Våpen fra pasningen
Temaet for artikkelen er ultra-høyhastighets kinetiske våpen. Dette emnet oppsto fra analysen av de tragiske hendelsene ved Dyatlovpasset i februar 1959. Ni turisters død, ifølge summen av de tilgjengelige fakta, selv i den offisielle etterforskningen, er kvalifisert som voldelig ved bruk av et ukjent våpen. Dette ble diskutert i artikler direkte viet til disse hendelsene: "Uklassifiserte materialer - sannheten er et sted i nærheten" og "De døde lyver ikke."
Siden skaden på de dødes kropper tilsvarte kraften til riflekulen, og skadenes art indikerte den svært lille størrelsen på en slik kule, ble det konkludert med at denne kula, for å opprettholde sin dødelige kraft, må har mikroskopiske dimensjoner og en hastighet på ca 1000 km / sek.
I den forrige artikkelen, "Våpen fra passet", ble muligheten for superhastighets bevegelse av en kule gjennom atmosfæren uten å ødelegge den på grunn av friksjon mot luften; i denne artikkelen vil det bli forsøkt å rekonstruere selve våpenet.
Nok en gang om versjonen av hendelsene på Dyatlov -passet. Jeg tror at staten vår (den gang Sovjetunionen) i februar 1959 gjennomførte en operasjon for å beslaglegge et ukjent høyteknologisk anlegg. Minst 9 mennesker døde, mest sannsynlig var dette ukjente objektet "ikke virket litt", ellers ville staten ikke ha gjort så mange forsøk på å skjule sin deltakelse i disse hendelsene.
Dette er bare en versjon, jeg kan ta feil. Summen av fakta er ikke nok for en entydig tolkning av de gamle hendelsene, men det er ikke viktig i sammenheng med det aktuelle temaet.
Det er viktig at spørsmålet reises om realiteten til eksistensen av kinetiske våpen med høy hastighet.
Det er viktig at kulene til slike våpen effektivt kan bevege seg i gass (luft) miljøer.
Det viktige er at et slikt våpen faktisk kan lages på grunnlag av teknologiene vi har til rådighet.
Men la oss snakke mer om dette, vi kan selvfølgelig si at hvis "mikrokulen" er et produkt av ukjente teknologier, så er selve våpenet også basert på fysiske prinsipper som er ukjente for oss. Kanskje det, men teknologiene vi kjenner er i stand til å akselerere en kule til hastigheter i størrelsesorden 1000 km / s. Jeg snakker ikke om eksotiske ting, for eksempel gaussiske våpen, jernbanevåpen, de vanligste pulverteknologiene, bare i ny, moderne emballasje.
La oss begynne med den eksisterende teknologien for høyhastighets kinetiske våpen, og først deretter gå videre til fantasi.
Artillerigrense
For tradisjonelle artillerisystemer er det teoretiske taket på prosjektilhastigheten nått - ca. 2-3 km / sek. Hastigheten til forbrenningsproduktene til kruttet er nøyaktig på dette nivået, nemlig at de skaper trykk på bunnen av prosjektilet og akselererer det i pistolens fat.
For å oppnå dette resultatet, var det nødvendig å bruke et sub-kaliber prosjektil (for å miste en betydelig del av energien), caseless-teknologi (kassen kiler ved høyt trykk i setebrikken), skudd med normaliserte pulverforbrenningshastigheter og en multi- punkt detonasjonssystem (for å skape et jevnt trykk gjennom hele prosjektilets bevegelse langs fatet) …
Grensen er nådd, en ytterligere økning i hastigheten på prosjektilet i denne teknologien hviler på det begrensende trykket som tålt av fatet, som allerede er på grensen til det mulige. Som et resultat har vi et slikt prosjektil, et øyeblikksbilde av et ekte skudd, på tidspunktet for tilbakestilling av kalibreringsfanene:
Vær oppmerksom på buer i nærheten av de flygende prosjektilforingene, dette er sjokkbølgene som ble skrevet om i forrige artikkel. I en sjokkbølge beveger gassmolekyler seg raskere enn lydens hastighet. Å falle under en slik bølge vil ikke virke som litt. Men den skjerpede kjernen i prosjektilet kan ikke skape en slik bølge, hastigheten er ikke nok ….
