О ВОЗМОЖНОМ МЕХАНИЗМЕ ДЕЙСТВИЯ УРАНОВЫХ СТРЕЛ ПО БРОНЕ
А.Г. Белявский
г. Черкассы, Украина, belag@routec.net
Сейчас много пишут, что у подкалиберных снарядов с сердечниками, особенно из урана, эффект действия превосходит энергетически ожидаемый исходя из кинетической энергии к моменту встречи с броней. Вот что сообщил академик В.Яворский в своей статье «Энергия «из ниоткуда» в журнале «Наука и жизнь» № 10,1998 год [1]: «… одна только выделившаяся тепловая энергия, рассчитанная по минимуму, превышает кинетическую энергию снаряда более чем а 4 раза ». Ранее это объяснялось пирофорным эффектом.
Пирофорный вариант и СВС реакция
Известны материалы, которые обладают способностью энергично окисляться на воздухе особенно в диспергированном состоянии и при изначальном локальном разогреве т.е. инициировании как взрывчатого вещества. В частности такими свойствами обладают: железо, уран, титан и д.р. Известно также явление само распространяющегося высокотемпературного синтеза (будем далее называть его реакцией СВС, так её обозвали в институте ХимФизики а Черноголовке под Москвой). Суть его в том, что пара веществ, например в смеси алюминий – никель в диспергированном и уплотненном виде при локальном нагреве возникает СВС реакция с выделением тепловой энергии до 800 кал/г при температуре до 1400 0С. Композиция Бор–Титан дает до 1000 кал /г при температуре до 3000 С о. Сегодня известно около 200 пар веществ обладающих таким эффектом. Особо хочется отметить пару алюминий – церий. Всем известны, особенно курильщикам, зажигалки в которых есть колесики и так называемый «кремень». Крутанешь колесико (а оно зубчатое) и посыпались искры. Что за механизм мало кто задумывался. Полагали, видимо как в «дедушкином» кресале. Ударяешь по куску кремния, и летят искры. Вот, по-видимому, и назвали вещество серенького цвета цилиндрической формы «кремнием». Поджигает фитиль с бензином или газовый факел вот хорошо, а что там происходит это уже десятое дело, был бы эффект, вот главное. К сожалению такая ситуация в жизни не единична.
Так вот, алюминий – церий это композиция, легко вступающая в реакцию самораспространяющего высокотемпературного синтеза. Мне больше нравится редко встречающееся название этого синтеза как «пирофьюзная » реакция, а сами композиции назвали «пирофьюзами». Так вот этот алюминиево-церивый пирофьюз и есть «Кремень» (будем далее его так и называть) для зажигалки. Ниже версия автора о том как работает зажигалка.
Колесико, оно с зубчиками и, при его вращении срезает тонкую стружку. Как известно при разрушении многих материалов возникают электрические заряды. Кто не верит, пусть возьмет кусочек сахара рафинада, зеркало и под одеяло. Далее сахар в зубы, рот обязательно раскрыт, перед собой зеркало и …раскрошить сахар. Результат увидите в зеркале, это вспышки электрических разрядов. Вернемся к стружке приофьюза. Получив при отрыве электрический заряд и кинетическое ускорение, стружка начинает свой полет. Так как стружка и кремень образовали конденсатор одна из обкладок, которого отлетает, т.е. емкость конденсатора уменьшается, то, по известным законам электродинамики при уменьшении емкости растет напряжение. При достижении напряжения в «конденсаторе» до пробивного, происходит пробой, и, в месте контакта искры на стружке выделяется тепловая энергия, инициирующая лавинную реакцию реакции синтеза в пирофьюзе. Так что мы водим не искры из под колесика, а излучение от пирофорной реакции частички приофьюза.
Исходя из изложенного, можно предположить, что подобное происходит и при соударении разнородных металлов, в нашем случае, например урана и стали брони. Инициирование реакции синтеза инрерметаллидов (так называются вещества, образовавшиеся в результате СВС реакции), в этом случае имеет три очевидных источника. Первый источник это разогрев за счет торможения. Это объяснять не надо и так понятно каждому. Два следующих это СВС реакция и пирофорный эффект.
