Metāla putas | Ballistiskās aizsardzības sistēmu pētniecība un attīstība mūsdienu kara lietojumiem

Kas ir ballistiskais materiāls? Kur tas tiek izmantots?
Visizplatītākajās cietajās bruņās kā deflektori tiks izmantotas keramikas plāksnes, bet keramikas trieciena rezultātā saplīst un zaudē enerģiju ilgstošai cīņai. Lielākajai daļai metāla plākšņu bruņu ir tāda pati problēma, ka trieciena laikā lodes atslāņo. Šie fragmenti var radīt savainojumus bruņu nēsātājam. Lietotāji, kas uzliek sejai sekundāros bruņu plāksterus, var justies ļoti neērti un radīt papildu izmaksas indivīdam, uzņēmumam vai valdībai. Vieglo kaujas tehnoloģiju, piemēram, gaisa kuģu un amfībijas transportlīdzekļu attīstībai, kā arī nepieciešamībai palielināt sauszemes spēku mobilitāti, ir nepieciešami ballistikas materiāli, kas turpina samazināt bruņu svaru, vienlaikus uzlabojot ballistisko veiktspēju.
Ballistiskie vairogi ir pieejami dažādos veidos un pakāpēs. Šos materiālus izmanto, lai aizsargātu stiklu, transportlīdzekļu bruņuvestes, bruņuvestes un vairogus. Laminētas plastmasas loksnes piedāvā plašu aizsardzības klāstu, sākot no sertificēta hermētiskā stikla līdz terciārajiem ballistiskajiem materiāliem. Ballistiskie materiāli parasti ir stingri, bet var būt arī mīksti. Tie var būt sarežģīti, piemēram, Kevlar, UHMWPE, Lexan vai oglekļa šķiedras kompozītmateriāli, vai vienkārši, piemēram,alumīnija, tērauds, titāns vai citi sakausējumi.
Līdz ar tehnoloģiju attīstību ballistisko bruņuvestes ir radikāli mainījušās. Ložu necaurlaidīgo apakškreklu tirgus ir liecinieks revolūcijai, kas ir drošāka un vieglāka. Tas ir pavēris jaunu kaujas lauku kompozītmetāla putu (CMF) tehnoloģijai, izraujot to no medicīnisko procedūru jomas, sākot no automašīnu buferiem līdz ceļgalu protezēšanai.
Par to ir atbildīgi atsevišķi vai saliktie putu metāli - tās ir strukturālās putas dobu metāla sfēru veidā, kas tiek iestrādātas ballistiskos iekārtās kā pamatmateriāls, bet arī kā starpprodukti sarežģītos lietojumos, piemēram, bruņu tēraudā, keramikā un kokšķiedru plātnēs. Putas ne tikai aptur ložu un šāviņu lielā ātruma triecienu, bet arī tos pilnībā sasmalcina. Pat bruņas caurdurošas lodes, kas īpaši paredzētas bruņu pārraušanai, nespēj tajās iekļūt.
Karavīram putu metāls individuālajos aizsardzības līdzekļos ietver:

• Vispārējas nozīmes ložu necaurlaidīgas vestes
• Aktīvās peldošās ložu necaurlaidīgās vestes
• Pasīvās peldošās ložu necaurlaidīgās vestes
• Taktiskās ballistiskās ķiveres
• Ballistiskie plecu un sānu aizsargbruņu komplekti
• Ar vizieri un mugurkaula aizsardzību
• Ballistiskie vairogi

Smagajiem bruņotajiem instrumentiem, kā arī izdzīvošanas aprīkojumam putu metālu izmanto dažādiem lietojumiem, tostarp:

• Salikto bruņu izgatavošana
• Pretmīnu pamatnes plākšņu izgatavošana transportlīdzekļiem
• Militāro pilienu kastu izgatavošana

