Белов Андрей Михайлович: другие произведения.

Кинетическое оружие на основе инерционного реактивного двигателя

Журнал "Самиздат": [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь]
Peклaмa:
Литературные конкурсы на Litnet. Переходи и читай!
Конкурсы романов на Author.Today

🔔 Читайте новости без рекламы здесь
📕 Книги и стихи Surgebook на Android
Peклaмa
 Ваша оценка:
  • Аннотация:
    О создании новых видов кинетического оружия, в том числе комбинированого с ядерным и роли инерционных реактивных двигателей.

КИНЕТИЧЕСКОЕ ОРУЖИЕ НА ОСНОВЕ ИНЕРЦИОННОГО РЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ

А. М. Белов

             Кинетическое оружие это оружие, использующее кинетическую энергию поражающих элементов в качестве основного поражающего фактора. При этом от стрелкового вооружения кинетическое оружие отличается значительно большей скоростью движения поражающих элементов, чем у пули или снаряда.

            Для того, что бы поражающие элементы кинетического оружия обладали достаточной для эффективного поражения своих целей кинетической энергией их необходимо разогнать до скорости примерно 4 км/c и более. Дульная скорость снарядов в ствольной артиллерии не превышает 2-2,5 км/с и это почти теоретический предел, так как скорость разлета молекул пороховых газов при взрыве порохового заряда достигает только 3 км/c. Поэтому для придания поражающим элементам кинетического оружия необходимой скорости обычно предлагают использовать или реактивные двигатели (по существу разгон при помощи ракет) или электромагнитное поле (так называемые электромагнитные пушки).

            Первая практическая попытка создать электромагнитную пушку относится к 1916 году. Тогда снаряд массой 50 г удалось разогнать только до 200 м/c. На основе современного уровня развития науки и техники в США национальная программа создания такой пушки была начата в 1978 году и затем продолжена в 1983 году в рамках программы СОИ.

            Не смотря на затраченные, сравнительно большие средства и усилия, до сих пор ни одна армия мира не имеет на вооружении кинетического оружия. Это связано с тем, что применение ракет для разгона поражающих элементов кинетического оружия сопряжено с большими затратами, причем при любом варианте базирования кинетического оружия. Электромагнитная пушка тоже не дешевое сооружение. Для получения необходимых ускорений разгона поражающих элементов в обмотках электромагнитных пушек нужно генерировать значительные токи. Технология получения импульсов большой мощности сама по себе является очень сложной и дорогостоящей. Кроме этого увеличивать магнитное давление до бесконечности нельзя из-за достижения предела механической прочности конструкций пушки при воздействии на них внутреннего давления сил Лоренца. Есть еще и проблемы с нагревом элементов конструкции. Все эти трудности вынуждают увеличивать габариты и массу электромагнитных пушек практически до неприемлемых и предлагать для их питания даже ядерные энергетические установки.

            Однако, не смотря на достижение, казалось бы, очевидного тупика в деле создания кинетического оружия, в США и в третьем тысячелетии продолжают вести работы. В начале третьего тысячелетия особые надежды возлагают на высокоточное кинетическое оружие космического и морского базирования.

            В космосе предполагается разместить группу низкоорбитальных спутников, работающих попарно. Один из них несёт систему управления и коммуникации, второй служит пусковой платформой для боеприпасов. Последние представляют собой вольфрамовые стрелы, длиной 6,1 метра и диаметром 30 сантиметров. Стрелы входят в атмосферу на скорости 11 км/c, выдерживая нагрев за счёт специального теплозащитного покрытия. В нижних слоях атмосферы скорость несколько падает, но остаётся достаточно высокой, чтобы испарить цель при столкновении. ( Иллюстрация проекта приведена на первом рисунке.) При этом остается не ясным, чем этот "новый" проект лучше ранее предлагавшихся. Высокая стоимость ракет, используемых для транспортирования стрел, ни куда не делась.

