Armă din pasă
Subiectul articolului este armele cinetice cu viteză ultra-mare. Acest subiect a apărut din analiza evenimentelor tragice de la Pasul Dyatlov din februarie 1959. Moartea a nouă turiști, în conformitate cu suma faptelor disponibile, chiar și în cadrul anchetei oficiale, este calificată drept violentă cu utilizarea unei arme necunoscute. Acest lucru a fost discutat în articolele dedicate direct acestor evenimente: „Materiale neclasificate - adevărul este undeva în apropiere” și „Morții nu mint”.
Întrucât avariile asupra cadavrelor morților corespundeau cu puterea glonțului puștii, iar natura avariilor indica dimensiunea foarte mică a unui asemenea glonț, s-a ajuns la concluzia că acest glonț, pentru a-și menține forța letală, trebuie au dimensiuni microscopice și o viteză de aproximativ 1000 km / sec.
În articolul precedent, „Arme din trecere”, a fost confirmată posibilitatea mișcării super-rapide a unui glonț prin atmosferă fără a o distruge din cauza fricțiunii împotriva aerului; în acest articol, se va încerca reconstituirea arma în sine.
Încă o dată despre versiunea evenimentelor de la pasul Dyatlov. Cred că în februarie 1959, statul nostru (pe atunci URSS) a efectuat o operațiune de confiscare a unei instalații necunoscute de înaltă tehnologie. Cel puțin 9 persoane au murit, cel mai probabil acest obiect necunoscut „nu părea puțin”, altfel statul nu ar fi făcut atâtea eforturi pentru a-și ascunde participarea la aceste evenimente.
Aceasta este doar o versiune, aș putea să mă înșel. Suma faptelor nu este suficientă pentru o interpretare fără echivoc a acelor evenimente vechi, dar nu este importantă în contextul subiectului actual.
Este important să se ridice întrebarea cu privire la realitatea existenței armelor cinetice cu viteză ultra-mare.
Este important ca gloanțele unor astfel de arme să se poată deplasa în mod eficient în medii de gaz (aer).
Important este că o astfel de armă poate fi creată pe baza tehnologiilor de care dispunem.
Dar să vorbim despre acest lucru mai detaliat, putem spune desigur că, dacă „micro-glonțul” este un produs de tehnologii necunoscute, atunci arma în sine se bazează și pe principii fizice necunoscute pentru noi. Poate că da, dar tehnologiile pe care le cunoaștem sunt capabile să accelereze un glonț la viteze de ordinul a 1000 km / s. Nu vorbesc despre lucruri exotice, cum ar fi armele gaussiene, armele feroviare, cele mai comune tehnologii de pulbere, doar în ambalaje noi și moderne.
Să începem cu tehnologiile existente de arme cinetice de mare viteză și abia apoi să trecem la fantezie.
Limita de artilerie
Pentru sistemele tradiționale de artilerie, plafonul teoretic al vitezei proiectilului a fost atins până în prezent - aproximativ 2-3 km / sec. Viteza produselor de ardere a prafului de pușcă este exact la acest nivel și anume creează presiune pe fundul proiectilului, accelerându-l în butoiul pistolului.
Pentru a obține acest rezultat, a fost necesar să se utilizeze un proiectil de sub-calibru (pentru a pierde o parte semnificativă a energiei), tehnologie fără casă (carcasa pene la presiuni ridicate în culisă), focuri cu rate de ardere normalizate a pulberii și o sistem de detonare punctuală (pentru a crea o presiune uniformă pe tot parcursul mișcării proiectilului de-a lungul butoiului) …
Limita a fost atinsă, o creștere suplimentară a vitezei proiectilului în această tehnologie se bazează pe presiunile limitative suportate de butoi, care sunt deja la limita posibilului. Ca urmare, avem un astfel de proiectil, un instantaneu al unei fotografii reale, în momentul resetării filelor de calibrare:
Acordați atenție arcurilor din apropierea căptușelilor de proiectile zburătoare, acestea sunt undele de șoc despre care au fost scrise în articolul precedent. Într-o undă de șoc, moleculele de gaz se mișcă mai repede decât viteza sunetului. A cădea sub un astfel de val nu va părea puțin. Dar miezul ascuțit al proiectilului nu poate crea o astfel de undă, viteza nu este suficientă ….
