит через 20 секунд.
Скоро это или нет?
4 кг воды— это, примерно, 16 стаканов. Чайник на 16 стаканов очень большой. Обычно, чайники делают на 8-10 стаканов (вымеряйте свой чайник стаканами). Вспомните или заметьте по часам, сколько минут нужно греть чайник на примусе, чтобы вода в нем закипела. Наверное, минут 10 пойдет на это… То же и с самоваром. Самовар на 20 стаканов будет «готов», примерно, через 15–20 минут.
20
Асбест очень плохой проводник тепла; им обкладывают паропроводные трубы, наружные стенки котлов и т. п.
21
Большой калорией называют количество теплоты, необходимое для нагревания 1 кг воды на 1° Ц. Малая калория = 0,001 большой калории.