Нужен был какой-то финт ушами. Нестандартный ход. Если нельзя сделать сам материал для большого ствола радикально лучше, может, можно изменить конструкцию так, чтобы выжать максимум из того, что есть? Скомпенсировать недостатки одного материала достоинствами другого?
Я сидел в своей каморке, перебирал эскизы, разглядывал обломки металла. Думал про сопромат, про то, как распределяются напряжения в стенках пушки при выстреле. Самая дикая нагрузка — внутри, в канале, где давление пороховых газов адское. А наружные слои металла напрягаются меньше. А что, если сделать ствол не цельным куском, а составным?
Мысль показалась дикой. Составной ствол? Это как? Но потом я вспомнил бочки! Обычные деревянные бочки. Их же делают из отдельных дощечек-клепок и стягивают железными обручами. Обручи создают предварительное сжатие, и вся конструкция становится прочной, держит давление жидкости. А колеса у телег? Тоже обод стягивает спицы и ступицу. Принцип тот же — внешнее сжатие для прочности.
А что, если применить этот принцип к пушке? Сделать ствол из двух (или даже трех) слоев? Внутренний слой — труба, сам канал ствола. Ее можно отлить из моего улучшенного, более прочного чугуна. Пусть он хрупкий на разрыв, зато на сжатие работает неплохо. А снаружи на эту трубу натянуть, с натягом, один или несколько слоев из другого металла — из ковкого железа, из которого ковали ружейные стволы, и которое гораздо лучше держит растяжение, чем чугун.
Как это сделать? Отлить внутреннюю чугунную трубу потоньше, чем обычно. Тщательно ее обточить снаружи (вот где мой токарный станок пригодится!). Потом выковать из полосового железа кольца или цилиндры — бандажи. Нагреть эти бандажи докрасна, чтоб они расширились. Надеть их горячими на холодную чугунную трубу. А когда железо остынет, оно сожмется, с дикой силой обхватит чугунную основу, создавая то самое предварительное сжатие внутри!
Получится такой «сэндвич»: внутри — твердый, износостойкий (относительно) чугун, а снаружи — вязкое, прочное на разрыв железо, которое не даст чугуну треснуть от давления газов. По сути, я предлагал применить к артиллерии принцип, который потом назовут «скреплением ствола».
Идея меня захватила. Это было нестандартно, не похоже ни на цельное литье, ни на ковку из полос. Это был комбинированный подход, использующий сильные стороны разных материалов и технологий, которые тут были доступны. Отлить чугунную трубу было проще, чем целый ствол. Выковать железные бандажи — тоже вполне реально для местных кузнецов. Самое сложное — обеспечить точную подгонку трубы и бандажей и сам процесс горячей насадки. Тут нужна была точность размеров, равномерный нагрев бандажей, быстрая и аккуратная сборка.
Но зато какой результат мог получиться! Ствол, скрепленный таким макаром, должен был держать гораздо большее давление, чем обычный чугунный или даже бронзовый. А значит, можно было либо сыпать больше пороха в существующие калибры, получая большую дальность и пробивную силу, либо даже делать пушки бОльшего калибра, не боясь, что их разорвет. Это могло стать тем самым «средством против шведских кораблей», которого так ждали генерал и капитан Головин!
Конечно, геморроя предстояло море. Как обеспечить герметичность между слоями? Как такая конструкция поведет себя после многих выстрелов? Как ее потом обрабатывать — сверлить канал, нарезать резьбу для винграда (задней части)? Вопросов было куча. Но сама идея казалась здравой с точки зрения механики и сопромата. И главное — она была реализуема здесь и сейчас, не дожидаясь революции в металлургии.
Я схватил уголек и начал лихорадочно чиркать на доске эскизы составного ствола. Внутренняя труба, наружные бандажи, схема сборки… Надо было всё тщательно продумать, прикинуть (хотя бы примерно) напряжения, определить оптимальную толщину слоев. А потом — идти с этой идеей к Орлову и Шульцу. Убедить их будет непросто. Они наверняка решат, что это очередная моя «дичь». Но у меня теперь был не только «дедовский секрет», но и какой-никакой авторитет, заработанный прошлыми успехами. И главное — у меня было нестандартное, рискованное, но, возможно, единственно верное решение в этих условиях.
Прошло еще несколько недель тяжкого труда, споров, проб и ошибок. Уговорить начальство — то бишь, Шлаттера, через поручика Орлова — дать добро на изготовление опытного составного ствола было делом неимоверно трудным. Шлаттер долго морщился, называл мою затею «фантазией» и «пустой тратой казенного припасу». Но Орлов был настойчив, напирал на приказ генерала «изыскивать средства супротив шведской брони» и на удачный опыт с улучшенным чугуном. В конце концов, полковник махнул рукой: «Делайте! Но ежели сей… пирог… на куски разлетится — пеняйте на себя!»
Работа закипела с новой силой. Отлить внутреннюю чугунную трубу нужного размера и качества — это было первой задачей. Шульц ворчал про «немецкий орднунг» и «русский бардак», но взялся за дело с азартом. Мы вместе с ним колдовали над шихтой, добавляли известняк, следили за температурой. Отлили несколько труб, и одна из них, после тщательной проверки, оказалась вполне годной — без видимых раковин и трещин.
