Наука, Образование : Технические науки : 4.7. Радиочастотные излучатели. Находка в области магнитной кумуляции : Александр Прищепенко

на главную страницу  Контакты  Разм.статью


страницы книги:
 0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52

вы читаете книгу




4.7. Радиочастотные излучатели. Находка в области магнитной кумуляции

Задумано было вот что. В конце 1982 года мне позвонили из ЦНИИХМа. Там узнали об испытаниях МГД генератора в МВТУ и попросили провести несколько опытов по созданию магнитного поля в объемно-детонирующем облаке. Надеялись получить значительную эмиссию радиочастотного электромагнитного излучения (РЧЭМИ) и обосновать получение финансирования создания новых средств электронной войны. В работе должны были принять участие специалисты кафедры радиоэлектронной борьбы инженерной академии военно-воздушных сил им. Жуковского. Мнение у меня об этой идее сложилось довольно скептическое, потому что большой ток, а значит, и существенное поле в облаке получить было нельзя: нагрузка – проволочная петля диаметром в несколько дециметров – была слишком велика для МГД генератора небольших размеров. Да и для создания помех система «генератор-облако» вряд ли подходила, потому что время ее излучения (микросекунды) недостаточно для такого применения.

Опыты начались в подмосковном Красноармейске с первых недель 1983 года. Спешки не было, в педелю проводили один – два эксперимента. Академию Жуковского представлял адъюнкт Горбачий. Ток через петлю был небольшим (менее сотни ампер). Излучение от «замагниченного» объемного взрыва измеряли рупорными антеннами и результат был предсказуем: интегральная мощность порядка киловатта, время генерации – микросекунды. Организаторы сессии признавали, что этого недостаточно, но считали, что обоснование дальнейшего финансирования работ такой результат обеспечит.

Перерывы в опытах дали возможность обдумать ситуацию. Плазма объемного взрыва выполняла роль конвертера (преобразователя) энергии. Магнитное поле «закручивало 9* » электроны этой плазмы, а любое движение, отличное от равномерно-прямолинейного есть движение с ускорением. По законам электродинамики, движущийся с ускорением заряд излучает. Опыт расчетов концентрации зарядов в ударно-сжатом (в данном случае – детонирующем) газе теперь имелся. Концентрацию эту не имело смысла повышать: поглощение плазмой ею же эмитированного излучения было и без того существенным, излучение «выпускал» лишь приповерхностный слой детонирующего облака. Повышение же напряженности магнитного поля «уводило 10* » спектр генерируемого излучения из радиочастотной области в бесполезную тепловую. Словом, в каком виде пи «закачивай» энергию в облако – преобразовывало оно ее в излучение тем хуже, чем больше получало. От такого «конвертера» стоило избавиться.

Однако сам по себе МГД генератор излучателем служить не мог – для этого магнитное поле в нем менялось медленно, да и генерируемые токи не были велики. Я слышал о том, что эксперименты по преобразованию в излучение энергии очень больших токов, проводились: к ВМГ подключали взрывной трансформатор, нагрузкой которого служила огромная антенна. Тогда мне не было известно о конструкции этих трансформаторов, их я увидел много позже, работая в Арзамасе-16 – научном центре, где были созданы первые образцы советского ядерного оружия.

Трудно получить большие токи, но, если уж это исполнено, то и разомкнуть «сильноточный» контур тоже непросто. Возможно, у некоторых читателей есть опыт, подобный полученному юным Сахаровым, отключившим руками батарейку от игрушечного электромотора: Адя ощутил довольно сильный удар тока. Дело в том, что, если в контуре создан магнитный поток (равный произведению тока на индуктивность обмотки электромотора), то по закону электромагнитной индукции изменение потока индуцирует в контуре ЭДС, направленную так, чтобы этому изменению воспрепятствовать. В частности, на разрыве индуцируется ЭДС, равная отношению величины подвергнутого остракизму 11* потока ко времени, за которое произошел разрыв.

В Арзамасе-16, используя детонацию заряда взрывчатого вещества, «разрывали» контур, когда протекающий через него ток достигал очень больших значений. Генерируемое при разрыве напряжение (до миллиона вольт) подавалось на антенну. Пока газы взрыва (окислы углерода и азота), сжатые до огромных (граммы на кубический сантиметр) плотностей, еще не разлетелись, они хорошо изолировали разрыв. Несмотря на неслыханные ранее в радиотехнике значения напряжений на антенне, эти опыты не были сочтены успешными, быть может, из-за того, что характерные длительности получаемых импульсов напряжения были, все же великоваты (десятые доли микросекунды) и основная энергия реализовалась в не слишком актуальном для применения диапазоне длин волн (сотни метров); циклопическими были и размеры антенны.