Men til rådighet for den moderne sivilisasjon er det en annen teknologi for å lage kinetiske våpen med høy hastighet, bokstavelig talt kosmisk i skala.
Guds piler
Menneskeheten har brent tusenvis av tonn drivstoff med maksimal energiintensitet, og har lært å skyte objekter som veier titalls tonn ut i verdensrommet og i hastigheter i størrelsesorden 10 km / sek. Det er synd å ikke bruke disse "prosjektilene" med enorm kinetisk energi som våpen. Ideen er ikke original, siden 2000 har USA jobbet med dette prosjektet, det opprinnelige navnet er "Guds piler". Det ble antatt at gjenstander på bakken ville bli truffet av wolframpiler som var omtrent seks meter lange og veide omtrent hundre kilo. Den kinetiske energien til en slik pil ved slike hastigheter er omtrent 0,1-0,3 Kilotons TNT-ekvivalent. Slik ble dette prosjektet presentert da, for mer enn 10 år siden:
I løpet av de siste årene har prosjektet gått i skyggen, enten det var glemt, eller omvendt, det gikk inn på scenen for seriøst designarbeid og fikk derfor frimerket "Top Secret".
Det andre er mer sannsynlig, et smertefullt fristende prospekt, bare fra satellitten, ettersom det opprinnelig skulle ikke bruke dette våpenet effektivt, er ballistikklovene ubønnhørlige. Sikting mot et objekt vil føre til en kraftig reduksjon i hastigheten til en slik wolframpil, og derfor vil den ikke bære all energien til ødeleggelsespunktet, i beste fall vil pilens hastighet på destruksjonspunktet være 5- 6 km / s.
Det er bare en vei ut, den første målrettingen gjøres ved å korrigere banen til selve satellitten, og for dette bruker de ikke de vanlige satellittene, men manøvrerende banesystemer, for oss er det "Spiralen" som har dødd i Bose og transportøren "Arrow". For amerikanerne har temaet ikke dødd, tvert imot, akkurat nå er neste Shuttle X-37B i verdensrommet. Slik ser det ut:
En av de åpenbare bruksområdene for dette ubemannede kjøretøyet er et rombombefly bevæpnet med "Guds piler" som allerede er beskrevet.
Så, orbitale kinetiske våpen er fremtiden for lokale konflikter, ideelt, forresten. Men dette er ikke vårt tema, la oss gå tilbake til "våre værer", tradisjonelle pulverteknologier.
Kinematikk for prosjektilakselerasjon
Pistolfestet, i henhold til prinsippet for dets virkning, har ikke endret seg siden øyeblikket for oppfinnelsen, det er en sylinder (fat), et stempel (prosjektil) og en ladning (pulver) plassert mellom dem. I denne ordningen bestemmes prosjektilets hastighet i grensen av ekspansjonshastigheten til forbrenningsproduktene til ladningen, denne verdien er maksimalt 3-4 km / s og avhenger av trykket i forbrenningsvolumet (mellom prosjektilet og bunnen av stempelet).
Moderne artillerisystemer har nærmet seg den teoretiske grensen for prosjektilhastigheten i dette kinematiske opplegget, og en ytterligere hastighetsøkning er nesten umulig.
Så ordningen må endres, men er det generelt mulig å akselerere prosjektilet til en hastighet som er høyere enn forbrenningsproduktene fra krutt kan gi? Ved første øyekast er det umulig, umulig å skyve prosjektilet raskere enn hastigheten til gassene som utfører dette høyhastighetstrykket.
