Основной причиной сравнительно быстрого развития огнестрельной артиллерии было то, что новый источник энергии — порох — оказался более мощным и более выгодным, чем мускульная сила людей. Если тяжелую метательную машину обслуживали десятки человек, то огнестрельным орудием управляли всего два-три человека. Времени же для производства выстрела из орудия требовалось почти столько же.
Порох как мощный источник энергии
Нам известны многие вещества, способные при горении выделять в виде тепла большое количество энергии.
Зная свойства таких веществ, мы находим для них наиболее целесообразное применение. Так, уголь, дрова, торф, мазут мы используем в качестве источников тепла, а бензин, керосин, которые при горении, помимо тепла, выделяют большое количество газов, — в качестве источников энергии для моторов и двигателей.
Если заключить большое количество газов в сосуде малого объема, то они наподобие сжатой пружины будут обладать упругой силой. Действие сжатых газов отличается от действия сжатой пружины лишь тем, что сила пружины направлена в каком-то одном направлении (по прямой), в то время как действие упругой силы газов направлено во все стороны. Газы оказывают определенное давление на каждую единицу внутренней поверхности сосуда. Чем больше газ сжат, тем больше его упругая сила.
Допустим, что сосудом для сжатых газов является цилиндр двигателя или цилиндрическая полость орудийного ствола, у которых боковые стенки и дно неподвижны, а подвижен только поршень (в цилиндре) и снаряд (в орудии). Сжатые газы с силой продвинут поршень или вытолкнут снаряд.
Газам, кроме того, свойственно при нагревании расширяться в объеме, вследствие чего их упругая сила еще более возрастает. Следовательно, вещество, выделяющее при горении большое количество газов и большое количество тепла, способно производить большую работу.
Именно такими свойствами обладает порох. Достаточно сказать, что при выстреле из орудия давление пороховых газов в канале ствола достигает 2–3 тысяч килограммов на каждый квадратный сантиметр при температуре 2–3 тысячи градусов.
Большой силой обладает при воспламенении, например, бензин, однако если 1 л смеси бензина с воздухом выделяет при горении 32 л газов, то такой же объем дымного пороха выделяет 336 л газов.
Может возникнуть вопрос, почему мы говорим не о чистом бензине, а о его смеси с воздухом, тогда как ни о какой смеси пороха с воздухом речи не ведем.
Дело в том, что бензин, так же как уголь, дрова и другие горючие вещества, без воздуха не горит, так как ему недостает кислорода для поддержания горения. Именно поэтому в печах и топках приходится делать поддувала, а при использовании бензина в двигателях смешивать его с воздухом, беря 1 весовую часть бензина и 15 весовых частей воздуха.
Иначе обстоит дело с порохом. Он может гореть и без притока воздуха, так как имеет достаточное количество собственного кислорода. Это замечательное свойство пороха выгодно отличает его от прочих горючих веществ и позволяет пользоваться им как мощным метательным средством. Другим замечательным свойством пороха является большая скорость его горения, что позволяет получить очень большое давление газов в чрезвычайно короткий промежуток времени. А это именно и необходимо для метания снаряда с большой скоростью.
Если бы порох горел медленно, то давление газов нарастало бы постепенно, следовательно, снаряд не мог бы приобрести большой скорости. Кроме того, значительная часть пороха вылетала бы вместе с газами, не успевая сгорать за время движения снаряда в канале ствола.
Именно потому, что порох обладает громадным запасом энергии, которую нетрудно получить из него, применение огнестрельных орудий не требовало большой затраты времени, мускульной силы и труда значительного числа людей, вследствие чего огнестрельная артиллерия довольно быстро получила повсеместное распространение.
Появление огнестрельной артиллерии послужило громадным толчком к более быстрому развитию металлургии.
Первые огнестрельные орудия
Одним из первых известных нам образцов огнестрельных орудий является арабская модфа, которую в 1342 г. применили мавры при обороне ими города Альхезираса от войск испанского короля Альфонса XI.
Модфа представляла собой небольшую тонкостенную трубу с дном и запальным отверстием. Для удобства прицеливания и для упора при стрельбе в дно вставлялся деревянный стержень.
Стреляли из модфы небольшими каменными ядрами, которые арабы называли бондок, что значит орех. Чтобы произвести выстрел, в трубу закладывали пороховой заряд и ядро, затем трубу устанавливали на подставку (сошку) и наводили в цель. После этого поджигали порох через запальное отверстие. Образовавшиеся при взрыве газы с силой выбрасывали ядро на сравнительно большое расстояние (до 200 м). Выстрел сопровождался «громом, молнией и облаком дыма».
Конечно, такое орудие не могло причинить врагу большого ущерба, так как скорострельность его была слишком мала, точность стрельбы — незначительна, а снаряд его даже при попадании в толпу мог вывести из строя всего одного — двух человек.
И все же стрельба из этого орудия производила большое впечатление на суеверных испанских воинов, вызывая у них панический страх. Испанцы вынуждены были оставить осажденный город в покое. Не случайно поэтому весть об огненной стрельбе быстро облетела всю Европу.
По принципу модфы впоследствии стали изготовлять более крупные пушки, а также ручное оружие — кулеврины, петропеллы, аркебузы и т. п., явившиеся первыми образцами современного стрелкового оружия.
Первые европейские пушки, предназначавшиеся для осады городов и разрушения крепостных стен, представляли собой трубы большого диаметра, нередко открытые с обеих сторон. Труба такой пушки на половину своего диаметра входила в желоб массивной деревянной колоды, к которой ее прикрепляли железными хомутами. После заряжания заднюю часть пушки закрывали приставным дном, которое затем плотно подпирали бревнами и клиньями. Иногда в приставном дне делали выемку для порохового заряда. Такие пушки назывались бомбардами.
Чтобы произвести выстрел из бомбарды, нужно было вложить в трубу каменное ядро, а в выемку дна — заряд из пороховой мякоти, приставить дно к заднему отверстию трубы, клиньями приподнять переднюю часть колоды. Для придания стволу угла возвышения, соответствующего дальности стрельбы, крепко подпереть дно бревнами и клиньями, вбитыми в землю. После этого нужно было к запальному отверстию, наполненному порохом, поднести раскаленный железный стержень. Воспламенившийся порох с силой выбрасывал каменное ядро. Происходил выстрел.
Подготовительные работы для производства выстрела занимали очень много времени. Так как стрельба велась на малые дальности, прислуге приходилось закрываться от стрел противника большим деревянным щитом. Когда нужно было делать выстрел, щит приподнимали.
Стрельба из бомбарды нередко кончалась разрывом ствола, поэтому стреляющие на время выстрела укрывались в ровиках.
Стволы бомбард изготовляли из продольных железных полос — сначала прокованных, а затем скрепленных железными кольцами — обручами.
