Огневая мощь ББМ

Stalex
капитан
капитан
Сообщения: 8644
Зарегистрирован: 04 сен 2004 06:18
Откуда: Кубинка
Контактная информация:

Сообщение Stalex » 04 сен 2004 20:51

Эта тема Стрелка, за него тружусь!
Я вам не немец, чтобы вовремя являться!

Stalex
капитан
капитан
Сообщения: 8644
Зарегистрирован: 04 сен 2004 06:18
Откуда: Кубинка
Контактная информация:

Сообщение Stalex » 04 сен 2004 21:05

Огневая мощь.
ОБТ 2005 - 2010 г.г. по взглядам командования армий ведущих зарубежных стран может быть представлен 140-мм или 120-мм усовершенствованной гладкоствольной пушкой НАТО и новыми под нее боеприпасами. В то же время на вооружении останутся и 120-мм современные пушки как на вновь - разрабатываемых, так и на модернизируемых образцах БТТ.
Увеличение калибра пушки потребует повышенных габаритов и массы систем орудия, снаряда и основного метательного заряда, что приведет к росту общей массы ОБТ и, как следствие, - к уменьшению боекомплекта. Поэтому следует ожидать форсирования работ по созданию ЭТП, ЭТХП и других систем вооружения и доведению их до приемлемого промышленного образца. В этом случае за счет высвобождения места, необходимого для хранения метательных зарядов, боекомплект может быть увеличен. Установка их на ОБТ скажется также на скорострельности и бронепробивной способности.
Применение пушек, использующих новые технологии, позволит значительно увеличить скорость снаряда, например, пушка с ЖМВ может придать снаряду массой до 5 кг скорость - 2,0...3,1 км/с, ЭТП - 2,0...2,5 км/с, а ЭМП - до 5,0 км/с.
Я вам не немец, чтобы вовремя являться!

Stalex
капитан
капитан
Сообщения: 8644
Зарегистрирован: 04 сен 2004 06:18
Откуда: Кубинка
Контактная информация:

Сообщение Stalex » 04 сен 2004 21:13

Сокращения:
ЭТП – электротермическая пушка, в которой выстрел обеспечивается за счет энергии теплового преобразования метательного вещества.
ЭТХП – электротермохимическая пушка, в которой выстрел обеспечивается за счет энергии термохимического преобразования метательного вещества (использование плазменной струи для увеличения химической энергии твердого метательного вещества заряда).
ЭМП – электромагнитная пушка, в которой метание снаряда осуществляется за счет электромагнитной энергии.
ЖМВ – жидкое метательное вещество, используемое для образования энергии метания снаряда, вместо твердого (пороха).
Я вам не немец, чтобы вовремя являться!

Аватара пользователя
Andrei
капитан
капитан
Сообщения: 21287
Зарегистрирован: 02 сен 2004 07:02
Откуда: Украина
Контактная информация:

Сообщение Andrei » 04 сен 2004 21:16

вот 140-ка

Аватара пользователя
Andrei
капитан
капитан
Сообщения: 21287
Зарегистрирован: 02 сен 2004 07:02
Откуда: Украина
Контактная информация:

Сообщение Andrei » 04 сен 2004 21:17

2

Аватара пользователя
Andrei
капитан
капитан
Сообщения: 21287
Зарегистрирован: 02 сен 2004 07:02
Откуда: Украина
Контактная информация:

Сообщение Andrei » 04 сен 2004 21:17

У стрелка на сайте вся статья есть на русском...

Опальный Стрелок

Сообщение Опальный Стрелок » 06 сен 2004 04:49

Andrei писал(а):У стрелка на сайте вся статья есть на русском...
Ага, вот она.

Аватара пользователя
Andrei
капитан
капитан
Сообщения: 21287
Зарегистрирован: 02 сен 2004 07:02
Откуда: Украина
Контактная информация:

Сообщение Andrei » 08 сен 2004 10:11

МЕТАЛЛ ВЗРЫВАЕТСЯ!

