Оръжие от прохода
Темата на статията е свръхбързо кинетично оръжие. Тази тема възникна от анализа на трагичните събития на прохода Дятлов през февруари 1959 г. Смъртта на девет туристи, според сбора на наличните факти, дори при официалното разследване, се квалифицира като насилие с използването на неизвестно оръжие. Това беше обсъдено в статии, пряко посветени на тези събития: „Некласифицирани материали - истината е някъде наблизо“и „Мъртвите не лъжат“.
Тъй като щетите по телата на мъртвите съответстват на силата на куршума на пушката и естеството на щетите показва много малкия размер на такъв куршум, беше направено заключението, че този куршум, за да поддържа своята смъртоносна сила, трябва имат микроскопични размери и скорост около 1000 км / сек.
В предишната статия, „Оръжия от прохода“, беше обоснована възможността за свръхбързо движение на куршум през атмосферата, без да се разруши поради триене във въздуха; в тази статия ще се направи опит за реконструкция самото оръжие.
Още веднъж за версията на събитията на прохода Дятлов. Вярвам, че още през февруари 1959 г. нашата държава (тогава СССР) е извършила операция по завземане на неизвестно високотехнологично съоръжение. Най -малко 9 души загинаха, най -вероятно този неизвестен обект „не изглеждаше малко“, в противен случай държавата нямаше да направи толкова много усилия, за да скрие участието си в тези събития.
Това е само версия, може да греша. Сумата от фактите не е достатъчна за еднозначна интерпретация на тези стари събития, но не е важна в контекста на настоящата тема.
Важно е да се повдигне въпросът за реалността на съществуването на свръхбързи кинетични оръжия.
Важно е, че куршумите на такова оръжие могат ефективно да се движат в газови (въздушни) среди.
Важното е, че такова оръжие всъщност може да бъде създадено въз основа на технологиите, с които разполагаме.
Но нека поговорим за това по-подробно, разбира се можем да кажем, че ако "микро-куршумът" е продукт на непознати технологии, то самото оръжие също се основава на непознати за нас физически принципи. Може би е така, но технологиите, които познаваме, са в състояние да ускорят куршума до скорости от порядъка на 1000 км / сек. Не говоря за екзотични неща, като гаусови оръжия, релсови пушки, най -разпространените прахообразни технологии, само в нови, модерни опаковки.
Нека започнем със съществуващите технологии за високоскоростни кинетични оръжия и едва след това да преминем към фантазията.
Лимит на артилерията
За традиционните артилерийски системи досега е достигнат теоретичният таван на скоростта на снаряда - около 2-3 км / сек. Скоростта на продуктите от горенето на барута е точно на това ниво, а именно те създават натиск върху дъното на снаряда, ускорявайки го в цевта на пистолета.
За да се постигне този резултат, беше необходимо да се използва подкалибрен снаряд (за загуба на значителна част от енергията), безкорпусна технология (кутиите се вклиняват при високо налягане в затвора), изстрели с нормализирани скорости на изгаряне на прах и система за точкова детонация (за създаване на равномерно налягане през цялото движение на снаряда по цевта) …
Границата е достигната, по -нататъшното увеличаване на скоростта на снаряда в тази технология се основава на ограничаващите налягания, издържани от цевта, които вече са на ръба на възможното. В резултат на това имаме такъв снаряд, моментна снимка на истински изстрел, в момента на нулиране на разделите за калибриране:
Обърнете внимание на дъгите в близост до летящите снарядни снаряди, това са ударните вълни, за които беше писано в предишната статия. При ударна вълна молекулите на газа се движат по -бързо от скоростта на звука. Да паднеш под такава вълна няма да изглежда като малко. Но изостреното ядро на снаряда не може да създаде такава вълна, скоростта не е достатъчна ….
Но на разположение на съвременната цивилизация има друга технология за създаване на високоскоростни кинетични оръжия, буквално космически по мащаб.
Божиите стрели
Изгаряйки хиляди тонове гориво с максимална енергийна интензивност, човечеството се е научило да изстрелва обекти с тегло десетки тонове в космоса и със скорост от порядъка на 10 км / сек. Грях е да не използваме тези космически „снаряди“с огромна кинетична енергия като оръжие. Идеята не е оригинална, от 2000 г. САЩ работят по този проект, първоначалното й име е „стрелите на Бога“. Предполагаше се, че обектите на земята ще бъдат ударени от волфрамови стрели с дължина около шест метра и тегло около сто килограма. Кинетичната енергия на такава стрела при такива скорости е приблизително 0,1-0,3 килотона еквивалент на тротил. Ето как този проект беше представен тогава, преди повече от 10 години:
През последните години проектът излезе в сянка, или беше забравен, или обратно, навлезе в етап на сериозна дизайнерска работа и съответно придоби печат „Строго секретно“.
