Металічныя пены | Даследаванні і распрацоўкі сістэм балістычнай абароны для сучаснай вайны

Што такое балістычны матэрыял? Дзе выкарыстоўваецца?
У найбольш распаўсюджаных цвёрдых даспехах у якасці перагародак выкарыстоўваюцца керамічныя пласціны, але кераміка разбіваецца пры ўдары і губляе сваю энергію для працяглага бою. Большая частка металічнай пласціністай броні мае тую ж праблему, што кулі адслойваюцца пры ўдары. Гэтыя аскепкі могуць нанесці траўму ўладальніку даспеха. Карыстальнікі, якія наносяць на твар дадатковыя нашыўкі для броні, могуць быць вельмі нязручнымі і павялічваць выдаткі для асобы, кампаніі або ўрада. Развіццё палегчаных баявых тэхналогій, такіх як самалёты і машыны-амфібіі, а таксама неабходнасць павелічэння мабільнасці сухапутных войскаў патрабуюць балістычных матэрыялаў, якія працягваюць зніжаць вагу броні, адначасова паляпшаючы балістычныя характарыстыкі.
Балістычныя шчыты даступныя ў розных тыпах і класах. Гэтыя матэрыялы выкарыстоўваюцца для абароны шкла, броні аўтамабіляў, бронекамізэлек і шчытоў. Ламінаваныя пластыкавыя лісты прапануюць шырокі спектр абароны, ад сертыфікаванага герметычнага шкла да трацічных балістычных матэрыялаў. Балістычныя матэрыялы звычайна жорсткія, але могуць быць і мяккімі. Яны могуць быць складанымі, такімі як кеўлар, UHMWPE, Lexan або кампазіт з вугляроднага валакна, або простымі, такімі якалюміній, сталь, тытан або іншыя сплавы.
З развіццём тэхналогій балістычныя бронекамізэлькі карэнным чынам змяніліся. На рынку куленепрабівальных кашуляў адбываецца рэвалюцыя, якая стала больш бяспечнай і лёгкай. Гэта адкрыла новае поле бітвы для тэхналогіі кампазітнай металічнай пены (CMF), вывеўшы яе з вобласці медыцынскіх працэдур, пачынаючы ад аўтамабільных бампераў і заканчваючы заменай каленнага сустава.
Адзінкавыя або кампазітныя пенапласты адказваюць за гэта - гэта канструкцыйныя пенапласты ў форме полых металічных сфер, якія ўбудоўваюцца ў балістычныя прылады ў якасці асноўнага матэрыялу, а таксама ў якасці прамежкавых прадуктаў у складаных прымяненнях, такіх як бранявая сталь, кераміка і ДВП. Пена не толькі спыняе хуткасны ўдар куль і снарадаў, але і цалкам іх здрабняе. Нават бранябойныя кулі, прызначаныя спецыяльна для прарыву брані, не могуць іх прабіць.
Для ваяра пенапласт у сродках індывідуальнай абароны выкарыстоўвае:

• Бронекамізэлькі агульнага прызначэння
• Актыўныя флотацыйныя бронекамізэлькі
• Пасіўныя плаваючыя бронекамізэлькі
• Тактычныя балістычныя шлемы
• Камплекты балістычнай плечавай і бакавой абароны
• З казырком і абаронай пазваночніка
• Балістычныя шчыты

Для цяжкіх браніраваных прылад, а таксама выратавальнага рыштунку пенапласт выкарыстоўваецца ў розных сферах прымянення, уключаючы:

• Выраб кампазітнай брані
• Выраб мінна-стойкіх апорных пліт для аўтамабіляў
• Выраб ваенных скрынь

