Предлагается уничтожать любые беспилотники в пределах прямой видимости сигнальным пистолетом со специальным «термитным» патроном. «Термитный» патрон формирует облаком летящих частиц жидкого металла с температурой 2500-2700 градусов. Продуктами горения алюминия с оксидом железа – термитной смесью. А в случае применения других оксидов, например никеля или хрома – температура частиц жидкого металла превысит 3000 °C.

Предлагается разработать состав и использовать специальный патрон для штатных сигнальных пистолетов. В патроне должны быть размещены метательный заряд, упаковка термитных шариков и специальный термитный запал. Благодаря особенностям возгорания упаковки термитных шариков – в полёте происходит их дополнительный небольшой разлёт в стороны. Таким образом обеспечивается широкий фронт летящего облака частиц жидкого металла с температурой более 3000 градусов.

ОКР:

Кто экспериментировал с горением термитных шариков – не доставит труда экспериментальным путём подобрать состав и размеры упаковки термитных шариков для специального патрона сигнального пистолета.

Термитная смесь — классическая, алюминиевая пудра и оксид железа. Связка — клей МОМЕНТ. Шарики прессуются из термитной смеси с связкой также классическим способом — во втулке внутренним диаметром 5 мм.

Известны два метода получения инверсной населенности:
быстрое расширение газа в сопле (колебательная температура газа больше температуры активных степеней свободы Т^> Т) и быстрый нагрев газа (например, в ударной волне), когда Т~> Т ^. Обращается внимание на то, что при сверх быстрого изменения температуры системы в силу различия времен релаксации для разных энергетических уровней в процессе установления термодинамического равновесия для некоторых пар энергетических уровней возникает состояние с отрицательной температурой. Возникает инверсия населённостей. Дальнейший самопроизвольный переход системы в нормальное состояние сопровождается излучением фотонов стохастически (не упорядочено).
Предлагается вариант конструктивного исполнения первого
метода (быстрое расширение газа в сопле) для получения инверсной
населенности.
Предлагается сменная насадка на ствол стрелкового оружия,
позволяющая преобразовать энергию пороховых газов холостого
патрона в инфракрасное лазерное излучение с длиной волны от 9,4 до
10,6 мкм .
О газодинамических лазерах:
Известно, что в случае быстрого понижения или резкого
повышения поступательной температуры газа, состоящего из много
атомных молекул (например, в ударных волнах), из-за разной скорости
колебательно-колебательного и колебательно-поступательного
обмена для различных компонентов смеси между некоторыми
квантовыми уровнями может возникнуть инверсная населённости.
26
Рассмотрим классический газодинамический лазер. В
газодинамических лазерах используется тепловая накачка. Если
нагретый газ быстро охладить, например, путем адиабатического
расширения, то населенность отдельных уровней не успевает быстро
установиться в соответствии с новой температурой. Такие уровни
называют «замороженными». Между «замороженными» и
нижележащими уровнями возникает на некоторое время инверсия
населенности.
Один из вариантов реализации данного способа заключается в
пропускании нагретого газа через сопло Лаваля со сверхзвуковой
скоростью (рис. 1). Углекислый газ, полученный в результате сжигания
топлива в камере сгорания, смешивается с азотом и водяным паром в
соотношении 7,5 : 91,7 : 1,2.
В результате образуется высокотемпературная газовая смесь
(Т1=14000 К), которая под высоким давлением со сверхзвуковой
скоростью (U= 4 М) проходит через сверхзвуковое сопло.
За соплом происходит быстрое расширение газовой смеси,
сопровождающееся его охлаждением (до Т2=3000
К). В силу
относительно большего времени жизни верхнего энергетического
уровня молекул СО2 и малого времени прохождения газа через сопло
населенность этого уровня сохраняется на значительных (до 1 м в
крупных лазерных установках) расстояниях от сопла.
Время жизни нижнего энергетического уровня значительно
меньше и его населенность быстро падает, и практически исчезает уже
на расстоянии 3 см от сопла. Это приводит к тому, что инверсия
населенности возникает уже на расстоянии 1 см от сопла и сохраняется
по направлению потока газа на протяженности свыше 1 м
Для получения стимулированного излучения в области, где
существует инверсионная населенность, устанавливаются зеркала
резонатора, ось которых перпендикулярна потоку газа.
В лазерных устройствах широко используются оптические
резонаторы, состоящие чаще всего из двух плоскопараллельных или
сферических зеркал. Оптические резонаторы обеспечивают
необходимую для лазерной генерации положительную обратную связь
и позволяют повысить плотность мощности светового поля до уровня,
при котором происходит эффективный съем энергии с активной
лазерной среды.
27
В газовой смеси, состоящей из 10% СО2 и 90% N2 при Т=14000 К
удельная мощность излучения составляет 40 кДж/кг. КПД
газодинамических ОКГ составляет 2-5% и увеличивается с ростом
температуры газовой смеси.
Энергетика пороховых газов:
В процессе выстрела штатного патрона образуются следующие
дымовые газы:
2KNC3 + 3C + S= N2 + 3CO2 +K2S.
Продукты сгорания пороха содержан необходимые элементы, как
азот и СО2 в возбуждённом состоянии.
Продукты сгорания имеют скорость истечения 1200-2000м/с.
Заявленные характеристики пороховых газов можно
использовать для создания активной среды газодинамического лазера.
Заключительным и необходимым элементом в создании
активной среды газодинамического лазера должны стать пары
воды для “подмораживания” СО2.
Осталось предложить резонатор, в котором истечение
пороховых газов используется на всей длине присутствия
инверсии населённости.
Резонатор:
Для заявленных целей предлагается использовать
принципиально новый псевдогиперболоидный резонатор.
Внешний вид псевдогиперболоидного резонатора заявлен на рис.
№ 1

