Огонь! Об оружии и боеприпасах - [3]
Пусть поршень начал двигаться в цилиндре с газом (рис. 1.7). Он чуть-чуть подожмет и погонит газ впереди себя, при этом по газу пойдет акустическая (звуковая) волна, скорость фронта которой равна скорости звука, а массе сжатого газа будет придана скорость поршня. Отметим, что в сжатом газе скорость звука больше, чем в несжатом. Пусть поршень прошел еще некоторое расстояние. Тогда следующая волна пойдет по уже сжатому газу и, значит, будет иметь большую скорость. Кроме того, сам сжатый газ движется со скоростью поршня и, следовательно, относительно цилиндра скорость второй волны равна сумме скоростей: поршня и увеличенной — звука. Эта сумма и подавно превосходит скорость первого возмущения. Поэтому вторая волна сжатия непременно догонит первую. Но перегнать се она не сможет, так как для этого ей пришлось бы перейти в несжатый газ, где скорость распространения опять равна начальной скорости звука. Обе волны сольются. Если поршень продолжит движение, он погонит впереди себя волну сжатия увеличивающейся амплитуды, которая образуется в результате слияния отдельных слабых воли. В слившихся волнах, как едином скачке уплотнения, будет расти давление — до произвольно больших значений, в зависимости от скорости поршня. Этот скачок — резкое, происходящее на расстоянии порядка длины свободного пробега молекул изменение параметров вещества — и называется ударной волной (УВ).
В УВ массовая скорость вещества (скорость поршня) всегда меньше скорости фронта. Чтобы продемонстрировать это, возьмем несколько карандашей и. оставляя зазоры равные их толщине (что будет моделировать 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 (больше расстояние между карандашами), тем меньше различаются массовая скорость и скорость фронта, но отличие существует всегда.
УВ не только сжимает, она также и нагревает вещество. Из-за этого плотность сжатого вещества не становится сколь угодно большой при неограниченно большом давлении, а стремится к конечному пределу (воздух, например, сжимается не более чем в 6 раз). Предел ударного сжатия существует и для конденсированных веществ.
Но все это относится к субстанциям инертным, а ведь есть и такие, молекулы которых метастастабильны и распад их происходит с выделением энергии. Достаточно мощная УВ как раз и инициирует этот процесс: за ударным фронтом в нагретом веществе начинается химическая реакция. Вначале энергией этой реакции фронт может «подпитываться», ускоряясь при этом, но затем устанавливается равновесие. Такой процесс называется детонацией, а установившаяся скорость симбиоза УВ и химической реакции за ее фронтом — скоростью детонации, которая, для той же пикриновой кислоты, была для XIX века поистине «космической» — 7,2 км/с (при плотности 1,6 г/см>3).
Понятно, что термодинамические характеристики вещества изменяются при протекании в нем реакции, но и с учетом этого явление детонации вполне возможно описать в рамках теории УВ: (запомним это!).
УВ как явление, вызывающее детонацию упомянуто не случайно, именно таков основной механизм инициирования бризантных (дробящих) взрывчатых веществ (ВВ), таких как пикриновая кислота. Назвали их дробящими потому, что плотность кинетической энергии газов при детонации столь высока, что они дробят преграды на куда большее число осколков и метают их с большей скоростью, чем взрыв «черняшки». Однако, если небольшое количество бризантного ВВ поджечь, то, не находясь в ограниченном объеме, оно в отличие от черного пороха, спокойно горит. Это горение переходит в детонацию, если сопровождается повышением давления (как это было, например, в замкнутом сосуде — зарядном отделении торпеды на атомной подводной лодке «Курск», нагреваемом пламенем горящего двигателя другой торпеды). Но существуют и такие вещества, в которых горение быстро ускоряется за счет химической реакции и вне замкнутого объема, а переход в детонацию весьма быстротечен. Такие ВВ (например — те же фульминаты) называются инициирующими и служат они для возбуждения детонации в бризантных ВВ.
