Wapen uit de pas
Het onderwerp van het artikel is ultrasnelle kinetische wapens. Dit onderwerp kwam voort uit de analyse van de tragische gebeurtenissen op de Dyatlov-pas in februari 1959. De dood van negen toeristen, volgens de som van de beschikbare feiten, zelfs in het officiële onderzoek, wordt gekwalificeerd als gewelddadig met het gebruik van een onbekend wapen. Dit werd besproken in artikelen die rechtstreeks aan deze gebeurtenissen waren gewijd: "Niet-geclassificeerde materialen - de waarheid is ergens in de buurt" en "De doden liegen niet."
Aangezien de schade aan de lichamen van de doden overeenkwam met de kracht van de geweerkogel en de aard van de schade duidde op de zeer kleine omvang van een dergelijke kogel, werd geconcludeerd dat deze kogel, om zijn dodelijke kracht te behouden, hebben microscopisch kleine afmetingen en een snelheid van ongeveer 1000 km/sec.
In het vorige artikel, "Wapens uit de pas", werd de mogelijkheid van een supersnelle beweging van een kogel door de atmosfeer zonder deze te vernietigen door wrijving tegen de lucht onderbouwd; in dit artikel zal een poging worden gedaan om te reconstrueren het wapen zelf.
Nogmaals over de versie van de gebeurtenissen bij de Dyatlov-pas. Ik geloof dat onze staat (toen de USSR) in februari 1959 een operatie uitvoerde om een onbekende hightech-faciliteit in beslag te nemen. Minstens 9 mensen stierven, hoogstwaarschijnlijk leek dit onbekende object "niet een beetje", anders zou de staat niet zoveel moeite hebben gedaan om zijn deelname aan deze evenementen te verbergen.
Dit is slechts een versie, ik kan het mis hebben. De som van de feiten is niet genoeg voor een eenduidige interpretatie van die oude gebeurtenissen, maar is niet belangrijk in de context van het huidige onderwerp.
Het is belangrijk dat de vraag wordt gesteld over de realiteit van het bestaan van ultrasnelle kinetische wapens.
Het is belangrijk dat de kogels van dergelijke wapens effectief kunnen bewegen in gas(lucht)omgevingen.
Het belangrijkste is dat zo'n wapen ook daadwerkelijk gemaakt kan worden op basis van de technologieën die ons ter beschikking staan.
Maar laten we hier meer in detail over praten, we kunnen natuurlijk zeggen dat als de "microkogel" een product is van onbekende technologieën, het wapen zelf ook gebaseerd is op fysieke principes die ons onbekend zijn. Misschien wel, maar de technologieën die we kennen zijn in staat om een kogel te versnellen tot snelheden in de orde van grootte van 1000 km/s. Ik heb het niet over exotische dingen, zoals Gauss-wapens, railguns, de meest voorkomende poedertechnologieën, alleen in een nieuwe, moderne verpakking.
Laten we beginnen met de bestaande technologieën van kinetische wapens met hoge snelheid, en pas daarna overgaan op fantasie.
Artillerielimiet
Voor traditionele artilleriesystemen is tot nu toe het theoretische plafond van de projectielsnelheid bereikt - ongeveer 2-3 km / sec. De snelheid van de verbrandingsproducten van buskruit is precies op dit niveau, namelijk ze creëren druk op de onderkant van het projectiel en versnellen het in de loop van het pistool.
Om dit resultaat te bereiken, was het nodig om een sub-kaliber projectiel te gebruiken (om een aanzienlijk deel van de energie te verliezen), caseless-technologie (de case wiggen bij hoge druk in het staartstuk), schoten met genormaliseerde poederverbrandingssnelheden en een multi- puntontploffingssysteem (om uniforme druk te creëren tijdens de beweging van het projectiel langs de loop) …
De limiet is bereikt, een verdere toename van de snelheid van het projectiel in deze technologie berust op de beperkende drukken die de loop weerstaat, die al op de rand van het mogelijke staan. Als resultaat hebben we zo'n projectiel, een momentopname van een echt schot, op het moment van het resetten van de kalibratietabbladen:
Let op de bogen bij de vliegende projectielvoeringen, dit zijn de schokgolven waarover in het vorige artikel is geschreven. In een schokgolf bewegen gasmoleculen sneller dan de snelheid van het geluid. Onder zo'n golf vallen zal niet weinig lijken. Maar de geslepen kern van het projectiel kan zo'n golf niet creëren, de snelheid is niet genoeg ….
