Александр Прищепенко - Огонь! Об оружии и боеприпасах

• Название: Огонь! Об оружии и боеприпасах
• Автор: Александр Прищепенко
• Издательство: Моркнига
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 2009
• ISBN: 978-5-903080-62-5

В книге, написанной специалистом в области боеприпасов читатель найдет экскурсы в газовую динамику, физику деления ядер и разделения изотопов, электронику больших токов и напряжений, магнитную кумуляцию, электродинамику, и даже — и историю боевого применения различного оружия.

Издание обильно иллюстрировано: чтобы убедиться в этом, достаточно раскрыть его на любой странице и полистать. Среди иллюстраций много оригинальных, которые были получены автором при проведении опытов (некоторые, наиболее безопасные из них, он рекомендует провести и читателю). Если дать себе труд прочитать несколько абзацев, то можно убедиться и в том, что книга написана живым языком. Она рассчитана на тех, кто интересуется физикой — как получивших высшее образование в этой области, так и тех, кто знает предмет в пределах школьного курса.

---

Пробить воду между шайбой и жилой кабеля, должно высокое напряжение — для этого и нужен телевизор, в котором есть высоковольтный источник. Работа с напряжением 25 киловольт, которое подается на кинескоп, требует навыка, поэтому, если есть источник на 6–7 киловольт, лучше использовать его. Для желательной в опытах энергии разряда в 10 Дж, напряжение U имеющегося у вас источника определит и емкость С конденсатора (вспомним, что эти величины, связаны с запасаемой энергией Е зависимостью: Е = CU2/2). После каждого опыта конденсатор обязательно надо закорачивать, чтобы не «дернуло» остаточное напряжение на нем, но вообще-то — этого все равно не избежать. Если нет очень серьезных проблем с сердцем, «встряхивание» будет безвредным и самым лучшим образом научит правилам безопасной работы с высоким напряжением.

Соединим разрядник и капилляр обрезком шланга для душа. Воду нальем с помощью шприца: в капилляре не должно быть пузырьков — они исказят течение воды. Убедимся, что мениск образовался на расстоянии примерно в сантиметр от разрядника.

Зарядим конденсатор (рис. 2.25) и замкнем контур изолирующей штангой. В области пробоя разовьется большое давление и образуется ударная волна (УВ), которая «побежит» к мениску и «схлопнет» его.

Рис. 2.25. Схема установки для формирования водяной кумулятивной струи. 1 — источник высокого напряжения, 2 — зачищенный радиочастотный кабель, 3 — капилляр с налитой водой, 4 — высоковольтный конденсатор

Тонкую и быструю КС вы обнаружите по ее тычку в протянутую в метре над установкой ладонь или — по водяным каплям на потолке. Увидеть же ее невооруженным глазом сложно, но можно получить снимок (на черном фоне).

Для этого подойдет камера CASIO Exilim Pro EX-F1, позволяющая снимать видео со скоростью до 1200 кадров в секунду. Правда, искра «подсвечивает» КС и «бронепробитие» можно заснять недорогим обычным фотоаппаратом, открывая в темноте его затвор и затем замыкая контакт. В качестве «брони» лучше всего подойдет желатин (рис. 2.26): можно менять толщину его слоя, ставить под углом (рис. 2.27), разделить пробиваемый КС слой на два и посмотреть, будет ли пробивать КС «броню» той же толщины, но «разнесенную»…

Рис. 2.26. Пробитие водяной кумулятивной струей слоя желатина. Кумулятивная струя образовалась из вогнутого мениска воды, при воздействии на него ударной волны от разряда в дистиллированной воде. Энергия конденсатора коммутируется при помощи стержня из оргстекла, сближающего электроды (стержень и искра разряда при коммутации видны в центре снимка) Рис. 2.27. Выход из слоя желатина вошедшей в нее под углом кумулятивной струи

Настроив установку, можно экспериментировать:

— менять диаметр капилляра и расстояние между воронкой и точкой «взрыва», наливая в капилляр разное количество воды;

— устанавливать в капилляре на тонких ниточках «линзы» из пластилина, меняя форму фронта УВ, воздействующей на воронку.

— не ставить в капилляр бумагу и сделать мениск выпуклым — тогда КС не образуется, а от капилляра в разные стороны полетят брызги.

Полезно знать выводы теории кумуляции:

— бронепробитие зависит не от скорости КС, а от ее длины;

— оно же зависит от соотношения плотностей брони и КС.

