Fegyver a hágóból
A cikk témája az ultra-nagy sebességű kinetikus fegyverek. Ez a téma az 1959 februári Dyatlov -hágó tragikus eseményeinek elemzéséből merült fel. Kilenc turista halála a rendelkezésre álló tények összege szerint még a hatósági vizsgálat során is ismeretlen fegyver használatával erőszakosnak minősül. Erről szó esett a közvetlenül ezeknek az eseményeknek szentelt cikkekben: "Osztályozatlan anyagok - az igazság valahol a közelben" és "A halottak nem hazudnak".
Mivel a halottak testén történt kár megfelelt a puskagolyó erejének, és a kár jellege azt jelezte, hogy egy ilyen golyó nagyon kicsi, ezért arra a következtetésre jutottak, hogy ennek a golyónak halálos erejének megőrzése érdekében mikroszkopikus méretekkel és körülbelül 1000 km / sec sebességgel rendelkeznek.
Az előző cikkben, a "Fegyverek a hágóból" alátámasztották annak a lehetőségét, hogy a golyó szuper nagy sebességgel mozoghat a légkörben anélkül, hogy megsemmisítené a levegővel szembeni súrlódás miatt; ebben a cikkben megpróbálják rekonstruálni maga a fegyver.
Még egyszer a Djatlov -hágó eseményeinek változatáról. Úgy gondolom, hogy még 1959 februárjában államunk (akkor a Szovjetunió) végrehajtott egy műveletet egy ismeretlen csúcstechnológiai létesítmény elfoglalására. Legalább 9 ember meghalt, valószínűleg ez az ismeretlen tárgy „nem tűnt kicsit”, különben az állam nem tett volna annyi erőfeszítést, hogy eltitkolja részvételét ezekben az eseményekben.
Ez csak egy verzió, lehet, hogy tévedek. A tények összege nem elegendő a régi események egyértelmű értelmezéséhez, de az aktuális témával összefüggésben nem fontos.
Fontos, hogy felmerüljön a kérdés az ultra-nagy sebességű kinetikus fegyverek létezésének valóságával kapcsolatban.
Fontos, hogy az ilyen fegyverek golyói hatékonyan mozoghassanak gáz (levegő) környezetben.
A fontos az, hogy egy ilyen fegyver a rendelkezésünkre álló technológiák alapján valóban létrehozható.
De beszéljünk erről részletesebben, természetesen mondhatjuk, hogy ha a "mikrogolyó" ismeretlen technológiák terméke, akkor maga a fegyver is számunkra ismeretlen fizikai elveken alapul. Talán így van, de az általunk ismert technológiák képesek felgyorsítani egy golyót 1000 km / s nagyságrendű sebességre. Nem egzotikus dolgokról beszélek, mint például a Gauss -fegyverek, a sínpisztolyok, a legelterjedtebb por -technológiák, csak új, modern csomagolásban.
Kezdjük a nagysebességű kinetikus fegyverek meglévő technológiáival, és csak ezután térjünk át a fantáziára.
Tüzérségi korlát
A hagyományos tüzérségi rendszerek esetében a lövedék sebességének elméleti plafonja elérte a mai napig - körülbelül 2-3 km / sec. A puskapor égéstermékeinek sebessége pontosan ezen a szinten van, nevezetesen nyomást gyakorolnak a lövedék aljára, felgyorsítva azt a pisztoly csövében.
Ennek az eredménynek az eléréséhez szükség volt egy alkaliberű lövedék (az energia jelentős részének elvesztése), tok nélküli technológia (a tok ékelődik a nadrágban magas nyomásra), normalizált porégési sebességű lövések és több- pont detonációs rendszer (egyenletes nyomás létrehozása a lövedék mozgatása közben a cső mentén) …
A határértéket elérték, a lövedék sebességének további növekedése ebben a technológiában azon a korlátozó nyomáson nyugszik, amelyet a cső ellenáll, és amely már a lehetséges küszöbön áll. Ennek eredményeként van egy ilyen lövedékünk, egy pillanatfelvétel egy valós lövésről a kalibráló fülek visszaállításakor:
Ügyeljen a repülő lövedékbélések közelében lévő ívekre, ezek azok a lökéshullámok, amelyekről az előző cikkben írtunk. Lökéshullámban a gázmolekulák gyorsabban mozognak, mint a hangsebesség. Ilyen hullám alá esni nem tűnik kevésnek. De a lövedék élezett magja nem tud ilyen hullámot kelteni, a sebesség nem elegendő ….