Што такое пенапласт? Што такое пенаметал і якія яго неверагодныя ўласцівасці?
Пенапласт - гэта кіпры металічны матэрыял, які ўтварае трохмерную сеткаватую структуру ў металічнай матрыцы. Так як ёсць шмат пор уметалічная пена, памер, колькасць, аднастайнасць, сувязь і герметызацыя пор уплываюць на яго ўласцівасці. Параметры, цесна звязаныя са ўласцівасцямі пенаметалаў, ўключаюць памер пор, агульную сітаватасць, эфектыўную сітаватасць, шчыльнасць і ўдзельную плошчу паверхні.
Пенаметал, як новы тып матэрыялу з металічнымі ўласцівасцямі і некаторымі асаблівымі фізічнымі ўласцівасцямі неметалічных матэрыялаў, атрымлівае ўсё больш увагі. Асноўныя ўласцівасці пенапласту наступныя:

• Звышлёгкі матэрыял (75-95% аб'ёму складаецца з пустой прасторы)
• Вельмі высокая сітаватасць
• Высокая трываласць на сціск у спалучэнні з добрымі ўласцівасцямі паглынання энергіі
• Нізкая цеплаправоднасць
• Высокая трываласць

Прынцып паглынання энергіі ўдару пенаметалаў
У дадатак да камерцыйнага выкарыстання для фільтрацыі, зніжэння шуму, ізаляцыі і носьбітаў каталізатараў,металічныя пеныз'яўляюцца моцным кандыдатам для прымянення ў кампазітных сістэмах броні ў галіне паглынання энергіі.
Як прылада балістычнай абароны пенапласт - гэта лёгкі, высокатрывалы пенапласт, выраблены з выкарыстаннем полых металічных сфер, убудаваных у суцэльную металічную матрыцу. Гэты матэрыял паказаў выдатныя механічныя ўласцівасці ў параўнанні з любым іншым металічным матэрыялам. Гэтыя выдатныя якасці пенапласту хутка затрымліваюць энергію пры ўдарах з высокай балістычнай хуткасцю ў параўнанні з квазістатычнай нагрузкай.
Камерцыйна даступныя паглынальнікі энергіі, якія звычайна паглынаюць кінэтычную механічную энергію, сціскаючы або адхіляючы яе пры адносна пастаянным напружанні на вялікай адлегласці, функцыянуюць збольшага падобна да спружын, але яны адскокваюць назад, што робіць іх прыладамі захоўвання энергіі, а не паглынальнікамі энергіі.
Сітаватая структура металічных пенапластаў дае ім унікальную крывую напружання-дэфармацыі; як толькі прыкладзенае напружанне перавышае плато экструзіі, пенапласт пачне сціскацца пры даволі пастаянным напружанні прыкладна да 50-70% дэфармацыі. Пашырэнне крывой напружання/дэфармацыі вызначае паводзіны ідэальнага паглынальніка энергіі.

Як дзейнічае пенапласт на бронекамізэлькі?
Было даказана, што пенапласт затрымлівае аскепкі куль і абараняе вас ад любых другасных пашкоджанняў. У большасці ваенных бронекамізэлек у якасці задняга пласта выкарыстоўваецца матэрыял, падобны на кеўлар, які звычайна мае рэйтынг III-A і сам па сабе спыняе патроны з пісталета. Мяккая браня спыняе кулі, рассейваючы энергію, і паколькі большасць куль ручнога агнястрэльнай зброі не такія вострыя, як вінтовачныя, вам проста трэба запаволіць іх хуткасць, каб яны не прабіліся пад скуру. Пласт успененага металу з'яўляецца амартызатарам бронекамізэлькі для куль больш высокай энергіі, для прыпынку якіх патрабуецца цвёрдая браня. Пашырэнне структуры стметалічная пенаперадае энергію сутыкнення значна менш эфектыўна, чым цвёрдыя кампаненты. У зоне ўдару пенапласт лёгка прылягае да прадмета ўздзеяння. Гэтая пластычная дэфармацыя лакальна паглынае механічную энергію. У любым выпадку вельмі малая частка энергіі сутыкнення паглынаецца цвёрдым целам. Некаторыя людзі таксама вырашылі дадаць трэці пласт ззаду мяккай броні, які называецца траўмапракладкай. Гэта пракладка, якая складаецца са слаёў неньютонаўскай вадкасці і пракладкі. Гэта дадаткова змякчае ўздзеянне кулі на ўладальніка.