Количество теплоты

Броня

 

Для доказательства появления ЗЭТ (зоны электрических токов) в момент удара отправимся на международный полигон испытания бронетехники. А поскольку такого не существует, то проведем мысленный эксперимент на примере использования боевой техники 2-й мировой войны. Попробуем найти энергетический эквивалент, необходимый для разогрева брони танка «Тигр», германского производства, по которому произвел выстрел советский танк КВ-85 из пушки калибра 85 мм бронебойным снарядом.

Звучит команда «Огонь!». После прицельного  выстрела в корпусе «Тигра» зияет оплавленное отверстие диаметром около 90мм.

«Тигры», за счет своего мощного вооружения и оснащения точными  оптическими приборами наведения, имели преимущество перед танками антигитлеровской коалиции. Но данный факт не помешает нам провести намеченный эксперимент для получения количества теплоты, нагретого снаряда и брони, выбитой из корпуса танка.

Из истории Второй Мировой известно, что вскоре после выхода первых «Тигров» на поля сражений, их броня не пробивалась пушками наших средних танков, таких как Т-34, но «тридцатьчетверки» были более легкие и маневренные.

Прочитал забавный эпизод на «Бронесайте».

«Интересный прием применил один раз танкист Петр Героев. Оказавшись, случайно, один на один с Тигром, он принялся очень быстро ездить вокруг него. Тигр стал, соответственно, крутить башней, пытаясь достать нахала. Все быстрее мчался танк Петра Героева, все быстрее крутилась башня Тигра. Потом она внезапно остановилась, из нее вылез командир Тигра, встал на четвереньки, после чего его бурно стошнило. Остальных, как позже выяснилось, стошнило прямо в танке».

Этот анекдот имел под собой реальную историю, но только экипаж сидел не в «Тигре», а в «Пантере».

В разгар боев на Курской дуге в 43 году многие экипажи танков уже были асами в своем деле. В период затишья между боями, в эфир советского танка Т-34 прорвался голос с акцентом: «Эй, русский, эй, Сашка, ты еще живой? Я думал, что ты сгорел в своем танке... Еще сгоришь. Я буду поджигать тебя, пока тебе не будет могила, - доносился чужой голос из рации». Голос продолжал:  «На твоем колхозном тракторе только в могилу. Ну что выйдешь на нем один на один против моей «Пантеры»?».

Командир «тридцатьчетверки» - старшина Александр Милюков, щелкнул тумблером и чертыхнулся в ответ фашистскому асу и добавил: «Я готов, посмотрим, чья возьмет, фашист недобитый!» В эфир, с той и с другой стороны, продолжали лететь оскорбительные реплики. Затем воцарилась тишина, нужно было посоветоваться с экипажем. С командованием советоваться бесполезно, за такую самовольную дуэль можно было угодить под трибунал, а тут задета честь, да и поквитаться с немцем нужно, когда еще представится случай один на один. Танкисты узнали этого немецкого аса, который накануне уже прицельно бил по их танку. В недавнем бою именно его «Пантера» двумя снарядами прошила «тридцатьчетверку», после чего, экипаж чудом остался жив. В следующем бою заряжающий рядовой Григорий Чумак обозвал немца "хитрющим", когда его «Пантера» ловко увертывалась от советских снарядов.

 «Пантера» была практически того же класса, что и Т-34, но имела более мощное вооружение и могла поразить советский танк почти с двух километров. В то время как пушка нашего танка уверенно могла пробить броню только с 400 метров. Это был серьезный гандикап в пользу немецкого экипажа, вот почему они так высокомерно себя вели. Получив столь нелицеприятное приглашение, было над чем задуматься. Но думать было некогда, да и задето самолюбие танкистов и они принимают этот вызов.

Звучит команда: «По местам!» В этот момент старшина Милюков понимал, что останется в живых и командиром экипажа только при одном условии, если его экипаж с блеском выиграет поединок. Иначе… трибунал. О проигрыше дуэли думать вообще не хотелось – это верная смерть, живым на этот раз немецкий ас никого не выпустит.  После удачного попадания последующие снаряды будут положены в десятку.