De a modern civilizáció rendelkezésére áll egy másik technológia nagysebességű, szó szerint kozmikus méretű kinetikus fegyverek létrehozására.
Isten nyilai
Több ezer tonna maximális energiaintenzitású tüzelőanyagot égetve az emberiség megtanulta több tonna tonna tárgyakat az űrbe bocsátani, 10 km / sec nagyságú sebességgel. Bűn, ha ezeket a hatalmas mozgási energiájú űr "lövedékeket" nem használjuk fegyverként. Az ötlet nem eredeti, 2000 óta az USA dolgozik ezen a projekten, eredeti neve "Isten nyilai". Feltételezték, hogy a földön lévő tárgyakat körülbelül hat méter hosszú és körülbelül száz kilogramm súlyú volfrám nyilak érik. Egy ilyen nyíl mozgási energiája ilyen sebességgel körülbelül 0,1-0,3 kilotonna TNT-ekvivalens. Ezt a projektet így mutatták be akkor, több mint 10 évvel ezelőtt:
Az elmúlt években a projekt az árnyékba került, vagy elfelejtették, vagy fordítva, komoly tervezési munkák színpadára lépett, és ennek megfelelően megszerezte a "szigorúan titkos" bélyeget.
A második valószínűbb, fájdalmasan csábító kilátás, csak a műholdról, mivel eredetileg nem feltételezték, hogy hatékonyan használja ezt a fegyvert, a ballisztika törvényei kérlelhetetlenek. Egy tárgyra való célzás egy ilyen wolframnyíl sebességének éles csökkenéséhez vezet, és ezért nem viszi el az összes energiát a pusztulásig, legjobb esetben a nyíl sebessége a megsemmisítés helyén 5- 6 km / s.
Csak egy kiút van, a kezdeti célzás a műhold pályájának korrigálásával történik, és ehhez nem a szokásos műholdakat, hanem manőverező pályarendszereket használnak, számunkra ez a "spirál", amely a Bose -ban halt meg és hordozója "Arrow". Az amerikaiak számára a téma nem halt meg, éppen ellenkezőleg, most a következő Shuttle X-37B az űrben van. Így néz ki:
Ennek a pilóta nélküli járműnek az egyik nyilvánvaló felhasználása a már leírt „Isten nyilaival” felfegyverzett űrbombázó.
Tehát az orbitális kinetikus fegyverek a helyi konfliktusok jövője, mellesleg ideális. De ez nem a mi témánk, térjünk vissza a „kosainkhoz”, a hagyományos por technológiákhoz.
A lövedékgyorsulás kinematikája
A fegyvertartó, működési elve szerint, a találmány feltalálása óta nem változott, ez henger (cső), dugattyú (lövedék) és töltés (por) közöttük. Ebben a sémában a lövedék sebességét a határértékben a töltés égéstermékeinek tágulási sebessége határozza meg, ez az érték legfeljebb 3-4 km / s, és függ az égési térfogat nyomásától (a lövedék és a dugattyú alja).
A modern tüzérségi rendszerek ebben a kinematikai sémában megközelítették a lövedék sebességének elméleti határát, és a sebesség további növelése szinte lehetetlen.
Tehát a sémán változtatni kell, de általában fel lehet -e gyorsítani a lövedéket olyan sebességre, mint amit a puskapor égéstermékei nyújtani tudnak? Első pillantásra lehetetlen, lehetetlen a lövedéket gyorsabban tolni, mint a nagy sebességű nyomást végző gázok sebessége.
De a tengerészek már régen megtanulták felgyorsítani vitorlás hajóikat a szélsebességnél nagyobb sebességre, esetünkben ez közvetlen analógia, a mozgó gázközeg energiáját átadja egy fizikai tárgynak, íme a legújabb eredményük:
Ez a "csoda", amelynek szélsebessége 40 km / h a "ferde" vitorla miatt, 120 km / h sebességgel képes mozogni, vagyis háromszor gyorsabban, mint a vitorlást mozgató levegő. Ez első ránézésre paradox eredményt ér el, mivel a sebesség vektormennyiség, és a szél ferde irányú szögben történő mozgása a "ferde" vitorla segítségével valószínűleg gyorsabb, mint maga a szél.