Что же касается собственно ВМГ, то по меркам электродинамики генерируемое им магнитное поле квазистационарно (как бы – постоянно). В имплозивном 12* ВМГ (ИВМГ, рис. 4.22), через катушку 2, свитую из множества параллельно соединенных между собой проводков, пропускался ток от разряда конденсатора 1. Когда этот ток был близок к максимуму, срабатывала цилиндрическая детонационная разводка 3. Принцип ее действия -точно такой же, как и у описанной в главе 2 сферической детонационной разводки, но, конечно, в производстве цилиндрическая разводка проще и дешевле; из рисунка видно, какими элементами она образована. Срабатывание разводки инициировало сходящуюся детонационную волну в кольце мощного взрывчатого вещества 4. Детонация сдавливала витки катушки 2, изоляция между проводками при этом перемыкалась и далее взрывом сжималась трубка из металла (называемая лайнером). С замыканием витков, аксиальное магнитное поле, созданное разрядом конденсатора, оказывалось окруженным металлическим лайнером, чей радиус уменьшался под давлением газов взрыва (рис. 4.23).

9* Конечно, «закрутка» была не полной. Траектории лишь искривлялись, пока длился свободный пробег частиц между столкновениями. Движение частиц в магнитном поле не сопровождается возрастанием их кинетической энергии

10* Чем «сильнее» поле, тем меньше радиусы траекторий «закручиваемых» частиц, а длины излучаемых волн близки к значениям этих радиусов

11* От греческого «остракон» – черепок. В древней Греции изгнание граждан, опасных для государства, происходило после тайного голосования, в ходе которого имя кандидата на изгнание писалось на черепках

12* Имплозивный – движимый имплозией, то есть – «взрывом, направленным внутрь». Считается, что термин введен в обращение американскими учеными, занимавшимися разработкой ядерного оружия, но автору удалось обнаружить его в книге А. Штеттбахера, изданной еще в 1936 г. Там этот термин описывает схлопывание газов в область разрежения (пример такого процесса- лопнувший кинескоп телевизора)


Рис. 4.22. Схема имплозивного взрывомагнитного генератора (ИВМГ)


В вакууме магнитное поле распространяется со скоростью света, а в проводниках – значительно медленнее: за микросекунду оно проникает, например, в медь на глубину в десятки микрон (характерная скорость – всего лишь десятки метров в секунду). Поле просто не успевает «уйти» в металл, поэтому сжимаемый взрывом лайнер сжимает и магнитное поле внутри себя. Магнитный поток, ранее представленный как произведение тока на индуктивность, можно представить и как произведение индукции магнитного поля внутри катушки на площадь сечения катушки, пронизываемую силовыми линиями этого ноля. Если в лайнере нет разрывов, то, при условии сохранения большей части потока, индукция магнитного поля внутри лайнера «вынуждена» возрастать, чтобы компенсировать убывание площади его сечения. При этом давление магнитного поля изнутри лайнера препятствует сжатию (иногда говорят – «компрессии»), но, конечно, вначале оно уступает давлению взрыва. Работа, совершаемая взрывом против пондерромоторных сил поля и приводит к «перекачке» энергии взрыва в энергию поля. Давление магнитного поля возрастает очень быстро: площадь сечения сжимаемого к оси лайнера убывает обратно пропорционально квадрату радиуса, а значит, в той же пропорции возрастает индукция поля; для давления же эта зависимость еще сильнее – оно пропорционально квадрату индукции, то есть четвертой степени радиуса лайнера! Закон возрастания давления гидродинамических сил в веществе лайнера при его схлопывании куда слабее – всего лишь обратно пропорционален логарифму радиуса. Из этого следует, что, при идеальном сжатии, магнитное поле, пусть даже очень слабое вначале, всегда станет сильнее взрыва и остановит движение лайнера к оси. Таким образом, именно тогда, когда поле близко к максимуму, движение лайнера замедляется и поле тоже меняется медленно: физическая природа процесса сжатия поля в ИВМГ, определяемая конкуренцией сил взрыва и магнитного поля, противодействует быстрому изменению поля во времени.