Местность была безлесная, но пересеченная, что давало нашему танку шанс для сближения благодаря маневренности и быстроходности машины. Поскольку 76-ти миллиметровая пушка не брала лобовую броню «Пантеры», поэтому нужно было к ней приблизиться на те самые 400 метров. Первый снаряд «Пантеры»,  как только противники увидели друг друга, пролетел мимо. Старшина Милюков сам управляет танком, прокладывая путь по ложбинам, пытаясь приблизиться на удобное расстояние для поражения. Второй снаряд немецкой пушки взорвался рядом. Механик-водитель – Николай Лукьянский,  находившийся на командирском месте, объявил, что второй снаряд был выпущен через 12 секунд.

Вот в эти, короткие отрезки времени 12 секунд, «тридцатьчетверка» летела навстречу во всю мощь своего двигателя, затем тормоз и очередной снаряд зарывается в землю перед самым носом боевой машины. И снова вперед на максимальной скорости. Немецкий ас посылал снаряд за снарядом, но «тридцатьчетверка» была неуязвима, она «росла» в немецком прицеле неестественно быстро. Не ожидая столь быстрого приближения русского танка, немец дрогнул и дал задний ход.

В какой-то момент, съезжая с горки, на секунду показалось днище «Пантеры». Этой секунды оказалось достаточно сержанту Семену Брагину, чтобы бронебойный снаряд его пушки поразил уязвимое место «Пантеры».

«Пантера» немецкого аса горела, а восторг в советском танке был неописуем. Но тут всех охладил голос комбата: «Милюков! Дуэлянт хренов, под суд пойдешь».

Суда, конечно, не было, а было как в истории великих сражений, после дуэли двух рыцарей, началось кровавое сражение противоборствующих армий.

Закончим с печальной лирикой и займемся математикой; вернемся на полигон для продолжения начатого эксперимента.

 

Откуда теплота?

 

Для вычисления количества теплоты, которое потребовалось на нагрев выбитой брони и головной части снаряда, необходимо вычислить их массу и измерить температуру нагрева.

При толщине стальной брони равной 100 мм, масса выбитой брони будет равна около 5 кг. Такую же массу возьмем и у снаряда, т.к. деформируется и нагревается (в первоначальный момент) только его головная часть.

Температура плавления обычной стали 1300–1400 °С. У бронированной легированной стали она несколько выше.

По снаряду сделаем следующее допущение. Т.к. летящий снаряд обладает большой кинетической энергией, то нет необходимости расплавлять весь металл в точке удара, поэтому возьмем температуру нагрева до 1000 °С.

В соответствии с первым законом термодинамики – количество теплоты Q, сообщенное телу массой m для изменения его температуры от Т0 до Т1, записывается математическим выражением:

Q=cm(T1T0)                                                 (3)

с=0,46  кДж/(кг·К) – удельная теплоемкость стали

m – масса выбитой брони и снаряда.

Подставив данные, получим:

Q=0.46·103∙(5+5)·1000º=4,6∙106 Дж                (4)

Далее уточним скорости. При выстреле из пушки снаряд имеет начальную скорость, порядка 700 м/с. Учитывая дальность стрельбы и скорость полета, возьмем скорость снаряда при подлете к цели – 250 м/с, и потерю этой скорости при проходе через броню в 3 раза. При этом толщина брони равна 100 мм (0,1 м).

Тогда снаряд пробьет броню за 0,0012 сек.

t=0,1/(250 / 3) = 0,0012 с                                (5)

Для более ясного понимания произошедшего и сопоставления, найдем эквивалент, выделившийся теплоты в течение 1 секунды и 1 минуты из пропорции:

4,6·106–0,0012 с=х–1 сек (1мин)

После вычислений получим, соответственно 3,833·109 Дж/с и 23·1010 Дж/мин.

