Våben fra afleveringen
Emnet for artiklen er ultrahøjhastigheds kinetiske våben. Dette emne opstod fra analysen af de tragiske begivenheder ved Dyatlovpasset i februar 1959. Ni turisters død ifølge summen af de foreliggende fakta, selv i den officielle undersøgelse, er kvalificeret som voldelig ved brug af et ukendt våben. Dette blev diskuteret i artikler direkte dedikeret til disse begivenheder: "Uklassificerede materialer - sandheden er et sted i nærheden" og "De døde lyver ikke."
Da skaden på de dødes lig svarede til riffelkuglens kraft, og skadenes karakter angav den meget lille størrelse af en sådan kugle, blev det konkluderet, at denne kugle for at bevare sin dødelige kraft skal har mikroskopiske dimensioner og en hastighed på cirka 1000 km / sek.
I den forrige artikel, "Våben fra passet", blev muligheden for superhøj hastighed bevægelse af en kugle gennem atmosfæren uden at ødelægge den på grund af friktion mod luften; i denne artikel vil der blive forsøgt at rekonstruere selve våbnet.
Endnu en gang om versionen af begivenhederne ved Dyatlov -passet. Jeg tror, at vores stat (dengang Sovjetunionen) i februar 1959 gennemførte en operation for at beslaglægge et ukendt højteknologisk anlæg. Mindst 9 mennesker døde, sandsynligvis dette ukendte objekt "virkede ikke lidt", ellers ville staten ikke have gjort så mange anstrengelser for at skjule sin deltagelse i disse begivenheder.
Dette er kun en version, jeg kan tage fejl. Summen af fakta er ikke nok til en entydig fortolkning af de gamle begivenheder, men det er ikke vigtigt i forbindelse med det aktuelle emne.
Det er vigtigt, at spørgsmålet rejses om realiteten af eksistensen af ultrahøjhastigheds kinetiske våben.
Det er vigtigt, at sådanne våbens kugler effektivt kan bevæge sig i gas (luft) miljøer.
Det vigtige er, at et sådant våben faktisk kan skabes på grundlag af de teknologier, vi råder over.
Men lad os tale mere om dette, vi kan naturligvis sige, at hvis "mikrokuglen" er et produkt af ukendte teknologier, så er selve våbnet også baseret på fysiske principper, som vi ikke kender. Måske det, men de teknologier, vi kender, er i stand til at accelerere en kugle til hastigheder i størrelsesordenen 1000 km / s. Jeg taler ikke om eksotiske ting, såsom gaussiske våben, jernbanevåben, de mest almindelige pulverteknologier, kun i ny, moderne emballage.
Lad os starte med de eksisterende teknologier til højhastigheds-kinetiske våben, og først derefter gå videre til fantasi.
Artilleri grænse
For traditionelle artillerisystemer er det teoretiske loft for projektilhastigheden nået til dato - cirka 2-3 km / sek. Hastigheden af krudtforbrændingsprodukterne er præcis på dette niveau, nemlig at de skaber pres på bunden af projektilet og accelererer det i pistolens tønde.
For at opnå dette resultat var det nødvendigt at bruge et subkaliber-projektil (for at miste en væsentlig del af energien), caseless-teknologi (sagen kiler ved højt tryk i sædebenet), skud med normaliserede pulverforbrændingshastigheder og en multi- punktdetonationssystem (for at skabe ensartet tryk under hele projektilets bevægelse langs tønden) …
Grænsen er nået, en yderligere stigning i projektilets hastighed i denne teknologi hviler på det begrænsende tryk, der modstås af tønden, som allerede er på grænsen til det mulige. Som et resultat har vi sådan et projektil, et øjebliksbillede af et rigtigt skud, på tidspunktet for nulstilling af kalibreringsfanerne:
Vær opmærksom på buerne i nærheden af de flyvende projektilforinger, det er de stødbølger, der blev skrevet om i den forrige artikel. I en chokbølge bevæger gasmolekyler sig hurtigere end lydens hastighed. At falde under en sådan bølge vil ikke virke som lidt. Men projektilens skærpede kerne kan ikke skabe en sådan bølge, hastigheden er ikke nok ….
