Металлургия и время - Том 2

Вистории теХники изВестны случАи, когдА

некоторые изобретения вызывали бурное развитие

металлургических технологий и быстрое увеличение производства металлов. В средние века таким мощным, говоря современным языком, инновационным изобретением стало появление пороха и огнестрельной техники – артиллерии.

Почему это актуально?

Своеобразным вечным вопросом для отраслей тяжелой индустрии является вопрос о роли в их развитии государственных программ. Что более эффективно: частная инициатива или продуманная государственная политика? Понятно, что желательным является наличие обоих факторов. И все же, что делать, когда ресурсы стратегических металлов ограничены, а экономика страны в кризисе, да еще и война на пороге? Полезно будет ознакомиться с государственной политикой Генриха VIII Тюдора, который не только вывел страну из политического кризиса, но и своими законами заложил основы малой промышленной революции.

моДель пушки. XVii век.

университет болоньи. италия

артиллерия

Существует несколько версий происхождения слова «артиллерия». Согласно наиболее распространенной его основой послужили латинские слова «arcus» – лук и «tellum» – стрела. По-итальянски «arte de tirare» («artilla») означает «искусство стрельбы». От итальянского «artilla» возникло французское «artiller» – мастер изготовления метательного оружия, а впоследствии «artillerie» – метательное оружие.

Если рассматривать артиллерию как способ поражения противника на расстоянии, то следует считать, что она зародилась в древнейшие времена, а широкое распространение получила, когда в ходе войн возникла необходимость разрушения оборонительных укреплений. Тогда и появились метательные машины – баллисты, катапульты и т.п., – использующие упругие свойства дерева и скрученных волокон – ремней. Однако позднее артиллерия оказалась теснейшим образом связана с изобретением пороха.

Глава 3

казнозаряДные сварные бомбарДы на колесных лафетах и ряДом с ними сменные пороховые каморы,

банник и яДра (миниатюра из французскоГо манускрип-

та «hiStoire de charLeS marteL», около 1470 Г.)

арабская моДфа

понентный боевой заряд, в котором пороховой состав с селитрой служил для «выстреливания» напалма.

Западные европейцы с боевым применением горючих смесей на основе селитры познакомились в сражениях с маврами в Испании и в ходе Крестовых походов (1096– 1270 гг.). В начале XIII в. во Франции приступили к созданию технологий производства и применения пороха, но вскоре все работы в этом направлении были запрещены, так как церковь объявила порох дьявольским зельем. Тем не менее, дата знакомства латинских христиан

ссекретом пороховой смеси устанавливается достаточно точно: вторая четверть XIII в. Такой вывод можно сделать исходя из достоверно установленных фактов. Хранящийся в библиотеке Лейдена арабский манускрипт 1225 г.

срецептами зажигательных смесей еще не содержит упоминаний о селитре, а латинский перевод «Огненной книги» Марка Грека 1250 г. уже дает полное описание способа приготовления пороха и действия начиненных им первых прототипов бомб и ракет.

Китайские историки считают, что первое массовое применение порохового огнестрельного оружия («грома, колеблющего небеса») состоялось в 1232 г. при защите города Кайфыня от войск монгольского хана Хубилая. Железные пушки выбрасывали каменные ядра на расстояние до 600 м. К 1258 г. относится упоминание об огневых приборах на повозках, принадлежащих властителю Дели. Спустя 100 лет в Индии артиллерия вошла во всеобщее употребление, и когда в 1498 г. туда прибыли португальцы, они обнаружили, что жители полуострова в использовании огнестрельного оружия находятся на том же уровне, что и они.

