Текст
35 коп.
серия по Физике
В. ВНУКОВ
ФИЗИКА И ВОЙНА
ВЫПУСК II
ТЕПЛОТА
ЗВУК. СВЕТ.
19 3 1
ГОСУДАРСТВЕННОЕ
УЧЕБНО-ПЕДАГОГИЧЕСКОЕ
ИЗДАТЕЛЬСТВО
РАБОЧАЯ ШКОЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА
СЕРИЯ ПО ФИЗИКЕ
ПОД РЕДАКЦИЕЙ А. И. БАЧИНСКОГО
■■■■■■■ №20 1.1-1—и-и
В. ВНУКОВ
ФИЗИКА И ВОЙНА
ВЫПУСК ВТОРОЙ
ТЕПЛОТА. ЗВУК. СВЕТ
Научно-педагогической секцией Государственного
ученого совета допущено для школ II ступени
19 3 1
ГОСУДАРСТВЕННОЕ
УЧЕБНО-ПЕДАГОГИЧЕСКОЕ
ИЗДАТЕЛ ЬСТВО
МОСКВА
ПЕРВАЯ
ТИПОГРАФИЯ ОГИЗА РСФСР
«ОБРАЗЦОВАЯ»
МОСКВА, ВАЛОВАЯ, 28.
★
Главлига № А-87364. У. 28.
Огиз 45. Заказ 3118. Тираж
75 ООО экз. 6*/, п. л.
МАРТ
Редактировал А. Б. Якобсон, Оформлял Б. Д. Ильинский.
Иллюстрации рисовали В. Шпагин, С. Митрофанов, С. Окороков и Захарьев.
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
Предисловие к выпуску второму 5
ГЛАВА ТРЕТЬЯ. ТЕПЛОТА
24. Ствол пушки и колесо телеги. Расширение твердых тел при нагре¬
вании и сжатие при охлаждении. Молекулярные силы при расшире¬
нии и сжатии 7
25. Жидкость в артиллерийских снарядах. Расширение жидкости при на¬
гревании. Упругость пара при изменении температуры. Задачи ... 10
26. А как быть с воздухом в снарядах и тормозах? Расширение га¬
зов при нагревании. Закон Гей-Люссака и Мариотта — Гей-Люссака.
Задачи 12
27. Когда снаряды и пули летят дальше? Зависимость плотности газов
от температуры. Задачи - 14
28. Где можно укрыться от отравляющих веществ? Конвекция и кон¬
векционные токи воздуха. Задачи 16
29. Выгодно ли топить печи порохом? Теплотворная способность ве¬
щества • . 18
30. Вода и снег в пулемете. Теплоемкость вещества. Скрытая теплота
кипения и плавления. Задачи 21
31. Огнестрельное оружие — тепловая машина. Превращение энергии.
Коэфициент полезного действия машин. Механический эквивалент те¬
плоты. Мощность средняя и в данный момент. Задачи 26
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. ЗВУК
32. Звуки войны. Распространение звука в атмосфере. Преломление и
отражение звуковых волн. Задачи 31
33. Безопасная пуля и страшный снаряд. Источники звука. Скорость
распространения звука в воздухе. Принцип Доплера. Задачи 34
34. Звуковые дальномеры. Скорость распространения звука в воздухе и
зависимость ее от температуры. Скорость звука в воде. Задачи ... 38
35. Звуковая запись боевых действий. Изменение давления воздуха под
влиянием звуковых волн (детонаций). Графическая регистрация звуков.
Дальность распространения звуков 40
36. Орган слуха на войне. Чувствительность уха, острота слуха, слухо¬
вое внимание. Дальность распространения звуков. Бинауральная спо¬
собность человека 46
I
3
Стр.
37. Звук—предатель самолета. Бинауральная способность человека и за¬
висимость ее от расстояния между ушами. Звукоулавливание, напра¬
вление на источник звука (пеленгация) 49
ГЛАВА ПЯТАЯ. СВЕТ
38. Прозрачны ли воздух и вода? Прозрачность тел 53
39. Плоское зеркало в помощь войскам. Отражение света от плоских
зеркал. Изображение в зеркале. Параллельные зеркала. Поле зрения . 58
40. Вогнутые зеркала тоже помогают войскам. Отражение света от
вогнутых сферических зеркал. Зависимость яркости освещения от рас¬
стояния и от вида пучка лучей 63
41. Когда глаз не справляется с боевой задачей? Дальность зрения.
Стереоскопическое зрение (двумя глазами) • 66
42. Стробоскоп на танке. Продолжительность зрительного впечатления
в глазу. Стробоскоп 69
43. Оптические прицелы. Земная (подзорная) труба. Призмы полного вну¬
треннего отражения. Призменные оптические приборы 70
44. „Военные* бинокли и стереотрубы. Призменный бинокль и пригонка
его по глазам. Диоптрия. Стереотрубы 78
45. Оптические перископы. Астрономическая труба. Призменные пери¬
скопы 86
46. Как измеряют расстояния, не сходя с места. Оптические дально¬
меры монокулярные и стереоскопические 90
47. Оптический обман лучше прочного щита. Видимость тел в зависи¬
мости от яркости освещений и от освещения и цвета фона 96
4
ПРЕДИСЛОВИЕ К ВЫПУСКУ ВТОРОМУ
Выпуск II „Физика и война** составлен по тому же прин
ципу, что и выпуск I, т. е. и порядок расположения очерков и
основное содержание их по возможности приноровлены к прог¬
рамме обычного курса физики в школах. Несмотря на наличие
связи между отдельными очерками этого выпуска, а также и
некоторыми частями выпуска I, большинство очерков могут
быть прочитаны вне связи с другими частями книги и не в том
порядке, 6 каком они расположены. Везде, где представлялось
возможным, в конце очерков даны задачи для самостоятельного
решения их учащимися; ббльшая часть их может быть исполь¬
зована преподавателями и вне чтения данной книги. Отдел .Эле¬
ктричество*, а также указатель военных терминов и библиография
будут даны в выпуске III, которым и закончится настоящее
издание.
В. Внуков.
Сентябрь 1930 г. Москва.
5
Глава третья
ТЕПЛОТА
24. СТВОЛ. ПУШКИ И КОЛЕСО ТЕЛЕГИ
Едва ли многие задумывались над тем, как одевают желез¬
ную шину на деревянное колесо телеги и как эта шина удержи¬
вается на колесе. Но кое-кто вероятно не только задумывался,
но и наблюдал изготовление и ремонт телеги в любой деревен¬
ской кузнице. Тем, кто не
видел, мы кратко расска¬
жем, а тем, кто видел, на¬
помним об этом, чтобы от
примера с колесом перейти
к вопросу скрепления артил¬
лерийских орудий.
Прежде всего заметим,
что шина часто ничем не
прикреплена к колесу: она
удерживается н^/ нем силой
трения. Мало этого, она не
только удерживается сама,
но и связывает (скрепляет)
отдельные части колеса
(рис. 1). Для этого шину
надо туго натянуть на ко¬
лесо. Делается это очень
просто. Шину изготавливают с таким расчетом, чтобы диаметр
ее был несколько меньше диаметра обода. Затем шину сильно
нагревают, отчего она, как и всякое тело, расширяется. В на¬
гретом состоянии, шину свободно надевают на колесо (рис. 2),
а, остывая, она сокращается и сжимает обод колеса, скрепляя
его и сама плотно прижимаясь к нему. Таким образом здесь
Рис. 1. Колесо: 1 — шина; 2 — обод;
3 — спица; 4 — ступица.
7
использованы молекулярные силы, возникающие при нагревании
и охлаждении тела
Теперь вспомним о том давлении пороховых газов, которое
стремится разорвать стенки ствола орудия (вып. I, стр. 58). Дав¬
ление это неодинаково на всем протяжении ствола, поэтому нет
смысла делать ствол везде одинаково прочным. Наибольшее
давление приходится на ту часть ствола, где помещается снаряд
(см. дальше рис. 4). В этом-то месте и важно сделать ствол
попрочнее. Конечно для этого можно при отливке ствола сделать
его различной толщины. Однако это невыгодно. Тщательные
Рис. 2. Как одевают шину на колесо.
исследования вопроса скрепления стволов показали, что не так
важна толщина стенок, как важно равномернее распределить
силы, разрывающие металл. Сталь упруга и в этом отношении
сходна с резиной, а если в толстое резиновое кольцо вдвигать
пологий конус, который растягивал бы его (рис. 3), то увидим,
что внутренние слои кольца растянутся сильнее, чем наружные.
А если кольцо будет очень толстым, то даже при сильном рас¬
тяжении внутренних слоев наружные слои останутся почти не¬
тронутыми (рис. 3).
1 В крупных мастерских в настоящее время шину одевают в холодном со¬
стоянии, растягивая ее гидравлическим давлением.
8
Совершенно то же самое наблюдается и в толстых стенках
стволов орудий при выстреле. Пороховые газы сильно растянут
внутренние слои стенок ствола, а чем дальше, тем слабее будет
растяжение и тем меньшее участие в сопротивлении ствола
разрыву будут принимать наружные слои!'
Вот чтобы заставить и наружные слои при¬
нимать участие в работе стенок ствола, приду¬
мали различные способы скрепления орудия, из
которых мы здесь рассмотрим лишь простейший
прием устройства ствола из двух или несколь¬
ких отдельных слоев, т. е. так называемое скре¬
пление кольцами, муфтами или кожухом. Все
эти различные названия
обозначают в сущно¬
сти размеры наружных
слоев и побочные их
назначения, суть же
везде одна и та же.
Кольцо, муфту или ко¬
жух (рис. 4) изготавли¬
вают несколько мень¬
шего внутреннего диа¬
метра, чем наружный
диаметр основной части ствола, так называемой „трубы“
(рис. 4, 1). Затем наружные слои в нагретом состояний надевают
на трубу ]. Остывая, кольцо, муфта или кожух сжимают стенки
Рис. 3. При вдвигании конуса в резиновое кольцо
(фиг. 1) слои резины (фиг. 2) растягиваются не¬
равномерно (фиг. 3).
Рис. 4. Скрепление орудия кольцами: 1 — труба; 2—кольца.
трубы, а сами немного растягиваются. Благодаря этому давле¬
ние пороховых газов сначала должно будет растянуть внут¬
ренний слой (трубу) до его естественного состояния и затем
лишь вызовет добавочное растяжение металла. До наружного,
* Применяется также и холодный способ надевания кожуха под громад¬
ным давлением.
уже растянутого при одевании слоя (кольцо, муфта, кожух) дой¬
дет лишь небольшое давление, как раз такое, какое в силах
выдержать этот слой. В результате ствол получается достаточно
прочным в нужных частях и не слишком тяжелым.
Как видим, при устройстве колеса телеги и ствола орудий
применяются иногда одни и те же принципы использования
свойства тел расширяться при нагревании и молекулярных сил,
возникающих при сжатии охлаждающихся тел.
25. ЖИДКОСТЬ В АРТИЛЛЕРИЙСКИХ СНАРЯДАХ
Прежде всего нас могут спросить: зачем жидкость попала
в снаряд? Известно, что снаряды наполняют пулями (шрапнель)
или взрывчатыми веществами (бомба и граната), но ведь и пули
и взрывчатое вещество — тела твердые. Все это бес¬
спорно так, но есть еще один вид снарядов, о кото¬
рых и идет здесь речь. Это — химические снаряды,
о назначении которых мы кратко говорили уже, упо¬
миная средства химического нападения на войне
(вып. I, стр. 62).
Химический снаряд (рис. 5) по устройству очень
прост: стальной стакан наполнен отравляющим ве¬
ществом (ОВ) и вверху имеет „взрыватель" (вып. I,
стр. 47), силою взрыва которого снаряд разрывается
(вернее раскрывается) при ударе о землю Ч Так как
отравляющие вещества вначале просто называли га-
зами, то и теперь нередко химические снаряды назы¬
вают газовыми. У неопытных людей это вызывает
мысль, что в таких снарядах находится удушливый
газ. Само собой разумеется, что это неверно. Смешно
было бы наполнять маленький снаряд газом: ведь
его поместилось бы там ничтожное количество (вып. I,
стр. 62). Поэтому обычно химснаряды наполнены
жидкостью, а иногда даже и твердым веществом.
И то и другое при взрыве испаряется или распы¬
ляется, смешиваясь таким образом с воздухом или пропитывая
землю.
Мы здесь остановимся только на снарядах, наполненных жид¬
костью, и прежде всего попробуем решить чисто физическую
Рис. 5. Хим¬
снаряд (чер¬
теж невер¬
ный).
1 Бывают такие химснаряды, у которых кроме взрывателя добавлено неболь¬
шое количество взрывчатого вещества для распыления ОВ и поражения целей не
только ОВ, но к осколками снаряда.
10
задачу: все ли верно нарисовано на рис. 5? Повторяем: задача
чисто физическая, и поэтому ошибку можно искать лишь в изо¬
бражении жидкости, наполняющей снаряд. Знающий физику
должен быстро сообразить, что снаряд, подобный изображенному
на рис. 5, не годен ни для хранения, ни для стрельбы (между
прочим такие неверные рисунки химснарядов можно встретить
иногда в хороших военных книжках). В чем же дело? Да очень
просто: жидкость показана на рис. 5 до самого верха снаряда,
она заполняет его полностью, а это значит, что при небольшом
даже нагревании снаряда он либо лопнет, либо жидкость начнет
просачиваться сквозь щели между стаканом
и взрывателем. Ведь из физики известно, что
жидкости почти несжимаемы и в то же время
при нагревании они расширяются, как и все
тела, причем расширение их значительно
больше, чем у твердых тел. Можно даже
вычислить, как велико расширение жидкости,
наполняющей химснаряд при изменении тем¬
пературы ее в пределах вполне возможных
при хранении снарядов на складе. Для при¬
мера возьмем химснаряд 76-миллиметровой
пушки и предположим, что наполнен он жид¬
ким хлором. Вес хлора в этом снаряде равен
примерно 0,75 кг, что при удельном весе жид¬
кого хлора в 1,5 составит 0,5 л, т. е. 500 куб. см.
Если снаряд наполнили при температуре 0°,
а затем он лежал до лета, когда температура
дошла до 30°, то расширение (прирост объема)
жидкого хлора окажется равным: 500 куб.
см X 30° X 0,002 (коэфициент расширения хло¬
ра)—30 куб. см. Следовательно весь объем
хлора при I = 30° будет равен 500 куб. см 4- 30
куб. см = 530 куб см1. Как видим, даже при небольшом сравни¬
тельно нагревании прирост < жидкости получится весьма значи¬
тельный, в то время как стенки стального снаряда расширяются
незначительно. Понятно, что при стрельбе, когда снаряд сильно
нагревается и в канале ствола и при полете (трение о воздух),
увеличение объема жидкости может быть гораздо значительнее,
и снаряд неминуемо лопнул бы раньше времени, если бы в дей¬
* Напомним, что все эти действия можно проделать сразу по формуле:
Уг = У0 (1 + р1), где Уг — объем тела лри температуре У0—тоже при 0° и
р _ коэфициент расширения вещества.
Рис. 6. Химснаряд:
1 — корпус снаряда;
2 — отравляющее ве¬
щество; 3 — взрыва¬
тель; 4 — воздух и
пары ОВ.
11
ствительности поверх жидкости не оставляли свободного про¬
странства (рис. 6). Рассчитывая, сколько нужно оставить свобод¬
ного пространства над жидким ОВ в химснаряде (обычно около
0,1 объема), не забывают также и упругости его паров, так как
над жидкостью естественно будут его пары, обладающие различ¬
ной упругостью при различных температурах.
Разобранный случай показывает, что при наполнении жидкостью
сосудов, подвергающихся резким изменениям температуры, всегда
надо помнить о сравнительно значительной расширяемости жид¬
костей при нагревании. В частности выше мы разбирали устрой¬
ство гидравлических тормозов в артиллерийских орудиях (вып. I,
стр. 65). В этих тормозах нередко приходится доливать или
выпускать часть жидкости в зависимости от температуры ее,
иначе тормоз работал бы слишком неравномерно, а иной раз мог
бы даже испортиться. Чтобы получить представление, с какими
величинами приходится иметь здесь дело, решим несколько
задач.
Задачи: 1. В компрессоре (в тормозе) 122-миллиметровой гаубицы
при 2 = 20° находилось 5 л жидкости (смесь глицерина с водой). Какой
объем займет эта жидкость при / = 30°, если коэфициент расширения
данной жидкости считать равным 0,0004?
2. В компрессоре 76-миллиметровой пушки находилось 6 л вере¬
тенного масла при 2=10°. Во время стрельбы масло нагрелось
до 80°. Определить объем масла в компрессоре при 80°, считая коэ¬
фициент расширения его равным 0,0007.
26. А КАК БЫТЬ С ВОЗДУХОМ В СНАРЯДАХ И ТОРМОЗАХ?
После разбора явлений, сопровождающих изменение темпера¬
туры жидкост^ в снарядах и тормозах, естественно может
возникнуть вопрос: а лучше ли вместо жидкости оставлять
в снаряде часть пространства, заполненного воздухом? Ведь воздух
при нагревании тоже расширяется и даже в большей степени,
чем большинство жидкостей.
Известно, что коэфициент расширения всех газов равен
’/гуз или 0,00366. При резких изменениях температуры это дает
порядочный прирост объема воздуха в снаряде или в тормозе.
Ответ на этот вопрос найдем в знании основных свойств газов.
Если бы газы были так же несжимаемы, как жидкости, тогда
конечно выгода от замены жидкости газом не получилась бы;
но нам известно, что газы наоборот весьма легко сжимаемы и
значит равнять их с жидкостями в данном случае никак нельзя.
При сильном нагревании газа, занимающего постоянный объем,
12
увеличится его упругосгНь (давление на стенки сосуда); но это
увеличение отнюдь не столь значительно, чтобы опасаться за
прочность стального стакана снаряда или цилиндра компрессора
орудия. Нетрудно показать это на примере.
Положим, что в снаряде поверх жидкого ОВ находится
при 0° 100 куб. см воздуха при нормальном давлении в 760 мм.
Спрашивается: каково будет давление этого воздуха при темпе¬
ратуре в 30°?
Согласно закону Гей-Люссака при неизменном объеме
газа новое давление р равно первоначальному давлению р0,
умноженному на бином расширения (1 + [М), т- е*:
р=рЛ' -НО*
Для нашего примера получим:
/7 = 760 (1 +0,00366.30) = 834,48.
Иначе говоря, давление воздуха увеличилось примерно на Ю°/0
и не превышает 1,1 атм. Для снаряда это совсем не страшно, так
как стенки его обычно рассчитаны на давление в несколько сот
атмосфер.
Однако есть случай в артиллерии, когда с увеличением давления
воздуха необходимо считаться. Это в воздушных накатниках,
о которых мы говорили уже раньше (вып. 1, стр. 65).
Здесь от давления воздуха зависит правильная работа накат¬
ника и тормоза, поэтому надо тщательно следить за сохране¬
нием более или менее постоянного давления; а насколько может
оно изменяться, показывают следующие задачи:
Задачи: 3. В накатнике 305-миллиметровой гаубицы (образца 1915 г.)
воздух при 0° находится под давлением в 60 атм. 3. Определить
давление его после длительной стрельбы при температуре 100°.
4. В накатнике 107-миллиметровой пушки (образца 1910 г.) воздух
при 0° имеет давление 36 атм. Определить давление его при тем¬
пературе 50°.
В этом же случае с воздушными накатниками мы практиче¬
ски сталкиваемся с законом Мариотта-Гей-Люссака, так
как воздух в накатнике занимает постоянный объем, только когда
орудие не стреляет. При каждом же выстреле орудие откаты¬
вается, сжимая воздух в накатнике. Если прй этом учесть и из¬
менение температуры, то поручим сложное явление одновремен¬
ного изменения и температуры и давления. Математически закон
* Воздух в накатниках артиллерийских орудий всегда бывает поджат,
т. е. находится до выстрела в сжатом состоянии.
13
Мариотта-Гей-Люссака выражается, как известно, уравнением:
1» = Ро*о (1 +?<)•
Пользуясь этим уравнением, нетрудно решить следующие
задачи:
Задачи: 5. Воздух в накатнике при 0° занимает объем 74 л и
находится под давлением 60 атм. Какой объем займет этот воздух при
полном откате орудия, если температура его в этот момент 30°, а
давление 100 атм.?
6. Объем воздуха в накатнике при 0° равен 7,2 л и имеет
давление 36 атм. Определить давление воздуха в конце отката орудия,
когда объем воздуха равен 4,8 л, если температура его 100°.
27. КОГДА СНАРЯДЫ И ПУЛИ ЛЕТЯТ ДАЛЬШЕ
Несведущие люди уверены, что дальность полета снарядов
и пуль при неизменном оружии и патроне зависит только от
установки прицела. Поставим прицел винтовки на 14 (вып. I,
стр. 20) — значит пуля полетит на 1400 шагов, т. е. примерно
на 1000 м. Определим пристрелкой1 из орудия, что до окопа против¬
ника 3 км— значит когда бы ни стреляли из данного орудия,
прицел всегда нужно поставить 70 2. Время же года (зима, лето)
и погода для стреляющего безразличны.
В действительности это далеко не так.
Опыт мировой войны, когда стрельба велась иной раз по не¬
скольку дней беспрерывно, особенно отчетливо показал, какое
существенное значение для точности стрельбы имеет учет мете¬
орологических данных для всех видов артиллерии.
Вечером снаряды безошибочно падали в окоп или очень
близко от него, а утром снаряды из того же орудия и при тех
же установках большей частью летели мимо.
