Armas del pase. Principio de la fosa de limon
Arma del pase
El tema del artículo es un arma cinética súper rápida. Este tema surgió de un análisis de los trágicos eventos en el Paso Dyatlov en febrero 1959. La muerte de nueve turistas en la cantidad de datos disponibles, incluso en la investigación oficial califica de violenta con el uso de un arma desconocida. Esto se discutió en los artículos dedicados directamente a estos eventos: "Materiales no clasificados: la verdad está cerca" y "Los muertos no mienten".
Dado que el daño en los cuerpos de los muertos correspondía al poder de la bala del rifle, y la naturaleza del daño indicaba el tamaño muy pequeño de tal bala, la conclusión fue que esta bala, para mantener su poder destructivo, debería tener dimensiones microscópicas y una velocidad del orden de 1000km / seg.
En el artículo anterior, "Armas desde el paso", la posibilidad de que una bala atravesara la atmósfera sin su destrucción debido a la fricción del aire fue castigada, este artículo intentará reconstruir el arma en sí.
Una vez más sobre la versión de los eventos en el Paso Dyatlov. Creo que en febrero de 1959, nuestro estado (entonces la URSS) realizó una operación para incautar un objeto de alta tecnología desconocido. Al menos las personas 9 murieron, lo más probable es que este objeto desconocido "no parecía ser suficiente", de lo contrario el gobierno no haría tanto esfuerzo por ocultar su participación en estos eventos.
Esta es solo una versión, puedo estar equivocado. La suma de los hechos es insuficiente para una interpretación inequívoca de esos eventos antiguos, y no es importante en el contexto del tema actual.
Es importante que se plantee el problema de la realidad de la existencia de un arma cinética de ultra alta velocidad.
Es importante que las balas de tales armas puedan moverse efectivamente en ambientes de gas (aire).
Es importante que tal arma se cree realmente sobre la base de las tecnologías a nuestra disposición.
Pero hablemos de esto con más detalle, ciertamente podemos decir que si el "micropoor" es un producto de tecnologías desconocidas, entonces el arma en sí también se basa en principios físicos desconocidos para nosotros. Tal vez sea así, pero las tecnologías que conocemos son capaces de proporcionar una aceleración de balas hasta velocidades del orden de 1000km / seg. No estoy hablando de cosas exóticas, como las armas gaussianas, las pistolas ferroviarias, no existe una tecnología de polvo muy común, solo en envases nuevos y modernos.
Comencemos con la tecnología existente de armas cinéticas de alta velocidad, y solo entonces pasemos a la ficción.
Límite de artillería
Para los sistemas de artillería tradicionales, se ha alcanzado un techo de velocidad de proyectil teórico hasta la fecha, alrededor de 2-3km / s. La velocidad de los productos de combustión de la pólvora se encuentra precisamente en este nivel, es decir, crean presión en la parte inferior del proyectil, que lo acelera en el cañón de la pistola.
Para lograr tal resultado, uno tuvo que usar un proyectil de sabot (perder una parte significativa de la energía), una tecnología sin funda (una manga a altas presiones en las cuñas de nalgas), disparos con tasas normalizadas de combustión de pólvora y un sistema de voladura multipunto (para crear una presión uniforme en todo el movimiento del proyectil a lo largo del barril) .
Se ha alcanzado el límite, un aumento adicional en la velocidad del proyectil en esta tecnología se basa en las presiones limitantes mantenidas por el cañón, que ya están al borde de lo posible. Como resultado, tenemos un proyectil de este tipo, una instantánea de la imagen real, en el momento del restablecimiento de las pestañas de calibración:
Preste atención al arco cerca de las inserciones de la cáscara volante, estas son las ondas de choque, que fueron escritas en el artículo anterior. En una onda de choque, las moléculas de gas se mueven más rápido que la velocidad del sonido. Obtener bajo tal ola no lo encontrará. Pero el núcleo afilado del proyectil tal onda no puede crear, la velocidad no es suficiente ...
