Oružje sa propusnice
Tema članka je kinetičko oružje ultrabrzih brzina. Ova tema proizašla je iz analize tragičnih događaja na prijevoju Dyatlov u februaru 1959. godine. Smrt devet turista, prema zbroju dostupnih činjenica, čak i u službenoj istrazi, kvalificirana je kao nasilna uz upotrebu nepoznatog oružja. O tome se govorilo u člancima izravno posvećenim ovim događajima: "Neklasificirani materijali - istina je negdje u blizini" i "Mrtvi ne lažu".
Budući da je oštećenje na tijelima poginulih odgovaralo snazi puščanog metka, a priroda oštećenja ukazivala je na vrlo malu veličinu takvog metka, zaključeno je da ovaj metak, kako bi održao smrtonosnu silu, mora imaju mikroskopske dimenzije i brzinu od oko 1000 km / s.
U prethodnom članku, "Oružje s prijevoja", dokazana je mogućnost superbrzinskog kretanja metka kroz atmosferu bez uništavanja zbog trenja o zrak; u ovom će se članku pokušati rekonstruirati samo oružje.
Još jednom o verziji događaja na prijevoju Dyatlov. Vjerujem da je još u februaru 1959. naša država (tada SSSR) izvela operaciju zauzimanja nepoznatog visokotehnološkog objekta. Najmanje 9 ljudi je poginulo, najvjerojatnije ovaj nepoznati objekt "nije izgledao malo", inače država ne bi uložila toliko napora da prikrije svoje učešće u tim događajima.
Ovo je samo verzija, možda griješim. Zbir činjenica nije dovoljan za jednoznačno tumačenje tih starih događaja, ali nije ni važan u kontekstu aktuelne teme.
Važno je postaviti pitanje o stvarnosti postojanja ultra-brzog kinetičkog oružja.
Važno je da se metci takvog oružja mogu učinkovito kretati u plinskom (zračnom) okruženju.
Važno je da se takvo oružje zapravo može stvoriti na temelju tehnologija kojima raspolažemo.
Ali razgovarajmo o ovome detaljnije, naravno možemo reći da ako je "mikro-metak" proizvod nepoznate tehnologije, onda se i samo oružje temelji na fizičkim principima koji su nam nepoznati. Možda je tako, ali tehnologije koje poznajemo sposobne su ubrzati metak do brzine reda veličine 1000 km / s. Ne govorim o egzotičnim stvarima, poput gausovog oružja, šina, najčešćih tehnologija praha, samo u novoj, modernoj ambalaži.
Počnimo s postojećim tehnologijama brzog kinetičkog oružja, pa tek onda pređimo na fantaziju.
Granica artiljerije
Za tradicionalne artiljerijske sisteme do sada je dostignut teoretski limit brzine projektila - oko 2-3 km / s. Brzina produkata sagorijevanja baruta je upravo na ovoj razini, naime, oni stvaraju pritisak na dno projektila, ubrzavajući ga u cijevi pištolja.
Da bi se postigao ovaj rezultat, bilo je potrebno upotrijebiti projektil podkalibra (za gubitak značajnog dijela energije), tehnologiju bez kućišta (kućište klinova pri visokim pritiscima u zatvaraču), snimke s normaliziranim brzinama izgaranja praha i više sistem tačkaste detonacije (za stvaranje ujednačenog pritiska tokom kretanja projektila duž cijevi) …
Granica je dosegnuta, daljnje povećanje brzine projektila u ovoj tehnologiji počiva na ograničenim pritiscima koje cijev izdržava, a koji su već na rubu mogućeg. Kao rezultat toga, imamo takav projektil, snimak stvarnog hica, u vrijeme resetiranja kalibracijskih kartica:
Obratite pažnju na lukove u blizini letećih projektila, to su udarni valovi o kojima je pisano u prethodnom članku. U udarnom valu molekule plina kreću se brže od brzine zvuka. Pad pod takav val neće se činiti kao malo. Ali naoštreno jezgro projektila ne može stvoriti takav val, brzina nije dovoljna …
No, modernoj civilizaciji na raspolaganju postoji još jedna tehnologija za stvaranje brzog kinetičkog oružja, doslovno kozmičkih razmjera.