Men til rådighed for den moderne civilisation er der en anden teknologi til at skabe kinetiske våben med høj hastighed, bogstaveligt talt kosmisk i omfang.
Guds pile
Ved at brænde tusinder af tons brændstof med maksimal energiintensitet har mennesket lært at skyde objekter, der vejer titusindvis tons ud i rummet og med hastigheder i størrelsesordenen 10 km / sek. Det er en synd ikke at bruge disse rum "projektiler" med enorm kinetisk energi som et våben. Ideen er ikke original, siden 2000 har USA arbejdet på dette projekt, dets oprindelige navn er "Guds pile". Det blev antaget, at genstande på jorden ville blive ramt af wolframpile omkring seks meter lange og veje omkring hundrede kilo. Den kinetiske energi for en sådan pil ved sådanne hastigheder er cirka 0,1-0,3 Kilotons TNT-ækvivalent. Sådan blev dette projekt præsenteret dengang, for mere end 10 år siden:
I de senere år er projektet gået i skyggen, enten var det glemt, eller omvendt, det trådte ind på stadiet af seriøst designarbejde og fik derfor frimærket "Top Secret".
Det andet er mere sandsynligt, en smerteligt fristende udsigt, kun fra satellitten, da det oprindeligt var meningen ikke at bruge dette våben effektivt, er ballistikkens love ubønhørlige. At sigte mod et objekt vil føre til et kraftigt fald i hastigheden på en sådan wolframpil, og derfor vil den ikke bære al energien til ødelæggelsespunktet, i bedste fald vil pilens hastighed ved ødelæggelsespunktet være 5- 6 km / s.
Der er kun en vej ud, den første målretning sker ved at korrigere selve satellitten, og til dette bruger de ikke de sædvanlige satellitter, men manøvrerende orbitalsystemer, for os er det "Spiralen", der er død i Bose og dets bærer "Arrow". For amerikanerne er emnet ikke dødt, tværtimod, lige nu er den næste Shuttle X-37B i rummet. Sådan ser det ud:
En af de indlysende anvendelser for dette ubemandede køretøj er et rumbomber bevæbnet med "Guds pile", der allerede er beskrevet.
Så orbitale kinetiske våben er fremtiden for lokale konflikter, i øvrigt ideelle. Men dette er ikke vores emne, lad os vende tilbage til “vores væddere”, traditionelle pulverteknologier.
Kinematik af projektilacceleration
Pistolbeslaget, ifølge princippet for dets handling, har ikke ændret sig siden det blev opfundet, det er en cylinder (tønde), et stempel (projektil) og en ladning (pulver) placeret mellem dem. I denne ordning bestemmes projektilets hastighed i grænsen af ekspansionshastigheden for ladningens forbrændingsprodukter, denne værdi er maksimalt 3-4 km / s og afhænger af trykket i forbrændingsvolumenet (mellem projektilet og bunden af stemplet).
Moderne artillerisystemer har nærmet sig den teoretiske grænse for projektilhastigheden i dette kinematiske skema, og en yderligere stigning i hastighed er næsten umulig.
Så ordningen skal ændres, men er det generelt muligt at accelerere projektilet til en højere hastighed, end forbrændingsprodukterne fra krudt kan levere? Ved første øjekast er det umuligt, umuligt at skubbe projektilet hurtigere end hastigheden af de gasser, der udfører dette højhastighedstryk.
