Arma del paso
El tema del artículo son las armas cinéticas de ultra alta velocidad. Este tema surgió del análisis de los trágicos acontecimientos ocurridos en el paso de Dyatlov en febrero de 1959. La muerte de nueve turistas, según la suma de los hechos disponibles, incluso en la investigación oficial, se califica como violenta con el uso de un arma desconocida. Esto se discutió en artículos directamente dedicados a estos eventos: "Materiales sin clasificar: la verdad está en algún lugar cercano" y "Los muertos no mienten".
Dado que el daño en los cuerpos de los muertos correspondía al poder de la bala de rifle, y la naturaleza del daño indicaba el tamaño muy pequeño de dicha bala, se concluyó que esta bala, para mantener su fuerza letal, debe tienen dimensiones microscópicas y una velocidad de aproximadamente 1000 km / seg.
En el artículo anterior, "Armas del Paso", se corroboró la posibilidad de movimiento superrrápido de una bala a través de la atmósfera sin destruirla por fricción con el aire; en este artículo se intentará reconstruir el arma en sí.
Una vez más sobre la versión de los eventos en el paso de Dyatlov. Creo que en febrero de 1959, nuestro estado (entonces la URSS) llevó a cabo una operación para apoderarse de una instalación desconocida de alta tecnología. Al menos 9 personas murieron, lo más probable es que este objeto desconocido "no pareciera un poco", de lo contrario el estado no habría hecho tantos esfuerzos por ocultar su participación en estos hechos.
Esta es solo una versión, podría estar equivocado. La suma de los hechos no es suficiente para una interpretación inequívoca de esos viejos eventos, pero no es importante en el contexto del tema actual.
Es importante que se plantee la pregunta sobre la realidad de la existencia de armas cinéticas de ultra alta velocidad.
Es importante que las balas de tales armas puedan moverse con eficacia en entornos de gas (aire).
Lo importante es que un arma así se puede crear sobre la base de las tecnologías a nuestra disposición.
Pero hablemos de esto con más detalle, por supuesto que podemos decir que si la "micro-bala" es un producto de tecnologías desconocidas, entonces el arma en sí también se basa en principios físicos desconocidos para nosotros. Quizás sea así, pero las tecnologías que conocemos son capaces de acelerar una bala a velocidades del orden de 1000 km / s. No estoy hablando de cosas exóticas, como armas gaussianas, cañones de riel, las tecnologías de pólvora más comunes, solo en envases nuevos y modernos.
Comencemos con las tecnologías existentes de armas cinéticas de alta velocidad, y solo luego pasemos a la fantasía.
Límite de artillería
Para los sistemas de artillería tradicionales, el techo teórico de la velocidad del proyectil se ha alcanzado hasta la fecha: alrededor de 2-3 km / seg. La velocidad de los productos de combustión de la pólvora está exactamente en este nivel, es decir, crean presión en la parte inferior del proyectil y lo aceleran en el cañón del arma.
Para lograr este resultado, fue necesario utilizar un proyectil de subcalibre (para perder una parte significativa de la energía), tecnología sin caja (la caja se calza a altas presiones en la recámara), disparos con tasas de combustión de pólvora normalizadas y un multi- sistema de detonación puntual (para crear una presión uniforme durante todo el movimiento del proyectil a lo largo del cañón) …
Se ha alcanzado el límite, un nuevo aumento de la velocidad del proyectil en esta tecnología descansa sobre las presiones límite que soporta el cañón, que ya están al borde de lo posible. Como resultado, tenemos un proyectil de este tipo, una instantánea de un disparo real, en el momento de restablecer las pestañas de calibración:
Preste atención a los arcos cerca de los revestimientos de proyectiles voladores, estas son las ondas de choque sobre las que se escribió en el artículo anterior. En una onda de choque, las moléculas de gas se mueven más rápido que la velocidad del sonido. Caer bajo tal ola no parecerá poco. Pero el núcleo afilado del proyectil no puede crear tal onda, la velocidad no es suficiente …
Pero a disposición de la civilización moderna existe otra tecnología para crear armas cinéticas de alta velocidad, literalmente en escala cósmica.
Flechas de dios
Al quemar miles de toneladas de combustible de máxima intensidad energética, la humanidad ha aprendido a lanzar objetos que pesan decenas de toneladas al espacio y a velocidades del orden de 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 Estados Unidos ha estado trabajando en este proyecto, su nombre original es "las flechas de Dios". Se asumió 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 dicha flecha a tales velocidades es de aproximadamente 0,1-0,3 Kilotoneladas de equivalente de TNT. Así se presentaba entonces este proyecto, hace más de 10 años:
En los últimos años, el proyecto se ha ido a las sombras, o fue olvidado, o viceversa, entró en la etapa de un trabajo de diseño serio y, en consecuencia, adquirió el sello "Top Secret".