Мы рассмотрели стационарную детонацию с постоянной скоростью, но возможны и нестационарные режимы. Например, если кривизна детонационного фронта существенна, это может приводить к рассеянию или концентрации энергии. Сходящиеся детонационные волны (цилиндрические, сферические) движутся не с постоянной скоростью, а ускоряются по мере уменьшения радиуса. На достаточно малых радиусах энергия химической реакции вообще перестает играть существенную роль и возрастание параметров сжатия определяется только геометрическим фактором. Кстати, именно в сферически-симметричном случае возможно достижение экстремальных параметров ударного сжатия, хотя часто от даже имеющих дипломы технических вузов 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.
![Шелест гранаты](/storage/book-covers/e3/e39b7b75d327edcf2403d8169bed99b8181c8f86.jpg)
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».
![Шипение снарядов](/storage/book-covers/ca/ca5b2b4820853dae98c82f584c1282215979d166.jpg)
«Поражающее» интересует многих, и не только тех, кто знаком с одноименной сурой Корана. На многочисленных (и в большинстве — цветных) иллюстрациях этой книги — выстрелы пушек, пробитая снарядами сталь, разобранные и собранные ядерные заряды, их взрывы во всех средах, электромагнитные боеприпасы. А текст поясняет принципы, положенные в основу функционирования боевых устройств — без сложной математики, на основе простых аналогий. Описаны и подходящие по тематике опыты (некоторые, наиболее безопасные из них, автор рекомендует провести читателю)
![Битва за Гуадалканал](/storage/book-covers/b5/b562fbcc51aea6f825c5c0c0130a4d670b4b50db.jpg)
После сражения у атолла Мидуэй в боевых действиях на Тихом океане наступила оперативная пауза: существенно изменилось соотношение сил, и обе стороны приступили к корректировке своих планов. Японским авианосцам — двум эскадренным («Сёкаку» и «Дзуйкаку»), четырем легким («Рюдзё», «Хийо», «Дзуйхо» и «Дзуньё») и одному учебному («Хосё») — теперь противостояли три эскадренных («Энтерпрайз», «Саратога», «Хорнет») и один легкий авианосец «Уосп» США. Следствием примерного равенства авианосных сил было вынужденное ограничение императорским флотом масштаба операций.
![Сражение в заливе Лейте](/storage/book-covers/d0/d0469dbd9e4f30c2ee34a683851009f60a513f76.jpg)
Потеря Марианских островов и других важных для обороны территорий ставила под сомнение шансы Японии закончить войну на выгодных условиях. Если вспомнить, что и в 1941 г. решение о начале войны было принято далеко не единодушно, то после сокрушительных поражений ряды оппозиции милитаристскому курсу выросли. В результате этого 18 июля 1944 г. пало правительство войны, возглавляемое генералом Тодзио Хайдеки. Его заменил более умеренный адмирал Йонаи Мицумаса. Было решено, продолжая войну, начать осторожное зондирование условий, на которых мог быть заключен мир.
![Микронезия – трудный обратный путь](/storage/book-covers/44/443a03abb5ee16e43c56cb54752e3bc139e7dfb1.jpg)
Кампания у Соломоновых островов показала, что стратегическая инициатива в Тихоокеанской войне Японией утрачена. До середины 1942 г. вооруженные силы страны Восходящего солнца, созданные ценой перенапряжения милитаризованной экономики, доминировали в противоборстве с противником, хотя и мощным экономически, но не готовым к войне. Надежды японцев на победу в этой ситуации могли быть связаны лишь с подрывом факторов, витальных для военных усилий врага.