http://nauka.relis.ru/cgi/nauka.pl?06+0 ... 04016+HTML - статья полностью

Наука и Жизнь - http://nauka.relis.ru/


В 1988 году журнал опубликовал статью доктора технических наук, академика Российской академии ракетно-артиллерийских наук В. В. Яворского "Энергия "из ниоткуда" (см. "Наука и жизнь" ╧C10). В ней сообщалось, что при работе над средствами поражения брони было обнаружено крайне любопытное явление. При внедрении в стальную плиту бронебойного снаряда из твердого металла массой 4 килограмма, не снаряженного взрывчатым веществом, вокруг пробоины возникала зона цветов побежалости, свидетельствующая о сильном нагреве. Оценка показала, что количество выделившегося тепла было в несколько раз больше кинетической энергии снаряда. Кпд процесса превышал 400%! Исследования на моделях - легких ударниках и прямые измерения количества выделившегося тепла в калориметре подтвердили наличие странного явления. Превышение тепловой энергии над кинетической для модели массой 61,5 грамма составило 20%, массой 88,5 грамма - 48%: явно прослеживалась роль масштабного фактора. Сотрудники ФИАН им. П. Н. Лебедева, к которым обратились за консультацией, объяснить происходящее не смогли, но указали, что обнаруженный дисбаланс энергий говорит о большой сложности протекающих при ударе процессов. Объяснить физическую суть явления и обнаружить новое, неизвестное ранее свойство металла сумели авторы настоящей статьи.

В начале 2001 года появилось много сообщений о боеприпасах из обедненного урана (U238, остающегося после выделения из природной смеси изотопов U235, делящегося материала для АЭС и атомного оружия), которые обладают "потрясающей эффективностью" за счет прожигающего действия. Сообщалось, что 120-мм снаряд с начальной скоростью около 1700 м/с пробивает навылет один танк, а затем прожигает броню другого. Пробив броню, он извергает внутрь горящее облако мелких, как пыль, частиц. Количество сжигающей пыли достигает 20% от массы уранового снаряда.

Применять остроконечные болванки из твердого тяжелого металла в качестве бронебойных снарядов начали давно. Обычно материалом для них служил вольфрам, имеющий плотность 19,3 г/см3 и твердость по Бринеллю 4150 МПа. Твердость же обычных сталей не превышает 2700 МПа (и только очень дорогая высокопрочная сталь сложного состава имеет твердость более 5000 МПа), а их плотность гораздо ниже - около 7,8 г/см3. Но работать с вольфрамом трудно: из-за высокой твердости он практически не поддается обработке резанием и штамповке, а высокая температура плавления (около 3400╟С) делает литье сложной технологической задачей.

И во время Второй мировой войны Германия уже начала заменять вольфрам в своих бронебойных снарядах более технологичным ураном с температурой плавления 1400╟С. Они практически не отличаются по массе (18,95 г/см3), но твердость урана ниже (2160 МПа). Скорость снарядов тогда была невысокой - 870-990 м/с, и никто не заметил преимущества воздействия урановых боеприпасов по сравнению с вольфрамовыми.

Не получил должного объяснения и эффект выделения энергии из метеоритов, который демонстрирует нам сама природа. Большинство метеоритов железные, как и артиллерийские снаряды. Их скорость у поверхности Земли составляет 700-4000 м/с. Если скорость невелика, около 700 м/с, то на месте падения метеорита образуется яма, совпадающая с его контуром, а сам метеорит остается целым. Так было с 60-тонным метеоритом Гоба, найденным на юго-западе Африки в 1920 году.

При ударе со скоростью 2000 - 4000 м/с метеорит исчезает, и при его взрыве выделяется столько энергии, что на месте падения образуется огромный кратер (упавший в 1891 году железный Аризонский метеорит, например, оставил кратер диаметром 1207 м и глубиной 170 м). В таких кратерах никогда не находят крупных метеоритных тел: практически вся масса твердого метеорита превращается в пар.

Все эти факты позволяют заметить следующие закономерности. Во-первых, движение металлических тел в обоих случаях заканчивается ударом о твердую преграду. Во-вторых, если их скорость до удара была меньше некоторой величины, ничего особенного не происходило, но если больше, то при ударе либо выделялась лишняя теплота, либо тело взрывалось. Нам удалось понять причину этого странного явления и обнаружить неизвестное ранее свойство металла.

Структурной основой любого металла служит жесткая кристаллическая решетка, узлы которой заняты положительными ионами. Пространство между ними заполнено почти свободными отрицательными электронами, хаотическое движение которых напоминает обычный газ. Решетка сохраняет свою форму только благодаря энергии металлической связи, существующей между этими разноименно заряженными частицами. Под энергией связи подразумевают энергию, которая требуется для сублимации или разделения твердого тела на отдельные нейтральные атомы при его исходной температуре 0 К.

Электростатические силы притягивают ионы к электронам, и можно сказать, что электронный газ, как клей, скрепляет решетку. Пока существует металлическая связь, оба сорта частиц пребывают в энергетическом равновесии. Для его нарушения, говорит теория твердого тела, необходимо, "чтобы кинетическая энергия системы (ионов и электронов) лишь немного возросла". Но чему равно это "немного", до сих пор оставалось неизвестным. Вместе с тем, согласно квантовой теории, если облако электронов каким-то образом упорядочить, их кинетическая энергия возрастет. Иными словами, стоит хотя бы часть свободных электронов сгруппировать, "отвлечь" от роли клея, собрав, например, в направленный поток, как одноименно заряженные ионы мгновенно покинут узлы решетки, отталкиваясь друг от друга. В этом и кроется постоянная готовность металлического кристалла к взрыву.

