Μεταλλικοί Αφροί | Ε&Α Συστημάτων Βαλλιστικής Προστασίας για Εφαρμογές Σύγχρονου Πολέμου

Τι είναι το βαλλιστικό υλικό; Πού χρησιμοποιείται;
Η πιο κοινή σκληρή θωράκιση θα χρησιμοποιεί κεραμικές πλάκες ως διαφράγματα, αλλά το κεραμικό θρυμματίζεται κατά την πρόσκρουση και χάνει την ενέργειά του για συνεχή μάχη. Οι περισσότερες θωράκιση από μεταλλική πλάκα έχουν το ίδιο πρόβλημα με τις σφαίρες να ξεφλουδίζουν κατά την πρόσκρουση. Αυτά τα θραύσματα μπορεί να προκαλέσουν τραυματισμό στον χρήστη της πανοπλίας. Οι χρήστες που εφαρμόζουν δευτερεύοντα μπαλώματα πανοπλίας στα πρόσωπά τους μπορεί να είναι πολύ άβολα και να προσθέτουν κόστος στο άτομο, την εταιρεία ή την κυβέρνηση. Η ανάπτυξη ελαφρών τεχνολογιών μάχης όπως τα αεροσκάφη και τα αμφίβια οχήματα, καθώς και η ανάγκη αύξησης της κινητικότητας των επίγειων δυνάμεων, απαιτούν βαλλιστικά υλικά που συνεχίζουν να μειώνουν το βάρος της θωράκισης βελτιώνοντας παράλληλα τη βαλλιστική απόδοση.
Οι βαλλιστικές ασπίδες διατίθενται σε διάφορους τύπους και ποιότητες. Αυτά τα υλικά χρησιμοποιούνται για την προστασία γυαλιού, θωράκισης οχημάτων, θωράκισης σώματος και ασπίδων. Τα πλαστικοποιημένα πλαστικά φύλλα προσφέρουν ένα ευρύ φάσμα προστασίας, από πιστοποιημένο σφραγισμένο γυαλί έως τριτογενή βαλλιστικά υλικά. Τα βαλλιστικά υλικά είναι συνήθως άκαμπτα, αλλά μπορεί επίσης να είναι μαλακά. Μπορεί να είναι πολύπλοκα, όπως Kevlar, UHMWPE, Lexan ή σύνθετα υλικά από ανθρακονήματα, ή απλά, όπως π.χ.αλουμίνιο, χάλυβας, τιτάνιο ή άλλα κράματα.
Με την πρόοδο της τεχνολογίας, η βαλλιστική θωράκιση σώματος έχει αλλάξει ριζικά. Η αγορά αλεξίσφαιρων εσώρουχων είναι μάρτυρας μιας επανάστασης που είναι ασφαλέστερη και ελαφρύτερη. Αυτό άνοιξε ένα νέο πεδίο μάχης για την τεχνολογία Composite Metal Foam (CMF), βγάζοντάς την από τη σφαίρα των ιατρικών διαδικασιών που κυμαίνονται από τους προφυλακτήρες αυτοκινήτου έως τις αντικαταστάσεις γονάτων.
Τα μεμονωμένα ή σύνθετα αφρώδες μέταλλα είναι υπεύθυνα για αυτό - πρόκειται για δομικούς αφρούς με τη μορφή κοίλων μεταλλικών σφαιρών, οι οποίοι είναι ενσωματωμένοι σε βαλλιστικές συσκευές ως υλικό πυρήνα, αλλά και ως ενδιάμεσα σε πολύπλοκες εφαρμογές όπως χάλυβας θωράκισης, κεραμικά και ινοσανίδες. Ο αφρός όχι μόνο σταματά την πρόσκρουση υψηλής ταχύτητας των σφαιρών και των οβίδων, αλλά και τα συνθλίβει εντελώς. Ακόμη και οι σφαίρες που διαπερνούν την πανοπλία, που έχουν σχεδιαστεί ειδικά για να σχίζουν την πανοπλία, δεν μπορούν να τις διαπεράσουν.
Για τον πολεμιστή, το αφρώδες μέταλλο στον εξοπλισμό ατομικής προστασίας περιλαμβάνει:

• Αλεξίσφαιρα γιλέκα γενικής χρήσης
• Αλεξίσφαιρα γιλέκα Active Flotation
• Παθητικά αιωρούμενα αλεξίσφαιρα γιλέκα
• Τακτικά βαλλιστικά κράνη
• Βαλλιστικά σετ θωράκισης ώμου και πλαϊνής προστασίας
• Με προστασία προσωπίδας και σπονδυλικής στήλης
• Βαλλιστικές ασπίδες

Για βαριά θωρακισμένα όργανα καθώς και για εξοπλισμό επιβίωσης, το αφρώδες μέταλλο χρησιμοποιείται για μια ποικιλία εφαρμογών, όπως:

• Κατασκευή σύνθετης θωράκισης
• Κατασκευή πλακών βάσης ανθεκτικών στις νάρκες για οχήματα
• Κατασκευή στρατιωτικών drop boxes

