Глав: 7 | Статей: 53
Оглавление
Эта книга об оружии, но не только — она открывает причудливую мозаику явлений физического мира: химические и ядерные взрывы, разделение изотопов и магнитная гидродинамика, кинетика ионов в плотных газах и ударные волны в твердых телах, физика нейтронов и электроника больших токов, магнитная кумуляция и электродинамика. Обо всем этом автор рассказывает, не прибегая к сложному аппарату высшей математики. Для тех, кто пожелает ознакомиться с этими явлениями подробно, им же написано рассчитанное на подготовленного читателя учебное пособие для университетов и военных академий «Взрывы и волны».

В книге, которую держит в руках читатель, он найдет также исторические экскурсы, пронизанные иронией рассуждения о политике и политиках, а также — о персонажах замкнутого мира военной науки.

Во втором (электронном) издании переработан текст, существенно расширен иллюстративный ряд.

1.2 Выстрелы и трассы

1.2

Выстрелы и трассы

В совсем юные годы будущие интересы проявлялись разве что в том, что бесспорным моим предпочтением пользовались документальные фильмы о войне. Отдыхая, вместе с родителями на

побережьях Черного и Балтийского морей, в Кавказских горах, в местах боев я находил патроны, а иногда и неразорвавшиеся снаряды. Снаряды отец выбрасывал, объяснив, что они очень опасны, а патроны разрешал брать с собой и разряжал их, добывая порох, на пламя от горения которого я заворожено смотрел.

На вопросы, почему стреляют пушки и летают ракеты, отец и оба деда дали методически неудачные объяснения, из которых я сейчас помню только, что в них упоминался расширяющийся газ. Ошибка состояла в том, что им не следовало выходить за рамки пока еще немногих детских впечатлений. Тогда мои представления о газах исчерпывались наблюдениями за их выделением из газированной воды да за надуванием воздушных шариков. Содержавшие много непонятного объяснения взрослых были мысленно отвергнуты, уступив место убеждению, что снаряды двигает «огонь», который я видел, когда смотрел на горящий порох. То, что «огонь» может двигать даже такую махину, как паровоз с прицепленным к нему составом, в личные наблюдения укладывалось: по дороге в отпуск отец, на правах потомственного железнодорожника, попросил паровозную бригаду взять меня в кабину. Впечатления от ревущего в топке пламени остались на всю жизнь.

Если не придираться к терминам, «огневое» объяснение не было совсем уж неверным: ведь огонь мы видим благодаря тому, что нагретые газы при переходе их атомов и молекул в основное — невозбужденное — состояние испускают свет. Но это — не оправдание для взрослых: при объяснении явлений ребенку надо стремиться к корректности, несмотря на неизбежные упрощения.

Например, продемонстрировать работу, совершаемую газами, и закон сохранения импульса можно было, надувая тот же воздушный шарик и отпуская его затем в свободный полет. Правда, потом не избежать выяснения, почему этот полет неустойчивый, «рыскающий», но следует смириться с тем, что цепь подобных вопросов не оборвется долгие годы.

Недалеко от дома открылась спецшкола № 3 — в ней углубленно изучали немецкий язык, на котором преподавались и некоторые предметы. В 1956 году я поступил туда, пройдя конкурс, уже умея читать и писать. Отец любил фотографировать сам и к девятому дню рождения подарил дешевый фотоаппарат и мне. Фотографирование стало увлечением, но, впрочем, не главным: мне случилось увидеть, как мальчики постарше заворачивают в фольгу скрученную фотопленку (тогда она делалась на основе из низконитрованной целлюлозы) и бросают это устройство в костер. Большинство «ракет» вертелось на месте, испуская зловонный дым, но некоторые красиво взлетали, оставляя за собой дымный шлейф и падали, пролетев несколько метров. Это были годы запусков первых советских спутников, старты ракет часто показывали по телевидению и мысль о том, что такие же огненные шлейфы и летящие вдаль ракеты можно, пусть и в меньшем масштабе, сделать самому, не давала покоя. Все запасы ненужных негативов у отца были изъяты. Отец понимал, что это увлечение не совсем безопасно, но, в конце концов, перестал противиться и даже разъяснил, что у настоящих ракет газы истекают из заранее сделанного сопла. Технология изготовления сопла была быстро подобрана — в отверстие пленочного рулона вставлялся карандашный грифель, рулон обматывался фольгой, фольга обкручивалась вокруг грифеля, обматывалась ниткой, после чего грифель вытаскивался. Из медной проволоки были спаяны простейшие направляющие (паять научил отец). Под ракету ставилась небольшая спиртовка и через минуту топливо ракеты воспламенялось. Большинство пусков фотографировалось. Уже гораздо большее их число заканчивалось полетом (рис. 1.31), но далеко не все.