Электродинамический «взрыв» метала
Теперь обратимся к статье М.К.Марахтанова и А.М.Марахтанова под названием «Новый источник энергии» опубликованный в Вестнике МГТУ Сер. Машиностроение, 2001, №3 [2], где они справедливо вспоминают, что существуют так называемые токи смещения, открытые около ста лет назад, и что именно при выскосростном соударении имеет место инерционный дрейф свободных электронов приводящих к генерации мощного токового импульса. Удивительным в этом случае является факт возникновения тока в разомкнутой цепи. Это как раз и есть токи смещения. Автор со своими сотрудниками Шановым Г.И. и Мардашевым П.П., в опытах по воздействию ударных волн на различные материалы, получали импульсы напряжения на куске металла. Объяснение этого явления очень простое. В зоне взрыва заряда ВВ размещенного на металлической пластине за счет ударно- волновой ионизации растет концентрация свободных электронов, и, как следствие, из зоны повышенной концентрации электроны устремляются в зону меньшей концентрации, как велит всемирный закон «уравниловки». Это и есть ток смещения. Его длительность весьма мала, так как определяется временем выравнивания концентрации электронов в образце, т.е. счет идет на микросекунды. Однако токи на килоамперы. Вот эти токи и приводят к локальному разогреву в точке соударения в дополнение к деформационному.
Теперь о том, что предлагают Марахтановы. Они говорят, что от сильного удара все электроны могут «покинуть» локальную зону кристаллической решетки в месте контакта соударяющихся тел. И тогда металл в этой зоне «взрывается». Взрыв взят в кавычки, так как здесь имеет место простое разрушение межмолекулярных связей. Выделяется же 25 кДж при разрушении ассоционных связей одной грамм-молекулы воды! И ничего в этом нет удивительного. Боле того на этом принципе уже наделали много разных тепловых машин с КПД якобы существенно больше единицы (читай труды академика Фоминского Л.П. из Черкасс, а заодно и академика И.М.Федоткина из Киева). А вот, что пишет Лисняк С.А. из Владивостока (staflis@inbox.ru):
«В 2002 году появились публикации о работах по механизму взрыва урановых сердечников в бронебойных артиллерийских снарядах, после известных событий в Югославии. В этой работе экспериментально доказано, что при резком торможении сердечника из слабообогащенного урана, при скорости около 1,5 км/сек, электроны в кристаллической решетке сердечника, связывающие атомы металла, благодаря огромной кинетической энергии, покидают кристаллическую решетку и ядра атомов, оставшиеся без электронных, связей разлетаются друг от друга с огромной скоростью с выделением огромного количества тепла. То есть металл практически мгновенно испаряется! Были исследованы и другие металлы. Но скорости, при которых этот феномен повторялся, составляли для них до 8км/сек. С другой стороны это явление можно истолковать как протекание сверхкритического электрического тока через сердечник при разности потенциалов на его концах, заставляющих двигаться не только свободные электроны, но и все электроны кристаллической решетки металла. Эксперименты со взрывающимися проволочками при сверхтоках проводились давно. Все эти эксперименты проводились с металлами в твердой фазе. Из сказанного выше следует очень простой вывод: при очень малых скоростях можно заставить двигаться направленно только свободные электроны ». Подтверждением этой версии могут быть результаты взрывного нагружения металлов приведенные ниже.
Автор занимался некоторое время МК-генераторами, и, в частности вопросом его запитки. Так была предложена схема запитки плоского МК-генератора за счет ударно-волновой генерации тока при соударении лайнера о неподвижную часть контура сжатия. Для повышения эффекта контур выполнялся из разнородных материалов[3].
В работе Ф.Боудена и А. Иоффе [4], выполненной в 1958 году в Лондоне, приведены результаты возбуждения взрыва ИВВ про ударе острым наконечником о преграду, на которой размещен навеска ИВВ. Выписка из этой публикации приведена ниже.
Рис. 1. Осциллограммы ЭДС из опытов по удару тел [4].
Температура от термо ЭДС при ударе вольфрамовой иглы, сила удара 1100 и 3300 г см соответственно.
«Инициирование взрыва очагами разогрева, образующимися при пластической деформации.
Было обнаружено, что, когда заостренные ударники падают на расплавленный циануртриазид (при температуре около 95°), инициирование взрыва в случае достаточно твердого острия происходит при очень малых энергиях удара. Подходящими ударниками являются иглы с половиной угла заострения, равной 15°. Исследование игл после удара показывает, что происходит пластическое течение стали, приводящее к сплющиванию концов, диаметр которых изменяется от 10 - 1 до 10 - 2 см. Если предположить, что работа пластической деформации полностью превращается в тепло, то можно рассчитать повышение температуры деформируемого острия иглы. Расчет показал, что температура ударника при ударе может повышаться до нескольких сот градусов. Если применять иглы с меньшей теплоемкостью, например из молибдена или вольфрама, то рост температуры будет, конечно, больше. Кроме того. проводилось непосредственное определение температуры путем измерения термо-э.д.с., возникающей при ударе вольфрамового или молибденового ударника по стальной наковальне. Кратковременная э.д.с. регистрировалась катодным осциллографом ».
Осциллограмма приведена ниже на рис. 1.
