Metallivaahdot | Ballististen suojajärjestelmien tutkimus ja kehitys nykyaikaisiin sodankäyntisovelluksiin

Mikä on ballistinen materiaali? Missä sitä käytetään?
Yleisimmät kovat panssarit käyttävät keraamisia levyjä ohjauslevyinä, mutta keramiikka särkyy iskussa ja menettää energiansa jatkuvassa taistelussa. Useimmilla metallilevypanssarilla on sama ongelma, että luodit hilseilevät törmäyksessä. Nämä palaset voivat aiheuttaa vammoja panssarin käyttäjälle. Käyttäjät, jotka käyttävät toissijaisia ​​panssarilappuja kasvoilleen, voivat olla erittäin epämukavia ja lisätä kustannuksia yksilölle, yritykselle tai hallitukselle. Kevyiden taistelutekniikoiden, kuten lentokoneiden ja amfibioajoneuvojen, kehitys sekä tarve lisätä maajoukkojen liikkuvuutta vaativat ballistisia materiaaleja, jotka vähentävät edelleen panssarin painoa ja parantavat samalla ballistista suorituskykyä.
Ballistisia suojia on saatavana useissa eri tyypeissä ja laatuluokissa. Näitä materiaaleja käytetään suojaamaan lasia, ajoneuvopanssareita, vartalopanssareita ja kilpiä. Laminoidut muovilevyt tarjoavat laajan suojan sertifioidusta suljetusta lasista tertiäärisiin ballistisiin materiaaleihin. Ballistiset materiaalit ovat yleensä jäykkiä, mutta voivat myös olla pehmeitä. Ne voivat olla monimutkaisia, kuten Kevlar-, UHMWPE-, Lexan- tai hiilikuitukomposiitteja, tai yksinkertaisia, kuten esim.alumiini, terästä, titaania tai muita seoksia.
Tekniikan kehittymisen myötä ballistiset vartalosuojat ovat muuttuneet radikaalisti. Luodinkestävät aluspaitamarkkinat ovat todistamassa vallankumousta, joka on turvallisempi ja kevyempi. Tämä on avannut uuden taistelukentän Composite Metal Foam (CMF) -teknologialle ja poistanut sen lääketieteellisistä toimenpiteistä, jotka vaihtelevat auton puskureista polven tekoniveliin.
Yksittäiset tai komposiittivaahtometallit ovat vastuussa tästä - nämä ovat onttojen metallipallojen muodossa olevia rakennevaahtoja, jotka upotetaan ballistisiin laitteisiin ydinmateriaalina, mutta myös välituotteina monimutkaisissa sovelluksissa, kuten panssariteräksessä, keramiikassa ja kuitulevyssä. Vaahto ei ainoastaan ​​pysäytä luotien ja ammusten nopeaa iskua, vaan myös murskaa ne kokonaan. Edes panssaria lävistävät luodit, jotka on suunniteltu erityisesti repeytymään panssarin läpi, eivät voi tunkeutua niihin.
Soturille henkilönsuojaimissa käytettävät vaahtometallit sisältävät:

• Yleiskäyttöiset luodinkestävät liivit
• Aktiiviset kelluvat luodinkestävät liivit
• Passiiviset kelluvat luodinkestävät liivit
• Taktiset ballistiset kypärät
• Ballistiset olkapää- ja sivusuojapanssarisarjat
• Visiiri ja selkäsuojat
• Ballistiset suojat

Raskaissa panssaroiduissa instrumenteissa sekä selviytymisvarusteissa vaahtometallia käytetään useisiin sovelluksiin, mukaan lukien:

• Komposiittipanssarin valmistus
• Miinankestävän pohjalevyn valmistus ajoneuvoihin
• Sotilaallisten pudotuslaatikoiden valmistus