арабская модфа

Полученные от индийцев и китайцев знания о порохе и его применении арабы очень скоро серьезно развили. Согласно написанной Конде истории мавров в Испании, огнестрельные приспособления употреблялись при оса-

де Сарагосы в 1118 г., т.е. более чем за 100 лет до первого упоминания китайского и индийского огнестрельного оружия. Мавры, являвшиеся в XII–XIII вв. наиболее развитым в культурном и техническом отношении народом мира, раньше других совершили переход от огнеметного оружия к огнестрельному. В нескольких мавританских рукописях содержатся упоминания об использовании ручного огнестрельного орудия – модфы. Она представляла собой короткую железную трубку небольшого диаметра, закрепленную на деревянном древке. Зарядом служил порох состава: полторы части серы, 20 частей се-

литры и две части древесного угля, а снарядом – свинцовый «бондок», что означает «орех, шарик, пуля». Заряд воспламенялся с помощью раскаленного прута, для чего

вказенной части ствола имелось запальное отверстие. Первое надежное свидетельство об использовании

крупных огнестрельных орудий маврами относится к

ветствие датировок данного события в исторических документах, а также позднейшие фальсификации исторических документов позволили некоторым исследователям предположить, что Бертольд Шварц являлся фигурой выдуманной, необходимой церкви для «реабилитации» пороха.

От испанцев употребление артиллерии быстро перешло к остальным европейским народам. В 1346 г. в знаменитом сражении при Креси в английской армии короля Эдуарда было несколько примитивных пороховых орудий. К 1350 г. огнестрельное оружие распространилось во всех странах Европы. Самые ранние пушки («pot-de-fer» - «железный горшок» - по-французски, «vasi» или «sclopi» поитальянски) представляли собой небольшие железные или бронзовые кувшины, выстреливающие арбалетные стрелы и пули из свинца или раскаленного железа. Главное их воздействие было психологическим: огонь, грохот и дым пугали лошадей и воинов противника.

Отметим, что появление артиллерии стало возможным только на определенной стадии развития металлургии. Быстрое совершенствование артиллерийской техники привело к революции уже в металлургическом производстве. Кстати, высокая интенсивность развития артиллерии подтверждается свидетельствами известных философов и естествоиспытателей того времени. Например, уже в 1360 г. философ гуманист Франческо Петрарка писал об артиллерийских орудиях: «Эта ужасно

разящая мерзость придумана для великого изведения земли и людей и создана как инструмент, при помощи которого в людей, дома, стены и башни можно метать огонь, камни, свинцовые и железные ядра… Дьявол стоит за этими изобретениями, и создателем его был плохой человек, злобный по отношению к людям».

Кулеврины, мортиры и бомбарды

Разнообразные тактические военные задачи в силу своей типичности требовали наличия определенных видов артиллерийских орудий. Вследствие этого из существовавшего многообразия образцов артиллерийской техники уже к концу XIV в. выделились три основных типа орудий. Первый тип включал длинноствольные толстостенные орудия для дальней прицельной стрельбы – кулеврины. Их название происходит от французского слова «couleuvrin», что означает «змееподобный». В конце XIV в. широкое распространение получили ручные кулеврины – серпентины («змейки»), длина которых составляла от 1,2 до 2,4 м при массе 5–30 кг. Ко второму типу относились короткоствольные тонкостенные орудия – мортиры, стреляющие по навесной траектории тяжелыми ядрами на близкое расстояние и имеющие огромную разрушительную силу. Их название происходит от латинского слова «mortarium », что означает «ступа». Третий тип представлял собой более короткие, чем кулеврины, орудия для стрельбы тяжелыми снарядами на относительно близкие расстояния – бомбарды.

Европейские пушки XIV в. изготовляли из ковкого кричного железа. При производстве орудий малого калибра железные листы сворачивали в трубку и сваривали способом горячей ковки или свинцовым припоем. Казенную часть изготовляли отдельно. Крупнокалиберные

пушки выковывали из сотен сваренных вместе трапецеидальных железных полос аналогично тому, как из составленных вместе деревянных пластин делают винные бочки. Для повышения прочности стволы орудий всех размеров укрепляли плотно пригнанными или приваренными железными или медными обручами. О высоком ка-

честве швов говорить не приходилось, поэтому пушки довольно часто разрывались. Дело в том, что при каждом выстреле ствол на какое-то мгновение «раздувается», а затем снова принимает первоначальную форму: вот этого «раздувания» и не выдерживали сварные швы.