Рис. 1.31 Пуск ракеты в Серебряном бору

Просмотр исторических фильмов привел и к опытам в области артиллерии. Металлическая трубка сплющивалась с одного конца и возле сплющенной части сверлилось отверстие (дрелью научил пользоваться отец). Потом в пушку набивался терочный состав со спичечных головок. Выстрел я сначала пытался произвести, как в кино — поднося к отверстию пропитанную одеколоном подожженную вату. Ничего не вышло (примечание спустя 45 лет: горячие газы в основном поднимались вверх, мешал и отбор тепла стенками отверстия). Тогда на спиртовке бала раскалена проволока и просунута в запальное отверстие. Пушка оглушительно бабахнула. Правда, раскаленной проволокой сбивалась наводка. Позже к отверстию просто прикреплялась спичка, которая поджигалась другой спичкой. Форс пламени при этом проникал к заряду достаточно надежно.

Неожиданные звуковые эффекты вызывали энергичную реакцию домочадцев. Мама и бабушка протестовали, говорили о том, как легко потерять глаз, иногда украдкой выкидывали любимые игрушки. Реакция же мужчин была тайно-благожелательной, а не чаявший души во внуке дед Жорж однажды купил по своему охотничьему билету две большие банки пороха, черного и бездымного. В гостях у другого деда можно было наиграться магнитами и получить их в подарок, но, порох, конечно, был интереснее. Это было неимоверное богатство, но в обмен на него пришлось дать обещание проводить опыты только в присутствии взрослых мужчин. Но отец и дед пропадали на работе, а ожидание воскресений было слишком томительным. Помог случай: в близлежащем парке, был найден полый корпус артиллерийского снаряда калибром 203 мм, вероятно — одного из учебных, с которыми еще до Первой мировой войны тренировались гаубичные расчеты в Ходынских лагерях (в этом районе стоит наш дом). Это была надежная взрывная камера. Снаряд был притащен домой, началась кропотливая работа по лоббированию: многократные уверения, что стенки снаряда защитят от любых травм, даже при разрывах самодельных пушек.

Довольно легкомысленно оппоненты согласились. Снаряд получил свое постоянное место в туалете. Он был слишком тяжел, чтобы женщины могли его выкинуть. Обычно к запальной спичке пушки прикреплялся фитиль (пропитанный раствором калийной селитры и высушенный клочок ткани), пушка и мишень помещались в лежащий горизонтально снаряд. Фитиль зажигался через донную часть снаряда и спустя несколько секунд следовал оглушительный выстрел. Безопасность новшество повысило, но отрицательного влияния акустических волн на нервные системы домочадцев не устранило.

Ясно, что такие опыты интересовали и других мальчишек. Быстро сложился круг общения из нескольких одноклассников. У одного из них отец работал в конструкторском бюро Яковлева[17] (разрабатывал катапульты, позволявшие летчику покинуть самолет на большой скорости). В ракетных ускорителях катапультируемых кресел использовался бездымный порох, но не охотничий, какой был подарен мне дедом, а в виде длинных толстых трубок. Обмен обогатил технические возможности обеих сторон. Начались игры в войну с применением огневых средств. Условились, что вся боевая техника будет делаться из пластилина. Пушки ставились и на корабли (рис. 1.32). Сначала корабли были деревянными, но хотелось, чтобы они после попаданий тонули, как настоящие и их тоже стали делать из пластилина — из раскатанных его листов. При этом были приобретены — чисто эмпирически — начальные знания о плавучести и остойчивости водоплавающих конструкций. Для метательных зарядов артиллерии использовался только черный порох, бездымный действовал плохо (он просто медленно сгорал, потому что давление в канале ствола было мало, а повысить его означало навлечь нарекания родителей из-за мощных хлопков).


Рис. 1.32

Пушки деревянного монитора стреляли, как настоящие.

