Текст книги "Перелом (СИ)"

Автор книги: Сергей Суханов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 44 (всего у книги 51 страниц)

Глава 20

И все эти ухищрения были нам нужны для того, чтобы пропихнуть внутрь дотов и дзотов побольше ударной волны и волны взрыва.

При встрече ударной волны с телом человека возникает отраженная волна, чье давление в 2–8 раз превышает избыточное давление самого фронта волны – за десятые доли секунды человек получает "ушиб всего тела", точнее, той его части, что обращена к фронту волны – если стоит, то всей поверхности, если лег головой по направлению к взрыву – удар головы, и хорошо если через каску. Ударные перегрузки достигают сотен g. Одновременно в теле формируются продольные, поперечные и поверхностные волны сжатия, возникает деформация в глубоких тканях – при переходах волны между органами с разной плотностью возникают отражения, интерференции, преломление – внутри формируются растягивающие усилия, которые стараются буквально расщепить тело на кусочки – все его части устремляются в разных направлениях, рвутся слизистые и стенки сосудов – появляются множественные внутренние кровотечения. А различия в инерции органов только усиливают урон – например, быстро двигающиеся ребра догоняют более инертные легкие и бьют по ним со всей силы. Ну и если избыточное давление достаточно велико, человека еще и отбрасывает им по направлению фронта волны – при ударе перед человеком создается высокое давление, а сзади, даже если волна уже его обтекла, избыточного давления почти нет – возникает разница давлений, человек летит. А еще при обтекании тела создается подъемная сила, то есть человека не только толкает, но и подбрасывает в воздух.

Безопасным для человека считается такое расстояние от взрыва, на котором давление фронта ударной волны не превысит 10 кПа. Легкие поражения человек получит от удара до 40 кПа, средние – до 60, тяжелые – до 100 и все что выше – крайне тяжелое, причем в любой из указанных градаций возможны и летальные исходы, только с разной вероятностью – от десятых процента до ста процентов. Четыре килограмма тротила – 2,5 кубических дециметра, почти трехлитровая банка – на расстоянии 10 метров дадут избыточное давление 25 кПа, что сравнительно безопасно – легкая контузия, может ушибы, на 6 метрах – уже 60 – человеку будет плохо – тяжелая контузия, переломы, кровотечения, попадет в госпиталь дней на десять, на 5 – 86 – госпиталь как минимум на два месяца, ну а все что меньше – кирдык. Это для открытого пространства – считается, что укрытия типа блиндажа ослабляют ударную волну в пять раз, то есть в блиндажах, дотах, безопаснее. Но не совсем. Так, при взрыве в трех метрах от амбразуры блиндажа избыточное давление составит 50 кПа – человеку явно будет нехорошо. Ну а при взрыве в двух метрах от амбразуры – снова кирдык. Это согласно расчетам – на практике ситуации очень различаются. Так что, в принципе, для подавления дота было бы достаточно, чтобы реактивный снаряд рванул неподалеку от амбразуры, да так порой и бывало. Вот только так будет подавлена только одна амбразура, да и то на небольшое время, пока к ней не подойдет сменщик. Да, когда-то сменщики закончатся, но этого еще надо дождаться, то есть подавить амбразуру в первый раз, потом еще раз, еще – и каждый раз штурмовик должен будет выполнять заход, прицеливаться, стрелять, но все-равно будут промежутки времени, когда штурмовика не окажется над дзотом и он какое-то время сможет вести стрельбу по нашим наступающим частям. Нехорошо.

Проблема в том, что ударная волна, вытекая из отверстия внутрь помещения дота, начинает распространяться в все стороны, постепенно ослабевая. Уже на расстоянии 3–4 диаметров отверстия волна сильно ослаблена – значительно меньше 0,04 от давления на фронте волны, подошедшей к отверстию. То есть если принять диаметр амбразуры грубо в полметра, то на расстоянии метр-полтора становится безопасно. Это при взрыве наших четырех килограммов тротила за три метра от амбразуры. Если они же взорвутся в метре, то к амбразуре подойдет уже 4362 кПа ударной волны, которые сразу же за ней превратятся в 800 кПа (человеку все-равно кирдык), да и на расстоянии двух метров будет еще 160 кПа – все-равно смертельный исход. Вот только такие удачные взрывы бывают нечасто – рассеяние гарантирует круг диаметром в три-пять метров, к тому же ударная волна может затекать не напрямую в амбразуру, а под некоторым углом – или попадание вышло косо, или сама амбразура приподнята над поверхностью земли, что делается в том числе и для того, чтобы по ней было сложнее работать гранатами – при ее приподнятости гранаты скатываются вниз. А такое затекание всегда ослабляет ударную волну – сразу за препятствием возникает разряжение.

