Шипение снарядов

Главный элемент — катушка. Ее наматывают эмалированным проводом (ПЭВ, ПЭВТЛ) диаметром 0,5–0,8 мм. Каркасом служит обрезок трубки из диэлектрика (подойдет та, что прилагается к пакету с соком или корпус шариковой ручки, главное — чтобы стенки были потоньше) и два диска-ограничителя из любого диэлектрика. Всего надо намотать примерно 500 витков, стараясь, чтобы обмотка была плотной (ее можно уместить в 12–15 слоев).

Другой важный элемент — конденсатор. Как и при намотке катушки, здесь возможна импровизация, но ориентир указать стоит: у автора под рукой оказался японский, полярный, емкостью 4700 мкФ. Допустимое напряжение зарядки должно быть не менее 400В.

Заряжать конденсатор можно и от сети — через диод. Не забудьте для ограничения тока включить последовательно резистор сопротивлением не менее килоОма, иначе «накроются» и диод и конденсатор. 220 В — эффективное напряжение, а пиковое значение его в сети выше. До пикового значения в конечном итоге зарядится конденсатор, и этого должно хватить для удачного опыта, но всегда может потребоваться резерв, поэтому разумно предусмотреть зарядку по схеме удвоения напряжения.

Энергию накопителя коммутируйте на катушку проводом, укрепленным на пластмассовой штанге. При перерывах в работе штангу оставьте в положении, закорачивающем конденсатор (как на фотографии), иначе вас, вернувшегося полным идей за лабораторный стол, может для начала «дернуть» остаточным напряжением. О метаемом теле. Подойдет и обрезок гвоздя, но большую энергию поле отдаст кольцу, поскольку на единицу массы дипольный момент кольца выше. Хорошо «летят» шайбы стального крепежа. Кольцо вставьте внутрь трубки на центраторе — подходящем по диаметру стержне из любого диэлектрика, заостренном на карандашной точилке. Не надо усердствовать, насаживая кольцо, иначе оно может вообще не полететь или «захватить» центратор с собой.

Ну вот и все. Напряжение зарядки будет возрастать достаточно медленно, и контролируя его тестером, вы сможете выбрать значение, при котором решили стрелять. Яркая вспышка, хлопок разряда, за которыми последуют частые щелчки укатившегося безвозвратно кольца, будут вашими первыми впечатлениями. Немного терпения — и вам удастся добиться того, на что не была способна установка «водяной» кумуляции: пробить метаемым телом алюминиевую фольгу…

…Профессор В. Соловьев с кафедры боеприпасов МГТУ попросил о помощи в реализации новой идеи. В то время правительство СССР было обеспокоено угрозой, исходящей от американских крылатых ракет, разворачиваемых в Западной Европе (рис. 4.13). Лететь они могли на небольшой высоте, «копируя» рельеф местности, так что обнаружить их было непросто. Но проблемы возникали и с уничтожением обнаруженной ракеты: если поражающие элементы пробивали ее корпус, чувствительные датчики формировали сигнал подрыва ядерного заряда, с которого при полете над территорией противника снимались все ступени предохранения. Взрыв с энерговыделением в сотни килотонн не оставлял шансов выжить тому пилоту или расчету, который попал бы в такую цель. Откуда-то возникла оценка (в ее правильности автор испытывал сильные сомнения), согласно которой поражающий элемент должен иметь скорость пять, а лучше — семь километров в секунду: тогда он пробьет корпус ракеты и вызовет детонацию взрывчатого вещества ядерного заряда в одной точке. Взрыв произойдет, но сборка с плутонием не будет обжата со всех сторон (автоматика ядерного заряда просто не успеет сработать за время, пока произойдут эти события). Вместо шара сборка в этом случае превратится в нечто, напоминающее хлебный каравай и цепная реакция из-за потерь нейтронов разовьется не полностью [80] .

80

Не стоит думать, что такие взрывы совсем уж безопасны: эксперимент с зарядом номинальной мощностью в сотни килотонн показал, что, при «одноточечном» его инициировании, энерговыделение понижается почти на четыре порядка, но и это — железнодорожный вагон взрывчатки! Однако окажись поблизости другой заряд, также «заведенный» в одной точке — выход энергии существенно возрастет, потому что многие нейтроны от начального, «неполного» взрыва инициируют затухающие цепи деления. Подобное развитие событий в хранилище ядерных боеприпасов (рис. 4.14) может быть катастрофичным. Чем большая доля в энерговыделении приходится на термоядерные реакции, тем менее опасен заряд в этом отношении.

Однако поражающий элемент должен быть компактным телом, а не тонкой кумулятивной струей, потому что вероятность того, что струя инициирует детонацию малочувствительного ВВ, которым снаряжен заряд, невелика.

Скорости метания компактных тел, превышающие 5 км/с, получают с помощью легкогазовых пушек и рельсотронов.

^{Рис. 4.13}

^{Верхние снимки: дальность полета крылатой ракеты AGM-86A, (свыше 1500 км) позволяла ударной авиации применять ее вне зоны воздействия средств ПВО. Крылатая ракета BGM-109 морского базирования (на снимке — ее старт с подводной лодки) могла лететь более чем на 500 км дальше. Как AGM-86A, так и BGM-109 комплектовались зарядом W-80 Mod 1. Даже если бы проблема формирования высокоскоростного поражающего элемента и была бы решена, за ней встала бы другая, не менее сложная: чтобы избежать ядерного взрыва, надо было попасть не в любой важный узел ракеты, и даже не просто в термоядерный заряд, а — в запал этого заряда. На вооружении бомбардировщиков В-52 состояли также ракеты AGM-69A SRAM (Short Range Attack Missile, снимок в центре) — существенно меньшей дальности, но более скоростные. Эти ракеты комплектовались зарядами W-69 (ниже) с энерговыделением 170–200 кт}