Понимание процессов, происходящих при сжатии магнитного поля лайнером, важно для перехода к более сложным явлениям, о которых речь пойдет далее. А закрепить знания читателя о магнитном потоке постараюсь, объяснив, почему не излучает ИВМГ: из уравнений Максвелла следует, что мощность излучения пропорциональна второй производной магнитного момента, который равен произведению тока в лайнере на площадь охватываемую этим током, то есть – опять-таки на площадь сечения лайнера. То, что ток и его поле жестко связаны между собой, известно, следовательно, связаны магнитный момент и магнитный поток, равные произведениям этих величин на ту же площадь сечения лайнера. Если поток сохраняется (или незначительно меняется), ни о каких высоких значениях второй производной магнитного момента, а значит, и о мощном излучении говорить не приходится.


Рис. 4.23. Сжатие поля лайнером взрывомагнитного генератора под действием давления взрыва


Для эффективного излучения поле должно было меняться не просто быстро, а гак, чтобы характерное время его изменения соответствовало длине волны, сравнимой с размерами устройства. Если эти размеры оценить в дециметры, время, за которое должно существенно измениться поле (чтобы оценить его, надо поделить характерный размер на скорость электромагнитной волны), составляет наносекунды – натри порядка меньше, чем в ИВМГ! Характерная скорость сильных ударных волн в конденсированных средах – 10 км\с, что дает оценку минимального радиуса сжатия в десятки микрон. Для трубчатого лайнера из какого угодно материала это нереально: нестабильности кладут конец сжатию на значительно более ранних его стадиях.

Каждый видел нестабильности, по крайней мере – по телевидению. Попросите ребенка нарисовать разрыв снаряда «на войне» и он начерти! несколько линий, исходящих из центра. Из-за нестабильностей слой воды, метаемый взрывом, вырождается в струи, летящие в воздухе (рис. 4.24). Нестабильности развиваются при большой разнице в плотностях движущегося вещества и среды, где происходит движение. Именно такое соотношение и имеет место в ИВМГ: лайнер из меди движется в воздухе. Подобно вырождающемуся в струи слою воды на рис. 4.24, при схождении лайнера, «внутрь» тянутся и струи меди. Увидеть это можно на снимках, сделанных высокоскоростной камерой (рис. 4.25): на поверхности лайнера начинают расти «пальцы», а потом образуется «звезда», разрезающая объем сжатия, на чем процесс усиления поля и заканчивается. Нестабильности существенны уже на радиусах меньших половины от начального, так что лайнер


Рис. 4.24. Взрыв в воде. Видно развитие нестабильностей: слой воды, метаемый взрывом, вырождается в струи


Но можно сжимать поле не лайнером, а токопроводящей ударной волной, такие процессы происходят во Вселенной и известны астрономам. Особенность ударного сжатия в том, что оно приводит к существенному повышению температуры вещества. Начиная с некоторого предела, плотность энергии в ударной волне начинает увеличиваться только за счет температуры, а массовая плотность вещества остается постоянной. Заметим также, что при этом все параметры связаны: в одном и том же веществе при одинаковых начальных условиях не могут существовать ударные волны с одинаковыми давлением, но с разными, например, температурами.

Скорость фронта ударной волны всегда превышает массовую скорость вещества за фронтом. «С ходу» такое понять сложновато, поэтому для демонстрации возьмем с десяток карандашей и, оставляя зазоры равные их толщине (что моделирует двукратное увеличение плотности вещества при сжатии), разложим в ряд на столе. Затем начнем двигать крайний из карандашей. Выбрав зазор, этот карандаш толкнет соседний, тот, пройдя зазор – следующий и т.д. Заметьте, что «фронт» процесса (граница области, где находятся карандаши без зазоров между ними) всегда опережает любой из двигающихся карандашей. Чем больше сжатие вещества (больше расстояние между карандашами), тем меньше различаются «массовая» скорость карандашей и скорость фронта, но отличие существует всегда.

Ясно, что чем плотнее «упаковано» атомами вещество, тем сильнее оно «сопротивляется» сжатию. Например, такая в высшей степени упорядоченная структура, как монокристалл, сжимается УВ с давлением в миллион атмосфер всего вдвое. Повышение же температуры в мощной ударной волне приводит к тому, что молекулы вещества за фронтом волны сначала диссоциируют, а потом – ионизуются и составлявшие их атомы. Это означает, что вещество, в исходном состоянии бывшее диэлектриком, может, будучи ударно- сжатым, превратиться в проводник 13* .