Зимой пулеметчик точно пристрелял лощинку, по которой
враг может приблизиться наиболее укрыто, а летом при этом
прицеле все пули летели дальше, чем нужно.
Если говорить точно, то на дальность полета пуль и сна¬
рядов влияют и давление, и температура, и влажность воздуха.
Но существенное значение имеет главным образом температура
воздуха, от которой больше всего зависит его плотность. И тут
мы снова сталкиваемся со свойством тел расширяться при на¬
4 Пристреляться — значит путем стрельбы установить фактически нужную
установку прицела для поражения данной цели.
* У наших артиллерийских орудий каждое деление прицела соответствует
увеличению дальности полета на 20 саженей, поэтому прицелу 70 соответствует
дальность 1400 саженей, т. е. около 3000 м (2987).
14
гревании. При повышении температуры воздуха он расширяется,
отчего плотность его становится меньше. А коль скоро снаряду
или пуле приходится двигаться в менее плотном воздухе, оче¬
видно они полетят дальше, так как встретят меньшее сопротив¬
ление воздуха Ч
Значит, чем выше температура воздуха, тем дальше при
прочих равных условиях летят снаряды и пули. При одном и
том же прицеле летом снаряды и пули, вообще говоря,
летят дальше, чем зимой, вечером обычно дальше, чем рано
утром, и т. п.
Значит при повышении температуры прицел надо убавить,
чтобы попасть в ту же точку из того же орудия.
В заключение приведем некоторые данные, позволяющие
судить о значении температуры при стрельбе из ружей и пушек,
и на основании этих данных решим несколько задач. При этом
надо помнить, что нормальной температурой считают в стрелко¬
вом деле 25°, а в артиллерии 15°. Для этих температур вычислены
установки прицела, и лишь при этих температурах они соот¬
ветственно отвечают нужным дальностям полета.
1. Изменение в дальности полета пули при изменении температуры
воздуха на 25°.
Расстоя¬
ние в
шагах
200
Измене¬
ние даль¬
ности в
шагах
5
400
600 800
1000 1200
1400
1600 1800
2000 2200
2400
2600
2800
3000
3200
10
15
20
25
30
40
50
60
70
80
90
105
120
140
165
2. Изменение в дальности полета снарядов 76-миллиметровой пушки
образца 1902 г. при изменении температуры воздуха на 10 .
Расстояние в
метрах
430
850
1280
1710
2130
2560
2990
3410
3840
4270
4690
5120
5550
5970
6400
6830
8530
Изменение даль¬
ности в метрах |
1
5
10
16
| 24
31
39
46!
1 54
61
681
74
79
83
87
94
147
Примечания: 1) Данные приведены для шрапнели; для гранаты же
изменения в дальности еще больше.
2) Расстояние дано с округлением до 10 м.
Задачи: 7. Определить, в каком расстоянии от стрелка будут падать
пули, выстреленные из винтовки с прицелом 10 (соответствует даль¬
ности 1000 шагов) при температуре воздуха 0°.
О значении сопротивления воздуха при стрельбе см. выпуск I, стр. 7.
Кроме изменения плотности воздуха с изменением температуры изменяется еще
и температура заряда (пороха), а поэтому и начальная скорость полета пули,
что также увеличивает дальность полета пуль при увеличении температуры.
15
Так как прицел определялся для температуры воздуха 25°, то лишь
при этой температуре пуля полетит на 1000 шагов. В нашей задаче
температура 0°, т. е. на 25° меньше „нормальной", значит пуля упадет
ближе на 25 шагов (см. таблицу, где против 1000 шагов стоит
25 шагов), т. е. на расстоянии 975 шагов от стрелка.
8. На сколько изменится дальность полета пули при изменении
температуры на 10°, если стрельба велась на расстояние 800 шагов?
При изменении температуры на 25°, при этом расстоянии стрельбы,
дальность изменяется на 20 шагов. Очевидно при изменении температуры
на 5° дальность изменится на 4 шага (25 : 5 = 20 : 4), а на 10° — даль¬
ность изменится на 8 шагов.
9. Какую установку прицела следует назначать при стрельбе из вин¬
товки на расстоянии 1600 шагов, если температура воздуха—25° (мороз)?
10. Стрельбой при 10° для 76-миллиметровой пушки был определен
прицел, соответствующий расстоянию в 4270 м (прицел 100). В каком
расстоянии от цели упадут снаряды при этом же прицеле, но при
температуре воздуха 30°?
28. ГДЕ МОЖНО УКРЫТЬСЯ ОТ ОТРАВЛЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
Отравляющие вещества, или, как часто не совсем верно назы¬
вают их, газы, применяются на войне различными способами: вы¬
пуском облака газа из баллонов (вып. I, стр. 62), стрельбой хи¬
мическими снарядами и минами \ сбрасыванием химических
бомб с самолета (или просто распылением с самолета). Но во
всех почти случаях ОВ (сокращенное обозначение отравляющих
веществ) стелются по земле, двигаясь по ветру или оставаясь
почти неподвижным облаком (туманом) при безветрии, так как
все ОВ тяжелее воздуха. Существует очень много способов за¬
щиты от ОВ, и главное средство защиты — противогаз. Однако
тем, кто этого противогаза в нужный момент не имеет и кто не
может воспользоваться специальными газоубежищами, нелишне
знать вспомогательные средства защиты, основанные на всем
известных законах физики.
Чтобы не быть пораженным ОВ, надо при отсутствий проти¬
вогаза найти такое место, где воздух чистый, куда ОВ не может
проникнуть вовсе или попадет лишь в незначительном количестве.
Какое же место найти или каким путем быстро создать его
около себя?
Для этого прежде всего надо вспомнить о конвекционных
токах воздуха. Действительно, если в данном месте образо¬
1 Химические снаряды и мины наполнены вместо взрывчатого вещества
отравляющим веществом, устройство их показано на стр. 11 этого выпуска.
16
вался мощный ток воздуха вверх, то очевидно он захватит
с собой смешанное с воздухом ОВ, и за этим местом образуется
безопасная зона (рис. 7).
Но ведь конвекционные токи воздуха создаются над более на¬
гретыми участками земли. Значит тут именно и наиболее без-
Рис. 7. Конвекционные токи воздуха увлекают ОВ: справа — пашня;
слева — луг.
опасное место. Положим рядом находятся луг и пашня. Луг в
солнечные дни нагревается больше, чем пашня (вспомните, чем
это объясняется), поэтому над лу¬
гом воздух устремляется вверх,
а за лугом (рис. 7) образуется
сравнительно безопасная зона.
Однако подобное явление
имеет какое-либо значение для
Рис. 8. Конвекционный ток воздуха над костром увлекает ОВ, давая
защиту находящемуся за костром человеку.
защиты от ОВ лишь в теплую солнечную и тихую погоду. При
слабом же нагревании земли солнцем или при ветре средней
силы конвекционный ток не обладает достаточной мощностью,
чтобы увлечь с собою большую часть ОВ. Поэтому гораздо
лучше и вернее создать искусственную конвекцию воздуха с по¬
мощью костра. Даже небольшой костер из сухих веток или хво-
2 физика и война, вып. II.
17
роста может защитить от ОВ одного человека, лежащего за ним
на земле (рис. 8). Вначале в войсках костры являлись главнейшим
средством защиты от ОВ. Однако в бою это средство оказалось
никуда негодным, так как по кострам противник открывал убий¬
ственный огонь артиллерии, и спасшийся от ОВ погибал от сна¬
рядов. В глубоком же тылу и вне города костры и сейчас могут
быть с успехом применяемы как защита от ОВ отдельных людей
и домашних животных.
Попутно с этим нелишне напомнить о значении топки в
землянках или убежищах, в которых люди укрылись от ОВ.
Здесь роль конвекции как раз обратная. Во время топки печи
теплый воздух уходит в трубу, и через трубу ОВ конечно не
проникает, но зато при топке холодный воздух усиленно посту¬
пает (втягивается) в землянку извне (снаружи). И вот с этим-то
воздухом обязательно проникнет и ОВ. Поэтому в период газо¬
вого нападения не следует топить печей где бы то ни было.
Нужно наоборот всячески заботиться, чтобы внутрь помещения
воздух извне по возможности не проникал или проходил через
фильтр.
Задачи: 11. Можно ли укрыться от ОВ в глубокой яме?
12. Где лучше находиться во время газовой атаки днем: на берегу
реки в стороне к противнику, посреди реки (на лодке или пароме)
или за рекой?
29. ВЫГОДНО ЛИ ТОПИТЬ ПЕЧИ ПОРОХОМ?
У всех, кто немного знаком с работой пороха в оружии, соз¬
дается впечатление о необычайных свойствах этого горючего ве¬
щества. Несколько граммов пороха с громадною скоростью выбра¬
сывают пулю из винтовки, заставляя ее лететь на 3—4 км. Один
килограмм пороха бросает снаряд весом в 6—7 кг на 8 км. По¬
думать только, какая при этом выделяется энергия и в каком
малом количестве пороха эта энергия заключена! Невольно при¬
ходит мысль, что вероятно и теплотворная способность пороха
исключительно большая. Ведь о мощности всякого горючего мы
судим прежде всего по теплотворной его способности. Нефть
например, сгорая в количестве 1 кг, выделяет около 10500 бол.
калорий, а кокс при тех же условиях даст лишь 7000 калорий.
Исходя из этого, мы говорим, что нефть выгоднее кокса: мень¬
шее количество ее дает то же количество тепла. Вот и интересно
узнать, каковы в этом отношении свойства пороха. Выгодное
ли это топливо?
18
Но тут прежде всего многие усомнятся в возможности самой
постановки подобного вопроса. Разве можно говорить о топке печей
порохом, коль скоро порох взрывчатое вещество? Порох взорвется
и разрушит печь, вместо того чтобы гореть в ней. Пусть сомне¬
вающиеся возьмут щепотку пороха (безразлично дымного или
бездымного), насыплют его на лист бумаги и спокойно подожгут его
на открытом воздухе. Никакого взрыва при этом не произойдет, и
порох сгорит хотя и быстро, но вполне спокойно. Еще лучше можно
показать это свойство пороха, если имеются ленты орудийного
пороха (рис. 9). Такие ленты поодиночке или целым пучком от¬
лично горят на открытом воздухе, и при этом горение протекает
настолько спокойно и медленно, что можно держать ленту в руке*
пока она не догорит до конца. Горение бездымного пороха очень
похоже на горение целлулоида, из которого часто делают гребни,
женские шпильки для волос
и т. п. Как видим, с этой
стороны препятствия к топ¬
ке печей порохом (особенно
бездымным) как будто бы
нет, достаточно лишь обес¬
печить свободный приток
воздуха к горящему пороху
и большой объем печи; тогда порох может служить обычным
топливом, лишь очень быстро горящим и конечно опасным в
обращении. Вот теперь и спросим себя: а выгодно ли было бы
топить печи порохом? Какова теплотворная его способность?
Представьте себе, что она не только не больше обычных видов
топлива, но даже во много раз меньше, чем у них. Бездымный
(пироксилиновый) порох имеет теплотворную способность 900,
т. е. 1 кг этого пороха, сгорая, выделяет 900 бол. калорий тепла.
А дымный военный порох — и того меньше: его теплотворная
способность всего лишь 700. Иначе говоря, и тот и другой по¬
рох более чем в 11 раз хуже нефти. Если бы паровоз вместо
нефти топить порохом, понадобилось бы возить его с собой в
количестве, в 11 раз превышающем нужное количество нефти.
Оказывается, что и после победы социализма во всем мире,
когда войны станут немыслимы, запасы пороха (а их во всех
странах много миллионов тонн) едва ли удастся использовать в
качестве топлива *. Слишком это было бы невыгодно и в то же
1 Порох можно в мирной жизни использовать в горной промышленности и
для всяких подрывных и взрывных работ вообще (корчевание пней, разработка
леса, разрыхление земли и т. п.).
2-
19
Рис. 9. Пучок лент орудийного пороха.
время опасно. Но в чем же тогда дело? Почему же в оружий,
несмотря на малую теплотворную свою способность, порох ока¬
зывается таким мощным и не может быть заменен ни нефтью,
ни бензином, ни любым другим горючим? Секрет мощности по¬
роха конечно не в теплотворной его способности, а в способ¬
ности очень быстро гореть в замкнутом пространстве без
доступа воздуха. Вот этими свойствами не обладает ни один
из видов топлива: каждое из них и медленно горит и обяза¬
тельно требует притока кислорода извне. Порох же содержит
в своем составе кислород и, быстро разлагаясь при горении,
продолжает это горение за счет собственного своего кислорода.
Нефть в закрытом помещении гореть не может, а на воз¬
духе, сгорая, превращается в большое количество газов; но
эти газы образуются медленно и спокойно расходятся в атмо¬
сфере. Порох, сгорая, превращается в газы, но громадное коли¬
чество этих газов образуется почти мгновенно и в закрытом по¬
мещении, поэтому газы эти естественно оказывают громадное
давление на дно снаряда (пули), на затвор и на стенки ствола
оружия Л.
Таким образом порох не мог бы заменить собой ни нефть,
ни уголь, ни даже дрова (теплотворная способность их 3000—4000
калорий), но само собой разумеется, что и обратно — никакое
топливо не может заменить пороха в огнестрельном оружии.
Мало чем отличаются от пороха в этом смысле и все другие
взрывчатые вещества. Вот теплотворная способность некото¬
рых из них:
Нитроглицерин 1 500
Пироксилин (сухой) . 1 100
Мелинит 770
Тротил 730
Гремучая ртуть 400
И все же несмотря на это, все снаряды, которые предназна¬
чены для разрушения (мины, гранаты и бомбы), наполняют именно
этими взрывчатыми веществами, главным образом тротилом, а
все капсюли для взрыва и воспламенения зарядов пороха в пат¬
ронах и разрывных зарядов в снарядах делают из гремучей ртути.
И малая теплотворная способность взрывчатых веществ не мешает
им быть носителями громадных запасов энергии, выделяемой в
нужных случаях в кратчайшее время.
* Подробнее о действии пороха в оружии рассказано в выпуске I в очерке
.Сила пороховых газов*, стр. 68.
Очень интересно еще с точки зрения теплотворной способ¬
ности вещество, носящее название термит Термит—это по¬
рошкообразная смесь металлического алюминия (25°/0 по весу) и
окиси железа (75°/0). Зажечь эту смесь очень трудно, но» заго¬
ревшись, она выделяет при этом столько тепла, что температура
горения достигает 3000°. При такой температуре плавится сталь
(температура ее плавления 1400°) и даже платина (1764°). Этим
свойством термита пользуются для порчи артиллерийских орудий
(своих и неприятельских) в случае, если они должны достаться
в руки врага. Для этого „термитный патрон* кладут внутрь
ствола и поджигают. Сгорая, термит расплавляет сталь, и канал
ствола становится совершенно никуда негодным. Наполняют тер¬
митом также снаряды, назначаемые для поджигания построек и
убежищ противника. Зажигательный термитный снаряд наполнен
либо сегментами из смеси термита (50°/о) и какого-либо горю¬
чего вещества (50°/0), либо сплошь термитом. В первом случае
снаряд действует вроде шрапнели и, разрываясь в воздухе, вы¬
брасывает горящие термитные сегменты. При сплошном термит¬
ном снаряде последний зажигается еще в полете (действием
дистанционной трубки, см. вып. I, стр. 47) и разрываясь врезается
в постройку. Если только весь снаряд или один термитный
сегмент попадают на горючее вещество, то они безотказно под¬
жигают его, вызывая обычно пожар. Зажигательными снарядами
стреляют главным образом по населенным пунктам, занятым
противником.
30. ВОДА И СНЕГ В ПУЛЕМЕТЕ
Хотя порох и не обладает большой теплотворной способностью,
однако все же при выстреле выделяется порядочное количество
тепла. Тепло это частью расходуется на расширение образовав¬
шихся при сгорании пороха газов, т. е., иначе говоря, на полез¬
ную работу выталкивания пули или снаряда, частью же идет на
нагревание ствола и на другие виды «вредной работы*1. Дотронь¬
тесь до ствола винтовки после десятка выстрелов подряд и вы
убедитесь в том, что ствол стал очень горячим и может даже
обжечь. Поэтому ствол военной винтовки со всех сторон окру¬
жают деревянными частями (рис. 10—ложа и ствольная накладка).
Почему здесь применяют дерево, понятно без объяснения вся¬
кому, кто знает разницу в теплопроводности дерева и стали.
* Термит широко применяют в мирной жизни для сварки стальных рельсов
(например трамвайных) и т. п.
21
Но то, что хорошо в винтовке, выпускающей никак не более
20 пуль в минуту, то оказывается недостаточным для пулеметов,
имеющих темп стрельбы 600 выстрелов в минуту. Тут уже нагревание
ствола получилось бы угрожающим, температура его могла бы
дойти до таких пределов, когда сталь рязмяг-
чается, а патроны сами взрываются, едва попав
в патронник.
Посмотрим однако иоконкретнее, чего можно
было бы ожидать при непрерывной стрельбе из
пулемета. Для этого прежде всего определим ко¬
личество тепла, выделяющееся при каждом вы¬
стреле. Заряд пороха в ружейном патроне, кото¬
рый одинаков и для пулеметов, весит 3,2 г. Выше
мы говорили уже (стр. 19), что теплотворная спо¬
собность бездымного пороха рав¬
на 900. Значит всего при выстреле
выделяется 3,2X900 = 2880 мал.
калорий, или 2,88 бол. калорий.
Считают, что 70°/о всего тепла
идет на нагревание ствола и лишь
30°/о на полезную работу пороха1.
Вычислив 70°/о от 2,88, получим
приблизительно 2 бол. калории.
Итак при каждом выстреле из
пулемета ствол получает 2000 мал.
калорий тепла. На сколько же
это поднимет его температуру?
Ствол пулемета Максима вме¬
сте с замком весит около 3 кг,
а теплоемкость стали, как из¬
вестно, равна 0,11. Число граду¬
сов нагрева ствола при каждом
выстреле получим по формуле:
ж Э г
1 = — , где ь — температура на¬
грева, э — количество теплоты в
мал. калориях, т — масса тела и
с — теплоемкость его.
* В этом отношении имеют место разногласия: по некоторым источникам на
нагревание ствола идет значительно меньший процент, но мы здесь приняли его
равным 70 на том основании, что любая ошибка в большую сторону в данном
случае предпочтительней.
22
•пхвошнпд гио
ъянндиддшо ‘Vжог юнъъъуюи Кепнд -ямдргжн ъънчиовшэ — ^
/21жог — I :1Г081Э эджгэйхэ ис)и ипннэгамен о еложо до
здигэйхэ хошнЫхоЪГэйи иняохния ихэеь эпннияэйэН *01 'энв
* 2000 до
Для нашего примера получим: *~ "зобоЖИ ~ *
Если при каждом выстреле температура ствола повышается
на 6°, то значит после 100 выстрелов подряд (на это требуется
10 секунд) температура ствола даже зимой при 0° окажется рав¬
ной 600°. Правда, ствол часть тепла будет непрерывно отдавать
окружающему воздуху и станку, но даже, приняв все это во вни¬
мание, получим все же неизбежное повышение температуры
до 200—250°. На практике считают, что после 250 выстрелов
(одна пулег.ггная лента) ствол пулемета надо менять, если он
не имеет искусственного охлаждения. Такую смену ствола и
осуществляют в станковом пулемете Кольта (рис. 11), несмотря
на то, что стволу этого пулемета придана ребристая форма спе¬
циально для увеличения его массы и площади соприкосновения
с воздухом.
Рис. И. Пулемет системы Кольта: 1 — ствол ребристой формы для
уменьшения нагревания его при стрельбе.
У нас в Красной армии на вооружении находится стан¬
ковый пулемет Максима (рис. 12) с водяным охлаждением
ствола. Прежде всего надо задуматься над вопросом, почему
для охлаждения ствола пулемета выбрали именно воду, а не ка¬
кое-либо другое вещество? Почему, положим, не воспользоваться
для этой цели маслом? Ответ найдем не только в распростра¬
ненности и „бесплатности" воды, но и в физических ее свойствах.
Стоит лишь посмотреть таблицу теплоемкости различных ве¬
ществ, чтобы убедиться в выгодах применения воды для охла¬
ждения тел. Кроме водорода все вещества имеют теплоемкость
меньше воды, и притом масло например в два раза меньше
(теплоемкость его около 0,5), глицерин и керосин тоже почти в
два раза меньше (0,58 и 0,51). Даже лед и снег имеют тепло¬
емкость только 0,45. Отсюда ясно, что вода наиболее подхо¬
дящее вещество для охлаждения ствола пулемета, как и для
цилиндров двигателей внутреннего сгорания.
23
Теперь сделаем расчет, как протекает нагревание воды, ох¬
лаждающей ствол пулемета, и скоро ли эта вода нагреется до
точки кипения.
В кожухе пулемета Максима (рис. 12) вмешается до 4 кг воды.
Предположим, что кожух наполнен водой при ^ = 0°. Чтобы на¬
греть 4 кг воды от 0 до 100°, т. е. до точки кипения, надо
400 бол. калорий (4 кг X 100° = 400 бол. калорий). Но каждый
выстрел дает 2 бол. калории, идущих на нагревание ствола, зна¬
чит 400 бол. калорий выделится при 200 выстрелах, т. е. через
20 секунд непрерывной стрельбы (600 выстрелов в минуту =
Рис. 12. Пулемет системы Максима: 1 — ствол; 2—кожух; 3—отверстие
для доливки воды; 4 — отверстие для выпуска воды; 5 — отверстие для вы-
хода пара (на рисунке не видно).