Pero a disposición de la civilización moderna hay otra tecnología para crear armas cinéticas de alta velocidad, literalmente de escala cósmica.
Flechas de dios
Al quemar miles de toneladas de combustible con la máxima intensidad energética, la humanidad ha aprendido a lanzar objetos que pesan decenas de toneladas al espacio ya velocidades de unos 10 km / seg. Es un pecado no utilizar estos "proyectiles" espaciales con una enorme energía cinética como arma. La idea no es original, desde el año 2000 USA ha estado trabajando en este proyecto, su nombre original es "las flechas de Dios". Se supuso que los objetos en el suelo serían alcanzados por flechas de tungsteno de unos seis metros de largo y un peso de unos cien kilogramos. La energía cinética de una flecha de este tipo, a tales velocidades, es de aproximadamente 0,1 a 0,3 kilotones de TNT equivalente. Así se presentaba entonces este proyecto, hace más de 10 años:
El proyecto en los últimos años se ha ido a la sombra, ya sea que lo hayan olvidado, o viceversa, ha entrado en una etapa de trabajo de diseño serio y, en consecuencia, ha adquirido el buitre "Top Secret".
El segundo es más probable, una perspectiva dolorosamente tentadora, solo desde el satélite, ya que originalmente se suponía que no debía usar esta arma con eficacia, las leyes de balística son inexorables. El objetivo de un objeto provocará una disminución brusca de la velocidad de dicho brazo de tungsteno y, por lo tanto, no transportará toda la energía al punto de impacto; en el mejor de los casos, la velocidad de la flecha en el punto de impacto será 5-6 km / seg.
Solo hay una salida, la orientación inicial para producir una corrección de las órbitas del propio satélite, y para este propósito no utilizan los satélites habituales, sino los sistemas orbitales de maniobra, que hemos tenido en Espiral en el Bose y su portador Strela. Los estadounidenses no han muerto de tema, por el contrario, en este momento, el próximo Shuttle X-37B está en el espacio. Esto es lo que parece:
Uno de los usos obvios de este vehículo no tripulado es un bombardero espacial armado con las flechas de Dios descritas anteriormente.
Así que las armas cinéticas orbitales son el futuro de los conflictos locales, ideal, por cierto. Pero este no es nuestro tema, volvamos a "nuestras ovejas", la tecnología tradicional de los polvos.
Proyectil de aceleración cinemática
De acuerdo con el principio de su funcionamiento, la instalación de la pistola permanece sin cambios desde el momento de su invención, es un cilindro (cañón), un pistón (proyectil) y una carga (polvo) colocada entre ellos. En tal esquema, la velocidad del proyectil en el límite está determinada por la velocidad de dispersión de los productos de combustión de la carga, este valor es el máximo de 3-4 km / s y depende de la presión en el volumen de combustión (entre el proyectil y la parte inferior del pistón).
Los sistemas de artillería modernos han alcanzado el límite de velocidad teórica del proyectil en este esquema cinemático y un aumento adicional de la velocidad es casi imposible.
Entonces, es necesario cambiar el esquema, pero ¿existe alguna posibilidad de acelerar el proyectil a una velocidad mayor que la que pueden proporcionar los productos de quema de polvo? A primera vista, es imposible, es imposible empujar el proyectil más rápido que la velocidad de los gases que llevan a cabo esta cabeza de velocidad.
Pero los navegantes han aprendido durante mucho tiempo a acelerar sus barcos de vela a velocidades superiores a la velocidad del viento, en nuestro caso es una analogía directa, el medio gaseoso en movimiento transfiere su energía a un objeto físico, este es su último logro:
Este "milagro" a la velocidad del viento en 40 km / h debido a la vela "oblicua" es capaz de moverse a una velocidad de 120 km / h, es decir, tres veces más rápido que el aire que maneja este velero. Esto, a primera vista, se puede lograr un resultado paradójico debido a que la velocidad es una cantidad vectorial y el movimiento en ángulo con respecto a la dirección del viento con la ayuda de una vela “oblicua” es probablemente más rápido que el viento mismo.