Но, понятно, не все выводы теории описывающей столкновение «текущих» металлов надо воспринимать как истину в последней инстанции и переносить их на «водяную» модель: неудача попытки пробить фольгу будет обусловлена не неблагоприятным соотношением плотностей, а тем, что водяная струя установки слабовата для ожижения алюминия…

…Вот и в Германии и кумуляция и другие полезные явления исследовались — тщательно, с немецкой педантичностью. Потому и имена «пионерских» образцов оружия в большинстве — немецкие. В германских оружейных фирмах существовала эффективная система поощрения сотрудников, «генерировавших новые идеи». Зарплата таких специалистов достигала 11000 райхсмарок (4500$ по тогдашнему курсу)[9], что было выше, чем у дирекции в институтах, где они работали. Конечно, суетились вокруг неутомимые бойцы невидимого фронта, случались и аресты (понятно, необоснованные, но ведь «бдительностью дела не испортишь!»), но о том, что стимулом был не страх, а поощрение, свидетельствует ряд новаторских решений, многие из которых не потеряли актуальности и сейчас.

Еще несколько десятилетий после войны исследования развитых стран базировались на заделе, созданном немецкими учеными. Так, в плане исследований на 1947 г., представленном на утверждение президенту США, до 80 % разделов содержали аннотации результатов, полученных германскими учеными в соответствующих областях. В Германии насчитывались десятки научно-исследовательских учреждений и полигонов, таких как Luftfahrtforschungsanstalt (LFA).

LFA располагал несколькими видами аэродинамических труб, в том числе — обеспечивающими сверхзвуковой режим течения. Даже в самые последние недели войны продолжалось строительство еще одной, самой крупной.

Неудивительно, что в стране, где «жил, учился и боролся» первооткрыватель названного его именем излучения[10] это явление было поставлено «на службу науке». Оно стало важным инструментом, позволяющим понять, как функционируют сложные механические системы (рис. 2.28).

Рис. 2.28. Рентгенограмма выстрела из пистолета. Пуля (справа) сплющилась при ударе о броневой лист. Видны кости руки стрелка и экстрактированная гильза, а вот пороховые газы, ввиду их малой плотности, рентгеновскому излучению обнаружить не под силу. Эту иллюстрацию автор заимствовал не из германского, а из американского источника, что ясно хотя бы из того, что на ней изображен пистолет Кольт М1911А1

В баллистических исследованиях важное значение приобрел метод теневой фотографии. Основой его является тот факт, что, с увеличением плотности газа, растет и показатель его преломления, поэтому ударная волна вызывает смещение лучей света, и на снимке она будет выглядеть, как две чередующиеся полосы: черная и белая. Источник света располагают за рассеивающей свет преградой и получают снимки ударных волн, образующихся при полете с высокой скоростью (рис. 2.29), например — подкалиберного снаряда. Поскольку характеристики ударных волн в воздухе хорошо изучены, по углу раствора конусной головной ударной волны не составляет труда определить и скорость полета.

Рис. 2.29. Теневой снимок головной части бронебойного подкалиберного снаряда (вроде изображенных на рис. 2.10 и 2.11)

С методом теневой фотографии связана одна из историй, свидетелем которой пришлось быть автору. Началась она с прибытия в институт комиссии из министерства. Вскоре выяснилось, что расследуется «фальсификация научных результатов». В одном из «бронебойных» отделов наметилось отставание по важнейшей характеристике — скорости снарядов. Метод для исправления ситуации был выбран кардинальный: теневые снимки, полученные при стрельбах на испытательной трассе, заменялись другими, которые изготавливал у себя на даче охочий до научной славы энтузиаст. Ударную волну он моделировал натянутыми под нужными углами нитками, а турбулентное движение воздуха — искусно сминаемой бумагой. Вначале энтузиаст отпирался, но, после того, как кто-то из комиссии обнаружил на вклеенном в отчет снимке ворсинки, выступающие из нити — «во всем признался». Из этой поучительной истории следует вывод для тех, кто вознамерился карабкаться по «извилистым тропам науки»: не стоит быть чересчур уж аккуратными. Если бы тот злополучный снимок был слегка расфокусирован — улик в виде выступающих ворсинок не осталось бы…

…Но вернемся в Германию военных лет. Помимо методики теневой съемки, там была создана и уникальная для своего времени установка интерферометрии, позволявшая визуализировать распределение плотности в обтекающем тело воздушном потоке (рис. 2.30). Наложение световых волн от двух источников приводило к чередованию максимумов и минимумов освещенности, а изменение плотности нарушало эту картину, поскольку менялся показатель преломления. Получить такой снимок в дачных условиях значительно сложнее, чем теневой…

Рис. 2.30. Картина обтекания тела воздушным потоком, полученная методом интерферометрии

…К концу войны число самолетовылетов люфтваффе неуклонно снижалось, росли потери, поэтому эффективности боевой нагрузки уделялось повышенное внимание. Результаты в области прикладной аэродинамики явились базой для создания класса кассетных боеприпасов. Боевые элементы (рис. 2.31) при снаряжении бомбовых кассет, вставлялись «один в другой», что позволяло с высокой эффективностью использовать объем боеприпаса — носителя. Закон их рассеяния после раскрытия кассеты, был согласован с формируемыми при разрывах осколочными полями.