Men sjømenn har lenge lært å akselerere seilskipene sine til hastigheter større enn vindhastigheten, i vårt tilfelle er dette en direkte analogi, et gassmedium i bevegelse overfører energien til et fysisk objekt, her er deres siste prestasjon:
Dette "miraklet" med en vindhastighet på 40 km / t på grunn av det "skrå" seilet er i stand til å bevege seg med en hastighet på 120 km / t, det vil si tre ganger raskere enn luften som beveger denne seilbåten. Dette, ved første øyekast, oppnås et paradoksalt resultat på grunn av at hastigheten er en vektormengde og bevegelse i vinkel mot vindens retning ved hjelp av det "skrå" seilet muligens er raskere enn selve vinden.
Så artillerimennene har noen å låne fra de nye prinsippene for spredning av skjell, skredderne har et passende prinsipp, eller rettere sagt fra hovedverktøyet, saksene.
Closing Blades -effekt
Det er et slikt konsept, "tankeeksperiment", alt som angår forutsetter videre tilstedeværelsen av fantasi, i hvert fall på det daglige nivå … av et elleve år gammelt barn.
Tenk deg saks, de er skilt, tipsene deres skal skilles med en centimeter, og bladene har et lukkepunkt i en avstand på 10 centimeter fra spissene.
Vi begynner å lukke dem "hele veien".
Så, i løpet av tiden tipsene passerer en centimeter, vil lukkepunktet bevege seg ti centimeter.
I et slikt system vil bevegelseshastigheten til fysiske objekter være maksimal ved saksespissene. Men viktigst av alt, påføringspunktet for krefter (punktet for å lukke bladene) vil bevege seg med en hastighet som er 10 ganger større enn hastigheten til fysiske objekter i et slikt system. Siden i løpet av stengetid (mens sakene på saksen passerer en centimeter), vil lukkepunktet bevege seg 10 centimeter.
Tenk deg nå, i skjæringspunktet mellom bladene (ved lukking) plasseres et lite fysisk objekt (for eksempel en ball), og det vil bevege seg med hastigheten på forskyvningen av lukkepunktet, dvs. ti ganger raskere enn saksetips.
Denne enkle analogien gjør det mulig å forstå hvordan det med en gitt hastighet i en fysisk prosess er mulig å oppnå et kraftpunkt som beveger seg mye raskere enn det fysiske objektet selv.
Og dessuten hvordan dette bruksområdet for krefter kan akselerere fysiske objekter til hastigheter som er mye høyere enn bevegelseshastigheten til fysiske objekter som er involvert i akselerasjon (blader i vårt eksempel).
For enkelhets skyld vil vi kalle denne akselerasjonsmekanismen for fysiske objekter "Lukkende sakseffekt".
Jeg tror det er lett å forstå selv for en person som ikke kjenner det grunnleggende i fysikk, i det minste min 11 år gamle datter umiddelbart, etter at jeg forklarte det for henne, ga meg en åpenbar tilknytning og sa: ".. ja, det er som å skyte et sitronfrø med fingrene … ".
Faktisk har genialt barn i sin enkelhet lenge brukt denne effekten for sine spøk, klemt det glatte frøet med tommelen og pekefingeren og "skutt" fra et så improvisert booster -sett. Så denne metoden har allerede blitt brukt av mange av oss i barndommen …
Akselerasjon av kuler ved hjelp av metodene for "lukke saks" og "vektortilsetning av hastigheter"
Noen tror kanskje at forfatteren er oppdageren av ny teknologi, for noen, tvert imot kan det virke som om han er en drømmer. Jeg trenger ikke følelser før jeg kommer på noe nytt. Disse teknologiene brukes allerede i virkelige artillerisystemer basert på de kumulative eksplosjonsprinsippene. Bare ordene blir brukt der for vanskelig, men som du vet: "som du heter skipet, så vil det … fly."
Den kumulative effekten ble ved et uhell oppdaget på 30 -tallet i forrige århundre og fant umiddelbart anvendelse i artilleri. En formet ladning for å akselerere en gassstråle bruker to av de ovennevnte effektene samtidig - effekten av vektortilsetningen av hastigheter og effekten av lukkende saks. I mer avanserte implementeringer plasseres en metallkjerne i den kumulative strålen, som akselereres av denne strålen til hastigheten på selve strålen, den såkalte "slagkjernen".
