Frage zur spezifischen Situation: Ich habe ein Schiff mit einem „Whipple“ -Schild, das aus 5 cm Titan (oder einem ähnlichen Material) besteht und etwa 50 Meter vom Hauptrumpf entfernt ist (der selbst ziemlich langlebig ist, mit einem viel leichteren Whipple-Schild). Schutz vor Einschlägen in der Größe von Sandkörnern), und dieser Schild wird von einem etwa 250 kg schweren Wolframprojektil mit einer Geschwindigkeit von etwa 60 km/s getroffen. Bei dieser Geschwindigkeit hat es eine kinetische Energie von etwa 100 Tonnen TNT. Nehmen wir an, das Wolframprojektil ist etwa zehnmal so lang wie breit, was einen Durchmesser von „etwa“ 10 cm und eine Länge von etwa einem Meter ergibt.
Hätte der Hauptschild genug Masse und Dicke, um das Projektil vollständig zu verdampfen, sodass der Sekundärschild mit den Trümmern fertig werden könnte, oder würde der Aufprall nur den vorderen Teil des Projektils zerstören und den Rest zum Schiff durchdringen lassen?
Um eine alte, aber nützliche Formel hervorzuheben, die aus der Arbeit an geformten Ladungsstrahlen abgeleitet wurde, die Panzerpanzerungen durchdringen:
ist die Eindringtiefe, ist die Länge des Penetrators, Und sind die Dichten des Penetrators bzw. des Ziels. Beachten Sie, dass sich dies vom klassischen Newtonschen Penetratormodell unterscheidet, da sich der Penetrator in diesem Fall so schnell bewegt, dass die Aufprallkräfte leicht alle intermolekularen Bindungen überwinden und daher sowohl der Penetrator als auch die Panzerung als Flüssigkeiten behandelt werden können.
Ohnehin. Wenn Sie ein meterlanges Projektil aus Wolfram stoppen möchten, wäre eine Möglichkeit, dies zu tun, eine Platte (oder mehrere Platten) aus Wolframpanzerung mit einer Gesamtdicke von etwas mehr als einem Meter, dann etwas Abstand und dann etwas mehr Abschirmung, um die Hochgeschwindigkeitsfragmente aufzuwischen. Wenn Sie eine weniger dichte Panzerung wie Aluminium wünschen, müssen Sie Ihre Panzerungsdicke um erhöhen oder 2,6 mal. Ihre 5 cm Titan (doppelt so dicht wie Aluminium, aber weit unter Wolfram) werden die vorderen 25 mm des Projektils abschlagen, und der Rest wird passieren.
Nachtrag
Nachdem man sich ein wenig darüber informiert hat, scheint es, dass man sich Gedanken über die explosive Wirkung der Energie gemacht hat, die bei dieser Art von Kollision freigesetzt wird. Der Aufprall erzeugt ein gewisses seitliches Spritzen des Impaktors, und ein gewisses Maß an Schaden breitet sich auch im Impaktor nach oben aus. Was ich gefunden habe, scheint sehr handgewellt zu sein, also nehmen Sie es mit einer kleinen Prise Salz.
Wir können das Volumen des Kraters, der durch einen Einschlag herausgehauen wurde, annähern als Wo ist die kinetische Energie des Projektils und ist die Kraterfestigkeit des betreffenden Materials, handgewellt auf das Dreifache seiner Streckgrenze. Die Streckgrenze von Wolfram beträgt 750 MPa, daher wird seine Kraterfestigkeit mit 2,25 GJ/m 3 definiert . Wir können uns vorstellen, dass Ihr Stab stationär ist und von einem 10 cm breiten, 5 cm tiefen zylindrischen Projektil aus Titan getroffen wird. So viel Titan wiegt 1,77 kg und hat eine kinetische Energie von etwa 3,2 GJ. Dies ergibt ein Kratervolumen von etwa 1,47 m 3 und unter der Annahme, dass dieser im Wesentlichen kugelförmig ist, einen Kraterradius von etwa 34 cm. Das ist ziemlich viel mehr als die 2,5 cm, die uns die hydrodynamische Annäherung gegeben hat, was angesichts der enormen Menge an Energie, die involviert ist, nicht wirklich überraschend ist.
Was es jedoch nicht ausreicht, um die ganze Rute in Stücke zu sprengen. Die hinteren zwei Drittel des Impaktors bleiben intakt und werden einfach weitertransportiert und so jedem an Bord des Schiffes den Tag absolut ruinieren.
Der extreme Abstand Ihrer Panzerung würde gegen nicht feste Projektile (wie moderne HEAT-Geschosse mit geformter Ladung) wirken, da der Jet über diese Entfernung nicht zusammen bleibt. Dies gilt jedoch nicht unbedingt für eine Stange aus massivem Wolfram, bei der die Spitze abgetragen wird, aber über diese Spannweite von 50 m im Wesentlichen intakt bleibt und dann aller Wahrscheinlichkeit nach ein riesiges Loch in Ihr Schiff reißt.
Beachten Sie, dass selbst wenn die Panzerung das Projektil stören würde , sie Sie immer noch nur retten würde, wenn Sie mehrere Panzerungsschichten von beträchtlicher Dicke hätten. Sie haben immer noch den größten Teil des 250-kg-Projektils, das mit 60 km / s auf Sie zufliegt, und eine Panzerung, die " vor Einschlägen in Sandkorngröße schützen soll ", wird der Aufgabe absolut nicht gewachsen sein und Sie werden total verstümmelt.