Началась борьба «брони и снаряда»: толщина стенок пластилиновых танков стала достигать сантиметра и более и их трудно было пробить, особенно на морозе, когда пластилин заметно твердел. Можно было увеличить калибр, но выстрел такой пушки, например — свинцовой дробью, опрокидывал и собственный танк (что вело к выводу из игры). После прочтения одной из брошюрок, отдача была уменьшена с применением подкалиберного снаряда — обрезка медной проволоки с припаянными стабилизаторами, для лучшего прилеганию к стенкам ствола снабженного кольцами из проклеенной бумаги. Бронепробитие увеличилось, хотя стрелы кувыркались в полете — это было ясно по издаваемому ими немонотонному свисту. Отдача все еще была чрезмерна. Тогда снаряд был усовершенствован: в короткий обрезок 4-мм алюминиевой трубки помещался заряд черного пороха и дробинка (рис. 1.33). Смесь черного и бездымного пороха увлажнялась ацетоном, разминалась и поверх мортирки формовалось дно снаряда. Когда ацетон испарялся, дно затвердевало, его форму можно было подправить напильником. Выстрел приводил к воспламенению пороховой смеси, а, когда горение пороха доходило до запального отверстия мортирки, происходил еще один выстрел и дробинка летела с суммарной скоростью: своей, «мортирной» и сообщенной выстрелом. Смесь горела быстро, поэтому мортирка стреляла сразу по выходе из дульного среза, а иногда и внутри ствола; таким образом, кувыркание ее в полете не приводило к выстрелу куда-нибудь в сторону. «Мортирка» хорошо действовала и под водой, пробивая несколько миллиметров пластилина.


Рис. 1.33

Схема «бронебойного» снаряда-мортирки и подводный взрыв «противолодочной боеголовки».

Если идеи подкалиберного снаряда и дульного тормоза были заимствованы из книг, то «выстреливаемая мортирка» — оригинальным решением, с использованием сложения скоростей.



Рис. 1.34

Верхний снимок: друзья (Гарик и Валя) у пушки.

Нижний — попадание «фугасного» снаряда в корабль.

При выстреле снарядом с мортиркой, остатки горящей пороховой смеси разлетались в разные стороны. Это навело на мысль сделать совсем легкий, «фугасный» снаряд. Его корпус формовался из увлажненной ацетоном смеси черного и бездымного порохов. Пока смесь была еще мягкой, в ней протыкалось отверстие, туда засыпался черный порох и отверстие заделывалось. Газы выстрела поджигали донную часть снаряда и он летел, пока горение не доходило до полости с черным порохом. Взрыв последнего разрывал остатки корпуса на куски, которые разлетались, оставляя дымные следы. Впечатления от попадания такого снаряда потрясали (рис. 1.34).

Пушки к тому времени уже заряжались не с дула, а имели примитивные затворы. Отдачу удалось еще уменьшить, создав «тормоз» — пропилив наискось несколько пазов в дульной части ствола. Окончательно проблема отдачи была решена с появлением безоткатных орудий, что стало возможным, когда в Крыму был найден цинк с почти сотней хорошо сохранившихся винтовочных патронов, конфискации которых удалось избежать. Патроны разряжались уже самостоятельно, порох дефицитным не был, а вот пули использовались весьма широко. Из них выплавлялся свинец, внутрь пустой оболочки засыпался черный порох, а донное отверстие заделывалось все той же увлажненной ацетоном смесью. Первый пуск такой ракеты внутри камеры-снаряда принес неожиданный результат: раздалось не шипение, а резкий хлопок, а потом — несколько щелчков от рикошетов. Ракета была найдена сплющенной и стало ясно, что если при ударе деформирован ее корпус из полумиллиметровой стали, то пробить сантиметр пластилина она сможет и подавно. При стрельбе затвор из пушки вынимался и ствол служил просто направляющей, не испытывая никакой отдачи. Правда, пострадало эстетическое впечатление от выстрела — ракету не было видно, она летела быстро и не оставляла за собой дымного следа.

…Оценки в школе были хорошими, учеба давалась легко. Как-то я написал на немецком языке ответ на викторину, проводившуюся детским журналом, издававшимся в Германской демократической республике — государстве, которого сейчас уже не существует. В ответ пришли не только подарок и поздравления. Портрет и адрес победителя (рис. 1.35) напечатали, после чего каждый день почтальон стал приносить десятки писем от детей из разных стран. Ответить на все самому не было никакой возможности и к переписке приобщились другие ученики.


Puc. 1.35

Фото победителя викторины в восточногерманской детской газете «Die ABZ Zeitung».

В книжном магазине попалась на глаза книга В. Лея «Ракеты и полеты в космос». Оттуда были подчерпнуты многие полезные сведения, в частности — о стабилизации ракет вращением, которое обеспечивалось истечением газов из пары боковых сопел, проделываемых иголкой.

Отец приятеля, работавший в авиационном конструкторском бюро, приносил переводы иностранной технической литературы, где описывались новейшие американские разработки: космический аппарат «Дайна Сор», истребитель F-105 «Сэндерчиф», палубный истребитель F-4 «Фантом»[18] и другие. Такая откровенность поражала: в советских открытых изданиях не было ничего, кроме словоблудия, решительно никаких технических описаний разработанного в стране оружия, даже калибры орудий и названия самолетов не упоминались.