Men denne teknologien har en fysisk grense, detonasjonshastigheten er 10 km / sek (begrensende) og åpningsvinkelen til den kumulative kjeglen er 1:10 (fysisk sluttstyrke). Som et resultat får vi gassutstrømningshastigheten på nivået 100-200 km / sek. I teorien.
Dette er en veldig ineffektiv prosess, mesteparten av energien er bortkastet. I tillegg er det et problem med målretting, som avhenger av uniformiteten til den formede ladningsprengningen og dens ensartethet.
Likevel har teknologien allerede forlatt laboratoriene og har blitt brukt i standardvåpen siden midten av åttitallet av forrige århundre, dette er den velkjente antitank "gruven" TM-83 med en drepesone på mer enn 50 meter. Og her er det siste, og dessuten, et hjemlig eksempel:
Dette er en anti-helikopter "mine", rekkevidden av "spytte" formet ladning er opptil 180 meter, det slående elementet ser slik ut:
Dette er et bilde av sjokkkjernen i flukt, umiddelbart etter at den har gått fra den kumulative gassstrålen (svart sky til høyre), er sporet av sjokkbølgen synlig på overflaten (Mach cone).
La oss kalle det hele med deres rette navn, sjokkkjernen er Høyhastighets kule, bare spredt ikke i fatet, men i en strøm av gasser. Og den formede ladningen i seg selv er Fatløsløst artillerifeste, dette er akkurat det vi trenger for rekonstruksjon av våpen fra passet.
Hastigheten til en slik kule er 3 km / s, den er veldig langt fra den teoretiske teknologigrensen på 200 km / s. La meg forklare hvorfor - den teoretiske fartsgrensen er nådd i løpet av vitenskapelige eksperimenter under laboratorieforhold, der er det nok til å få minst ett rekordresultat i løpet av eksperimentene. Og i ekte våpen bør utstyr fungere med hundre prosent garanti.
Metoden for å akselerere et objekt med en kumulativ stråle ved små lukkingsvinkler på den eksplosive kjeglen (25-45 grader) gir ikke nøyaktig sikte, og slagkjernen glir ofte ut av gassstrålens fokus og etterlater det som kalles " melk".
For kampbruk utføres en kumulativ fordypning med en lukkevinkel på mer enn 100 grader, i slike vinkler av en kumulativ fordypning kan en hastighet på mer enn 5 km / s ikke oppnås selv i teorien, men teknologien fungerer pålitelig og er gjeldende under kampforhold.
Det er mulig å fremskynde prosessen med å "lukke saksen", men i dette tilfellet bør detonasjonsmetoden forlates for å danne punktet for påføring av krefter i den eksplosive kanalen. For å gjøre dette er det nødvendig at eksplosjonen passerer langs kuleakselerasjonsbanen med en høyere hastighet enn detonasjonsmekanismen kan gi.
I dette tilfellet bør detonasjonsordningen sikre samtidig detonering av eksplosiver langs hele eksplosjonskanalen, og sakseffekten bør oppnås på grunn av det koniske arrangementet av veggene i den eksplosive kanalen, som vist på figuren:
Opprettelsen av et opplegg for samtidig detonering av et eksplosiv i kulespredningskanalen er en ganske gjennomførbar oppgave for et moderne teknologisk nivå.
Og dessuten vil spørsmålet om fysisk styrke umiddelbart bli løst, røret fra detonerende stoffet vil ikke ha tid til å kollapse under kulens flukt, siden den mekaniske belastningen vil overføres saktere enn den eksplosive prosessen vil gå.
For en kule er det maktpåføringspunktet som er viktig, det eneste problemet er kontroll over bevegelseshastigheten til maktpåføringspunktet, slik at kulen alltid er på dette punktet, men mer om det senere, dette er allerede en teknikk, ikke en teori.
Det gjenstår å finne ut omfanget av overklokkingsprosessen til en slik kule, nemlig i hvilke massedimensjonale parametere for å implementere denne teoretiske mekanismen i praksis.