= 10 выстрелам в секунду). При точных расчетах надо учесть,
что часть тепла (весьма незначительная) идет на нагревание
вещества ствола (33 бол. калории) и кожуха, кроме того тепло
отдается водой и кожухом окружающему воздуху. Однако даже при
учете всех этих факторов получим, что одна пулеметная лента (250 вы¬
стрелов), выпущенная без перерывов, нагреет воду от 0° до
точки кипения, а если стрельба идет летом и вода до начала
стрельбы имеет температуру 20—30°, то к концу ленты вода бу¬
дет кипеть. Отчасти благодаря этому- и нет смысла устраивать
ленты с больший, чем 250, числом патронов. Лучше после ка¬
ждой ленты дать несколько остыть воде и тогда лишь продол¬
жать стрельбу. Это остывание и произойдет за время смены
ленты. Мы говорили уже, что темп стрельбы пулемета Максима
600 выстрелов в минуту, но действительная боевая скорострель-
24
ность его равна в среднем лишь 250 выстрелам з минуту, так
как стрельба, устранение неизбежных задержек и смена ленты
на 250 патронов занимают обычно около 1 минуты.
Итак после 250 выстрелов, т. е. через 25 секунд после на¬
чала стрельбы, вода в кожухе пулемета начнет кипеть. Ну, а
скоро ли она выкипит вся, если продолжать беспрерывный огонь?
Тут уже надо вспомнить о скрытой теплоте кипения воды, ко¬
торая, как известно, равна 539 калориям. Кстати вспомним, что и в
этом отношении вода очень удобна для охлаждения, так как
имеет наибольшую из всех веществ скрытую теплоту кипения.
Любое другое вещество выкипело бы гораздо скорее воды. Под¬
считаем же, через сколько выстрелов после начала кипения вся
вода выкипит из кожуха пулемета:
4x539 = 2156 бол. калорий; 2156 : 2= 1078 бол. калорий, т. е.
после 1078 выстрелов (каждый дает 2 бол. калории) закипевшая
вода вся превратится в пар. Если бы пулемет стрелял беспрерывно
(одной бесконечной лентой патронов), то 1078 выстрелов он сделал
бы в 107,8 секунд, т. е. в 1 минуту и 47,8 секунд, а от начала
стрельбы, когда вода имела ^ = 0°, все это займет время в 2 ми¬
нуты и 7,8 секунд. В действительности этого нет и можно счи¬
тать, что после одной ленты вода закипит, а после 5—6 лент,
выпущенных подряд, вся вода выкипела бы. Чтобы не рисковать
таким положением, устав требует доливать воду в кожух пуле¬
мета после каждых четырех подряд выпущенных лент, т. е. при¬
мерно через 4 минуты после начала стрельбы. Как видим, пулемет
всегда нуждается в запасе воды, иначе он будет вынужден делать
большие перерывы в стрельбе, достаточные для значительного
охлаждения воды.
Ну, а как же быть зимой в сильные морозы, когда вода замер¬
зает? Очевидно придется пользоваться льдом или снегом. Каждый
самостоятельно может решить все приведенные ниже задачи,
считая, что теплоемкость льда и снега равна приблизительно 0,5,
а скрытая теплота плавления льда и снега — 80.
Задачи: 13. В кож^ке пулемета находится 2лгг1льда при —20°.
Через сколько секунд весь лед превратится в воду при 0°?
14. Через сколько секунд после начала непрерывной стрельбы 2 кг
льда при 0°, помещенные в кожух пулемета, превратились бы в пар,
если не считаться с потерями тепла в окружающее пространство?
* Сообразите, почему в кожухе нельзя поместить больше льда.
25
31. ОГНЕСТРЕЛЬНОЕ ОРУЖИЕ — ТЕПЛОВАЯ МАШИНА
Тепловыми машинами называют, как известно, такие машины,
в которых механическая энергия получается за счет теплоты. Па¬
ровые поршневые машины, паровые турбины, двигатели внутрен¬
него сгорания — все это и есть тепловые машины. Вспомним
процесс превращения энергии в любой из таких машин: 1) про¬
исходит сгорание топлива (дрова, уголь, нефть, бензин), т. е.
потенциальная (химическая) энергия вещества превращается в теп¬
ловую; 2) нагревается вода, превращаясь в пар и таким путем
увеличиваясь в объеме, или нагреваются образовавшиеся при
сгорании топлива газы, также сильно увеличиваясь в объеме,—
здесь теплота превращается в кинетическую энергию газа или
пара; 3) расширяющийся пар или газ толкает поршень, сообщая
ему поступательное движение, в свою очередь преобразуемое
обычно во вращательное движение основного вала двигателя —
здесь кинетическая энергия пара или газа переходит в механи¬
ческую энергию движения частей машины.
А как работает огнестрельное оружие? Что происходит в нем
при выстреле? Те же этапы преобразования потенциальной (хи¬
мической) энергии вещества (пороха) в тепловую (сгорание по¬
роха), также образуются при этом стремящиеся занять большой
объем газы, расширяющиеся еще нагреванием их при горении,
и также кинетическая энергия этих газов переходит в энергию
движения снаряда, играющего роль поршня тепловой машины.
Отсюда ясно, что огнестрельное оружие есть один из видов
тепловых машин, отличающихся лишь деталями устройства, а не
принципом действия.
Особенно большое сходство имеет огнестрельное оружие с дви¬
гателем внутреннего сгорания, где топливо не просто сгорает
под котлом с водой, а взрывается внутри цилиндра двигателя
подобно взрывающемуся пороху внутри ствола винтовки, пуле¬
мета или орудия.
Однако есть и отличие оружия от других видов тепловых
машин. Первое отличие заключается в скорости, с которой про¬
текают все описанные процессы превращения энергии. Любой
вид топлива сгорает значительно медленнее пороха. Выстрел из
орудия занимает обычно лишь сотые и даже тысячные доли се¬
кунды. И за этот кратчайший промежуток времени порох сгорает,
газы расширяются, и снаряд или пуля выбрасываются из ствола
оружия. Второе отличие, в прерывности действия оружия. Во всех
тепловых машинах поршень после толчка в одну сторону быстро
26
возвращается самой машиной в первоначальное положение, и весь
процесс повторяется непрерывно. В оружии же новый заряд и
снаряд (поршень) чаще всего вкладываются вручную, и даже в
автоматах (пулеметы, ружья-автоматы, автоматическая пушка)
беспрерывная стрельба невозможна, так как нужна смена ленты,
обоймы или отдых орудия во избежание перегрева его частей.
Благодаря этим отличиям несколько затрудняется сравнение
действия тепловых машин и огнестрельного оружия, но все же
такое сравнение вполне возможно и уместно.
Наиболее интересными показателями всякой машины являются:
коэфициент полезного действия и мощность. Вот эти-то пока¬
затели мы и попробуем вычислить для некоторых образцов ору¬
жия, придерживаясь везде строго физического понимания сути
самих показателей. Оговорить это необходимо потому, что в во¬
енных науках нередко определяют и коэфициент полезного дей¬
ствия и мощность орудия совсем иначе, чем для тепловых машин.
И это вполне естественно, так как работа орудия характеризуется
не только одним лишь выстрелом, но и тем действием, какое
производит снаряд (меткость стрельбы, мощность действия сна¬
ряда и т. п.). С другой стороны мощность орудия настолько
тесно связана обычно с их подвижностью (способностью пере¬
двигаться, зависящей от веса орудия), что иногда в показатель
мощности орудия вводят данные веса его. Однако вовсе небес¬
полезно знать показатели для огнестрельного оружия в обычном
физическом их смысле. Как увидим дальше, из этого вытекают
весьма существенные выводы.
Итак займемся определением коэфициента полезного действия
винтовки, а затем и пушки.
Вспомним, что коэфициентом полезного действия машины
называют частное от деления полезной работы машины на
полную ее работу. Полезной работой винтовки является сооб¬
щение ею энергии пуле, а полной работой —расход энергии по¬
роха. Вот эти-то две величины и надо вычислить.
Кинетическая энергия пули в момент вылета ее из ствола
определяется, как известно, половиной произведения массы пули
на квадрат скорости ее или иначе в технических единицах ра¬
боты (в килограммометрах) формулой1:
тю2
где т — масса пули, V — начальная скорость и § — ускорение
силы тяжести.
1 Вывод этой формулы см, выпуск I, стр. 38
27
Для нашей винтовки имеем такое значение числовых данных:
т =9,6 г = 0,0096 кг и © = 880
сек
Подставив эти данные и числовое значение § в получим:
тхР 0,0096 • 8802 „е„
~2§~ = —2-9 81 кгм> т- е- полезная работа винтовки
(„дульная энергия пули“) равна 383 кгм.
Теперь определим энергию заряда пороха, равного для вин¬
товки 3,2 г (0,0032 кг). Для этого надо помножить величину за¬
ряда на теплотворную способность (см. стр. 19) и на механи¬
ческий эквивалент теплоты. 0,0032X900X427 = 1229,76 кгм
или, округлая, 1230 кгм. Это и есть полная работа винтовки при
выстреле. Коэфициент полезного действия определится очевидно
как частное от деления 383 кгм на 1230 кгм\
0 31 31°/
1230 /о‘
Вот и ответ на нашу задачу. Коэфициент полезного действия
винтовки равен 31°/0. т. е. весьма близок к такому же показа¬
телю для двигателя внутреннего сгорания, который считают в
пределах от 18 (малые газовые двигатели) до 35°/0 (лучшие
дизель-моторы), а в среднем около 30°/о.
Близкий к этому результат получается и для всех прочих об¬
разцов огнестрельного оружия, причем, как и в машинах, чем
крупнее орудие, тем обычно выше коэфициент полезного дей¬
ствия его. Для примера вычислим коэфициент полезного дей¬
ствия 76-миллиметровой пушки образца 1902 г. 'Данные для нее
таковы: заряд 0,88 кг; масса снаряда (шрапнель) т — 6,5 кг; на-
Л'С
чальная скорость снаряда — © = 588—. Для простоты расчетов
с@к
§ цримем равным Ю-^г (такая точность здесь вполне достаточна),
сск
Полезная работа этой пушки равна
^4^-2 = 112 366,8 кгм,
а полная работа ее: 0,88 X 900 X 427 = 338 184 кгм.
Следовательно коэфициент полезного действия равен
112367: 338 184 = 33,2°/^.
^ л М
{ Если считать ^=9,81 ^5, то результат получим около 34*/0.
28
После проделанных подсчетов нетрудно подойти и к опре¬
делению мощности оружия. Однако здесь даже с физической
точки зрения необходимо сразу различить понятия мощность в
данный момент и средняя мощность. Для обычных машин и
двигателей ограничиваются обыкновенно определением лишь сред¬
ней их мощности, так как действуют они непрерывно. Для всех
же машин, у которых в работе обязательны перерывы различной
продолжительности, приходится вычислять мощность в данный
момент и как бы „предельную мощность" их. Как мы говорили
уже выше, к таким именно машинам относятся и все виды огне¬
стрельного оружия, поэтому мощность их определим сначала для
момента выстрела, а затем уже установим среднюю предельную
их мощность. Мощность в данный момент, как и скорость в
данный момент, определяется для любого малого промежутка
времени, но в единицах, отнесенных к секунде, т. е. в обще¬
принятых единицах. Так сделаем и мы. Винтовка при ка¬
ждом выстреле совершает 383 кгм полезной работы, и происходит
выстрел в течение г/690 секунды. Следовательно мгновенная мощ¬
ность винтовки очень велика, а именно:
383 кгм X 680 = 260 440 -^^- = 3472,5 НР (лошадиных сил).
сек
Для 76-миллиметровой пушки, выстрел которой происходит
в 0,01 секунды, мгновенная мощность получается еще во много
раз больше, а именно 149822,4 НР.
Как велика эта мощность, можно судить лишь при сравнении
ее с наиболее мощными установками СССР. Так например
Волховская гидростанция обладает мощностью в 67 000 НР, т. е.
в два раза меньше, чем мощность одной 76-миллиметровой легкой
пушки! Крупные же, тяжелые, орудия (особенно морские) мгно¬
венную мощность имеют' еще во много раз больше.
На первый взгляд сказанное кажется парадоксом. Небольшая
пушка обладает мощностью в два раза большей, чем вели¬
чайшая в СССР электростанция. Но это действительно так:
мгновенная мощность всех видов огнестрельного оружия колос¬
сально велика. Поэтому-то, несмотря на развитие всевозможных
машин и применение электричества во всех почти областях тех¬
ники, в артиллерийских орудиях порох пока остается незаменимым
источником энергии. И целый ряд проектов механических и элек¬
трических орудий и пулеметов все еще не выдерживает критики
по сравнению со старыми, но совершенными образцами „огне¬
стрельного" оружия.
29
Однако наш вывод о мощности орудия говорит только о труд¬
ностях замены пороха другим источником энергии, но ни в коем
случае не должен быть понят обратно, как возможность порохом
заменить какой-либо другой источник энергии в обычных ма¬
шинах и двигателях. Волховская электростанция не в силах за¬
менить 76-миллиметровую пушку, но само собою разумеется,
что и пушка не может заменить Волховской станции. Ведь все,
что мы говорили выше, относится к мгновенной мощности
машин. Для суждения же о производимой фактически работе
надо знать среднюю или предельную мощность установки. А тут
уже цифры будут совсем иные. Выстрел из пушки происходит в
0,01 секунды, но это отнюдь не значит, что в секунду пушка
может выбросить 100 снарядов. Даже у автоматов (пулемет Мак¬
сима например) выстрел происходит в 3/680 секунды, а в се¬
кунду этих выстрелов автомат дает лишь 10. Значит о средней
и предельной мощности можно судить, лишь зная практически
выполняемую машиной работу. Какова же эта мощность для
винтовки, пулемета и 76-миЛлиметровой пушки? Возьмем везде
предельную мощность, т. е. максимум, который может дать каж¬
дая из этих машин, в зависимости от их конструкции. Считают,
что из винтовки можно выпустить максимум 20 выстрелов в ми¬
нуту, т. е. Уз выстрела в секунду; пулемет дает не более 10 вы¬
стрелов в секунду (600 в минуту), и 76-миллиметровая пушка, как
и винтовка, до 20 выстрелов в минуту, т. е. уз — в секунду.
Приняв это во внимание, увидим, что предельная мощность равна:
кгм
для винтовки 383 кгм а У3 = около 127 = около 1,7 НР; для
сек
пулемета Максима—383 кгм X 10 = 3830 4— = 5,16 НР и для
сек
76-миллиметровой пушки —112 366,8 кгм X У3 = 37 455,6 =по-
чти 500 НР. СвК
Как видим, тут величины скромные и гораздо более отвечаю¬
щие нашему обычному представлению о мощности машин. Вин¬
товка— машина примерно на 1,5 лошадиных силы, пулемет на
5 НР (небольшой автомобиль имеет мотор примерно такой же мощ¬
ности) и 76-миллиметровая пушка — по мощности подобна боль¬
шому аэропланному мотору или машинам товарного паровоза.
Однако и эту мощность в действительности полностью обычно
использовать не удается, и все виды огнестрельного оружия в
бою дают не больше 50°/о своей предельной мощности. В этом
еще одно отличие оружия от прочих тепловых машин, в которых
30
легко можно использовать полную, либо почти полную их
мощность.
Задача 15. Определить коэфициент полезного действия и мгновенной
мощности 305-миллиметровой пушки, заряд которой весит 155 кг,
м
снаряд — 446 кг, начальная скорость снаряда — 850 и продолжитель¬
нее
м
ность выстрела 0,02 секунды. Ускорение силы тяжести считать 10—-г.
С6К
Глава четвертая
ЗВУК
32. ЗВУКИ войны
Звук голоса человека и большинство звуков, порождающихся
у поверхности земли, распространяются едва лишь на 1—2 км,
и даже самые сильные звуки —сирены парохода или маяка — бы¬
вают слышны обычно никак не далее 25 км.
Совсем другое
дело „звуки войны",
т. е. звуки выстре¬
лов артиллерийских
орудий, звуки взры¬
вов больших запа¬
сов взрывчатого ве¬
щества или снаря¬
дов, звуки, порождаемые летящими снарядами, и т. п. — эти звуки
распространяются на десятки, а иногда и на сотню километров.
Неудивительно поэтому, что наши привычные понятия о рас¬
пространении звуков в воздухе для звуков войны оказываются
часто неверными...
Все мы привыкли например считать, что направления звуко¬
вых волн прямолинейны, и если я слышу звук паровозного свистка
в точке А (рис. 13), то всякий, находящийся в точке В9 непременно
этот звук услышит и конечно раньше меня.
Оказывается, что для „звуков войны" это вовсе необязательно.
Много раз наблюдали чудесное на первый взгляд явление, когда
артиллерийская канонада отчетливо была слышна за 150—200 км>
а в 30 км от места боя люди даже не подозревали о происходя¬
щей оглушительной стрельбе. Специальные наблюдения этого
явления показали еще более удивительные случаи. Так например
однажды 11 августа 1916 г. звуки выстрелов крупнейшего ору
31
Рис. 13. Прямолинейное распространение звука:
О — источник звука; А и В — наблюдатели.
Рис. 14. Преломление и отражение звуков в
воздухе при прохождении их сквозь восходя¬
щие и нисходящие токи воздуха.
дия были слышны наблюдателями, удаленными на 15,5 км, а когда
через 10 минут те же наблюдатели расположились в 12,5 км, они
ровно ничего не услышали и сначала даже подумали, что орудие
перестало стрелять, а между тем стрельба продолжалась, и ничто
за эти 10 минут конеч¬
но не изменилось.
Таким образом и
наблюдения и опыты
убедили людей в нали¬
чии так называемых
зон молчания, т. е. та¬
ких участков, на кото¬
рых у поверхности зе¬
мли звуки не слышны,
несмотря на то что они
распространяются зна¬
чительно дальше этих
участков.
Специальное изучение акустики орудия и снарядов, органи¬
зованное главным образом во Франции во время мировой войны
1914—1918 гг., показало, что секрет этого явления заключается
прежде всего в искривлении звуковых лучей, происходящем бла¬
годаря отражению
и преломлению их
в атмосфере.
Обычно думают,
что чистый, прозрач¬
ный воздух вполне
прозрачен и для зву¬
ков, которые в таком
воздухе должны рас¬
пространяться пря¬
молинейно. В дей¬
ствительности это
далеко не так. В про¬
зрачном для лучей
света воздухе имеются различные по свойствам слои и токи
воздуха, которые как бы образуют акустические облака. В одном
месте образуется сильный восходящий ток воздуха, в соседнем
участке наоборот — нисходящий. На границах этих токов и осталь¬
ного воздуха и между токами звуковые лучи частью отражаются,
а частью преломляются (рис. 14), и в результате слышимость за
Рис. 15. Преломление звука в слоях воздуха
разной плотности.
32
9тим участком оказывается весьма плохой: звук как бы погло¬
щается (точнее рассеивается) „акустическим облаком".
Температура воздуха меняется непрерывно, обычно понижаясь
по мере увеличения высоты слоя воздуха над землей. Но раз ме¬
няется температура, значит меняется и плотность воздуха. Значит
и звуковые волны, переходя из слоя в слой, должны постепенно
преломляться (рис. 15).
Тоже и с ветром, который у поверхности земли обычно имеет
несколько меньшую скорость (благодаря трению воздуха о землю),
чем в верхних слоях, причем скорость эта изменяется опять-таки
постепенно, от слоя к слою. Благодаря этому звуковые лучи также
могут загибаться и распространяться криволинейно. Вблизи земли
ветер вполне определенно и постоянно влияет на дальность рас¬
пространения звука. Все знают, что по ветру звуки слышны дальше
и лучше, чем против ветра. Когда же звуковые волны направля¬
ются под некоторым углом вверх, то здесь возможны обратные
случаи: если противоположный звуку ветер все время уменьшается
с высотой, то он не только не уменьшает, но даже увеличивает
дальность распространения звуковых волн, претерпевающих при
этом постепенное преломление.
Что же получается в результате всех этих необычных для нас
явлений? Получается, что звуковые волны, идущие параллельно
земной пдверхности, быстро поглощаются и рассеиваются акусти¬
ческими облаками и далеко обычно не распространяются, а волны,
поднявшиеся на некоторую высоту и распространяющиеся в срав¬
нительно более однородных слоях воздуха, загибаются вниз и на
некотором расстоянии вновь достигают поверхности земли. Оче¬
видно, что в этом последнем месте звук будет слышен, а в не¬
которой промежуточной зоне образуется зона молчания, и ?ам этот
звук слышен не будет.
Чтобы еще точнее уяснить себе сущность акустических облаков,
приведем пару примеров, показывающих резкое отличие их от
облаков обычных. Вот например в горах, как раз где облака
обычно находятся низко и часто даже касаются вершин, звуки
слышны лучше, чем в долине, и распространяются обычно дальше-
Или в туман, который мало чем отличается от обычного облака,
звуки распространяются отлично, так как воздух, смешанный
с конденсированными парами воды, наиболее однороден и как
раз благоприятен для распространения звуков. И наоборот в ясный,
солнечный день, когда воздух кажется идеально прозрачным,
звуки распространяются плохо, так как воздух наполнен акусти¬
3 Фиаш’.а и война, вып. Т1.
33
ческими облаками, образованными токами воздуха, резкими раз¬
личиями в температуре его соседних слоев и т. п.