Maar ter beschikking van de moderne beschaving is er nog een andere technologie voor het maken van kinetische wapens met hoge snelheid, letterlijk kosmisch van schaal.
Pijlen van god
Door duizenden tonnen brandstof met maximale energie-intensiteit te verbranden, heeft de mensheid geleerd om objecten met een gewicht van tientallen tonnen de ruimte in te lanceren en met snelheden in de orde van 10 km/sec. Het is een zonde om deze ruimte "projectielen" met enorme kinetische energie niet als wapen te gebruiken. Het idee is niet origineel, sinds 2000 werkt de VS aan dit project, de oorspronkelijke naam is "de pijlen van God". Er werd aangenomen dat objecten op de grond zouden worden geraakt door wolfraampijlen van ongeveer zes meter lang en met een gewicht van ongeveer honderd kilogram. De kinetische energie van zo'n pijl bij zulke snelheden is ongeveer 0,1-0,3 kiloton TNT-equivalent. Dit is hoe dit project toen, meer dan 10 jaar geleden, werd gepresenteerd:
In de afgelopen jaren is het project in de schaduw gegaan, of het werd vergeten, of omgekeerd, het kwam in het stadium van serieus ontwerpwerk en kreeg daarom het stempel "Top Secret".
De tweede is waarschijnlijker, een pijnlijk verleidelijk vooruitzicht, alleen vanaf de satelliet, omdat het oorspronkelijk werd verondersteld dit wapen niet effectief te gebruiken, de wetten van de ballistiek zijn onverbiddelijk. Het richten op een object zal leiden tot een scherpe afname van de snelheid van zo'n wolfraampijl, en daarom zal het niet alle energie naar het punt van vernietiging brengen, in het beste geval zal de snelheid van de pijl op het punt van vernietiging 5- 6 km/s.
Er is maar één uitweg, de eerste targeting wordt gedaan door de baan van de satelliet zelf te corrigeren, en hiervoor gebruiken ze niet de gebruikelijke satellieten, maar manoeuvrerende orbitale systemen, voor ons is het de "Spiraal" die is gestorven in de Bose en zijn drager "Arrow". Voor de Amerikanen is het onderwerp nog niet dood, integendeel, op dit moment is de volgende Shuttle X-37B in de ruimte. Zo ziet het eruit:
Een van de voor de hand liggende toepassingen van dit onbemande voertuig is een ruimtebommenwerper die is bewapend met de reeds beschreven "pijlen van God".
Orbitale kinetische wapens zijn dus de toekomst van lokale conflicten, ideaal trouwens. Maar dit is niet ons onderwerp, laten we terugkeren naar "onze rammen", traditionele poedertechnologieën.
Kinematica van projectielversnelling
De kanonbevestiging is, volgens het principe van zijn werking, niet veranderd sinds het moment van zijn uitvinding, het is een cilinder (vat), een zuiger (projectiel) en een lading (poeder) die ertussen is geplaatst. In dit schema wordt de snelheid van het projectiel in de limiet bepaald door de snelheid van uitzetting van de verbrandingsproducten van de lading, deze waarde is maximaal 3-4 km / s en hangt af van de druk in het verbrandingsvolume (tussen het projectiel en de onderkant van de zuiger).
Moderne artilleriesystemen hebben de theoretische limiet van de projectielsnelheid in dit kinematische schema benaderd en een verdere snelheidsverhoging is bijna onmogelijk.
Het schema moet dus worden gewijzigd, maar is het over het algemeen mogelijk om het projectiel te versnellen tot een hogere snelheid dan de verbrandingsproducten van buskruit kunnen bieden? Op het eerste gezicht is het onmogelijk, onmogelijk om het projectiel sneller te duwen dan de snelheid van de gassen die deze hoge snelheidsdruk uitvoeren.