Более подробная информация о новом резонаторе в форме
псевдогиперболоида представлена в публикации по следующей
ссылке — псевдогиперболоидный резонатор.
В конструктивном плане реализация газодинамической лазерной
насадки на основе псевдогиперболоида со сквозным полно проходным каналом для стрельбы штатным патроном заявлена на рис. № 2.

Рис. № 2. Газодинамическая лазерная насадка на основе
псевдогиперболоида.

Вывод:

Энергетика и состав истечения газов выстрела штатным патроном позволяет использовать их в качестве активной среды газодинамического лазера.

Сменная насадка – резонатор на основе псевдогиперболоида к стрелковому оружию позволит преобразовать энергию пороховых газов выстрела холостого патрона в инфракрасное лазерное излучение с длиной волны от 9,4 до 10,6 мкм.

Необходимым элементом в работе является ввод паров воды для “подмораживания” СО2.

Псевдогиперболоидный резонатор-насадка должен быть оборудован системой ввода паров воды в активную зону

В физическом плане процесс дистанционного подрыва противопехотных мин (разминирования) осуществляется путём воздействия на детонаторы противопехотных мин упругими высоко энергетическими тороидальными вихревыми газовыми кольцами.

Особенностью таких воздушных вихревых тороидальных газовых колец является  то, что при линейном распространении газовые кольца переносятся на достаточно большие расстояния почти всю  энергию формирования.

Для понимания происходящих процессов можно обратиться к  всем известному школьному эксперименту по физике с ящиком Вуда, который демонстрирует образование и движение низкоэнергетических вихревых колец. При этом такая стрельба воздушными кольцами не является чем-то новым. Курильщики любят пускать слабо энергетические дымовые кольца, которые могут, что  только на небольшом расстоянии ронять вертикально стоящие спички.

Основная проблема в этом случае заключается в том, чтобы сформировать высокоэнергетическое воздушное тороидальное кольцо с внутренней энергией,  которое при соприкосновении с любым препятствием в любом месте (сверх, вниз и т.п.) воздействовало на него с усилием взрослого человека, а именно, в 90 кг.

ТЕХНОЛОГИЯ

Вихре кольцевая газовая пушка представляет собой полузамкнутый патрубок детонационного горения топливовоздушной смеси со сферическим резонатором на выходе.