Τι είναι το Foam Metal; Τι είναι το Foam Metal και ποιες είναι οι απίστευτες ιδιότητες του;
Το αφρώδες μέταλλο είναι ένα πορώδες μεταλλικό υλικό που σχηματίζει μια τρισδιάστατη δομή πλέγματος σε μια μεταλλική μήτρα. Δεδομένου ότι υπάρχουν πολλοί πόροι στομεταλλικός αφρός, το μέγεθος, ο αριθμός, η ομοιομορφία, η συνδεσιμότητα και η σφράγιση των πόρων επηρεάζουν τις ιδιότητές του. Οι παράμετροι που σχετίζονται στενά με τις ιδιότητες των αφρωδών μετάλλων περιλαμβάνουν το μέγεθος πόρων, το συνολικό πορώδες, το ενεργό πορώδες, την πυκνότητα και την ειδική επιφάνεια.
Το αφρώδες μέταλλο, ως νέος τύπος υλικού με μεταλλικές ιδιότητες και ορισμένες ειδικές φυσικές ιδιότητες μη μεταλλικών υλικών, τυγχάνει ολοένα και μεγαλύτερης προσοχής. Οι κύριες ιδιότητες του αφρώδους μετάλλου είναι οι εξής:

• Εξαιρετικά ελαφρύ υλικό (75-95% του όγκου αποτελείται από κενό χώρο)
• Πολύ υψηλό πορώδες
• Υψηλή αντοχή σε θλίψη σε συνδυασμό με καλές ιδιότητες απορρόφησης ενέργειας
• Χαμηλή θερμική αγωγιμότητα
• Υψηλή αντοχή

Αρχή απορρόφησης ενέργειας κρούσης αφρωδών μετάλλων
Εκτός από το ότι χρησιμοποιείται εμπορικά για φιλτράρισμα, μείωση θορύβου, μόνωση και φορείς καταλύτη,μεταλλικοί αφροίαποτελούν ισχυρό υποψήφιο για εφαρμογή σε σύνθετα συστήματα θωράκισης στον τομέα της απορρόφησης ενέργειας.
Ως συσκευή βαλλιστικής προστασίας, το αφρώδες μέταλλο είναι ένα ελαφρύ, υψηλής αντοχής αφρώδες υλικό που κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας κοίλες μεταλλικές σφαίρες ενσωματωμένες σε μια συμπαγή μεταλλική μήτρα. Αυτό το υλικό έχει επιδείξει εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες σε σύγκριση με οποιοδήποτε άλλο μεταλλικό υλικό. Αυτές οι ανώτερες ιδιότητες του αφρώδους μετάλλου παγιδεύουν την ενέργεια γρήγορα σε κρούσεις υψηλής βαλλιστικής ταχύτητας σε σύγκριση με την οιονεί στατική φόρτιση.
Οι εμπορικά διαθέσιμοι απορροφητές ενέργειας, οι οποίοι συνήθως απορροφούν την κινητική μηχανική ενέργεια συμπιέζοντάς την ή εκτρέποντάς την σε σχετικά σταθερή τάση σε μεγάλη απόσταση, λειτουργούν κάπως παρόμοια με τα ελατήρια, αλλά αναπηδούν, καθιστώντας τους συσκευές αποθήκευσης ενέργειας και όχι απορροφητές ενέργειας.
Η πορώδης δομή των μεταλλικών αφρού τους δίνει μια μοναδική καμπύλη τάσης-παραμόρφωσης. Μόλις η εφαρμοζόμενη τάση υπερβεί το οροπέδιο εξώθησης, ο αφρός θα αρχίσει να συμπιέζεται σε μια αρκετά σταθερή τάση σε παραμόρφωση περίπου 50-70%. Η επέκταση της καμπύλης τάσης/παραμόρφωσης καθορίζει τη συμπεριφορά ενός ιδανικού απορροφητή ενέργειας.

Πώς λειτουργεί το αφρώδες μέταλλο στη θωράκιση σώματος;
Το αφρώδες μέταλλο έχει αποδειχθεί ότι παγιδεύει θραύσματα σφαίρας και σας προστατεύει από οποιαδήποτε δευτερεύουσα ζημιά. Οι περισσότερες στρατιωτικές θωράκιση σώματος χρησιμοποιούν ένα υλικό που μοιάζει με Kevlar ως πίσω στρώμα, το οποίο είναι συνήθως βαθμολογημένο με III-A και θα σταματήσει από μόνο του τους γύρους με όπλα. Η μαλακή θωράκιση σταματά τις σφαίρες διαχέοντας ενέργεια, και δεδομένου ότι οι περισσότερες σφαίρες όπλων δεν είναι τόσο αιχμηρές όσο οι σφαίρες τουφεκιού, πρέπει απλώς να τις επιβραδύνετε ώστε να μην διεισδύσουν στο δέρμα σας. Το αφρώδες μεταλλικό στρώμα είναι το αμορτισέρ της θωράκισης για τις σφαίρες υψηλότερης ενέργειας που απαιτούν σκληρή θωράκιση για να σταματήσουν. Η διευρυνόμενη δομή τουμεταλλικός αφρόςμεταφέρει ενέργεια σύγκρουσης πολύ λιγότερο αποτελεσματικά από τα στερεά συστατικά. Στην περιοχή κρούσης, ο αφρός προσαρμόζεται εύκολα στο κρουστικό αντικείμενο. Αυτή η πλαστική παραμόρφωση απορροφά τοπικά τη μηχανική ενέργεια. Και στις δύο περιπτώσεις, πολύ λίγο από την ενέργεια της σύγκρουσης απορροφάται από το στερεό. Μερικοί άνθρωποι επιλέγουν επίσης να προσθέσουν ένα τρίτο στρώμα πίσω από την μαλακή πανοπλία, το οποίο ονομάζεται μαξιλάρι τραύματος. Αυτό είναι ένα επίθεμα που αποτελείται από στρώματα μη νευτώνειου ρευστού και επένδυση. Μετριάζει περαιτέρω τον αντίκτυπο της σφαίρας στον χρήστη.