Men sejlere har længe lært at accelerere deres sejlskibe til hastigheder større end vindhastigheden, i vores tilfælde er dette en direkte analogi, et bevægeligt gasmedium overfører sin energi til et fysisk objekt, her er deres seneste præstation:
Dette "mirakel" med en vindhastighed på 40 km / t på grund af det "skrå" sejl er i stand til at bevæge sig med en hastighed på 120 km / t, det vil sige tre gange hurtigere end luften, der bevæger denne sejlbåd. Dette opnås ved første øjekast et paradoksalt resultat på grund af det faktum, at hastigheden er en vektormængde og bevægelse i en vinkel i forhold til vindens retning ved hjælp af det "skrå" sejl er muligvis hurtigere end selve vinden.
Så artilleristerne har nogen at låne fra de nye principper for spredning af skaller, skrædderne har et passende princip, eller rettere sagt fra deres hovedværktøj, saksen.
Lukkekniveffekt
Der er et sådant begreb, "tankeeksperiment", alt, hvad der angår, forudsætter yderligere fantasiens tilstedeværelse, i hvert fald på det daglige niveau … af et elleveårigt barn.
Forestil dig en saks, de er skilt, deres spidser skal skilles med en centimeter, og knivene har et lukkepunkt i en afstand af 10 centimeter fra spidserne.
Vi begynder at lukke dem "hele vejen".
Så i løbet af den tid, spidserne passerer en centimeter, vil lukkepunktet bevæge sig ti centimeter.
I et sådant system vil bevægelseshastighederne for fysiske objekter være maksimale ved saksespidserne. Men, vigtigst af alt, vil krafttilførselspunktet (knivens lukkepunkt) bevæge sig med en hastighed, der er 10 gange større end hastigheden af fysiske objekter i et sådant system. Siden i lukketiden (mens saksespidserne passerer en centimeter), vil lukkepunktet bevæge sig 10 centimeter.
Forestil dig nu, ved skæringspunktet mellem knivene (ved lukningspunktet) er en lille fysisk genstand (f.eks. En kugle) placeret, og så vil den bevæge sig med hastigheden af forskydningen af lukkepunktet, dvs. ti gange hurtigere end saksespidser.
Denne enkle analogi gør det muligt at forstå, hvordan det med en given hastighed i en fysisk proces er muligt at opnå et anvendelsespunkt for kræfter, der bevæger sig meget hurtigere end selve det fysiske objekt.
Og desuden, hvordan dette anvendelsespunkt for kræfter kan accelerere fysiske objekter til hastigheder, der er meget højere end bevægelseshastigheden for fysiske objekter, der er involveret i acceleration (blade i vores eksempel).
For enkelthed vil vi kalde denne accelerationsmekanisme for fysiske objekter "Lukning af sakseffekt".
Jeg tror, det er let at forstå, selv for en person, der ikke kender det grundlæggende i fysik, i det mindste min 11-årige datter straks, efter at jeg forklarede det for hende, gav mig en tydelig sammenhæng og sagde: ".. ja, det er som at skyde et citronfrø med fingrene … ".
Faktisk har genialbørn i deres enkelhed længe brugt denne effekt til deres sjov, klemt det glatte frø med tommelfinger og pegefinger og "skydet" fra sådan et improviseret booster -sæt. Så denne metode er allerede blevet brugt af mange af os i praksis i barndommen …
Acceleration af kugler ved hjælp af metoder til "lukning af saks" og "vektortilsætning af hastigheder"
Nogen tror måske, at forfatteren er opdageren af nye teknologier, for nogen, tværtimod kan det virke som om han er en drømmer. Intet behov for følelser, før jeg finder på noget nyt. Disse teknologier bruges allerede i virkelige artillerisystemer baseret på de kumulative eksplosionsprincipper. Kun ordene bruges der for vanskeligt, men som du ved: "som du navngiver skibet, så vil det … flyve."
Den kumulative effekt blev ved et uheld opdaget i 30'erne i forrige århundrede og fandt umiddelbart anvendelse i artilleri. En formet ladning til acceleration af en gasstråle bruger to af de ovennævnte effekter på én gang - effekten af vektortilførsel af hastigheder og effekten af lukning af saks. I mere avancerede implementeringer placeres en metalkerne i den kumulative stråle, som af denne stråle accelereres til hastigheden på selve strålen, den såkaldte "slagkerne".