Кроме образования зон молчания неоднородная акустическая
прозрачность воздуха имеет большое значение во всех измери¬
тельных работах, основанных на определении места, откуда исходит
звук, а такие работы, как увидим дальше (стр. 38), весьма полезны
именно на войне, где очень часто только по звуку и можно опре¬
делить место стоянки артиллерийских орудий или направление на
летящий ночью самолет. Если не учесть возможных случаев отра¬
жения и преломления звуковых лучей, результат всех таких из¬
мерений может оказаться совершенно неверным.
Задачи: 16. В каких случаях звуковые волны распространяются в воз¬
духе прямолинейно?
17. Чем объяснить, что при подъеме на воздушном шаре на высоту
в 3000 м авиатор попадает в область абсолютной тишины?
33. БЕЗОПАСНАЯ ПУЛЯ И СТРАШНЫЙ СНАРЯД
Выше мы разобрали особенности распространения „звуков
войны"; теперь же посмотрим, как и отчего эти звуки образуются.
Отчего свистят, шипят и воют пули и снаряды? Почему жужжат
осколки снарядов? Каков
звук выстрела из орудия и
как отличить его от звука,
двигающегося вместе со сна¬
рядом? На все эти во росы
можно ответить, лишь по¬
знакомившись с некоторыми
основами акустики орудий
и снарядов.
Н )чнем с того, что обыч¬
но больше всего волнует не¬
которых бойцов, — со свлста пуль и снарядов. Для этого прежде
всего посмотрим, как протекает движение снаряда или пули в воз¬
духе (рис. 16)1. Движущийся снаряд гонит частицы воздуха перед
собой, образуя конусообразную волну сгущения (рис. 16 и 25).
Эту волну принято называть снарядной или балистической2. Эта
волна имеет постоянную фазу вдоль всей траектории и поэтому
она воспринимается ухом как удар (вроде звука хлопанья бича).
1 Этот же вопрос частично разобран в выпуске I, на стр. 10, рис. 2.
2 Балистика -наука о движении снарядов в воздухе и в канале' ствола
орудия. Слово происходит от греческого „балло“ — бросать.
Рис. 16. Явление полета снаряда
в воздухе.
34
Подобные же волны образуют все выступы на снарядах („ведущие
пояски"). Кроме этого у всех снарядов за их дном образуются
сильные завихрения, так как воздух устремляется в пустоту,
оставляемую за собой снарядом. Вот эти-то вихревые явления
и служат главным источником свиста, вернее шипения, снарядов
и пуль. Здесь происходит нечто весьма похожее на явление вы¬
рывающейся сильной струи пара. Возмущения происходят с перио¬
дической фазой, а поэтому и ощущаются нами как свист или
шипение. Специальные опыты показали, что снаряды „удобообте-
каемой" формы3, т. е. заостренные не только спереди, но и сзади,
вовсе не свистят или дают очень слабый звук свиста. Вдобавок
к этому являются еще колебания оси снаряда, которая обычно
не сохраняет во время полета постоянного положения, а перио¬
дически отклоняется в стороны. Снаряд как бы дрожит все время,
порождая тем самым звуки, похожие на стрекотанье кузнечика.
Особенно заметны эти звуки в начале полета, когда колебания
оси снаряда наибольшие; к концу же полета, перед падением,
остается обычно лишь шипенье благодаря вихревым явлениям
позади снаряда.
Итак свист снарядов и пуль порождается самими снарядами
и пулями и движется вместе с ними, распространяясь кроме
того во все стороны, как всякий звук.
Очень важно при этом решить, можно ли слышать свист при¬
ближающегося снаряда или пули и использовать звуковые ощуще¬
ния в целях своевременного закрытия или уклонения от поражения
снарядом или пулей. Кто кого перегоняет: звук свиста пули или
сама пуля? Звук свиста снаряда или сам снаряд? Решить это не-
трудно, так как скорости движения снарядов, пуль и звука точно
известны.
М‘
Ружейная пуля, вылетающзя со скоростью 880 —1, через 1 се-
х?ек
кунду на расстоянии примерно в 640 м имеет скорость 500
сек
(вспомнить о влйянии сопротивления воздуха), через 2 секунды
м
на расстоянии около 900 м скорость ее 350 — и только лишь на
сек
расстоянии в 1,5 км (оче^нь дальний огонь) скорость пули сни¬
жается до 250 . Таким образом в большинстве случаев, _т. е.
сек
при стрельбе примерно до 1 км, скорость пули больше скорости
* См выпуск I, стр. 11 и 24
з*
35
звука в воздухе. А если так, то очевидно звук свиста пули нельзя
услышать раньше, чем пролетит сама пуля. Свист пули можно
слышать лишь тогда, когда она пролетает мимо и уходит от
наблюдателя. Только на самых дальних расстояниях, почти на
излете, можно услышать свист приближающейся пули, но и то
звук свиста дойдет до наблюдателя лишь на доли секунды раньше,
чем сама пуля. Вывод из всего этого очевиден: свист пуль ничуть
не помогает бойцам в деле защиты или уклонения от них. И те,
кто по неопытности или инстинктивно кланяются пулям, бессозна¬
тельно этими поклонами благодарят стрелков противника за про¬
мах, так как в момент поклона пуля уже пролетела мимо кланяю¬
щегося... Поклоном от пули никогда не отделаешься. Надо уметь
защищать себя иначе и прежде всего стараться быть незаметным
для врагов, используя также для закрытия от пуль всякий бугорок,
всякую складку местности1.
В подтверждение всего сказанного напомним еще один инте¬
ресный закок’ физики, которым можно проверить характер движе¬
ния пули к наблюдателю или от него. Известно, что высота
звука повышается в случаях приближения источника звука
к наблюдателю и наоборот понижается — при удалении источ¬
ника звука от наблюдателя (принцип Доплера). Если бы
можно было слышать свист приближающейся пули, мы непре¬
менно должны были бы при этом слышать непрерывное повы¬
шение тона. В действительности этого никогда не наблюдается.
Кто слушал „музыку бояа, тот хорошо знает, что свист пуль
всегда кажется понижающимся и, начинаясь резкой очень вы¬
сокой нотой, заканчивается глухим низким шипением2.
Все сказанное о пулях верно и для снарядов многих образцов
артиллерийских орудий, особенно тех из них, которые называют
пушками и которые имеют большую начальную скорость полета
снарядов. К таким орудиям относится в частности и наша 76-мил-
лиметровая пущка образца 1902 г. Начальная скорость снаряда ее,
как мы это неоднократно отмечали уже, равна 588 Пролетев
1 км, снаряд этой пушки имеет еще скорость около 420 , а
сек
пролетев 2 км — 340 Дальше скорость снаряда несколько
меньше скорости звука, но примерно до 4 км разница в этих
4 Подробнее о защите от снарядов и пуль см. очерк 47.
2 Надо еще принять во внимание4 уменьшение скорости пули, что также
влияет на высоту свистя ее.
36
скоростях столь незначительна, что опять-таки лишь доли секунды
отделяют звук слышимого свиста (шипенья) снаряда от его раз¬
рыва.
Как видим, и тут свист не предупреждает об опасности, и чаще
всего слышат его люди, над которыми снаряд пролетел.
Значит и здесь тон свиста обычно слышен понижающийся, что
знают все, кто бывал на артиллерийских наблюдательных пунктах.
Совсем другое дело, когда стреляют гаубицы1, и особенно
тяжелые гаубицы, у которых начальная скорость снарядов обычно
не превышает скорость звука, а в середине пути снарядов ско¬
рость их бывает еще значительно меньше.
Здесь удаленный наблюдатель слышит сначала звук выстрела
из орудия (так называемая „дульная волна") и тотчас вслед за
ней повышающийся звук свиста снаряда. Если снаряд падает,
ке долетев до наблюдателя, то свист до конца будет слышен
повышающегося тона. Если же снаряд пролетает над головой
наблюдателя и падает за ним, то с некоторого момента тон
свиста перестанет повышаться, несколько мгновений останется
постоянным и затем начнет понижаться. Происходит все это
по вполне понятным причинам. Звук выстрела, как и всякий
звук, распространяется в воздухе со скоростью примерно
в 330 —. Коль скоро снаряд имеет меньшую скорость, звук
сек
выстрела обгоняет его и приходит к удаленному наблюдателю
иногда на несколько секунд раньше. Также и звук свиста снаряда
обгоняет самый снаряд и предшествует ему. Обычно он слышен
не сразу после звука выстрела лишь потому, что звук свиста
много слабее и» распространяется не более, чем на 2—3 км, в то
в земя как звук выстрела слышен за десятки, а иногда и более
сотни километров. Совершенно очевидно, что в таких случаях
звук свиста снаряда может оказать большую подмогу бойцам,
предупреждая их о грядущей опасности. В мировую войну, когда
многие бойцы сражались по 2—3 года подряд, они так научились
распознавать „звуки войны", что спокойно могли обедать на от¬
крытом воздухе вблизи прочных закрытий (убежищ) во время
обстрела места их расположения. Зная заранее по звуку свиста
и изменению его тона, куда должен упасть приближающийся
снаряд, люди либо быстро скрывались в убежище, либо спокойно
продолжали обед, уверенные, что снаряд пролетит мимо. Конечно
* Гаубица отличается от пушки более крутой (выпуклой) траекторией и мень¬
шой начальной скоростью снарядов,
37
возможно это было в случаях редкой стрельбы постоянно одних
и тех же орудий, так как в пылу большого боя трудно не только
определить, куда летит снаряд, но даже и не услышишь тонких
различий в высоте тона свиста.
Называя этот очерк „безопасная пуля и страшный снаряд",
мы и хотели показать, как звуки войны шутят иногда с неопыт¬
ными людьми. Свистящая пуля, т. е. пуля, свист которой мы
слышим, всегда уже безопасна для нас, ибо она пролетела мимо.
А завывающий все выше и выше снаряд часто бывает очень опа¬
сен, и надо уметь во-время от него укрыться.
Задачи: 18. Определить, через сколько секунд после звука выстрела
надо ожидать падения снаряда, если наблюдатель находится от орудия на
расстоянии в 4000 м, а средняя скорость снаряда при стрельбе на 4000 м
равна 200 Каков будет при этом тон свиста снаряда?
сек
19. В каком порядке дойдут до наблюдателя звуки выстрела балисти-
ческой волны, свиста и разрыва снаряда, если пушка стреляет на расстоя-
м
нии 3,4 км при средней скорости снаряда 340 и при удалении на*
блюдателя от орудия на 3,3 км по направлению стрельбы?
34. ЗВУКОВЫЕ ДАЛЬНОМЕРЫ
Знание скорости распространения звука позволяет иногда до¬
вольно точно решать задачи на определение расстояния до зву¬
чащего тела или до сплошной преграды для звуковых волн. Такой
способ определения расстояний особенно существенное значение
имеет на войне, где другие, более точные, приемы не всегда
доступны.
Вот некоторые простейшие примеры. Наблюдатель видит.
вспышку выстрела орудия, а через 3 секунды после этого слышит
звук этого выстрела. Очевидно, что стреляющее орудие удалено
от наблюдателя примерно на 1 км, так как свет в данньрс условиях
распространяется мгновенно, а скорость звука в воздухе близка
к. 7я #м в секунду.
Разрыв шрапнели1 слышен через 2 секунды пдсле появления!
облачка этого разрыва в небе. Очевидно, что разрыв произошел
на. расстоянии. 660—670 м от наблюдателя.
При стрельбе в гористой местности стреляющие слышат эхо
своих выстрелов через 2 секунды после выстрелов. Нетрудно
1 Шрапнель — артиллерийский снаряд, наполненный пулями; разрываясь
в воздухе перед целью, он осыпает ее пулями, причем при разрыве образуетед
густде белое облачко диаметром около 6 м•
38
сообразить, что расстояние от стреляющего до отражающей звуки
горы равно 330—340 м.
Во всех этих примерах, как видим, необходимо точное измере¬
ние времени в секундах, поэтому важнейшим прибором, основой
всех звуковых дальномеров, является секундомер. И при точных
измерениях приходится учитывать не только секунды, но и доли
их, до десятой части по крайней мере (в 0,1 секунды звук про¬
ходит около 33 м). Были попытки обойтись без секундомера,
заменяя его особым дальномером, в котором стеклянный штифтик,
медленно падая в трубке с бензином, отмечал сразу пройденный
звуком путь от момента вспышки до момента приема звука вы¬
стрела на слух. Однако эти попытки не увенчались успехом, и во
всех случаях, когда расстояния определяются на-слух без спе¬
циальных сложных приборов, о которых мы будем еще говорить
дальше (стр. 41), до сих пор не обходятся без секундомера.
Второе, что надо учесть для большей точности работы, — это
изменение скорости звука в воздухе в зависимости от его плот¬
ности, температуры и влажности. Особенно заметны эти изменения
в связи с повышением и понижением температуры. Считают, что
скорость звука при 0° равна 331 , при — 20°—322 -^-, при
сек сек
-|-20°— 342 — и т. д. Есть и общая приближенная формула, поз*
сек
воляющая вычислять скорость звука при любой температуре
(по Цельсию). Формула эта имеет такой вид:
Особый и весьма любопытный случай определения расстояния
представляет собой способ вычисления глубины моря с помощью
учета отраженных дном звуков. Для этого в воде у борта корабля
помещают источник звука и чувствительный приемник звука.
Затем точно отмечают время, затраченное звуком на распростра¬
нение от источника до дна и отраженного звука обратно. Полу¬
ченное число секунд делят пополам и умножают на скорость
звука в воде (в среднем она равна 1500 —
сек у
Задачи: 20. Звук выстрелов орудия слышен через 5,4 секунды после
наблюдаемых вспышек. Температура воздуха —10°. Определить расстояние
от наблюдателя до орудия.
21. То же, но звук слышен через 20 секунд, а температура воздуха
+30°.
У = 331,3 4- 0,522 2ю —.
1 сек
39
22. Определить расстояние от стрелка до леса, если эхо выстрелов
его слышно через 10 секунд при температуре -|-50.
23. Какова глубина моря, если отраженный о г дна его звук возвра¬
щается через 4 секунды?
35. ЗВУКОВАЯ ЗАПИСЬ БОЕВЫХ ДЕЙСТВИЙ
Все описанные выше приемы измерения расстояний по звуку
не могут отличаться особой точностью, так как орган слуха чело¬
века— ухо —и скорость передачи слухового ощущения от уха в
мозг и приказания из мозга мышцам1 у различных людей различны.
Один наблюдатель остановит секундомер через 0,1 секунды после
того, как звук фактически дойдет до его уха, а другой проделает
это лишь через 0,2 секунды. А в пылу боя, когда кругом свистят
пули и рвутся снаряды, нельзя рассчитывать на приблизительное
однообразие работы даже одного и того же наблюдателя. Кроме
Рис. 17. Историческая запись одной из американских звукометрических
станций: „Конец мировой войны44. Левая половина фильмы — 1 минута до
начала перемирия (11 ноября 1918 г. 11 часов); правая половина — 1 минута
после начала перемирия.
того в бою редко стреляет одновременно лишь одно орудие или
одна батарея. А когда наблюдатель слышит много звуков выстре¬
лов, то нетрудно ошибиться и спутать их, что приведет конечно
к грубым ошибкам. Наконец самое важное — это чрезвычайная
трудность отличить звук выстрела (дульная волна) от звука,
который несет с собой снаряд (балистическая волна), обгоняю¬
щий звук выстрела (очерк на стр. 34). Все это вместе взятое
естественно заставило ученых и техников искать других, более
совершенных, способов определения расстояний по звуку. После
довольно долгих усилий и опытов такой способ нашли, и выгоды
его оказались даже больше, чем это можно было предполагать
вначале. Вот перед нами (рис. 17) любопытнейший документ, по¬
казывающий и принцип этого способа и исторический момент
величайшей важности. На фильме, подобной фильме киноаппарата,
1 Так называемая „скорость реакции" человека.
40
звукометрическая станция автоматически записывала светлыми
линиями все принимаемые ею „звуки мировой войны". И вот на
левом кусочке пленки, за одну минуту до начала перемирия
(11 ноября 1918 г.), виден ряд волнообразных кривых, каждый
изгиб которых представляет собой регистрацию звуков: выстрела
или взрыва снаряда, или приема балистической волны. Война еще
продолжалась, и тысячи снарядов несли смерть или увечья сотням
трудящихся, втиснутым в узкие мрачные окопы и блиндажи. А вот
правый кусочек пленки — первая минута после начала перемирия:
все линии прямые, на фронте настала почти полная тишина, какой
бойцы не слышали уже 4 года... Прекрати¬
лась стрельба, и звукометрическая станция
могла убрать свои приборы и спрятать их
до новой войны, неизбежной, пока не уничто¬
жен капитализм.
На уменьшенной фотографии фильмы вид¬
но, что регистрацию звуков можно было вести
с точностью до десятых и даже сотых долей
секунды: цифры, под ней обозначают число
часов, минут и секунд, а промежуток между
секундами в действительности достаточно ве¬
лик, чтобы можно было точно измерить деся¬
тые и сотые доли секунд. Но с помощью ка¬
ких же приборов удалось производить такую
точную и полную запись всех звуков войны?
В настоящее время приборы эти очень слож¬
ны, и мы не можем описать их здесь подробно.
Схема же действия их может быть понята из
описания одного из'простейших приборов. Большой сосуд Е (рис. 18)
заполнен воздухом и сообщается с наружным воздухом через
очень узкую (капиллярную) трубку Т. Внутри сосуда находится ряд
металлических раковин С2, С2, С3 и т. д. большого диаметра
с чрезвычайно тонкими волнообразными стенками. Все раковины
сообщаются друг с другом и с наружным воздухом через доста¬
точно широкое отверстие О. К основанию нижней раковины при¬
креплен стержень АВ, связанный сверху с пишущим прибором аЬ.
При обычных, очень медленных, изменениях давления воздуха
прибор остается в покое, так как давление одинаково изменяется
внутри раковин и во всем сосуде. При быстрых же изменениях
давления, каковыми сопровождаются все звуковые (слышимые
и неслышимые ухом) волны, система раковин деформируется, так
как давление внутри их изменяется, а давление в сосуде остается
Рис. 18. Схема звуко¬
метрического прибо¬
ра: Е—сосуд; Т—капил¬
лярная трубка; С{—
Сч—раковины; О — ши¬
рокое отверстие в со¬
суде; АВ— стержень;
аЬ—пишущий прибор.
41
неизменным. При быстром увеличении давления раковины растя¬
гиваются, й стержень АВ опускается и тянет за собой пишущий
прибор, конец стрелки которого поднимается, зачерчивая на под¬
вижном барабане(рис.19)
кривую линию, идущую
вверх. При следующем за
этим понижении давле¬
ния, раковины, в силу
упругости и под влиянием
большего ^давления в со¬
суде Е, поднимаются вме¬
сте со стержнем АВ, а зна¬
чит перо на конце стрелки
Ь опускается вниз. В ре¬
зультате дульная волна
орудия, т. е. звук выстре¬
ла, запишется на приборе
кривой (рис. 20). Конечно
для зациси во времени
барабан вращается часо¬
вым механизмом и, кро¬
ме того, особый прибор
отмечает на нем секун¬
ды (верхняя стрелка на
рис. 19).
Подобный звукометри¬
ческий прибор, кроме точ¬
ной регистрации звука выстрелов, позволяет безошибочно отли¬
чать их от звуков балистической волны,
так как одинаковые на-слух эти звуки
(волны) резко отличаются по своей
структуре. Дульная волна (звук выстре¬
ла) сопровождается резким изменением
давления, чем и объясняется вылетание
стекол из закрытых окон здания при
стрельбе вблизи от них из орудий. Ба-
листическая же волна, воспринимаемая
ухом, как резкий звук удара, почти не
сопровождается изменением давления и
на стекла закрытых окон совершенно поэтому не влияет. На
приборе это запишется совершенно различными кривыми (рис. 20),
спутать которые невозможно. Так же отчетливо показывает при-
42
Рис. 19. Внешний вид звукометрического
прибора.
Рис. 20. Кривые, записан¬
ные звукометрическим при¬
бором. Выстрел из 27-сан¬
тиметровой пушки.
'бор, одно и то же или разные орудия стреляют в данный мо¬
мент (рис. 21 и 22). Характер кривых для каждого орудия
^остается неизменным, разные же орудия дают совершенно раз¬
личные кривые. Само собой разумеется, что и разрыв снаряда
даст иную кривую, чем выстрел из орудия, и кривые эти опять-
таки будут различны для различных снарядов. Таким образом
Рис. 21. Кривые, записанные звукометрическим прибором.
Три выстрела из одного и того же орудия (240-сантиметровая пушка).
прибор позволяет записывать все существенные звуки войны,
отмечая,^ какой именно звук в какой момент достиг прибора. Это
дает возможность звукометрическим станциям достаточно точно
определять расстояния до стреляющих орудий и до места взры¬
вов собственных снарядов. И так как станций всегда несколько,
Рис. 22. Кривые, записанные звукометрическим прибором. Четыре вы¬
стрела из различных орудий: I—14-сантиметровая пушка; II-16-сантиме¬
тровая. пушка; III—24-сантиметровая пушка и IV— 27-сантиметровая пушка.
то они могут, и не видя вспышек орудий, путем засечки опреде¬
лить их положение. Для этого достаточно лишь точно нанести
на карту место стоянки звукометрических приборов и построить
особые кривые (гипербола), удовлетворяющие условию» показан¬
ному на рисунке 23. На пересечении двух таких кривых и находится
искомое орудиеПрежде, когда по звуку определяли место сто-
* Положение кривых определяется по разности приема звука на каждой из
трех или четырех станций.