Así que los artilleros tienen a alguien que pide prestado nuevos principios para acelerar las carcasas, un principio adecuado es en los sastres, o más bien, en su herramienta principal: las tijeras.
El efecto de las cuchillas entrelazadas.
Existe tal concepto, un "experimento mental", todo lo que se refiere a ello implica la presencia de la imaginación, al menos a nivel del hogar ... un niño de once años.
Imagínese un par de tijeras, están divorciadas, se supone que sus puntas están divorciadas en un centímetro y las hojas tienen un punto de cierre a una distancia de 10 centímetros de las puntas.
Comenzamos a cerrarlos "hasta el final".
Entonces, durante el tiempo hasta que las puntas se sostendrán un centímetro, el punto de cierre se moverá diez centímetros.
En tal sistema, la velocidad de movimiento de los objetos físicos será máxima en las puntas de las tijeras. Pero, lo que es más importante, el punto de aplicación de fuerzas (el punto de cierre de las cuchillas) se moverá a una velocidad 10 veces mayor que la velocidad de los objetos físicos en dicho sistema. Dado que durante el tiempo de cierre (mientras que las puntas de las tijeras son de un centímetro), el punto de cierre se moverá a 10 centímetros.
Ahora imagine, en la intersección de las cuchillas, (en el punto de cierre) se coloca un pequeño objeto físico (por ejemplo, una bola), por lo que se moverá a una velocidad de desplazamiento del punto de cierre, es decir, Diez veces más rápido que las puntas de las tijeras.
Esta simple analogía nos permite comprender cómo, a una velocidad dada de un proceso físico, es posible obtener un punto de aplicación de fuerzas que se mueven mucho más rápido que el propio objeto físico.
Y, además, cómo este punto de aplicación de fuerzas puede acelerar objetos físicos a velocidades mucho más altas que las velocidades de movimiento de los objetos físicos involucrados en la aceleración (cuchillas en nuestro ejemplo).
Por simplicidad, llamaremos a este mecanismo de aceleración de objetos físicos. "El efecto de las tijeras entrelazadas".
Creo que es fácil entender a una persona que no conoce los fundamentos de la física, al menos mi hija 11 de inmediato, después de explicárselo, me dio una asociación obvia: "sí, es como un hueso de limón con un dedo ...".
De hecho, los niños geniales en su simplicidad han usado durante mucho tiempo este efecto para sus bromas, pellizcando una semilla resbaladiza con su dedo pulgar e índice y "disparando" desde una instalación de aceleración tan improvisada. Entonces, este método ya ha sido usado por muchos de nosotros en la práctica como niños ...
Aceleración de balas por los métodos de "tijeras entrelazadas" y "adición de velocidades por vector"
A alguien le puede parecer que el autor es el descubridor de las nuevas tecnologías, por el contrario, a alguien le puede parecer que es un visionario. No hay necesidad de emociones, hasta que se me ocurrió algo nuevo. Estas tecnologías ya se utilizan en sistemas de artillería de la vida real basados en los principios de una explosión acumulativa. Sólo las palabras que se usan allí son demasiado difíciles, pero como saben: "como llamas a una nave, entonces ... volará".
El efecto acumulativo se descubrió accidentalmente en 30 años del siglo pasado y se encontró de inmediato en la artillería. La carga acumulativa para la aceleración del chorro de gas utiliza los dos efectos mencionados anteriormente al mismo tiempo, el efecto de la adición vectorial de velocidades y el efecto de las tijeras entrelazadas. En implementaciones más avanzadas, un núcleo de metal se coloca en un chorro acumulativo, que mediante este chorro acelera a la velocidad del chorro en sí, el llamado "núcleo de choque".