Božje strele
Sagorevajući hiljade tona goriva najvećeg energetskog intenziteta, čovečanstvo je naučilo da u svemir lansira objekte teške desetine tona i brzinama od oko 10 km / s. Greh je ne koristiti ove svemirske "projektile" sa ogromnom kinetičkom energijom kao oružje. Ideja nije originalna, od 2000. godine SAD rade na ovom projektu, izvorni naziv je "Božje strijele". Pretpostavljalo se da će objekti na tlu biti pogođeni volframovim strijelama dugim oko šest metara i teškim oko sto kilograma. Kinetička energija takve strijele pri takvim brzinama iznosi približno 0,1-0,3 kilotona TNT ekvivalenta. Ovako je ovaj projekt predstavljen tada, prije više od 10 godina:
Posljednjih godina projekt je otišao u sjenu, ili je zaboravljen, ili obrnuto, ušao je u fazu ozbiljnog dizajnerskog rada i, shodno tome, dobio pečat "Strogo tajno".
Druga je vjerojatnije, bolno primamljiva mogućnost, samo sa satelita, jer je prvobitno trebalo da ne koristi ovo oružje učinkovito, zakoni balistike su neumoljivi. Ciljanje prema objektu dovest će do naglog smanjenja brzine takve volframove strijele, pa stoga neće prenijeti svu energiju do točke uništenja, u najboljem slučaju brzina strijele na mjestu uništenja bit će 5- 6 km / s.
Postoji samo jedan izlaz, početno ciljanje vrši se ispravljanjem orbite samog satelita, a za to ne koriste uobičajene satelite, već manevrirajuće orbitalne sisteme, za nas je to "Spirala" koja je poginula u Boseu i njegov nosač "Strela". Za Amerikance ta tema nije zamrla, naprotiv, upravo sada je sljedeći Shuttle X-37B u svemiru. Ovako to izgleda:
Jedna od očiglednih upotreba ovog bespilotnog vozila je svemirski bombarder naoružan već opisanim „božjim strijelama“.
Dakle, orbitalno kinetičko oružje je budućnost lokalnih sukoba, uzgred rečeno, idealno. Ali to nije naša tema, vratimo se „našim ovanima“, tradicionalnim tehnologijama praha.
Kinematika ubrzanja projektila
Nosač pištolja, prema principu njegovog djelovanja, nije se promijenio od trenutka izuma, to je cilindar (cijev), klip (projektil) i naboj (prah) postavljen između njih. U ovoj shemi, brzina projektila u granici određena je brzinom širenja produkata sagorijevanja naboja, ova vrijednost je maksimalno 3-4 km / s i ovisi o pritisku u volumenu izgaranja (između projektil i dno klipa).
Suvremeni topnički sustavi približili su se teoretskoj granici brzine projektila u ovoj kinematičkoj shemi, a daljnje povećanje brzine gotovo je nemoguće.
Dakle, shemu je potrebno promijeniti, ali je li općenito moguće ubrzati projektil brzinom većom od produkata sagorijevanja baruta? Na prvi pogled nemoguće je, nemoguće je gurnuti projektil brže od brzine plinova koji izvode ovaj pritisak velike brzine.
No, mornari su odavno naučili ubrzati svoje jedrenjake brzinama većim od brzine vjetra, u našem slučaju ovo je izravna analogija, pokretni plinski medij prenosi svoju energiju na fizički objekt, evo njihovog posljednjeg postignuća:
Ovo "čudo" sa brzinom vjetra od 40 km / h zbog "kosog" jedra može se kretati brzinom od 120 km / h, odnosno tri puta brže od zraka koji se kreće ovom jedrilicom. Ovaj, na prvi pogled, paradoksalan rezultat postiže se zbog činjenice da je brzina vektorska veličina i da je kretanje pod kutom prema smjeru vjetra uz pomoć "kosog" jedra moguće brže od samog vjetra.