Так что сделать отверстие как можно шире – первое правило для успешного поражения дотов и дзотов. И в этом направлении работала не только кумулятивная струя, но и энергия самого взрыва наших реактивных снарядов.

Вообще, взрывчатка может много что разрушить даже если взорвется просто на поверхности предмета или преграды. Так, бетон толщиной 20–30 сантиметров разрушается от ударной волны давлением 140–200 кПа, кирпичные стены такой же толщины – от 500–560. Легкое железобетонное сооружение с толщиной перекрытия 5–7 сантиметров и обсыпкой до метра – от 2000–2500 кПа. А, замечу, четыре килограмма тротила наших РС-120 даже при взрыве на дистанции один метр от преграды дадут по ней 4362 кПа, а в полуметре – вообще 31 тысячу килопаскалей.

У саперов вообще были простые формулы для расчета потребного количества взрывчатых веществ.

Так, для жердей и брусьев брали один-полтора грамма взрывчатки на каждый квадратный сантиметр их сечения. Например, если надо перебить жердь диаметром три сантиметра – берут семь граммов. Для стволов, бревен и свай расчеты выполняются по-другому – при диаметре до сорока сантиметров количество взрывчатки равно квадрату диаметра бревна, то есть бревно диаметром двадцать сантиметров будет перебито зарядом в четыреста грамм – большой динамитной шашкой. Для твердых пород, влажного дерева и для бревен толще сорока сантиметров заряд увеличивают в полтора-два раза, при подрыве под водой или с забивкой – в два раза меньше – ударная волна отразится от воды и также пойдет на разрушение. Это для тротила, при использовании других взрывчатых веществ их массу пересчитывают в тротиловый эквивалент. Так, гексогена потребуется в 1,3 раза меньше. Деревья падают в сторону заряда, что мы учитывали при устройстве засек и засад.

Чтобы перебить железяку сечением один квадратный сантиметр, требуется двадцать пять грамм. Соответственно, для листов толщиной до 2,5 сантиметров на каждый квадратный сантиметр сечения берут по двадцать пять грамм – скажем, если надо полностью перебить лист шириной метр и толщиной сантиметр – укладывают сверху в линию два с половиной килограмма тротила. При толщине от 2,5 до 10 сантиметров берут уже по десять толщин граммов на каждый сантиметр, то есть при толщине пять сантиметров на каждый квадратный сантиметр сечения потребуется пятьдесят граммов, при семи сантиметрах – семьдесят – и так далее. То есть для перебивания того же листа, но толщиной уже пять сантиметров, потребуется уже двадцать пять килограммов взрывчатки – 500 квадратных сантиметров сечения * 50 грамм на каждый сантиметр. Для балок и швеллеров по углам прибавляют еще по паре-тройке больших – весом четыреста грамм – шашек. Это все для обычной стали – для бронестали все увеличивается в два раза. Рельс перебивается шашками в двести или четыреста грамм.

Для разрушения кирпича, бетона, скал – свои расчеты. Так, если заряд просто прикладывается к разрушаемой поверхности, то его потребуется "девять умножить на коэффицент твердости умножить на радиус разрушения" килограммов. Коэффициенты твердости зависят от материала стены – каменистый грунт – 0,77, известковая скала – 1,11, гранитная – 1,34, кирпичная кладка на известковом растворе – 1,08, на цементном – 1,24, ну и бетон – 1,8. То есть чтобы разрушить метр бетона, требуется 9 * 1,8 * 1 = 16,2 килограмма взрывчатки – пуд.

Поверхностный взрыв – самый ресурсоемкий. Забивка заряда, то есть плотное прикрытие с другой стороны, грунтом снижает коэффициент с 9 до 5, ну и дальнейшее "погружение" заряда все уменьшает и уменьшает потребности во взрывчатке, вплоть до варианта размещения в середине разрушаемой преграды с забивкой – тут коэффициент уже не 9, а 1,15.

Чтобы раздробить кубометр скальной породы положенной сверху взрывчаткой, надо два-три килограмма тротила, а если в шпурах, то в 16 раз меньше.

Чтобы обвалить здание со стенами до двух метров, берется по 600 грамм взрывчатки на каждый кубометр объема того помещения первого этажа, в котом будет заложен заряд. Скажем, если это комната площадью двадцать квадратов с высотой потолка два метра, то потребуется 20 * 2 * 0,6 = 24 килограмма взрывчатки.

