Распространившись столь подробно о качествах металла, который, несомненно, никогда не сможет заменить использование чугуна, даже если он будет избавлен от дефектов, практически существующих в нашей нынешней конструкции железной артиллерии; и упомянув также о том факте, что форма оказывает большое влияние на долговечность чугунных пушек, я теперь перехожу к более важному пункту — качествам самого чугуна.
Мало сомнений в том, что пушки, отлитые сто лет назад, были более долговечными, чем те, что были созданы в более недавнее время; очевидно, следовательно, что помимо простой формы, должно было произойти некоторое материальное ухудшение качества металла. Использование печей с горячим дутьем, лучших флюсов и улучшенных химических знаний при восстановлении металлических руд, хотя и весьма прибыльное с коммерческой точки зрения, удваивающее продукты наших шахт и обогащающее их владельцев, к сожалению, сделало английский чугун совершенно непригодным для формирования пушек, если увеличение дальности и большее напряжение от высокого угла возвышения должны быть в порядке вещей.
Долговечность русского чугуна, несомненно, выше, чем того, что производится в Англии. Должна существовать какая-то причина для этого; и возникает вопрос: руда лучше нашей, или превосходство русского железа зависит от их метода плавки? Последнее, как мы полагаем, является причиной превосходства русского железа; ибо эксперименты показывают, что русская руда, выплавленная в английской печи, дает тот же вид чугуна, который производится из руды, найденной в Англии. Вывод, следовательно, ясен, что разница в процессе плавки делает всю разницу в качестве железа.
Две тысячи лет назад римляне или их подчиненные выплавляли железо в графстве Дарем: огромные скопления шлака существуют там в настоящее время; и тысячи тонн были с пользой переплавлены двумя соседними металлургическими заводами, и был получен процент железа, достаточный, чтобы доказать, что римляне были мало обязаны флюсам или горячему дутью качеством железа, которое они получали. Русские не могут похвастаться этими дополнениями больше, чем римляне: старые агенты, дерево и энергия, используются исключительно при плавке их руд; и в отсутствие научных пособий, хотя они получают гораздо меньшее совокупное количество металла, тем не менее, он, несомненно, гораздо более высокого качества. У римлян также выход был скудным, но качество было хорошим; теперь, однако, обстоятельства изменились, количество, а не качество, является порядком дня.
Использование угля вместо дерева в процессе плавки ввело смесь, которая очень вредна. Большая часть угля, даже из наших самых лучших шахт, содержит большое количество пирита, или бисульфита железа, который, соединяясь с чугуном, повреждает его в неисчислимой степени.
Эти факты полностью объясняют, почему наши чугунные пушки сейчас не так хороши, как раньше. Выберите самую подходящую шахту в королевстве, постройте печь на самых совершенных принципах, используйте только древесное топливо, избегайте флюсов и горячего и холодного дутья, и довольствуйтесь небольшим количеством произведенного металла, и вне всякого сомнения, качество будет таким, каким только мог пожелать самый оптимистичный литейщик или артиллерист.
Таким образом, неполноценность наших чугунных пушек была объяснена, и был предложен метод, который, если его эффективно осуществить, привел бы к желаемому улучшению.
Мы обязаны Круппу первым предложением, а также первой попыткой внедрить литую стальную пушку большей долговечности и мощности, чем лучшая чугунная пушка, которая была изготовлена до сих пор. Сталь, обладая, как она обладает, твердостью до любой желаемой степени, пластичностью в равной степени, непревзойденной вязкостью и всеми другими требованиями, суждено занять место всех других металлов в конструкции артиллерии. Этот металл ждет только того, чтобы его испытали; и чем в большей степени будет проводиться испытание, тем более мы уверены, что он ответит любой цели.
Крупп, как и многие другие люди с ценными идеями, был особенно неудачлив в своих попытках их осуществить. Обладая огромным количеством знаний в науке металлургии, ему не хватает знаний в не менее важной науке о снарядах; самым важным моментом является установление формы пушки, рассчитанной на то, чтобы быть подходящей для нового металла, об использовании которого для пушек мир не обладает никакими предшествующими знаниями.