Очень захотелось создать «карманные» «Фантомы» и «Сэндерчифы». С последними все было просто: донные части двух пуль спаивались латунной трубкой (горлышком патронной гильзы), в одной из пуль высверливалось сопло. Крылья и оперения приклеивались. Такой самолет стартовал с мощным хлопком, летел быстро, хотя было видно, что оперение не справляется со стабилизацией: самолет кувыркался в полете. С «Фантомом» все было сложнее: на нем стояли два «пулевых» двигателя и неизбежная асимметрия тяги делала полет вообще непредсказуемым — в любую сторону — и это было опасно.

Существенное уменьшение асимметрии тяги было достигнуто впаиванием трубки, которой сообщались оба двигателя. Тем самым в них выравнивалось давление. Но асимметрия все равно оставалась и тогда между двигателями была пропущена стальная проволока — направляющая. Горение пороха заканчивалось, когда «Фантом» еще двигался вдоль проволоки, не дававшей ему возможности отклониться в сторону. Конструкция самолета выполнялась из медной фольги, припаивавшейся к двигательной установке и раскрашивалась). Модели получалось похожими на оригинал (рис. 1.36).



Рис. 1.36

Сверху: модель истребителя «Фантом». Снизу: автор у сопел двигательной установки настоящего «Фантома». Авиабаза ВМС США Пенсакола, 2000 г.

Был построен и авианосец с корпусом из раскатанных пластин пластилина (рис. 1.37). Его три мачты — медные проволоки, соединяемые в различных комбинациях — могли подавать на электродвигатель различные напряжения и скорость хода авианосца менялась. С палубы можно было запускать только один самолет, потому что другие, оставленные на палубе, сбрасывались за борт потоком газов, а иногда этим потоком пробивался и толстый картон палубы. На настоящем авианосце такого не происходило, и, чтобы приблизить происходящее в миниатюре к реальности, для моделей самолетов требовалось другое топливо, горящее не столь быстро, как черный порох. Смесь серы и цинка была маломощной для сравнительно тяжелых самолетов, сделанных из стальных паяных деталей, а бездымный охотничий порох горел нестабильно. У Лея был найден рецепт «галсита». Перхлорат был куплен в магазине химреактивов, битум можно было найти на любой стройке. Был подмешан и мелкодисперсный порошок алюминия (взятый из краски — «серебрянки»), который, как следовало из книги, «увеличивает скорость истечения на 15 %». Поскольку галсит воспламенялся трудно, для зажигания была применена смесь марганцовокислого калия и алюминия. Двигатели дали красивые форсы яркого пламени, а потом поток раскаленных газов стал «выплевывать» детали: тепло, выделившееся при горении, расплавило сопла и все паяные соединения. Самолет не полетел, энергосодержание галсита было выше, чем позволяла теплостойкость конструкции.

Топливом для двигателей самолетов служила и фотопленка (очищенная от эмульсии под горячей водой, благодаря чему увеличивалась поверхность горения), их двигатели могли перезаряжаться, а крылья — складываться. Конструкции были тяжеловаты и мощности «пленочных» двигателей для взлета явно недоставало, и самолеты стартовали при помощи катапульты — резинки, натянутой поперек полетной палубы и зацепленной за крюк в носу машины. До старта самолет удерживался ниткой, привязанной к заряду топлива и проходившей сквозь сопло. Когда двигатель начинал работать, нитка перегорала и самолет выбрасывался катапультой.


Рис. 1.37

Сделанный из пластилина авианосец с самолетами.

К этому периоду относится и первое знакомство с политическими обычаями СССР. Компания была увлечена своими пушками и самолетами и, конечно, оживленно обменивалась впечатлениями. Но нашлись и слушатели, посчитавшие своим долгом информировать обо всем классную руководительницу. Последовала «задушевка», невзначай задавались вопросы, почему делаются модели именно иностранных самолетов и авианосцев (в советской прессе последние упоминались не иначе как «орудия империалистической агрессин»)[19]. Было интуитивное ощущение, что откровенность неуместна, но учительница заверила, что все останется «между нами» и ей самой «интересно». Расплата последовала быстро: родителей вызвали в школу, было созвано «собрание класса».

Родители встали на сторону учительницы и дали строгие инструкции, как вести себя на собрании. Осталось ощущение несправедливости, но позже стало понятно, что решение было рациональным: «борьба за правду» в дальнейшей жизни могла закончиться плохо. Редко говорившая дома на немецком мать удивила фразой из лексикона императорско-королевской австровенгерской армии (почерпнутой из гашековского «Швейка»): «Maul halten und weiter dienen[20]».