Tehát a tüzéreknek van kit kölcsönkérniük a kagylók szétszórásának új elveiből, a szabóknak megfelelő elvük van, vagy inkább fő eszközükből, az ollóból.
Záró pengék hatása
Van egy ilyen fogalom, "gondolatkísérlet", minden, ami tovább érint, feltételezi a képzelet jelenlétét, legalábbis mindennapi szinten … egy tizenegy éves gyermeknél.
Képzelje el az ollót, elváltak, a csúcsaik elvileg egy centiméterrel elváltak, és a pengék zárópontja a csúcsoktól 10 centiméterre van.
Elkezdjük bezárni őket "egészen".
Tehát, amíg a csúcsok egy centimétert elhaladnak, a zárópont tíz centimétert mozog.
Egy ilyen rendszerben a fizikai tárgyak mozgási sebessége maximális lesz az olló hegyén. De ami a legfontosabb: az erők alkalmazásának pontja (a lapátok zárási pontja) 10 -szer nagyobb sebességgel fog mozogni, mint az ilyen rendszerben lévő fizikai tárgyak sebessége. Mivel a zárási idő alatt (míg az olló hegyei egy centimétert haladnak át), a zárópont 10 centiméterrel mozog.
Most képzeljük el, hogy a lapátok metszéspontjában (a zárás pontján) egy kis fizikai tárgyat (például golyót) helyezünk el, és így a zárási pont elmozdulásának sebességével fog mozogni, azaz tízszer gyorsabb, mint az ollós hegyek.
Ez az egyszerű analógia lehetővé teszi annak megértését, hogy egy fizikai folyamat adott sebességével hogyan érhető el az erők alkalmazási pontja, amely sokkal gyorsabban mozog, mint maga a fizikai tárgy.
Ezenkívül az erők alkalmazásának ez a pontja hogyan gyorsíthatja fel a fizikai objektumokat olyan sebességre, amelyek sokkal gyorsabbak, mint a gyorsításban résztvevő fizikai objektumok (példánkban a pengék) mozgási sebessége.
Az egyszerűség kedvéért ezt a gyorsítási mechanizmust fizikai objektumoknak nevezzük "Záró olló hatás".
Azt hiszem, még egy olyan személy számára is könnyen érthető, aki nem ismeri a fizika alapjait, legalábbis a 11 éves lányom azonnal, miután elmagyaráztam neki, nyilvánvaló összefüggést adott nekem, mondván: ".. igen, ez olyan, mintha az ujjaival citrom magot lőne … ".
Valóban, a zseniális gyerekek egyszerűségükben már régóta használják ezt a hatást a csínytevéseikhez, hüvelykujjukkal és mutatóujjukkal csípik a csúszós magot, és „lőnek” egy ilyen rögtönzött emlékeztető készletből. Tehát ezt a módszert már sokan alkalmaztuk a gyakorlatban gyermekkorban …
A golyók gyorsítása az "olló zárása" és a "vektorok sebesség hozzáadása" módszerével
Valaki azt gondolhatja, hogy a szerző az új technológiák felfedezője, valakinek éppen ellenkezőleg, úgy tűnhet, hogy álmodozó. Nincs szükség érzelmekre, amíg valami újat nem találok ki. Ezeket a technológiákat már használják a valós tüzérségi rendszerekben, a halmozott robbanás elvei alapján. Csak a szavakat használják ott túl trükkösnek, de mint tudod: "ahogy elnevezed a hajót, úgy fog … repülni."
A halmozott hatást véletlenül fedezték fel a múlt század harmincas éveiben, és azonnal alkalmazást találtak a tüzérségben. A gázsugár gyorsítására szolgáló formázott töltés a fent említett hatások közül kettőt használ egyszerre - a sebességek vektor hozzáadásának hatását és a záró olló hatását. A fejlettebb megvalósításoknál egy fémmagot helyeznek a halmozódó sugárba, amelyet ez a sugár gyorsít fel a sugár magasságára, az úgynevezett "ütközési magra".