Ну и для образования воронок берут взрывчатку весом 0,77 * 1,7 * радиус воронки, где 0,77 – это коэффициент для каменистого грунта – на других грунтах он будет ниже. То есть для образования воронки радиусом 0,5 метра, а значит диаметром один метр, берут 600 грамм взрывчатки – три малые шашки массой 200 грамм, правда, закопанных в землю.

В общем, взрывчатка – рулит! И нам оставалось только помочь ей пробраться внутрь защищаемого объема.

Самое смешное, что еще в 1888 году профессор Чарльз Монро исследовал кумулятивные эффекты самым простым способом – связал вместе несколько динамитных шашек, а центральные втянул внутрь связки на два сантиметра – и таким способом пробил стенку сейфа. А к идее углублений во взрывчатке он пришел еще более парадоксальным способом – как-то он наблюдал результаты действия взрывчатки по стальному листу, и увидел на его поверхности буквы – они перешли с упаковки, в которую была завернута взрывчатка – так-то он и пришел к выводу, что неровности на поверхности взрывчатки что-то да могут значить. В 1900 он описывал уже другой эксперимент – девять динамитных шашек общим весом четыре килограмма, с также втянутыми центральными, но выемку он покрыл белой жестью, причем безо всякой задней мысли – только чтобы сохранить форму выемки. Результат оказался еще более потрясающим – была пробита стенка сейфа толщиной 120 миллиметров, а диаметр пробоины составил 76 миллиметров.

Впрочем, у нас кумулятивные эффекты, пока еще без облицовки, исследовали и применяли на практике еще в семидесятых годах девятнадцатого века – в 1864 году его открыл и использовал военный инженер генерал-лейтенант М.Е.Боресков, он же в 1871 году предложил формулы для расчета потребностей во взрывчатых веществах, которыми пользуются и поныне. Монро скорее всего не знал об этих опытах – что поделать? САСШ тогда были страшной дырой.

В дальнейшем исследования эффектов кумуляции – с металлической облицовкой и без – шли во многих странах. В 1923-26 годах советский ученый – профессор М.Я.Сухаревский – в работал с кумулятивными зарядами без металлической облицовки – исследовал их воздействие на броню. Так как воздействие было, естественно, небольшим, то работы были признаны несекретными и результаты были опубликованы в открытой печати – немцы потом их перевели и использовали как сверхсекретные сведения. Но работы продолжались во многих странах.

Причем в кумулятивных зарядах облицовка применялась еще до Первой Мировой, но тогда она ставилась только для того, чтобы защитить заряд взрывчатки при ударе о преграду – то есть по-прежнему рассчитывали на кумуляцию только пороховых газов, а на металл внимания не обращали. США, Италия, Германия, Россия и затем СССР – все исследовали прежде всего газовую кумуляцию. Исследования именно облицованных металлом кумулятивных зарядов в США начались с трагического случая, произошедшего в 1935 году – девушка-лаборант была убита каким-то кусочком меди, когда открыла дверцу печки. Расследование показало, что в печке случайно оказался детонатор, а в их донышке было углубление – в дальнейшем и выяснилось, что именно оно формирует небольшой медный снаряд, летевший в три раза быстрее винтовочной пули. Видимо, эти «снаряды» летали и до этого, но никто их либо не замечал (детонаторы ведь уничтожаются во время подрыва), либо не обращал внимания. Да и не на каждой модели детонатора были такие углубления – а тут вот – трагически совпало.

Примерно в это же время стали исследоваться кумулятивные снаряды с металлической облицовкой также в Германии и Австрии. Правда, там не получалось сформировать металлическую кумулятивную струю – по центру воронки шел трубчатый взрыватель, как и в первых советских снарядах. А патент на кумулятивный боеприпас получил в Германии Франц Томанек в 1939 году. До этого он несколько лет исследовал кумулятивные эффекты в облицованных воронках, используя для облицовки даже стекло. Кстати, сейчас – в 1943 году – немцы в качестве облицовки применяли цинк – вся медь шла на флот, а почему не применяли железо – было непонятно – как и цинк, оно быстро разламывается в струе, но хотя бы плотнее, то есть его пробиваемость выше – в этом плане цинк уступал железу процентов на пятнадцать минимум, а меди – на все тридцать. Ну, нам-то это было на руку – немецкие кумулятивы даже при внешнем сходстве с нашими имели меньшую пробиваемость – даже в копии нашего РПГ-7 они использовали цинк – как было написано в их докладной – "для унификации процессов поставок".