При традиционной обработке металла - ковке, штамповке и плавке - тепловая или механическая энергия подводится ко всем ионам и электронам одновременно. Поэтому в металлических кристаллах сохраняется энергетическое равновесие зарядов. При повышении их внутренней энергии металл последовательно переходит сначала в жидкое состояние, а затем и в пар. Но равновесное состояние кристаллов исключает их взрыв.

Тем не менее взорвать металл можно двумя силами: электрической или механической, воздействуя ими только на свободные электроны. В лабораторных условиях проще пользоваться электрической силой. Поразительны в этом смысле опыты французского физика Георга Вертгейма (G. Wertheim). В 1844-1848 годах он показал, что небольшой электрический ток (примерно в 10 раз более сильный, чем в обычной электропроводке) существенно меняет характеристики металлов. Их сопротивление на разрыв уменьшается, а модуль упругости снижается на 18%. Получается так: если нет тока и свободные электроны движутся хаотически, они надежно "склеивают" узлы решетки, защищают металл от разрыва, обеспечивают его высокую упругость. Но стоит сформировать из них направленный поток, как металл становится податливым к воздействию силы. А что станет с металлом, если электрический ток продолжать увеличивать, но металл охлаждать, сохраняя его твердое состояние?

Авторы проделали подобные опыты, пропуская ток по металлическим пленкам толщиной несколько сотен атомарных слоев. В столь тонком слое металл хорошо охлаждался воздухом и нагревался не выше 180╟С.

Плотность тока j в пленках увеличивали в 1000 раз по сравнению с обычным проводом. При значениях j= (1,43÷8,04)·109 А/м2 (соответственно вольфрам и алюминий) энергетическое равновесие в кристаллах нарушалось настолько, что они взрывались, минуя жидкое состояние, за несколько микросекунд. Известно, что плотность тока пропорциональна скорости потока электронов, а кинетическая энергия пропорциональна квадрату скорости. Поэтому, когда плотность тока увеличивалась в тысячу раз, кинетическая энергия направленного (локализованного) потока электронов возрастала в миллион раз. Этого оказалось достаточно, чтобы "отвлечь" свободные электроны от роли "клея" и взорвать кристаллическую решетку. Способ взрыва твердого металла с помощью электрической силы, а также источник энергии, основанный на этом принципе, авторы запатентовали в 2000 году.

Электрический взрыв твердого металла оказался весьма эффективным. Энергия связи каждого атома, например, железа, превращенная в энергию взрыва, составляет около 8·106 Дж/кг (известное взрывчатое вещество тротил вдвое слабее). Вместе с тем эффективность взрывчатых веществ оценивается не только энергией, но и мощностью, то есть отношением энергии взрыва к его продолжительности. Благодаря кратковременности мощность взрыва металла в сотни раз больше, чем у того же тротила.

Проведенные опыты позволили наконец определить ту величину избытка кинетической энергии свободных электронов, которая нарушает равновесие частиц в металлическом кристалле. Мы установили, что труднее всего взорвать легкий алюминий. Для этого требуется электрическая энергия ß=1/66 его энергии связи. Легче всего взрывается тяжелый вольфрам - необходимая энергия составляет только 1/2133 энергии связи, и кпд взрыва близок к 100%, поскольку он равен (1 - ß)·100.

Действие механической силы на свободные электроны заметили давно. Наиболее известен опыт Толмена и Стюарта (Tolman R. C., Stewart T. D., 1916 год), в котором катушку медного провода раскручивали, как волчок, до линейной скорости 19,8 - 56,4 м/с, а потом резко останавливали с отрицательным ускорением 39,6 - 282 м/с2. Этого оказалось достаточно, чтобы свободные электроны пролетали по инерции мимо заторможенных ионов, выплескивались из меди во внешнюю цепь и фиксировались гальванометром как импульс электрического тока. Ток, однако, был настолько слаб, что не вызывал в металле никаких изменений. Скорость и ускорение метеоритов и снарядов намного выше, поэтому при их торможении возникает новое явление.