13* Скачок проводимости в некоторых ударно-сжатых веществах может и не быть связан с повышением их температуры


Рис. 4.25. Процесс развития неста- бильностей в лайнере ИВМГ. Со временем (интервал между снимками 1,6 мке) внутренняя поверхность лайнера из цилиндрической становится звездообразной


Вернемся к аналогии с карандашами и сделаем промежутки между ними совсем незаметными. Тогда, стоит чуть-чуть тронуть их ряд – и фронт «процесса» окажется очень далеко, а «движения вещества» практически не будет. Если сжимаемость мала, а ионизация все же происходит, то магнитное поле сразу оказывается в проводящем веществе, которое «не успеет» сколь-нибудь заметно вытеснить поле в область сжатия – произойдет «вмораживание». Предельный случай вмораживания – ионизация вещества мощным излучением, когда среда может вообще не двигаться. Не сможет двигаться и поле, оказавшееся в такой среде после ионизации. Представим эту ситуацию, расположив между карандашами обрезки веревки – они будут моделировать силовые линии поля. Сдвинувшись, карандаши зажмут веревки между собой и двигаться дальше им можно будет только вместе. Потери на вмораживание специфичны именно для ударного сжатия, они «откусывают» поле по краям области сжатия, в то время как при сжатии поля проводником последний «толкает перед собой» поле, за исключением того, что диффундирует внутрь него.

Подытожим причины, по которым применение ударной волны целесообразно для очень быстрого и очень «глубокого» сжатия магнитного поля.

По обе стороны фронта ударной волны разница плотностей мала: даже мощные ударные волны с давлением в миллион атмосфер сжимают твердые тела лишь вдвое, а дальнейшее повышение давления сопровождается не сжатием, а ростом температуры. Малая разность плотностей означает, что при ударно-волновом сжатии не развиваются нестабильности.

– Если нагрев при ударном сжатии значителен, возможны ионизация и скачок проводимости: перед фронтом вещество является изолятором, в котором магнитное поле распространяется со световой скоростью, а за фронтом – проводником, в котором скорость распространения поля на много порядков ниже. Такой волной, образующей замкнутое кольцо, сходящееся к центру, может сжиматься магнитное поле – как лайнером, но без нестабильностей.

Как вмораживание, так и диффузия приводят к потерям магнитного ноля: оно «захватывается» проводящим веществом и уже далеко не полностью концентрируется в области сжатия. Становится возможным «сбрасывать» излишнее поле за фронт ударной волны, препятствуя тем самым чересчур быстрому усилению магнитного давления. Подбирая характеристики вещества (степень сжатия и проводимость в ударно-сжатом состоянии) можно регулировать «сброс» поля, согласуй тем самым закон возрастания давления поля в области сжатия с гидродинамическим давлением в ударной волне, устраняя препятствие для сжатия до сколь угодно малого радиуса. Будем, однако, помнить, что работа против сил магнитного поля (а значит, и повышение энергии поля) совершается только за счет кинетической энергии вещества. Поэтому, выбор вещества, в котором будет сжиматься поле, должен представлять компромисс: если ударное сжатие будет слишком мало (очень малы промежутки между карандашами), то все магнитное поле будет вморожено, существенного движения массы вещества не будет, а значит, не будет и заметного усиления поля в области сжатия. Если же сжатие будет слишком велико, случится то, что случается в ИВМГ: магнитное давление остановит компрессию поля, потому что быстро станет «сильнее» гидродинамического давления.

…Непрост в экспериментальной физике переход от научной болтовни к практическим решениям. Вы знаете, что «стрелять» до бесконечности вам не позволят: и время и финансирование ограничены всегда. Не верьте лжи, что перед опытом все было рассчитано: для устройства созданного впервые слишком многие параметры, необходимые для расчетов, сомнительны. Поэтому, после арифметических вычислений (в крайнем случае – после решения простейшего дифференциальною уравнения) от вас требуется твердо произнести что-либо вроде: «Рабочее тело в источнике излучения будем делать из монокристалла иодида цезия!». Основания для такого решения были следующими.

– Если конечный размер области сжатия – около десятка микрон, то фронт ударной волны должен быть очень гладким: с неровностями, размеры которых меньше размеров этой области. Вспомнилась статья об оптических исследованиях ударных волн в монокристаллах: С. Кормер утверждал, что фронт там «гладок, как зеркало», размер неровностей не превышает микрона. В любом случае, монокристалл – наиболее упорядоченная структура вещества – «последняя линия обороны»: если не выйдет в монокристалле, то не выйдет нигде!

– Этот монокристалл должен включать атомы с самым низким потенциалом ионизации, чтобы скачок проводимости в ударной волне был существенным. Значит – цезий.

– Этот монокристалл должен существовать в осязаемых размерах, не стоить бешеных денег не быть ядовитым, и желательно, чтобы хотя бы некоторые его свойства были исследованы ранее.

Я знал о таком монокристалле – йодиде цезия – еще со времен работы в НИИАА!

