Zbraň z průsmyku
Tématem článku jsou ultrarychlé kinetické zbraně. Toto téma vzniklo z analýzy tragických událostí v Dyatlovském průsmyku v únoru 1959. Smrt devíti turistů je podle součtu dostupných faktů i při oficiálním vyšetřování kvalifikována jako násilná s použitím neznámé zbraně. Toto bylo diskutováno v článcích přímo věnovaných těmto událostem: „Nezařazené materiály - pravda je někde poblíž“a „Mrtví nelžou“.
Protože poškození na tělech mrtvých odpovídalo síle střely pušky a povaha poškození naznačovala velmi malou velikost takové střely, dospělo se k závěru, že tato střela, aby si udržela smrtící sílu, musí mají mikroskopické rozměry a rychlost asi 1000 km / s.
V předchozím článku „Zbraně z průsmyku“byla podložena možnost superrychlého pohybu střely atmosférou, aniž by byla zničena třením o vzduch; v tomto článku bude proveden pokus o rekonstrukci samotná zbraň.
Ještě jednou o verzi událostí v průsmyku Dyatlov. Domnívám se, že v únoru 1959 náš stát (tehdejší SSSR) provedl operaci k zabavení neznámého high-tech zařízení. Zemřelo nejméně 9 lidí, s největší pravděpodobností se tento neznámý objekt „nezdál málo“, jinak by stát nevyvinul tolik úsilí, aby zakryl svou účast na těchto akcích.
Toto je pouze verze, mohu se mýlit. Součet faktů nestačí k jednoznačnému výkladu těch starých událostí, ale v kontextu aktuálního tématu není důležitý.
Je důležité, aby byla položena otázka o realitě existence ultrarychlých kinetických zbraní.
Je důležité, aby se kulky takových zbraní mohly účinně pohybovat v plynném (vzduchovém) prostředí.
Důležité je, že taková zbraň může být skutečně vytvořena na základě technologií, které máme k dispozici.
Ale pojďme si o tom promluvit podrobněji, můžeme samozřejmě říci, že pokud je „mikro kulička“produktem neznámých technologií, pak samotná zbraň je také založena na nám neznámých fyzikálních principech. Možná ano, ale technologie, které známe, jsou schopné zrychlit kulku na rychlosti řádově 1000 km / s. Nemluvím o exotických věcech, jako jsou gaussovské zbraně, railguns, nejběžnější práškové technologie, pouze v nových, moderních obalech.
Začněme se stávajícími technologiemi vysokorychlostních kinetických zbraní a teprve poté přejdeme k fantazii.
Dělostřelecký limit
U tradičních dělostřeleckých systémů byl teoretický strop rychlosti střely dosud dosažen - asi 2–3 km / s. Rychlost produktů spalování střelného prachu je přesně na této úrovni, jmenovitě vytvářejí tlak na dno střely a zrychlují ji v hlavni zbraně.
K dosažení tohoto výsledku bylo nutné použít podkaliberní projektil (aby se ztratila významná část energie), beznástrojovou technologii (pouzdro se zaklíní při vysokých tlacích v závěru), záběry s normalizovanými rychlostmi spalování prášku a více bodový detonační systém (k vytvoření rovnoměrného tlaku po celou dobu pohybu střely podél hlavně) …
Bylo dosaženo limitu, další zvýšení rychlosti střely v této technologii spočívá na mezních tlacích, které odolává hlaveň, které jsou již na hranici možného. V důsledku toho máme takový projektil, snímek skutečného výstřelu, v době resetování kalibračních záložek:
Věnujte pozornost obloukům poblíž létajících projektilních vložek, to jsou rázové vlny, o kterých bylo psáno v předchozím článku. V rázové vlně se molekuly plynu pohybují rychleji než rychlost zvuku. Spadnout pod takovou vlnu se nebude zdát málo. Nabroušené jádro střely ale takovou vlnu vytvořit nemůže, rychlost nestačí ….
Ale k dispozici moderní civilizaci je ještě jedna technologie pro vytváření vysokorychlostních kinetických zbraní, doslova v kosmickém měřítku.
Šipky boží
Lidstvo spálilo tisíce tun paliva maximální energetické intenzity a naučilo se vypouštět objekty o hmotnosti desítek tun do vesmíru a rychlostí řádově 10 km / s. Je hřích nepoužívat tyto vesmírné „projektily“s obrovskou kinetickou energií jako zbraň. Myšlenka není originální, od roku 2000 USA na tomto projektu pracují, její původní název je „Boží šípy“. Předpokládalo se, že předměty na zemi budou zasaženy šípovými wolframovými šípy dlouhými zhruba sto kilogramů. Kinetická energie takové šipky při takových rychlostech je přibližně 0,1-0,3 Kilotonů ekvivalentu TNT. Takto byl tento projekt představen před více než 10 lety:
V posledních letech se projekt dostal do stínu, buď byl zapomenut, nebo naopak, vstoupil do fáze seriózní designérské práce a podle toho získal razítko „Přísně tajné“.