Второто е по -вероятно, болезнено изкушаваща перспектива, само от спътника, тъй като първоначално се предполагаше, че няма да използва ефективно това оръжие, законите на балистиката са неумолими. Насочването към обект ще доведе до рязко намаляване на скоростта на такава волфрамова стрела и следователно тя няма да пренесе цялата енергия до точката на унищожаване, в най-добрия случай скоростта на стрелата в точката на унищожаване ще бъде 5- 6 км / сек.
Има само един изход, първоначалното насочване се извършва чрез коригиране на орбитата на самия спътник и за това те използват не обичайните спътници, а маневриращи орбитални системи, за нас това е "спиралата", която е загинала в Бозе и неговия носител „Стрела“. За американците темата не е умряла, напротив, точно сега следващата совалка X-37B е в космоса. Ето как изглежда:
Едно от очевидните приложения на това безпилотно превозно средство е космически бомбардировач, въоръжен с вече описаните „Божии стрели“.
И така, орбиталните кинетични оръжия са бъдещето на локалните конфликти, идеално, между другото. Но това не е нашата тема, нека се върнем към „нашите овни“, традиционните технологии на прах.
Кинематика на ускорението на снаряда
Монтажът на пистолета, според принципа на неговото действие, не се е променил от момента на изобретението му, той представлява цилиндър (цев), бутало (снаряд) и заряд (прах), поставен между тях. В тази схема скоростта на снаряда в границата се определя от скоростта на разширяване на продуктите от горенето на заряда, тази стойност е максимум 3-4 km / s и зависи от налягането в обема на горенето (между снаряда и дъното на буталото).
Съвременните артилерийски системи са се доближили до теоретичната граница на скоростта на снаряда в тази кинематична схема и по -нататъшното увеличаване на скоростта е почти невъзможно.
Така че схемата трябва да бъде променена, но възможно ли е като цяло ускоряването на снаряда до скорост, по -висока от тази на продуктите от горенето на барута? На пръв поглед е невъзможно, невъзможно да се избута снаряда по-бързо от скоростта на газовете, извършващи това високоскоростно налягане.
Но моряците отдавна са се научили да ускоряват своите ветроходни кораби до скорости, по -големи от скоростта на вятъра, в нашия случай това е пряка аналогия, движещата се газова среда прехвърля енергията си на физически обект, ето последното им постижение:
Това „чудо“със скорост на вятъра 40 км / ч поради „косото“платно е в състояние да се движи със скорост от 120 км / ч, тоест три пъти по -бързо от въздуха, движещ тази платноходка. Този на пръв поглед парадоксален резултат се постига поради факта, че скоростта е векторно количество и движението под ъгъл спрямо посоката на вятъра с помощта на „косото“платно е възможно по -бързо от самия вятър.
Така че артилеристите имат кой да вземат назаем от новите принципи на разпръскване на снаряди, шивачите имат подходящ принцип или по -точно от основния си инструмент - ножицата.
Ефект на затварящи се остриета
Съществува такова понятие, „мисловен експеримент“, всичко, което се отнася по-нататък, предполага наличието на въображение, поне на всекидневно ниво … на единадесетгодишно дете.
Представете си ножици, те са разведени, върховете им трябва да бъдат разведени с сантиметър, а остриетата имат точка на затваряне на разстояние 10 сантиметра от върховете.
Започваме да ги затваряме „докрай“.
Така че, през времето, през което върховете преминават един сантиметър, точката на затваряне ще се премести с десет сантиметра.
В такава система скоростите на движение на физически обекти ще бъдат максимални при върховете на ножиците. Но най -важното е, че точката на прилагане на силите (точката на затваряне на лопатките) ще се движи със скорост 10 пъти по -голяма от скоростта на физическите обекти в такава система. Тъй като по време на затварянето (докато върховете на ножицата преминават един сантиметър), точката на затваряне ще се премести с 10 сантиметра.
Сега си представете, че в пресечната точка на лопатките (в точката на затваряне) е поставен малък физически обект (например топка) и така той ще се движи със скоростта на изместване на точката на затваряне, т.е. десет пъти по -бързо от ножичните ножици.
Тази проста аналогия дава възможност да се разбере как при дадена скорост на физически процес е възможно да се получи точка на приложение на силите, която се движи много по -бързо от самия физически обект.