Изготовить в НИИ ВТ новые устройства (цилиндрические ударно-волновые излучатели, ЦУВИ, рис. 4.26) не заняло мною времени: цилиндрик монокристалла 1 в них был окружен кольцевым зарядом 2, детонация в котором инициировалась стаканом 3 из эластичного ВВ, через который проходили провода, соединявшие с источником питания пару медных витков 4, а в донной части – располагался детонатор.

2 марта 1983 года атмосфера на испытательной площадке была благодушная: два первых опыта (МГД генератор + объемно-детопируюшая система) продемонстрировали ожидавшийся результат начальникам кафедр академии. Приступили к испытаниям моих сборок. Первая по каким-то причинам сработала неважно, но готовить взрывной опыт и не предусмотреть необходимость его повторения – непростительная глупость! При взрыве второй сборки лучи осциллографов рванулись вверх, «выскочив» за пределы экранов. Офицеры Академии сообщили, что вышли из строя смесительные диоды в антеннах, стоявших в пяти метрах от взрыва. Мощность излучения по крайней мере в сто раз превысила ту, которую регистрировали в опытах с объемной детонацией! Этот опыт поставил других участников испытаний в затруднительное положение: их начальники увидели устройство размерами в десятки раз меньшее, чем объемно-детонирующис макеты, но излучавшее РЧЭМИ на два порядка большей мощности. Когда шок миновал, начались маневры, которым не приходилось слишком удивляться: от меня стали требовать описания ЦУВИ, убеждая, что оно «необходимо для отчета». Яснее ясною, что в отчете я был бы лишь одним из авторов. Рисковать уступить такую находку, как ЦУВИ, было неразумно: не так уж часто они выпадают в жизни исследователя. Уклончивость попытались преодолеть шантажом: Горбачий заявил, что диоды из строя не выходили, сигналы на осциллографах были наводками, потому как «электрончиков, электрончиков в твоем устройстве не видать», а, если не будет отчета, то и в дальнейших испытаниях офицеры академии участвовать не намерены. Саркастически «согласившись» с противоречивыми доводами, пришлось заметить, что, раз все это было наводками, то, действительно, нет смысла тратить время на опыты, а тем более – на написание отчета.


Рис. 4.26. Внешний вид сборки Е-7 – цилиндрического ударно-волно- вого излучателя (ЦУВИ) и ее схема


Если бы меня спросили, от кого я узнал об идее выведения из строя электроники противника при воздействии на нее мощным РЧЭМИ, я затруднился бы ответить и сейчас. Эта идея носилась в воздухе, очень многим было известно: для того, чтобы вышел из строя смесительный диод в радиолокаторе, достаточно индуцировать токовый импульс энергией всего в десятимиллионную долю джоуля 14* .

Более того, развитие электроники связывалось с повышением степени интеграции, дальнейшей миниатюризацией полупроводниковых элементов, а это означало, что такие элементы будут становиться все менее стойкими к токовым перегрузкам. Так что РЧЭМИ обещало стать весьма эффективным поражающим фактором, во всяком случае, когда речь шла о целях, в состав которых функционально входила электроника: сама угроза его применения блокировала основную тенденцию развития электронных средств. Однако новое оружие не обещало быть универсальным, например, воздействие РЧЭМИ поживой силе неэффективно: уж слишком высокие плотности энергии были для этого необходимы. К тому же, РЧЭМИ невозможно накапливать, да и вообще с хранением электромагнитной энергии дело обстоит неблагополучно: например, в заряженном высоковольтном конденсаторе максимальная плотность электрической энергии не превышает десятых долей джоуля на кубический сантиметр, и хранится она недолго; в аккумуляторе плотность энергии повыше, но, в случае необходимости, ее нельзя «извлечь» за миллионные доли секунды.

С другой стороны, существуют очень емкие и надежные «хранилища» энергии, правда, химической – взрывчатые вещества (ВВ). Описывая ударные волны, мы рассматривали вещества инертные, а ведь есть и такие, молекулы которых метастабильны и распад их происходит с выделением энергии. Достаточно мощная У В как раз и инициирует этот процесс: за ударным фронтом начинается химическая реакция. Вначале энергией этой реакции фронт «подпитывается», ускоряясь, пока не достигнет равновесной скорости. Такой процесс называется детонацией, а установившаяся скорость симбиоза УВ и химической реакции за ее фронтом – скоростью детонации.

