Влияние калибра на горение пороха
Калибр ствола также оказывает значительное влияние на горение пороха. Положим, что заряд черного пороха в 6,8 г и снаряд дроби в 32 г положены в стволы 12 и 20 калибров. Так как гравиметрическая плотность черного пороха равна 1, то заряд в 6,8 г занимает столько же места, сколько занимало бы 6,8 г воды, т. е. 6,8 см3. В 20 калибре, конечно, заряд займет более тонкий и длинный столбик, но так как скорость возгорания пороха по поверхности зерен несравненно больше, чем скорость горения их вглубь, то, несмотря на эту разницу в форме заряда, в одинаковые промежутки времени можно считать сгоревшими одинаковые части зарядов.
Положим, что в 12 калибре к тому моменту, как снаряд продвинется вперед на 2,5 см, сгорит 0,05 часть заряда. Так как площадь поперечного разреза канала 12 калибра равна 2,72 см, то движение снаряда на 2,5 см освободит для пороховых газов объем в 6,8 см3 в добавление к тем 6,8 см3, которые заряд занимал первоначально. Но не все это помещение в 13,6 см3 доступно для пороховых газов. Ведь 0,95 заряда еще не сгорели, они весят 6,46 г и занимают 6,46 см3, оставляя для газов остальные 7,14 см3, из последних, однако, надо вычесть еще 0,20 см3, так как около 60 проц. сгоревших 0,34 г пороха составляют твердые остатки и лишь около 0,14 г из них обратились в газы. Если бы эти газы имели для себя лишь тот же объем—0,14 см3, то они производили бы давление до 6500 атм., но они имеют помещение в 6,94 см3, т. е. почти в 50 раз больше, и давление будет соответственно меньше—около 131 атм., что соответствует нагрузке в 355 кг на дно снаряда площадью 2,72 см2.
В 20 калибре продвижение снаряда вперед на те же 2,5 см освободит для пороха объем всего в 4,85 см3, так как площадь сечения этого калибра равна 1,94 см2. Общий объем пороховой камеры получится теперь (6,8+4,85) в 11,65 см3, из которых те же 6,46 см3 занимают несгоревшие 0,95 заряда и 0,20 см3 твердые остатки сгоревшей части заряда, а для 0,14 см3 газов остается 4,99 см3, т. е. почти в 36 раз более, чем 0,14 см3, почему давление газов должно быть не около 6500 атм., а около 182 атм., что производит нагрузку в 354 кг на дно снаряда площадью в 1,94 см2, т. е. как будто сумма давления на дно снаряда приблизительно та же, что в 12 калибре.
Однако в нашем грубом подсчете упущен ряд элементов, которые говорят в пользу малого калибра. Мы принимаем давления вполне пропорциональными плотности газов, тогда как давления растут быстрее плотностей. Кроме того, большие почти в полтора раза давления должны увеличивать температуру газов, а следовательно, еще повышать их давления. Наконец повышение сопротивления сдвигу снаряда того же веса, но лежащего' более продолговатой колонкой в 20 калибре, также вызовет
ускоренное горение пороха. Вследствие этих причин повышение давлений в малом калибре будет еще больше, чем мы только что подсчитали, так что продвижение снаряда на 2,5 см или на любую другую величину в малом калибре произойдет быстрее, чем в крупном. Таким образом, при прочих равных условиях малый калибр извлечет из того же заряда больший процент работы и придаст такому же снаряду большую энергию и скорость, чем более крупный калибр. Практика военного и охотничьего ружья это и доказывает.