Ennek a technológiának azonban fizikai korlátai vannak, a detonációs sebesség 10 km / sec (korlátozó), és a halmozott kúp nyitási szöge 1:10 (fizikai végső erő). Ennek eredményeként a gáz kiáramlási sebességét 100-200 km / sec szinten kapjuk. Elméletben.
Ez egy nagyon nem hatékony folyamat, az energia nagy része kárba vész. Ezenkívül problémát jelent a célzás, amely függ az alakított töltetrobbanás egyenletességétől és egyenletességétől.
Ennek ellenére a technológia már elhagyta a laboratóriumokat, és a múlt század nyolcvanas éveinek közepe óta szabványos fegyverekben használták, ez a jól ismert páncéltörő "bánya" TM-83, amelynek ölési zónája több mint 50 méter. És itt az utolsó, ráadásul egy hazai példa:
Ez egy helikopter elleni "akna", a "köpő" alakú töltés hatótávolsága akár 180 méter, a feltűnő elem így néz ki:
Ez a fénykép a repülés közben fellépő sokkmagról, közvetlenül a halmozódó gázsugárból való kilépés után (jobb oldalon fekete felhő), a felszínen látható a lökéshullám nyomvonala (Mach -kúp).
Nevezzük mindezt a nevükön, a sokk magja az Nagy sebességű golyó, csak nem a hordóban, hanem gázáramban oszlik szét. És maga a formált töltés az Hordó nélküli tüzérségi tartó, pontosan erre van szükségünk a hágóból származó fegyverek rekonstrukciójához.
Egy ilyen golyó sebessége 3 km / s, nagyon messze van az elméleti 200 km / s technológiai határtól. Hadd magyarázzam meg, miért - az elméleti sebességhatárt a tudományos kísérletek során elérték laboratóriumi körülmények között, ott elegendő legalább egy rekord eredményt elérni a kísérletek során. A valódi fegyverekben pedig a felszerelésnek száz százalékos garanciával kell működnie.
Az a módszer, amellyel egy tárgyat felgyorsíthatunk halmozódó fúvókával a robbanó kúp kis zárószögeinél (25-45 fok), nem ad pontos célozást, és gyakran az ütközőmag egyszerűen kicsúszik a gázsugár fókuszából, és az ún. tej.
Harci célokra egy halmozott mélyedést készítenek 100 foknál nagyobb zárószöggel, a halmozott mélyedés ilyen szögeinél még elméletben sem lehet elérni az 5 km / s -nál nagyobb sebességet, de a technológia megbízhatóan működik. harci körülmények között alkalmazható.
Lehetőség van felgyorsítani az "olló bezárásának" folyamatát, de ebben az esetben el kell hagyni a detonációs módszert, hogy az erők alkalmazásának pontja legyen a robbanócsatornában. Ehhez szükséges, hogy a robbanás a golyó gyorsulási útvonalán haladjon nagyobb sebességgel, mint amennyit a detonációs mechanizmus képes biztosítani.
Ebben az esetben a robbantási sémának biztosítania kell a robbanóanyagok egyidejű felrobbanását a robbanócsatorna teljes hosszában, és az ollós hatást a robbanócsatorna falainak kúpos elrendezése miatt kell elérni, amint az az ábrán látható:
A robbanóanyag egyidejű felrobbantására szolgáló rendszer létrehozása a golyóeloszlási csatornában meglehetősen megvalósítható feladat a modern technológiai szinten.
Ezenkívül a fizikai erő kérdése azonnal megoldódik, a robbanóanyagból készült csőnek nem lesz ideje összeomlani a golyó repülése során, mivel a mechanikai terhelés lassabban továbbadódik, mint a robbanás.
A golyó esetében az erő alkalmazásának pontja a fontos, az egyetlen probléma az erőhatás mozgási sebességének szabályozása, hogy a golyó mindig ezen a ponton legyen, de erről később, ez már technika, nem elmélet.
Továbbra is ki kell találni egy ilyen golyó túlhajtási folyamatának skálázását, nevezetesen azt, hogy milyen tömegdimenziós paraméterekben alkalmazzák ezt az elméleti mechanizmust a gyakorlatban.
