Nestemäinen "haarniska" ihmisten suojelemiseksi

Nestemäinen "haarniska" ihmisten suojelemiseksi
Nestemäinen "haarniska" ihmisten suojelemiseksi

Video: Nestemäinen "haarniska" ihmisten suojelemiseksi

Video: Nestemäinen
Video: Hubble - 15 years of discovery 2024, Huhtikuu
Anonim

Tärkein keino suojata henkilöstöä luoteilta ja sirpaleilta on tällä hetkellä suojapanssari. Viime vuosikymmenten aikana se on edennyt pitkälle, mutta sen seurauksena vain kolme versiota sen suunnittelusta, jotka olivat jossain määrin yhteydessä toisiinsa, olivat yleisimpiä. Niinpä käytetään metallilevyihin, kevlariin ja yhdistettyihin kehyspanssareita, joissa Kevlar -levyt on yhdistetty vastaavan metallin levyihin. Muinaista kehitystä, kuten lamellipanssaria, yritetään säännöllisesti sovittaa luoteja vastaan, mutta tällä alalla ei ole saavutettu erityistä menestystä.

Nestemäinen "haarniska" ihmisten suojelemiseksi
Nestemäinen "haarniska" ihmisten suojelemiseksi

Nykyaikaisten suojapanssarien suurin ongelma on suhde "paino - suojan laatu". Toisin sanoen luotettavampi vartalohaarniska osoittautuu raskaaksi, ja jolla on hyväksyttävä paino, on liian alhainen suojausluokka. Muuten, tämä on juuri se ongelma, jonka Kevlarin piti ratkaista. Viime vuosisadan 70 -luvulla tutkimuksen aikana havaittiin, että tiheästä kudotusta Kevlar -kankaasta, joka oli asetettu useisiin kerroksiin, haihtuu luodin energia tehokkaasti koko pinnalle, joten luoti ei voi tunkeutua koko Kevlar -pussiin. Yhdessä sopivasta metallista (esimerkiksi titaanista) valmistetun levyn kanssa tämä Kevlar-kankaan ominaisuus mahdollisti suhteellisen kevyiden luodinkestävien liivien luomisen, joilla on samat suojaominaisuudet kuin täysmetallisilla.

Kevlar-metallisella haarniskalla on kuitenkin haittoja. Erityisesti sillä on edelleen merkittävä paino ja huomattava paksuus. Sotilaan taistelutyön tapauksessa sillä voi olla suuri merkitys: taistelija joutuu kantamaan hartioillaan lisäpainoa, jota voitaisiin käyttää enemmän ampumatarvikkeiden tai tarvikkeiden ottamiseen. Mutta tässä tapauksessa sinun on valittava hyötykuorman ja terveyden välillä, ellei elämä. Valinta on siis selvä. Tiedemiehet ympäri maailmaa ovat kamppailleet ratkaistakseen tämän ongelman yli tusina vuotta, ja on jo saavutettu tiettyjä menestyksiä. Vuonna 2009 tuli lähes sensaatiomainen uutinen. Ryhmä brittiläisiä tutkijoita R. Palmerin johdolla on kehittänyt erityisen geelin nimeltä D3O. Sen erityispiirre on se, että huomattavan voiman vaikutuksesta geeli kovettuu säilyttäen suhteellisen pienen painonsa. Ilman vaikutusta geelipussi pysyi pehmeänä ja joustavana. D3O -geeliä ehdotettiin käytettäväksi haarniskoissa, erikoismoduuleissa ajoneuvojen suojaamiseksi ja jopa pehmeänä vuorena sotilaiden kypärissä. Viimeinen kohta näyttää erityisen mielenkiintoiselta. Palmerin mukaan tällaisella vuorella varustetusta kypärästä tulee luodinkestävä. Eikö hän todella tiedä, minkä hinnan ensimmäisen maailmansodan sotilaat maksoivat luodinkestävistä kypäristä? Siitä huolimatta Ison -Britannian puolustusministeriö kiinnostui geelistä ja myönsi 100 000 punnan avustuksen Palmerin laboratorioon. Sen jälkeen kuluneiden kolmen vuoden aikana on säännöllisesti ilmestynyt uutisia työn edistymisestä, valokuva- ja videomateriaalit geelin seuraavan version testeistä, mutta D3O: lla varustettua kypärää tai liiviä ei ole vielä osoitettu.