Понятно, что параметры вещества изменяются при протекании реакции, но и с учетом этого явление детонации вполне возможно описать в рамках теории ударных волн: скорость детонации относительно продуктов реакции равна местной скорости звука в них. УВ как явление, вызывающее детонацию упомянуто не случайно, именно таков основной механизм инициирования бризантных (дробящих) ВВ. Если такое ВВ поджечь, то оно просто горит и лишь в некоторых случаях (например – при повышении давления) горение переходит в детонацию, что и случилось в корпусе боевого зарядного отделения торпеды, нагреваемом пламенем горящего двигателя другой торпеды на подлодке «Курск». Но существуют и вещества, в которых горение быстро ускоряется за счет химической реакции и переходит в детонацию практически мгновенно. Такие ВВ (например – известный мне с детства ДНДАФ) называют инициирующими и служат они для возбуждения детонации в бризантных ВВ.

Стационарная детонация распространяется с постоянной скоростью, но возможны и нестационарные режимы. Сходящиеся детонационные волны (цилиндрические, сферические) ускоряются по мере уменьшения радиуса. На достаточно малых радиусах энергия химической реакции вообще перестает играть существенную роль и возрастание параметров определяется только геометрическим фактором. Кстати, именно при сферически-симметричных движениях среды возможно достижение экстремальных параметров ударного сжатия, хотя часто от даже имеющих университетские дипломы приходится слышать, что для получения наибольшего давления следует организовать «лобовое» столкновение тел. Видимо, тут сказывается юношеский опыт игры в футбол, при которой лобовые столкновения происходят часто, а сферически-симметричные – никогда.

И ударные и детонационные процессы называют волнами, хотя для них совершенно не характерны циклические движения вещества, как в морских волнах. Возможно, одной из причин послужило то, что, например, при отражениях от преград наблюдается некоторая «волновая» аналогия. Натолкнувшись на твердую преграду, ударная волна отражается, либо приобретя дополнительное сжатие, либо испытав разрежение вещества (вроде как с «потерей фазы»). Критерием того, по какому сценарию это произойдет, является ударно-волновой импеданс – произведение плотности вещества на скорость звука в нем. Если преимущество в импедансе за веществом преграды, от нее отражается волна с большим давлением, в противном случае имеет место разрежение. Так или иначе, веществу преграды будет сообщен импульс и оно начнет двигаться по направлению распространения ударной или детонационной волны, пример – сжимаемый со всех сторон взрывом лайнер.

Теперь – о веществах, в которых возможна детонация. ВВ насчитывается много тысяч, но производимые в промышленных масштабах можно пересчитать по пальцам. Дело в том, что, как было при драматических обстоятельствах объяснено Затычкину, любая реакция с выделением энергии самопроизвольно протекает всегда (правда, «начало» ничего не сообщает о скорости такой реакции). ВВ как хранилище энергии должно быть как можно более стабильным, потому что его разложение весьма опасно – продукты этого процесса ускоряют реакции и все может закончится воспламенением и взрывом, как это имело место на линкоре «Императрица Мария», и во многих других случаях, закончившихся катастрофами. Требование стабильности является существенным ограничением и именно им обусловлено то, что плотность химической энергии в самых мощных современных ВВ не превышает 10000 Дж/см3 (что, однако, на пять порядков больше той же величины для конденсатора). Может быть, и можно синтезировать более мощное вещество, но чувствительность и стойкость его будут такими, ч го к нему небезопасно станет приближаться.

Удовлетворительно стабильным и мощным является октоген. Давление детонации в этом веществе – 400 000 атмосфер, а скорость (в запрессованном до плотности 1,9) – 9150 м/с. Именно из композиций на его основе горячим прессованием получают заряды ВВ с хорошими механическими свойствами (в такой детали можно нарезать метчиком резьбу и она будет хорошо «держать» винт), но изготовление пресс- форм сложно и иногда применяют литьевые составы, уже менее энергоемкие. Используя вязкие присадки, можно получить и пластические взрывчатые составы (с консистенцией детского пластилина) и эластичные (с консистенцией латекса – мягкой резины) – еще менее мощные. К тому же, скорость детонации большинства их не очень стабильна, потому что технологически сложно добиться идеально-однородного перемешивания связки и наполнителя. Создать эластичный состав с высокостабильной скоростью детонации удалось не потому, что компоненты тупо перемешивали часами, а – подбирая характеристики ударного сжатия наполнителя и связки Если подобрать связку так, что скорость звука в се веществе будет близка к скорости звука в продуктах детонации наполнителя, то и скорость звука в их смеси не будет зависеть от отклонений в соотношении компонент, а значит, скорость детонации будет постоянна 15* . Такая пара была подобрана: нитрат многоатомного спирта и один из видов синтетического каучука. Скорость детонации этого состава меньше 8 км\сек, но создан он не ради получения рекордных параметров взрыва, а для детонационной автоматики, где главное – максимальная стабильность характеристик.

