Александр Прищепенко - Шипение снарядов

… Медная воронка (рис. 2.16) — облицовка кумулятивного заряда — выглядит обманчиво просто. Когда после войны кумулятивные заряды стали оптимизировать — исследовали все, что могло иметь отношение к работе воронки: структуру металла, влияние его толщины и углов конусности, разработали методы интеграции воронки в заряд, гарантирующие отсутствие каверн во взрывчатке, и прочее, прочее. Но «оптимальные» и идентичные воронки в абсолютно одинаковых зарядах показывали разные величины броне пробития. Оргвыводов начальства разработчикам удалось избежать после того, как один из них припомнил, что в числе рабочих, раскатывавших воронки на станке (против или по ходу часовой стрелки — направление не регламентировалось), есть левша. Предположение о влиянии направления раскатки на бронепробитие казалось абсурдным, но оно подтвердилось. Объяснить этого не смог никто, просто в документацию внесли пункт, обязывающий раскатывать воронку «правильно», а не так, как было удобно работяге…

Подобные ловушки расставлены на пути любого экспериментатора, и все же всегда будут находиться те, кого тянет ощутить возможности и взаимосвязи явления своими руками. Ну что за опыт с карандашами — всего лишь иллюстрация! Беда домашнего естествоиспытателя в том, что эксперименты с взрывчаткой обязательно привлекут к его личности внимание государственных органов, которые, возбудившись, причиняют неприятности, вряд ли относимые к категории незначительных. В случае с кумуляцией есть возможность этого избежать.

Начать можно с наблюдений за падением в воду шарика (он должен быть несмачиваемым, например, из пластилина). При погружении в воду шарик создаст за собой полость, «схлопывание» которой приведет к формированию кумулятивной струи, бьющей вверх. Но струя эта будет «толстой» и невысокой.

Наполненная водой пробирка, отпущенная строго вертикально с высоты 5–6 см, при ударе о твердую поверхность, «выдаст» струю, бьющую выше, чем на метр. Кумулятивная воронка образуется в фазе полета — мениск смачивающей стекло воды в невесомости стремится принять вогнутую форму. Потом — удар и стенки выемки устремятся вниз, «схлопывая» полость и формируя струю. Освоив «низковысотные» опыты, можно, пожертвовав пробиркой, отпустить ее на пол от уровня груди. Удачное, но редкое стечение обстоятельств приведет к тому, что капли — элементы КС — 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. 2.25). Для желательной в опытах энергии разряда в 10 Дж, напряжение U имеющегося у вас источника определит и емкость С конденсатора (E=CU /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.

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 снимки (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;