Единственные неудачи, которые потерпел мистер Крупп (если их можно, строго говоря, так назвать), возникли из-за неправильной конструкции, несовершенной формы и ненаучных комбинаций; дефекты, которые можно было бы ожидать от простого новичка, хотя и не от опытных артиллеристов или литейщиков артиллерии. Испытание единственной стальной пушки, присланной мистером Круппом в эту страну, проводилось самым абсурдным образом и на совершенно ненаучных принципах. Я постараюсь передать некоторое представление об этом самом необычном из экспериментов. Был ли мистер Крупп не знаком с долговечностью своего металла или был убежден против своей воли проводить эксперимент так, как он это сделал, я не знаю, но вот что произошло:
В 1851 году мистер Крупп привез в Вулидж образец стальной пушки десятидюймового калибра весом около четырех тонн. Его убедили (но почему, я не могу понять), сконструировать чугунную рубашку, или внешнюю пушку, в которую его стальная пушка была вставлена до цапф. Стальная пушка была отделена от своей чугунной рубашки пространством в полдюйма по всей длине, за исключением каждого конца, где рубашка была подогнана к пушке с умеренной степенью плотности; таким образом, пушка и рубашка состояли из двух труб, одна внутри другой, скрепленных только на их концах, и то с очень слабой силой. Результатом, как можно было ожидать, стал разрыв как пушки, так и ее корпуса; но то, что стальная пушка или ее рубашка выдержали бы испытание, если бы подверглись ему по отдельности, не вызывает сомнений. Разница в расширении между стальной пушкой и ее рубашкой была бы вполне достаточной, чтобы объяснить ее разрыв. Если бы контакт между ними был идеальным по всей длине, но с допуском в полдюйма вокруг для расширения стальной пушки в той части, которая подвергалась наибольшему давлению, то сам акт сдерживания ее в других частях, чтобы предотвратить равное расширение, был бы совершенно верным способом вызвать разрыв. Друзья мистера Круппа громко жаловались на несправедливое обращение, справедливо или нет, мнение сейчас высказывать не нужно; но очень жаль, что его эксперимент не проводился на научных принципах. Внедрение литых стальных пушек будет самым существенным улучшением в артиллерии: и обширная серия экспериментов, проводимых в течение многих лет, в течение которых я производил стволы пушек только из стали, должна придать моему мнению некоторый вес по этому предмету.
Ламинированные стальные стволы пушек были хорошо известны в 1851 году; но английское пугало, предрассудок, подняло шум против них, который был подхвачен интересом и невежеством, и таким образом их общее принятие было на долгое время предотвращено. Однако за короткий промежуток в семь лет они стали повсеместно приняты с самыми полезными результатами; лучшая стрельба, меньше раздражения от отдачи, меньше веса для переноски и большая безопасность для спортсмена — вот основные из них. И так будет со стальными пушками; поскольку короткого времени будет достаточно, чтобы позволить научному исследованию устранить все предрассудки против них.
Внешняя форма пушки — это вопрос жизненной важности, но тот, который мало понят артиллеристами сегодняшнего дня. Хотя это доказуемый факт, что всякая чрезмерная масса чугуна вызывает слабость пропорционально избытку, правительством еще не было предпринято никаких эффективных шагов, чтобы установить, какова надлежащая пропорция металла, которая должна существовать в различных частях пушки. Американский авторитет по морской артиллерии, капитан Дальгрен, уделил значительное внимание этому предмету; и если отчетам о долговечности американской тяжелой артиллерии можно доверять (а нет причин, почему бы им не доверять), его исследования увенчались большим успехом.
Капитан Дальгрен расширил принцип, действовавший много лет назад мистером Монком; его великое улучшение состояло в уменьшении веса железа перед цапфами и добавлении его к казенной части. В пушках, как и в охотничьих ружьях, вес в передней части бесполезен; не способствуя ни безопасности пушки, ни резкости ее стрельбы. Для выносливости необходимо, чтобы расширение было равным в каждой части пушки; жесткость в одной части увеличивает напряжение на непосредственно прилегающие части, которые, если сильно уменьшены, таким образом становятся подверженными разрыву. Казенная часть должна выдерживать длительный взрыв, производимый горением пороха; и, поскольку это продолжается до тех пор, пока не преодолеет инерцию снаряда, необходимо во всех случаях, чтобы максимум прочности был в казенной части пушки. Когда снаряд уже в движении, прочность трубы может быть быстро уменьшена; единственное напряжение, которое она должна выдерживать, проявляется, пока снаряд проходит по ней; и это напряжение, в правильно сконструированных пушках, становится все более и более короткой продолжительности, по мере того как снаряд достигает своей высшей скорости у дульного среза пушки. Самое большое напряжение, которое пушка должна выдерживать около дульного среза, — это то, которое производится уплотнением столба воздуха перед зарядом; и почти в каждой форме английской артиллерии вес металла здесь больше, чем необходимо.