И освен това, как тази точка на приложение на силите може да ускори физическите обекти до скорости, много по -високи от скоростта на движение на физическите обекти, участващи в ускорението (остриета в нашия пример).
За простота ще наречем този ускорителен механизъм за физически обекти „Ефект на затварящи ножици“.
Мисля, че е лесно да се разбере дори за човек, който не познава основите на физиката, поне 11-годишната ми дъщеря веднага, след като й обясних, ми даде очевидна асоциация, казвайки: „.. да, все едно да застреляш лимоново семе с пръсти …”.
Всъщност гениалните деца в своята простота отдавна използват този ефект за своите шеги, прищипвайки хлъзгавото семе с палец и показалец и „стреляйки“от такъв импровизиран бустер комплект. Така че този метод вече е бил използван от много от нас на практика в детството …
Ускоряване на куршумите по методите на "затваряне на ножици" и "векторно добавяне на скорости"
Някой може да си помисли, че авторът е откривателят на новите технологии, на някой, напротив, може да изглежда, че е мечтател. Няма нужда от емоции, докато не измисля нещо ново. Тези технологии вече се използват в реалните артилерийски системи, базирани на принципите на кумулативната експлозия. Само думите са използвани там твърде сложно, но както знаете: „както назовете кораба, така той … ще лети“.
Кумулативният ефект е открит случайно през 30 -те години на миналия век и веднага намира приложение в артилерията. Оформеният заряд за ускоряване на струята газове използва два от гореспоменатите ефекти едновременно - ефектът от векторното добавяне на скорости и ефектът от затваряне на ножици. При по-усъвършенствани реализации в кумулативната струя се поставя метално ядро, което се ускорява от тази струя до скоростта на самата струя, т. Нар. „Ударно ядро“.
Но тази технология има физическо ограничение, скоростта на детонация е 10 км / сек (ограничение), а ъгълът на отваряне на кумулативния конус е 1:10 (максимална физическа сила). В резултат на това получаваме скорост на изтичане на газ на ниво 100-200 км / сек. На теория.
Това е много неефективен процес, по -голямата част от енергията се губи. Освен това има проблем с насочването, което зависи от еднаквостта на детонацията на оформения заряд и неговата еднородност.
Независимо от това, технологията вече е напуснала лабораториите и е била използвана в стандартните оръжия от средата на осемдесетте години на миналия век, това е добре познатата противотанкова „мина“ТМ-83 със зона на убиване над 50 метра. И ето последният и освен това един домашен пример:
Това е противохеликоптерна "мина", обхватът на "плюещ" оформен заряд е до 180 метра, поразителният елемент изглежда така:
Това е снимка на ударното ядро в полет, веднага след излизането му от кумулативната газова струя (черен облак вдясно), следата на ударната вълна се вижда на повърхността (конус на Мах).
Нека го наречем с техните собствени имена, шоковото ядро е Куршум с висока скорост, само разпръснати не в цевта, а в поток от газове. А самият оформен заряд е такъв Безцевна артилерийска стойка, точно това ни трябва за реконструкция на оръжия от прохода.
Скоростта на такъв куршум е 3 км / сек, много е далеч от теоретичната технологична граница от 200 км / сек. Нека обясня защо - теоретичната граница на скоростта се достига в хода на научните експерименти в лабораторни условия, там е достатъчно да се получи поне един рекорден резултат в хода на експериментите. А в истинските оръжия оборудването трябва да работи със сто процента гаранция.
Методът за ускоряване на обект с кумулативна струя при малки ъгли на затваряне на експлозивния конус (25-45 градуса) не дава точно насочване и често ударното ядро просто се изплъзва от фокуса на газовата струя, оставяйки това, което се нарича " мляко".
За бойно използване се прави кумулативна вдлъбнатина с ъгъл на затваряне над 100 градуса, при такива ъгли на кумулативна вдлъбнатина скорост над 5 км / сек не може да бъде постигната дори на теория, но технологията работи надеждно и е приложим в бойни условия.
Възможно е да се ускори процесът на "затваряне на ножицата", но в този случай методът на детонация трябва да се изостави, за да се образува точката на прилагане на сили в експлозивния канал. За да направите това, е необходимо експлозията да премине по пътя на ускорението на куршума с по -висока скорост, отколкото механизмът за детонация може да осигури.