Men denne teknologi har en fysisk grænse, detonationshastigheden er 10 km / sek (begrænsende) og åbningsvinklen for den kumulative kegle er 1:10 (fysisk ultimativ styrke). Som et resultat får vi gasudstrømningshastigheden i niveauet 100-200 km / sek. I teorien.
Dette er en meget ineffektiv proces, det meste af energien er spildt. Derudover er der et problem med målretning, som afhænger af ensartetheden af den formede ladningsprængning og dens ensartethed.
Ikke desto mindre har teknologien allerede forladt laboratorierne og har været brugt i standardvåben siden midten af firserne i forrige århundrede, dette er den velkendte anti-tank "mine" TM-83 med en dræbningszone på mere end 50 meter. Og her er det sidste og i øvrigt et indenlandsk eksempel:
Dette er en anti-helikopter "mine", rækkevidden af "spytte" formet ladning er op til 180 meter, det slående element ser sådan ud:
Dette er et foto af stødkernen under flyvning, umiddelbart efter dens afgang fra den kumulative gasstråle (sort sky til højre) er stødbølgens spor synligt på overfladen (Mach cone).
Lad os kalde det hele med deres rigtige navne, chokkernen er Kugle med høj hastighed, kun spredt ikke i tønden, men i en strøm af gasser. Og selve den formede ladning er Tønderløs artilleri mount, det er præcis det, vi har brug for til rekonstruktion af våben fra passet.
Hastigheden på en sådan kugle er 3 km / s, den er meget langt fra den teoretiske teknologiske grænse på 200 km / s. Lad mig forklare hvorfor - den teoretiske hastighedsgrænse nås i løbet af videnskabelige eksperimenter under laboratorieforhold, der er det nok til at få mindst et rekordresultat i løbet af eksperimenter. Og i rigtige våben bør udstyr fungere med en hundrede procent garanti.
Metoden til at accelerere et objekt med en kumulativ stråle ved små lukkevinkler på den eksplosive kegle (25-45 grader) giver ikke nøjagtig sigtning, og ofte glider stødkernen simpelthen ud af gasstrålens fokus og efterlader det, der kaldes " mælk".
Til kampbrug foretages en kumulativ fordybning med en lukkevinkel på mere end 100 grader, ved sådanne vinkler af en kumulativ fordybning kan en hastighed på mere end 5 km / s ikke opnås selv i teorien, men teknologien fungerer pålideligt og er gældende under kampforhold.
Det er muligt at fremskynde processen med "lukning af saksen", men i dette tilfælde bør detonationsmetoden opgives for at danne anvendelsesstedet for kræfter i den eksplosive kanal. For at gøre dette er det nødvendigt, at eksplosionen passerer langs kugleaccelerationsvejen med en højere hastighed, end detonationsmekanismen kan give.
I dette tilfælde skal detonationsordningen sikre samtidig detonering af eksplosiver langs hele eksplosivkanalens længde, og sakseeffekten bør opnås på grund af det koniske arrangement af væggene i den eksplosive kanal, som vist i figuren:
Oprettelsen af en ordning for samtidig detonering af et eksplosiv i bullet spredningskanalen er en ganske gennemførlig opgave for et moderne teknologisk niveau.
Og desuden vil spørgsmålet om fysisk styrke øjeblikkeligt blive løst, røret fra detonerende stof vil ikke have tid til at falde sammen under kuglens flyvning, da den mekaniske belastning overføres langsommere end den eksplosive proces vil gå.
For en kugle er det magtanvendelsespunktet, der er vigtigt, det eneste problem er kontrol over bevægelseshastigheden for magtanvendelsespunktet, så kuglen altid er på dette tidspunkt, men mere om det senere, dette er allerede en teknik, ikke en teori.
Det er stadig at finde ud af omfanget af overclocking-processen for en sådan kugle, nemlig i hvilke massedimensionelle parametre, der skal implementeres denne teoretiske mekanisme i praksis.