El segundo es más probable, una perspectiva dolorosamente tentadora, solo desde el satélite, ya que originalmente se suponía que no usaría esta arma de manera efectiva, las leyes de balística son inexorables. Apuntar a un objeto conducirá a una fuerte disminución en la velocidad de dicha flecha de tungsteno y, por lo tanto, no llevará toda la energía al punto de destrucción, en el mejor de los casos, la velocidad de la flecha en el punto de destrucción será de 5- 6 km / s.
Solo hay una salida, la focalización inicial se hace corrigiendo la órbita del propio satélite, y para ello no utilizan los satélites habituales, sino sistemas orbitales de maniobra, para nosotros es la "Espiral" que ha muerto en el Bose. y su portador "Flecha". Para los estadounidenses, el tema no ha muerto, al contrario, ahora mismo el próximo Shuttle X-37B está en el espacio. Así es como se ve:
Uno de los usos obvios de este vehículo no tripulado es un bombardero espacial armado con las "flechas de Dios" ya descritas.
Entonces, las armas cinéticas orbitales son el futuro de los conflictos locales, ideal, por cierto. Pero este no es nuestro tema, volvamos a “nuestros carneros”, tecnologías tradicionales de pólvora.
Cinemática de la aceleración de proyectiles
La montura de la pistola, según el principio de su acción, no ha cambiado desde el momento de su invención, es un cilindro (cañón), un pistón (proyectil) y una carga (pólvora) colocados entre ellos. En este esquema, la velocidad del proyectil en el límite está determinada por la velocidad de expansión de los productos de combustión de la carga, este valor es un máximo de 3-4 km / sy depende de la presión en el volumen de combustión (entre el proyectil y la parte inferior del pistón).
Los sistemas de artillería modernos se han acercado al límite teórico de la velocidad del proyectil en este esquema cinemático, y un aumento adicional de la velocidad es casi imposible.
Entonces, el esquema debe cambiarse, pero ¿es generalmente posible acelerar el proyectil a una velocidad mayor que la que pueden proporcionar los productos de combustión de la pólvora? A primera vista, es imposible, imposible empujar el proyectil más rápido que la velocidad de los gases que llevan a cabo esta presión de alta velocidad.
Pero los marineros han aprendido durante mucho tiempo a acelerar sus veleros a velocidades mayores que la velocidad del viento, en nuestro caso esta es una analogía directa, un medio de gas en movimiento transfiere su energía a un objeto físico, aquí está su último logro:
Este "milagro" con una velocidad del viento de 40 km / h debido a que la vela "oblicua" es capaz de moverse a una velocidad de 120 km / h, es decir, tres veces más rápido que el aire que mueve este velero. Esto, a primera vista, se obtiene un resultado paradójico debido a que la velocidad es una cantidad vectorial y el movimiento en ángulo con la dirección del viento con la ayuda de la vela "oblicua" es posiblemente más rápido que el propio viento.
Entonces los artilleros tienen a alguien a quien tomar prestado de los nuevos principios de dispersión de proyectiles, los sastres tienen un principio adecuado, o más bien, de su principal herramienta, las tijeras.
Efecto de cuchillas de cierre
Existe tal concepto, "experimento mental", todo lo que concierne presupone la presencia de la imaginación, al menos en el nivel cotidiano … de un niño de once años.
Imagínese unas tijeras, están divorciadas, se supone que sus puntas están divorciadas por un centímetro y las cuchillas tienen un punto de cierre a una distancia de 10 centímetros de las puntas.
Comenzamos a cerrarlos "por completo".
Entonces, durante el tiempo que las puntas pasen un centímetro, el punto de cierre se moverá diez centímetros.
En tal sistema, las velocidades de movimiento de los objetos físicos serán máximas en la punta de las tijeras. Pero, lo más importante, el punto de aplicación de fuerzas (el punto de cierre de las palas) se moverá a una velocidad 10 veces mayor que la velocidad de los objetos físicos en tal sistema. Ya que durante el tiempo de cierre (mientras las puntas de las tijeras pasan un centímetro), el punto de cierre se moverá 10 centímetros.
Ahora imagina, en la intersección de las palas, (en el punto de cierre) se coloca un pequeño objeto físico (por ejemplo, una bola), y así se moverá a la velocidad del desplazamiento del punto de cierre, es decir. diez veces más rápido que las puntas de tijera.