В този случай схемата за детонация трябва да осигури едновременната детонация на експлозиви по цялата дължина на експлозивния канал, а ножичният ефект трябва да се получи поради конусното разположение на стените на взривния канал, както е показано на фигурата:
Създаването на схема за едновременна детонация на експлозив в канала за разпръскване на куршуми е напълно осъществима задача за съвременното технологично ниво.
И освен това, въпросът с физическата сила ще бъде незабавно решен, тръбата от детониращото вещество няма да има време да се срути по време на полета на куршума, тъй като механичното натоварване ще се предава по -бавно, отколкото ще протече експлозивният процес.
За куршума е важна точката на прилагане на сила, единственият проблем е контролът върху скоростта на движение на точката на прилагане на сила, така че куршумът винаги е в тази точка, но повече за това по -късно, това вече е техника, а не теория.
Остава да разберем мащабирането на процеса на овърклок на такъв куршум, а именно в какви масово-размерни параметри да приложим този теоретичен механизъм на практика.
Закон за мащабиране на RTT
Живеем в постоянни заблуди, пример за такава заблуда е асоциативният пакет от понятия: „повече означава по -мощно“. Артилерийската наука е много консервативна и напълно се подчинява на този принцип досега, но нищо не трае вечно под луната.
Доскоро тази асоциативна парадигма беше в много отношения правилна и по -евтина по отношение на практическото прилагане. Но сега това вече не е така, осъществяват се технологични пробиви, при които принципите се променят в точно обратното.
Ще дам пример от моята професия, компютрите за 20-30 години са намалели в обем с 1000 пъти, а тяхната изчислителна мощ също се е увеличила с хиляда пъти.
Бих обобщил този пример в световен мащаб, като го формулирам под формата на закон, например: „ Увеличаването на ефективността на физическия процес е обратно пропорционално на обема, използван за осъществяване на този процес .
Ще го нарека закон R_T_T, по право на откривателя, какво ще стане, ако името ще се утвърди?
Ще стана известен!
Това е шега, разбира се, но всяка шега има зрънце истина, затова ще се опитаме да докажем на артилеристите, че тяхната инженерна наука също се подчинява на този закон.
Нека преброим „нашите овни“, знаейки налягането на газовете на продуктите от горенето на експлозиви, масата на „микро-куршума“, неговата ефективна повърхност може да се изчисли разстоянието на ускорение, с други думи, дължината на цевта в който „микро-куршумът“се ускорява до дадена скорост.
Оказа се, че такъв „микро-куршум“може да се ускори до 1000 км / сек на разстояние само 15 сантиметра.
Нашите "ножици" се затварят с удвоена скорост на газовете на продуктите на експлозията - 20 km / s, което означава, че за да се получи скорост на затваряне от 1000 km / s и входен габарит с диаметър 1 mm за взривен канал 150 mm дълъг, изходният габарит трябва да бъде 1,3 mm.
Остава да се разбере колко експлозив е необходим за такова ускорение, но тук всичко е просто, физиката е универсална и нейните закони са непроменени, за да се разпръсне куршум милион пъти по -лесно и хиляда пъти по -бързо от нашия стандарт, куршум от пушка ще изисква точно същата енергия като за ускорение на конвенционална пушка.
Следователно, енергията на експлозива трябва да остане непроменена, но естеството на експлозива трябва да бъде различно, барутът не се вписва, изгаря твърде бавно, необходим е детониращ експлозив. С други думи, трябва да направите тръба с дължина 150 мм от 5 грама експлозив, например RDX. и диаметър на входа 1 мм. а уикендът е 1,3 мм.
За силата и концентрацията на експлозията в канала за преминаване на "микро-куршума" е необходимо тази конструкция да се постави в здрав метален цилиндър. И да успее да произведе едновременна и равномерна експлозивна детонация на цялото разстояние на полета „микро-куршум“.
В обобщение, физическите принципи за ускоряване на куршума до скорости от 1000 км / с са налични дори въз основа на технологиите за прах, освен това тези принципи се използват в реални оръжейни системи.
Просто не бързайте в лабораторията и се опитайте да внедрите такава експлозивна ускорителна система, има един значителен проблем, първоначалната скорост на "микро-куршума" в такъв взривен канал трябва да бъде по-голяма от скоростта на затваряне на експлозивните фронтове, в противен случай ефектът от "затваряне на ножици" няма да работи.
С други думи, за да се инжектира "микро-куршум" в експлозивния канал, той първо трябва да се ускори до скорост от приблизително 10 km / s, а това никак не е лесно.
Затова ще оставим техническите подробности за внедряването на такава хипотетична система за снимане за следващата част на тази статия, така че да продължим …