Lov om skalering af RTT
Vi lever i vedvarende vrangforestillinger, et eksempel på en sådan vildfarelse er det associative bundt af begreber: "mere betyder mere kraftfuld." Artillerividenskaben er meget konservativ og adlyder helt dette princip indtil videre, men intet varer evigt under månen.
Indtil for nylig var dette associative paradigme på mange måder korrekt og billigere med hensyn til praktisk implementering. Men nu er dette ikke længere tilfældet, teknologiske gennembrud gennemføres, hvor principperne ændres til det stik modsatte.
Jeg vil give et eksempel fra mit erhverv, computere i 20-30 år er faldet i volumen med 1000 gange, og deres computerkraft er også steget med tusind gange.
Jeg vil generalisere dette eksempel til en global skala og formulere det i form af en lov, for eksempel: " Stigningen i effektiviteten af den fysiske proces er omvendt proportional med mængden, der bruges til at implementere denne proces ".
Jeg vil kalde det R_T_T loven, ved højre for opdageren, hvad nu hvis navnet vil slå rod?
Jeg bliver berømt!
Det er selvfølgelig en joke, men hver spøg har et gran af sandhed, så vi vil forsøge at bevise for artilleristerne, at deres ingeniørvidenskab også overholder denne lov.
Lad os tælle "vores vædder", idet vi kender trykket fra gasserne i forbrændingsprodukter fra sprængstoffer, massen af "mikrokuglen", dens effektive overflade kan beregnes accelerationsafstanden, med andre ord længden af tønden i som "mikrokuglen" accelereres til en given hastighed.
Det viste sig, at en sådan "mikrokugle" kan accelereres op til 1000 km / sek i en afstand på kun 15 centimeter.
Vores "saks" lukker med en fordoblet hastighed af eksplosionsprodukternes gasser - 20 km / s, hvilket betyder, at for at opnå en lukkehastighed på 1000 km / s og en inputmåler med en diameter på 1 mm for en eksplosiv kanal 150 mm lang, skal udgangsmåleren være 1,3 mm.
Det er stadig at forstå, hvor meget sprængstof der er brug for til en sådan acceleration, men alt er simpelt her, fysikken er universel og dens love er uændrede, for at sprede en kugle en million gange lettere og tusind gange hurtigere end vores standard, vil en riffelkugle kræve præcis den samme energi som til acceleration af en konventionel riffelkugle.
Følgelig skal sprængstofets energi forblive uændret, men sprængstofets art skal være anderledes, krudtet passer ikke, brænder for langsomt, et detonerende sprængstof er nødvendigt. Med andre ord skal du lave et 150 mm langt rør af 5 gram sprængstof, såsom RDX. og en indløbsdiameter på 1 mm. og weekenden er 1, 3 mm..
For eksplosionens styrke og koncentration inde i "mikrokuglens" passage-kanal er det nødvendigt at placere denne struktur i en stærk metalcylinder. Og for at klare at producere samtidig og ensartet eksplosiv detonation på hele afstanden af "mikrokuglen" -flyvningen.
For at opsummere er fysiske principper for acceleration af en kugle til hastigheder på 1000 km / s tilgængelige selv på grundlag af pulverteknologier, desuden bruges disse principper i rigtige våbensystemer.
Bare skynd dig ikke ind i laboratoriet og prøv at implementere et sådant eksplosivt accelerationssystem, der er et væsentligt problem, "mikrokuglens" starthastighed i en sådan eksplosiv kanal skal være større end hastigheden ved at lukke eksplosive fronter, ellers virker effekten af "lukning af saks" ikke.
Med andre ord, for at injicere en "mikrokugle" i den eksplosive kanal, skal den først accelereres til en hastighed på cirka 10 km / s, og det er slet ikke let.
Derfor vil vi efterlade de tekniske detaljer om implementeringen af et sådant hypotetisk skydesystem til den næste del af denne artikel, så vi fortsætter….