Druhá je pravděpodobnější, bolestivě lákavá vyhlídka, pouze ze satelitu, protože původně se předpokládalo, že nebude tuto zbraň efektivně využívat, zákony balistiky jsou neúprosné. Zamíření na předmět povede k prudkému snížení rychlosti takového wolframového šípu, a proto neponese veškerou energii do bodu zničení, v nejlepším případě bude rychlost šípu v místě zničení 5 6 km / s.
Existuje pouze jedna cesta ven, počáteční cílení se provádí opravou oběžné dráhy samotného satelitu, a proto nepoužívají obvyklé satelity, ale manévrují s orbitálními systémy, pro nás je to „spirála“, která zemřela v Bose a jeho nosič „Šipka“. Pro Američany toto téma nezemřelo, naopak právě teď je další Shuttle X-37B ve vesmíru. Takto to vypadá:
Jedním ze zjevných použití tohoto bezpilotního vozidla je vesmírný bombardér vyzbrojený již popsanými „Božími šípy“.
Orbitální kinetické zbraně jsou mimochodem budoucností místních konfliktů. Ale toto není naše téma, vraťme se k „našim beranům“, tradičním práškovým technologiím.
Kinematika zrychlení projektilu
Držák zbraně se podle principu svého působení od okamžiku svého vynálezu nezměnil, je to válec (hlaveň), píst (střela) a náboj (prach) umístěný mezi nimi. V tomto schématu je rychlost střely v limitu určena rychlostí expanze produktů spalování vsázky, tato hodnota je maximálně 3-4 km / s a závisí na tlaku ve spalovacím objemu (mezi střela a dno pístu).
Moderní dělostřelecké systémy se v tomto kinematickém schématu přiblížily k teoretickému limitu rychlosti střely a další zvýšení rychlosti je téměř nemožné.
Schéma je tedy třeba změnit, ale je obecně možné urychlit projektil na vyšší rychlost, než jakou mohou poskytnout produkty spalování střelného prachu? Na první pohled je nemožné, nemožné tlačit projektil rychleji, než je rychlost plynů provádějících tento vysokorychlostní tlak.
Námořníci se ale již dlouho naučili zrychlovat své plachetnice na rychlosti vyšší než je rychlost větru, v našem případě jde o přímou analogii, pohybující se plynné médium přenáší svoji energii na fyzický objekt, zde je jejich nejnovější úspěch:
Tento „zázrak“s rychlostí větru 40 km / h díky „šikmé“plachtě je schopen se pohybovat rychlostí 120 km / h, tedy třikrát rychleji než vzduch pohybující se touto plachetnicí. Toho je na první pohled paradoxního výsledku dosaženo díky tomu, že rychlost je vektorová veličina a pohyb pod úhlem ke směru větru pomocí „šikmé“plachty je možná rychlejší než samotný vítr.
Dělostřelci si tedy mají koho půjčit z nových principů rozptylu granátů, krejčí mají vhodný princip, respektive ze svého hlavního nástroje nůžky.
Efekt zavírací čepele
Existuje takový koncept, „myšlenkový experiment“, vše, co se týká, dále předpokládá přítomnost představivosti, alespoň na každodenní úrovni … jedenáctiletého dítěte.
Představte si nůžky, jsou rozvedené, jejich špičky mají být rozvedeny o centimetr a lopatky mají uzavírací bod ve vzdálenosti 10 centimetrů od špiček.
Začínáme je „úplně“zavírat.
Takže za dobu, kdy hroty projdou jeden centimetr, se uzavírací bod posune o deset centimetrů.
V takovém systému budou rychlosti pohybu fyzických předmětů na špičkách nůžek maximální. Ale co je nejdůležitější, bod působení sil (bod zavírání lopatek) se bude pohybovat rychlostí 10krát větší, než je rychlost fyzických předmětů v takovém systému. Protože během zavírací doby (zatímco špičky nůžek procházejí o jeden centimetr), bod zavírání se posune o 10 centimetrů.
Nyní si představte, že na průsečíku lopatek (v místě zavírání) je umístěn malý fyzický předmět (například koule), který se bude pohybovat rychlostí posunutí bodu uzavření, tj. desetkrát rychlejší než nůžkové hroty.
Tato jednoduchá analogie umožňuje pochopit, jak je při dané rychlosti fyzikálního procesu možné získat bod působení sil, který se pohybuje mnohem rychleji než samotný fyzický objekt.