![Авианосцы Второй мировой: дуэль титанов. Коралловое море и атолл Мидуэй](/storage/book-covers/48/48370021c3fe7cd05576a3af457d0e115a996411.jpg)
Весне 1942 г., казалось, было суждено стать свидетельницей такого роста владений Империи Восходящего Солнца, какое можно сравнить разве что с Конкистой. Под аккомпанемент криков «Азия — для азиатов» доминирование европейских держав было подрублено сталью самурайского меча. Но в пышно названной «Великой восточно-азиатской сфере совместного процветания», простершейся на тысячи миль от островной Империи, процветанием и не пахло: для японцев благоденствие (конечно же!) откладывалось до завершения войны, а для «освобожденных от ига белых» представителей других национальностей оно хотя и провозглашалось, но отнюдь не планировалось.
![Свеча Дон-Кихота](/storage/book-covers/36/368fbf60a3a8f6dc43a2b74ea48501280933607c.jpg)
«Литературная работа известного писателя-казахстанца Павла Косенко, автора книг „Свое лицо“, „Сердце остается одно“, „Иртыш и Нева“ и др., почти целиком посвящена художественному рассказу о культурных связях русского и казахского народов. В новую книгу писателя вошли биографические повести о поэте Павле Васильеве (1910—1937) и прозаике Антоне Сорокине (1884—1928), которые одними из первых ввели казахстанскую тематику в русскую литературу, а также цикл литературных портретов наших современников — выдающихся писателей и артистов Советского Казахстана. Повесть о Павле Васильеве, уже знакомая читателям, для настоящего издания значительно переработана.».
![Москва во времена 'светлого прошлого'](/build/oblozhka.dc6e36b8.jpg)
В книге рассказывается история главного героя, который сталкивается с различными проблемами и препятствиями на протяжении всего своего путешествия. По пути он встречает множество второстепенных персонажей, которые играют важные роли в истории. Благодаря опыту главного героя книга исследует такие темы, как любовь, потеря, надежда и стойкость. По мере того, как главный герой преодолевает свои трудности, он усваивает ценные уроки жизни и растет как личность.
![Мария Каллас - стремление к совершенству](/build/oblozhka.dc6e36b8.jpg)
В книге рассказывается история главного героя, который сталкивается с различными проблемами и препятствиями на протяжении всего своего путешествия. По пути он встречает множество второстепенных персонажей, которые играют важные роли в истории. Благодаря опыту главного героя книга исследует такие темы, как любовь, потеря, надежда и стойкость. По мере того, как главный герой преодолевает свои трудности, он усваивает ценные уроки жизни и растет как личность.
![Автобиографический фрагмент](/build/oblozhka.dc6e36b8.jpg)
В книге рассказывается история главного героя, который сталкивается с различными проблемами и препятствиями на протяжении всего своего путешествия. По пути он встречает множество второстепенных персонажей, которые играют важные роли в истории. Благодаря опыту главного героя книга исследует такие темы, как любовь, потеря, надежда и стойкость. По мере того, как главный герой преодолевает свои трудности, он усваивает ценные уроки жизни и растет как личность.
![Гвардейцы в воздухе](/build/oblozhka.dc6e36b8.jpg)
В книге рассказывается история главного героя, который сталкивается с различными проблемами и препятствиями на протяжении всего своего путешествия. По пути он встречает множество второстепенных персонажей, которые играют важные роли в истории. Благодаря опыту главного героя книга исследует такие темы, как любовь, потеря, надежда и стойкость. По мере того, как главный герой преодолевает свои трудности, он усваивает ценные уроки жизни и растет как личность.
![Поход на афганцев и бой на Кушке (1885 год)](/build/oblozhka.dc6e36b8.jpg)
В книге рассказывается история главного героя, который сталкивается с различными проблемами и препятствиями на протяжении всего своего путешествия. По пути он встречает множество второстепенных персонажей, которые играют важные роли в истории. Благодаря опыту главного героя книга исследует такие темы, как любовь, потеря, надежда и стойкость. По мере того, как главный герой преодолевает свои трудности, он усваивает ценные уроки жизни и растет как личность.