У американцев уже применялась Базука – реактивная граната калибром 60 миллиметров. Как и остальные страны, американцы применяли инерционный ударник, поэтому точность подрыва была недостаточной и пробиваемость их оружия была ниже относительно теоретически возможной. Вернее, не столько точность, сколько разброс времени подрыва – получился зазор чуть поменьше, увеличилось трение – и взрыв происходит с некоторым запаздыванием. Или наоборот – зазор больше – и взрыв происходит раньше расчетного. Механика – слишком ненадежный инструмент для кумулятивов.

Мы, правда, поначалу ее и использовали, так как другого не было. Но я еще осенью 1941го года запустил проекты по выращиванию разных кристаллов, нацеливаясь прежде всего на кремний. Но не только. Вторым кристаллом, по которому мы начали работы, был кварц. Тем более что до войны исследования по выращиванию кварца велись во всем мире – ультразвук и стабилизация частоты в радиоаппаратуре были нужны всем, а источником кварца были только природные залежи, вплоть до того, что во время войны из той же Бразилии из-за немецких подводных лодок их возили в США и Англию самолетами. Так что искусственный кварц интересовал всех.

Например, в Германии с 193Зго года вел исследования Наккен, но он использовал изотермическую схему, то есть схему с одинаковой температурой по всему полю автоклава – уже через сутки стекло, из которого в раствор поступали вещества для роста кварца, обрастало тонкокристаллическим кварцем и рост останавливался. Просто растворимость кварца и кварцевого стекла в водных растворах солей при повышенных температурах и давлениях различна, и в итоге кварц покрывает стекло, и вещества из него не поступают в раствор – рост кварцевого кристалла остановится.

А ведь еще в начале века в Турине Г.Специа использовал градиентный способ, когда верх автоклава, где происходит рост кристаллов, нагрет меньше, чем низ, где находится более горячий раствор – соответственно, раствор стекла за счет конвекции поднимался вверх, там из-за меньшей температуры снижалась растворимость стекла и на затравку осаждался кварц, а обедненный и подостывший раствор опускался вниз, где снова нагревался, насыщался нужными веществами и опять поднимался вверх – за счет того, что внизу было теплее, там кварц не осаждался и не закрывал стеклу возможность перехода в раствор. Таким способом Специа выращивал кристаллы из метасиликата натрия размером до двух кубических сантиметров и весом до пяти грамм.

Мы начали было выращивать кристаллы методом Наккена, даже получали полуграммовые кристаллы, которые использовали для радиоаппаратуры, но мало, на сотню-полторы радиостанций в месяц. Но я-то из своего времени помнил про искусственные кристаллы весом в несколько килограммов. И ведь как-то их делали! "Рыба есть, ловить надо уметь". Так что мы продолжали искать – информацию об опытах Специя нарыли в процессе сбора и конспектирования разрозненных книг и статей в журналах. И дело пошло. Правда, потребовалось модифицировать автоклавы – добавить горизонтальную перфорированную перегородку, разделявшую две температурные зоны, добавить второй комплект нагревательной и измерительной аппаратуры, чтобы их контролировать. Но почти сразу пошли кристаллы размером до пяти кубических сантиметров, что повысило выпуск стабилизированных радиостанций до трехсот, а затем и до пятисот аппаратов в месяц.

И мы расширяли производство синтетического кварца – если до этого у нас действовало порядка сотни автоклавов объемом всего по три литра, пустив на них несколько расстрелянных орудийных стволов, то к лету сорок третьего мы отладили и ввели в действие уже десять автоклавов на двадцать литров, чтобы выращивать более крупные кристаллы – все-таки у нас они получались с дефектами, так что не все участки можно использовать, да и требования к ориентации по осям кристаллической решетки приводили к большому количеству отходов – в мелких кристаллах слишком много материала шло в отбросы относительно размера самого кристалла – в крупных процент пригодных участков гораздо выше. Хотя и растут они дольше – общий рост что для мелких, что для крупных – примерно один миллиметр в сутки с каждой из сторон. Соответственно, чтобы вырастить кристалл диаметром десять сантиметров – на кило триста веса – требуется 50 дней. Долго, хотя и терпимо. Но тут мы больше беспокоились о другом – выдержит ли аппаратура такие высокие температуры и давления такое длительное время, да и управляющая электроника наверняка даст сбой, и источники питания могут подвести – MTBF нашей аппаратуры не давала гарантий.

