Рассвет русского царства. Книга 4 (СИ)

Вот я и прокручивал планы, как сделать пушки надёжнее.
— 'Обычное литьё? Залить металл в форму с глиняным стержнем? Хм… в принципе можно. Так наверняка делают на западе отливая пушки из бронзы. Но чугун был другим. При остывании он кристаллизуется неравномерно. Снаружи корка схватывается, а внутри металл ещё жидкий. Потом остывает нутро, сжимается и появляются пустоты — раковины. А ещё хуже, внутренние напряжения. Такая пушка может бахнуть при выстреле, разнеся в клочья не врага, а собственных пушкарей.
  
Я остановился у верстака, взял кусок заострённого угля и начал чертить на дощечке план.
Суть метода была проста и гениальна одновременно, как всё великое.
Обычно деталь остывает снаружи внутрь. Корка сжимается, а середина рыхлая. Но кто-то… не помню кто, предложил остужать отливку изнутри.
Немного подумав, я начертил круг — срез ствола.
— «Если лить в холодную форму, — бормотал я, чиркая углем, — наружный слой остывает первым. Он становится твердым. Потом остывает внутренний. Он уменьшается в объеме и начинает тянуть наружный слой на себя. Внутри металла возникает растяжение. Это плохо. Порох рванет и ствол лопнет, потому что его уже распирает изнутри скрытая сила. — Я стер рисунок рукавом, размазывая сажу, и начертил новый. — А если наоборот? Мы остужаем канал ствола. Внутренний слой затвердевает первым. Он становится твердым кольцом. Потом начинает остывать следующий слой, и следующий… Наружные слои, остывая последними, сжимаются и обжимают внутренние. Как обручи на бочке!»
Меня охватил восторг понимания. Это же автофреттаж! (Суть процесса: к внутренней поверхности детали прикладывается давление, превышающее рабочее.) Только не давлением, а температурой. Наружные слои будут давить на внутренние с чудовищной силой. Ствол будет предварительно напряжен на сжатие. Когда пороховые газы ударят изнутри, им сначала придется преодолеть это сжатие, и только потом они начнут растягивать металл. Такая пушка будет практически неубиваемой!
— «Наверное», — одёрнул я себя. Звучит-то на бумаге красиво, а в моём случае на доске, испачканной углем.
Но как, черт возьми, реализовать это здесь, в 1465 году⁈ Я сел на лавку, обхватив голову руками.
Итак, мы имеем задачу… обеспечить охлаждение внутреннего стержня проточной водой.
Риск: если вода попадет в расплавленный металл… Температура плавления чугуна — больше тысячи градусов. Вода мгновенно превратится в пар, расширившись в тысячу раз. Это будет не просто взрыв, это будет катастрофа. Разнесет литейную и поубивает всех, кто будет рядом.
— Очень… очень сложно, — прошептал я в тишину.
Но план уже начал складываться. Мозг, привыкший решать инженерные задачи, заработал на полные обороты, отсекая невозможное и выстраивая цепочку действий.
Мне нужен стержень. Пустотелый. Металлический? Медь расплавится. Железо может повести. Труба внутри трубы, чтобы вода заходила по одной, а выходила по другой? Нет, слишком сложно для местных умельцев.
Проточная система. U-образная трубка? Нет, сложно гнуть без заломов.
— «Думай, Дима, думай».
Конечно, можно было лить орудия с толстенными стенками, но я хотел сделать сразу нормальные орудия.
Походив взад-вперёд, я снова схватил уголь.
Итак, форма. Она должна быть вертикальной. Ствол льем казенной частью вниз, дулом вверх. Так шлаки всплывут в прибыльную часть, которую мы потом отрежем.
В центре формы — стержень. Он формирует канал ствола. Этот стержень должен быть охлаждаемым.
— Труба! — сказал я громко. — Мне нужна медная труба.
— «Доброслав, хотя нет, лучше я сам… смогу ли сделать длинную трубку из полосы? Блин, вряд ли, швы не выдержат. Значит, ковать? Или…смогу?»
Главная проблема заставить металл остывать строго изнутри наружу. Если стержень будет холодным, и форма снаружи тоже холодной, затвердевание пойдет с двух сторон. В середине стенки ствола встретятся два фронта кристаллизации. И там будет рыхлая зона, пограничная линия. Слабое место.