Beachten Sie nun, dass, wenn diese Panzerung in der Lage war, das Projektil zu stören (und ich vermute, dass dies nicht der Fall ist), die einfachste Gegenmaßnahme aus Sicht des Angreifers darin besteht, mehrere kleinere Projektile abzufeuern, die entlang ihrer Flugbahn leicht voneinander getrennt sind. Indem die einzelne massive Patrone in 10 Zylinder mit jeweils 10 cm Breite und Höhe zerlegt wird, ist es für aufeinanderfolgende Penetratoren möglich, durch das Loch zu reisen, das der Penetrator direkt vor ihnen hinterlassen hat. Ein solches Projektil könnte vernünftigerweise 9 Panzerungsschichten durchschlagen, clevere reaktive Panzerungen besiegen und dem Schiff im Inneren einen ernsthaften Schlag versetzen.
60 km/s ist so hoch, dass Sie alle Grenzen zwischen den Atomen und thermische Bewegungen vernachlässigen und sowohl Panzerung als auch Rakete als eine Reihe unabhängiger Atome betrachten können. In den ersten Stadien des Aufpralls würden Raketenatome Panzerungsatome durchdringen . Dann beginnt die Streuung von Wolframatomen an Wolframatomen. Man kann es einfach nicht Verdunstung nennen – es wäre eine Untertreibung.
Da die Materialien die gleichen sind, würde die Streuung auf einer "Atom für Atom"-Basis erfolgen. Also würden nur diese 5 cm von diesem Wolframstab "abgestreut" werden und 95 cm davon würden immer noch den Hauptrumpf treffen. In diesem Rumpf würde sich dieser Stab höchstens "95 Wolframäquivalent cm" bewegen (bei Stahl wäre es doppelt so viel), bevor alles "zerstreut" wird.
Das alles bedeutet, dass 5 % der Stabenergie am Schild (als 5 t TNT-Explosion) und 95 % der Energie am und im Rumpf (95 t TNT-Explosion) freigesetzt würden.
UPD: Die beste Verteidigung gegen diese Stangen wäre kontraintuitiv: Wenn Sie ein Schiff aus dünnem Aluminium mit einer Gesamtbreite in einem Weg der Stange von etwa 5 mm herstellen, würden nur etwa 0,1% einer Stange Energie liefern (100 kg TNT - aber es würde zwischen jeder Oberfläche verstreut sein) und es würde einfach durchfliegen und ein Loch mit einem Durchmesser von etwa Metern hinterlassen. Was viel besser ist als eine fast nukleare Explosion im Inneren.
Wie viele andere Poster betonten, wird der Whipple Shield nicht viel gegen ein sehr großes, dichtes Projektil ausrichten. Sein Zweck ist es, den Aufprall sehr kleiner Objekte wie Staubkörner oder Mikrometeore zu absorbieren.
Es ist jedoch möglich, dieses Prinzip zu nehmen und es als eine Art aktive Panzerung anzuwenden. Anstelle einer festen Platte kann das Schiff Batterien kleiner Raketen und ein aktives Radarsystem tragen, das die Raketen auf das ankommende Projektil abfeuert. Jede Rakete kann beim Start einen schirmartigen Whipple Shield einsetzen und in Position vor dem Projektil manövrieren, und der gesamte Raketenschwarm Whipple Shields wird sich in einer Linie anordnen, sodass das Projektil am Ende durch mehrere Abschirmschichten fliegt.
Das gewünschte Ergebnis ist, dass das Projektil nach mehreren Einschlägen auseinanderbricht und die kleineren Teile entweder von der Endpanzerung des Schiffes absorbiert werden oder harmlos vorbeifliegen.
Die gesamte Anordnung müsste dem israelischen "Iron Dome"-System ähnlich sein, das in der Lage ist, eingehende Geschosse zu verfolgen und nur dann zu starten, wenn es berechnet, dass das Projektil tatsächlich auf das Schiff treffen wird. Dies spart Munition und erhöht auch die Unsicherheit für den Angreifer, er kann nicht eindeutig feststellen, ob das System die gesamte Munition verbraucht hat oder nicht, und muss dann zusätzliche Runden auf jedes Ziel tragen und abfeuern, um sicherzustellen, dass er es überwinden kann. Da es in einer Weltraumschlacht mehrere Verteidigungsebenen gibt, von Lasern über ECM bis hin zu Abwehrraketen und Terminalverteidigung, gehen dem feindlichen Raumschiff entweder die Runden aus, oder die Kosten für den Bau zusätzlicher Raumfahrzeuge und Raketen bedeuten, dass sie einige aufgeben müssen andere Fähigkeit (vielleicht in der größeren zivilen Wirtschaft).
Der Hauptzweck besteht also nicht darin, das Schiff zu verteidigen, sondern vielmehr genug Unsicherheit in die taktischen, operativen und strategischen Berechnungen des Gegners zu bringen, um ihn davon abzuhalten, überhaupt einen Angriff zu versuchen.
Was ist mit den Auswirkungen einer elektromagnetischen Ladung auf die Abschirmung? Es könnte zwar nicht viel dazu beitragen, diese kinetische Energie zu negieren, aber vielleicht könnte es den Stab oder seine Fragmente in harmlose Richtungen ablenken ...
Mark Ripley
Wolfsschild