1
2
3
43
Рис. 23. Определение местонахождения источника звука засечкой с трех
звукометрических станций. Б — батарея (источник звука): А, В и С — зву¬
кометрические станции. Кривые (гиперболы), на пересечении которых нахо¬
дится источник звука, удовлетворяют условию: Ь — а = Ь{ — а{ = Ь^—а^, т. е.
разности расстояния от двух станций до любой точки кривых всегда равны
между собой. Вычисляется эта разность на основании учета станциями
разности в приеме ими одного и того же звука.
янки орудия с помощью уха человека и простого секундомера,
можно было легко обмануть противника, производя „ложную111
стрельбу холостыми патронами где-либо вблизи от действительно
1 Подобные действия называют звукомаскировкой.
44
Стреляющего орудия. Наблюдатель (слухом) не мог отличить, ка*,
кой из звуков принадлежит стреляющему орудию, и поэтому не¬
избежно ошибался в своих расчетах. Теперь же приборы, подоб¬
ные описанному выше, устраняют и эту возможность ошибки.
Дульная волна холостого выстрела достаточно четко отличается
от дульной волны боевого выстрела (разный заряд пороха), и зву¬
комаскировка становится почти бесцельной.
Таким путем наука исполь-овала звуки войны в целях артил¬
лерийской разведки, позволяющей быстрее и точнее парализовать
действия артиллерии против¬
ника.
Однако и туг, как и во всех'
других областях военной тех-
ники, новое средство, препятствующее скрытности действия артил¬
лерии, порождает тотчас противодействие этому средству. После
войны 1914—1918 гг. во всех странах ведутся изыскания звукоглуши¬
телей, т. е. приборов, ослабляющих силу звуков выстрела орудий
и пулеметов. В настоящее время подобные звукоглушители умень¬
шают силу звука выстрела на 40—50%» а есть сведения, что для
пулеметов даже на 80%» Влияние подобного звукоглушителя на
явление выстрела видно из рисунков 24 и 25, которые кстати на¬
глядно показывают разницу между дульной и снарядной волнами.
Какое значение имеют звукоглушители для борьбы со звукометри¬
ческой разведкой, нетрудно понять, если вспомнить, что даль¬
ность распространения звука пропорциональна его силе, а сила
Рис. 24. Фотография выстрела. Около
пули ясно видны уплотнения воздуха;
слева — дульная волна; справа — кону¬
сообразная балистическая волна.
Рис. 25. Фотография выстрела
со звукоглушителем. Видна
только балистическая волна;
дульная волна ослаблена глу¬
шителем и не видна.
45
звука обратно пропорциональна квадрату расстояния до его
источника. Звук, в два раза более слабый благодаря звукоглуши¬
телю, очевидно может быть услышен лишь с расстояния примерно
в два раза меньшего, что требует приближения звукометрических
постов к противнику, а значит значительно затруднит их работу.
Устройство звукоглушителей все армии держат пока в сек¬
рете, известно лишь, что это прибор, одеваемый на дульную
часть орудия и направляющий пороховые газы, вырывающиеся
из дула, назад и в стороны, т. е. как бы рассеивающий их.
36. ОРГАН СЛУХА НА ВОЙНЕ
Ухо, как и прочие органы наших чувств, является далеко не
совершенным прибором, что мы и видели при рассмотрении
выше приемов определения расстояния по звуку. Однако ухо че¬
ловека все же в известных пределах обладает весьма высокой
чувствительностью и позволяет решать такие задачи, которые
пока еще не может выполнить ни один из механических прибо¬
ров. Посмотрим же, какие4 из особенностей нашего органа слуха
особенно важны на войне.
Начнем с чувствительности уха к звукам различной силы.
Всякий знает, что мы слышим не все звуки и что многие живот¬
ные (собака например) слышат такие слабые звуки, которые
мы не воспринимаем. Однако и наше ухо способно восприни¬
мать весьма слабые звуки, в особенности высотой от 1000 до
5000 колебаний в секунду. Такие звуки, если даже несут энергию
меньше 0,0000000001 эрга 1 на квадратный сантиметр в секунду,
все еще слышимы для нормального уха. Для очень же низких
и очень высоких звуков „порог слышимости" значительно больше
эрг
и достигает 100 . Важна ли, вообще говоря, чувстви-
кв.см в сек
тельность уха на войне? Очевидно весьма важна. Человек, спо¬
собный воспринимать более слабые звуки, лучше справится с
разведкой ночью, когда главное значение имеет слух. Такой чело¬
век раньше услышит приближение самолета по звуку его мотора
и с большего расстояния сможет отличать звуки выстрелов. По¬
этому развитие чувствительности слуха важно для всех бойцов.
Достигается оно исключительно упражнением. Для специалистов-
слухачей при~ звукоулавливателях (стр. 49) очень важна также
одинаковая чувствительность обоих ушей, что встречается у людей
1 Эргами на квадратный сантиметр в секунду выражается экергия звуковой
волны.
46
далеко не часто. Чувствительность уха к силе звуков называют
остротой слуха.
Гораздо менее важна на войне способность тонко различать
высоту тонов звуков, или так называемая верность слуха. Это
свойство имеет значение лишь для специалистов-сяухачей, кото¬
рым нужно уметь отличать тон звука одного самолета от другого.
Кроме чувствительности к изменению силы и высоты звука
на войне весьма важно уменье различать звуки по их тембру
(оттенку). Эта способность дает возможность различать похожие
звуки выстрелов разных орудий и разрывов снарядов их, шум
мотора самолета от такого же шума автомобиля или двигателя
станции, шелест веток деревьев при ветре от шелеста веток под
ногами крадущегося человека и т. п.
Наконец чрезвычайно существенна на войне способность че¬
ловека выделять какой-либо звук из ряда ему сопутствующих,
т. е. как бы слуховое внимание. В шуме боя нужно уметь быстро
схватывать свои условные звуковые сигналы или, несмотря на
грохот выстрелов, нужно не отрываясь слушать только звук са¬
молета и т. п.
Все сказанное приводит к выводу о необходимости прежде
всего беречь уши бойцов от возможных повреждений и чаще уп¬
ражнять их для развития слуха во всех отношениях. Беречь уши
важно в особенности артиллеристам, постоянно подвергающимся
сильному действию на уши звуков выстрела орудия. Для этого
лучше всего на время стрельбы вкладывать в уши небольшие
кусочки ваты, которые предохранят барабанную перепонку от
возможного порыва ее. Можно также открывать рот в момент
выстрела: при открытом рте, благодаря Евстахиевой трубе, дав¬
ление на барабанную перепонку с обеих сторон остается одина¬
ковым, а значит и повреждение уха невозможно. Те, кто не при¬
нимают этих мер, неизбежно со временем глохнут или теряют
значительную часть чувствительности ушей. В настоящее время
для защиты ушей при стрельбе имеется также ряд аппаратов, на¬
зываемых обтюраторами, глушителями или предохранителями.
Суть их заключается в том, что небольшая эбонитовая трубочка
с каналом посредине вставляется в ухо; канал либо закрыт
диафрагмой из слюды, либо полузакрыт пластинкой на пружине.
В первом случае диафрагма заглушает все звуки, предохраняя
барабанную перепонку от повреждения при стрельбе. Во втором
же случае обычные звуки свободно достигают барабанной пере¬
понки, проходя вокруг пластины; сильный же и резкий звук вы¬
стрела (детонация) толкает пластину, заставляя ее сжать пружину,
47
чем достигается полная изоляция уха от звука; затем пружина
вновь отталкивает пластину на свое место и открывает отверстие
для обычных звуков. Подобные аппараты гораздо удобнее, чем
закрывание ушей ватой, но ввиду недостаточной проверки дейн
ствия их на практике они не получили еще широкого распрост¬
ранения в армии.
С другой стороны, порог слышимости и небольшие расстоя¬
ния, на которые распространяются обычные звуки голоса чело¬
века и простых свистков и труб, приводят к необходимости
иметь в войсках специальный прибор для звуковой сигнализа-
Рис. 26. Прибор для слуховой сигнализации.
ции. Прибор этот (рис. 26) подобен автомобильным гудкам раз¬
ного тона и приводится в действие сжатым газом. Благодаря
этому звуки получаются сильные и резко отличные от прочих
звуков войны, что, как мы знаем, тоже важно для действительной
передачи сигналов в бою.
До сих пор мы говорили о свойствах, связанных с чувстви¬
тельностью одного уха, но на войне громадное значение приобре¬
тает еще свойство определять направление звука, которое объ
ясняется совокупным действием пари ушей. Эта спосособность
человека называется бинауральной Л. Прислушиваясь и поворачи¬
вая голову в стороны, нормальный человек довольно точно опре-
1 От латинских слов: „бина“—пара и „урне" — ухо,
48
деляет направление на источник достаточно сильного и не очень
высокого звука. Объясняется это способностью воспринимать
промежуток времени между приходом звука к одному и к другому
уху. Оказалось, что наши уши учитывают разность времени восприя¬
тия звука до 0,00003 секунды, т. е. тогда, когда разница в пути
звуковых волн составляет всего лишь 10 мм. Очевидно, что однов¬
ременно двумя ушами мы услышим лишь звук, источник кото¬
рого очень от нас удален или находится прямо перед нами.
Когда человек воспринимает звук раньше правым ухом, он знает,
что источник звука справа от него. А поворачивая голову до
тех пор, пока звук будет
казаться прямо перед ним,
человек может достаточно
точно определить напра¬
вление на источчик звука.
Бинауральной способ¬
ностью обладают не все
люди в одинаковой сте¬
пени, и больше всего за¬
висит она от однородно¬
сти ушей. Чем более
подобны оба уха, тем точ¬
нее человек определяет
направление по звуку.
Не говоря о значении
бинауральной способно¬
сти бойцов во всех почти
случаях их боевой рабо¬
ты, отметим лишь, что эта
способность позволила ночью „видеть" летящий самолет почти
так же хорошо, как и днем. Но об этом надо поговорить специ¬
ально и этому посвящен следующий наш очерк.
37. ЗВУК - ПРЕДАТЕЛЬ САМОЛЕТА
По мере того как совершенствуются и появляются новые сред¬
ства техники нападения на войне, совершенствуются и появля¬
ются новые средства защиты. Когда самолеты стали новым гроз¬
ным оружием, тотчас появились и средства борьбы с ними как
в воздухе, так и с земли. Одним из важнейших земных средств
противовоздушной обороны является зенитная артиллерия, т. е.
такие пушки, которые приспособлены для стрельбы по быстро
4 физика и война, вып. II.
49
Рис. 27. Идея устройства рупорного
звукоулавливателя.
движущимся высоко в воздухе самолетам. Постепенно зенитная ар¬
тиллерия в сочетании с другими средствами обороны стала на¬
столько опасна для воз¬
душного врага, что днем
совершать налеты с целью
бомбежки тыла являлось
делом почти безнадежным.
Тогда появились ночные
самолеты, обнаружить ко¬
торые—дело нелегкое. Но
и тут оборона не отстала
от нападения, и в настоя¬
щее время имеется до
десятка образцов звуко¬
улавливателей, которые
быстро и точно находят
самолет, помогая прожек¬
торам (стр. 63) поймать
его в луч света, после
чего уже артиллерия мо¬
жет стрелять не хуже, чем
днем.
Обычно звукоулавли¬
ватели основаны на бинауральной способности человека (см. пре¬
дыдущий очерк), т. е. на способности различать разность времени
Рис. 28. Схема рупорного звукоулавли¬
вателя.
Рис. 29. Новый образец рупорного звукоулавливателя САСШ. Справа—ра*
ботающий совместно с звукоулавливателем прожектор; в середине—счетчцк,
позволяющий учитывать запаздывание звука.
50
восприятия звука каждым ухом. Но для увеличения чувствитель¬
ности восприятия слабых и удаленных звуков уши человека воо¬
ружают парой больших ру¬
поров (рис. 27). Каждый из
рупоров, собирая звуковые
волны, тем самым усили¬
вает звук, входящий в ухо,
а значительное расстояние
между рупорами (в десятки
раз большее, чем между уша¬
ми) увеличивает разность
времени восприятия звука
ушами и тем самым тоже спо¬
собствует увеличению рас¬
стояния, с которого можно
определять направление на
звук. Наблюдатель (слухач),
вращая планку прибора*
ощущает переход звука из
одного уха в другое и. в
конце концов обнаруживает
звук с~ади головы (в затыл¬
ке). Такое положение назы¬
вает „затылочным равнове-
сием“; когда оно достиг¬
нуто— значит планка перпендикулярна звуковому лучу, и напра¬
вление на источник звукя найдено. Чтобы отсчитывать это на¬
правление, которое для
движущегося самолета все
время меняется, к планке
прикрепляют стрелку, а
под ней помещают лимб
с делениями на градусы
и минуты.
Однако для самолета
мало знать направление
на него (азимут), нужно
еще знать и высоту его
над землей. Поэтому все
приборы этого типа име¬
ют две пары рупоров
(рис. 28), каждую из ко-
Рис. 30. Французский звукоулавливатель
с горнами вместо рупоров.
Рис. 31. Американский звукоулавливатель
больших размеров.
горых обслуживает отдельный слухач. Горизонтальная пара руПб*
ров позволяет определять направление на самолет, а вертикаль¬
ная — высоту его. Специаль¬
ный наблюдатель, чтец по¬
казаний стрелок на лимбах,
все время сообщает их теле¬
фонисту, который в свою
очередь передает их про¬
жектористам, освещающим
самолет. Подобные звуко¬
улавливатели - пеленгаторы
имеются различных кон¬
струкций (рис. 29—31), но
принцип их действия соот¬
ветствует описанному выше, дальность действия их 10 — 15 км и
точность 0,5—2°, в зависи¬
мости от расстояния.
Так как самолет все вре¬
мя быстро движется, а звук
распространяется не мгно¬
венно, очевидно, что пока¬
зания звукоулавливателя ни¬
когда не соответствуют по¬
ложению самолета в дан¬
ный момент. Чтобы избежать
сложных вычислений, каж¬
дый хороший прибор имеет
автоматический счислитель
упреждений, который в за¬
висимости от предугаданной
скорости самолета и извест¬
ной скорости звука для дан¬
ного времени сразу дает
необходимые поправки или
готовые данные о действи¬
тельном положении само¬
лета.
Кроме таких рупорных
звукоулавливателей-пеленга¬
торов имеются еще звукоулавливатели-подслушиватели, задачей
которых является лишь грубое определение направления на при¬
ближающийся самолет (от 3 до 10°) для предупреждения об этом
52
Рис. 32. Звукоулавливатель-парабо¬
лоид. М — звукоприемник.
Рис. 33. Звукоулавливатель-телесито-
метр. Приемниками звука служат мик¬
рофоны.
частей противовоздушной обороны. Такие звукоулавливатели осй<3-
ваны на принципе максимума звука и состоят из одного боль¬
шого рупора или сферического (точнее параболического) зеркала.
Вращая рупор или параболоид *, останавливают их в тот момент,
когда звук слышен наибольшей силы. И для рупора и для пара¬
болоида этот момент наступает тогда, когда ось их направлена
на источник звука
(рис. 32), так как
рупор в этом поло*
жении захватывает
максимум энергии
звуковых волн, а у
параболоида все зву¬
ковые лучи собира
ются в его главном
фокусе, в котором и
помещен звукопри¬
емник.
Существуют
иные принципы зву¬
коулавливания. Ино¬
гда вместо рупоров
устанавливают чув¬
ствительные микро¬
фоны 2 и весь при¬
бор называют теле-
ситометр (рис. 33);
иногда звукоприемниками служат параболоиды, а звукопроводами
вместо обычных резиновых трубок — подвижные эллипсоиды
(рис. 34). Однако чаще всего до сих пор встречаются рупорные
звукоулавливатели, образцы которых показаны на рисунках 29 и 31.
Глава пятая
СВЕТ
38. ПРОЗРАЧНЫ ЛИ ВОЗДУХ И ВОДА
Перечисляя известные в природе прозрачные вещества, обычно
начинают естественно с воздуха и воды. Трудно представить
себе вещество более прозрачное, чем воздух. Однако и воздух
1 Тело, полученное от вращения параболы вокруг ее оси.
2 Электрический прибор, позволяющий воспринимать и усиливать звуки; от
греческих слов: „микрос-— малый и „фоне*—звук.
Рис. 34. Звукоулавливатель с параболоидами вме¬
сто рупоров и с эллипсоидами вместо трубок.
53
и вода не абсолютно прозрачны. И (1 этим ЬрихоДйтся нёред' 0
считаться, особенно на войне, где степень видимости тел опре¬
деляет иногда успех в бою.
Известно например, что зимой в ясную погоду видно дальше,
чем в такую же погоду весной или осенью. Плохая видимость
бывает также и в летний жаркий день, особенно в- открытом
поле. Самый сильный искусственный источник света может осве¬
тить ночью пространство не далее 12—15 км.
Чтобы понять, от каких причин зависит большая или меньшая
прозрачность воздуха, надо прежде всего вспомнить, что проис¬
ходит с лучом света при переходе из пустоты в любую матери¬
альную среду. Такой переход сопровождается тремя явлениями:
1) часть света отражается от границы среды, рассеиваясь
в пространстве; 2) часть света преломляется и по новому нап¬
равлению распространяется внутри среды и 3) часть света по¬
глощается средой.
Как бы ни был чист и однороден воздух, часть света обяза¬
тельно поглощается им. А если в воздухе имеются примеси паров
воды, пыль', дым и т. п., то частицы этих примесей еще больше
поглощают свет и значительную часть его рассеивают, отражая
от своих поверхностей. Также рассеивается свет, если воздух на
пути лучей неоднороден по плотности или внутри его имеются
восходящие и нисходящие токи.
Поглощение света чистым воздухом зависит только от плот¬
ности его и от толщины слоя. Высоко в горах видимость всегда
лучше, чем у поверхности земли, а в очень высоких слоях атмос¬
феры свет проходит сквозь нее почти беспрепятственно. У по¬
верхности ж(р земли считают, что на каждый километр пути
света в воздухе приходится 10°/о потерь от поглощения. Поэтому
отраженные от какого-либо предмета лучи солнца, пройдя вдоль
поверхности земли 6,5 км, потеряют у>ке половину своей
яркости, а после 28 км пути дойдет лишь 5°/0 света1. Вот по¬
чему так славится „горное солнце" и так трудно сильнейшим
источником света осветить пространство вдоль поверхности земли
дальше чем на 15 км.
Еще большее значение для прозрачности воздуха имеют раз¬
личные примеси к нему. Чем больше влажность воздуха (весла,
осень), тем хуже видимость. Примеси же пыли, тумана и дыма мо-
* Здесь очевидно нельзя число километров множить на 10°/0, так как после
потери света в предыдущих слоях процент новых потерь определяется не от 1С0,
а от оставшегося к данному слою количества: после 1 км остается 90%, а после
2 км не 80°/0, а 81°/0 и т. д.
54
гут сделать воздух совсем непрозрачным и во вся :ом случае
значительно уменьшают возможность видеть на далекие расстоя¬
ния. Поэтому например стараются подальше от города и даже
от всякого жилья располагать астрономические обсерватории
Рис. 35. Наступление пехоты под прикрытием дымовой завесы.
(лучше всего располагать их в горах). Поэтому же на войне, же¬
лая скрыть свои действия от противника, создают искусствен¬
ные «дымовые завесы6 (рис. 35). При этом цвет дыма имеет неко¬
торое значение, и на войне го¬
раздо чаще применяют белый
дым, подобный туману, и так же
как туман, лишающий воздух про¬
зрачности и скрывающий лучше,
чем черный дым.
Рис. 36. Дымные шашки: слева—фотография; справа — разрез. 1 —дымный
состав; 2—запальный состав; 3 — воспламенитель.
Дымовые завесы образуются в настоящее время при помощи
самых различных приемов. На суше с этой целью чаще всего
применяют так называемые дымные шашки (рис. 36), которые
представляют собой металлические или картонные коробки, на-
55
полненные дымообразующим составом (например смесь нашатыря,
нафталина, бертолетовой соли и древесного угля в порошке).
Дымные шашки поджигаются либо терочным приспособлением
Рис. 37. Дымовая завеса, образуемая дымными шашками.
(выдергивается проволочка с теркой, отчего вспыхивает запальный
состав), либо подобно спичкам (трением о шероховатую поверх¬
ность).
Рис. 38. Танк устраивает дымовую завесу.
На море и в воздухе дымовые завесы выпускают чаще всего
из специальных приборов, а иногда пускают на воду особые
дымные бомбы.
,56
Кроме того дымными составами наполняют артиллерийские
снаряды, авиабомбы, мины и гранаты.
Различного рода дымовые завесы показаны на рисунках 37—40.
Рис. 39. Пловучие дымные бомбы, сбрасываемые на пути
корабля с'^целью его ослепления.
Все сказанное о воздухе в такой же мере применимо и к воде.
При самой чистой и спокойной воде сквозь нее видно обычно на
глубину не более 30—50 м. На этой же глубине водолаз без искус-
Рис. 40. Дымовая завеса в воздухе. Видно, как сквозь
завесу проходит дирижабль.
ственного освещения работать не может, хотя над поверхностью
воды все залито яркими лучами солнца.
Если же вода по природе своей мутная, как например в Фин¬
ском заливе, то на глубине в 20 м водолаз едва лишь различает
пальцы вытянутой руки, а в двух шагах уже ничего не видит
Поэтому так часто бывают случаи крушений подводных лодок,
плывущих глубоко под водой. Подводная лодка, опустившая свой
перископ (стр. 86) под воду, плывет вслепую и может натолк¬
нуться на расставленную для нее сеть или на мину или даже на
подводную часть глубоко сидящего корабля.