Советы культивировали ненависть к фашизму, но в области политического устройства и даже мифологии нацисты были лишь эпигонами большевиков. На занятиях в школе уже читали книги на немецком и как-то за обедом я легкомысленно ляпнул, что история пимпфа Квэкса[21] (в книге из школьного курса чтения она подавалась как нечто отвратительное) — не что иное, как плагиат (и пимпф

Квэкс и Павлик Морозов донесли на своих отцов). Переглянувшись с матерью, отец спросил: «Надеюсь, ты не поделился этими соображениями со своими дружками?». Он тогда уже не работал в ГРУ, но был начальником управления в вычислительном центре Генерального штаба. Конечно, не поделился. Урок был усвоен.

В 13-летнем возрасте начались занятия метанием молота в Центральном спортивном клубе армии, которые продолжались более восьми лет. Были отдельные успехи, не трансформировавшиеся в заметные достижения, что, конечно, задевало самолюбие. Тем не менее — спасибо спорту! И не только за физическую подготовку. Воспоминания о том, как «не получалось» на стадионах помогали понять, что чувствуют люди остро желающие достичь успеха в избранной ими области, но объективно не обладающие необходимыми для этого качествами…

… Дед Жорж подарил мне прекрасную книгу Р. Сибрука «Роберт Вуд». Эта книга была прочитана много раз с величайшим вниманием. Чрезвычайно ценным оказалось упоминание о йодистом азоте — взрывчатом веществе, которое можно синтезировать просто залив кристаллы йода нашатырным спиртом. Книга послужила также мощным средством лоббирования — там упоминалось об опытах юного Вуда с динамитом (смеси нитроглицерина с пористым наполнителем). Динамит в СССР не производился, да и в любом случае его нельзя было бы легально получить мальчишке, а вот азотную и серную кислоты (что позволяло синтезировать практически все взрывчатые вещества) — можно. Результатом переговоров был категорический запрет со стороны родителей экспериментов с сильными кислотами, тем более, что один из друзей уже имел неудачный опыт, получив сильные ожоги и едва не лишившись глаз. Но, с другой стороны, не последовало прямого запрета на взрывы.

Даже любимые книги не давали достаточного представления о разнообразии явлений, объединенных понятием «взрыв». Много позже пришлось изучать взрывы, при которых выделение энергии происходит в узком фронте химической реакции, распространяющейся в веществе с большой скоростью (детонацию), гомогенные (ядерные) взрывы, при которых цепная реакция мгновенно охватывает весь объем делящегося вещества. Приходилось читать и о взрывах, вызванных замерзанием многих кубометров воды: емкости лопались с образованием волны сжатия в окружающем воздухе.

Но все это было потом, а тогда исследовался йодистый азот. Будучи высушенным, он детонировал от малейшего прикосновения (рис. 1.38): тончайшие кристаллы переламывались и возникали приводящие к взрыву напряжения. Его можно было использовать для «бомб замедленного действия»: такая бомба из пластилина снаряжалась еще не высушенным веществом и имела отверстия для испарения аммиака. Когда этот процесс заканчивался (через 10–15 минут), следовал практически самопроизвольный взрыв, причем корпус не растягивался, как можно было ожидать от вязкого пластилина, а дробился на мельчайшие осколки. Чтобы повысить выход продукта, кристаллический йод не заливался нашатырным спиртом, а выдерживался несколько дней над его поверхностью в атмосфере аммиака. Побороть чрезмерную чувствительность удалось, когда был прочитан «Справочник мастера — взрывника», где упоминалось о флегматизации (снижении чувствительности) взрывчатых веществ при перемешивании их с ваксами. Конечно, нечего было и думать, чтобы перемешивать с чем-то иодистый азот, но машинное масло на него можно было осторожно капнуть! «Умасленный» иодистый азот стал детонировать только после довольно ощутимого удара карандашом: масло окружало тонкой пленкой нежнейшие кристаллы! При этом чувствительность к огню сохранилась.



Рис. 1.38

Йодистый азот — одно из самых чувствительных взрывчатых веществ. Касание нижнего образца птичьим пером привело к возникновению детонации. Расположенный выше образец йодистого азота отделен от взорвавшегося значительным воздушным промежутком, но детонацию вызвал движение воздуха от первого взрыва (ударная волна). Промышленно синтезируемые ВВ, конечно, не так чувствительны, как йодистый азот: чтобы инициировать в них детонацию, давление в ударной волне должно превышать 20 тысяч атмосфер.

Новое достижение немедленно нашло применение. Был воспроизведен кумулятивный заряд, который описал Лей. Слой иодистого азота наносился на конус из пластилина, но «бронебойный» эффект не был отчетлив, потому, что в первых опытах подрыв производился поднесением спички к основанию конуса. Углубленное изучение литературы показало: инициирование должно проводиться с вершины (рис. 1.39). Эффект стал заметнее, а, когда угол раствора конуса был увеличен, танк-мишень разнесло, несмотря на то, что пластилин затвердел на морозе (через много лет стало ясно, что из пластилина формировалась не кумулятивная струя, а что-то похожее на ударное ядро, рис. 1.40).