Гарантированный срок хранения ВВ чуть более десятилетия, но фактически он значительно больше. Однажды в Севастополе я набрел на ядро времен Крымской войны 16* (рис. 4.27). Чугун корродировал не насквозь, а медная запальная трубка, смявшись при ударе (возможно – о камень), намертво закупорила «сосуд» и не инициировала взрыв ядра, что в те времена случалось весьма часто (рис. 4.28). После осторожного удаления ее, я обнаружил внутри сохранившийся черный порох. За почти полтора столетия он, конечно, слежался, но отколупываемые кусочки, после минимального просушивания, энергично «пыхали» с белыми облачками дыма. Если бы запальная трубка сработала как надо, ядро могло причинить неприятности защитникам севастопольских бастионов! Правда, черный порох – не «настоящее» ВВ, по на итальянском пороховом заводе пол Миланом уже более века в стеклянной ампуле с длинным «змеевиком» хранится без признаков разложения образец нитроглицерина, полученный еще его открывателем, А. Собреро. Даже снаряжение пролежавших более чем полвека в земле боеприпасов демонстрирует образцовое дробление корпуса (рис. 4.29).


Рис. 4.27. Ядро времен Крымской войны 1855 г., найденное в Севастополе


14* Правда, в энергию такого импульса преобразуется далеко не вся энергия воздействующего излучения; пренебрежение этим фактом было причиной многочисленных неверных оценок на ранних этапах развития электромагнитного оружия

15* Вспомним, что несколькими абзацами выше написано про скорость детонации. Понятно, что связки не должно быть слишком много – иначе детонация может и затухнуть

16* Крымская война 1854-1856 гг. была вызвана попытками России отобрать у переживавшей не лучшие времена Турции («больного человека Европы», как её тогда называли) контроль над Черноморскими проливами. Поводом для начала войны послужил инцидент в Вифлееме (тогда – турецком), где были убиты несколько православных монахов. Русский флот быстро уничтожил турецкий, но превращение России в Средиземноморскую державу не устраивало Англию и Францию, которые выступили на стороне Турции. В этой проигранной Россией войне были и яркие эпизоды, такие, как оборона Севастополя, в которой принимал участие молодой артиллерийский офицер Лев Толстой


Рис. 4.28. Из дагерротипа времен Крымской войны, сделанного после неудачного для русских войск сражения при Инкермане и патетически названного его автором «Долина смерти и теней», можно представить, насколько частыми были отказы боеприпасов того времени.


Рис. 4.29. Обнаруженная в середине 90-х годов и уничтоженная подрывом мина к 82-мм миномету, произведенная в 1939 году.


Так что с хранением химической энергии в ВВ все обстоит более- менее благополучно, чего пс скажешь о применении для гех задач, для которых они и создаются. Уже давно известно, какая доля энергии взрыва преобразуется в кинетическую энергию осколков или ударной волны в воздухе и какой эффект эти поражающие факторы могут произвести. Конечно, и тут время от времени появляются новшества, но, в общем-то, все это – «собирание крошек». С достижением предельных значений плотности химической энергии, при которых мощные ВВ еще относительно безопасны в обращении, в их традиционном военном применении наступил кризис жанра и естественным стал поиск путей преобразования химической энергии в другие виды, которые могли бы выступить в роли более эффективных поражающих факторов.

После обдумывания полученных результатов, я рассказал о них: подробно – главному инженеру НИИ ВТ В. Голоскокову и конспективно – Тугому (существовали опасения, он был всеяден и пытался предстать главным актером везде и во всем). Ряд заявок на изобретения, касавшиеся нового устройства, был оформлен в отделе, где теперь работал А. Чепек.

Среди военных исследователей слухи распространяются быстро, несмотря на барьеры секретности. НИИВТ посетили полковники Ю. Абрамов из ведавшего ядерными боеприпасами 12-го управления министерства обороны, и С. Книна из ВМФ. Оба офицера хотели получить данные, необходимые для справок своему начальству не из слухов, а из первоисточника. Посетив МВТУ, я проинформировал о результатах и В. Соловьева.