            При морском базировании электромагнитную пушку предполагается разместить на корабле. Тем самым, уйдя от проблемы ее больших габаритов и массы. Питать электромагнитную пушку при этом можно будет от энергетической установки корабля, что снимает еще одну проблему. (Внешний вид корабля приведен на втором рисунке.)  Однако даже в этом варианте базирования создаваемое кинетическое оружие будет иметь сравнительно скромные характеристики: дальность стрельбы 300-400 км, снаряд длинной менее метра будет разгоняться примерно до скорости 2,5 км/с, а у цели иметь скорость лишь 1,5 км/с.

Кинетическое оружие космического базирования (с сайта popsci.com) Электрический корабль DD(X), оснащенный электромагнитной пушкой (с сайта esys.com)

            Учитывая, полученные к настоящему времени результаты, считается, что создание кинетического оружия возможно лишь в весьма отдаленном будущем. Обсуждение же потенциальных возможностей этого оружия в американских средствах массовой информации осуществляется исключительно для формирования общественного мнения о доминировании американской военной науки и технологий в разработке вооружений нового века.

            Может сложиться впечатление, что в России кинетическим оружием, как не перспективным, никогда не занимались. В современной России вполне может быть и так. Не до кинетического оружия сейчас. Нам бы демократию укрепить, да капитализм бы построить. Вот во времена СССР исследования в области кинетического оружия, похоже, не мешали строительству социализма и коммунизма. Так, несмотря на традиционно плотную завесу секретности и наплевательское отношение к общественному мнению в средства массовой информации все же просочились сведения о том, что в 1960-х годах Советский Союз разработал экспериментальную пушку, выстреливающую поток частиц тяжелых металлов - вольфрама и молибдена. Утверждалось, что скорость этих частиц доходила до 25 км/с в атмосфере и более 60 км/с в вакууме.

            Не следует так же думать, что все разработки в СССР, связанные с кинетическим оружием, в основном повторяли западные идеи. Высказывались в СССР идеи и принципиально отличные от предлагавшихся на западе. По крайней мере, об одной из таких идей я обладаю совершенно достоверной информацией, поскольку являюсь ее автором. Речь идет о предложении создать кинетическое оружие на основе использования инерционного реактивного двигателя (сокращенно ИРД). Конструкция ИРД, его схемы и методы применения, конструкции наиболее важных его элементов были описаны в четырех авторских свидетельствах СССР, одном патенте РФ и одной заявке на изобретение.

            Хотя в перечисленных документах присутствует патент РФ, не следует думать, что изобретение было сделано в новой России, так как заявка на изобретение была оформлена еще во времена существования СССР. Одна заявка на изобретение так и не была рассмотрена до конца из-за отказа в одностороннем порядке нашего государства от своих обязательств во время распада СССР. Как не трудно догадаться о таком нарушении прав граждан в России все наши учителя демократы дружно предпочли умолчать. Я же подозреваю, что таких, не до конца рассмотренных заявок на изобретение, было в то время не мало.

            ИРД создает реактивное усилие за счет отбрасывания твердых грузов. Принцип действия ИРД можно посмотреть на приведенной ниже анимации. Двигатель состоит из следующих основных частей: оси (показана красным цветом), которая является собственно полезной нагрузкой; симметричных относительно оси грузов (показаны зеленым цветом), установленных на рычагах (показаны синим цветом) и связи (показана желтым цветом), соединяющей грузы между собой.

            Работает ИРД следующим образом. Грузы раскручиваются относительно оси. Затем обрывается связь между грузами, в результате чего грузы поворачиваются на рычагах под действием центробежных сил. При этом ось смещается в сторону противоположную стороне смещения грузов, так как расположение центра масс системы не должно изменяться, поскольку на систему не действуют внешние силы. В ходе этого смещения ось приобретает осевую скорость. По достижении осью максимальной скорости, она отсоединяется от грузов с рычагами, и дальше они летят самостоятельно, но в противоположные стороны.

 []

            Более детально конструкция ИРД описана в ниже приведенных авторских свидетельствах. (Для просмотра их описаний нажмите соответствующую картинку обложки авторского свидетельства.)

Авторское свидетельство СССР ?1463468 Манипулятор

            В авторском свидетельстве СССР ?1463468 кл. B25J 11/00, 18/00 "Манипулятор" описан манипулятор, предназначенный для использования в условиях невесомости. Для привода манипулятора предлагается использовать ИРД по своей схеме практически полностью повторяющий схему, приведенную выше на анимации.