Maar zeilers hebben lang geleerd om hun zeilschepen te versnellen tot snelheden die groter zijn dan de windsnelheid, in ons geval is dit een directe analogie, een bewegend gasmedium brengt zijn energie over naar een fysiek object, hier is hun laatste prestatie:
Dit "wonder" met een windsnelheid van 40 km / u vanwege het "schuine" zeil kan zich met een snelheid van 120 km / u voortbewegen, dat wil zeggen drie keer sneller dan de lucht die deze zeilboot beweegt. Dit is op het eerste gezicht een paradoxaal resultaat omdat de snelheid een vectorgrootheid is en beweging onder een hoek met de windrichting met behulp van het "schuine" zeil mogelijk sneller is dan de wind zelf.
Dus de artilleristen hebben iemand om te lenen van de nieuwe principes van verspreiding van granaten, de kleermakers hebben een geschikt principe, of liever, van hun belangrijkste gereedschap, de schaar.
Effect van bladen sluiten
Er is zo'n concept, "gedachte-experiment", alles wat verder gaat veronderstelt de aanwezigheid van verbeeldingskracht, tenminste op het alledaagse niveau … van een elfjarig kind.
Stel je een schaar voor, ze zijn gescheiden, hun punten zouden een centimeter uit elkaar moeten staan en de mesjes hebben een sluitpunt op een afstand van 10 centimeter van de punten.
We beginnen ze "helemaal" te sluiten.
Dus gedurende de tijd dat de punten één centimeter passeren, zal het sluitpunt tien centimeter verschuiven.
In een dergelijk systeem zullen de bewegingssnelheden van fysieke objecten maximaal zijn aan de uiteinden van de schaar. Maar het belangrijkste is dat het aangrijpingspunt van de krachten (het punt van sluiten van de bladen) zal bewegen met een snelheid die 10 keer groter is dan de snelheid van fysieke objecten in een dergelijk systeem. Aangezien tijdens de sluitingstijd (terwijl de punten van de schaar één centimeter passeren), zal het sluitpunt 10 centimeter verschuiven.
Stel je nu voor dat op het snijpunt van de bladen (op het sluitpunt) een klein fysiek object (bijvoorbeeld een bal) wordt geplaatst, en dat het dus zal bewegen met de snelheid van de verplaatsing van het sluitpunt, d.w.z. tien keer sneller dan schaarpunten.
Deze eenvoudige analogie maakt het mogelijk om te begrijpen hoe het bij een bepaalde snelheid van een fysiek proces mogelijk is om een aangrijpingspunt van krachten te verkrijgen dat veel sneller beweegt dan het fysieke object zelf.
En bovendien, hoe dit aangrijpingspunt fysieke objecten kan versnellen tot snelheden die veel hoger zijn dan de bewegingssnelheid van fysieke objecten die betrokken zijn bij versnelling (bladen in ons voorbeeld).
Voor de eenvoud noemen we dit versnellingsmechanisme voor fysieke objecten "Sluitschaareffect".
Ik denk dat het gemakkelijk te begrijpen is, zelfs voor iemand die de basis van natuurkunde niet kent, tenminste mijn 11-jarige dochter gaf me onmiddellijk, nadat ik het haar had uitgelegd, een voor de hand liggende associatie, zeggende: ".. ja, het is alsof je met je vingers op een citroenzaadje schiet …".
Inderdaad, geniale kinderen in hun eenvoud gebruiken dit effect al lang voor hun grappen, knijpen het glibberige zaadje met hun duim en wijsvinger en "schieten" uit zo'n geïmproviseerde boosterset. Dus deze methode is door velen van ons al in de kindertijd in de praktijk gebruikt …
Versnelling van kogels door de methoden van "schaar sluiten" en "vectortoevoeging van snelheden"
Iemand kan denken dat de auteur de ontdekker van nieuwe technologieën is, voor iemand integendeel, het lijkt misschien dat hij een dromer is. Geen behoefte aan emotie totdat ik met iets nieuws op de proppen kom. Deze technologieën worden al gebruikt in real-life artilleriesystemen op basis van de cumulatieve explosieprincipes. Alleen de woorden worden daar te lastig gebruikt, maar zoals je weet: "as you name the ship, so it will… fly."
Het cumulatieve effect werd in de jaren '30 van de vorige eeuw bij toeval ontdekt en vond meteen toepassing in artillerie. Een gevormde lading voor het versnellen van een gasstraal gebruikt twee van de bovengenoemde effecten tegelijk: het effect van de vectoroptelling van snelheden en het effect van het sluiten van een schaar. Bij meer geavanceerde implementaties wordt in de cumulatieve straal een metalen kern geplaatst, die door deze straal wordt versneld tot de snelheid van de straal zelf, de zogenaamde "impact core".
