Arma dal pass
L'argomento dell'articolo sono le armi cinetiche ad altissima velocità. Questo argomento è nato dall'analisi dei tragici eventi al passo Dyatlov nel febbraio 1959. La morte di nove turisti, secondo la somma dei fatti disponibili, anche nell'inchiesta ufficiale, è qualificata come violenta con l'uso di un'arma sconosciuta. Questo è stato discusso in articoli direttamente dedicati a questi eventi: "Materiali non classificati: la verità è da qualche parte nelle vicinanze" e "I morti non mentono".
Poiché il danno sui corpi dei morti corrispondeva alla potenza del proiettile del fucile e la natura del danno indicava le dimensioni molto ridotte di tale proiettile, si è concluso che questo proiettile, per mantenere la sua forza letale, doveva hanno dimensioni microscopiche e una velocità di circa 1000 km/sec.
Nell'articolo precedente, "Armi dal passo", era stata dimostrata la possibilità di un movimento ad altissima velocità di un proiettile attraverso l'atmosfera senza distruggerlo per attrito contro l'aria; in questo articolo si cercherà di ricostruire l'arma stessa.
Ancora una volta sulla versione degli eventi al passo Dyatlov. Credo che nel febbraio 1959 il nostro stato (allora URSS) abbia effettuato un'operazione per sequestrare una struttura high-tech sconosciuta. Almeno 9 persone sono morte, molto probabilmente questo oggetto sconosciuto “non sembrava poco”, altrimenti lo stato non avrebbe fatto tanti sforzi per nascondere la sua partecipazione a questi eventi.
Questa è solo una versione, potrei sbagliarmi. La somma dei fatti non è sufficiente per un'interpretazione univoca di quei vecchi eventi, ma non è importante nel contesto del tema attuale.
È importante che venga sollevata la domanda sulla realtà dell'esistenza di armi cinetiche ad altissima velocità.
È importante che i proiettili di tali armi possano muoversi efficacemente in ambienti a gas (aria).
L'importante è che un'arma del genere possa essere effettivamente realizzata sulla base delle tecnologie a nostra disposizione.
Ma parliamo di questo in modo più dettagliato, possiamo ovviamente dire che se il "micro-proiettile" è un prodotto di tecnologie sconosciute, anche l'arma stessa si basa su principi fisici a noi sconosciuti. Forse è così, ma le tecnologie che conosciamo sono in grado di accelerare un proiettile a velocità dell'ordine di 1000 km/s. Non sto parlando di cose esotiche, come armi gaussiane, cannoni a rotaia, le più comuni tecnologie a polvere, solo in confezioni nuove e moderne.
Iniziamo con le tecnologie esistenti delle armi cinetiche ad alta velocità e solo dopo passiamo alla fantasia.
Limite di artiglieria
Per i sistemi di artiglieria tradizionali, fino ad oggi è stato raggiunto il limite teorico della velocità del proiettile - circa 2-3 km / sec. La velocità dei prodotti della combustione della polvere da sparo è esattamente a questo livello, cioè creano pressione sul fondo del proiettile, accelerandolo nella canna della pistola.
Per ottenere questo risultato, è stato necessario utilizzare un proiettile di sottocalibro (per perdere una parte significativa dell'energia), tecnologia senza bossolo (il bossolo si incunea ad alte pressioni nella culatta), colpi con velocità di combustione della polvere normalizzate e un multi- sistema di detonazione puntuale (per creare una pressione uniforme durante tutto il movimento del proiettile lungo la canna) …
Il limite è stato raggiunto, un ulteriore aumento della velocità del proiettile in questa tecnologia poggia sulle pressioni limite sopportate dalla canna, che sono già sull'orlo del possibile. Di conseguenza, abbiamo un tale proiettile, un'istantanea di uno sparo reale, al momento del ripristino delle schede di calibrazione:
Presta attenzione agli archi vicino alle fodere dei proiettili volanti, queste sono le onde d'urto di cui è stato scritto nell'articolo precedente. In un'onda d'urto, le molecole di gas si muovono più velocemente della velocità del suono. Cadere sotto un'onda del genere non sembrerà poco. Ma il nucleo affilato del proiettile non può creare un'onda del genere, la velocità non è sufficiente ….