Вихре кольцевая газовая пушка формирует высоко энергетические газовые вихревые кольца  с частотой следования не более 3 герц.

Принцип работы вихре кольцевой газовой пушки основан на преобразовании в сферическом  резонаторе линейных волн детонационного горения топливовоздушной смеси в высоко энергетические вихревые кольца. В этом случае продукты детонационного горения  обладают огромной кинетической энергией, большая часть которых переходит в энергетику вихревого газового кольца и распространяется на значительное расстояние для заявленных целей.

Вариант конструктивного исполнения  вихре кольцевой газовой пушки представлен на рис. № 8.23.1

Рис. № 8.23.1. Схема детонационной пушки с сферическим резонатором на выходе.

Рабочий процесс предложенной воздушной вихревой импульсно-детонационной пушки основан на периодической  подаче в детонационный патрубок  топливовоздушной смеси, периодическом поджигании электро-искровым способом топливовоздушной смеси, распространении детонации в сферический резонатор и истечения продуктов в окружающее пространство формируя высокоэнергетическое вихревое кольцо.

ЧТО СДЕЛАНО НА ТЕКУЩИЙ МОМЕНТ:

Собран прототип генератора со сферическим резонатором диаметром 0,08 м. См. рис. № 8.23.2. 

Рис. № 8.23.2. Прототип генератора со сферическим резонатором диаметром 0,08 м.

Собран прототип генератора со сферическим резонатором диаметром 0,15 м. См. рис. № 8.23.3.

Рис. № 8.23.3. Прототип генератора со сферическим резонатором диаметром 0,15 м.

Визуализация формирования вихревого кольца показана на  рис. № 8.23.4. Вихревое кольцо на расстоянии 1 метр  сдвигает с места тестовый куб размером 0,15*0,15*015 м. и весом 5 кг. 

Рис. № 8.23.4. Вихревое газовое кольцо на выходе  сферического резонатора.

ВЫВОД:

Выведена зависимость энергии, переносимой вихревым кольцом от размеров  детонационной трубы, как квадрат произведения  длинны на внутренний диаметр —  (L*D)² .

Известны два метода получения инверсной населенности:
быстрое расширение газа в сопле (колебательная температура газа больше температуры активных степеней свободы Т^> Т) и быстрый нагрев газа (например, в ударной волне), когда Т~> Т ^. Обращается внимание на то, что при сверх быстрого изменения температуры системы в силу различия времен релаксации для разных энергетических уровней в процессе установления термодинамического равновесия для некоторых пар энергетических уровней возникает состояние с отрицательной температурой. Возникает инверсия населённостей. Дальнейший самопроизвольный переход системы в нормальное состояние сопровождается излучением фотонов стохастически (не упорядочено).
Предлагается вариант конструктивного исполнения первого
метода (быстрое расширение газа в сопле) для получения инверсной населенности.
Предлагается сменная насадка на ствол стрелкового оружия,
позволяющая преобразовать энергию пороховых газов холостого
патрона в инфракрасное лазерное излучение с длиной волны от 9,4 до 10,6 мкм .

О газодинамических лазерах:

Известно, что в случае быстрого понижения или резкого
повышения поступательной температуры газа, состоящего из много атомных молекул (например, в ударных волнах), из-за разной скорости колебательно-колебательного и колебательно-поступательного обмена для различных компонентов смеси между некоторыми квантовыми уровнями может возникнуть инверсная населённости.
Рассмотрим классический газодинамический лазер. В
газодинамических лазерах используется тепловая накачка. Если
нагретый газ быстро охладить, например, путем адиабатического
расширения, то населенность отдельных уровней не успевает быстро установиться в соответствии с новой температурой. Такие уровни называют «замороженными». Между «замороженными» и
нижележащими уровнями возникает на некоторое время инверсия
населенности.
Один из вариантов реализации данного способа заключается в
пропускании нагретого газа через сопло Лаваля со сверхзвуковой
скоростью (рис. 1). Углекислый газ, полученный в результате сжигания топлива в камере сгорания, смешивается с азотом и водяным паром в соотношении 7,5 : 91,7 : 1,2.
В результате образуется высокотемпературная газовая смесь
(Т1=14000 К), которая под высоким давлением со сверхзвуковой
скоростью (U= 4 М) проходит через сверхзвуковое сопло.
За соплом происходит быстрое расширение газовой смеси,
сопровождающееся его охлаждением (до Т2=3000
К). В силу относительно большего времени жизни верхнего энергетического уровня молекул СО2 и малого времени прохождения газа через сопло населенность этого уровня сохраняется на значительных (до 1 м в крупных лазерных установках) расстояниях от сопла.
Время жизни нижнего энергетического уровня значительно
меньше и его населенность быстро падает, и практически исчезает уже на расстоянии 3 см от сопла. Это приводит к тому, что инверсия населенности возникает уже на расстоянии 1 см от сопла и сохраняется по направлению потока газа на протяженности свыше 1 м.
Для получения стимулированного излучения в области, где
существует инверсионная населенность, устанавливаются зеркала
резонатора, ось которых перпендикулярна потоку газа.
В лазерных устройствах широко используются оптические
резонаторы, состоящие чаще всего из двух плоскопараллельных или сферических зеркал. Оптические резонаторы обеспечивают
необходимую для лазерной генерации положительную обратную связь и позволяют повысить плотность мощности светового поля до уровня, при котором происходит эффективный съем энергии с активной лазерной среды.
В газовой смеси, состоящей из 10% СО2 и 90% N2 при Т=14000 К
удельная мощность излучения составляет 40 кДж/кг. КПД газодинамических ОКГ составляет 2-5% и увеличивается с ростом
температуры газовой смеси.

Энергетика пороховых газов:

В процессе выстрела штатного холостого патрона образуются
следующие дымовые газы:
2KNC3 + 3C + S= N2 + 3CO2 +K2S.
Продукты сгорания пороха содержан необходимые элементы, как
азот и СО2 в возбуждённом состоянии.
Продукты сгорания имеют скорость истечения 1200-2000м/с.
Заявленные характеристики пороховых газов можно
использовать для создания активной среды газодинамического лазера.
Заключительным и необходимым элементом в создании
активной среды газодинамического лазера должны стать пары
воды в активной зоне для “подмораживания” СО2.
Осталось предложить резонатор, в котором истечение
пороховых газов используется на всей длине присутствия
инверсии населённости.

Резонатор:

Геометрия резонатора во многом определяет структуру лазерного
излучения. Рассмотрим резонатор, в котором необходимо обеспечить нахождения газа в резонаторе, в так называемом “возбужденном” состоянии.
Для газодинамического лазера-насадки предлагается
использовать конфокальный неустойчивый резонатор, рис. № 1.

Рис. 2. Неустойчивый конфокальный резонатор. 

Мода неустойчивого конфокального резонатора представляет
собой суперпозицию сферической волны, исходящей из общего фокуса и плоской волны. Лучи последней, покидая резонатор, формируют на выходе узконаправленное излучение.
С учётом того, что инверсия населенности при истечении
пороховых газов возникает на расстоянии 1 см от сопла и сохраняется по направлению потока газа на протяженности более 1 м., можно применить завихрение истечения пороховых газов в неустойчивом конфокальном резонаторе (рис. № 1). Вихревой поток пороховых газов внутри резонатор будет использоваться на всей длине присутствия инверсии населённости .

Вывод:

Энергетика и состав истечения газов дымного пороха холостого патрона позволяет использовать их в качестве активной среды газодинамического лазера.

Сменная конфокальная насадка – резонатор к стрелковому оружию позволит преобразовать энергию пороховых газов выстрела холостого патрона в инфракрасное лазерное излучение с длиной волны от 9,4 до 10,6 мкм.

Необходимым элементом в работе является ввод паров воды для “подмораживания” СО2.

Конфокальный резонатор-насадка должен быть оборудован системой ввода паров воды в активную зону.