Русские пушки, которые были привезены в эту страну, представляют тот же избыток металла у дульного среза, в то время как у казенной части, по-видимому, есть недостаток; и когда мы принимаем во внимание необычайные отчеты об их выносливости, мы должны приписать это какой-то другой причине, чем правильное распределение металла. Их выносливость, несомненно, объясняется отчасти качеством металла, отчасти также формой казенной части, равномерностью толщины стенок арки и, наконец, отсутствием тех выступов, называемых «усилительными кольцами». Эти кольца можно было бы с полным основанием назвать «кольцами разрушения»; ибо везде, где существуют неровности в веществе металла, там волны вибрации прерываются, и слабое место затем становится разрушенным. Наука изготовления пружин во всех ее разновидностях доказывает истинность этого утверждения. Оставьте на рессорной пружине выступ металла, подобный «усилительному кольцу», и нескольких движений будет достаточно, чтобы сломать ее, как бы хорошо пружина ни была сконструирована во всех других частях. Жесткость этого выступа, прерывая волны вибрации, вызывает дополнительную вибрацию в прилегающей и более податливой части, и таким образом вызывает разрыв. То же самое происходит во всей плохо сконструированной артиллерии: где вибрации сдерживаются, там всегда есть опасность того, что какая-то более слабая часть уступит. Но законы, которые регулируют распределение вибраций в металлических веществах, еще не поняты артиллеристами, иначе пушки были бы сконструированы иначе. Те ненаучные выступы, называемые «цапфами», которые можно увидеть почти в каждом описании пушки, доказывают точность моих утверждений. Эти выступы, если их рассматривать научно, вскоре были бы отброшены, поскольку они стремятся не только к быстрому разрушению пушки, но и оказывают самое вредное влияние на направление снаряда. Самая удивительная стрельба, о которой когда-либо слышали (и о которой упоминалось ранее), частично объясняется отсутствием цапф. Цапфы действуют как точка опоры коромысла весов; они позволяют казенной части и дульному срезу пушки колебаться, но в противоположном направлении по сравнению с коромыслом весов. Нарезные пушки никогда не могут быть правильно сконструированы, пока какой-либо вес воздействует на пушку перед первой точкой старта снаряда; они должны иметь точку опоры позади точки выстрела, и чем ближе к прямой линии, тем лучше.
Нарезные пушки через несколько лет будут идеально сконструированы из литой стали; снаряд будет изготовлен из пушечного металла, то есть девяноста пяти частей меди к пяти частям олова, или из свинца и его сплавов, и по вероятной стоимости в десять раз больше, чем чугунный снаряд равного веса.
Нарезные пушки должны быть подняты путем поднятия дульного среза; никакого опускания казенной части не должно происходить, как при обычном подъемном винте; и отдача должна быть принята и выдержана креплениями и осью только позади казенной части. Цапфы и все воздействующие влияния несовместимы с правильностью огня. Дульный срез должен быть поднят аналогично поднятию ручной винтовки, при этом отдача должна быть отброшена назад, по возможности по прямой линии с отдачей выстрела.
Только из-за трудности экспериментирования с нарезными пушками они вообще отстают от нарезных мушкетов в плане совершенства. Страстный любитель науки приходит в ужас, когда эксперимент стоит сотни фунтов. У нас нет генерала Джейкоба везде, кто может позволить себе потратить тысячу или две на эксперименты; но, тем не менее, любитель науки, если бы он мог экспериментировать, мог бы достичь такой необычайной точности дальности, чтобы взорвать меньший склад, чем склад в Карачи, на вчетверо большем расстоянии; и притом с более верным эффектом, хотя и со снарядом, более тяжелым, чем несколько винтовок Джейкоба, связанных вместе. Правильное направление верно пропорционально увеличению веса; отклонение находится в минимуме при большем весе, согласно хорошо известному закону импульса. Тот проницательный и энергичный суверен, император Наполеон, проводит эксперименты с нарезными пушками; с каким результатом, в этом мало сомнений.
Именно благодаря использованию нарезных пушек наша артиллерия вернет себе место, которое она потеряла. Короткого времени будет достаточно, чтобы сделать несоответствие между нашей артиллерией и стрелковым оружием таким же большим, как когда мы довольствовались шестифунтовой полевой пушкой и старой «Коричневой Бесс». Дальности будут определяться только прицелом, и объекты будут поражаться в конечном итоге с такой же легкостью на 5000 ярдов, как они сейчас поражаются на 1000. Сталь, нарезные пушки и снаряды из пушечного металла, несомненно, вызовут такую же полную революцию в артиллерии, как винтовка и пуля Гринера произвели в стрелковом оружии.