Ma a disposizione della civiltà moderna c'è un'altra tecnologia per creare armi cinetiche ad alta velocità, letteralmente in scala cosmica.
Frecce di Dio
Bruciando migliaia di tonnellate di carburante della massima intensità energetica, l'umanità ha imparato a lanciare oggetti del peso di decine di tonnellate nello spazio ea velocità dell'ordine di 10 km/sec. È un peccato non usare come arma questi "proiettili" spaziali con un'enorme energia cinetica. L'idea non è originale, dal 2000 gli USA stanno lavorando a questo progetto, il suo nome originale è "le frecce di Dio". Si presumeva che gli oggetti a terra sarebbero stati colpiti da frecce in tungsteno lunghe circa sei metri e del peso di circa cento chilogrammi. L'energia cinetica di una tale freccia a tali velocità è di circa 0,1-0,3 kilotoni di TNT equivalente. Ecco come si presentava allora questo progetto, più di 10 anni fa:
Negli ultimi anni, il progetto è andato nell'ombra, o è stato dimenticato, o viceversa, è entrato nella fase di un serio lavoro di progettazione e, di conseguenza, ha acquisito il marchio "Top Secret".
Il secondo è più probabile, una prospettiva dolorosamente allettante, solo dal satellite, poiché originariamente si supponeva che non utilizzasse quest'arma in modo efficace, le leggi della balistica sono inesorabili. Mirare a un oggetto porterà a una forte diminuzione della velocità di una tale freccia di tungsteno, e quindi non porterà tutta l'energia fino al punto di distruzione, nella migliore delle ipotesi la velocità della freccia nel punto di distruzione sarà 5- 6 chilometri al secondo.
C'è solo una via d'uscita, il puntamento iniziale si fa correggendo l'orbita del satellite stesso, e per questo usano non i soliti satelliti, ma sistemi orbitali di manovra, per noi è la "Spirale" che è morta nel Bose e il suo vettore "Freccia". Per gli americani il tema non è morto, anzi, in questo momento il prossimo Shuttle X-37B è nello spazio. Ecco come appare:
Uno degli usi ovvi di questo veicolo senza pilota è un bombardiere spaziale armato delle "frecce di Dio" già descritte.
Quindi, le armi cinetiche orbitali sono il futuro dei conflitti locali, l'ideale, tra l'altro. Ma questo non è il nostro argomento, torniamo ai “nostri arieti”, le tradizionali tecnologie a polvere.
Cinematica dell'accelerazione del proiettile
Il supporto della pistola, secondo il principio della sua azione, non è cambiato dal momento della sua invenzione, è un cilindro (canna), un pistone (proiettile) e una carica (polvere) posta tra di loro. In questo schema, la velocità del proiettile nel limite è determinata dalla velocità di espansione dei prodotti della combustione della carica, questo valore è un massimo di 3-4 km / se dipende dalla pressione nel volume di combustione (tra il proiettile e il fondo del pistone).
I moderni sistemi di artiglieria si sono avvicinati al limite teorico della velocità del proiettile in questo schema cinematico e un ulteriore aumento della velocità è quasi impossibile.
Quindi lo schema deve essere cambiato, ma è generalmente possibile accelerare il proiettile a una velocità superiore a quella che possono fornire i prodotti di combustione della polvere da sparo? A prima vista, è impossibile, impossibile spingere il proiettile più velocemente della velocità dei gas che effettuano questa pressione ad alta velocità.
Ma i marinai hanno imparato da tempo ad accelerare i loro velieri a velocità superiori alla velocità del vento, nel nostro caso questa è un'analogia diretta, un mezzo di gas in movimento trasferisce la sua energia a un oggetto fisico, ecco il loro ultimo risultato:
Questo "miracolo" con una velocità del vento di 40 km / h grazie alla vela "obliqua" è in grado di muoversi a una velocità di 120 km / h, cioè tre volte più veloce dell'aria che muove questa barca a vela. Questo, a prima vista, un risultato paradossale si ottiene a causa del fatto che la velocità è una quantità vettoriale e il movimento ad angolo rispetto alla direzione del vento con l'aiuto della vela "obliqua" è forse più veloce del vento stesso.