Рассмотрим снаряд как останавливающуюся катушку. Его атомы жестко связаны кристаллической решеткой в единый массив. Когда снаряд ударяет в броню, решетка останавливается, но свободные электроны продолжают двигаться по инерции так же, как в опыте Толмена и Стюарта. Только теперь их ускорение относительно ионов равно примерно 107 м/с2. Поскольку скорость направленного электронного потока пропорциональна ускорению, можно считать, что при торможении снаряда она на пять порядков больше, чем при остановке медной катушки. Это значит, что кинетическая энергия направленного потока электронов в снаряде будет на десять порядков выше, чем в меди. Именно эта энергия, обусловленная локализацией свободных электронов, и вызывает частичный распад снаряда или полный взрыв метеорита.

Признаками, определяющими, взорвется металл или нет, служат скорость v движения тела перед ударом, атомная масса А металла, из которого оно состоит, кинетическая энергия W 10-8Av2/2 (в электронвольтах) каждого его атома, соответствующая скорости движения, энергия связи частиц в металле и их отношение a= W/.

Из таблицы видно, что кинетическая энергия W атомов рассмотренных тел намного меньше энергии связи металла, из которого эти тела состоят, a <1. Поэтому ее, естественно, не хватает на испарение метеоритов или на передачу броневой мишени вчетверо большей теплоты. Кинетическая энергия служит лишь тем "запалом", который нарушает энергетический баланс кристалла во время торможения снаряда.

Теперь можно ответить на вопрос, поставленный в самом начале.

Автор статьи "Энергия "из ниоткуда" измерил теплоту, полученную мишенью, и посчитал, что эта энергия появилась неизвестно откуда потому, что кинетическая энергия снаряда меньше, чем тепловая энергия "перегретой" мишени. Но, взвесив снаряд до и после удара, он обнаружил бы, что снаряд стал легче. Расчеты показывают, что для получения 48% избыточной тепловой энергии снаряд массой 88,5 грамма должен потерять только 4,2 грамма металла. Исчезнувшая кристаллическая масса превратилась в пар, выделив ту избыточную энергию, которая "перегрела" мишень. Таким образом, нарушения закона сохранения энергии не произошло.

Итак, если нужно, чтобы металлическая болванка взорвалась, ударив о твердую преграду, необходимо увеличить ее скорость и выбрать для нее металл с максимальной атомной массой и минимальной энергией связи. По этим признакам металлы, способные взрываться при механическом взаимодействии, образуют ряд U235, W184, Fe56. Уран отвечает этим требованиям лучше всего. Прожигающий эффект урановых снарядов выражен очень ярко, а у стальных не наблюдается вовсе.

Доктор технических наук М. Марахтанов , профессор МГТУ им. Н. Э. Баумана и А. Марахтанов, аспирант Калифорнийского университета, г. Беркли (США).

Ole_
капитан
капитан
Сообщения: 5407
Зарегистрирован: 02 сен 2004 10:54
Контактная информация:

Сообщение Ole_ » 08 сен 2004 11:30

К сожалению это констатация факта, вряд ли эта теория позволит увеличить бронепробитие. Электровзрыв тонких проводников давно используется как метод генерации ударных волн и высокоскоростного метания малых масс.
А вот для других применений очень даже может сгодиться.

Аватара пользователя
Andrei
капитан
капитан
Сообщения: 21287
Зарегистрирован: 02 сен 2004 07:02
Откуда: Украина
Контактная информация:

Сообщение Andrei » 10 сен 2004 08:45

Статья изобретателя Подкалиберных оперённых снарядов с отделяющимися поддонами для гладкоствольных пушек. Автором их является сотрудник одного из московских оборонных институтов Виктор Валерианович.


ЭНЕРГИЯ "ИЗ НИОТКУДА"

Экспериментатор в своей работе нередко получает парадоксальные результаты, противоречащие, на первый взгляд, хорошо проверенным законам природы. Порой они приводят к открытиям, гораздо чаще - находят вполне естественное объяснение в рамках общеизвестных теорий.
Доктор технических наук В. Яворский, исследуя чисто прикладную задачу, обнаружил явление, заставляющее усомниться в справедливости закона сохранения энергии. Конечно, об отмене этого фундаментального закона речи идти не может, но выяснить, что же происходит в эксперименте, не только крайне интересно, но и очень важно.
Доктор технических наук,
академик Российской академии ракетно-артиллерийских наук В. Яворский.