Согласно справочным данным (справочник по физике Кошкин Н.И.) 1 кг каменного угля (марки Д) при сжигании выделит 21· 103 Дж, бензин высшей марки выделит 44,1 МДж. Для получения 3,833·109 Дж теплоты потребуется сжечь каменного угля 182,5 кг. Для получения  23·1010Дж потребуется сжечь 10952 кг каменного угля, или бензина 5215 кг, соответственно.

Если бы мы сумели за 1 минуту сжечь около 11 тонн угля или 5,2 тонны бензина, то смогли бы за это время нагреть стальное тело до 1000° массой до 500 тонн!

с – удельная теплоемкость стали.

Полагаю, что всякий разумный скажет – это фантастика. Это неосуществимая фантастика, если можно так выразиться.

Действительно, нагреть тело массой 10 кг до 1000° за двенадцать десятитысячных секунды обычными видами топлива, путем их сгорания – не возможно!

Поэтому, нагреть данную массу до температуры плавления металла с такой огромной скоростью сможет только…что? «Тепловые соударения частиц», как предписывает молекулярно-кинетическая теория? Или что-то другое? Например, источник, который находиться внутри (в объеме) этой массы, т.е. электрический генератор ЗЭТ.

Для выяснения последнего «или что-то другое» придется прибегнуть к логике и дальнейшим расчетам  количества теплоты.

Назад  Вперед

4 комментария

  1. VladimirSS:

    скажите, причём тут масса. если вы используете вес (5кг) то есть. то что можно получить на весах.
    второе
    вы предполагаете. что броня танка и головная часть снаряда расплавилась. испарилась, или всё-таки выбита?
    Если расплавилась. это одно
    Если испарилась. то это другое,
    Если выбита то это третье, так как связано с пластической деформацией и пределом прочности, а в этом случае тепла будет не так много
    весь парадокс в неправильном подходе. хотя возможно неправ я, так как условия чётко не обрисовано.

  2. Gennady Ershov:

    «скажите, причём тут масса. если вы используете вес (5кг) то есть. то что можно получить на весах.
    второе
    вы предполагаете. что броня танка и головная часть снаряда расплавилась. испарилась, или всё-таки выбита?
    Если расплавилась. это одно
    Если испарилась. то это другое,
    Если выбита то это третье, так как связано с пластической деформацией и пределом прочности, а в этом случае тепла будет не так много
    весь парадокс в неправильном подходе. хотя возможно неправ я, так как условия чётко не обрисовано».
    ———————————
    Масса при том, что относительно этого, выбитого куска металла, ведется весь расчет.
    Даже если не испарилась, даже если расплавилась, но не полностью, т.е. оплавилась, то теплота для этого процесса ниоткуда не прилетела, она возникла из внутренних источников, которые и совершили это оплавление.

  3. VladimirSS:

    Был такой проект «Колокол». там оди из корифеев сказал что он получил выделение энергии как при ядерном делении, там даже всё понятно, чего он работа, и чего добился.
    Ход ваших мыслей не последователен, так как разорван с действительностью процесса.

  4. Gennady Ershov:

    «Ход ваших мыслей не последователен, так как разорван с действительностью процесса.»
    ———————————-
    Основная масса комментаторов, прочитав одну статью, а некоторые не дочитав до конца, из какой либо рубрики сразу начинают наводить на нее, а чаще на автора, критику.
    ГОспода, не ленитесь открыть «карту сайта» и посмотреть сколько статей написано в данной рубрике. Также можно воспользоваться кнопками «Назад» «Вперед», они находятся внизу каждой статьи. Ознакомившись с логикой автора по теме и разобравшись в «последовательности мыслей», после этого можно и нужно критиковать.
    Начните знакомиться с «Введения» (http://gennady-ershov.ru/teplota-treniya/vvedenie.html), «Теплота при забивании гвоздя» (http://gennady-ershov.ru/teplota-treniya/gvozdya.html) и т.д., всего в рубрике «Теплота трения» опубликовано 11 статей.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


Ваш комментарий на модерации.