Dar la dispoziția civilizației moderne există o altă tehnologie pentru crearea armelor cinetice de mare viteză, literalmente la scară cosmică.
Săgețile lui Dumnezeu
Arzând mii de tone de combustibil de intensitate maximă a energiei, omenirea a învățat să lanseze obiecte cu o greutate de zeci de tone în spațiu și la viteze de ordinul a 10 km / sec. Este un păcat să nu folosiți aceste „proiectile” spațiale cu energie cinetică uriașă ca armă. Ideea nu este originală, din anul 2000 SUA lucrează la acest proiect, numele său original fiind „săgețile lui Dumnezeu”. S-a presupus că obiectele de pe sol ar fi lovite de săgeți de tungsten de aproximativ șase metri lungime și cântărind aproximativ o sută de kilograme. Energia cinetică a unei astfel de săgeți la astfel de viteze este de aproximativ 0,1-0,3 kilotoni echivalent TNT. Așa a fost prezentat atunci acest proiect, acum mai bine de 10 ani:
În ultimii ani, proiectul a intrat în umbră, fie a fost uitat, fie invers, a intrat în stadiul unor lucrări serioase de proiectare și, în consecință, a dobândit ștampila „Top Secret”.
Al doilea este mai probabil, o perspectivă dureros de tentantă, doar de la satelit, deoarece inițial se presupunea că nu ar folosi această armă în mod eficient, legile balisticii sunt inexorabile. Scopul unui obiect va duce la o scădere bruscă a vitezei unei astfel de săgeți de tungsten și, prin urmare, nu va transporta toată energia până la punctul de distrugere, cel mai bine viteza săgeții la punctul de distrugere va fi de 5- 6 km / s.
Există o singură cale de ieșire, direcționarea inițială se face prin corectarea orbitei satelitului în sine și pentru aceasta ei folosesc nu sateliții obișnuiți, ci manevrând sisteme orbitale, pentru noi este „Spirala” care a murit în Bose și purtătorul său „Săgeată”. Pentru americani, subiectul nu a murit, dimpotrivă, chiar acum, următorul Shuttle X-37B este în spațiu. Așa arată:
Una dintre utilizările evidente pentru acest vehicul fără pilot este un bombardier spațial înarmat cu „săgețile lui Dumnezeu” deja descrise.
Deci, armele cinetice orbitale sunt viitorul conflictelor locale, ideal, apropo. Dar acesta nu este subiectul nostru, să revenim la „berbecii noștri”, tehnologiile tradiționale de pulbere.
Cinematica accelerării proiectilelor
Suportul pistolului, conform principiului acțiunii sale, nu s-a schimbat de la momentul invenției sale, este un cilindru (butoi), un piston (proiectil) și o sarcină (pulbere) plasate între ele. În această schemă, viteza proiectilului în limită este determinată de viteza de expansiune a produselor de ardere ale sarcinii, această valoare este de maxim 3-4 km / s și depinde de presiunea din volumul de ardere (între proiectilul și fundul pistonului).
Sistemele moderne de artilerie s-au apropiat de limita teoretică a vitezei proiectilului în această schemă cinematică, iar o creștere suplimentară a vitezei este aproape imposibilă.
Deci, schema trebuie schimbată, dar este, în general, posibilă accelerarea proiectilului la o viteză mai mare decât produsele de ardere ale prafului de pușcă? La prima vedere, este imposibil, imposibil să împingi proiectilul mai repede decât viteza gazelor care efectuează această presiune de mare viteză.
Dar marinarii au învățat de mult să-și accelereze navele cu vele cu viteze mai mari decât viteza vântului, în cazul nostru aceasta este o analogie directă, un mediu de gaz în mișcare își transferă energia către un obiect fizic, iată ultima lor realizare:
Acest „miracol” cu viteza vântului de 40 km / h datorită pânzei „oblice” este capabil să se deplaseze cu o viteză de 120 km / h, adică de trei ori mai rapid decât aerul care mișcă acest velier. Acest lucru, la prima vedere, se obține un rezultat paradoxal datorită faptului că viteza este o cantitate vectorială și mișcarea sub un unghi față de direcția vântului cu ajutorul pânzei „oblice” este posibil mai rapidă decât vântul însuși.