— Значит, снаружи греем, — решительно произнес я и жирно обвел контур формы волнистыми линиями, изображающими огонь. — Мы должны греть форму снаружи, чтобы она оставалась горячей дольше, чем нутро. Мы должны заставить тепло уходить только в центр, в воду.
Я представил эту адскую конструкцию. Литейная яма. В ней — форма для пушки. Внутри формы — труба с ледяной водой, бегущей непрерывным потоком. А снаружи… костер? Печь?
Надо строить кожух. Кирпичный кожух вокруг литейной формы, и разводить там огонь. Поддерживать жар всё время, пока льем, и потом, пока остывает. Часами. Возможно, сутки.
— 'Так, стержень всё-таки будет железный, кованый, толстостенный. — Я уже его представлял в голове. — Снаружи мы обмотаем его пеньковой веревкой угольной пылью! Толстым слоем. Это защитит трубу от прямого контакта с чугуном на первые секунды, пока вода не начнет забирать жар. Но что делать с водой? Хммм… а зачем городить там, где можно пойти лёгким путём? Поставим бочку на крыше литейной. От неё трубу вниз. Вода должна идти под напором, быстро, чтобы не успела закипеть внутри. Входить будет в одну трубку, до самого дна стержня, а выходить подниматься вверх по другой и сливаться прочь.
И пусть мне придется попотеть с высверливанием остатков арматуры, но я получу ствол с направленной кристаллизацией.
Потом я сел рисовать «сифон». Труба в трубе, где внешняя, глухая снизу — это корпус стержня. Внутренняя труба — туда будет поступать вода. При этом она не должна доходить на палец до стенок первой. Вода, по идее, будет бить вниз, омывая дно, после чего поднимется по зазору между трубами и выливается сверху.
Потом думал, как закрепить стержень строго по центру, чтобы стенки пушки были ровными. Как сделать отвод воды, чтобы пар не скапливался. Как обеспечить герметичность соединений наверху, над формой.
— А что, если стыки свинцом зальем… а сверху глиняный замок сделаем. Если пар пойдет — пусть лучше вверх свистит, чем в металл.
— «Блин, и нахер я этим решил заняться? — я тяжело вздохнул. — Ну почему я не попал в мир магии? Произнёс заклинание, трах‑тибидох‑тибидох или Авада Кедавра… и все накормлены, а враг повержен…»
 Глава 21 
Пока первые серьёзные морозы не сковали землю и не превратили дороги в ледяные желоба, я решил форсировать события. В голове крутился чертёж системы охлаждения для пушечной формы, и я понимал: если не сделаю заготовки сейчас, зимой работа встанет.
Самым сложным элементом во всей этой безумной конструкции был стержень. Тот самый, что должен был обеспечить правильную кристаллизацию чугуна.
И тут меня словно осенило. Я вспомнил про кучу лома, оставшегося от брака при литье колокола. И вот для моих целей он подходил лучше всего.
Три дня подряд я пропадал в кузнице с раннего утра до поздней ночи.
— Доброслав, тяни! — орал я, перекрикивая рев мехов. — Равномерно тяни, не рви!
Мы с кузнецом, мокрые от пота, несмотря на прохладу, колдовали над формой. Бронзу переплавили, добавив олова для тягучести, и теперь пытались отлить длинную полую трубку. Задача была архисложной для местных технологий. Приходилось использовать глиняный сердечник, который потом нужно было как-то выкрошить, не повредив стенки.
К вечеру четвертого дня, я был готов убивать взглядом. Было такое чувство, что кто-то сверху мне явно мешает… Ну не на рукожопость же свою и Доброслава мне грешить. Мы предприняли три попытки и все они закончились… пиZдецом.
  
Я уже собирался приказать гасить горн, когда дверь кузницы распахнулась с таким грохотом, будто её вышибли тараном.
В проёме стоял Артём. И одного взгляда на него мне хватило, чтобы понять, что произошло что-то плохое.
— Что случилось? — напрягшись спросил я.
— Беда, Дмитрий… — выдохнул он, и голос его сорвался на хрип.