^{Рис. 4.14}

^{Хранилище ядерных авиабомб В-61}

…Надеюсь, читатель не забыл о «Хохдрукспумпе», не слишком лестно охарактеризованной в главе 2. Когда необходимо достичь скоростей, сравнимых с первой космической, бесполезно дополнительными пороховыми зарядами «подкачивать» в ствол газы, потому что тепловая скорость их молекул становится сравнимой со скоростью снаряда и при соударениях с его дном они уже не сообщают сколь-нибудь значительный импульс. В легкогазовой пушке продукты сгорания пороха не воздействуют непосредственно на метаемое тело, а толкают перед собой слой более легкого газа (водорода или гелия), в котором скорость молекул выше, что дает возможность разогнать метаемое тело (правда, очень и очень легкое — доли грамма) до скоростей порядка 10 км/с. Но и сверхлегкий снаряд приходится разгонять долго, поэтому длина легкогазовых пушек достигает десятков метров и место им — в лабораториях, а не на поле боя.

Рельсотрон также весьма громоздок (рис. 4.15), так что в боеприпасах, где экономят каждый грамм и каждый миллиметр, необходим разгон поражающего элемента с куда большим ускорением. Идея Соловьева заключалась в том, чтобы обойти газокинетический барьер, обусловленный недостаточной тепловой скоростью молекул в газах взрыва, применив магнитное поле для разгона, значительно более «жесткого», чем в рельсотроне.

< image l:href="#"/>

^{Рис. 4.15}

^{Верхний ряд: слева — схема рельсотрона (рэйлгана). Пондерромоторные силы действуют в течение всего времени разгона и «выталкивают» скользящий по шинам и сохраняющий с ними контакт поддон со снарядом. Сооружение «домашнего» рэйлгана (правее) вполне доступно читателю и можно рассчитывать на достижение скоростей в десятки метров в секунду для тела массой в граммы. В рекордной же установке 31 января 2008 года достигнута скорость 2,5 км/с для снаряда массой чуть более трех килограммов. Учитывая, что энергия зависит от квадрата скорости, а энергоемкости «домашних» и «специальных» конденсаторов — одного порядка, нетрудно понять, почему размеры такого сооружения — циклопические (в центре). Выстрел рейлгана — феерическое зрелище (на нижнем левом снимке — полет его снаряда, видна носовая ударная волна), но близки к истине авторы книги «Артиллерия» (М; Воениздат, 1938 г.), подсчитавшие, что для энергообеспечения тактически значимого режима огня «электропушки» необходима небольшая электростанция}

Если внутрь сжимаемого лайнера (см. рис. 4.9) поместить хорошо проводящее тело, то и оно испытает действие огромных пондерромо-торных сил магнитного поля — совсем другого порядка по сравнению не только с «домашней» пушкой Гаусса, но и рельсотроном — и может приобрести значительную скорость. Причем, если в выстреле «домашней» пушки существенную роль играют ферромагнитные свойства метаемого тела, то в ИВМГ плотности энергии такие, что ферромагнетизмом можно пренебречь. Для тех ИВМГ, которые можно было собрать в МВТУ, оценки давали массу метаемого тела (его стали называть «стрелочкой», хотя по форме оно напоминало капельку) чуть более грамма. Были идеи и как подавить нестабильности — до радиусов сжатия в несколько миллиметров, чего для метания было вполне достаточно.

Стрелочки изготовили из самого тугоплавкого металла — вольфрама. Это мало повлияло на результат: на блоке из алюминия, служившим мишенью, осталась лишь неглубокая вмятина от близкой детонации заряда ИВМГ. Напрашивалось предположение, что стрелочка еще в процессе метания испарилась, будучи нагрета вихревыми токами, индуцированными сильным магнитным полем (проводимость вольфрама втрое ниже, чем меди, и глубина проникновения поля (скин-слоя) для микросекундного времени сжатия превышает сотню микрон).

Тогда в приповерхностный слой вольфрама с помощью установки ионной имплантации внедрили частицы углерода, а поверх — еще и десятимикронный слой очень хорошо проводящего серебра. Это позволяло надеяться, что почти все магнитное поле и ток будут сосредоточены в слое серебра. Серебро, конечно, должно было испариться, а углерод — хоть как-то воспрепятствовать теплопередаче в вольфрам. Участники опытов с восхищением рассматривали блестящие, высокотехнологичные стрелочки. Потом прогремел взрыв и в алюминиевом блоке было, наконец, обнаружено долгожданное отверстие. В него радостно тыкали иголками, наивно пытаясь что-то нащупать. Даже небольшой кусочек вольфрама должен контрастно выделяться на фоне алюминия, но рентгеновский снимок мишени (рис. 4.16) показал: кратер «чист», и чуть искривлен, что указывало на потерю устойчивости образовавшего его тела. Стрелочка летела, расходуя себя, испарения не удалось избежать, его только замедлили. Провели еще один опыт: стрелочкой выстрелили в блок оргстекла, снимая ее полет скоростной камерой. На проявленной пленке увидели, как нечто оставляет за собой конус из помутневшего от ударной волны оргстекла, а потом все поле съемки закрывали трещины. И эти снимки сохранились, но разобраться в них, не являясь специалистом, непросто; они позволили определить скорость того, что поначалу оставалось от стрелочки, — 4,5 км/с и дистанцию, на которой от нее не оставалось ничего — несколько сантиметров. Дальнейшее «дожимание» конструкции привело к тому, что эффект высокоскоростного удара стал существенным даже в броне, но стрелочки все равно испарялись в преграде без остатка. Газокинетический барьер вроде и удалось обойти, но за ним стоял другой, «выстроенный» вихревыми токами.