Hieman myöhemmin samanlainen geeli esiteltiin DARPA -viraston edustajille. Amerikkalaisen vastineen D3O on kehittänyt Armor Holdings. Se toimii täsmälleen samalla periaatteella. Molemmat geelit ovat olennaisesti sitä, mitä fysiikka kutsuu ei-Newtonin nesteeksi. Tällaisten nesteiden tärkein piirre on niiden viskositeetin luonne. Useimmissa tapauksissa nämä ovat nestemäisiä kiinteiden aineiden liuoksia, joissa on suhteellisen suuria molekyylejä. Tämän ominaisuuden vuoksi ei-Newtonin nesteen viskositeetti riippuu suoraan nopeusgradientista. Toisin sanoen, jos keho on vuorovaikutuksessa sen kanssa pienellä nopeudella, se yksinkertaisesti hukkuu. Jos keho osuu ei-newtonilaiseen nesteeseen riittävän suurella nopeudella, se estyy tai jopa heitetään pois liuoksen viskositeetin ja joustavuuden vuoksi. Samanlainen neste voidaan valmistaa jopa kotona tavallisesta vedestä ja tärkkelyksestä. Joidenkin ratkaisujen tällaiset ominaisuudet ovat olleet tiedossa jo pitkään, mutta suhteellisen äskettäin ne alkoivat käyttää ei-newtonilaisia nesteitä luoteja ja sirpaleita vastaan.

Viimeisimmän onnistuneen "nestepanssari" -projektin loi BAE Systemsin brittiläinen haara. Niiden koostumus Shear Thickening Liquid (toiminimi luodinkestävä kerma) ilmestyi vuonna 2010, ja sitä ei ole tarkoitus käyttää yksinään, vaan yhdessä Kevlar -arkkien kanssa. BAE Systems ei paljasta niiden ei-newtonilaisen nesteen koostumusta suojapanssarille ilmeisistä syistä, mutta fysiikan tuntemuksesta voidaan tehdä tiettyjä johtopäätöksiä. Todennäköisesti se on jonkin aineen (aineiden) vesiliuos, jolla on sopivimmat viskositeettiominaisuudet voimakkaille iskuille. Shear Thickening Liquid -projektissa lopulta luotiin täysimittainen, vaikkakin kokenut, haarniska. "Paksummassa" on sama paksuus kuin 30-kerroksisella Kevlar-liivillä, ja siinä on kolme kertaa vähemmän kerroksia synteettistä kangasta ja puolet painosta. Suojauksen kannalta nestemäisellä STL Gel Body Armourilla on lähes sama suoja kuin 30-kerroksisella Kevlarilla. Kangasarkkien määrän ero kompensoidaan erikoispolymeeripusseilla, joissa on ei-newtonilaista geeliä. Vuonna 2010 aloitettiin valmiiden geelipohjaisten prototyyppien prototyyppien testaus. Tätä varten kokeellisia ja kontrollinäytteitä ammuttiin. 9 mm: n Luger-patruunan 9 mm: n luoteja ammuttiin erityisestä pneumaattisesta tykistä, jonka kuonon nopeus oli noin 300 m / s, mikä on jonkin verran samanlainen kuin useimmat tälle patruunalle asetetut ampuma-aseet. Kokeellisen ja kontrollivarteen suojan ominaisuudet olivat suunnilleen samat.

Nesteellä suojatussa haarniskassa on kuitenkin useita haittoja. Ilmeisin niistä on geelin juoksevuus normaaliolosuhteissa: se voi vuotaa ulos luodinreiän läpi ja liivin suojaustaso heikkenee merkittävästi. Lisäksi ei-newtonilainen neste tai geeli ei pysty absorboimaan tai hajottamaan kokonaan luodin energiaa. Näin ollen merkittävä suorituskyvyn paraneminen on mahdollista vain, jos samanaikaisesti käytetään Kevlaria, nestepusseja ja metallilevyjä. On selvää, että tässä tapauksessa painoetuista ei voi jäädä jälkiä, tietenkin, jos vertaat tällaista liiviä vain Kevlariin. Samalla pientä painonnousua voidaan pitää varsin riittävänä maksuna suojaavien ominaisuuksien parantamisesta.

Valitettavasti toistaiseksi yksikään haarniska tai muu suoja ei-Newtonin nesteen periaatteilla on poistunut laboratoriokokeiden vaiheesta. Kaikki tätä ongelmaa käsittelevät tutkimusorganisaatiot pyrkivät ensisijaisesti parantamaan nesteiden / geelien suojauksen tehokkuutta ja vähentämään niiden tiheyttä vähentääkseen suojapanssarin tai kypärän kokonaispainoa. Aika ajoin näyttää vahvistamattomia tietoja, että tämä tai tuo näyte on menossa brittiläisiin tai amerikkalaisiin yksiköihin koekäyttöön, mutta tähän mennessä ei ole saatu virallista vahvistusta. Ehkä ulkomaiden turvallisuusjoukot pelkäävät yksinkertaisesti luottaa taistelijoiden elämään uuteen ja rehellisesti sanottuna vielä näyttämättä luotettavaan tekniikkaan.

Suositeltava: