Arma des de la passada
El tema de l’article són les armes cinètiques d’alta velocitat. Aquest tema va sorgir de l'anàlisi dels fets tràgics al pas de Dyatlov el febrer de 1959. La mort de nou turistes, segons la suma dels fets disponibles, fins i tot en la investigació oficial, es qualifica de violenta amb l’ús d’una arma desconeguda. Això es va discutir en articles dedicats directament a aquests esdeveniments: "Materials no classificats: la veritat és a prop" i "Els morts no menteixen".
Atès que els danys causats als cossos dels morts corresponien al poder de la bala del fusell i la naturalesa dels danys indicava la mida molt petita d’aquesta bala, es va concloure que aquesta bala, per tal de mantenir la seva força letal, tenen unes dimensions microscòpiques i una velocitat d’uns 1000 km / seg.
A l’article anterior, "Armes del pas", es demostrava la possibilitat d’un moviment de bala a alta velocitat a través de l’atmosfera sense destruir-la a causa de la fricció contra l’aire; en aquest article s’intentarà reconstruir l'arma en si.
Una vegada més sobre la versió dels fets al pas Dyatlov. Crec que el febrer de 1959 el nostre estat (aleshores l’URSS) va dur a terme una operació per apoderar-se d’una instal·lació d’alta tecnologia desconeguda. Almenys nou persones van morir, molt probablement aquest objecte desconegut "no semblava una mica", en cas contrari l'Estat no hauria fet tants esforços per dissimular la seva participació en aquests esdeveniments.
Aquesta és només una versió, em podria equivocar. La suma dels fets no és suficient per a una interpretació inequívoca d’aquests fets antics, però no és important en el context del tema actual.
És important que es plantegi la qüestió sobre la realitat de l’existència d’armes cinètiques d’alta velocitat.
És important que les bales d’aquestes armes es puguin moure eficaçment en entorns de gas (aire).
L’important és que aquesta arma es pugui crear realment sobre la base de les tecnologies a la nostra disposició.
Però parlem d'això amb més detall, per descomptat podem dir que si la "micro-bala" és un producte de tecnologies desconegudes, l'arma també es basa en principis físics desconeguts per a nosaltres. Potser sí, però les tecnologies que coneixem són capaces d’accelerar una bala a velocitats de l’ordre de 1000 km / s. No parlo de coses exòtiques, com ara les armes gaussianes, les pistoles de ferrocarril, les tecnologies de pols més comunes, només en embalatges nous i moderns.
Comencem per les tecnologies existents d’armes cinètiques d’alta velocitat i, tot seguit, passem a la fantasia.
Límit d’artilleria
Per als sistemes d’artilleria tradicionals, fins ara s’ha assolit el sostre teòric de la velocitat del projectil: uns 2-3 km / seg. La velocitat dels productes de combustió de la pólvora és exactament a aquest nivell, és a dir, creen pressió a la part inferior del projectil, que l’accelera al canó de l’arma.
Per aconseguir aquest resultat, va ser necessari utilitzar un projectil de baix calibre (per perdre una part important de l’energia), tecnologia sense casella (les falques de carcassa a altes pressions a la culata), tirs amb velocitats de combustió de pols normalitzades i sistema de detonació puntual (per crear una pressió uniforme durant tot el moviment del projectil al llarg del canó) …
S'ha assolit el límit, un nou augment de la velocitat del projectil en aquesta tecnologia es basa en les pressions limitants que va suportar el canó, que ja estan a la vora del possible. Com a resultat, tenim un projectil d’aquest tipus, una instantània d’un tret real, en el moment de restablir les pestanyes de calibratge:
Presteu atenció als arcs propers als revestiments de projectils voladors, aquestes són les ones de xoc que es van escriure a l’article anterior. En una ona de xoc, les molècules de gas es mouen més ràpid que la velocitat del so. Caure sota aquesta onada no semblarà poc. Però el nucli esmolat del projectil no pot crear una ona així, la velocitat no és suficient …
Però a la disposició de la civilització moderna hi ha una altra tecnologia per crear armes cinètiques d’alta velocitat, literalment d’escala còsmica.
Fletxes de déu
Cremant milers de tones de combustible de màxima intensitat energètica, la humanitat ha après a llançar objectes que pesen desenes de tones a l’espai i a velocitats de l’ordre de 10 km / seg. És un pecat no utilitzar aquests "projectils" espacials amb una enorme energia cinètica com a arma. La idea no és original, des del 2000 els EUA treballen en aquest projecte, el seu nom original és "les fletxes de Déu". Es va suposar que els objectes que hi havia al terra serien colpejats per fletxes de tungstè d’uns sis metres de llarg i pesant aproximadament cent quilograms. L'energia cinètica d'una fletxa a aquestes velocitats és d'aproximadament 0,1-0,3 quilotons d'equivalent TNT. Així es va presentar aquest projecte llavors, fa més de deu anys:
En els darrers anys, el projecte ha entrat a l'ombra, ja sigui oblidat, o viceversa, ha entrat en l'etapa d'un treball de disseny seriós i, en conseqüència, ha adquirit el segell "Top Secret".
El segon és més probable, una perspectiva dolorosament temptadora, només des del satèl·lit, ja que inicialment se suposava que no utilitzaria aquesta arma de manera efectiva, les lleis de la balística són inexorables. Apuntar a un objecte comportarà una forta disminució de la velocitat d’una fletxa de tungstè i, per tant, no portarà tota l’energia fins al punt de destrucció, en el millor dels casos la velocitat de la fletxa en el punt de destrucció serà de 5- 6 km / s.
Només hi ha una sortida, l'orientació inicial es fa corregint l'òrbita del propi satèl·lit i, per a això, no utilitzen els satèl·lits habituals, sinó sistemes orbitals de maniobra, per a nosaltres és l '"espiral" que ha mort a Bose i el seu transportista "Arrow". Per als nord-americans, el tema no ha mort, al contrari, ara mateix el proper Shuttle X-37B és a l'espai. Així es veu:
Un dels usos evidents d’aquest vehicle no tripulat és un bombarder espacial armat amb les “fletxes de Déu” ja descrites.
Per tant, les armes cinètiques orbitals són el futur dels conflictes locals, ideals, per cert. Però aquest no és el nostre tema, tornem a les “nostres rametes”, les tecnologies tradicionals en pols.
Cinemàtica de l’acceleració de projectils
El muntatge de l’arma, segons el principi de la seva acció, no ha canviat des del moment de la seva invenció, es tracta d’un cilindre (canó), un pistó (projectil) i una càrrega (pols) col·locats entre ells. En aquest esquema, la velocitat del projectil al límit està determinada per la velocitat d’expansió dels productes de combustió de la càrrega, aquest valor és màxim de 3-4 km / s i depèn de la pressió del volum de combustió (entre el projectil i la part inferior del pistó).
Els sistemes moderns d’artilleria s’han apropat al límit teòric de la velocitat del projectil en aquest esquema cinemàtic i és gairebé impossible un nou augment de la velocitat.
Per tant, cal canviar l’esquema, però, en general, és possible accelerar el projectil a una velocitat superior a la que poden proporcionar els productes de combustió de la pólvora? A primera vista, és impossible, impossible empènyer el projectil més ràpid que la velocitat dels gasos que realitzen aquesta pressió d'alta velocitat.
Però els mariners han après durant molt de temps a accelerar els seus vaixells de vela a velocitats superiors a la velocitat del vent, en el nostre cas es tracta d’una analogia directa, un mitjà de gas en moviment transfereix la seva energia a un objecte físic, aquí teniu el seu darrer assoliment:
Aquest "miracle" amb una velocitat del vent de 40 km / h a causa de la vela "obliqua" és capaç de moure's a una velocitat de 120 km / h, és a dir, tres vegades més ràpid que l'aire que mou aquest veler. Aquest, a primera vista, s’aconsegueix un resultat paradoxal pel fet que la velocitat és una quantitat vectorial i el moviment en angle respecte a la direcció del vent amb l’ajut de la vela “obliqua” és possiblement més ràpid que el propi vent.
Així doncs, els artillers tenen algú per demanar prestat als nous principis de dispersió de petxines, els sastres tenen un principi adequat, o millor dit, de la seva eina principal, les tisores.
Efecte de fulles de tancament
Hi ha aquest concepte, "experiment de pensament", tot allò que es refereix pressuposa encara més la presència de la imaginació, almenys a nivell quotidià … d'un nen d'onze anys.
Imagineu les tisores, estan divorciades, se suposa que les seves puntes estan divorciades un centímetre i les fulles tenen un punt de tancament a una distància de 10 centímetres de les puntes.
Comencem a tancar-los "tot el camí".
Així, durant el temps que les puntes passin un centímetre, el punt de tancament es mourà deu centímetres.
En aquest sistema, les velocitats de moviment dels objectes físics seran màximes a la punta de les tisores. Però, el més important, el punt d’aplicació de forces (el punt de tancament de les fulles) es mourà a una velocitat 10 vegades superior a la velocitat dels objectes físics en aquest sistema. Ja que durant l’hora de tancament (mentre les puntes de les tisores passen d’un centímetre), el punt de tancament es mourà 10 centímetres.
Ara imagineu-vos, a la intersecció de les fulles, (en el punt de tancament), es col·loca un petit objecte físic (per exemple, una bola), de manera que es mourà a la velocitat del desplaçament del punt de tancament, és a dir, deu vegades més ràpid que els consells de tisora.
Aquesta simple analogia permet entendre com, a una velocitat determinada d’un procés físic, és possible obtenir un punt d’aplicació de forces que es mou molt més ràpid que l’objecte físic en si.
I, a més, com aquest punt d’aplicació de forces pot accelerar els objectes físics a velocitats molt superiors a la velocitat de moviment dels objectes físics implicats en l’acceleració (fulles en el nostre exemple).
Per simplicitat, anomenarem aquest mecanisme d’acceleració per als objectes físics "Efecte tisora de tancament".
Crec que és fàcil d’entendre fins i tot per a una persona que no coneix els conceptes bàsics de la física, almenys la meva filla d’onze anys immediatament, després d’haver-ho explicat, em va donar una associació evident, dient: ".. sí, és com disparar una llavor de llimona amb els dits … ".
De fet, els nens de geni per la seva senzillesa fa temps que utilitzen aquest efecte per a les seves bromes, pessigant la llavor relliscosa amb el dit polze i l’índex i “disparant” d’un conjunt de reforç tan improvisat. Per tant, aquest mètode ja l’hem utilitzat molts de nosaltres a la pràctica durant la infància …
Acceleració de bales mitjançant els mètodes de "tancament de tisores" i "addició vectorial de velocitats"
Algú pot pensar que l’autor és el descobridor de les noves tecnologies, per a algú, al contrari, pot semblar que és un somiador. No fa falta emoció fins que no arribi a alguna cosa nova. Aquestes tecnologies ja s’utilitzen en sistemes d’artilleria de la vida real basats en els principis d’explosió acumulativa. Allà, només s’utilitzen les paraules massa complicades, però, com ja sabeu: "mentre anomeneu el vaixell, així … volarà".
L'efecte acumulatiu es va descobrir accidentalment a la dècada de 1930 del segle passat i es va aplicar immediatament a l'artilleria. Una càrrega en forma d’acceleració d’un raig de gasos utilitza dos dels efectes esmentats alhora: l’efecte de l’addició vectorial de velocitats i l’efecte de tancar les tisores. En implementacions més avançades, es col·loca un nucli metàl·lic al raig acumulatiu, que és accelerat per aquest raig a la velocitat del propi raig, l’anomenat “nucli d’impacte”.
Però aquesta tecnologia té un límit físic, la velocitat de detonació és de 10 km / seg (limitant) i l’angle d’obertura del con acumulatiu és 1:10 (força física màxima). Com a resultat, obtenim la velocitat de sortida de gas al nivell de 100-200 km / seg. En teoria.
Es tracta d’un procés molt poc eficient, la major part de l’energia es malgasta. A més, hi ha un problema amb l’orientació, que depèn de la uniformitat de la detonació de càrrega en forma i de la seva uniformitat.
No obstant això, la tecnologia ja ha abandonat els laboratoris i s'ha utilitzat en armes estàndard des de mitjans dels vuitanta del segle passat, es tracta de la coneguda "mina" antitanque TM-83 amb una zona de mort de més de 50 metres. I aquí teniu l’últim i, a més, un exemple domèstic:
Es tracta d'una "mina" antihelicòpter, el rang de càrrega en forma de "escopir" és de fins a 180 metres, l'element cridaner té aquest aspecte:
Aquesta és una foto del nucli de xoc en vol, immediatament després de la seva sortida del raig de gas acumulatiu (núvol negre a la dreta), el rastre de l’ona de xoc és visible a la superfície (con Mach).
Anomenem-ho tot pels seus noms propis, el nucli del xoc és Bala d'alta velocitat, només es dispersa al barril, sinó en un corrent de gasos. I la mateixa càrrega modelada és Muntatge d’artilleria sense barrils, això és exactament el que necessitem per a la reconstrucció de les armes del pas.
La velocitat d’aquesta bala és de 3 km / s, està molt lluny del límit teòric de tecnologia de 200 km / s. Deixeu-me explicar per què: el límit teòric de velocitat s’assoleix en el transcurs d’experiments científics en condicions de laboratori, allà n’hi ha prou amb obtenir almenys un resultat rècord en el curs d’experiments. I en les armes reals, els equips haurien de funcionar amb una garantia del cent per cent.
El mètode d’acceleració d’un objecte amb un raig acumulatiu en petits angles de tancament del con explosiu (25-45 graus) no proporciona una precisió d’objectiu i sovint el nucli d’impacte simplement rellisca fora del focus del raig de gas, deixant el que s’anomena " llet ".
Per a ús en combat, es fa un recés acumulatiu amb un angle de tancament superior a 100 graus, en aquests angles d’un recés acumulatiu, no es pot aconseguir una velocitat de més de 5 km / s ni tan sols en teoria, però la tecnologia funciona de manera fiable i és aplicable en condicions de combat.
És possible accelerar el procés de "tancament de les tisores", però en aquest cas s'ha d'abandonar el mètode de detonació per formar el punt d'aplicació de forces al canal explosiu. Per fer-ho, és necessari que l’explosió passi pel camí d’acceleració de la bala a una velocitat superior a la que pot proporcionar el mecanisme de detonació.
En aquest cas, l'esquema de detonació hauria d'assegurar la detonació simultània d'explosius a tota la longitud del canal explosiu i s'hauria d'obtenir l'efecte tisora a causa de la disposició cònica de les parets del canal explosiu, tal com es mostra a la figura:
La creació d’un esquema per a la detonació simultània d’un explosiu al canal de dispersió de bala és una tasca bastant factible per a un nivell tecnològic modern.
I, a més, el problema de la força física es resoldrà immediatament, el tub de la substància detonant no tindrà temps de col·lapsar-se durant el vol de la bala, ja que la càrrega mecànica es transmetrà més lentament que el procés explosiu.
Per a una bala, és important el punt d’aplicació de la força, l’únic problema és el control sobre la velocitat de moviment del punt d’aplicació de la força, de manera que la bala està sempre en aquest punt, però més endavant, això ja és una tècnica, no una teoria.
Queda per esbrinar l’escala del procés d’overclocking d’aquesta bala, concretament, en quins paràmetres dimensionals de massa implementen aquest mecanisme teòric a la pràctica.