            Особенностью манипулятора является то, что грузы в нем полностью не отбрасываются. Его периодически можно возвращать в исходное положение, что обеспечивает многократность использования без расхода реактивной массы и питания от солнечных батарей. Скорость движения частей манипулятора относительно не велика и предназначался он в основном для воздействия (разрушения) близко пролетающих орбитальных объектов. В этом смысле манипулятор представляет собой кинетическое оружие космического базирования. Правда, лица, составлявшие описание изобретения об этом умолчали, хотя в материалах заявки на это прямо было указано. 

Авторское свидетельство СССР ?1561601 Инерционный реактивный двигатель

            В авторском свидетельстве СССР ? 1561601, кл. F03C 3/00 "Инерционный реактивный двигатель" было предложено выполнить грузы в виде единого маховика, имеющего возможность расчленяться на равные части и вращать маховики попарно в противоположные стороны. Такая  конструкция ИРД обеспечивала большее накопление в грузах кинетической энергии за счет большей скорости их вращения Увеличение скорости вращения обеспечивалось за счет применения грузов, выполненных в виде маховика, который конструктивно более прочен.





Авторское свидетельство СССР ?1751389 Импульсный реактивный двигатель

            В авторском свидетельстве СССР ? 1751389, кл. F03C 3/00  "Импульсный реактивный двигатель" было предложено грузы разместить внутри сплошного и не расчленяемого обода маховика. При работе такого ИРД грузы после их раскручивания до необходимой скорости вращения должны выталкиваться из маховика. Маховик, будучи сплошным должен обеспечить необходимую прочность конструкции при раскручивании грузов до больших скоростей вращения.

            Не трудно догадаться, что если вместе с грузами из маховика выталкивать и оси, одновременно отсоединяя их от остальных частей ИРД, мы получим пушку многократного применения, стреляющую осями. При этом вся кинетическая энергия грузов будет использоваться исключительно на ускорение осей. В авторском свидетельстве к тому же была предусмотрена многократная установка новых грузов в маховик.

Авторское свидетельство СССР ?1817514 Инерционный реактивный двигатель

            В авторском свидетельстве СССР ? 1817514, кл. F03G 3/00 "Инерционный реактивный двигатель" было предложено поместить ИРД в герметичный кожух с возможностью раскручивания грузов от внешнего привода. Эти изменения фактически обеспечили возможность применения ИРД в атмосфере и возможность транспортирования его авиационными средствами.





Патент РФ ?2018740 Обод маховика

            В патенте РФ ?2018740 кл. F16F 15/30 "Обод маховика" был описан маховик повышенной прочности. Как следует, из выше приведенной информации, высокопрочный маховик является основным элементом конструкции ИРД. Чем выше прочность используемого в ИРД маховика, тем более эффективным будет ИРД и кинетическое оружие созданное на его основе. Как известно наиболее прочными и безопасными считаются витые маховики. Предложенный маховик за счет применения дополнительной поперечной навивки позволяет перераспределить более равномерно по ободу витого маховика нагрузку, чем по предварительным оценкам можно будет повысить энергоемкость витого маховика примерно в два раза.

            При рассмотрении выше приведенных схем ИРД возникает вопрос, а нельзя ли их упростить? Работающие под значительной нагрузкой рычаги, маховики, которые одновременно должны расчленяться на равные грузы не вызывают ощущения надежности всей конструкции. Упрощенный вариант ИРД был описан в заявке на изобретение ?4935806/06-39966 с приоритетом от 12 мая 1991 г. "Инерционный реактивный двигатель". В этом варианте грузы выполняются так же в виде обода маховика, но этот обод разрывается в одном месте и отбрасывается в направлении перпендикулярном его оси, а не вдоль оси, как в выше приведенных конструкциях. При этом обод приобретает форму разворачивающейся полосы, т. е. роль рычагов выполняет сам обод разорванного маховика, сохраняя при этом выполнение функции грузов. Принцип же работы практически полностью соответствует выше приведенной анимации. Кроме этого в этой же заявке предлагалось внутреннюю поверхность обода маховика покрыть слоем электропроводного материала, а двигатель снабдить источником электромагнитного поля, способным генерировать мощные его импульсы внутри обода маховика. Магнитное давление должно приводить как к разрыву обода, так и дополнительному ускорению элементов обода при его развертывании в полосу. Впрочем, разрыв обода маховика может быть осуществлен и в результате подрыва внутри обода взрывчатых веществ.