Г.К. Харченко и д. р. из института сварки им. О. Патона, в журнале, пишут в статье «О механоэлектронном эффекте при сварке давлением» [5], о дополнительном нагреве в точке сварки за счет генерации токов смещения. В статье они ссылаются на работы Зельдовича Я.Б. об электромагнитных эффектах в ударных волнах. Одним словом, токи смещения есть, и от этого факта ни как не отвертеться.
Подтверждением сказанного, служит сообщение британской газеты Guardien, в котором сообщается, что Пентагон планирует создать системы оружия нового поколения, в том числе огромные гиперзвуковые дистанционно управляемые летательные аппараты и сбрасываемые с них из космического пространства бомбы.
Одна из предлагаемых бомб, на основе одноразовой ракеты – носителя, вместо взрывчатки будет снабжена титановым стержнем, весом около 300 кг, который якобы за счет огромной скорости будет способен заглубиться примерно на 20 метров даже в скальный грунт. Ударная волна, возникшая от этого, будет иметь огромную разрушительную силу и способна разрушить заглубленные бункеры.
Полагаю, что выводы в конце статьи, дадут вероятный ответ от чего ждут американцы «огромной разрушительной силы» от титановой болванки.
Удар уранового стержня – микро ядерный взрыв!
А теперь более серьёзно изложу свою сегодняшнюю точку зрения. Изначально из истории. После окончания института мне, скорее всего, повезло, так как был направлен на работу в теперь всем известный Арзамас-16, а затем переведен во вновь созданный Челябинск –70. За период работы в этих ядерных центрах по долгу службы иногда приходилась встречаться, как теперь всем известно, с выдающимися теоретиками, практиками и организаторами, такими как: Харитон Юлий Борисович, Щелкин Кирилл Иванович, Духов Николай Леонидович, Гречишников Владимир Федорович, Феоктистова Екатерина Алексеевна, Цырков Георгий Александрович, Забабахин Евгений Иванович и еще много, много других весьма грамотных и, главное, преданных порученному делу людей. Этот выдающийся перечень лиц, контакт с которыми что-то оставил и в моей голове, позволяет высказать свои соображения по теме, откуда берется эта избыточная энергия.
Физики тогда шутили, что если сжать медь до критической плотности то процесс пойдет, разумеется, ядерный. Для вещества сжатого до критической плотности нет понятия критической массы. Однако ядерная реакция пройдет только в объеме сжатого вещества до критической плотности. Т.е. цепной реакции во всем объеме не будет. Физики обычно в таких случаях говорят об НЦР, т.е. о не полной цепной реакции.
Вот в этом, по-видимому, и «зарыта собака» для случая соударения уранового стержня с броней.
И так мы имеем локальное сжатие урана в точке изначального контакта стержня с броней - раз, токи смещения, срывающие электронные оболочки с атомов - два, мощное магнитное поле от тока смещения, которое препятствующей разлету атомов веществ из очага соударения – три. Это известный факт, используемый в ускорителях, его еще называют методом «магнитной» бутылки. Таким образом, создаются реальные условия для НЦР. Остается экспериментально убедиться в наличии импульса нейтронного излучения и тогда версия превратится в аксиому. Зная, из публикации Яворского, о четырех кратном превышении выделения энергии при соударении, следует оценить, сколько ядерного вещества прореагировало в НЦР. Поскольку речь пойдет о миллиграммах (по данным из [8], на долю дополнительной энергии по Яворскому достаточно прореагировать 0.15 mгурана), то полагаю, что версия НЦР проходит. Подтверждением сказанного являются явление холодного ядерного синтеза, наличие ядерного излучения в жидких средах при кавитационных процессах, особенно при наложении магнитных полей.
Окончательный вывод
С вероятностью 0.9 избыток энергии при надлежащем соударении урановых стержней и брони появляется из-за возникновения микро ядерного взрыва по схеме не полной цепной реакции, которая инициируется: сжатием и токами смещения, а также пирофорного эффекта и конечно кинетического действия. Титан так же способен на такие «выкрутасы», да еще, кроме того он обладает необыкновенной способностью поглощать водород, который выделится при нагреве (при ударе) и… будет объёмно – детонирующий взрыв с участием окружающего кислорода воздуха. Это уже кое-что.
Литература
1. В.Яворский, «Энергия из «ниоткуда», «Наука и Жизнь», № 10, 1998.
2. М.К. и А.М. Марахтановы, «Новый источник энергии», Вестник МГТУ, Сер. Машиностроение, № 3, 2001.
3. Белявский А.Г. «Взрывная автоматика: элементы, системы, контроль», изд. «Відлуння – Плюс», Черкассы,2002, 204 с.
4. Ф.Боуден и А.Иоффк,»Быстрые реакции в твердых веществах», Лондон, 1958.
5. «Автоматическая сварка», 1997, № 10.