RTT -skaleringslov
Vi lever i vedvarende vrangforestillinger, et eksempel på en slik vrangforestilling er det assosiative begrepsbuntet: "mer betyr kraftigere." Artillerivitenskapen er veldig konservativ og følger dette prinsippet helt så langt, men ingenting varer evig under månen.
Inntil nylig var dette assosiative paradigmet på mange måter korrekt og rimeligere når det gjelder praktisk implementering. Men nå er dette ikke lenger tilfellet, det gjennomføres teknologiske gjennombrudd der prinsippene endres til det stikk motsatte.
Jeg skal gi et eksempel fra yrket mitt, datamaskiner på 20-30 år har redusert i volum med 1000 ganger, og deres datakraft har også økt med tusen ganger.
Jeg vil generalisere dette eksemplet til en global skala, formulere det i form av en lov, for eksempel: " Økningen i effektiviteten til den fysiske prosessen er omvendt proporsjonal med volumet som brukes for å implementere denne prosessen ".
Jeg vil kalle det R_T_T -loven, til høyre for oppdageren, hva om navnet vil slå rot?
Jeg vil bli kjent!
Det er selvfølgelig en spøk, men hver spøk har et gran av sannhet, så vi skal prøve å bevise for artilleristerne at deres ingeniørvitenskap også følger denne loven.
La oss telle "våre værer", ved å kjenne trykket på gassene i forbrenningsproduktene fra eksplosiver, massen til "mikrokulen", den effektive overflaten kan beregnes akselerasjonsavstanden, med andre ord lengden på fatet i som "mikrokulen" akselereres til en gitt hastighet.
Det viste seg at en slik "mikrokule" kan akselereres opptil 1000 km / sek i en avstand på bare 15 centimeter.
Våre "saks" lukker med en doblet hastighet av gassene til eksplosjonsproduktene - 20 km / s, noe som betyr at for å oppnå en lukkingshastighet på 1000 km / s og en inngangsmåler med en diameter på 1 mm for en eksplosiv kanal 150 mm lang, må utgangsmåleren være 1,3 mm.
Det gjenstår å forstå hvor mye eksplosiv som trengs for slik akselerasjon, men alt er enkelt her, fysikken er universell og dens lover er uendret, for å spre en kule en million ganger lettere og tusen ganger raskere enn vår standard, vil en riflekule kreve nøyaktig samme energi som for akselerasjon av en konvensjonell riflekule.
Følgelig må energien til sprengstoffet forbli uendret, men sprengstoffets art må være annerledes, kruttet passer ikke, brenner for sakte, et detonerende eksplosiv er nødvendig. Med andre ord må du lage et rør 150 mm langt fra 5 gram eksplosiv, for eksempel RDX. og en innløpsdiameter på 1 mm. og helgen er 1, 3 mm..
For styrken og konsentrasjonen av eksplosjonen inne i gjennomgangskanalen til "mikrokulen" er det nødvendig å plassere denne strukturen i en sterk metallsylinder. Og for å klare å produsere samtidig og jevn eksplosiv detonasjon på hele avstanden av "mikrokulen" -flyget.
For å oppsummere, fysiske prinsipper for å akselerere en kule til hastigheter på 1000 km / s er tilgjengelige selv på grunnlag av pulverteknologi, dessuten brukes disse prinsippene i ekte våpensystemer.
Bare ikke rush inn i laboratoriet og prøv å implementere et slikt eksplosivt akselerasjonssystem, det er et vesentlig problem, den opprinnelige hastigheten til "mikrokulen" i en slik eksplosiv kanal må være større enn hastigheten på å lukke eksplosive fronter, ellers virker ikke effekten av å "lukke saks".
Med andre ord, for å injisere en "mikrokule" i den eksplosive kanalen må den først akselereres til en hastighet på omtrent 10 km / s, og dette er slett ikke lett.
Derfor vil vi la de tekniske detaljene om implementeringen av et slikt hypotetisk skytesystem stå igjen for neste del av denne artikkelen, så vi fortsetter….
