Британский инженер-аэрокосмист Том Стэнтон построил требушет, способный разгонять снаряд до сверхзвуковой скорости. Его 4-граммовый снаряд достиг 1248 км/ч, что на 15 км/ч превышает скорость звука на уровне моря. Факт преодоления звукового барьера подтвержден характерным хлопком и эхом ударной волны.
В отличие от средневековых прототипов, метавших тяжелые камни для разрушения стен, устройство Стэнтона использует гравитационный противовес и систему шкивов с передаточным отношением 3:1. Это позволяет максимизировать передачу энергии от массивного груза к легкому снаряду.
Рычаг изготовлен из углеродного волокна — жесткого и легкого материала, способного выдержать высокие нагрузки без деформации. Все детали вырезаны на самодельном фрезерном станке с ЧПУ, собранном инженером в домашней мастерской. Перед финальным запуском Стэнтон провел стресс-тесты и перепроектировал узлы, которые показали слабые места.
Эксперимент проводился поэтапно: инженер увеличивал противовес с шагом 10 кг, фиксируя скорость снаряда. При массе противовеса 10 кг снаряд разгонялся до 635 км/ч. С увеличением до 40 кг скорость выросла до 1150 км/ч, что всего на 82 км/ч ниже скорости звука. Попытка использовать 50-килограммовый противовес привела к поломке требушета — конструкция не выдержала пиковых нагрузок.
Тогда Стэнтон вернулся к 40-килограммовому грузу и снизил массу снаряда с исходных нескольких десятков граммов до четырех граммов, чтобы уменьшить требуемое ускорение. В результате финальный запуск показал скорость 1248 км/ч.
Теоретически любой объект в свободном падении ускоряется не быстрее 9,81 м/с² из-за постоянной силы тяжести на поверхности Земли, поэтому прямое падение груза не может дать сверхзвуковой скорости снаряда. Однако кинематическая схема требушета с рычагом и пращой преобразует медленное движение тяжелого противовеса в быстрое движение легкого снаряда за счет разницы плеч и накопленной потенциальной энергии. Система шкивов с передачей 3:1 дополнительно увеличивает усилие, хотя и уменьшает ход. Сочетание этих факторов позволило обойти фундаментальное ограничение гравитационного ускорения.
Стэнтон известен по своему YouTube-каналу с 1,5 миллиона подписчиков, где публикует проекты вроде самолета с воздушным двигателем или велосипеда на двигателе Стирлинга, однако нынешнее достижение выделяется даже на фоне его предыдущих работ. Практического применения у сверхзвукового требушета нет — современная артиллерия и авиация решают те же задачи эффективнее. Тем не менее, это наглядная демонстрация того, что даже древняя механическая схема, усиленная современными материалами и точным расчетом, способна достичь результата, который ранее считался недостижимым для гравитационных метательных машин.
Изобретателю впервые в истории удалось преодолеть звуковой барьер с помощью чисто механического осадного орудия, приводимого в действие исключительно силой тяжести. Эксперимент не имеет прикладной ценности для военной или космической отрасли, но служит впечатляющим доказательством того, что грамотная кинематика и легкие композитные материалы могут выжать максимум из физических законов даже в условиях, где, казалось бы, все давно изучено.
Читайте также нашу статью о том, как General Atomics показала новый артиллерийский снаряд увеличенной дальности.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