            Упрощенно кинетическое оружие, созданное на основе более простого и надежного ИРД (по заявке на изобретение ?4935806/06-39966) будет выглядеть примерно так, как показано на приведенном ниже рисунке.

Схематичное изображение кинетического оружия на основе упрощенного варианта ИРД

            На рисунке красным цветом показан стержень (поражающий элемент), зеленым цветом показан обод  маховика, синим цветом, выделена насечка на ободе, по которой должен происходить разрыв обода маховика. Вращаться обод маховика может как относительно своей оси, так и относительно оси стержня. Все зависит от выбора конкретной конструкции. Стержень так же может вращаться или не вращаться вместе с ободом. Принципиально на работоспособности это не скажется. Хотя конечно лучше вариант, когда стержень не вращается, но конструктивно его выполнение сложнее. Варианты раскручивания обода могут быть так же самыми разнообразными, причем их много. Например, он может раскручиваться электродвигателем, который опирается на точно такой же обод маховика, но раскручиваемый в противоположную сторону или раскручиваться ионными реактивными двигателями и т. п.

            После раскручивания маховика его разрывают по насечке. При этом обод маховика разворачивается под действием центробежных сил в полосу. Так как рассматриваемая механическая система является замкнутой, то центр масс этой системы не должен изменить своего расположения. Поэтому  центр  масс полосы, образованной из обода маховика будет стремиться занять бывший центр обода маховика. При этом полоса вытолкнет стержень. В результате стержень приобретет необходимую скорость и сможет поразить намеченный объект. Выталкивание стержня будет происходить в виде соударения стержня и полосы (обода маховика). В результате соударения то, что останется от обода маховика полетит в противоположную от направления полета стержня сторону. Т. е. произойдет реактивное отбрасывание массы.

            Преимуществами кинетического оружия на основе ИРД является:

            - отсутствие потребности в мощном импульсном  источнике энергии, так как  в ИРД энергию можно накапливать постепенно и даже на протяжении длительного времени, а из-за изначальной сбалансированности маховика ИРД потери на трение можно сделать минимальными, а это означает, что накопленную энергию можно будет еще и длительно сохранять;  

            - относительно маленькие габариты и масса, возможность отделения на длительное время от привода вращения и источника энергии позволяют выбирать любой вариант базирования, даже использовать в атмосфере (см. вариант по авторскому свидетельству СССР ? 1817514);

            - возможность транспортирования и запуска с авиационных средств, например самолетов или низкоскоростных ракет на значительной высоте, в условиях сильно разряженной атмосферы значительно снижает затраты на транспортировку в точку пуска и избавляет от потерь скорости и нагрева поражающего элемента на восходящем участке траектории в плотных слоях атмосферы;

            - возможность использования внешних источников энергии с малой плотностью, например солнечной энергии с отбором мощности от солнечной батареи;

            - простота конструкции и отсутствие необходимости в использовании сложных и дорогостоящих технологий;

            - относительно большая плотность накапливаемой энергии в маховике ИРД, так в современных маховиках может достигать до 15 МДж/кг, теоретически предсказаны маховики с плотностью энергии до 60 МДж/кг и это не предел, если учесть бурное развитие нанотехнологий, позволяющих получать все более прочные материалы и более совершенные конструкции маховиков (см. патент РФ ?2018740). Существующая в настоящее время энергоемкость маховиков позволяет  разогнать в ИРД поражающий элемент кинетического оружия до нескольких километров в секунду.

            Можно ли кинетическое оружие на основе ИРД сделать высокоточным? Можно, но это значительно его усложнит и соответственно сделает его дорогостоящим. К тому же зачем вам это надо? Ну, если вы конечно не агрессор, собирающийся первым нападать на заведомо слабого, учить кого-то "правильной" жизни и соблюдению ваших интересов за многие тысячи километров от своей территории. Кинетическое оружие на основе ИРД изначально задумывалось как относительно дешевое оружие сдерживания, предназначенное для применения в ответ на нападение. Уж в крупный населенный пункт вы, как ни будь, и в не высокоточном исполнении попадете.