Così gli artiglieri hanno qualcuno da prendere in prestito dai nuovi principi di dispersione dei proiettili, i sarti hanno un principio adatto, o meglio, dal loro strumento principale, le forbici.
Effetto lame di chiusura
Esiste un concetto del genere, "esperimento mentale", tutto ciò che riguarda ulteriormente presuppone la presenza dell'immaginazione, almeno a livello quotidiano… di un bambino di undici anni.
Immagina le forbici, sono divorziate, le loro punte dovrebbero essere divorziate di un centimetro e le lame hanno un punto di chiusura a una distanza di 10 centimetri dalle punte.
Iniziamo a chiuderli "fino in fondo".
Quindi, durante il tempo in cui le punte superano un centimetro, il punto di chiusura si sposterà di dieci centimetri.
In un tale sistema, le velocità di movimento degli oggetti fisici saranno massime sulle punte delle forbici. Ma, soprattutto, il punto di applicazione delle forze (il punto di chiusura delle lame) si muoverà a una velocità 10 volte maggiore della velocità degli oggetti fisici in un tale sistema. Poiché durante il tempo di chiusura (mentre le punte delle forbici superano un centimetro), il punto di chiusura si sposterà di 10 centimetri.
Ora immagina, all'intersezione delle lamelle, (nel punto di chiusura) è posto un piccolo oggetto fisico (ad esempio una palla), e quindi si muoverà alla velocità dello spostamento del punto di chiusura, cioè. dieci volte più veloce delle punte delle forbici.
Questa semplice analogia permette di comprendere come, ad una data velocità di un processo fisico, sia possibile ottenere un punto di applicazione delle forze che si muove molto più velocemente dell'oggetto fisico stesso.
E inoltre, come questo punto di applicazione delle forze può accelerare gli oggetti fisici a velocità molto superiori alla velocità di movimento degli oggetti fisici coinvolti nell'accelerazione (lame nel nostro esempio).
Per semplicità, chiameremo questo meccanismo di accelerazione per oggetti fisici "Effetto forbici di chiusura".
Penso sia facile da capire anche a una persona che non conosce le basi della fisica, almeno mia figlia di 11 anni subito, dopo che gliel'ho spiegato, mi ha dato un'associazione ovvia dicendomi: "..si, è come sparare un seme di limone con le dita…".
In effetti, i bambini del genio nella loro semplicità usano da tempo questo effetto per i loro scherzi, pizzicando il seme scivoloso con il pollice e l'indice e "sparando" da un set di richiamo così improvvisato. Quindi questo metodo è già stato utilizzato da molti di noi in pratica durante l'infanzia …
Accelerazione dei proiettili con i metodi di "chiusura delle forbici" e "addizione vettoriale di velocità"
Qualcuno potrebbe pensare che l'autore sia lo scopritore di nuove tecnologie, a qualcuno, al contrario, può sembrare che sia un sognatore. Non c'è bisogno di emozione finché non mi viene in mente qualcosa di nuovo. Queste tecnologie sono già utilizzate nei sistemi di artiglieria reali basati sui principi dell'esplosione cumulativa. Solo le parole sono usate lì troppo ingannevoli, ma come sai: "come dai il nome alla nave, così … volerà".
L'effetto cumulativo è stato scoperto casualmente negli anni '30 del secolo scorso e ha trovato immediatamente applicazione nell'artiglieria. Una carica sagomata per accelerare un getto di gas utilizza contemporaneamente due degli effetti sopra menzionati: l'effetto della somma vettoriale delle velocità e l'effetto della chiusura delle forbici. Nelle implementazioni più avanzate, nel getto cumulativo viene posto un nucleo metallico, che viene accelerato da questo getto alla velocità del getto stesso, il cosiddetto "nucleo d'urto".