Рис. 1.39

Моделирование сжатия медной воронки (врезка слева вверху): взрывом, фронт которого обозначен «радугой». Из воронки с острым углом раствора вначале выдавливается самый высокоскоростной элемент. Далее: воронка сжата, кумулятивная струя сформировалась, внедрилась в броню. Внизу: металл струи расходится по стенкам каверны, вылетая из нее в направлении, обратном движению струи. Бронепробитие продолжается, пока кумулятивная струя не будет израсходована на всю длину.

В военные годы такие заряды называли «бронепрожигающими», потом термин «кумулятивный» (от латинского cumulo — накапливаю) сменил ошибочный. Кумулятивная струя (КС) ничего не «прожигает» и даже сама состоит не из расплавленного, а сравнительно холодного металла, но такого, в котором огромное давление нарушило прочностные связи и потому ведущего себя, как жидкость.




Рис. 1.40

При взрыве заряда с облицовкой, угол раствора которой значителен, формируется поражающий элемент называемый ударным ядром (сверху). Правда, на ядро он мало похож, и автор полагает, что более точен английский термин Explosively Formed Projectile — «снаряд, формируемый взрывом». Настоящее ударное ядро может пробить броню толщиной до 0,8 диаметра заряда, но обеспечивает значительный заброневой эффект (в центре: ядро прорвалось сквозь броню). Снизу: танк из пластилина, разбитый ударным ядром.

Любой желающий может наблюдать кумуляцию, даже если ему не разрешают ничего взрывать. Начать можно с наблюдений за падением в воду шарика (он должен быть несмачиваемым, например — из пластилина). При падении и погружении в воду, шарик создаст в ней полость, «схлопывание» которой приведет к формированию струи, бьющей вверх. Но струя эта будет «толстой» и невысокой.

Улучшить «кумулятивный заряд» можно, применив наполненную водой пробирку: отпущенная в строго вертикальный полет с высоты 5–6 см, она, при ударе о твердую поверхность, «выдаст» мощную, тонкую струю, бьющую выше чем на метр. Кумулятивная воронка образуется в фазе полета — мениск смачивающей стекло воды в невесомости стремится принять форму, близкую к полусфере. Потом — удар и стенки полусферы устремятся вниз, «схлопывая» полость и формируя струю. Освоив «низковысотные» опыты, можно, пожертвовав пробиркой, отпустить ее на пол от уровня груди. Удачное стечение обстоятельств приведет к тому, что капли — элементы кумулятивной струи — достигнут потолка.

Но опять же — не то: да, образуется струя, но что она может? Придется подобрать на свалке старый телевизор.

КС будет сформирована без взрыва — за него сыграет высоковольтный разряд в воде. Разрядник изготовим из обрезка «телевизионного» кабеля РК-50 или РК-75 внешним диаметром 10 мм. К оплетке припаяем медную шайбу с отверстием 3 мм — соосно с жилой. Другой конец кабеля зачистим на длину 6–7 см, и за центральную (высоковольтную) жилу укрепим на конденсаторе, обеспечив контакт жилы с его выводом.

Роль воронки выполнит мениск воды. Желательна большая его глубина, а значит, стенки трубки должны хорошо смачиваться. Стеклянная неприятна тем, что разлетается на осколки. Хорошо смачиваемый эбонит редок, но выход есть: вкладыш из бумаги в трубке из любого диэлектрика. Калибр «кумулятивного заряда» (внутренний диаметр трубки) — 6–8 мм.

О воде. Та, что из-под крана — не годится: она хорошо проводит и ток пройдет по всему объему. В воде же для инъекций, приобретенной в аптеке, солей нет и вся энергия разряда выделится в области пробоя, смоделировав взрыв.

Разряд в воде между шайбой и жилой кабеля, обеспечит 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 (рис. 1.41). Для желательной в опытах энергии разряда около 10 Дж, напряжение U имеющегося у вас источника определит и емкость С конденсатора (E=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 серьезных проблем с сердцем, «встряхивание» будет безвредным и наилучшим образом научит правилам безопасной работы с высоким напряжением.

Соединим кабель и трубку обрезком шланга для душа. Воду нальем с помощью шприца: в ней не должно быть пузырьков, они исказят течение. Убедимся, что мениск образовался на расстоянии примерно в сантиметр от шайбы.


Рис. 1.41

Установка для формирования водяной кумулятивной струи (КС) включает (слева):

1 — источник высокого напряжения;

2 — высоковольтный конденсатор;

3 — зачищенный на половину длины радиочастотный кабель;

4 — трубка с налитой водой.