Deci, artileriștii au pe cineva de împrumutat din noile principii de dispersare a cochiliilor, croitorii au un principiu adecvat, sau mai bine zis, din instrumentul lor principal, foarfeca.
Efect de lame de închidere
Există un astfel de concept, „experiment de gândire”, tot ceea ce privește presupune în plus prezența imaginației, cel puțin la nivelul cotidian … al unui copil de unsprezece ani.
Imaginați-vă foarfece, sunt divorțate, vârfurile lor ar trebui divorțate cu un centimetru, iar lamele au un punct de închidere la o distanță de 10 centimetri de vârfuri.
Începem să le închidem „până la capăt”.
Deci, în timp ce vârfurile trec de un centimetru, punctul de închidere se va deplasa cu zece centimetri.
Într-un astfel de sistem, viteza de mișcare a obiectelor fizice va fi maximă la vârfurile foarfecelor. Dar, cel mai important, punctul de aplicare a forțelor (punctul de închidere a lamelor) se va deplasa cu o viteză de 10 ori mai mare decât viteza obiectelor fizice într-un astfel de sistem. Deoarece în timpul închiderii (în timp ce vârfurile foarfecelor trec de un centimetru), punctul de închidere se va deplasa cu 10 centimetri.
Acum imaginați-vă, la intersecția lamelor, (în punctul de închidere) este plasat un mic obiect fizic (de exemplu, o minge) și astfel se va deplasa cu viteza de deplasare a punctului de închidere, adică de zece ori mai rapid decât sfaturile foarfece.
Această simplă analogie face posibilă înțelegerea modului în care, la o viteză dată a unui proces fizic, este posibil să se obțină un punct de aplicare a forțelor care se mișcă mult mai repede decât obiectul fizic în sine.
Și mai mult, modul în care acest punct de aplicare a forțelor poate accelera obiectele fizice la viteze mult mai mari decât viteza de mișcare a obiectelor fizice implicate în accelerație (lame în exemplul nostru).
Pentru simplitate, vom numi acest mecanism de accelerare pentru obiectele fizice „Efect de foarfece de închidere”.
Cred că este ușor de înțeles chiar și pentru o persoană care nu cunoaște elementele de bază ale fizicii, cel puțin fiica mea de 11 ani imediat, după ce i-am explicat, mi-a dat o asociere evidentă, spunând: „.. da, este ca și cum ai arunca cu degetele o sămânță de lămâie ….
Într-adevăr, copiii geniali în simplitatea lor folosesc de mult acest efect pentru farse, ciupind sămânța alunecoasă cu degetul mare și arătătorul și „tragând” dintr-un astfel de set de rapel improvizat. Deci, această metodă a fost deja folosită de mulți dintre noi în practică în copilărie …
Accelerarea gloanțelor prin metodele de "închidere a foarfecelor" și "adăugarea de viteze vectoriale"
Cineva poate crede că autorul este descoperitorul noilor tehnologii, pentru cineva, dimpotrivă, poate părea că este un visător. Nu este nevoie de emoție până când nu vin cu ceva nou. Aceste tehnologii sunt deja utilizate în sistemele de artilerie din viața reală, bazate pe principiile cumulative de explozie. Acolo doar cuvintele sunt folosite prea complicat, dar după cum știți: „pe măsură ce numiți nava, așa va … zbura”.
Efectul cumulativ a fost descoperit accidental în anii 30 ai secolului trecut și a fost imediat aplicat în artilerie. O sarcină în formă pentru accelerarea unui jet de gaze folosește simultan două dintre efectele menționate mai sus - efectul adăugării vectorului de viteze și efectul foarfecelor de închidere. În implementări mai avansate, un miez metalic este plasat în jetul cumulativ, care este accelerat de acest jet până la viteza jetului în sine, așa-numitul „miez de impact”.