A navíc, jak může tento bod působení sil zrychlit fyzické objekty na rychlosti mnohem vyšší, než je rychlost pohybu fyzických objektů zapojených do zrychlení (v našem případě lopatky).
Pro zjednodušení budeme tento akcelerační mechanismus nazývat pro fyzické objekty „Efekt zavíracích nůžek“.
Myslím, že je snadné to pochopit i pro člověka, který nezná základy fyziky, přinejmenším moje jedenáctiletá dcera mi okamžitě poté, co jsem jí to vysvětlil, dala zřejmou souvislost a řekla: „.. ano, je to jako střílet semínkem citronu prsty … “.
Ve skutečnosti, geniální děti ve své jednoduchosti již dlouho používají tento efekt pro své žerty, sevření kluzkého semene palcem a ukazováčkem a „střílení“z takové improvizované posilovací sady. Tuto metodu tedy již mnoho z nás v praxi používalo v dětství …
Zrychlení střel metodami „zavírání nůžek“a „vektorové adice rychlostí“
Někdo si může myslet, že autor je objevitel nových technologií, někomu se naopak může zdát, že je snílek. Není třeba emocí, dokud nepřijdu s něčím novým. Tyto technologie se již používají v reálných dělostřeleckých systémech založených na kumulativních principech výbuchu. Pouze slova jsou tam použita příliš záludná, ale jak víte: „jak pojmenujete loď, tak bude … létat“.
Kumulativní účinek byl náhodně objeven ve 30. letech minulého století a okamžitě našel uplatnění v dělostřelectvu. Tvarovaný náboj pro zrychlení proudu plynů využívá dva z výše uvedených efektů najednou - účinek vektorového sčítání rychlostí a účinek zavírání nůžek. U pokročilejších implementací je do kumulativního paprsku umístěno kovové jádro, které je tímto proudem zrychleno na rychlost samotného paprsku, takzvané „nárazové jádro“.
Ale tato technologie má fyzický limit, detonační rychlost je 10 km / s (omezující) a úhel otevření kumulativního kužele je 1:10 (fyzická konečná pevnost). V důsledku toho získáme rychlost odtoku plynu na úrovni 100-200 km / s. Teoreticky.
Jedná se o velmi neefektivní proces, většina energie je zbytečná. Kromě toho je zde problém s mířením, které závisí na stejnoměrnosti tvarované detonace náboje a její rovnoměrnosti.
Nicméně technologie již opustila laboratoře a používá se ve standardních zbraních od poloviny osmdesátých let minulého století, jedná se o známý protitankový „důl“TM-83 se zónou zabíjení více než 50 metrů. A tady je poslední, a navíc domácí příklad:
Jedná se o „důl“proti helikoptéře, dosah náboje ve tvaru „plivání“je až 180 metrů, nápadný prvek vypadá takto:
Toto je fotografie šokového jádra za letu, bezprostředně po jeho odletu z kumulativního proudu plynu (černý mrak vpravo) je na povrchu viditelná stopa rázové vlny (Machův kužel).
Říkejme tomu všechno pravými jmény, to šokové jádro je Vysoká rychlost střely, rozptýlené pouze v sudu, ale v proudu plynů. A samotný tvarovaný náboj je Bezhlavá dělostřelecká hora, to je přesně to, co potřebujeme pro rekonstrukci zbraní z průsmyku.
Rychlost takové střely je 3 km / s, to je velmi daleko od teoretického technologického limitu 200 km / s. Vysvětlím proč - teoretického rychlostního limitu je dosaženo v průběhu vědeckých experimentů v laboratorních podmínkách, tam stačí v průběhu experimentů získat alespoň jeden rekordní výsledek. A ve skutečných zbraních by vybavení mělo fungovat se stoprocentní zárukou.
Metoda akcelerace předmětu kumulativním paprskem při malých uzavíracích úhlech výbušného kužele (25–45 stupňů) nedává přesné míření a často se jádro dopadu jednoduše vyklouzne z ohniska plynového paprsku a zanechá to, čemu se říká „ mléko.
Pro bojové použití je kumulativní vybrání vyrobeno s úhlem zavření více než 100 stupňů, v takových úhlech kumulativního vybrání nelze dosáhnout rychlosti více než 5 km / s ani teoreticky, ale technologie funguje spolehlivě a je použitelné v bojových podmínkách.
Je možné urychlit proces „zavírání nůžek“, ale v tomto případě by se mělo od detonační metody upustit, aby se vytvořil bod působení sil ve výbušném kanálu. K tomu je nutné, aby výbuch prošel dráhou zrychlení střely vyšší rychlostí, než jakou může detonační mechanismus poskytnout.