Dakle, topnici imaju koga posuditi iz novih principa rasipanja granata, krojači imaju prikladan princip, ili bolje rečeno, iz svog glavnog alata, škara.
Efekat zatvaranja sečiva
Postoji takav koncept, "misaoni eksperiment", sve što se tiče dalje pretpostavlja prisustvo mašte, barem na svakodnevnom nivou … jedanaestogodišnjeg djeteta.
Zamislite škare, razvedene su, njihovi vrhovi trebali bi biti razmaknuti za centimetar, a oštrice imaju točku zatvaranja na udaljenosti od 10 centimetara od vrhova.
Počinjemo ih zatvarati "do kraja".
Dakle, za vrijeme dok vrhovi prođu jedan centimetar, tačka zatvaranja će se pomaknuti za deset centimetara.
U takvom sistemu, brzine kretanja fizičkih objekata bit će najveće na vrhovima škara. No, najvažnije, točka primjene sila (točka zatvaranja lopatica) kretat će se brzinom 10 puta većom od brzine fizičkih objekata u takvom sistemu. Budući da se za vrijeme zatvaranja (dok vrhovi škara prolaze jedan centimetar) tačka zatvaranja pomjeri se za 10 centimetara.
Sada zamislite, na sjecištu lopatica (na mjestu zatvaranja) postavljen je mali fizički objekt (na primjer, lopta), pa će se kretati brzinom pomicanja točke zatvaranja, tj. deset puta brže od vrhova škara.
Ova jednostavna analogija omogućuje razumijevanje kako je, pri datoj brzini fizičkog procesa, moguće postići točku primjene sila koja se kreće mnogo brže od samog fizičkog objekta.
Štoviše, kako ta točka primjene sila može ubrzati fizičke objekte brzinama mnogo većim od brzine kretanja fizičkih objekata uključenih u ubrzanje (oštrice u našem primjeru).
Radi jednostavnosti, nazvat ćemo ovaj mehanizam ubrzanja za fizičke objekte "Efekat zatvaranja škara".
Mislim da je lako razumjeti čak i osobi koja ne poznaje osnove fizike, barem mi je moja 11-godišnja kćerka odmah, nakon što sam joj to objasnio, dala očiglednu asocijaciju, rekavši: ".. da, to je poput pucanja limunovog sjemena prstima … ".
Zaista, genijalna djeca u svojoj jednostavnosti dugo su koristila ovaj efekt za svoje podvale, prikliješćujući klizavo sjeme palcem i kažiprstom i "pucajući" iz takvog improviziranog pojačivača. Dakle, ovu metodu su mnogi od nas već koristili u praksi u djetinjstvu …
Ubrzanje metaka metodama "zatvaranja škara" i "vektorskog sabiranja brzina"
Netko može pomisliti da je autor otkrivač novih tehnologija, nekome se, naprotiv, može činiti da je sanjar. Nema potrebe za emocijama dok ne smislim nešto novo. Ove tehnologije se već koriste u stvarnim artiljerijskim sistemima zasnovane na principima kumulativne eksplozije. Tamo se samo riječi koriste previše lukavo, ali kao što znate: "kako imenujete brod, tako će … letjeti."
Kumulativni učinak slučajno je otkriven 30 -ih godina prošlog stoljeća i odmah je našao primjenu u artiljeriji. Oblikovani naboj za ubrzavanje mlaza plinova koristi dva od gore navedenih efekata odjednom - učinak vektorskog zbrajanja brzina i učinak zatvaranja škara. U naprednijim implementacijama, metalno jezgro postavljeno je u kumulativni mlaz, koji se ovim mlazom ubrzava do brzine samog mlaza, takozvano "jezgro udarca".
Ali ova tehnologija ima fizičko ograničenje, brzina detonacije je 10 km / s (ograničavajući), a kut otvaranja kumulativnog stošca je 1:10 (fizička krajnja snaga). Kao rezultat toga, dobivamo brzinu istjecanja plina na razini od 100-200 km / sek. U teoriji.
