Pregunta de situación específica: tengo una nave con un escudo 'whipple' que consta de 5 cm de titanio (o un material similar) espaciado a unos 50 metros del casco principal (que en sí mismo es bastante duradero, con un escudo mucho más liviano para proteger de impactos del tamaño de un grano de arena), y ese escudo es golpeado por un proyectil de tungsteno que pesa unos 250 kg con una velocidad de unos 60 km/s. A esa velocidad, tiene una energía cinética equivalente a 100 toneladas de TNT. Supongamos que el proyectil de tungsteno es unas diez veces más largo que ancho, lo que lo haría "unos" 10 cm de diámetro y un metro de largo.
¿El escudo principal tendría suficiente masa y grosor para vaporizar el proyectil por completo, permitiendo que el escudo secundario maneje los escombros, o el impacto solo destruiría la parte delantera del proyectil, permitiendo que el resto pasara a la nave?
Para obtener una fórmula antigua pero útil derivada del trabajo en chorros de carga con forma que penetran la armadura del tanque:
es la profundidad de penetración, es la longitud del penetrador, y son las densidades del penetrador y del objetivo respectivamente. Tenga en cuenta que esto es diferente del modelo de penetrador newtoniano clásico, porque en este caso el penetrador viaja tan rápido que las fuerzas de impacto superarán fácilmente cualquier enlace intermolecular y, por lo tanto, tanto el penetrador como la armadura pueden tratarse como fluidos.
De todos modos. Si desea detener un proyectil de un metro de largo hecho de tungsteno, una forma de hacerlo sería tener una placa (o varias placas) de armadura de tungsteno con un grosor total de poco más de un metro, luego algo de espacio, luego algo adicional. blindaje para limpiar los fragmentos de alta velocidad. Si desea una armadura menos densa, como el aluminio, deberá aumentar el grosor de su armadura en o 2,6 veces. Sus 5 cm de titanio (el doble de denso que el aluminio, pero muy por debajo del tungsteno) derribarán los 25 mm frontales del proyectil y todo el resto pasará.
Apéndice
Habiendo leído un poco más sobre esto, parece que se ha pensado en el efecto explosivo de la energía liberada en este tipo de colisión. El impacto producirá una cierta cantidad de salpicaduras laterales del impactador, y una cierta cantidad de daño también se propagará hacia arriba del impactador. Lo que he encontrado parece muy ondulado, así que tómalo con una pizca de sal.
Podemos aproximar el volumen del cráter excavado por un impacto como dónde es la energía cinética del proyectil y es la resistencia a la formación de cráteres del material involucrado, agitado a mano para que sea tres veces su límite elástico. El límite elástico del tungsteno es de 750 MPa, por lo que su resistencia a la formación de cráteres se define como 2,25 GJ/m 3 . Podemos imaginar su varilla estacionaria, con un proyectil cilíndrico de titanio de 10 cm de ancho y 5 cm de profundidad golpeándola. Esa cantidad de titanio pesa 1,77 kg y tiene una energía cinética de aproximadamente 3,2 GJ. Esto nos da un volumen de cráter de aproximadamente 1,47 m 3 y, suponiendo que sea básicamente esférico, un radio de cráter de aproximadamente 34 cm. Eso es bastante más que los 2,5 cm que nos dio la aproximación hidrodinámica, lo que, dada la enorme cantidad de energía involucrada, no es realmente sorprendente.
Lo que no es, sin embargo, es suficiente para volar toda la barra en pedazos. Los dos tercios traseros del impactador permanecerán intactos y seguirán transportándose en camiones, arruinando absolutamente el día de cualquiera a bordo del barco.
El espaciado extremo de su armadura funcionaría contra proyectiles no sólidos (como las rondas HEAT modernas de carga en forma) porque el avión no permanecerá unido en esa distancia. Sin embargo, esto no es necesariamente cierto en el caso de una barra de tungsteno sólida, a la que se le cortará la punta, pero podría permanecer básicamente intacta durante ese lapso de 50 m y luego, con toda probabilidad, abrir un gran agujero en su nave.
Tenga en cuenta que incluso si la armadura interrumpiera el proyectil, solo lo salvaría si tuviera varias capas de armadura de un grosor considerable. Todavía tienes la mayor parte del proyectil de 250 kg volando hacia ti a 60 km / s, y la armadura que está destinada a " protegerte de los impactos del tamaño de un grano de arena " no estará a la altura de la tarea y quedarás totalmente destrozado.