Kas ir putu metāls? Kas ir putu metāls un kādas ir tā neticamās īpašības?
Putu metāls ir porains metālisks materiāls, kas veido trīsdimensiju sieta struktūru metāla matricā. Tā kā tajā ir daudz porumetāla putas, poru izmērs, skaits, viendabīgums, savienojamība un blīvējums ietekmē tā īpašības. Parametri, kas ir cieši saistīti ar putu metālu īpašībām, ir poru izmērs, kopējā porainība, efektīvā porainība, blīvums un īpatnējais virsmas laukums.
Putu metāls kā jauna veida materiāls ar metāliskām īpašībām un dažām īpašām nemetālisko materiālu fizikālajām īpašībām tiek pievērsta arvien lielāka uzmanība. Galvenās putu metāla īpašības ir šādas:

• Īpaši viegls materiāls (75-95% no tilpuma veido tukšums)
• Ļoti augsta porainība
• Augsta spiedes izturība apvienojumā ar labām enerģijas absorbcijas īpašībām
• Zema siltumvadītspēja
• Augsta izturība

Putuplasta metālu triecienenerģijas absorbcijas princips
Papildus komerciālai izmantošanai filtrēšanai, trokšņu samazināšanai, izolācijai un katalizatora nesējiem,metāla putasir spēcīgs kandidāts izmantošanai saliktās bruņu sistēmās enerģijas absorbcijas jomā.
Kā ballistiskās aizsardzības ierīce putu metāls ir viegls, augstas stiprības putu materiāls, kas ražots, izmantojot dobas metāla sfēras, kas iestrādātas cietā metāla matricā. Šim materiālam ir izcilas mehāniskās īpašības salīdzinājumā ar jebkuru citu metālisku materiālu. Šīs putu metāla lieliskās īpašības ātri uztver enerģiju pie liela ballistiskā ātruma triecieniem, salīdzinot ar kvazistatisko slodzi.
Tirdzniecībā pieejamie enerģijas absorbētāji, kas parasti absorbē kinētisko mehānisko enerģiju, saspiežot vai novirzot to pie relatīvi nemainīga sprieguma lielā attālumā, darbojas nedaudz līdzīgi kā atsperes, taču tie atlec atpakaļ, padarot tos par enerģijas uzkrāšanas ierīcēm, nevis enerģijas absorbētājiem.
Metāla putu porainā struktūra piešķir tām unikālu sprieguma-deformācijas līkni; kad pielietotais spriegums pārsniedz ekstrūzijas plato, putas sāks saspiesties ar diezgan nemainīgu spriegumu līdz aptuveni 50-70% deformācijas. Sprieguma/deformācijas līknes pagarinājums nosaka ideāla enerģijas absorbētāja uzvedību.

Kā putu metāls iedarbojas uz bruņuvestēm?
Ir pierādīts, ka putu metāls notver ložu lauskas un pasargā jūs no jebkādiem sekundāriem bojājumiem. Lielākajai daļai militāro bruņuvestu kā aizmugures slānis tiek izmantots kevlaram līdzīgs materiāls, kam parasti ir III-A pakāpe un kas pats par sevi aptur pistoles patronas. Mīkstās bruņas aiztur lodes, izkliedējot enerģiju, un, tā kā vairums pistoles ložu nav tik asas kā šautenes lodes, jums tās vienkārši jāsamazina, lai tās neiespiestos ādā. Putu metāla slānis ir bruņuvestu amortizators lielākas enerģijas lodēm, kuru apturēšanai ir nepieciešamas cietas bruņas. Paplašinošā struktūrametāla putasnodod sadursmes enerģiju daudz mazāk efektīvi nekā cietās sastāvdaļas. Trieciena zonā putas viegli pielāgojas trieciena objektam. Šī plastiskā deformācija lokāli absorbē mehānisko enerģiju. Jebkurā gadījumā cietā viela absorbē ļoti maz sadursmes enerģijas. Daži cilvēki izvēlas arī pievienot trešo slāni aiz mīkstajām bruņām, ko sauc par traumu spilventiņu. Šis ir spilventiņš, kas sastāv no neņūtona šķidruma slāņiem un polsterējuma. Tas vēl vairāk mazina lodes trieciena ietekmi uz lietotāju.