В центре — пробитие слоя желатина струей воды и крупный план этой струи. КС образовалась из вогнутого мениска воды, при воздействии на него ударной волны от разряда. Энергия конденсатора коммутируется при помощи стержня из оргстекла, сближающего электроды (стержень и искра разряда при коммутации видны в нижнем правом углу снимка); справа — выход из слоя т с борта подводной лодки желатина вошедшей в него под углом кумулятивной струи.

Зарядим конденсатор и замкнем контур. В воде пробой разовьет большое давление и образуется ударная волна, которая и «схлопнет» мениск.

Тонкую и быструю КС вы обнаружите по тычку в протянутую в метре над установкой ладонь или по водяным каплям на потолке. Увидеть ее невооруженным глазом сложно, но можно получить кинограмму (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 и недорогим фотоаппаратом, открывая в темноте его затвор и затем замыкая контакт. В качестве «брони» подойдет желатин.

Настроив установку, можно экспериментировать:

— менять толщину и угол расположения слоя желатина, посмотреть, как влияет на «бронепробитие» разделение преграды на несколько разнесенных слоев;

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

— устанавливать в трубке на тонких ниточках «линзы» из пластилина, меняя тем самым форму фронта УВ, воздействующей на воронку;

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

Полезно знать выводы теории кумуляции:

— если параметры удара КС обеспечивают ожижение материала преграды, то дальнейшее повышение ее скорости не имеет смысла — бронепробитие зависит в основном от длины струи;

— оно же зависит от соотношения плотностей брони и КС.

Понятно, что неудача попытки пробить фольгу будет обусловлена не неблагоприятным соотношением плотностей, а тем, что водяная струя установки слабовата для ожижения алюминия…

…Йодистый азот не мог долго храниться, он разлагался, окрашивая все вокруг парами йода. Разложение многократно ускорялось в присутствии алюминия (поднимались бурые пары), а алюминиевая фольга была основным конструкционным материалом в ракетах. Так что йодистый азот не подходил для «боевого» применения.

Да и «битвы» прекратились, участники игры уже не штамповали массово десятки танков, а производили единичные, но все более технически сложные устройства, с том числе — многоступенчатые ракеты. Первой ступенью служил «пулевой» двигатель на черном порохе. Он придавал ракете начальную скорость, но и перегрузки при пуске были большими, иногда ломавшими всю конструкцию. Такие случаи прекратились, когда нос первой ступени был сделан упиравшимся в сопло второй, прочный стальной корпус которой воспринимал нагрузку. Ступени соединялись все той же довольно прочной смесью дымного и бездымного порохов. Выгорание топлива в предыдущей ступени приводило к воспламенению этой связки, отработанная ступень освобождалась и отлетала, а горение связки поджигало топливо следующей ступени, сгоравшее медленнее.

Ракеты летали красиво, быстро и довольно устойчиво, потому что имели развитые аэродинамические поверхности (рис. 1.42).

Под влиянием книги Бриджмэна «Один в бескрайнем небе» был также построен ракетоплан, стартовавший из трубы. Сам ракетоплан был полностью сделан из затвердевшей смеси порохов и, когда отделялся от ракеты-носителя, летел, оставляя хорошо видный форс пламени и дыма.




Рис. 1.42

Сверху вниз: многоступенчатая ракета, ракетоплан с ускорителем и ракета подводного старта. Внизу — старт с борта подводной лодки настоящей ракеты «Поларис».

В те годы в СССР поднялся большой шум по поводу американской ракеты «Поларис»[22], ее старты из-под воды часто показывали по телевидению. Накопленный опыт позволял воспроизвести подводный старт. Несколько попыток запустить ракету с помощью тока от батарейки были неудачными, провода мешали, а их небольшая длина делала предприятие небезопасным. Тогда был сооружен стенд для запуска, автоматика которого работала на хорошо освоенной пороховой смеси. В грунт втыкался стальной штырь. За его надводную часть цеплялась петля из нитки, удерживавшая пусковую трубу и закрепленная в пороховой смеси. Когда смесь поджигалась, нить перегорала и пусковая труба уходила под воду. Поверхность воды бурлила несколько секунд от газов горящей пороховой колбаски (за это время можно было отбежать), но, наконец, горение доходило до запального отверстия в трубе, вода с урчанием исторгала большой пузырь дымных газов, а из него вылетала ракета с уже работающим двигателем и очень быстро вращающаяся (иначе она кувыркалась бы при взлете). Недоставало главного — «ядерного взрыва», которым завершаются полеты ракет.