V tomto případě by detonační schéma mělo zajistit simultánní detonaci výbušnin po celé délce výbušného kanálu a nůžkový efekt by měl být dosažen díky kuželovitému uspořádání stěn výbušného kanálu, jak je znázorněno na obrázku:
Vytvoření schématu pro simultánní detonaci výbušniny v kanálu šíření střel je pro moderní technologickou úroveň docela proveditelný úkol.
A kromě toho bude okamžitě vyřešena otázka fyzické síly, trubice z detonační látky se během letu střely nestihne zhroutit, protože mechanické zatížení bude přenášeno pomaleji, než proběhne výbušný proces.
U střely je důležitý bod aplikace síly, jediným problémem je kontrola rychlosti pohybu bodu aplikace síly, takže kulka je vždy v tomto bodě, ale o tom později, to už je technika, ne teorie.
Zbývá zjistit měřítko procesu přetaktování takové střely, konkrétně v jakých hmotnostně-rozměrových parametrech implementovat tento teoretický mechanismus do praxe.
Zákon o škálování RTT
Žijeme v trvalých iluzích, příkladem takového klamu je asociativní svazek konceptů: „více znamená silnější“. Dělostřelecká věda je velmi konzervativní a zatím se tomuto principu zcela řídí, ale pod Měsícem nic netrvá věčně.
Až do nedávné doby bylo toto asociativní paradigma v mnoha ohledech správné a méně nákladné z hlediska praktické implementace. Nyní to však již neplatí, dochází k technologickým průlomům, kde se principy mění na pravý opak.
Uvedu příklad ze své profese, počítače za 20-30 let snížily objem 1000krát a jejich výpočetní výkon se také zvýšil tisíckrát.
Tento příklad bych zobecnil na globální měřítko a formuloval jej ve formě zákona, například: „ Zvýšení účinnosti fyzikálního procesu je nepřímo úměrné objemu použitému k implementaci tohoto procesu “.
Budu tomu říkat zákon R_T_T, napravo od objevitele, co když jméno zapustí kořeny?
Stanu se slavným!
Je to samozřejmě vtip, ale každý vtip má zrnko pravdy, takže se pokusíme dokázat dělostřelcům, že i jejich inženýrská věda tento zákon dodržuje.
Počítejme „naše berany“, známe tlak plynů zplodin hoření výbušnin, hmotnost „mikrokulky“, její efektivní povrch lze vypočítat vzdálenost zrychlení, jinými slovy, délku hlavně v u nichž je „mikro kulička“zrychlena na danou rychlost.
Ukázalo se, že takovou „mikrokulku“lze zrychlit až na 1000 km / s na vzdálenost pouhých 15 centimetrů.
Naše „nůžky“se zavírají dvojnásobnou rychlostí plynů z produktů výbuchu - 20 km / s, což znamená, že pro dosažení rychlosti zavírání 1 000 km / s a vstupního měřidla o průměru 1 mm pro výbušný kanál 150 mm dlouhý, výstupní měřidlo by mělo být 1,3 mm..
Zbývá pochopit, kolik výbušniny je k takové akceleraci zapotřebí, ale vše je zde jednoduché, fyzika je univerzální a její zákony se nemění. Pušková kulka bude vyžadovat milionkrát snadnější a tisíckrát rychlejší než náš standard. přesně stejná energie jako pro zrychlení konvenční kulovnice.
V důsledku toho musí energie výbušniny zůstat nezměněna, ale povaha výbušniny musí být odlišná, střelný prach se nevejde, hoří příliš pomalu, je zapotřebí detonační výbušniny. Jinými slovy, musíte vyrobit trubku dlouhou 150 mm z 5 gramů výbušniny, například RDX. a průměr vstupu 1 mm. a víkend je 1, 3 mm..
Pro sílu a koncentraci výbuchu uvnitř průchozího kanálu „mikro kuličky“je nutné umístit tuto konstrukci do silného kovového válce. A zvládnout vyrobit simultánní a rovnoměrnou explozivní detonaci na celou vzdálenost letu „mikro kuličky“.
Abychom to shrnuli, fyzikální principy pro zrychlení střely na rychlosti 1000 km / s jsou k dispozici i na základě práškových technologií, navíc tyto principy se používají ve skutečných zbraňových systémech.
Jen nespěchejte do laboratoře a nepokoušejte se implementovat takový výbušný akcelerační systém, je tu jeden podstatný problém, počáteční rychlost „mikro kuličky“v takovém výbušném kanálu musí být větší než rychlost zavírání výbušných front, jinak efekt „zavírání nůžek“nebude fungovat.
Jinými slovy, aby se do výbušného kanálu vstříkla „mikrokulka“, musí být nejprve zrychlena na rychlost přibližně 10 km / s, a to není vůbec jednoduché.
Technické detaily implementace takového hypotetického střeleckého systému si tedy necháme pro další část tohoto článku, takže pokračování….