Учтя все сказанное, нетрудно понять, почему на войне
нельзя обойтись одними лишь средствами простой зрительной
сигнализации.. Флажками например сигналы можно передавать
лишь на 2 км и то в ясную погоду, простыми фонарями ночью
можно сигнализировать также только до 2 км (при отсутствии
тумана). Для дальней же сигнализации приходится употреблять
особые сигнальные приборы, которые мы и опишем ниже.
Простейшим сигнальным прибором, позволяющим передавать
знаки на расстоянии до 30 км, является обыкновенное плоское
зеркало. С помощью такого зеркала
на треноге (рис. 41) используют
для связи мощный источник света —
солнце. Поэтому и весь прибор но¬
сит название гелиографа
С принципом действия гелиографа знакомы все, кто забав¬
лялся когда-либо пусканием солнечного „зайчика" в глаза това-
{ От греческих слов: „гелиос*—солнце и „графо“—черчу, пишу.
39. ПЛОСКОЕ ЗЕРКАЛО В ПОМОЩЬ ВОЙСКАМ
Рис. 41. Гелиограф.
Рис. 42. Самодельный гелиограф.
58
Рис. 43. Работа гелиографом двумя зеркалами.
рищей. Луч солнца, отраженный зеркалом в нужном направлении,
достигает глаз наблюдателя и служит для него сигналом г. А
чтобы передавать условные слова и команды, пользуются, как и
при сигнализации флагами, телеграфной азбукой Морзе. Короткий
сигнал— точка, продолжительный — тире. Чтобы раз направлен¬
ное зеркало не сбивалось при передаче сигналов, на нем имеется
приспособление, подобное телеграфному ключу: нажимая на ключ,
изменяют положение зеркала, которое затем пружиной возвраща-
Рис, 41. Наблюдение из окопа в перископ: 1 верхнее зеркало; 2—коробка;
3 — нижнее зеркало; 4 — ручка.
ется в первоначальное положение. Когда солнце находится в сто¬
роне принимающего сигналы поста, достаточно одного зеркала;
когда же солнце сзади, пользуются вторым добавочным зерка¬
лом, назначение которого понятно из рисунка 43.
Гелиограф настолько прост, что изготовить его нетрудно из
подручных материалов (рис. 42); не требует он и ухода за собой,
но зато передача им возможна лишь в ясную, солнечную погоду
и требует много времени (2—3 слова в минуту). Применяют ге-
4 Чтобы не портить зрения, принимающему сигналы следует надевать темные
очки.
60
лиограф обычно при отсутствии других средств связи, главным
образом в горах.
Плоское зеркало находит себе еще одно применение на войне—
это так называемый зеркальный перископ Принцип устройства
перископа так же прост, как и гелиографа. Два параллельных зер¬
кала (рис. 44) располагаются под некоторым углом к горизонту
(обычно 45°). Благодаря этому в нижнем зеркале видно все, что
находится перед верхним, что при некотором расстоянии между
зеркалами позволяет бойцам наблюдать за противником из окопа,
Рис. 45. Перископ в убежище.
не подвергая себя риску (рис. 44), или из глубокого убежища,
не выходя из него (рис. 45). Устроить перископ можно из не¬
больших кусков зеркала и деревянных дощечек, причем он мо¬
жет быть складным и значит весьма портативным.
Однако у перископа есть и крупные недостатки, из которых
главнейший — малое поле зрения и некоторое удаление рассмат¬
риваемых предметов от наблюдателя.
Полем зрения всякого оптического прибора называют угол,
охватывающий часть пространства, одновременно видимого в не¬
* Ог греческих слов: .пери" — через и „скопео* — няблкилю.
61
подвижном приборе. Так например, если, не вращая глаз, мы
одновременно видим всю местность от опушки леса до дома
(рис. 46), то полем зрения глаза надо считать угол охва¬
тывающий все видимое нами пространство. Поле зрения обозна¬
чают естественно градусами, измеряющими этот угол: в нашем
Рис. 46. Поле зрения глаза.
примере поле зрения глаза равно 150°. Нетрудно сообразить, что
перископ имеет небольшое поле зрения и тем меньше, чем даль¬
ше зеркала отставлены друг от друга. Чтобы убедиться в этом,
достаточно приставить к глазу цилиндрическую или квадратную
трубку из бумаги или
картона (рис. 47).
Очевидно сквозь
трубку будет видна
значительно мень¬
шая часть простран¬
ства, чем без нее, и
поле зрения будет
тем меньше, чем
трубка длиннее. Так
и в перископе. Не¬
зависимо. от того,
будут ли зеркала за¬
ключены в трубку
или останутся от¬
крытыми со всех сторон, поле зрения зеркального перископа
всегда будет небольшим, особенно для больших перископов.
Теперь построим в зеркалах перископа видимое глазу изобра¬
жение предмета (рис. 48). Если бы перед предметом АВ находи¬
лось одно лишь верхнее зеркало, то глаз наш увидел бы мнимое
изображение его АВ на таком же расстоянии за зеркалом, на
62
Рис. 47. Поле зрения любой трубки зависит от
ее длины.
каком предмет находится перед зеркалом. Но так как имеется
еще нижнее зеркало, которое рассматривает уже не предмет, а
изображение его а,, то глаз наш увидит изображение а2, Ь2,
удаленное от нас на сумму расстояний между верхним зеркалои
и предметом и между зер¬
калами. В результате рас¬
сматриваемый в перископ
предмет покажется несколь¬
ко меньше (более удален¬
ным), чем если бы рассма¬
тривать его невооруженным
глазом.
Кроме этих основных не¬
достатков зеркального пе¬
рископа надо заметить еще
трудность сохранения зер¬
кал, которые при тряске и
особенно благодаря сырости
быстро тускнеют и дают
поэтому неясные, мутные
изображения. Все это вызы¬
вает потребность у войск в более совершенных (зато и более до¬
рогих) приборах для
наблюдения из-за
укрытий. Такие при¬
боры теперь изготов¬
ляются во всех
странах (стр.86). Од¬
нако за отсутствием
их нередко придется
пользоваться на вой¬
не и простейшими
зеркальными пери¬
скопами, подобны¬
ми изображенным на
рисунках 44 и 45.
Рис. 48. Ход лучей в зеркалах перископа.
А В — предмет; а{ Ь{ и а%Ь%—изображения
предмета.
Рис. 49. Лучи света, падающие на вогнутое
сферическое зеркало из главного фокуса его,
отражаясь идут параллельным пучком.
40. ВОГНУТЫЕ ЗЕРКАЛА ТОЖЕ ПОМОГАЮТ ВОЙСКАМ
Если плоские зеркала служат главным образом для получения
с помощью их мнимых изображений предметов, то вогнутые зер¬
кала с этой целью почти не применяются. Разве лишь .в „комна¬
тах смеха“ можно полюбоваться на и каженное свое изображе-
63
Нйе в „крйвом зеркале". Вогнутые зеркала йаЖйы своей способ¬
ностью собирать параллельные лучи в одну точку и обратно от-
ражать Лучи из одной точки направленным пучком (рис. 49).
Во всех случаях, когда свет от источника нужно напра¬
вить в одну лишь сторону, сзади источника света помещают
рефлектор1, т. е. вогнутое зеркало. У фонарей автомобилей и
других экипажей, у паровозов, у карманных фонариков, у на¬
стенных ламп, в волшебном
фонаре — везде можно встре¬
тить то или иное вогнутое
зеркало в качестве рефлек¬
тора, направляющего лучи
света более или менее уз¬
ким пучком. А зачем это
Рис. 50. Схема прожектора. Рис. 51. Прожектор.
нужно — собразить нетрудно, если вспомнить зависимость ярко¬
сти освещения от расстояния до источника света, посылающего
расходящийся во все стороны пучок лучей. Известно, что яр¬
кость освещения при расходящемся пучке лучей обратно про¬
порциональна квадрату расстояния от освещаемой поверхности
до источника света. И то лишь в пустоте, в воздухе же яркость
освещения убывает еще значительно быстрее. Иное дело, когда
мы имеем пучок лучей параллельных (или слабо расходящихся).
Здесь уже в пустоте яркость освещения вовсе не зависит от рас¬
стояния (или мало зависит от него), а в воздухе зависит лишь
от степени потерь от поглощения света средой (см. очерк на
* От латинского слова „рефлиго" — отражаю, отбрасываю назад.
64
стр. 53). Понятно поэтому, что, желая как можно дальше пос¬
лать яркий пучок света, стремятся направить лучи параллельно
Рис. 52. Луч прожектора.
или по возможности узким пучком. Вот тут-то и нужно применить
вогнутое зеркало.
Прожектор1 в сущности не
что иное, как сильный источник
света, сзади которого находит¬
ся большое вогнутое зеркало
(рис. 50 и 51). Источник света
(обычно мощная дуговая лампа)
располагают почти в главном фо¬
кусе зеркала, поэтому „луч про¬
жектора" (рис. 52) образует узкий
пучок, ярко освещающий про¬
странство на 10—12 км. Виден
же свет крупного прожектора
с расстояния до 75 км. Такие
свойства прожекторов позволяют
применять их и в мирной жизни,
и на войне как с целью осве¬
щения на далекие расстояния, так и с целью особо дальней си¬
* От французского слова „прожект" — проект. Прожектор — прибор для
проектирования света.
Рис. 53 Светосигнальная лампа
„Люкас": К—корпус лампы; 2—ре¬
флектор; Ь — лампа; А — заслонка;
В — штора; С — защитное стекло.
5 Фааика и война, выи. II.
65
гнализации. Освещают прожекторами: аэродромы, железнодо¬
рожные пути и морские порты, небо (для отыскания самолетов),
расположение противника и т. п. При наличии большого коли¬
чества мощных прожекторов ночь превращается в светлый день.
Для сигнализации прожектор применяют на аэродромах, на мая¬
ках и для дальней связи на войне.
С последней целью (для связи) чаще употребляют в войсках
специальные маленькие прожекторы, которые называют в этом
случае светосигнальными лампами. Отличаются они от прожек¬
торов своими размерами и источниками света, которыми туг уже
служат обычно лампы накаливания (рис. 53—54).
Рис. 54. Светосигнальные лампы: слева — аппарат с ацетиленовым пла¬
менем; справа — лампа на бинокле; 1 — лампа; 2 — бинокль; 3 — шнур;
4—батарея элементов.
41. КОГДА ГЛАЗ НЕ СПРАВЛЯЕТСЯ С БОЕВОЙ ЗАДАЧЕЙ?
Глаз человека очень сложный и на редкость совершенный оп¬
тический прибор. Чувствительность глаза, способность его прис¬
посабливаться к рассматриванию далеких и близких предметов
(аккомодация) или ярко и слабо освещенных предметов, громад¬
ное „поле зрения" глаза (см. пояснения на стр. 62, рис. 46) и мно¬
гие другие его свойства делают зрение человека наиболее важ¬
ным из всех его чувств.
Однако современный человек не может удовлетвориться тем,
что дает ему невооруженный глаз. Десятки оптических приборов
66
дополняют и расширяют зрение человека, позволяя ему видеть:
мельчайшие тела (микроскоп), бесконечно удаленные от нас пла¬
неты (телескоп), местность, удаленную на десятки километров
(земные зрительные трубы) и т. п. Другие приборы помогают
глазу производить точнейшие измерения, улучшают рельефность
видения, позволяют издалека измерять расстояния и т. д.
На войне глаза выполняют разнообразную и очень важную
работу. Начнем с простого наблюдения и изучения местности, ко¬
торое перед боем и в бою играет громадное значение. Далеко
ли видит нормальный человек в ясную погоду? Строго говоря,
глаз видит бесконечно далеко, иначе мы не видели бы звезд.
Значит все дело в размерах наблюдаемых тел. Если изображение
всего предмета умещается на одном или двух соседних оконча¬
ниях глазного нерва, то предмет кажется нам в виде одной точки,
и мы не можем определить, что он собой представляет. Опы¬
том установлено, что нормальный глаз при хорошем освещении
и чистом воздухе может рассмотреть человека, удаленного не да¬
лее 2 км. Всадник виден при этих же условиях примерно с Зкм.
Как видим, расстояния небольшие, в особенности если принять
во внимание лучшие условия освещения и прозрачности воздуха.
Понятно, что в бою, когда артиллерий стреляет на 10—15 км,
она не может обойтись наблюдением невооруженным глазом.
И даже пулеметчик, желая разобраться в дальних целях (до
4 км), должен воспользоваться для этого зрительной трубой
(обычно бинокль).
Все сказанное касалось главным образом наблюдения местно¬
сти. Для изучения же ее Очень существенно другое свойство на¬
ших глаз — так называемое стереоскопическое зрение (зрение
двумя глазами), благодаря которому мы видим все тела не плос¬
кими, а пластичными (рельефными). Однако это свойство наших
глаз сказывается лишь при небольшом удалении рассматрива¬
емых предметов от глаз, а именно в среднем до 0,5 км, а очень
часто даже до 250 м. За этими пределами мы местность видим
как плоскую картину, без глубины и лишь по кажущимся разме¬
рам предметов (лес, дом и т. п.) заключаем, какой из них рас¬
положен дальше, а какой — ближе. Очевидно и тут без помощи
приборов глаза наши с боевой задачей изучения местности не
справятся. Особенно сказывается это в тех случаях, когда нужно по¬
точнее определить расстояние до противника или до отдельных
местных предметов. Вообще говоря, после длительной практики
мы можем довольно верно определять удаление от нас предметов
и людей на-глазу т. е, без всяких вспомогательных приборов.
5 *
67
При этом о расстоянии до предмета мы судим по мускульному
напряжению, необходимому для направления на него осей наших
глаз (рис. 55), а также по кажущимся размерам предметов, ясно¬
сти их очертания и количеству видимых деталей. Благодаря ма¬
лому расстоянию между глазами (около 65 мм), при небольшом
сравнительно удалении предметов, угол между
осями глаз становится уже очень мал (угол а
на рис. 55), и мы теряем возможность судить
о расстоянии до предмета. Поэтому глазомер,
являясь необходимым и важным для всех воен¬
ных, не может удовлетворить их. Приходится
вдобавок к нему снабжать войска специальны¬
ми дальномерами, в
большинстве случаев
оптическими (стр. 90).
Наконец есть еще
одна очень важная
задача для глаз бой¬
ца — это точное при-
целивание оружия.
Посмотрим, как глаз
справляется с этой нелегкой задачей. Прицелиться — это значит
совместить прорезь прицела, мушку и цель (рис. 56). Но для того
чтобы совместить три различные точки, очевидно надо все эти
точки видеть одновременно. А между тем прорезь прицела нахо¬
дится очень близко к глазу стрелка (около 10 см), мушка отстоит
от глаза на расстоянии около 1 м, а цель удалена обычно на
1 * 3^
Рис. 56. Прицеливание: 1 — прорезь прицела; 2— мушка; 3 — цель.
сотни метров, а для пулеметчиков и артиллеристов часто на не¬
сколько километров. Вот и спрашивается: может ли глаз человека
ясно, отчетливо видеть сразу три различно удаленных от него
точки? Известно, что не может. Для ясного видения различно
удаленных предметов глаз должен различно аккомодироваться,
т. е. приспособиться к получению изображения предмета каждый
раз на сетчатке. Значит при всем желании стрелка он не в сос¬
тоянии одинаково отчетливо видеть все три нужные для прице¬
ливания точки. Обычно стрелок сначала изучает, т. е. отчетливо
08
Рис. 55. Определение расстояния глазомером.
рассматривает цель, а потом старается ясно видеть мушку, огра¬
ничиваясь получением для цели и прорези прицела несколько
расплывчатых изображений в глазу. Неуменье приспособить глаз
нередко мешает стрелку научиться метко стрелять. Так напри¬
мер стрелок, старающийся все время четко видеть цель, не смо¬
жет точно подвести мушку вровень с краями прорези прицела
и в силу этого всегда будет делать грубые ошибки.
Как видим, и эту задачу глаз наш разрешает не совсем удов¬
летворительно, почему для очень точ¬
ной стрельбы часть винтовок и пулеме¬
тов в настоящее время снабжают осо¬
быми оптическими прицелами (стр. 70),
позволяющими прицеливаться точно
и без всякого утомления глаз. У артил¬
лерийских же орудий оптические при¬
целы существуют давно и без них в
наши дни трудно себе представить
сложную стрельбу артиллерии.
В заключение надо запомнить, что
на войне хорошее зрение необходимо
всем бойцам, но очень часто для раз¬
решения „боевых* задач приходится
„вооружать" глаза различными оптическими приборами, облег¬
чающими бойцам их тяжелую работу.
42. СТРОБОСКОП НА ТАНКЕ
Стробоскоп — это общеизвестная игрушка (рис. 57), нередко
применяющаяся в физических лабораториях для доказательства
продолжительности
зрительного впечат¬
ления в глазу. Внутрь
цилиндра с прорезя¬
ми вставлена бумаж¬
ная полоска с нари¬
сованными на ней
различными положе¬
ниями одного и то¬
го же движущегося
предмета (рис. 58).
Если смотреть сквозь прорези на быстро вращающиеся вместе
с цилиндром картинки, то глаз наш вместо отдельных рисунков,
69
Рис. 57. Стробоскоп.
Рис. 58. Картинка для стробоскопа (часть ленты).
увидит слитное движение нарисованного предмета. Стробоскоп —
это прообраз кинематографа. Казалось бы, что может быть общего
между такой безобидной игрушкой и грозным танком. А между
тем и стробоскоп находит себе применение на танке, защищая
командира танка от пуль и осколков снарядов.
Танк, как известно, покрыт со всех сторон стальной броней
(рис. 56 — 60, вып. I), в которой имеются отверстия (бойницы или
щели) для стволов оружия и для глаз бойцов и командира.
Вот эти-то отверстия нередко выдают команду танка. Во-первых,
меткий стрелок иной раз сумеет попасть точно в щель, а, во-
вторых (и это очень часто случается), любая пуля, ударившись
в броню вблизи шели, расплавляется1 и брызгами расплавленного
свинца поражает бойцов танка.
Чтобы избежать этого, придумали башню командира и наб¬
людателя делать подобной стробоскопу. В стальной броне вра¬
щающейся башни сделано много узких щелей по всей окружности.
При быстром вращении башни сидящий в ней отлично видит
всю местность кругом, подобно тому как мы видим рисунки
сквозь щели цилиндра стробоскопа. И в то же время командир
или наблюдатель отлично защищен от пуль и осколков, для ко¬
торых быстро вращающаяся стальная башня будет подобна
сплошному непроницаемому щиту.
В одном из опытных танков со стробоскопом щели были сде¬
ланы шириною в 2 мм каждая, всего щелей было 512, и враща¬
лась башня со скоростью 200—300 оборотов в минуту, т. е. 3—5
оборотов в секунду. Видимость при этих условиях из башни по¬
лучилась хорошая, и наблюдатель был хорошо защищен от пора¬
жения. В настоящее время опыты со стробоскопами на танках
ведутся во всех странах.
43. ОПТИЧЕСКИЕ ПРИЦЕЛЫ
Выше мы говорили уже (см. очерк на стр. 68), что глаз наш
не очень хорошо справляется с задачей направления оружия
в цель. Естественно поэтому стремление техники притти на по¬
мощь глазу и вооружить его таким прибором, который позволял
бы прицеливаться быстрее, точнее и с меньшим утомлением зре¬
ния. В настоящее время таких приборов много, и каждый из них
приспособлен для тех или иных видов оружия.
1 Надо вспомнить, что при всяком ударе выделяется теплота, а так как пуля
сильно нагревается при выстреле и в полете ('трение о воздух), то при ударе
о твердую броню свинцовый сердечник пули почти всегда расплавляется.
70
Начнем с ружья. Чаще всего на ружьях употребляется теле¬
скопический прицел (рис. 59 и 60).
Рис. 59. Телескопический ружейный прицел: 1—объектив, 2—окуляр; 3—по¬
ворачивающие линзы; 4 — прицельное приспособление;
Всякий, кто знаком с принципом действия земной (подзор¬
ной) трубы, легко поймет устройство этого прицела, оптическая
часть которого во всем подобна земной трубе. Здесь также кроме
Рис. 60. Цейсовский телескопический прицел на 3-линейной винтовке.
собирательных линз объектива и окуляра имеется система пово¬
рачивающих линз, благодаря которым стрелок видит местность
и цели прямыми (не перевернутыми). Ход лучей в таких прибо-
Рис. 61. Ход лучей в земной подзорной трубе: ОЬ—объектив; Ок—окуляр:
Р — переворачивающая линза; АВ —предмет; аЬ, а{Ь{ и а%Ь2 — изображения
предмета.
рах показан на рисунке 61. Кроме линз в трубке прицела находится
подвижное перекрестие. Глядя в трубку прицела, стрелок сразу
видит изображение цели и в той же плоскости перекрестие
(рис. 60). Значит, чгобы прицелиться, достаточно совместить пе¬
рекрестие с нужной точкой прицеливания. Это очень легко, так
как и перекрестие и цель видны одинаково отчетливо. Когда
стреляют на близкое расстояние (до 200 шагов), перекрестие на-
Рис. 63. Наблюдение за горизонтом в подзорную трубу.