Но снова помогли широкие исследования. Как ни парадоксально, уменьшение разницы температур в горячей и холодной зонах с сорока до двадцати градусов увеличило скорость роста до двух миллиметров в сутки – видимо, до этого часть кварца просто не достигала затравки и выпадала обратно в горячую зону, где снова растворялась и делала новую попытку осесть на затравку. Так что 25 дней – уже терпимо, но и этот срок мы уменьшили, правда, пока за счет уменьшения конечных размеров кристаллов – шесть сантиметров диаметром – это хотя всего триста грамм кварца, зато всего две недели – уже терпимый срок. И разработчики конструировали установки с более тонкой схемой управления тепловыми полями – дополнительные нагреватели, термопары, аналоговая схема управления – им там возиться и возиться. Ну, может что-то еще более эффективное и получится.

Тем более что с начала сорок второго острота дефицита пьезоэлектриков была решена и без кварца. Ведь самих по себе пьезоэлектриков существует несколько сотен. В качестве палочки-выручалочки мы выбрали сегнетову соль. Это вещество было известно еще с 17го века – аптекарь во Франции по фамилии Сегнет (Сегнэ) применял ее для лечения болезней желудка, его же фамилия и стала названием этого вещества. И производство этой соли – простецкий процесс – недаром ее получали в столь далекие времена – винная кислота плюс поташ, затем добавить соды – и соль выпадает в осадок. Проще пареной репы. Это не сотни и даже тысячи атмосфер, а также сотни градусов, что необходимы для выращивания кварца, точнее, для повторения природных условий, в которых он выращивается. Эту соль можно приготовить даже в домашних условиях. И вырастить из нее кристаллы – тоже, точно так же, как мы в школе выращивали "коралловые ветки" из медного купороса, только вместо затравки надо использовать не проволоку, обмотанную шерстяной ниткой, а кристалл самой соли. Ну и аппаратура у нас была – не трехлитровая банка, а термостат.

Причем пьезоэффект сегнетовой соли был в три тысячи раз сильнее, чем у кварца. В три тысячи раз. Легкий удар молотком по достаточно крупному кристаллу мог сгенерировать напряжение свыше двухсот вольт. В СССР даже разрабатывались системы полевой связи по телефону, не требующие питания – установленная в качестве мембраны пластина из сегнетовой соли генерировала достаточно напряжения, чтобы оно смогло пройти несколько километров до другого аппарата.

Собственно, и само изготовление кристаллов этой соли было хорошо освоено во всем мире, в том числе и в СССР. Правда, больше в лабораторных условиях, по несколько грамм. Но и эти количества нас вполне устраивали – мы начали выпускать радиостанции со стабилизацией частоты на основе пьезоэлементов из сегнетовой соли уже с начала срок второго года, причем сразу по десятку аппаратов в сутки – прежде всего для авиации и танкистов, то есть там, где требовалась высокая стабильность частоты. В самолетах – понятное дело, пилоту особо некогда постоянно подкручивать рукоятки регулирования, а в танках для этого выделялся отдельный член экипажа, который занимал лишний заброневой объем, а он – штука дефицитная, из-за радиста вес танка повышался где-то на две тонны.

Мы, правда, от радиста-то избавились, но объем не уменьшили – в старых танках и самоходках и смысла не было, да и в новых нашлось чем его занять – дополнительный боекомплект, топливо, более мощные, а следовательно и более объемные воздушные фильтры еще никому не вредили. Со старыми радиостанциями от радиста избавиться и не удалось бы – постоянная тряска, изменение температуры, влажности – все это воздействовало на аппаратуру, меняло положение витков в катушках индуктивности, расстояние между обкладками конденсаторов – и частота плыла, так что хочешь что-то услышать – возвращай ее обратно подкручиванием рукояток. В аппаратуре со стабилизаторами такое подкручивание выполнялось схемой устройства – несколько дополнительных конденсаторов, резисторов, ламп и пьезоэлементов заменяли человека – внутренние объемы совершенно несопоставимые. Правда, поначалу мы ставили на каждую радиостанцию только по одному пьезоэлементу, что снижало количество доступных частот, а следовательно и гибкость, и защищенность радиосетей, но где-то с лета сорок второго, удовлетворив первый голод на стабилизированные радиостанции, мы начали наращивать возможности аппаратуры – ставить по два, три, пять пьезоэлементов, рассчитанных на свои диапазоны, точнее – линейки, наборы – частот.