Большинство пушек среднего и крупного калибра XIV в. были казнозарядными: в задней части ствола имелась выемка, в которую вставляли камору, закрепляемую клином. В нее помещали заряд пороха. Такой подход повышал скорострельность. Однако в то время было невозможно добиться герметичности казнозарядных пушек – возникали утечки пороховых газов из казенной части. Поэтому к середине XV в. верх одержали орудия, заряжаемые с дула: сначала порох, потом деревянная пробка, затем ядро. Такая конструкция была прочнее и надежнее. Например, бомбарды XIV в. обычно имели массу от 2 до 6 т. Они обслуживались командой из 10–20 человек и выстреливали в час два ядра массой 100–300 кг на 200 м, хотя максимальная дальнобойность могла достигать 1000 м. На перевозку двухтонной пушки и снаряжения к ней требовалось 44 упряжные лошади.

Уже во второй половине XIV в. изготовлялись орудия, которые были крупными даже по современным меркам. Зрелищности в них было больше, чем эффективности. Одна из таких пушек, известная под именем «Ленивая девка», была изготовлена в Дрездене из полос сечением 3х6 см; она имела в длину 2,72 м. Еще крупнее была пятиметровая «Бешеная Грета», выкованная в 1382 г. в бельгийском городе Генте. Ее ствол весил 16,4 т, она метала 340-килограммовые ядра диаметром 640 мм.

Артиллерийские снаряды XIV века

В XIV в. снарядами для артиллерийских орудий служили каменные и свинцовые ядра. Они были хорошо известны

сдревних времен и широко использовались для стрельбы из метательных машин. С появлением огнестрельной тех-

ники они нашли применение для стрельбы из нового вида орудий. Каменные ядра имели массу в основном более двух фунтов (фунт английский – 454 г, русский – 410 г), а свинцовые – до двух фунтов. Наиболее крупные ядра достигали массы 500–600 кг. Для повышения прочности их скрепляли железными обручами.

Подобрать и подготовить ядра, подходящие для использования в орудиях различного калибра, было достаточно сложно, поэтому в армиях XIV в. создавались специальные подразделения – «собирателей (припасателей) булыжников». Однако даже после специальной обточки

ядра подходили под калибр орудий далеко не идеально. Поэтому перед заряжанием каменный снаряд обертывали пропитанными маслом тряпками и уже после этого

снекоторым усилием проталкивали в канал ствола. Сверху на него помещали пыж. Таким образом, после

стрельбы пространство перед орудиями оказывалось за-

Доставка и установка бомбарды

«Бешеная Грета» за работой

Установка

бомбарды на

станок для

стрельбы

Глава 3

Операции медленной формовки пушек:

а – изготовление литейной формы пушки; б – закрепление на глиняной модели цапф, ручек и украшений; в – сушка и обжиг литейной формы

соренным большим количеством грязной материи и ветоши.

Стрельба из бомбард часто производилась дробью (картечью). Дробь была двух видов: в виде массы мелких камней и в виде собственно дроби, представлявшей собой рубленые куски железа («усечки»), свинца и частицы металлургического шлака и окалины.

В конце XIV в. в артиллерии стали широко применять железные ядра. Их ковали из цельной крицы на специальных наковальнях, после чего выглаживали точилом. Использование железных ядер не только резко повысило спрос на этот металл, но также заставило металлургов увеличивать размеры агрегатов для получения крицы особо крупных размеров. За короткое время масса крицы возросла с 40–80 до 120–200 кг, а высота печей превысила

4 м. При этом условия процесса изменились таким образом, что в качестве побочного продукта плавки стал получаться чугун – сплав железа с высоким содержанием углерода. На основании этого можно считать, что переход к новой технологии извлечения железа из руд в домницах или доменных печах в виде высокоуглеродистого продукта явился прямым следствием развития военного дела, а именно огнестрельного вооружения.