Форма пушки, наиболее подходящая для всех целей, еще должна быть определена; и мы указали на эти дефекты в нашей артиллерии с надеждой, что некоторые из великих практических философов нынешнего века могут посвятить себя изучению этого вопроса. Он тесно связан с наукой изготовления колоколов, и еще несколько разрывов «Биг Бена» расширят наши знания по этому предмету и произведут средство, которое лежит не очень глубоко под поверхностью. Законы, которые должны направлять нас в конструкции литых стальных пушек, чтобы обеспечить их долговечность, очень аналогичны тем, которые определяют долговечность колоколов; ибо законы, которые регулируют распад кристаллических структур, очень похожи. До сих пор правило большого пальца, к сожалению, было единственным правилом, соблюдаемым при измерении количества металла, которое должно окружать ту часть пушки, которая должна выдерживать самое сильное сотрясение.
Профессор Барлоу много лет назад доказал к удовлетворению Института инженеров-строителей, что металл в любом цилиндре уменьшается в полезности пропорционально квадрату его расстояния от центра: что внешняя сторона пушки формы, используемой сейчас, на самом деле, только в одну девятую часть так полезна, как внутренняя; будучи в три раза дальше от центра. Если мы удвоим толщину, внешняя сторона, будучи в пять раз дальше от центра, чем внутренняя, будет лишь в одну двадцать пятую часть так полезна; или, проще говоря, почти бесполезна. Причина этого проста, и я постараюсь ее объяснить.
«Прут из чугуна толщиной в один дюйм в каждую сторону и 40 дюймов длиной растянется примерно на одну двадцатую дюйма, если к нему подвесить груз около четырех тонн. Когда груз удаляется, чугун почти восстанавливает свою прежнюю форму и не повреждается; но если его растянуть больше, большим весом, он повреждается навсегда.
«Прут такой же толщины, но в три раза длиннее — 120 дюймов — растянется в три раза больше, или на три двадцатых дюйма, с тем же весом; или если подвесить только одну треть веса — одну тонну и одну треть — он растянется на одну двадцатую дюйма, так же, как более короткий прут.
«Если мы подвесим 16 тонн на четырех прутьях, толщиной в один дюйм и 40 дюймов длиной, они каждый растянутся только на одну двадцатую дюйма и останутся неповрежденными; но если мы попытаемся сделать это с двумя прутьями 40 дюймов длиной и двумя 120 дюймов длиной, тогда, когда все они удлинятся на одну двадцатую дюйма, короткие будут оказывать силу в восемь тонн, а длинные — только в две и две трети тонны. Вес, следовательно, еще больше удлинит прутья и навсегда повредит короткие; возможно, сначала сломает их, а затем длинные.
«Вот как разрывается пушка. Внутренняя часть — это ряд железных прутьев, скажем, 40 дюймов длиной, в форме кольца; внешняя — ряд колец, представляющих прутья в три раза длиннее».
Война, с момента первого введения артиллерии в Европе, была как один непрерывный ряд экспериментов для проверки эффективности наших пушек. Никакое описание пушки, которое мы сейчас имеем, не может претендовать на существование пятьдесят лет назад: подавляющее большинство наших пушек, используемых сейчас, гораздо более недавней даты.
За одним или двумя исключениями, никакая артиллерия не была сконструирована по какой-либо научной теории; было сделано некоторое изменение, и если пушка определенной формы и размеров давала определенный результат, то пробовалось расширение или эмуляция этой пушки; и если она преуспевала, поднимался громкий крик ликования, и открытие объявлялось миру как великое улучшение.
Русская 56-фунтовая пушка.
8-дюймовая британская пушка.
Полковник Предрассудок изобрел значительно улучшенное описание пушки; делается еще одна догадка, и так разные формы пушек умножаются. Может ли быть более поразительная иллюстрация этого, чем та, которая имела место во время последней Крымской войны? Хвастались, что весь человеческий род может быть истреблен новым изобретением; но «пушка Ланкастера» оказалась самой ненаучной в своей конструкции и самой эксцентричной в своем действии. Если бы такая вещь, как научное знание в артиллерии, существовала среди артиллеристов того дня, такая чудовищность была бы похоронена вскоре после своего рождения; вместо того, чтобы позволить ей растрачивать большие суммы денег при каждом выстреле, а затем, наконец, стать «Свистящим Джимми», над которым наши матросы смеются.