Всем привет! Вызывает интерес ваш технический прогрес :) Как разогнать макро тело до космических скоростей и выше.Задача давно решаемая и на практике вполне осуществимая.Практическое применение весьма широко от эмитации ударов микро метеоритов до забросов микро капсул с ядерным топливом в "топку" проектируемых ядерных реакторов.В военном деле этому тоже найдется масса применений. Ну и в космонавтике ,я думаю,из этого можно извлечь пользу.Вопрос к знатокам возможно ли не используя ядерную энергию разогнать объект до максимально возможных скоростей не разрушив его?Требуемая скорость 100км/с
Никто не хочет вам помочь?
:)
Мне непонятна ваша задумка до конца.
Но вы пробовали рассчитать свою идею в первом приближении?
Я допускаю что нет.
Давайте вместе.
******
Не зависимо от метода разгона, простая школьная физика говорит вот о чем.
Длина установки S будет очень критична.
Во-первых, ваше макротело может выдерживать некое максимальное ускорение.
Ускорение a с дистанцией разгона S связано (если разгон наиболее "мягкий", то есть равномерный):
a =V^2/(2*S) [1]
Если S=1 км то a=(100 000)^2/2000 =5000000 м/с^2
То есть это 500 000 g (земных тяготений).
Вот и оценивайте.
Разрушится? Нет?
Вторая фундаментальная проблема (не устранимая никакими изобретениями) – мощность развиваемая вашей установкой. И она опять же зависит от "длины ствола".
Мощность, это работа (израсходованная энергия) за единицу времени.
W=A/t = dE/t [2]
Из конечной скорости V кинетическая энергия тела:
dE=m*V^2/2 [3]
Время, за которое вы вкладываете эту энергию в тело, при равномерном ускорении (V=a*t) будет t=V/a. Отсюда из [1] получаем:
t =2S/V [4]
Подставляем это и [3] в [2] получаем:
W=m*[V^3/(4*S)] [5]
То есть удельная мощность на 1 кг массы на той же километровой дистанции вашей установки будет не меньше [100 000^3/(4*1000)]= 2,5E+11 Ватт/кг. (мы пока не учитываем КПД такой установки, считая ее 100%)
Для сравнения, вся мощность мировой энергетики 13*10^12 Ватт
То есть нам нужна 1/52 или чуть меньше 2% от мировой мощности.
Разумеется, нам эта мощность потребуется очень короткое время. Из [4]:
t = 2*1000/100 000 =0,02 с
20 миллисекунд. И относительно компактные установки (учитывая что длина ствола у нас уже 1 км) вполне могут выделить такую мощность, если вы предварительно где-то накопите (за более длительное время) нужную для выстрела энергию.
В любом случае, согласно [3] вам надо иметь не меньше 100 000^2/2 =5 000 000 000 Дж/кг энергии.
Пускай КПД вашей установки 50%
То есть половина энергии идет на разгон снаряда, а половина превращается в тепло, которое разрушает вашу установку.
Тогда вам надо 10 ГДж/кг из которых 5ГДж во время выстрела превратятся в тепло тем или иным способом. Если разделить эту энергию на длину дистанции разгона вы получите 5 МДж/м.
Если пересчитать это в энергию тринитротолуола (4,184*10^6 Дж/кг), то получается, что на каждом метре вашей установки происходит подрыв чуть больше 1 кг взрывчатки.
Выстрел ее может просто уничтожить.
Кстати КПД в 50% - это очень неплохой КПД. Если вы добьетесь фантастических 75%, то на 1 м у вас придется 1,667 МДж/м. То есть 398 грамм тола. (считайте сами. Если n- КПД установки то потеря Q=[(1-n)/n]*E где E конечная кинетическая энергия вашего снаряда).
Разумеется, все это в расчета на 1 кг вашего макротела.
Так как масса входит в формулу кинетической энергии линейно, то для необходимой ВАМ массы вы можете получить эквивалент взрывной (а это будет буквально взрыв, все выделение тепла происходит за сотые доли секунды) нагрузки простой пропорцией.