Ma questa tecnologia ha un limite fisico, la velocità di detonazione è di 10 km/sec (limitante) e l'angolo di apertura del cono cumulativo è 1:10 (resistenza fisica massima). Di conseguenza, otteniamo la velocità di deflusso del gas al livello di 100-200 km / sec. In teoria.
Questo è un processo molto inefficiente, la maggior parte dell'energia viene sprecata. Inoltre, c'è un problema con il targeting, che dipende dall'uniformità della detonazione della carica sagomata e dalla sua uniformità.
Tuttavia, la tecnologia ha già lasciato i laboratori ed è stata utilizzata nelle armi standard dalla metà degli anni ottanta del secolo scorso, questa è la famosa "mina" anticarro TM-83 con una zona di uccisione di oltre 50 metri. Ed ecco l'ultimo, e per giunta, un esempio domestico:
Questa è una "mina" anti-elicottero, la portata della carica a forma di "sputa" è fino a 180 metri, l'elemento che colpisce si presenta così:
Questa è una foto del nucleo d'urto in volo, subito dopo la sua partenza dal getto cumulativo di gas (nube nera a destra), in superficie è visibile la scia dell'onda d'urto (cono di Mach).
Chiamiamo tutto con i loro nomi propri, il nucleo d'urto è Proiettile ad alta velocità, solo disperso non nella canna, ma in un flusso di gas. E la carica sagomata stessa è Supporto per artiglieria senza canna, questo è esattamente ciò di cui abbiamo bisogno per la ricostruzione delle armi dal pass.
La velocità di un tale proiettile è di 3 km / s, è molto lontana dal limite tecnologico teorico di 200 km / s. Lasciami spiegare perché: il limite di velocità teorico viene raggiunto nel corso di esperimenti scientifici in condizioni di laboratorio, lì è sufficiente ottenere almeno un risultato record nel corso degli esperimenti. E nelle armi reali, l'equipaggiamento dovrebbe funzionare con una garanzia del cento per cento.
Il metodo di accelerare un oggetto con un getto cumulativo a piccoli angoli di chiusura del cono esplosivo (25-45 gradi) non fornisce una mira precisa e spesso il nucleo d'impatto scivola semplicemente fuori dal fuoco del getto di gas, lasciando quello che viene chiamato " latte".
Per l'uso in combattimento, viene realizzato un recesso cumulativo con un angolo di chiusura superiore a 100 gradi, a tali angoli di un recesso cumulativo, non è possibile raggiungere nemmeno in teoria una velocità superiore a 5 km / s, ma la tecnologia funziona in modo affidabile ed è applicabile in condizioni di combattimento.
È possibile accelerare il processo di "chiusura delle forbici", ma in questo caso il metodo di detonazione dovrebbe essere abbandonato per formare il punto di applicazione delle forze nel canale esplosivo. Per fare ciò, è necessario che l'esplosione passi lungo il percorso di accelerazione del proiettile a una velocità maggiore di quella che può fornire il meccanismo di detonazione.
In questo caso, lo schema di detonazione dovrebbe garantire la detonazione simultanea di esplosivi lungo l'intera lunghezza del canale esplosivo e l'effetto a forbice dovrebbe essere ottenuto grazie alla disposizione conica delle pareti del canale esplosivo, come mostrato nella figura:
La creazione di uno schema per la detonazione simultanea di un esplosivo nel canale di dispersione dei proiettili è un compito abbastanza fattibile per un livello tecnologico moderno.
E inoltre, il problema della forza fisica verrà immediatamente risolto, il tubo della sostanza detonante non avrà il tempo di collassare durante il volo del proiettile, poiché il carico meccanico verrà trasmesso più lentamente di quanto andrà il processo esplosivo.
Per un proiettile, è il punto di applicazione della forza che è importante, l'unico problema è il controllo sulla velocità di movimento del punto di applicazione della forza, in modo che il proiettile sia sempre a questo punto, ma ne parleremo più avanti, questa è già una tecnica, non una teoria.
Resta da capire il ridimensionamento del processo di overclocking di un tale proiettile, vale a dire in quali parametri dimensionali di massa implementare in pratica questo meccanismo teorico.