Llei d’escala RTT
Vivim en deliris persistents, un exemple d’aquest engany és el conjunt associatiu de conceptes: "més significa més poderós". La ciència de l’artilleria és molt conservadora i obeeix completament aquest principi fins ara, però res dura per sempre sota la lluna.
Fins fa poc, aquest paradigma associatiu era correcte en molts aspectes i menys costós pel que fa a la implementació pràctica. Però ara ja no és així, es duen a terme avenços tecnològics on els principis es canvien al contrari.
Donaré un exemple de la meva professió: els ordinadors en 20-30 anys han disminuït en volum 1000 vegades i la seva potència informàtica també ha augmentat mil vegades.
Jo generalitzaria aquest exemple a una escala global, formulant-lo en forma de llei, per exemple: " L'augment de l'eficiència del procés físic és inversament proporcional al volum utilitzat per implementar aquest procés ".
L’anomenaré llei R_T_T, per dret del descobridor, i si el nom arrelarà?
Em faré famós!
És una broma, per descomptat, però cada broma té un gra de veritat, així que intentarem demostrar als artillers que la seva enginyeria científica també compleix aquesta llei.
Comptem “els nostres ariets”, sabent la pressió dels gasos dels productes de combustió dels explosius, la massa de la “micro-bala”, la seva superfície efectiva es pot calcular la distància d’acceleració, és a dir, la longitud del barril a que la "micro-bala" s'accelera a una velocitat determinada.
Va resultar que aquesta "micro-bala" es pot accelerar fins a 1000 km / s a una distància de només 15 centímetres.
Les nostres "tisores" es tanquen amb una velocitat duplicada dels gasos dels productes d'explosió: 20 km / s, el que significa que per obtenir una velocitat de tancament de 1000 km / s i un indicador d'entrada amb un diàmetre d'1 mm per a un canal explosiu 150 mm de llarg, l’indicador de sortida hauria de tenir 1,3 mm..
Encara cal entendre quant d’explosiu es necessita per a aquesta acceleració, però aquí tot és senzill, la física és universal i les seves lleis no canvien, per dispersar una bala un milió de vegades més fàcil i mil vegades més ràpid que el nostre estàndard, una bala de rifle requerirà exactament la mateixa energia que per a l’acceleració d’una bala de rifle convencional.
En conseqüència, l'energia de l'explosiu ha de romandre inalterada, però la naturalesa de l'explosiu ha de ser diferent, la pólvora no s'adapta, es crema massa lentament, es necessita un explosiu detonant. Dit d’una altra manera, cal fer un tub de 150 mm de llarg a partir de 5 grams d’explosiu, com ara RDX. i un diàmetre d'entrada d'1 mm. i el cap de setmana és d'1, 3 mm..
Per a la força i concentració de l'explosió a l'interior del canal de pas de la "micro-bala", cal col·locar aquesta estructura en un cilindre metàl·lic fort. I aconseguir produir una detonació explosiva simultània i uniforme a tota la distància del vol de "micro-bala".
En resum, hi ha principis físics per accelerar una bala a velocitats de 1000 km / s fins i tot sobre la base de tecnologies de pols, a més, aquests principis s’utilitzen en sistemes d’armes reals.
Simplement no us precipiteu al laboratori i intenteu implementar un sistema d’acceleració explosiva tan gran, hi ha un problema important: la velocitat inicial de la “micro-bala” en un canal tan explosiu ha de ser superior a la velocitat de tancament dels fronts explosius, en cas contrari, l'efecte de "tancar les tisores" no funcionarà.
En altres paraules, per injectar una "micro-bala" al canal explosiu, primer s'ha d'accelerar a una velocitat d'aproximadament 10 km / s, i això no és gens fàcil.
Per tant, deixarem els detalls tècnics de la implementació d'un sistema de tir tan hipotètic per a la següent part d'aquest article, per tal de continuar …