100 грамм – 40 грамм тола на метр
1 грамм – 0,4 грамма на метр.
То же самое и с мощностью, запасом энергии и т.д.
То есть, не так уж все и смертельно для граммов.
Но это на километровой длине.
Как видите, вы не можете сделать карманную "пушечку" на 100 км/с для макротела килограммовой массы. Даже 1 км – очень даже критичная длина для такого снаряда. Надо готовится к тому что она возрастет до 10 или 100 км.
Определитесь для себя с максимальной допустимой длиной и по формулам выше считайте критичные параметры для нужной вам массы.
******
Еще раз.
Вы видите, я ничего не знаю о технических деталях того, как это все у вас будет работать. Хотя я все время имел ввиду какой-то фантастический ускоритель типа рельсотрона (но у реального рельсотрона КПД где-то 35%).
Физическая специфика работы (кроме оценочного КПД который явно взят оптимистично) тут не учитывается никак. Я опирался на базовую, "школьную" физику и все.
Когда появятся реальные детали – появятся НОВЫЕ реальные сложности. Например, магнитные поля, выворачивающие рельсы у рельсотрона. Результат наверняка станет хуже. Но лучше он стать не может никак.
То есть, то что я вам выложил – достаточно для понимания сложности поставленной вами задачи в первом приближении.
Вас устраивает это?
Нет?
Лучше вы ни получите никогда. Ни при каком техническом прогрессе.
Да?
Готовы побороться?
Прекрасно! Углубляйтесь в детали.
Мы с вами сделали первый шаг.
Дальше – сами.
:)
....
То есть, то что я вам выложил – достаточно для понимания сложности поставленной вами задачи в первом приближении.
Вас устраивает это?
Нет?
Лучше вы ни получите никогда. Ни при каком техническом прогрессе.
Да?
Готовы побороться?
Прекрасно! Углубляйтесь в детали.
Мы с вами сделали первый шаг.
Дальше – сами.
:)[/quote]
СПАСИБО!!!Оч толково!Но думаю всегда можно путь срезать. Ствол длинной 100км это конечно круто!Но хотелось бы укоротить :D Целостность снаряда то же под большим вопросом...А если снаряд будет жидким?(кумулятивная металлическая струя)Недавно по телеку видел передачу "оружие будущего" не помню ньюансов ,но там небольшая мина 1-2кг формирует струю которая на расстоянии 25м делает отверстие в 2см листе брони.Причем скорость и форма струи есть функция геометрии схлопывающейся воронки,металла из которого она изготовлена и типа взрывчатки.Не знаю тонкостей,но интуитивно догадываюсь что если взрывчатку поменять на что то другое,Скажем через металлическую воронку пропустить очень большой ток,металл мгновенно превратится в плазму с плотностью близкой к металлической,понятно что за этим последует очень быстрое расширение,которое приведет к схлопованию этой воронки и рождению очень быстрой струи.И еще такой вопрос,что произойдет если две и более струй встретятся под углом к оси "ствола"?Их массы сложаться скалярно?А скоростя?По правилу параллелограмма?Опять же интуитивно догадываюсь что не совсем так...Часть массы рассеется на "брызги" ,а скорость ?Ну ни как не уменьшиться!А может и увеличится?Нельзя ли извлечь из этого пользу?Вопросов много...Но я не тупой физик,я смышленный продавец :D
Так вроде Жюль Верн эту задачу решил!!!!
Цитировать... интуитивно догадываюсь что если взрывчатку поменять на что то другое,Скажем через металлическую воронку пропустить очень большой ток,металл мгновенно превратится в плазму с плотностью близкой к металлической,понятно что за этим последует очень быстрое расширение,которое приведет к схлопованию этой воронки и рождению очень быстрой струи.
Для плазмы энергия нужна? Нужна, природу не обманешь. Откуда брать будем? Если нужно много и быстро, то обычно берут из взрывчатки. Тогда зачем геморрой с плазмой?