Ovo je vrlo neefikasan proces, većina energije se troši. Osim toga, postoji problem s ciljanjem, koji ovisi o ujednačenosti detonacije oblikovanog naboja i njegovoj ujednačenosti.
Ipak, tehnologija je već napustila laboratorije i koristila se u standardnom naoružanju od sredine osamdesetih godina prošlog stoljeća, ovo je poznati protuoklopni "minski" TM-83 sa zonom ubijanja većom od 50 metara. I evo posljednjeg, i štaviše, domaćeg primjera:
Ovo je "mina" protiv helikoptera, domet naboja u obliku "pljuvanja" je do 180 metara, upečatljivi element izgleda ovako:
Ovo je fotografija udarnog jezgra u letu, odmah nakon njegovog odlaska iz kumulativnog plinskog mlaza (crni oblak s desne strane), trag udarnog vala vidljiv je na površini (Mahov konus).
Nazovimo to sve njihovim vlastitim imenima, jezgro šoka je Metak velike brzine, samo raspršeni ne u cijevi, već u mlazu plinova. I sam oblikovani naboj je Artiljerijski nosač bez cijevi, to je upravo ono što nam je potrebno za rekonstrukciju oružja sa prijevoja.
Brzina takvog metka je 3 km / s, vrlo je daleko od teoretske granice tehnologije od 200 km / s. Dopustite mi da objasnim zašto - teoretsko ograničenje brzine dostiže se tijekom znanstvenih eksperimenata u laboratorijskim uvjetima, tamo je dovoljno postići barem jedan rekordni rezultat u tijeku eksperimenata. A u pravom oružju oprema bi trebala raditi sa stopostotnom garancijom.
Metoda ubrzanja objekta kumulativnim mlazom pod malim uglovima zatvaranja eksplozivnog stošca (25-45 stepeni) ne daje tačno ciljanje i često udarno jezgro jednostavno isklizne iz fokusa mlaza gasa, ostavljajući ono što se naziva " mlijeko".
Za borbenu upotrebu, kumulativno udubljenje je napravljeno sa uglom zatvaranja većim od 100 stepeni, pri takvim uglovima kumulativnog udubljenja brzina veća od 5 km / s ne može se postići čak ni u teoriji, ali tehnologija radi pouzdano i primenljivo u borbenim uslovima.
Moguće je ubrzati proces "zatvaranja škara", ali u ovom slučaju treba napustiti metodu detonacije kako bi se formirala točka primjene sila u eksplozivnom kanalu. Da bi se to učinilo, potrebno je da eksplozija prolazi duž puta ubrzanja metka većom brzinom nego što mehanizam za detonaciju može pružiti.
U tom slučaju, shema detonacije treba osigurati istovremenu detonaciju eksploziva cijelom dužinom eksplozivnog kanala, a škare bi trebao biti postignut zbog konusnog rasporeda zidova eksplozivnog kanala, kao što je prikazano na slici:
Stvaranje sheme za istovremenu detonaciju eksploziva u kanalu za raspršivanje metaka sasvim je izvediv zadatak za savremeni tehnološki nivo.
Osim toga, pitanje fizičke snage bit će odmah riješeno, cijev od detonirajuće tvari neće imati vremena da se sruši tokom leta metka, jer će se mehaničko opterećenje prenositi sporije nego što će ići proces eksplozije.
Za metak je važna tačka primene sile, jedini problem je kontrola brzine kretanja tačke primene sile, tako da je metak uvek u ovoj tački, ali o tome kasnije, ovo je već tehnika, a ne teorija.
Ostaje da se utvrdi skaliranje procesa overklokovanja takvog metka, naime, u kojim će se dimenzionalno-masovnim parametrima primijeniti ovaj teorijski mehanizam u praksi.