вниз. В этом последнем случае стрелок, совмещая попрежнему
перекрестие с точкой прицеливания, тем самым придает стволу
нужный угол возвышения (рис. 62). Телескопические ружейные
прицелы имеют „увеличение* 3—4-кратное и „поле зрения- 6—8°,
т. е. все предметы видны в прицеле в 3—4 раза крупнее (ближе),
чем были бы они видны невооруженным глазом, и охватывает
72
Рис. 62. Схема прицеливания с помощью оптического прицела.
ходится на оптической оси трубы, которая параллельна оси ка¬
нала ствола. Когда же нужно поставить прицел для стрельбы на
некоторое расстояние, перекрестие перемещают особым винтом
прицел местность в пределах угла 6—8°. Благодаря увеличению
прицела стрелок более четко видит удаленные цели, которые
простым глазом он или не увидел бы вовсе или видел бы неясно,
Рис. 64. Призменный пулеметный прицел: I — объектив; 2 — призма; 3—оку¬
ляр; 4 — стекло с перекрестием; 5—прицельное кольцо.
без всяких деталей. Зато малое поле зрения (глаз имеет поле
зрения около 120—150°) заставляет стрелка приучаться к поль-
Рис. 65. Прицельные приспособления: Рис. 66. У панорамы.
1 — панорама; 2 — стебель прицела.
зованию таким прибором и сначала приблизительно наводить вин¬
товку в цель, глядя поверх прицела, а потом уже смотреть
в трубку.
73
Земные (подзорные) трубы применяются также на море как
простейшие приборы для наблюдения (рис. 63).
На пулеметах удобнее прицел не в виде прямой трубки,
а в виде коленчатого прибора, позволяющего использовать ук¬
рытие щитом, поэтому пулеметные прицелы чаще бывают призма-
Рис. 67. Орудийная панорама: 1 — призма-отражатель; 2—повора¬
чивающая призма; 3—неподвижная призма; 4—объектив; 5 — окуляр;
6 и! — стеклянные пластинки.
тическими. В таких прицелах (рис. 64) выпрямление изображе¬
ний получается не добавочными линзами, а с помощью призм
полного внутреннего отражения1, которые позволяют кроме того
1 Так называют призмы, от граней которых лучи отражаются, как от зеркала,
на основе закона полного внутреннего отражения. Происходит это в силу того,
что лучи падают на каждую из граней призмы под углами, ббльшими предель¬
ных углов преломления.
71
придавать прицелу коленчатую форму. Ход лучей в таком при¬
целе показан на рисунке 64. Призменные прицелы дают увеличение
в 2—2,5 раза и имеют поле зрения до 18°.
Наконец на артиллерийских орудиях употребляются так на¬
зываемые орудийные панорамы. Здесь уже в одном приборе соб¬
рана не только зрительная труба, но и точнейший измеритель¬
ный прибор, позволяющий измерять и отмерять весьма малые
углы. Часто называют поэтому орудийный прицел — панорамою-
угломером. Кроме того здесь прибор, с помощью которого при¬
дается стволу нужный угол возвышения, находится отдельно от
Рис. 68. Призменный бинокль: 1 — объектив; 2—окуляр; 3 — стекло с сет¬
кой делений; 4 — призмы; 5 — диоптрийная шкала; В — база #ежду объекти¬
вами; Ь — база между окулярами; О — шкала для установки труб по глазам.
оптической части прицела (от панорамы), которая образует вер¬
хнюю его часть (рис. 65—67). Наконец само слово панорама по¬
казывает, что оптическая часть орудийного прицела позволяет,
не сходя с места, видеть всю местность кругом на полные 360°.
Это очень важное для артиллерии свойство прицела позволяет
быстро наводить орудие не только в цель, которую артиллери¬
сты обычно не видят от орудия, но и в любую выбранную зара¬
нее „точку наводки" в стороне или сзади орудия. Все это вызы¬
вает сравнительно большую сложность устройства панорамы
и трудность полного уяснения ее действия. Однако основные ча-
75
сти оптики панорамы понять не¬
трудно. Здесь, как и во всякой
зрительной трубе, есть объектив
и окуляр (рис. 67) из собира¬
тельных линз. Объектив нахо¬
дится не у отверстия трубы, а
в вертикальной ее части. Сделано
это потому, что от панорамы не
требуется большого увеличения,
но длина ее должна быть доста¬
точна для устройства всех меха¬
низмов и для возможности наб¬
людать из-за укрытия, т. е. в спе¬
циальное окно или поверх ору¬
дийного щита (рис. 65—66). Кро¬
ме линз в панораме имеются три
при мы.
Верхняя призма — „отража¬
тель44—поворачивает все горизон¬
тальные лучи на 90°, т. е. делает
их вертикальными; она как бы за¬
меняет собой верхнее зеркало
Рис. 69. Ход лучей в призмах би- , п «
нокля. перископа (рис. 44). Призма-отра¬
жатель вместе с „головкой" па¬
норамы вращается вокруг своей оси и может быть направлена
по желанию в стороны и
назад под любым углом, из¬
меряемым на кольце угло¬
мера (рис. 67).
Рис. 70. Сравнительная диаграмма поля
зрения галилеевского (внутренний крчг)
и призменных биноклей.
Рис. 71. Шкала на окуляре
бинокля.
76
Средняя призма называется „поворачивающейтак как она
поворачивает лучи, меняя их местами, чем достигается частичное
выпрямление изображений. Эта
призма также вращается во¬
круг своей оси, причем враще¬
ние это происходит согласован¬
но с поворотами призмы-от¬
ражателя, но в два раза мед¬
леннее ее: когда отражатель
повернут на 90°, поворачиваю*
щаяся призма поворачивается
только на 45°. Благодаря этому
и форме самой призмы изобра¬
жения предметов в панораме
при любых поворотах головки
получаются всегда прямыми и
представляются наблюдателю
расположенными правильно и
прямо перед ним.
Наконец нижняя „неподвиж¬
ная", или „крышеобразная41,
призма поворачивает лучи еще
раз на 90°, т. е. снова делает
их горизонтальными и кроме
того окончательно выпрямляет
изображение, образующееся
перед окуляром как раз в том
месте, где находится стекло с
перекрестием.
Панорама имеет 4 X увели¬
чение и поле зрения в 10°.
Наводчик, установив заданные
деления на прицеле и на коль¬
це угломера панорамы, совме¬
щает перекрестие с точкой на¬
водки и тем самым наводит
орудие в цель.
В заключение надо заме¬
тить, что во всех описанных
прицелах, как видно из черте¬
жей, линзы не простые, а слож¬
ные и состоят обычно из не-
Рис. 72. Стереотруба: 1 — трубы: 2 —
приспособление для измерения углов
местности; 3—. держатель; 4 — лимб;
5—шкала для установки расстояния
между окулярами; 6—окуляры; 7—ша¬
ровой уровень лимба; 9 — деления лим¬
ба; 10 — шкала углов местности; 11 —
барабан для измерения углов местно¬
сти; 12 — отводка; 13 — барабан лим¬
ба; 14 — барабан для точной наводки.
77
Рис. 73 Стереотруба: 1 и 2 — призмы; 3 —
объектив; 4 — окуляр; 5—стекло с сеткой
делений.
скольких склеенных сте-
к >л, образующих одну об¬
щую систему. Делается
это с целью улучшения
изображения, главным об¬
разом для устранения
так называемой аберра¬
ции (сферической и хро¬
матической).
44: „ВОЕННЫЕ" БИНОКЛИ И
СТЕРЕОТРУБЫ
Бинокль — это прибор
для наблюдения двумя
глазами. В общежитии ча¬
сто можно встретить га¬
лилеевский или обыкно-'
венный бинокль, вполне
пригодный для театра и
для некоторых других
мирных целей. Но на вой¬
не эти бинокли ныне не
применяются, так как луч¬
шие образцы их при зна¬
чительном сравнительно
весе и большом объеме
дают увеличение не более
6 X (кратность), а поле
зрения у них при таком
увеличении всего лишь
около 4°. В условиях же
войны часто бывает нуж¬
но при минимальных раз¬
мерах значительно боль¬
шее увеличение и, глав¬
ное, большое поле зрения,
так как в бою время все¬
гда очень дорого, а при
малом поле зрения искать
цель приходится долго, и
на осмотр местности ухо¬
дит много времени.
78
„Военный** бинокль — это бинокль призменный (рис. 68), в ко¬
тором выпрямление изображений производится призмами Пор-
ро1. Ход лучей в таком бинокле и отдельно в призмах его по¬
казан на рисунках 68 и 69.
Помимо выпрямления изображения призмы позволяют поста¬
вить объективы ближе к окулярам, т. е. сократить длину всего
прибора, а значит и его вес. Мало и этого, призмы дают при¬
бору еще одно существенное преимущество перед галилеевским
биноклем,—они позволяют расставить объективы в два раза шире,
Рис. 74. Наблюдение в стереотрубу при разведенных трубах.
чем окуляры (рис. 68), а благодаря этому призменный бинокль
в два раза увеличивает дальность стереоскопического видения
(стр. 67). Тут надо вспомнить, что рельефно (пластично) мы ви¬
дим лишь при зрении двумя глазами и на очень небольшое рас¬
стояние, примерно до 0,5 км, так как глаза наши отстоят друг
от друга всего лишь на 65 мм. Расставляя объективы в два раза
дальше друг от друга, мы тем самым как бы увеличиваем вдвое
расстояние между глазами, а значит вдвое увеличивается и даль¬
ность стереоскопического видения.
1 Фамилия изобретателя.
79
Призменные бинокли вообще и в особенности некоторые спе¬
циальные образцы их дают сравнительно очень большое поле
зрения, а именно при 8 X увеличении поле зрения их бывает до
9°, в то время как у галилеевских биноклей при 6 X увеличении
поле зрения не превышает 4°. Какую разницу видимого состав¬
ляет это для наблюдателя, пс^казано на рисунке 70.
Для того чтобы в призменный бинокль одинаково хорошо
могли наблюдать люди с различным зрением (дальнозоркие, бли-
Рис. 75. Гипоскоп. Рис. 76. Труба 72-кратного увеличе¬
ния с диаметром объективов в 110 мм.
зорукие и нормальные), окуляры бинокля сделаны выдвижные
и имеют по окружности своей деления в диоптриях1 соответству¬
ющие номерам очков, нужных данному наблюдателю для исправ¬
ления его зрения. Ноль соответствует нормальному глазу (рис. 71),
цифры со знаком минус — близорукому, а со знаком плюс — даль¬
нозоркому. Для близорукого глаза окуляр нужно вдвинуть (при¬
близить к объективу), а для дальнозоркого наоборот выдвинуть.
Так как очень немногие обладают в точности нормальным зре-
* Диоптрия - единица для измерения оптической силы минз.
30
нием для обоих глаз, то пе¬
ред пользованием биноклем
необходимо пригнать его по
глазам. Для этого нужно
навести бинокль на удален¬
ный предмет с резкими очер¬
таниями и глядеть на него
поочередно лишь в один из
окуляров, обязательно оста¬
вляя другой глаз открытым Л.
Рис. 77. Зеркальный перископ
с полевым биноклем.
Поворачивая головку окуля¬
ра, добиваются вполне рез¬
кого (наилучшего) изобра¬
жения в бинокле. Проделав
однажды такую пригонку,
надо запомнить недостатки
своих глаз в диоптриях и
в дальнейшем пе\)ед поль¬
зованием биноклем сразу
* Когда человек смотрит одним
глазом, острота зрения его не¬
сколько изменяется.
Рис.78.Схема оптического перископа:слева
(фаг. I) две сложенных объективами астро¬
номических трубы; справа (фиг. 2) — схема
перископа: 1—объектив; 2— окуляр; 3— пово-
рачивающие линзы: 4—коллективные линзы.
6 Физика и война, вып. II.
81
Рис. 79. Окопный перископ пе¬
ременной высоты (1— 1,17 л) си¬
стемы Цейса (модель 3). Увели¬
чение поле зрения 17°;вес 10 кг.
82
Рлс. 80 Окопный артиллерийский пери¬
скоп системы Герца. Увеличение 15 X
и 10 X: высота 70 см; поле зрения 3,5—4°;
вес 15 кг.
ставить оба окуляра на нужные деления. Кроме такой пригонки
надо всегда раздвигать окуляры бинокля в точном соответствии
с расстоянием между зрачками глаз, для того чтобы глаза при
наблюдении не утмлялись и поле зрения бинокля было всегда
слитным. Для установки расстояния между окулярами надо от¬
жать зажимной винт шарнирной оси (рис. 68), развести трубки
бинокля доотказа и, наведя бинокль на удален¬
ный предмет, постепенно сближать трубки до
тех пор, пока поле зрения не станет четким
кругом (видно лишь одно изображение пред¬
мета). Заметив деление на головке оси (рис. 68),
надо сблизить трубки бинокля еще больше, до
получения двух полей зрения, и затем раздви¬
гать их опять до получения четкого изображе¬
ния. Если и на этот раз указатель останавли¬
вается на том же делении, значит бинокль
пригнан правильно, и можно запомнить расстоя¬
ние между зрачками своих глаз (оно показано
на шкале в миллиметрах). Если есть большая
разница, то надо проделать все снова. При ма¬
лой же разнице можно, сложив деления шкалы
для двух опытов, разделить сумму пополам и
считать полученный результат истинным рас¬
стоянием между зрачками глаз. х
Несмотря на отличные качества современных
призменных „полевых" биноклей, все же и они
не вполне удовлетворяют войска, и особенно
артиллеристов, которым необходимо тщательно
изучать цели и непрерывно наблюдать за стрель¬
бой обычно на несколько километров. Рука
устает держать бинокль у глаз, да и глаза
утомляются, если смотреть в прибор непрерыв¬
но. А если все время опускать и поднимать би¬
нокль, то трудно каждый раз сразу, найти нуж¬
ный участок местности. В бинокль нельзя наблюдать из-за укры¬
тия, значит наблюдатель будет подвергаться в бою большому
риску. А главное бинокль все же не дает достаточно пластичного
(рельефного) изображения удаленной местности. Все это привело
к употреблению в артиллерии специальных наблюдательных при¬
боров, так называемых стереотруб.
Стереотрубы бывают большие и малые. Малые употребляются
редко и немногим отличаются от биноклей по их свойствам. Боль-
6*
83
Рис. 81. Мачтовая
перископическая
труба.
шие же (рис. 72) устанавливаются
на треноге или на специальном
штыре и представляют собой
сдвоенную коленчатую зритель¬
ную трубу длиной около 32 см.
Ход лучей и внутреннее ус¬
тройство стереотруб понятны из
рисунка 73, где представлена в
разрезе одна половина трубы.
Призмы здесь, так же как в
панораме, и выпрямляют изобра¬
жения, и изменяют ход лучей,
позволяя наблюдать при трубах,
разведенных в стороны (рис. 74),
или из-за укрытия.
При разведенном положении
труб стереотруба дает очень пла¬
стичное изображение даже весь¬
ма удаленной местности, так как
у нее концевые отражатели рас¬
ставлены в 11 раз дальше, чем
окуляры. При сведенном же по¬
ложении труб стереотруба облег¬
чает непрерывное наблюдение и
делает его сравнительно безопас¬
ным. Кроме того стереотруба поз¬
воляет производить измерение
углов, для чего у нее есть пере¬
крестие и специальный лимб с
делениями (рис. 72).
Обыкновенные полевые бинок¬
ли имеют увеличение от 6 X до
12 Х> но чаще всего бХи 8Х-
Поле зрения их колеблется от 7
до 9°. Большие стереотрубы име¬
ют увеличение 10 X (иногда с пе¬
ременой окуляра до 20 X) и поле
зрения 5°.
Рис. 82. Схема перископов подводных лодок: 1 — верхняя призма; 2—объ¬
ектив и коллективная линзам 3 — система поворачивающих линз (призм);
4— окуляр с коллективной линзой; 5 — нижняя призма.
84
Рис. 83. Поле зрения омнископа (перископа
с кольцевым изображением).
Рис. 84. Дальномерный
треугольник.
рошо укрыт от неприятель¬
ских снарядов. Поэтому в
1914—1918 гг. применялись
еще более длинные зритель¬
ные трубы, называемые „ги¬
поскоп" (рис. 75). У этих
труб высота доходила почти
до 4 му и устроены они
были так, что позволяли на¬
блюдать в них сразу двоим
(можно было расставлять
окуляры). Не удовольствова¬
лись также и увеличениями
в 12 X и даже 20 X- Неко¬
торые трубы (рис. 76) имели
увеличение до 72 X- Каждый
объектив такой трубы имел
диаметр 110 мм. Все это
Как показал опыт мировой войны, во многих случаях войска не
удовлетворялись даже и боль¬
шими стереотрубами, так как
наблюдающий в них все же
не мог быть достаточно хо-
Рис. 85. Монокулярный дальномер.
85
лишний раз показывает, какое большое значение имеют опти¬
ческие приборы на войне и как важно уметь полностью исполь¬
зовать их свойства.
Раньше мы познакомились уже с зеркальными перископами и
их недостатками (стр. 61). Знаем мы теперь и более сложные
приборы для наблюдения из-за укрытия (стереотрубы и гипоста¬
ты). Однако ни те, ни другие не обеспечивают еще войска во
всех случаях их деятельности. Зеркальные перископы имеют
слишком малое поле зрения и дают возможность наблюдать не
дальше, чем видно простым глазом (даже несколько ближе).
Стереотрубы же и гипоскопы слишком дороги и не могут быть
устанавливаемы в большом количестве. А между тем всякий на¬
блюдатель в пехоте в период „позиционной войны44, т. е. когда
Рис. 86. Схема монокулярного дальномера: ОЬ — объективы; Ок —окуляр;
2{ — 2Га — зеркала (призмы); Р{ и Р2 — поворачивающие призмы.
войска зарываются в землю и подолгу стоят на одном месте, ну¬
ждается в удобном и дешевом приборе для наблюдения. Про¬
стейшим разрешением этой задачи является комбинация из зер¬
кального перископа и полевого бинокля (рис. 77). Тут мы вме¬
сто невооруженных глаз направляем на нижнее зеркало перископа
бинокль. Это дает уже возможность наблюдать почти на такое
же расстояние, как и в бинокль вообще, но поле зрения при
этом получается все же очень малое. Поэтому стали изготавли¬
вать специальные оптические перископы для наблюдения одним
глазом (это значительно удешевляет прибор). Внутреннее устрой¬
ство таких перископов обычно бывает подобно двум сложенным
объективами астрономическим трубам (рис. 78) с добавлением
вместо зеркал двух призм полного внутреннего отражения.
45. ОПТИЧЕСКИЕ ПЕРИСКОПЫ
86
Известно, что если смотреть в объектив астрономической
трубы т, то все предметы покажутся уменьшенными. Значит верх¬
няя часть перископа дает уменьшенное изображение местности.
Но зато нижняя труба увеличивает это изображение, и если
взять ее с большим, чем у верхней трубы, увеличением, то в ко¬
нечном итоге наблюдатель будет видеть и^естность приближен¬
ной. Такое устройство нужно здесь для того, чтобы прибор был
Рис. 87. Поле зрения монокуляр¬
ных дальномеров.
достаточно длинный (иначе он
не дает нужного укрытия) и с до¬
статочным полем зрения. Призмы
перископа заменяют лишь обык¬
новенные плоские зеркала и два¬
жды поворачивают лучи на 90°.
Однако в таком виде перископ
обладал бы все же недостаточ-
н лм полем зрения, поэтому в
схему его добавляют обычно еще
две так называемые коллективные
линзы (рис. 78, фиг. 2). Верхний коллектив как бы уменьшает
фокусное расстояние объе <тива перископа (окуляра верхней
астрономической трубы), а нижний коллектив выполняет ту же
роль по отношению к окуляру перископа (окуляру нижней трубы).
При полной схеме перископа линзы его называют, как и во
всякой зрительной трубе: обращенную к предмету — объективом,
а обращенную к глазу — окуляром; средние же—системой пере¬
ворачивающих линз (иногда их заменяют одной).
< Ее называют также грубой К е н л е р а.
87
Увеличение полевых перископов бывает от 1,5 X до 10 X при
поле зрения от 2,4 до 5°. Высота их колеблется от 70 см до
4,5 м. По форме они бывают весьма различны в зависимости от
назначения (рис. 79—80). В мировую войну немцы применяли
перископ даже в виде мачтовой трубы высотой в 26 м (рис. 81).
Как видно из рисунка 81, укреплять такую трубу приходилось спе¬
циальными растяжками из канатов, а для перевозки ее нужна
была отдельная повоэка.
Рис. 88. Схема стереоскопического дальномера: 2,{ — — отражатели
(призмы); ОЬ — объективы; Ок — окуляры.
Особое значение приобретают перископы на подводных лод¬
ках (вып. I, стр. 81 ). Когда лодка погружена в воду, ее глазами
является перископ, кончик которого торчит над поверхностью
воды.
Перископы подводных лодок в основном имеют такое же
устройство, как и описанные выше оптические полевые пери¬
скопы (рис. 82). Разница лишь в том, что здесь не нужно бывает
значительного увеличения и очень важно как можно большее
88
поле зрения. Дело в том, что командир подводной лодки упра¬
вляет ею, глядя в перископ, поэтому он должен видеть сквозь
него так же, как если бы он глядел невооруженным глазом. Иначе
трудно рассчитать удаление тех или иных предметов и вообще
труднее ориентироваться в окружающей лодку обстановке. Пери¬
скопы подводных лодок бывают длиной до 10 м и имеют увели-
Рьс. 89. Поле зрения стереоскопического дальномера с постоянной школой.
Рис. 90. Поле зрения стереоскопического дальномера с подвижной
отмет ой.