Pero esta tecnología tiene un límite físico, la velocidad de detonación es 10km / s (límite) y el ángulo del cono acumulativo es 1: 10 (resistencia física a la tracción). Como resultado, obtenemos el caudal de gases a nivel de 100-200 km / s. Teóricamente
Este es un proceso muy ineficiente, la mayor parte de la energía se desperdicia. Además, existe un problema con la focalización, que depende de la uniformidad del debilitamiento de la carga conformada y su homogeneidad.
Sin embargo, la tecnología ya ha dejado los laboratorios y se ha utilizado en armas estándar desde mediados de los años ochenta del siglo pasado, este es el conocido antitanque "mine" TM-83 con un área de impacto de más de 50 metros. Y aquí está el último, y además, el ejemplo doméstico:
Este es el "mío" anti-helicóptero, el rango de "escupir" de la carga en forma a los medidores 180, el elemento llamativo se ve así:
Esta es una foto del núcleo de impacto en vuelo, inmediatamente después de su salida del chorro de gas acumulado (nube negra a la derecha), una huella de una onda de choque (cono Mach) es visible en la superficie.
Llamemos a todo por su nombre propio, el núcleo de choque, es Bala de alta velocidad, solo se dispersa no en el barril, sino en una corriente de gases. Y la carga con forma en sí es Artillería sin rifle, esto es lo que necesitamos para la reconstrucción de armas desde el paso.
La velocidad de una bala de este tipo es de 3 km / s, está muy lejos del límite tecnológico teórico de 200 km / s. Permítanme explicar por qué: el límite de velocidad teórico se alcanza en el curso de experimentos científicos en condiciones de laboratorio, allí es suficiente para obtener al menos un resultado récord durante los experimentos. Y en armas reales, el equipo debe funcionar con una garantía del cien por cien.
El método de aceleración de un objeto por un chorro acumulativo en pequeños ángulos de cierre de un cono explosivo (grados 25-45) no proporciona una orientación precisa y, a menudo, el núcleo de impacto simplemente se desliza fuera del foco de la corriente de gas, dejando lo que se llama "leche".
Para uso en combate, la muesca acumulativa se realiza con un ángulo de sujeción mayor que 100 grados, con tales ángulos de muesca acumulativa la velocidad sobre 5 km / s no se puede alcanzar ni siquiera en teoría, pero la tecnología funciona de manera confiable y es aplicable en condiciones de combate.
Puede acelerar el proceso de "cierre de tijeras", pero en este caso, debe abandonar el método de detonación para formar el punto de aplicación de fuerzas en el canal de explosivos. Para esto, es necesario que la explosión pase a lo largo de la ruta de aceleración de una bala a una velocidad mayor que la que puede proporcionar un mecanismo de detonación.
En este caso, el esquema de voladuras debe proporcionar explosiones simultáneas de explosivos a lo largo de toda la longitud del canal de explosivos, y el efecto de tijera debe obtenerse mediante la disposición cónica de las paredes del canal de explosivos, como se muestra en la figura:
Crear un esquema para la detonación simultánea de un explosivo en un canal de aceleración de bala es una tarea bastante factible para un nivel tecnológico moderno.
Y, además, el problema de la resistencia física se resolverá de inmediato, el tubo de la sustancia detonante no tendrá tiempo de colapsarse durante el paso de la bala, ya que la carga mecánica se transferirá más lentamente de lo que se produce el proceso explosivo.
Para una bala, el punto de aplicación de la fuerza es importante, el único problema es controlar la velocidad de movimiento del punto de aplicación de la fuerza, por lo que la bala siempre está en este punto, pero más adelante, esta es una técnica y no una teoría.
Queda por comprender la escala del proceso de aceleración de una bala de este tipo, es decir, en qué parámetros de dimensiones de masa para implementar este mecanismo teórico en la práctica.