RTT skálázási törvény
Állandó téveszmékben élünk, az ilyen téveszmékre példa az asszociatív fogalomköteg: "a több azt jelenti, hogy erősebb". A tüzérségi tudomány nagyon konzervatív és teljesen engedelmeskedik ennek az elvnek eddig, de semmi sem tart örökké a Hold alatt.
Ez az asszociatív paradigma egészen a közelmúltig sok tekintetben helyes volt, és a gyakorlati megvalósítás szempontjából olcsóbb. De most ez már nem így van, technológiai áttöréseket hajtanak végre, ahol az elveket pont az ellenkezőjére változtatják.
Mondok egy példát a szakmámból, a számítógépek 20-30 év alatt 1000-szeresére csökkentek, és számítási teljesítményük is ezerszer nőtt.
Ezt a példát globális szinten általánosítanám, például törvény formájában fogalmaznám meg: „ A fizikai folyamat hatékonyságának növekedése fordítottan arányos a folyamat végrehajtásához használt térfogattal. .
R_T_T törvénynek fogom nevezni, a felfedező jogán, mi van, ha a név gyökeret ver?
Híres leszek!
Ez persze vicc, de minden viccnek van egy része az igazságból, ezért megpróbáljuk bizonyítani a tüzéreknek, hogy mérnöki tudományuk is betartja ezt a törvényt.
Számoljuk a „kosainkat”, ismerve a robbanóanyagok égéstermékeinek gázainak nyomását, a „mikrogolyó” tömegét, hatásos felületét, és kiszámítható a gyorsulási távolság, más szóval a hordó hossza amelyet a „mikrogolyó” adott sebességre gyorsít fel.
Kiderült, hogy egy ilyen "mikrogolyó" csak 15 centiméteres távolságban gyorsítható 1000 km / sec-ig.
"Ollóink" a robbanástermékek gázainak megduplázott sebességével záródnak - 20 km / s, ami azt jelenti, hogy 1000 km / s zárási sebesség eléréséhez és 1 mm átmérőjű bemeneti mutatóhoz egy robbanócsatorna 150 mm hosszú, a kimeneti mutatónak 1,3 mm -nek kell lennie.
Még meg kell érteni, hogy mennyi robbanóanyagra van szükség egy ilyen gyorsuláshoz, de itt minden egyszerű, a fizika univerzális és törvényei változatlanok, hogy egy golyót milliószor könnyebben és ezerszer gyorsabban oszlassunk el, mint a mi szabványunk, puskagolyó pontosan ugyanaz az energia, mint egy hagyományos puskagolyó gyorsításakor.
Következésképpen a robbanóanyag energiájának változatlannak kell maradnia, de a robbanóanyag jellegének másnak kell lennie, a lőpor nem illik, túl lassan ég, robbanószerre van szükség. Más szóval, 150 gramm hosszú csövet kell készíteni 5 gramm robbanóanyagból, például RDX -ből. és bemeneti átmérője 1 mm. és a hétvége 1, 3 mm..
A robbanás erősségéhez és koncentrációjához a "mikrogolyó" áthaladási csatornájában szükséges ezt a szerkezetet erős fémhengerbe helyezni. És hogy sikerül egyidejű és egységes robbanó robbanást előidézni a "mikrogolyós" repülés teljes távolságában.
Összefoglalva, a golyó 1000 km / s sebességre történő gyorsításának fizikai elvei még a por technológiák alapján is rendelkezésre állnak, ráadásul ezeket az elveket valódi fegyverrendszerekben használják.
Csak ne rohanjon be a laboratóriumba, és ne próbáljon meg egy ilyen robbanásveszélyes gyorsítórendszert megvalósítani, van egy jelentős probléma, a "mikrogolyó" kezdeti sebességének egy ilyen robbanásveszélyes csatornában nagyobbnak kell lennie, mint a robbanó frontok bezárásának sebessége, különben a "záró olló" hatása nem fog működni.
Más szóval, ahhoz, hogy "mikrogolyót" lehessen fecskendezni a robbanócsatornába, először hozzávetőleg 10 km / s sebességre kell gyorsítani, és ez egyáltalán nem könnyű.
Ezért az ilyen hipotetikus felvételi rendszer megvalósításának technikai részleteit a cikk következő részében hagyjuk, így folytatjuk….