Maar deze technologie heeft een fysieke limiet, de detonatiesnelheid is 10 km/sec (begrenzend) en de openingshoek van de cumulatieve kegel is 1:10 (fysieke eindsterkte). Hierdoor krijgen we de gasuitstroomsnelheid op het niveau van 100-200 km/sec. In theorie.
Dit is een zeer inefficiënt proces, de meeste energie gaat verloren. Bovendien is er een probleem met het richten, dat afhangt van de uniformiteit van de detonatie van de gevormde lading en de uniformiteit ervan.
Desalniettemin heeft de technologie de laboratoria al verlaten en wordt sinds het midden van de jaren tachtig van de vorige eeuw gebruikt in standaardwapens, dit is de bekende antitank "mijn" TM-83 met een kill-zone van meer dan 50 meter. En hier is het laatste, en bovendien een binnenlands voorbeeld:
Dit is een anti-helikopter "mijn", het bereik van "spugende" gevormde lading is tot 180 meter, het opvallende element ziet er als volgt uit:
Dit is een foto van de schokkern tijdens de vlucht, onmiddellijk na het vertrek uit de cumulatieve gasstraal (zwarte wolk aan de rechterkant), is het spoor van de schokgolf zichtbaar aan de oppervlakte (Mach-kegel).
Laten we het allemaal bij hun eigen naam noemen, de schokkern is: Hoge snelheid kogel, alleen verspreid, niet in het vat, maar in een stroom gassen. En de gevormde lading zelf is Artillerie-montage zonder loop, dit is precies wat we nodig hebben voor de reconstructie van wapens uit de pas.
De snelheid van zo'n kogel is 3 km / s, het is ver verwijderd van de theoretische technologische limiet van 200 km / s. Laat me uitleggen waarom - de theoretische snelheidslimiet wordt bereikt tijdens wetenschappelijke experimenten in laboratoriumomstandigheden, daar is het voldoende om tijdens experimenten minstens één recordresultaat te krijgen. En in echte wapens zou uitrusting moeten werken met honderd procent garantie.
De methode van het versnellen van een object met een cumulatieve straal bij kleine sluithoeken van de explosieve kegel (25-45 graden) geeft geen nauwkeurig richten en vaak glijdt de inslagkern gewoon uit de focus van de gasstraal, waardoor wat wordt genoemd " melk".
Voor gevechtsgebruik wordt een cumulatieve uitsparing gemaakt met een sluithoek van meer dan 100 graden, bij dergelijke hoeken van een cumulatieve uitsparing kan zelfs in theorie geen snelheid van meer dan 5 km / s worden bereikt, maar de technologie werkt betrouwbaar en is toepasbaar in gevechtsomstandigheden.
Het is mogelijk om het proces van "het sluiten van de schaar" te versnellen, maar in dit geval moet de detonatiemethode worden verlaten om het punt van toepassing van krachten in het explosieve kanaal te vormen. Om dit te doen, is het noodzakelijk dat de explosie langs het kogelversnellingspad gaat met een hogere snelheid dan het detonatiemechanisme kan bieden.
In dit geval moet het detonatieschema zorgen voor de gelijktijdige ontploffing van explosieven over de gehele lengte van het explosieve kanaal, en het schaareffect moet worden verkregen vanwege de conische opstelling van de wanden van het explosieve kanaal, zoals weergegeven in de afbeelding:
Het creëren van een schema voor de gelijktijdige ontploffing van een explosief in het kogelverspreidingskanaal is een redelijk haalbare taak voor een modern technologisch niveau.
En bovendien zal het probleem van fysieke kracht onmiddellijk worden opgelost, de buis van de detonerende substantie zal geen tijd hebben om in te storten tijdens de vlucht van de kogel, omdat de mechanische belasting langzamer zal worden overgedragen dan het explosieve proces zal gaan.
Voor een kogel is het aangrijpingspunt van belang, het enige probleem is de controle over de bewegingssnelheid van het krachtpunt, zodat de kogel altijd op dit punt is, maar daarover later meer, dit is al een techniek, geen theorie.
Het blijft om de schaal van het overklokproces van een dergelijke kogel te achterhalen, namelijk in welke massa-dimensionale parameters dit theoretische mechanisme in de praktijk moet worden geïmplementeerd.