Ley de escala RTT
Vivimos en delirios persistentes, un ejemplo de tal delirio es la combinación asociativa de conceptos: “más - significa más poderoso”. La ciencia de la artillería es muy conservadora y está completamente sujeta a este principio hasta ahora, pero nada dura para siempre bajo la luna.
Hasta hace poco, este paradigma asociativo era en gran parte correcto y menos costoso desde el punto de vista de la implementación práctica. Pero ahora ya no es el caso, los avances tecnológicos se llevan a cabo donde los principios cambian justo lo contrario.
Daré un ejemplo de mi profesión, las computadoras para 20-30 han disminuido en volumen por un factor de 1000, mientras que su poder de cómputo también ha aumentado mil veces.
Yo generalizaría este ejemplo a una escala global, formulándolo como una ley, por ejemplo: "Un aumento en la eficiencia del proceso físico es inversamente proporcional al volumen utilizado para implementar este proceso "..
La llamaré ley R_T_T, por el derecho del descubridor, ¿y si el nombre se encuentra en la raíz?
¡Hazte famoso!
Una broma, por supuesto, pero en cada broma hay algo de verdad, así que intentaremos demostrar a los artilleros que su ciencia de la ingeniería también obedece a esta ley.
Teniendo en cuenta "nuestras ovejas", conociendo la presión de los gases de los productos de combustión de los explosivos, la masa de las "micro balas", su superficie efectiva puede calcular la distancia de aceleración, es decir, la longitud del barril en el que la "micro bala" acelera a una velocidad determinada.
Resultó que tal "microbulb" a 1000km / s puede acelerarse a una distancia de solo 15 centímetros.
Nuestras "tijeras" cierran con una velocidad duplicada de los gases de los productos de explosión - 20 km / s, lo que significa que para obtener una velocidad de cierre de 1000 km / sy un calibre de entrada con un diámetro de 1 mm para un canal explosivo de 150 mm de largo, el calibre de salida debe ser de 1,3 mm.
Queda por entender cuánto se necesitan los explosivos para tal aceleración, pero todo es simple, la física es universal y sus leyes no cambian, dispersar una bala es un millón de veces más fácil y mil veces más rápido que nuestro estándar, una bala de rifle necesitará exactamente tanta energía como Aceleración convencional de balas de rifle.
En consecuencia, la energía del explosivo debe permanecer sin cambios, pero la naturaleza del explosivo debe ser diferente, la pólvora no cabe, se quema demasiado lento, se necesita un explosivo detonante. En otras palabras, necesita hacer un tubo de 5 mm de largo con 150 gramos de explosivo, como RDX. y un diámetro de entrada de 1 mm. y la salida es de 1,3 mm.
Para la fuerza y concentración de la explosión dentro del canal del paso de las "micro-balas" es necesario colocar esta construcción en un cilindro de metal fuerte. Y gestionar toda la distancia del paso de las "micro-balas" para producir una detonación simultánea y uniforme de explosivos.
Para resumir, los principios físicos para dispersar una bala a velocidades en 1000km / seg se basan incluso en tecnologías de polvo, además, estos principios se utilizan en sistemas de armas reales.
Simplemente no se precipite inmediatamente al laboratorio e intente implementar un sistema de aceleración tan explosivo, hay un problema importante: la velocidad inicial de los microboots en un canal tan explosivo debe ser mayor que la velocidad de cierre de los frentes explosivos, de lo contrario, el efecto de las tijeras de cierre no funcionará.
En otras palabras, para inyectar una "microbelta" en el canal de explosivos, primero debe acelerarse a una velocidad de aproximadamente 10km / s, y esto no es nada simple.
Por lo tanto, los detalles técnicos de la implementación de este hipotético sistema de rifle se dejarán para la siguiente parte de este artículo, por lo que la continuación sigue ...
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