От производства чисто кованых ядер быстро перешли к технологии изготовления, при которой ядра в специальных литейных формах обливали расплавленным свинцом, доводя их таким образом до шарообразной формы, более подходящей для эффективной стрельбы. Также в конце XIV в. начали применять литые ядра. Материалом для их изготовления послужили высокожелезистые шлаки сыродутных горнов и, главным образом, штюкофенов. Ядра, полученные технологией «камен-

ного» литья, существенно превосходили обычные каменные не только благодаря более правильной форме, но и потому, что были значительно тяжелее и, следовательно, обладали большей разрушительной силой.

Пушечная бронза

На рубеже XIV–XV вв. происходит переход от ковки орудий к литейным технологиям. Изобретение особого сплава – пушечной бронзы – создало необходимые предпосылки для развития пушечнолитейного производства. Пушечные бронзы содержат от 7 до 11 % масс. олова против 20–25 % в бронзах колокольных и обладают необходимыми качествами артиллерийского металла – прочностью, вязкостью и пластичностью. Техника литья к моменту появления огнестрельного оружия получила достаточное развитие, чему способствовало изготовление крупных колоколов. С технологической точки зрения форма пушки представляет собой упрощенную форму колокола. Вследствие этого освоение производства пушек не представляло серьезных затруднений для колокольных мастеров. На старинных гравюрах, где показаны литейные мастерские, можно увидеть одновременно изображение колоколов и пушек.

«Медленная» формовка

Воснову медленной формовки пушек, общепринятой в XV в., был положен древний способ изготовления форм для колоколов по шаблону с горизонтальной осью вращения. Он был описан в трактате «Записки о разных искусствах» Теофилом – монахом Бенедиктинского ордена, жившим на рубеже XI–XII вв. Процесс медленной формовки артиллерийских орудий заключался в следующем.

Впервую очередь готовили глиняную модель корпуса

Отливка орудий в средневековой мастерской

операции меДленной формовки

затем продольные полосы и снова железные обручи. После этого форму просушивали на козлах, разжигая под ней огонь.

Высушенную форму снимали и выбивали из модели деревянный сердечник вместе с соломенным жгутом. Форму с оставшейся в ней глиняной моделью ставили вертикально в яму на железные подкладки и разводили огонь внутри ствола, чтобы растопить разделительный слой и выплавить восковые модели ручек и украшений. Глиняная модель при нагреве становилась хрупкой, и ее легко можно было удалить.

Стержень для формы изготовляли так же, как и модель, с той разницей, что сердечником служил железный прут; взамен соломенного жгута брали пеньковую веревку, а шаблон, по которому вытачивали стержень, имел конфигурацию и размеры внутреннего канала орудия.

Затем литейную форму собирали: устанавливали внутри стержень, закрепляя его специальными приспособлениями – жеребейками, и прикрепляли к форме ствола изготовленную отдельно форму для казенной части орудия. Наибольшую трудность представляло центрирование стержня: его незначительное отклонение от оси канала ствола приводило к браку и влекло за собой переливку орудия.

Собранную форму ставили вертикально в заливочную яму казенной частью вниз. Пространство вокруг формы заполняли, уплотняя, сухой землей и на форме делали литниковую чашу. Заливку форм проводили непосредственно из плавильной печи по каналам в полу литейной.

«Век эксПериментоВ»

Бронзовое литье открыло широкие возможности как для создания однотипных орудий, так и для изготовления самых различных размеров, форм и массы, в том орудий особо крупных калибров. Отлитые из броншки даже сейчас поражают воображение. Это уни-

изделия подлинных мастеров своего дела. На 12 нтских бомбард, отлитых из бронзы венгерским маром Урбаном, делал ставку и турецкий султан Мехед II во время осады Константинополя в 1453 г. Самая крупная из них, 12-метровая «Базилика», имела массу 32 т и диаметр ствола 930 мм.

В первой половине XV в. быстро совершенствуется конструкция артиллерийских снарядов, появляются зажигательные и светящие снаряды, входят в употребление первые бомбы. Зажигательные снаяды изготовлялись из пороха, покрытого смолой.

изготовления светящих снарядов использовали из угля, серы, селитры и смолы, смешанных с паклей. Бомбы XV в. представляли собой два

скрепленных вместе полых чугунных полушария, напорохом и острыми кусками металла и снаб-

медленно горевшим фитилем.