Esta simple analogía permite comprender cómo, a una velocidad determinada de un proceso físico, es posible obtener un punto de aplicación de fuerzas que se mueve mucho más rápido que el propio objeto físico.
Y además, cómo este punto de aplicación de fuerzas puede acelerar los objetos físicos a velocidades mucho más altas que la velocidad de movimiento de los objetos físicos involucrados en la aceleración (palas en nuestro ejemplo).
Para simplificar, llamaremos a este mecanismo de aceleración para objetos físicos "Efecto tijeras de cierre".
Creo que es fácil de entender incluso para una persona que no conoce los fundamentos de la física, al menos mi hija de 11 años inmediatamente, después de que se lo expliqué, me dio una asociación obvia, diciendo: "… sí, es como disparar una semilla de limón con los dedos … ".
De hecho, los niños geniales en su simplicidad han estado usando durante mucho tiempo este efecto para sus bromas, pellizcando la semilla resbaladiza con el pulgar y el índice y "disparando" desde un equipo de refuerzo tan improvisado. Así que este método ya lo hemos utilizado muchos de nosotros en la práctica en la infancia …
Aceleración de balas mediante los métodos de "cierre de tijeras" y "suma vectorial de velocidades"
Alguien puede pensar que el autor es el descubridor de las nuevas tecnologías, a alguien, por el contrario, puede parecerle un soñador. No hay necesidad de emocionarme hasta que se me ocurra algo nuevo. Estas tecnologías ya se utilizan en sistemas de artillería de la vida real basados en los principios de explosión acumulativa. Sólo las palabras se usan allí, demasiado engañosas, pero como saben: "como nombre el barco, así … volará".
El efecto acumulativo se descubrió accidentalmente en los años 30 del siglo pasado e inmediatamente encontró aplicación en la artillería. Una carga con forma para acelerar un chorro de gases utiliza dos de los efectos antes mencionados a la vez: el efecto de la suma vectorial de velocidades y el efecto de cerrar las tijeras. En implementaciones más avanzadas, se coloca un núcleo de metal en el chorro acumulativo, que es acelerado por este chorro a la velocidad del propio chorro, el llamado "núcleo de impacto".
Pero esta tecnología tiene un límite físico, la velocidad de detonación es de 10 km / seg (límite) y el ángulo de apertura del cono acumulativo es de 1:10 (fuerza máxima física). Como resultado, obtenemos la velocidad de salida del gas al nivel de 100-200 km / seg. En teoria.
Este es un proceso muy ineficiente, la mayor parte de la energía se desperdicia. Además, existe un problema con la orientación, que depende de la uniformidad de la detonación de la carga conformada y su uniformidad.
Sin embargo, la tecnología ya salió de los laboratorios y se ha utilizado en armas estándar desde mediados de los años ochenta del siglo pasado, esta es la conocida "mina" antitanque TM-83 con una zona de muerte de más de 50 metros.. Y aquí está el último, y además, un ejemplo doméstico:
Esta es una "mina" anti-helicóptero, el rango de carga en forma de "escupir" es de hasta 180 metros, el elemento de impacto se ve así:
Esta es una foto del núcleo de choque en vuelo, inmediatamente después de su salida del chorro de gas acumulativo (nube negra a la derecha), el rastro de la onda de choque es visible en la superficie (cono de Mach).
Llamémoslo a todo por sus nombres propios, el núcleo del choque es Bala de alta velocidad, solo que no se dispersa en el barril, sino en una corriente de gases. Y la carga con forma en sí misma es Montura de artillería sin barril, esto es exactamente lo que necesitamos para la reconstrucción de armas del 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 en el curso de experimentos. Y en armas reales, los equipos deben funcionar con una garantía del cien por cien.
El método de acelerar un objeto con un chorro acumulativo en pequeños ángulos de cierre del cono explosivo (25-45 grados) no proporciona una orientación precisa y, a menudo, el núcleo de impacto simplemente se desliza fuera del foco del chorro de gas, dejando lo que se llama " Leche".
Para el uso de combate, se realiza un receso acumulativo con un ángulo de cierre de más de 100 grados, en tales ángulos de un receso acumulativo, no se puede lograr una velocidad de más de 5 km / s incluso en teoría, pero la tecnología funciona de manera confiable y es aplicable en condiciones de combate.
Es posible acelerar el proceso de "cerrar las tijeras", pero en este caso se debe abandonar el método de detonación para formar el punto de aplicación de fuerzas en el canal explosivo. Para hacer esto, es necesario que la explosión pase a lo largo de la trayectoria de aceleración de la bala a una velocidad mayor que la que puede proporcionar el mecanismo de detonación.