Уже было прочитано достаточно, чтобы понять, что взрывчатое вещество (ВВ) для такого применения должно быть инициирующим (то есть — взрывающимся от огневого импульса), потому что ракеты могли нести боеголовки весом в граммы и использовать в них тротил не имело смысла — чтобы возбудить его детонацию уже нужны были

граммы инициирующего ВВ. В советских изданиях упоминались только гремучая ртуть и азид свинца, но для их синтеза требовались либо сильная кислота, либо токсичное вещество. Знание немецкого языка позволило прочитать книгу Кройтера, попавшуюся на глаза в магазине иностранной литературы. Там нашлись упоминания о ДНДАФ и ГМТОД. Все исходные вещества открыто продавались в аптеках или магазинах химреактивов. Правда, ГМТОД подванивал мочой, но это было несущественно. Смешение взрывчатки с порошком алюминия приводило к тому, что взрыв происходил с яркой вспышкой, но если алюминия было слишком много, детонация затухала. Но ведь можно было не смешивать их, а просто подорвать заряд, отделенный от алюминиевого порошка… После нескольких опытов была создана и испытана «атомная» боеголовка. Подрыв ВВ в ее донной части приводил к распылению алюминиевой пудры, ее смешению с воздухом и воспламенению от газов взрыва. Короткая вспышка слепила, а образовавшееся из окислов белое облако очень напоминало «атомный гриб»…

…Отец, учась в военной академии, славился образцовым выполнением чертежей. Мне этот талант не передался: пространственное воображение позволяло читать чертежи, но выполнять их аккуратно не хватало терпения. Отец старался как-то компенсировать недостаток и назначил премию: по хорошо сделанным тушью, на ватмане, чертежам, пообещал изготовить в мастерской ракетные двигатели из металла. Мучения окупились: двигатели были изготовлены (рис. 1.43). С ними был связан последний (и самый сложный) проект увлекательной эпохи — построен бомбардировщик (рис. 1.44). Он значительно превосходил по размерам предшественников, имел складывающиеся крылья. Долгими были раздумья, чем снарядить двигатели. Галсит был отвергнут — он просто прожег бы их. Выбор был сделан в пользу трубчатого бездымного пороха.


Рис. 1.43

Ракетные двигатели из металла, бомбы, ракеты.

Но не двигательная установка была «изюминой» проекта, а автоматика на колбасках пороховой смеси, внутри которых для прочности была пропущена медная проволока. Загораясь одновременно с пуском двигателя, колбаски последовательно пережигали рад нитей, освобождавших створки бомболюков и те открывались пружинками. Затем пережигались крепления авиабомб.

…Как только заработал двигатель, сразу выяснилась слабость конструкции: хвостовая часть оторвалась и, закувыркалась в воздухе. Сам же бомбардировщик упал неподалеку и мощно горел. Я подбежал и сквозь пороховой дым увидел, как раскрылись створки бомболюка и газы вытолкнули из него бомбу. Едва успел отпрыгнуть — она взорвалась, раскрыв веер порохового дыма…


Рис. 1.44

Тяжелый бомбардировщик. Под его крылом — «фугасные» бомбы.

…Наступило время, когда хобби пришлось оставить — мне уже исполнилось 16 лет и, вняв уговорам родителей, я стал, дополнительно к освоенному в школе немецкому, изучать английский язык. Преподавательница в свое время учила и отца на курсах ГРУ. Отец сохранил о ней впечатления, как о крайне придирчивой особе и был удивлен, когда, справившись об успеваемости сына, получил положительный отзыв. Не исключено, что таким образом природой были компенсированы плохие способности к черчению.

Предстоял первый важный экзамен — поступление в институт. Эксперименты неугомонного советского премьера Хрущева в сфере образования привели к тому, что 1966 год стал выпускным для окончивших десяти— и одиннадцатилетнее обучение в школах, а значит — годом двойного конкурса во все институты. Был выбран

Московский инженерно-физический институт — учебное заведение атомного ведомства (Министерства среднего машиностроения, Средмаша). В отличие от авиационного института или училища им. Баумана, там не так мучили студентов чертежными работами, да и экзамены принимали раньше, поэтому, в случае неблагоприятного исхода, возможность поступить в другой институт оставалась. Несмотря на хорошую успеваемость в школе, родители наняли репетиторов, которые дополнительно подготовили к экзаменам по физике и математике, но все равно сессия была адом — конкурс в МИФИ в тот год составлял 20 человек на место. В конце сессии пришлось почувствовать, что такое сильные головные боли, но это показалось ерундой по сравнению со счастьем увидеть свою фамилию в заветных списках, вывешенных у входа в МИФИ!

Оглавление книги


Генерация: 0.382. Запросов К БД/Cache: 3 / 1