Mikä on Foam Metal? Mikä on Foam Metal ja mitkä ovat sen uskomattomat ominaisuudet?
Vaahtometalli on huokoinen metallimateriaali, joka muodostaa kolmiulotteisen verkkorakenteen metallimatriisiin. Koska siinä on monia huokosiametallivaahtoa, huokosten koko, lukumäärä, tasaisuus, liitettävyys ja tiiviys vaikuttavat sen ominaisuuksiin. Vaahtometallien ominaisuuksiin läheisesti liittyviä parametreja ovat huokoskoko, kokonaishuokoisuus, tehollinen huokoisuus, tiheys ja ominaispinta-ala.
Vaahtometalli, uudentyyppinen materiaali, jolla on sekä metallisia ominaisuuksia että ei-metallisten materiaalien erityisiä fysikaalisia ominaisuuksia, saa yhä enemmän huomiota. Vaahtometallin tärkeimmät ominaisuudet ovat seuraavat:

• Ultrakevyt materiaali (75-95 % tilavuudesta on tyhjää tilaa)
• Erittäin korkea huokoisuus
• Korkea puristuslujuus yhdistettynä hyviin energian absorptio-ominaisuuksiin
• Alhainen lämmönjohtavuus
• Korkea lujuus

Vaahtometallien iskuenergian absorptioperiaate
Sen lisäksi, että sitä käytetään kaupallisesti suodatukseen, melun vähentämiseen, eristykseen ja katalyytin kantajiin,metallivaahtojaovat vahva ehdokas käytettäväksi komposiittipanssarijärjestelmissä energian absorption alalla.
Ballistisena suojalaitteena vaahtometalli on kevyt, erittäin luja vaahdotettu materiaali, joka on valmistettu ontoista metallipalloista, jotka on upotettu kiinteään metallimatriisiin. Tämä materiaali on osoittanut erinomaisia ​​mekaanisia ominaisuuksia verrattuna muihin metallimateriaaleihin. Nämä vaahtometallin erinomaiset ominaisuudet vangitsevat energian nopeasti suurten ballististen nopeusiskujen yhteydessä verrattuna kvasistaattiseen kuormitukseen.
Kaupalliset energianvaimentimet, jotka tyypillisesti absorboivat kineettistä mekaanista energiaa puristamalla tai taivuttamalla sitä suhteellisen tasaisella jännityksellä pitkän matkan aikana, toimivat jokseenkin samalla tavalla kuin jouset, mutta ne pomppaavat takaisin, tehden niistä energian varastointilaitteita energian vaimentimien sijaan.
Metallivaahtojen huokoinen rakenne antaa niille ainutlaatuisen jännitys-venymäkäyrän; kun kohdistettu jännitys ylittää suulakepuristustasannen, vaahto alkaa puristua melko tasaisella jännityksellä noin 50-70 % jännitykseen. Jännitys/venymäkäyrän laajennus määrittelee ihanteellisen energian absorboijan käyttäytymisen.

Kuinka vaahtometalli toimii panssarisissa?
Vaahtometallin on todistettu vangiavan luodin palasia ja suojaavan sinua kaikilta toissijaisilta vaurioilta. Useimmat armeijan vartalopanssarit käyttävät takakerroksena Kevlarin kaltaista materiaalia, joka on yleensä luokiteltu III-A ja joka pysäyttää käsiasepatsaan itsestään. Pehmeä panssari pysäyttää luodit haihduttamalla energiaa, ja koska useimmat käsiaseiden luodit eivät ole yhtä teräviä kuin kiväärin luodit, sinun on vain hidastettava niitä, jotta ne eivät tunkeudu ihoasi. Vaahtometallikerros on vartalosuojan iskunvaimennin energiatehokkaampia luoteja varten, jotka vaativat kovan panssarin pysäyttämiseen. Laajentuva rakennemetallivaahtoasiirtää törmäysenergiaa paljon vähemmän tehokkaasti kuin kiinteät komponentit. Iskualueella vaahto mukautuu helposti osuvaan kohteeseen. Tämä plastinen muodonmuutos absorboi paikallisesti mekaanista energiaa. Kummassakin tapauksessa kiinteä aine absorboi hyvin vähän törmäysenergiasta. Jotkut ihmiset haluavat myös lisätä kolmannen kerroksen pehmeän panssarin taakse, jota kutsutaan traumatyynyksi. Tämä on tyyny, joka koostuu kerroksista ei-newtonilaista nestettä ja pehmustetta. Se lieventää entisestään luodin vaikutusta käyttäjään.