RTT-schaalwet
We leven in hardnekkige wanen, een voorbeeld van zo'n waan is de associatieve bundel van concepten: 'meer betekent krachtiger'. Artilleriewetenschap is zeer conservatief en gehoorzaamt tot nu toe volledig aan dit principe, maar niets duurt eeuwig onder de maan.
Tot voor kort was dit associatieve paradigma in veel opzichten correct en minder duur in termen van praktische implementatie. Maar nu is dit niet meer het geval, er worden technologische doorbraken gerealiseerd waarbij de principes worden veranderd in precies het tegenovergestelde.
Ik zal een voorbeeld geven uit mijn beroep, computers zijn in 20-30 jaar in volume 1000 keer afgenomen en hun rekenkracht is ook duizend keer toegenomen.
Ik zou dit voorbeeld veralgemenen naar een wereldwijde schaal, bijvoorbeeld in de vorm van een wet: “ De toename van de efficiëntie van het fysieke proces is omgekeerd evenredig met het volume dat wordt gebruikt om dit proces te implementeren .
Ik noem het de R_T_T wet, met recht van de ontdekker, wat als de naam wortel schiet?
Ik word beroemd!
Het is natuurlijk een grap, maar elke grap bevat een kern van waarheid, dus we zullen proberen de artilleristen te bewijzen dat hun technische wetenschap zich ook aan deze wet houdt.
Laten we "onze rammen" tellen, wetende de druk van de gassen van de verbrandingsproducten van explosieven, de massa van de "micro-kogel", het effectieve oppervlak kan de versnellingsafstand worden berekend, met andere woorden, de lengte van het vat in waarbij de "micro-kogel" wordt versneld tot een bepaalde snelheid.
Het bleek dat zo'n "micro-kogel" kan worden versneld tot 1000 km / sec op een afstand van slechts 15 centimeter.
Onze "schaar" sluit met een dubbele snelheid van de gassen van de explosieproducten - 20 km / s, wat betekent dat om een sluitsnelheid van 1000 km / s en een ingangsmeter met een diameter van 1 mm voor een explosief kanaal 150 te verkrijgen mm lang, de uitgangsmeter moet 1,3 mm zijn..
Het blijft om te begrijpen hoeveel explosief er nodig is voor een dergelijke versnelling, maar alles is hier eenvoudig, de natuurkunde is universeel en de wetten zijn ongewijzigd, om een kogel een miljoen keer gemakkelijker en duizend keer sneller te verspreiden dan onze standaard, een geweerkogel vereist precies dezelfde energie als voor versnelling van een conventionele geweerkogel.
Bijgevolg moet de energie van het explosief onveranderd blijven, maar de aard van het explosief moet anders zijn, het buskruit past niet, brandt te langzaam, er is een detonerend explosief nodig. Met andere woorden, je moet een buis van 150 mm lang maken van 5 gram explosief, zoals RDX. en een inlaatdiameter van 1 mm. en het weekend is 1, 3 mm..
Voor de sterkte en concentratie van de explosie in het doorgangskanaal van de "micro-kogel" is het noodzakelijk om deze structuur in een sterke metalen cilinder te plaatsen. En erin slagen om gelijktijdige en uniforme explosieve ontploffing te produceren op de volledige afstand van de "micro-kogel" -vlucht.
Samenvattend zijn fysieke principes voor het versnellen van een kogel tot snelheden van 1000 km / s beschikbaar, zelfs op basis van poedertechnologieën, bovendien worden deze principes gebruikt in echte wapensystemen.
Haast je gewoon niet naar het laboratorium en probeer zo'n explosief versnellingssysteem te implementeren, er is één groot probleem, de beginsnelheid van de "microkogel" in zo'n explosief kanaal moet groter zijn dan de snelheid van het sluiten van de explosieve fronten, anders werkt het effect van "schaar sluiten" niet.
Met andere woorden, om een "microkogel" in het explosieve kanaal te injecteren, moet deze eerst worden versneld tot een snelheid van ongeveer 10 km / s, en dit is helemaal niet eenvoudig.
Daarom laten we de technische details van de implementatie van zo'n hypothetisch schietsysteem over aan het volgende deel van dit artikel, dus wordt vervolgd….