Следующий этап — обработка. Вот тут-то и пригодился мой токарный станок! Закрепив чугунную трубу, мы с Федькой и Ванюхой несколько дней обтачивали ее наружную поверхность, добиваясь максимально возможной гладкости и точности диаметра. Работа была кропотливой, требовала постоянного контроля.
Параллельно в кузнице ковали бандажи — широкие кольца из самого лучшего кричного железа, какое только удалось раздобыть. Их тоже потом обрабатывали на станке, растачивая внутренний диаметр чуть меньше, чем наружный диаметр чугунной трубы. Это было самое тонкое место — нужно было обеспечить плотную посадку с натягом после нагрева.
И вот настал день сборки. В кузнице разожгли большой горн. Бандажи нагревали до вишнево-красного каления. Чугунную трубу установили вертикально на специальной подставке. Когда бандаж раскалился до нужной температуры, его быстро выхватили клещами несколько дюжих кузнецов и с криками «Давай!», «Ровней!» насадили на холодную трубу. Сел плотно! Потом следующий бандаж, и так — пока вся чугунная труба не оказалась закована в железную «рубашку». Все прошло на удивление гладко, без перекосов. Оставили ствол медленно остывать прямо в кузне, чтобы снять внутренние напряжения.
Через пару дней, когда составной ствол окончательно остыл, его перетащили в мою мастерскую. На вид он получился… необычным. Массивный, с ясно видимыми стыками между бандажами, но чувствовалась в нем какая-то скрытая мощь. Оставалось просверлить канал и нарезать резьбу для винграда. Сверловка — по-прежнему самое узкое место. Мой сверлильный станок еще не был готов. Пришлось снова обращаться допотопной машине, какая была у старого Еремеича в Туле. Но так как внутренняя труба была из моего улучшенного, более однородного чугуна, сверловка прошла на удивление чисто, без особых уводов сверла.
И вот — день испытаний. На том же полигоне за цехами установили наш опытный ствол на лафет. Собралось все заводское начальство — Шлаттер, Орлов, Шульц, даже некоторые рабочие приковыляли из кузни поглазеть. Солдаты-артиллеристы суетились вокруг, заряжая орудие.
— Начнем со штатного заряда, — распорядился Орлов, который взял на себя руководство испытаниями.
Зарядили. Фейерверкер поднес фитиль…
Грохнул выстрел! Мощно, чисто.
Ствол откатился на лафете. Осмотрели — все в порядке.
— Заряд двойной! — скомандовал Орлов, и в голосе его слышалось волнение.
Снова зарядили. Снова выстрел — еще громче, отдача сильнее! Ствол снова выдержал! Толпа мастеров и чиновников, стоявших поодаль, одобрительно зашушукалась.
— Заряд тройной! — крикнул Орлов, уже не скрывая азарта. — Ну, Петр, держись! Сейчас либо пан, либо пропал!
Это был предел. Тройной заряд для такого калибра — верный способ разнести обычную пушку. Солдаты заряжали с опаской, оглядываясь на ствол. Фейерверкер поднес фитиль, отскочил…
Грохот был такой, что заложило уши! Земля под ногами дрогнула. Дым окутал орудие. Все замерли в ожидании.
Дым рассеялся…
Ствол стоял! Целый! Невредимый!
Только откат был такой силы, что лафет отъехал на несколько саженей.
— Выдержал!!! — заорал Орлов, бросаясь к пушке. — Выдержал, дьявол! Смирнов, да ты волшебник! Твой пирог тройной заряд держит!
Шульц подошел, покачал головой.
— Гут… Ошень гут… Крепкий машина…
Даже Шлаттер подошел, потрогал еще горячий ствол. На его лице появилось нечто вроде удивления.
— Однако… Не ожидал… — пробормотал он. — Значит, не врал ты, Смирнофф… Действительно, способ годный…
Толпа вокруг зашумела. Мастера переглядывались, качали головами. Мой «пирог», моя дикая идея с составным стволом — сработала! И не просто сработала, а показала невиданную здесь прочность. Это была победа инженерной мысли над косностью и рутиной. Я чувствовал огромное облегчение и тихую гордость. Путь был открыт. Теперь можно было думать о настоящих корабельных орудиях, способных пробить шведскую броню.
Глава 14
После того, как мой «пироговый» ствол (в здравом измышлении решил назвать его композитным) выдержал тройной заряд, да еще на глазах у всего заводского начальства, жизнь моя опять круто поменялась. Не, я не стал вдруг барином или какой шишкой. По-прежнему гонял в своей рабочей одежде (хотя и почище прежнего), жил в своей каморке при складе, да и работы не убавилось — наоборот, теперь на меня повесили не только допиливание сверлильной машины, но и присмотр за изготовлением новых пушек по «моему методу». А вот отношение людей оно стало другим.
Мастера и подмастерья теперь при встрече шапку ломали ниже пояса, заговаривали уважительно, звали не иначе как «Петр Алексеич» (какой я им на хрен Алексеич, сам не знал). Некоторые «косонаменясмотрящие» перестали зло зыркать и иногда подходили посоветоваться по литейным делам, хотя и с таким видом, будто делали мне великое одолжение. Начальство заводское — Шлаттер, новый обер-мастер, приказчики — тоже стало смотреть по-другому, как на человека нужного, полезного, от которого зависит выполнение государева заказа.