            Таким образом, кинетическое оружие на основе ИРД может вполне рассматриваться в качестве оружия массового поражения. При использовании его именно в этом качестве желательно несколько изменить поражающие элементы, а именно ввести в их состав ядерные материалы, пусть даже и низко обогащенные. Присутствие ядерных материалов в поражающем элементе при его столкновении с объектом приведет к протеканию определенных ядерных реакций, так как при столкновении на скорости в несколько километров в секунду мгновенно выделится огромное количество энергии, что приведет к резкому повышению температуры и давления. Может, конечно, эти ядерные реакции к ядерному взрыву и не приведут. А, может, и приведут. Это надо считать и, смотреть, какая степень обогащения и количество ядерных материалов для этого нужно. Вот, что произойдет обязательно, так это испарение ядерных материалов и продуктов их реакций с образованием радиоактивного облака, которое и сделает фактически непригодным для проживания значительную территорию.

            Не трудно догадаться, что реальная угроза получить по своей территории горстью таких "камушков" из описанной здесь "рогатки" скорее всего очень быстро остудит пыл любого учителя "правильной" жизни. Ведь, даже если в него лично ни один такой "камень" и не попадет, то оставшиеся в живых сограждане очень быстро его найдут и разберутся с ним, как говориться, по полной программе.

            Необходимо учитывать, что благодаря своей простоте, как в создании, так и в применении кинетическое оружие на основе ИРД является легко доступным и, скорее всего, будет плохо поддаваться контролю. Достаточно хорошо организованная террористическая организация вполне может его создать, ну пусть не с предельными характеристиками, а с более скромными, с дальностью действия всего несколько сотен километров. Однако если она будет применять даже не вполне совершенные варианты этого оружия с судов, то ущерб может быть значительным. Запускать ведь его можно буквально со всего, что хоть как-то держится на воде и обладает обычным маломощным двигателем.

            Поэтому поскольку в свое время информацию об ИРД не засекретили, то необходимо подумать о механизмах предотвращения распространения кинетического оружия на основе ИРД среди террористических организаций.          

    

                                                                                                                       декабрь 2004 года


Выход на главную страницу









В статье рассмотрены вопросы создания кинетического оружия. Методы применения кинетического оружия. Исследования и работы в США по созданию кинетического оружия и высокоточного оружия на его основе. Даны сравнения по работам, проводимым в Америке и в СССР. Приведена информация по созданию кинетического оружия на основе инерционного реактивного двигателя. Приведены варианты конструкций инерционного реактивного двигателя. Рассмотрены вопросы создания комбинированного оружия, являющегося одновременно кинетическим и ядерным оружием. Возможность применения кинетического оружия (особенно содержащего ядерные материалы) в качестве оружия массового поражения. Доступность кинетического оружия для террористов и возможность совершения с его использованием террористических актов с особо тяжелыми последствиями.


 Ваша оценка:

Популярное на LitNet.com М.Атаманов "Искажающие Реальность-7"(ЛитРПГ) А.Завадская "Архи-Vr"(Киберпанк) Н.Любимка "Черный феникс. Академия Хилт"(Любовное фэнтези) К.Федоров "Имперское наследство. Забытый осколок"(Боевая фантастика) В.Свободина "Эра андроидов"(Научная фантастика) Н.Любимка "Долг феникса. Академия Хилт"(Любовное фэнтези) В.Чернованова "Попала, или Жена для тирана - 2"(Любовное фэнтези) А.Завадская "Рейд на Селену"(Киберпанк) М.Атаманов "Искажающие реальность-2"(ЛитРПГ) И.Головань "Десять тысяч стилей. Книга третья"(Уся (Wuxia))
Связаться с программистом сайта.

Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
Э.Бланк "Колечко для наследницы", Т.Пикулина, С.Пикулина "Семь миров.Импульс", С.Лысак "Наследник Барбароссы"

Как попасть в этoт список
Сайт - "Художники" .. || .. Доска об'явлений "Книги"