Работая в Научно-исследовательском машиностроительном институте (НИМИ) над средствами поражения брони, я много лет назад обратил внимание на чрезвычайно большое выделение энергии, главным образом в виде теплоты, происходящее при внедрении длинного металлического, не снаряженного взрывчаткой стержня - бронебойного снаряда - в стальную бронеплиту большой толщины. Неоднократно проводимые расчеты неизменно показывали, что энергия, выделявшаяся при внедрении снаряда в броню, существенно превосходит кинетическую энергию, которой обладал снаряд в момент удара.
Каждому, вероятно, понятны сомнения исследователя, который был воспитан в духе почтения к незыблемости устоев науки и вдруг столкнулся с постоянно повторявшимися фактами, противоречащими главному физическому закону - закону сохранения энергии. Однако по мере того, как прибавлялся все новый фактический материал, подтверждающий мою правоту, сомнения постепенно исчезали.
В институте сохранился фрагмент бронеплиты толщиной 400 мм со сквозной пробоиной, вырезанный после испытаний, проведенных еще в 1972 году. И на лицевой, и на тыльной стороне плиты отчетливо зафиксировались следы разогрева металла. На их границе, по оценке металловедов, температура была около 350оС, а вблизи пробоины она приближалась к 1000оС.
Поскольку известны были размеры зоны разогрева брони, легко вычислить и массу разогретого металла, и количество выделяемого тепла. Зная же массу снаряда (4,05 кг), его скорость (1390 м/с) и подсчитав кинетическую энергию, можно было убедиться в том, что одна только выделившаяся тепловая энергия, рассчитанная по минимуму, в данном случае превышает кинетическую энергию снаряда более чем в 4 раза.
Эти и другие аналогичные материалы послужили основанием для обсуждения обнаруженного энергетического парадокса на научно-техническом совете НИМИ в июне 1993 года. В решении совета указывалось, что для получения достоверных данных необходимо провести специальные экспериментальные работы.
Для экспериментов взяли имеющуюся в баллистической лаборатории института пушку калибром 23 мм. Были опасения, что на результатах может сказаться масштабный эффект: уменьшение калибра пушки в 5 с лишним раз, а массы снаряда почти в 60 раз неизбежно понизит тепловыделение. Однако недостаток средств вынудил пойти на риск, который полностью оправдался: хотя масштабный эффект действительно имел место, но не помешал установить достоверность явления.
Для стрельбы изготовили уменьшенные модели бронебойных снарядов - ударники с сохранением основных масштабных характеристик. По ряду технических причин начальная скорость ударника не превышала 1000-1240 м/с вместо 1400-1600 м/с. Это, несомненно, сказалось на количестве выделенного при ударе тепла. Ударники выстреливались в броню, установленную на расстоянии одного метра от дульного среза пушки.
Главной трудностью было получить достоверные данные о температуре брони при внедрении в нее ударника и о количестве выделившейся теплоты.
Попытки встроить в броню термопары не дали результата. От удара контакты рвались, а сами термопары практически мгновенно выходили из строя.
Пришлось отыскать новое техническое решение этой задачи и создать модель броневой плиты в виде цилиндрической детали. Количество тепла, выделившееся в ней, находили методом калориметрии. Для этого деталь после выстрела погружали в сосуд с водой, температуру которой измеряли с точностью до 0,1оС. По условиям техники безопасности сделать это можно было только через 2 минуты, и деталь успевала слегка остыть. Но, несмотря на потери тепла, избыточный разогрев стабильно регистрировался, хотя и был слабее, чем при натурных испытаниях в случае снарядов большего калибра.
Результаты экспериментов показали следующее.
Кинетическая энергия ударников массой 61,5 г и 88,5 г практически равна: 4,34.104 Дж.
Выделившееся тепло в пересчете на энергию составило: ударника массой 61,5 - 5,18.104 Дж (средняя по четырем опытам); для ударника массой 88,5 г - 6,39.104 Дж (средняя по семи опытам).
Превышение выделившейся тепловой энергии над кинетической энергией ударника массой 61,5 г составило 20%, ударника массой 88,5 г - 48%. Здесь наглядно видно влияние масштабного фактора - зависимости эффекта от массы ударника. Стабильность полученных результатов дает основание говорить об их достаточной достоверности.
Научно-технический совет института дал этой работе положительную оценку, а разность между затраченной и выделившейся энергией была названа энергетическим дисбалансом.
По мнению исследователей из Физического института им. П. Н. Лебедева (ФИАН), обнаруженный дисбаланс указывает на большую сложность процессов, сопровождающих внедрение снаряда в броню. Корректный их учет представляет собой сложную задачу, весьма важную как в теоретическом, так и в практическом отношении. И хотя говорить о нарушении закона сохранения энергии нет никаких оснований, необходимо выяснить, что же все-таки происходит в момент удара и откуда берется "лишняя" энергия.
Последний раз редактировалось Andrei 10 сен 2004 08:46, всего редактировалось 1 раз.

Ответить

Вернуться в «Бронетанковый форум»