Dar această tehnologie are o limită fizică, viteza de detonare este de 10 km / sec (limitată), iar unghiul de deschidere al conului cumulativ este 1:10 (puterea fizică finală). Ca rezultat, obținem viteza de ieșire a gazului la nivelul de 100-200 km / sec. Teoretic.
Acesta este un proces foarte ineficient, cea mai mare parte a energiei este irosită. În plus, există o problemă cu direcționarea, care depinde de uniformitatea detonației de sarcină în formă și de uniformitatea acesteia.
Cu toate acestea, tehnologia a părăsit deja laboratoarele și a fost utilizată în armele standard de la mijlocul anilor optzeci ai secolului trecut, aceasta este binecunoscuta „mină” antitanc TM-83 cu o zonă de ucidere de peste 50 de metri. Și iată ultimul și, în plus, un exemplu intern:
Aceasta este o "mină" anti-elicopter, gama de încărcare în formă de "scuipat" este de până la 180 de metri, elementul izbitor arată astfel:
Aceasta este o fotografie a nucleului șocului în zbor, imediat după plecarea acestuia din jetul de gaz cumulativ (nor negru în dreapta), urmele undei de șoc sunt vizibile la suprafață (conul Mach).
Să le numim pe toate după numele lor proprii, nucleul șocului este Glonț de mare viteză, dispersat numai în butoi, ci într-un curent de gaze. Și sarcina modelată în sine este Suport de artilerie fără baril, exact de asta avem nevoie pentru reconstrucția armelor din trecere.
Viteza unui astfel de glonț este de 3 km / s, este foarte departe de limita teoretică tehnologică de 200 km / s. Permiteți-mi să explic de ce - limita teoretică de viteză este atinsă în cursul experimentelor științifice în condiții de laborator, acolo este suficient să obțineți cel puțin un rezultat record în cursul experimentelor. Și în armele reale, echipamentele ar trebui să funcționeze cu o garanție sută la sută.
Metoda de accelerare a unui obiect cu un jet cumulativ la unghiuri mici de închidere a conului exploziv (25-45 de grade) nu oferă o viziune precisă și adesea nucleul de impact alunecă pur și simplu din focalizarea jetului de gaz, lăsând ceea ce se numește „ lapte.
Pentru utilizare în luptă, se realizează o adâncitură cumulativă cu un unghi de închidere mai mare de 100 de grade, la astfel de unghiuri de adâncime cumulativă, o viteză mai mare de 5 km / s nu poate fi atinsă nici măcar în teorie, dar tehnologia funcționează fiabil și este aplicabil în condiții de luptă.
Este posibil să se accelereze procesul de „închidere a foarfecelor”, dar în acest caz metoda de detonare ar trebui abandonată pentru a forma punctul de aplicare a forțelor în canalul exploziv. Pentru a face acest lucru, este necesar ca explozia să treacă de-a lungul căii de accelerare a glonțului cu o viteză mai mare decât poate asigura mecanismul de detonare.
În acest caz, schema de detonare ar trebui să asigure detonarea simultană a explozivilor pe toată lungimea canalului exploziv, iar efectul foarfecă ar trebui obținut datorită dispunerii conice a pereților canalului exploziv, așa cum se arată în figură:
Crearea unui sistem pentru detonarea simultană a unui exploziv în canalul de dispersie a glonțului este o sarcină destul de fezabilă pentru un nivel tehnologic modern.
Și, în plus, problema forței fizice va fi rezolvată imediat, tubul din substanța detonantă nu va avea timp să se prăbușească în timpul zborului glonțului, deoarece sarcina mecanică va fi transmisă mai încet decât va merge procesul exploziv.
Pentru un glonț, este important punctul de aplicare a forței, singura problemă este controlul asupra vitezei de mișcare a punctului de aplicare a forței, astfel încât glonțul este întotdeauna în acest moment, dar mai multe despre asta mai târziu, aceasta este deja o tehnică, nu o teorie.
Rămâne să ne dăm seama de scalarea procesului de overclocking al unui astfel de glonț, și anume, în ce parametri de dimensiune de masă să implementăm acest mecanism teoretic în practică.