Ahora, tenga en cuenta que si esta armadura fue capaz de interrumpir el proyectil (y sospecho que no lo es), entonces la contramedida más simple desde el punto de vista del atacante es disparar múltiples proyectiles más pequeños, ligeramente separados a lo largo de su trayectoria. Al dividir la sola ronda masiva en 10 cilindros, cada uno de 10 cm de ancho y alto, es posible que los penetradores sucesivos viajen a través del agujero dejado por el penetrador justo en frente de ellos. Un proyectil de este tipo podría perforar razonablemente 9 capas de armadura, derrotar a la armadura reactiva inteligente y dar un golpe serio al interior del buque.
60 km / s es tan alto que puede ignorar cualquier límite entre átomos y movimiento térmico y considerar tanto la armadura como el misil como un conjunto de átomos independientes. En las primeras etapas del impacto, los átomos de los misiles pasarían a través de los átomos de la armadura. Entonces comienza la dispersión de átomos de tungsteno sobre átomos de tungsteno. Simplemente no puedes llamarlo evaporación, sería un eufemismo.
Dado que los materiales son los mismos, la dispersión sería "átomo por átomo". Entonces, solo estos 5 cm serían "esparcidos" de esta varilla de tungsteno y 95 cm aún golpearían el casco principal. En ese casco, esta varilla viajaría como máximo "95 cm equivalentes a tungsteno" (sería el doble para el acero) antes de que todo se "disperse".
Eso significa que el 5 % de la energía de la varilla se liberaría en el escudo (como una explosión de TNT de 5 t) y el 95 % de la energía se liberaría en el casco (95 t de explosión de TNT).
UPD: la mejor defensa contra estas varillas sería contraria a la intuición: si hace que su envío sea de aluminio delgado con un ancho total en la trayectoria de la varilla de unos 5 mm, solo alrededor del 0,1 % de una varilla suministraría energía (100 kg de TNT - pero estaría esparcido entre cada superficie) y simplemente volaría, dejando un agujero de unos metros de ancho. Lo cual es mucho mejor que una explosión casi a escala nuclear en el interior.
Como muchos otros carteles señalaron, el Escudo de Whipple no hará mucho contra un proyectil denso y de gran tamaño. Su propósito es absorber el impacto de objetos muy pequeños como granos de polvo o micrometeoritos.
Sin embargo, es posible tomar este principio y aplicarlo como una forma de armadura activa. En lugar de una placa fija, la nave puede transportar baterías de pequeños cohetes y un sistema de radar activo que dispara los cohetes al proyectil entrante. Cada cohete en el momento del lanzamiento puede desplegar un Whipple Shield similar a un paraguas y maniobrar en posición frente al proyectil, y toda la bandada de cohetes Whipple Shields se colocará en una línea, por lo que el proyectil terminará volando a través de múltiples capas de protección.
El resultado deseado es que el proyectil se rompa después de múltiples impactos y las piezas más pequeñas sean absorbidas por el blindaje terminal de la nave o pasen volando sin causar daño.
Todo el arreglo tendría que ser algo así como el sistema israelí "Cúpula de Hierro", capaz de rastrear las rondas entrantes y solo lanzarlas cuando calcula que el proyectil realmente impactará en la nave. Esto ahorra municiones y también agrega incertidumbre para el agresor, no podrá determinar claramente si el sistema ha gastado todas las municiones o no, y luego debe llevar y disparar rondas adicionales a cada objetivo para asegurarse de que pueda superarlo. Dado que hay múltiples capas de defensa en una batalla espacial, desde láseres hasta ECM, contramisiles y defensa terminal, la nave espacial enemiga se quedará sin rondas o el costo de construir naves espaciales y misiles adicionales significará que tendrán que renunciar a algunos. otra capacidad (tal vez en la economía civil más grande).
El objetivo principal, entonces, no es defender el barco, sino inducir suficiente incertidumbre en los cálculos tácticos, operativos y estratégicos del adversario para disuadirlo de intentar una agresión en primer lugar.
¿Qué pasa con los efectos de agregar una carga electromagnética al escudo? Si bien podría no hacer mucho para negar esa energía cinética, tal vez podría desviar la varilla o sus fragmentos en direcciones inofensivas...
marca ripley
escudo de lobo