Zakon o skaliranju RTT -a
Živimo u upornim zabludama, primjer takve zablude je asocijativni skup koncepata: "više znači moćnije". Artiljerijska nauka je vrlo konzervativna i do sada se u potpunosti pridržava ovog principa, ali ništa ne traje vječno pod Mjesecom.
Donedavno je ova asocijativna paradigma na mnogo načina bila točna, a jeftinija u smislu praktične implementacije. Ali sada to više nije slučaj, tehnološki iskoraci se provode gdje se principi mijenjaju u potpuno suprotno.
Navest ću primjer iz moje profesije, računari su se za 20-30 godina smanjili u volumenu 1000 puta, a i njihova računarska moć se povećala hiljadu puta.
Generalizirao bih ovaj primjer na globalnoj razini, formulirajući ga u obliku zakona, na primjer: „ Povećanje efikasnosti fizičkog procesa obrnuto je proporcionalno količini koja se koristi za implementaciju ovog procesa .
Nazvat ću ga zakonom R_T_T, po pravu otkrivača, šta ako će se ime ukorijeniti?
Postaću slavan!
To je šala, naravno, ali svaka šala ima zrnce istine, pa ćemo pokušati dokazati topnicima da i njihova inženjerska nauka poštuje ovaj zakon.
Prebrojimo „naše ovnove“, znajući pritisak plinova produkata sagorijevanja eksploziva, masu „mikro-metka“, njegovu efektivnu površinu možemo izračunati udaljenost ubrzanja, drugim riječima, dužinu cijevi u kojim se „mikrometak“ubrzava do zadane brzine.
Pokazalo se da se takav "mikro-metak" može ubrzati do 1000 km / s na udaljenosti od samo 15 centimetara.
Naše se "škare" zatvaraju udvostručenom brzinom plinova produkata eksplozije - 20 km / s, što znači da za postizanje brzine zatvaranja od 1000 km / s i ulaznog mjerača promjera 1 mm za eksplozivni kanal 150 mm dugačak, izlazni mjerač bi trebao biti 1,3 mm.
Ostaje razumjeti koliko je eksploziva potrebno za takvo ubrzanje, ali ovdje je sve jednostavno, fizika je univerzalna i njeni zakoni su nepromijenjeni, da bi se raspršio metak milion puta lakše i hiljadu puta brže od našeg standarda, puščani metak će zahtijevati potpuno istu energiju kao i za ubrzanje metka konvencionalne puške.
Shodno tome, energija eksploziva mora ostati nepromijenjena, ali priroda eksploziva mora biti drugačija, barut se ne uklapa, gori presporo, potreban je eksplozivni eksploziv. Drugim riječima, morate napraviti cijev dugu 150 mm od 5 grama eksploziva, poput RDX -a. i prečnik ulaza 1 mm. a vikend je 1,3 mm..
Za jačinu i koncentraciju eksplozije unutar kanala za prolaz "mikro-metka" potrebno je postaviti ovu konstrukciju u jak metalni cilindar. I uspjeti proizvesti istovremenu i jednoliku eksplozivnu detonaciju na cijeloj udaljenosti leta "mikro-metak".
Ukratko, fizički principi za ubrzavanje metka do brzine od 1000 km / s dostupni su čak i na temelju tehnologija praha, štoviše, ovi principi se koriste u stvarnim sistemima naoružanja.
Samo nemojte žuriti u laboratoriju i pokušati implementirati takav sistem za ubrzavanje eksplozije, postoji jedan značajan problem, početna brzina "mikro-metka" u takvom eksplozivnom kanalu mora biti veća od brzine zatvaranja eksplozivnih frontova, inače učinak "zatvaranja škara" neće funkcionirati.
Drugim riječima, da bi se "mikro-metak" ubacio u eksplozivni kanal, prvo se mora ubrzati do brzine od približno 10 km / s, a to nije nimalo lako.
Stoga ćemo tehničke pojedinosti implementacije takvog hipotetičkog sistema snimanja ostaviti za sljedeći dio ovog članka, pa će se nastaviti….