чение примерно 1,5 X, а поле зрения около 60°. Устройство этих
перископов иногда бывает очень сложным, соединяя в себе свой¬
ства и перископов и панорам (так называемые клептоскопы), а
иногда они позволяют видеть всю местность кругом (на 360°),
не поворачивая ни всего прибора, ни верхней его части (такие
приборы называют омнископами:). Чтобы представить себе, что
видит наблюдатель (командир) в такой прибор, поле зрения ом-
89
нис^опа Цейса показано на рисунке 83. В середине видно четкое
изображение, даваемое собственно перископом, а по краям поля,
благодаря омнископу, получено изображение всего, что находит¬
ся вокруг наблюдателя. Как видим, наука И техника достигли в
этой области отличных результатов, вооружив войска и под зем¬
лей и под водой отличными приборами для наблюдения за про¬
тивником.
46. КАК ИЗМЕРЯЮТ РАССТОЯНИЯ, НЕ СХОДЯ С МЕСТА
Известно много способов измерения расстояния между двумя
точками без непосредственного промера. Однако все эти спо¬
собы требуют или
особых условий (на¬
личие вблизи одной
из точек высокого
дерева или дома)
или чаще всего до¬
вольно длительных
измерений вспомо¬
гательных расстоят
ний. Не сходя же
с места, более или
менее точно изме¬
рить расстояние до
удаленной точки по¬
зволяют лишь спе¬
циальные оптические
приборы — дально¬
меры. Все такие оп¬
тические дальноме¬
ры основаны на ре¬
шении п рямоуголь-
ного треугольника по
острому углу и противолежащей стороне (рис. 84). Тригономе¬
трия позволяет, зная величину угла ВАС (а) и отрезка ВС (Ь),
вычислить также и величину отрезка АВ (О) Таким образом,
если нам нужно узнать расстояние между точками А и В, то до¬
статочно отмерить от В некоторую величдау ВС и затем опреде¬
лить угол ВАС.
* АВ= ВС : ВАС (тангенс угла ВАС) или в букЕах:
а
90
Рис. 91. Окоп сплошной для стрельбы стоя со
дна рва.
Все это и выполняют оптические дальномеры „с постоянной
базой", единственно позволяющие.измерять расстояния, не сходя
с места и без помощи других приборов или людей, т. е. как
раз в таких условиях, какие чаше всего бывают на войне. Даль-
Рис 92. Газоубежище.
номеры „с постоянной базой" получили свое название благодаря
тому, что величина отрезка ВС (рис. 84) у них постоянная и на¬
ходится в самом приборе; изменяется же и подлежит изменению
только угол ВАС.
В зависимости от прин¬
ципа устройства таких
дальномеров они разде¬
ляются на два вида: мо¬
нокулярные,^ е. для на¬
блюдения одним глазом,
и стереоскопические, т. е.
использующие особенно¬
сти зрения двумя глазами.
Монокулярные дально¬
меры (рис. 85) имеют та¬
кое устройство. По кон¬
цам длинной (обычно не
меньше 70 см) горизон¬
тальной трубы находятся призмы-отражатели (рис. 86), условно
показанные на схеме в виде простых плоских зеркал. В середине
трубы одна над другой находятся другие две призмы, соответ¬
ственно параллельные концевым призмам. Между призмами рас¬
положены линзы-объективы, а перед средними призмами — оку¬
ляр. Кроме того между одним из двух объективов и средней
91
Рис. 93. Стальной щит для прикрытия
головы наблюдателя: 1 — щит; 2 — прорез;
3 — подставка.
Рис. 94. В бою войска стремятся укрыться за каждой складкой
местности.
призмой находится система вращающихся тонких призм (на
рис. 86 Рг и Р2).
Если предмет, до кото¬
рого хотят измерить рас¬
стояние, находится в беско¬
нечности (например звезда),
то на обе концевых призмы
упадут параллельные лучи,
и в объектив будет видно
одно лишь слитное изобра¬
жение предмета. Если же
предмет А находится не
дальше 10—12 км, то лучи
от него будут заметно не
параллельны и в силу этого
различно отразятся и пре¬
ломятся в призмах и лин¬
зах правого и левого колен
дальномера (на рис. 86 ход
такого луча в правом коле¬
не показан пунктиром). Бла¬
годаря этому наблюдатель
Рис 95. Двое маскируются тенью от
столба.
увидит изображение, у которого верхняя часть не будет совпа¬
дать с нижней (рис. 87), так как каждая из средних призм по¬
крывает только одну половину поля зрения дальномера. Пред¬
полагается при этом, что добавочные призмы Рл и Р2 образуют
плоскопараллельную пластину (показано на рис. 86 пунктиром),
не влияющую на ход луча.
Рис. 96. Использование фона и окружающих предметов в целях
маскировки.
Чтобы теперь определить расстояние до точки Д надо вра¬
щать с помощью специального маховичка одну из добавочных
призм (Р2) до тех пор, пока изображения в верхней и нижней
частях поля зрения не сольются. Этим самым и производится
измерение угла ВАС, так как очевидно, что чем больше этот
угол, тем большее смещение произойдет в частях поля зрения.
На .основании расчетов в дальномере заранее наносится шкала
93
расстояний, либо на самом маховике, вращением которого сов¬
мещают поле зрения, либо сбоку ви¬
димого наблюдателю поля зрения,
вдоль которого перемещается спе¬
циальный указатель расстояний. Таким
путем в очень короткий срок и до¬
статочно точно определяется расстоя¬
ние до любой точки в пределах до¬
сягаемости дальномера. Недостатком
этого дальномера являются трудность
определения расстояния до быстро
двигающихся целей (самолеты, кон¬
ница, танки) и сравнительно быстрое
утомление глаза наблюдателя.
Стереоскопический дальномер ус¬
троен несколько по иному принципу.
Здесь уже каждое колено трубы за¬
канчивается в середине самостоятель¬
ной полной призмой и своим окуля¬
ром (рис. 88). Поэтому наблюдатель
видит в него поле зрения, подобное
получаемому в бинокле или в стерео¬
трубе. Но так как длина трубы бе-
Рис. 97 б. Зимняя маскировка: на бойцах белые халаты,
делающие их похожими на кучи снега.
Рис. 97 а. Зимний маскхалат.
рется обычно более метра и даже до 10 м, то вся местность
видна очень рельефно и позволяет отчетливо сказать, какой пред¬
мет дальше, а какой ближе к наблюдателю. Достаточно бывает
в этом же поле зрения нанести на стекле специальные знаки,
подобные удаляющимся верстовым столбам (рис. 89), чтобы на¬
блюдатель сразу мог сказать, на каком расстоянии от него нахо¬
дится любой видимый предмет.
^ще точнее получаются измерения, когда в поле зрения даль¬
номера помещается так называемая „подвижная отметка" (рис. 90),
Рис. 98. Горизонтальная сетка для маскировки орудий, зарядных
ящиков и т. п.
кажущаяся наблюдателю как бы висящей в воздухе над тем или
иным предметом. Перемещение этой отметки производится спе¬
циальным маховиком, на котором сразу можно прочесть рас¬
стояние до того предмета, над которым кажется висящей отметка.
В этом дальномере, как бы быстро ни двигалась цель, наблю¬
датель успевает следить за ней и все время перемещать отметку,
т. е. непрерывно измерять расстояние до цели. Глаза наблюда¬
теля не утомляются, так как он без напряжения глядит обоими
глазами. Единственный недостаток стереоскопических дальноме¬
ров— это их громоздкость и необходимость подбирать наблюда¬
телей к ним из числа лиц с хорошим стереоскопическим зре¬
нием.
95
Те и другие оптические дальномеры очень помогают войскам,
позволяя им быстро и точно определять расстояния до целей.
Особенно большое значение имеет это для стрельбы по самоле¬
там и на море, где на-глаз определять расстояние почти невоз¬
можно.
47. ОПТИЧЕСКИЙ ОБМАН ЛУЧШЕ ПРОЧНОГО ЩИТА
Чтобы укрыться от пуль и снарядов в бою, есть два пути:
защитить себя от поражения путем создания прочного щита (из
стали, бревен, камня или земли) или сделаться невидимым вра¬
гу (спрятаться, обмануть врага). И то и другое одинаково нахо-
Рис. 99. Замаскированное сверху орудие.
дит себе применение на войне. Если есть какая-нибудь к тому
возможность (время, материал и т. п.), войска строят окопы
(рис. 91), убежища (рис. 92), прикрываются стальными щитами
(рис. 93), защищают себя со всех сторон. Но если время не поз¬
воляет (например в период атаки) или нет нужных материалов,
войска прячутся за всякой складкой местности (рис. 94), в ку¬
стах, в густой траве или в хлебах, за деревом, в канаве и т. д.
Кроме того войскам всегда необходимо по возможности скрыть
себя, вводя противника в обман. Какое бы прочное ни было убе¬
жище и как бы хорош ни был окоп или щит, если они отчетливо
видны противнику, всегда найдутся средства, с помощью кото¬
рых защита войск может быть разрушена. Десятки и сотни со¬
временных крупных снарядов или авиационных бомб в конечном
96
«тоге могут разрушать любое полевое укрепление войск. И очень
часто одно лишь знание противником места расположения или
направления движения войск приносит им громадный вред*
Рис. 100. Стрелки в мае к плащах в жниве (расстояние между ними Юм).
В силу всего этого мы и написали в заголовке этого очерка,
что оптический обман—лучше прочного щита и, можно добавить,
нужен даже самому проч¬
ному щиту. Если противник
не видит и не знает точно,
где наши войска, то он не
может причинить им боль¬
шого вреда.
Каким же путем можно
сделаться невидимым и об¬
мануть зрага? Способов для
этого есть очень много, и
лоч^ги все они основаны на
зрительных обманах, т. е. на
использовании недостатков
нашего зрения. Мы здесь не
перечислим и сотой доли
тех приемов, которые воз¬
можны для войск с целью
ввести в заблуждение врага, и остановимся лишь на главнейших
принципах маскировка интересных с точки зрения физики.
* Маскировкой называют все то, что служит для создания ложного пред¬
ставления о маскируемых войсках или предметах.
7 Физика и война, вып. II.
Рис. 101. Имитированный ложный окоп.
Известно например, что видимость всех тел зависит прежде
всего от яркости их освещения. Поэтому тенью можно укрыться
от взора врага (рис. 95). Прячась за дерево или за куст, надо
всегда стараться располагаться с теневой стороны их —этим
самым уменьшается возможность обнаружения спрятавшегося.
Тоже и при маскировке от само¬
лета: стать в тень дома, лечь,
вдоль тени от столба — все это
отлично укроет от взора летчика,
так как слабо освещенный пред¬
мет будет незаметен для глаз-
Громадное значение для сте¬
пени видимости нами предметов
играет окружающий их фон, при¬
чем тут одинаково важны и яр¬
кость освещения этого фона и
его цвет. Так например звезды и
луна не видны простым глазом!
днем только потому, что яркое
небо делает их невидимыми. В
большую зрительную трубу те же
звезды и луна видны и днем, так
как труба является как бы ко¬
зырьком для глаза, защищая его от действия на сетчатку ярка
освещенного неба. Тот же примерно смысл имеет и прикрытие
глаз козырьком фу¬
ражки или рукой, но
здесь главным обра¬
зом мы защищаем
глаза -от раздражаю¬
щего действия солн¬
ца. Однако невиди¬
мы на ярко освещен¬
ном фоне лишь яр¬
кие же предметы,
темные же тела на¬
оборот резко выделяются на ярком фоне. Поэтому блестящий
штык менее заметен на фоне неба, чем на темном фоне, а чело¬
век наоборот на фоне неба виден отчетливо и должен всячески
этого избегать (рис. 96).
То же и с окраской фона. Если цвет фона близок к цвету
предмета, то предмет виден плохо и его можно не заметить
Рис* 102. Камуфлированные
маскхалат и масккостюм.
Рис. 103. Камуфлированный бронеавтомобиль.
вовсе. Если же цвета резко отличаются друг от друга — предмет
виден ясно. Так как на войне нередко возможна произвольная
окраска важных для сокрытия предметов, то в войсках применя¬
ют специальные приемы краскомаскировки. Прежде всего бой¬
цов одевают в одеж¬
ду „защитного" цве¬
та, т. е. цвета наиме¬
нее видного на фоне
зелени и земли. Зи¬
мой же в некоторых
случаях разведчиков
(наблюдателей) оде¬
вают в белые хала¬
ты, чтобы сделать их
невидимыми на фоне
снега (рис. 97). Что¬
бы скрыть орудие,
окоп или стрелков,
покрывают их полот¬
нищами, окрашенными в цвет окружающей местности, или сет¬
кой, в которую вплетают траву (если кругом луг), колосья ржи
Рис. 105. Снимок с самолета: окон» частично покрытый и
замаскированный; очертание его остается заметным.
(если кругом рожь) или одевают стрелков в особые халаты и т. п.
(рис. 98, 99, 100).
Краскомаскировкой пользуются также с целью обмануть вра¬
га. Если прикрыть настоящий окоп, то противник естественно не
поверит, что здесь нет войск, которые обязательно выдадут себя
стрельбой, шумом и т. п. Надо уверить противника в наличии
Рис. 104. Камуфлированный самолет.
Рис. 106. Заснятая с бреющего полета (полет на малой
высоте) входящая в деревню войсковая часть.
окопов там, где их нет на самом деле. Для этого распыляют
краску цвета земли где-либо в стороне от окопов (рис. 101).
С самолета или с высокого на¬
блюдательного пункта окрашен-
* ная так полоса будет казаться
окопом.
Можно также скрыть истин¬
ный вид и размеры предмета, при¬
чудливо окрасив его произволь¬
ной формы пятнами. Такую окра¬
ску называют камуфляж (рис.
102— 104). Камуфлированный ха-
, лат делает человека похожим
: издали на куст, а броневик или
' самолет1 настолько теряют свою
; форму, что трудно разобрать, что
это такое.
При всем этом не нужно забы¬
вать, что маскировка—дело слож-
г, ное и иногда при неумелом ее
применении вместо пользы мо¬
жет принести вред. Для примера
возьмем способ покрытия сверху
тканью. Если ткань гладкая и неудачно окрашена, то сверху она
* Самолет имеет смысл окрашивать так только для Маскировки его на земле.
100
Рис. 107. Панорамная фотокамера.
будет видна отчетливо, так как окружающая земля рассеивает
свет, а гладкая ткань будет отражать свет.
Чтобы легче было разоблачать маскировочные обманы про¬
тивника, оптика, породившая их, сама же дает и средства за¬
щиты. Лучше всего действует с этой целью фотография. То, что
глазом заметить иной раз невозможно, на фотопластинке видно
отчетливо (рис. 105 и 106). Специально с целью такого разобла¬
чения придумали даже особую панорамную фотокамеру (рис. 107),
которая позволяет делать перспективные снимки местности из-за
укрытия и на большие расстояния (снабжена телеобъективом с
фокусным расстоянием в 120 см). Но чаще всего разоблачают
маскировку снимками с самолетов, почему особенно тщательно
маскироваться нужно сверху.
В настоящее время маскировка составляет одну из существен¬
ных отраслей военного дела и применяют ее во всех случаях бо¬
евой деятельности. Приведенные здесь примеры могут при этом
служить доказательством того, что полное понимание приемов
маскировки и сознательное умелое использование их требуют хо¬
рошего знания физики вообще и учения о свете в частности.
101
Ответы к задачам
1. 5,1 л.
2. Около 6,3 л.
3. Почти 82 атм.
4. Около 42,5 атм.
5. 49,2 л.
6. Около 74 атм.
9. 15.
10. 122 м дальше.
13. 18 сек.
14. 71,9 сек.
15. Около 27°/0, 1,074, 116 НР.
18. Примерно через 8 сек.
19. 1) удар балистической волны,
2) свист снаряда,
3) звук выстрела и одновременно звук снаряда.
20. 1760 м.
21. 6940 м.
22. 1670 м.
23. 3 КМ.
102
ОГИЗ —КНИГОЦЕНТР
РАБОЧАЯ ШКОЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА
СЕРИЯ ПО ФИЗИКЕ
Под общей редакцией А. Бачинского
Васильев Б.—Аэронавтика (воздухоплавание).
Гиз. 1930. Стр. 94. Ц. 75 к.
Виноградове. — Как люди создают машины.
Гиз. 1930. Стр. 61. Ц. 50 к.
Галанин Л. — Телеграф.
Гиз. 1929. Стр. 55. Ц. 40 к.
Горячкин Е.— Как рассчитать и сделать электри¬
ческую проводку. Изд. 2-е, дополн. и перераб.
Гиз. 1930. Стр. 16$. Ц. 1 р. 10 к.
Горячкин Е. — Переменный ток и его законы.
Гиз. 1929. Стр. 102. Ц. 1 р. 15 к.
Дюрнбаум Н.— Гидравлический пресс и его при¬
менения. Стр. 56. Ц. 50 к.
Жабров А. — Летательные машины.
Гиз. 1930. Стр. 88. Ц. 65 к.
Павша А.—Центр о б еж н ая сила и ее технические
приложения.
Гиз. 1930. Стр. 64. Ц. 50 к.
Раскин М. и Цимбалистый М.—Телефон и телефонная
станция.
Гиз. 1929. Стр. 80 —|— 3 табл. Ц. 1 р.
Сахаров Д.— Электрическая лампочка и физичес¬
кие опыты с нею.
Гиз. 1930 Стр. 72. Ц. 45 к.
Цветков К. — Водяные силовые установки.
ПРОДАЖА В ОТДЕЛЕНИЯХ И МАГАЗИНАХ КНИГО-
ЦЕНТРА ОГИЗа и в „КООПКНИГАХ*
ОГИЗ—КНИГОЦЕНТР
РАБОЧАЯ ШКОЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА
СЕРИЯ ПО ХИМИИ
Под общей редакцией П. П. Лебедева
Вольфкович С. и Донде А.— ЭКСКУРСИИ ПО ХИМИ¬
ЧЕСКИМ ЗАВОДАМ МОСКВЫ. Для учащихся и
самообразования.
Гиз. 1929. Стр. 112+1 табл. Ц. 70 к.
Донде А. — ОТРАВЛЯЮЩИЕ ХИМИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА
НА ВОЙНЕ И В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ. Изд. 3-е.
Гиз. 1930. Стр. 64. Ц. 35 к.
Дукельский М. — Обработанное топливо.
Гиз. 1928. Стр. 120. Ц. 55 к.
Изгарышев К. — Гальванопластика и гальваностегия.
Гиз. 1926. Стр. 79. Ц. 30 к.
Лукьянов П. — Серная кислота и сода.
Гиз. 1926. Стр. 100. Ц. 45 к.
Малахов Б. — Вода, ее исследование и очистка.
Гиз. 1926. Стр. 92. Ц. 40 к.
Фридрих М. — Клуб юных химиков. Перевод С. нем.
Е. Н. Мисюра.
Вып. I. Путь к открытиям.
Гиз. 1930. Стр. 120. Ц. 50 к.
Вып. II. Свой химик в доме.
Гиз. 1930. Стр. 40. Ц. 40 к.
Челинцев В. — Соревнование лаборатории с природой в деле
создания органических веществ.
Гиз. 1927. Стр. 88. Ц. 70 к.
ПРОДАЖА В ОТДЕЛЕНИЯХ И МАГАЗИНАХ КНИГО-
ЦЕНТРА ОГИЗа и в „КООПКНИГАХ”
ИЗДАТЕЛЬСТВО ЦК, МК и ЛК ВЛКСМ
„МОЛОДАЯ ГВАРДИЯ"
ЕДИНСТВЕННЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ
ПОПУЛЯРНЫЙ ЖУРНАЛ ДЛЯ ПОДРОСТКОВ
ЗНАНИЕ-
СИЛА
ОРГАН ЦЕНТРАЛЬНОГО БЮРО
ДЕТСКИХ КОММУНИСТИЧЕС¬
КИХ ОРГАНИЗАЦИЙ ПРИ ЦК
ВЛКСМ И НАРКОМПРОСА
РСФСР
Выходит 2 раза в месяц Ответственный редактор И. РАЗИН
ЖУРНАЛ СОДЕРЖИТ СЛЕДУЮЩИЕ ОТДЕЛЫ:
Рассказы; научно-фантастические, технические. Природа и человек.
Научные статьи по всем отраслям знания. По стране советской: пя¬
тилетка и социалистическое строительство, политехническая школа,
Новости науки и техники. Наши предложения! чертежи и описания
самодельных моделей, приборов и инструментов, сделанных нашими
читателями. На технических станциях. Юный электротехник. Юный
авиамоделист. Юный фотограф. Юный физик. Юный химик. Юный
мастер. Самодельное оборудование мастерской и лаборатории. За¬
дачи и опыты.
освещает вопросы социалгстического стро¬
ительства СССР, ведет борьбу »а пятилетку,
борьбу за промфинплан в участие в ней детей.
■ глгетса массовым, боевым органом в деле
политехнического воспитания детей.
может быть в годной мере использован школь¬
никами в проработке программных задания.
ПОДПИСНАЯ ЦЕНА НА 1931 ГОД
На год—4 р. 20 к., 6 мес. — 2 р. 10 к., 3 мес.~1 р. 05 к.
Отдельный номер—20 к.
ПОДПИСКА ПРИНИМАЕТСЯ: В ПЕРИОДСЕКТОРЕ КНИГО-
ЦЕНТРА ОГИЗА—Москва, центр, Ильинка, 3; в
магазинах, отделениях и киосках КНИГОЦЕНТРА
и на почте,