En este caso, el esquema de detonación debe garantizar la detonación simultánea de explosivos a lo largo de toda la longitud del canal explosivo, y el efecto de tijera debe obtenerse debido a la disposición cónica de las paredes del canal explosivo, como se muestra en la figura:
La creación de un esquema para la detonación simultánea de un explosivo en el canal de dispersión de balas es una tarea bastante factible para un nivel tecnológico moderno.
Y además, el problema de la fuerza física se resolverá de inmediato, el tubo de la sustancia detonante no tendrá tiempo de colapsar durante el vuelo de la bala, ya que la carga mecánica se transmitirá más lentamente que el proceso explosivo.
Para una bala, lo importante es el punto de aplicación de la fuerza, el único problema es el control sobre la velocidad de movimiento del punto de aplicación de la fuerza, por lo que la bala siempre está en este punto, pero más sobre eso más adelante, esto ya es una técnica, no una teoría.
Queda por averiguar la escala del proceso de overclocking de dicha bala, es decir, en qué parámetros de dimensión de masa implementar este mecanismo teórico en la práctica.
Ley de escala RTT
Vivimos en delirios persistentes, un ejemplo de ese engaño es el conjunto asociativo de conceptos: "más significa más poderoso". La ciencia de la artillería es muy conservadora y hasta ahora obedece completamente a este principio, pero nada dura para siempre bajo la luna.
Hasta hace poco, este paradigma asociativo era correcto en muchos sentidos y menos costoso en términos de implementación práctica. Pero ahora este ya no es el caso, los avances tecnológicos se llevan a cabo donde los principios se cambian exactamente al contrario.
Daré un ejemplo de mi profesión, las computadoras en 20-30 años han disminuido en volumen 1000 veces, y su poder de cómputo también ha aumentado mil veces.
Generalizaría este ejemplo a escala global, formulándolo en forma de ley, por ejemplo: “ El aumento de la eficiencia del proceso físico es inversamente proporcional al volumen utilizado para implementar este proceso .
La llamaré la ley R_T_T, por derecho del descubridor, ¿y si el nombre echara raíces?
¡Me haré famoso!
Es una broma, por supuesto, pero cada broma tiene una pizca de verdad, así que intentaremos demostrarle a los artilleros que su ciencia de la ingeniería también obedece a esta ley.
Vamos a contar "nuestros arietes", conociendo la presión de los gases de los productos de combustión de los explosivos, la masa de la "micro-bala", su superficie efectiva se puede calcular la distancia de aceleración, es decir, la longitud del cañón en que la "micro-bala" se acelera a una velocidad determinada.
Resultó que una "micro-bala" de este tipo puede acelerarse hasta 1000 km / seg 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 150 mm de largo, el calibre de salida debe ser de 1,3 mm..
Queda por entender cuánto explosivo se necesita para tal aceleración, pero todo es simple aquí, la física es universal y sus leyes no cambian, para dispersar una bala un millón de veces más fácil y mil veces más rápido que nuestro estándar, una bala de rifle requerirá exactamente la misma energía que para la aceleración de una bala de rifle convencional.
En consecuencia, la energía del explosivo debe permanecer sin cambios, pero la naturaleza del explosivo debe ser diferente, la pólvora no encaja, se quema demasiado lento, se necesita un explosivo detonante. En otras palabras, necesita hacer un tubo de 150 mm de largo con 5 gramos de explosivo, como RDX. y un diámetro de entrada de 1 mm. y el fin de semana es de 1, 3 mm..
Para la fuerza y concentración de la explosión dentro del canal de paso de la "micro-bala" es necesario colocar esta estructura en un cilindro de metal fuerte. Y lograr producir detonaciones explosivas simultáneas y uniformes en toda la distancia del vuelo "micro-bala".
Para resumir, los principios físicos para acelerar una bala a velocidades de 1000 km / s están disponibles incluso sobre la base de tecnologías de pólvora; además, estos principios se utilizan en sistemas de armas reales.
Simplemente no se apresure al laboratorio e intente implementar un sistema de aceleración tan explosivo, hay un problema importante, la velocidad inicial de la "micro-bala" en un canal tan explosivo debe ser mayor que la velocidad de cierre de los frentes explosivos, de lo contrario, el efecto de "cerrar las tijeras" no funcionará.
En otras palabras, para inyectar una "micro-bala" en el canal explosivo, primero debe acelerarse a una velocidad de aproximadamente 10 km / s, y esto no es nada fácil.
Por lo tanto, dejaremos los detalles técnicos de la implementación de un sistema de rodaje tan hipotético para la siguiente parte de este artículo, que continuará….