…Отдел, где работал Чепек, вышел на первое место по изобретательству в очередном квартале 1983 года. Последовала истерика Тугого (правда, не такая бурная, какие бывали у Затычкина). Вначале он заявил, что запрещает оформлять заявки на изобретения по взрывной тематике, потому что «в электронной промышленности 17* такие устройства не разрабатываются». Потом потребовал, чтобы все заявки были отозваны и посланы от отдела, где он был начальником, «с измененным составом авторов». Услышав отказ, Тугой заявил, что категорически запрещает впредь проведение взрывных опытов. Через три дня в разговоре с главным инженером пришлось упомянуть об этом запрете. Решение Тугого было отменено и дано указание готовить докладную записку для оборонного отдела ЦК КПСС. Голо- скоков вернулся оттуда обескураженным: ему сказали, что буквально накануне «примерно то же докладывал товарищ Тугой из вашего же института». Особого интереса оба сообщения не вызвали, быть может, потому, что сделаны они были в отделе, ведавшем электронными отраслями оборонной промышленности.

17* НИИВТ был подведомствен министерству электронной промышленности


Содержание:
 0  ШЕЛЕСТ ГРАНАТЫ : Александр Прищепенко  1  ШЕЛЕСТ ГРАНАТЫ 1 . МАНЯЩИЙ ЗАПАХ ПОРОХА : Александр Прищепенко
 2  1.1. Там, за рекой Стикс 2* : Александр Прищепенко  3  1.2. Выстрелы и трассы : Александр Прищепенко
 4  j4.html  5  2.2. Уран, нейтроны мгновенные и запаздывающие, быстрые и тепловые : Александр Прищепенко
 6  2.3. Датчик приземного срабатывания: завалить всю компактную группу! : Александр Прищепенко  7  2.4. Ядерный реактор торпеды: запустить быстрее! : Александр Прищепенко
 8  2.5. Потерянная, но вновь обретенная большевистская острота : Александр Прищепенко  9  j9.html
 10  2.7. Зависть, карьера и шпион : Александр Прищепенко  11  2.8. Метод аналогий: электролитическая ванна и взрыв, сделанный из людей : Александр Прищепенко
 12  2.9. Измерения фона: сосчитать каждый нейтрон! : Александр Прищепенко  13  2.10. Знакомство с быстрыми гармониками, Уходит он, с волнами споря… : Александр Прищепенко
 14  3 . ГОРЮЧЕЕ – НА РАСПЫЛ! : Александр Прищепенко  15  3. 1. Взрывы облаков аэрозолей. Это было в разведке : Александр Прищепенко
 16  3.2. Праздник Первомая под знаменем ОСВОДА : Александр Прищепенко  17  3.3. По зарядам узнаете их… : Александр Прищепенко
 18  3.4. Удержите ли смех, друзья? (лат.) Квинт Гораций Флакк : Александр Прищепенко  19  4.1. Боюсь данайцев и дары приносящих! Помощь друзьям в МВТУ : Александр Прищепенко
 20  j20.html  21  4.3. Нейтроны, подводные лодки и внезапно появившиеся электроны : Александр Прищепенко
 22  j22.html  23  4.5. Победа на предварительной защите и опасные экзерсисы стального декана : Александр Прищепенко
 24  j24.html  25  вы читаете: 4.7. Радиочастотные излучатели. Находка в области магнитной кумуляции : Александр Прищепенко
 26  4.8. Электронный отжиг кремниевых пластин : Александр Прищепенко  27  4.9. Опыты в МВТУ: вольфрамовые стрелочки, испаряющиеся в полете : Александр Прищепенко
 28  5. СДЕЛАТЬ ИМ КЛОУНА! : Александр Прищепенко  29  5,2. Работа на даче недалеко от центра мегаполиса и испытания на горном курорте : Александр Прищепенко
 30  j30.html  31  j31.html
 32  5.5. К острову – на малом десантном корабле : Александр Прищепенко  33  5.6. Полет с грузом взрывчатки. Встреча с черной вдовой : Александр Прищепенко
 34  5.7. У неба вырвали молнию… : Александр Прищепенко  35  j35.html
 36  j36.html  37  j37.html
 38  5.11. Воспоминания о быстрых гармониках : Александр Прищепенко  39  j39.html
 40  5.13. Тога патриция на секретаре райкома : Александр Прищепенко  41  j41.html
 42  j42.html  43  5.16. Борьба видов, какой я ее знал : Александр Прищепенко
 44  j44.html  45  j45.html
 46  j46.html  47  5.20. Конференция Евроэм-94. Доклад и гражданин начальник в нагрузку : Александр Прищепенко
 48  5.21. ЭМБП – бревно для Полифема в руках Одиссея. Совет высоколобого начальника : Александр Прищепенко  49  j49.html
 50  5.23. Женераль Жо. Первые разрывы реактивных гранат : Александр Прищепенко  51  j51.html
 52  6. ОБ АВТОРЕ : Александр Прищепенко    



 




sitemap