Legea scalării RTT
Trăim în amăgiri persistente, un exemplu de astfel de amăgire este pachetul asociativ de concepte: „mai mult înseamnă mai puternic”. Știința artileriei este foarte conservatoare și respectă complet acest principiu până acum, dar nimic nu durează pentru totdeauna sub lună.
Până de curând, această paradigmă asociativă era în multe privințe corectă și mai puțin costisitoare în ceea ce privește implementarea practică. Dar acum acest lucru nu mai este cazul, se realizează descoperiri tehnologice în care principiile sunt schimbate la exact opusul.
Voi da un exemplu din profesia mea, calculatoarele în 20-30 de ani au scăzut în volum de 1000 de ori, iar puterea lor de calcul a crescut de asemenea de o mie de ori.
Aș generaliza acest exemplu la o scară globală, formulându-l sub forma unei legi, de exemplu: „ Creșterea eficienței procesului fizic este invers proporțională cu volumul utilizat pentru implementarea acestui proces .
O voi numi legea R_T_T, de drept a descoperitorului, ce se întâmplă dacă numele va prinde rădăcini?
Voi deveni faimos!
Este o glumă, desigur, dar fiecare glumă are un fir de adevăr, așa că vom încerca să le dovedim artilerienilor că și știința lor inginerească respectă această lege.
Să numărăm „berbecii” noștri, cunoscând presiunea gazelor produselor de ardere a explozivilor, masa „micro-glonțului”, suprafața sa efectivă poate fi calculată distanța de accelerație, cu alte cuvinte, lungimea butoiului în care „micro-glonțul” este accelerat la o viteză dată.
S-a dovedit că un astfel de „micro-glonț” poate fi accelerat până la 1000 km / sec la o distanță de numai 15 centimetri.
„Foarfeca” noastră se închide cu o viteză dublată a gazelor produselor explozive - 20 km / s, ceea ce înseamnă că pentru a obține o viteză de închidere de 1000 km / s și un ecartament de intrare cu diametrul de 1 mm pentru un canal exploziv 150 mm lungime, ecartamentul de ieșire ar trebui să aibă 1,3 mm..
Rămâne să înțelegem cât de mult exploziv este necesar pentru o astfel de accelerare, dar totul este simplu aici, fizica este universală și legile sale sunt neschimbate, pentru a dispersa un glonț de un milion de ori mai ușor și de o mie de ori mai rapid decât standardul nostru, un glonț de pușcă va necesita exact aceeași energie ca pentru accelerarea unui glonț de pușcă convențional.
În consecință, energia explozivului trebuie să rămână neschimbată, dar natura explozivului trebuie să fie diferită, praful de pușcă nu se potrivește, arde prea încet, este nevoie de un exploziv detonant. Cu alte cuvinte, trebuie să faceți un tub lung de 150 mm din 5 grame de exploziv, cum ar fi RDX. și un diametru de intrare de 1 mm. iar weekendul este de 1, 3 mm..
Pentru rezistența și concentrația exploziei în interiorul canalului de trecere al „micro-glonțului” este necesar să amplasați această structură într-un cilindru metalic puternic. Și să reușească să producă detonare explozivă simultană și uniformă la toată distanța zborului „micro-glonț”.
Pentru a rezuma, principiile fizice pentru accelerarea unui glonț la viteze de 1000 km / s sunt disponibile chiar și pe baza tehnologiilor de pulbere, în plus, aceste principii sunt utilizate în sistemele reale de arme.
Doar nu vă grăbiți în laborator și încercați să implementați un astfel de sistem de accelerare explozivă, există o problemă semnificativă, viteza inițială a „micro-glonțului” într-un astfel de canal exploziv trebuie să fie mai mare decât viteza de închidere a fronturilor explozive, în caz contrar, efectul „foarfecelor de închidere” nu va funcționa.
Cu alte cuvinte, pentru a injecta un „micro-glonț” în canalul exploziv, acesta trebuie mai întâi să fie accelerat la o viteză de aproximativ 10 km / s, iar acest lucru nu este deloc ușor.
Prin urmare, vom lăsa detaliile tehnice ale implementării unui astfel de sistem de fotografiere ipotetic pentru următoarea parte a acestui articol, astfel încât să fie continuată….