Legge di scala RTT
Viviamo in delusioni persistenti, un esempio di tale illusione è il fascio associativo di concetti: "più significa più potente". La scienza dell'artiglieria è molto conservatrice e finora obbedisce completamente a questo principio, ma nulla dura per sempre sotto la luna.
Fino a poco tempo, questo paradigma associativo era per molti versi corretto e meno costoso in termini di attuazione pratica. Ma ora non è più così, vengono effettuate scoperte tecnologiche in cui i principi vengono cambiati nell'esatto contrario.
Farò un esempio dalla mia professione, i computer in 20-30 anni sono diminuiti di volume di 1000 volte e anche la loro potenza di calcolo è aumentata di mille volte.
Generalizzerei questo esempio su scala globale, formulandolo sotto forma di legge, ad esempio: “ L'aumento dell'efficienza del processo fisico è inversamente proporzionale al volume utilizzato per implementare questo processo .
La chiamerò legge R_T_T, per diritto dello scopritore, e se il nome mettesse radici?
diventerò famoso!
È uno scherzo, certo, ma ogni scherzo ha un fondo di verità, quindi cercheremo di dimostrare agli artiglieri che anche la loro scienza ingegneristica obbedisce a questa legge.
Contiamo i “nostri arieti”, conoscendo la pressione dei gas dei prodotti della combustione degli esplosivi, la massa del “microproiettile”, la sua superficie effettiva si può calcolare la distanza di accelerazione, ovvero la lunghezza della canna in quale il “micro-proiettile” viene accelerato ad una data velocità.
Si è scoperto che un tale "micro-proiettile" può essere accelerato fino a 1000 km / sec a una distanza di soli 15 centimetri.
Le nostre "forbici" chiudono con una velocità raddoppiata dei gas dei prodotti dell'esplosione - 20 km/s, il che significa che per ottenere una velocità di chiusura di 1000 km/s e un calibro di ingresso con diametro di 1 mm per un canale esplosivo 150 mm di lunghezza, il calibro di uscita dovrebbe essere 1,3 mm..
Resta da capire quanto esplosivo è necessario per tale accelerazione, ma qui tutto è semplice, la fisica è universale e le sue leggi sono invariate, per disperdere un proiettile un milione di volte più facilmente e mille volte più veloce del nostro standard, richiederà un proiettile di fucile esattamente la stessa energia dell'accelerazione di un proiettile di fucile convenzionale.
Di conseguenza, l'energia dell'esplosivo deve rimanere invariata, ma la natura dell'esplosivo deve essere diversa, la polvere da sparo non si adatta, brucia troppo lentamente, è necessario un esplosivo detonante. In altre parole, è necessario realizzare un tubo lungo 150 mm da 5 grammi di esplosivo, come l'RDX. e un diametro di ingresso di 1 mm. e il fine settimana è 1, 3 mm..
Per la forza e la concentrazione dell'esplosione all'interno del canale di passaggio del "micro-proiettile" è necessario collocare questa struttura in un robusto cilindro metallico. E riuscire a produrre una detonazione esplosiva simultanea e uniforme a tutta la distanza del volo "micro-proiettile".
Per riassumere, i principi fisici per accelerare un proiettile a velocità di 1000 km / s sono disponibili anche sulla base delle tecnologie della polvere, inoltre, questi principi sono utilizzati nei sistemi d'arma reali.
Basta non precipitarsi in laboratorio e cercare di implementare un sistema di accelerazione così esplosivo, c'è un problema significativo, la velocità iniziale del "micro-proiettile" in un canale così esplosivo deve essere maggiore della velocità di chiusura dei fronti esplosivi, altrimenti l'effetto di "chiusura delle forbici" non funzionerà.
In altre parole, per iniettare un "micro-proiettile" nel canale esplosivo, bisogna prima accelerarlo ad una velocità di circa 10 km/s, e questo non è affatto facile.
Pertanto, lasceremo i dettagli tecnici dell'implementazione di un tale ipotetico sistema di ripresa per la prossima parte di questo articolo, così da continuare….
