Pianki metalowe | Badania i rozwój systemów ochrony balistycznej do zastosowań w nowoczesnej wojnie

Co to jest balistyczneTworzywoGdzie jest stosowany?
Najczęściej używany jest twardy pancerzCeramicznypłyty jako przegrody, ale ceramika pęka przy uderzeniu i traci energię potrzebną do dalszej walki. Większość metalowych płytowych pancerzy ma ten sam problem z odpryskiwaniem pocisków przy uderzeniu. Te fragmenty mogą spowodować obrażenia u noszącego pancerz. Noszący naszywki z pancerza mogą być bardzo niewygodne i zwiększać koszty dla jednostki, firmy lub rządu. Rozwój lekkich technologii bojowych, takich jak samoloty i pojazdy amfibie, a także potrzeba zwiększenia mobilności sił lądowych, wymagają materiałów balistycznych, które nadal zmniejszają wagę pancerza, jednocześnie poprawiając parametry balistyczne.
Osłony balistyczne są dostępne w różnych typach i klasach. Materiały te są używane do ochrony szkła, pancerza pojazdów, kamizelek kuloodpornych i osłon. Laminowane arkusze plastikowe oferują szeroki zakres ochrony, od certyfikowanego szkła uszczelnionego po materiały balistyczne trzeciorzędne. Materiały balistyczne są zazwyczaj sztywne, ale mogą być również miękkie. Mogą być złożone, takie jak Kevlar, UHMWPE, Lexan lub kompozyty z włókna węglowego, lub proste, takie jakaluminium, stali, tytanu lub innych stopów.
Wraz z rozwojem technologii, balistyczne pancerze zmieniły się radykalnie. Rynek koszulek kuloodpornych przeżywa rewolucję, która jest bezpieczniejsza i lżejsza. Otworzyło to nowe pole bitwy dla technologii Composite Metal Foam (CMF), wyprowadzając ją z zakresu procedur medycznych, od zderzaków samochodowych po wymianę kolan.
Za to odpowiadają pojedyncze lub kompozytowe pianki metalowe - są to pianki konstrukcyjne w formie pustych metalowych kulek, które są osadzane w urządzeniach balistycznych jako materiał rdzeniowy, ale także jako półprodukty w złożonych zastosowaniach, takich jak stal pancerna, ceramika i płyty pilśniowe. Pianka nie tylko zatrzymuje uderzenia pocisków i łusek o dużej prędkości, ale także całkowicie je miażdży. Nawet pociski przeciwpancerne, zaprojektowane specjalnie do rozrywania pancerza, nie są w stanie ich przebić.
W przypadku żołnierzy, piankowy metal stosowany w środkach ochrony osobistej obejmuje:

• Uniwersalne kamizelki kuloodporne
• Aktywne kamizelki kuloodporne
• Pasywne pływające kamizelki kuloodporne
• Hełmy balistyczne taktyczne
• Zestawy balistycznego pancerza ochronnego na ramiona i boki
• Z daszkiem i ochroną kręgosłupa
• Tarcze balistyczne

W przypadku ciężkiego sprzętu pancernego i sprzętu survivalowego, spieniony metal jest używany do różnych zastosowań, w tym:

• Wykonywanie pancerza kompozytowego
• Wykonywanie odpornych na miny płyt bazowych dla pojazdów
• Wykonywanie wojskowych skrzynek odbiorczych

Czym jest Foam Metal? Czym jest Foam Metal i jakie są jego niesamowite właściwości?
Pianka metalowa to porowaty materiał metaliczny, który tworzy trójwymiarową strukturę siatki w matrycy metalowej. Ponieważ w matrycy znajduje się wiele porów,pianka metalowa, rozmiar, liczba, jednorodność, łączność i uszczelnienie porów wpływają na jego właściwości. Parametry, które są ściśle związane z właściwościami metali piankowych, obejmują rozmiar porów, całkowitą porowatość, efektywną porowatość, gęstość i powierzchnię właściwą.
Metal piankowy, jako nowy rodzaj materiału, który posiada zarówno właściwości metaliczne, jak i pewne szczególne właściwości fizyczne materiałów niemetalicznych, zyskuje coraz większą uwagę. Główne właściwości metalu piankowego są następujące:

• Materiał ultralekki (75-95% objętości stanowią puste przestrzenie)
• Bardzo duża porowatość
• Wysoka wytrzymałość na ściskanie połączona z dobrymi właściwościami pochłaniania energii
• Niska przewodność cieplna
• Wysoka wytrzymałość

Zasada pochłaniania energii uderzenia przez spienione metale
Oprócz zastosowań komercyjnych do filtracji, redukcji hałasu, izolacji i nośników katalizatorów,pianki metalowesą dobrymi kandydatami do zastosowań w kompozytowych systemach pancernych w dziedzinie pochłaniania energii.
Jako urządzenie ochrony balistycznej, spieniony metal jest lekkim, wysoce wytrzymałym spienionym materiałem wytwarzanym przy użyciu pustych metalowych kulek osadzonych w stałej matrycy metalowej. Materiał ten wykazał doskonałe właściwości mechaniczne w porównaniu z jakimkolwiek innym materiałem metalowym. Te doskonałe właściwości spienionego metalu szybko zatrzymują energię przy uderzeniach o dużej prędkości balistycznej w porównaniu z obciążeniem quasi-statycznym.
Dostępne w handlu pochłaniacze energii, które zazwyczaj pochłaniają energię mechaniczną kinetyczną poprzez jej ściskanie lub odchylanie przy stosunkowo stałym naprężeniu na dużej odległości, działają podobnie do sprężyn, ale odbijają się, co sprawia, że ​​są raczej urządzeniami do magazynowania energii, a nie jej pochłaniaczami.
Porowata struktura pianek metalicznych nadaje im unikalną krzywą naprężenie-odkształcenie; gdy zastosowane naprężenie przekroczy plateau wytłaczania, pianka zacznie się ściskać przy dość stałym naprężeniu do około 50-70% odkształcenia. Rozszerzenie krzywej naprężenie/odkształcenie definiuje zachowanie idealnego pochłaniacza energii.

Jak metal piankowy działa na kamizelki kuloodporne?
Udowodniono, że metal piankowy zatrzymuje odłamki pocisków i chroni przed wszelkimi uszkodzeniami wtórnymi. Większość wojskowych pancerzy kuloodpornych wykorzystuje materiał przypominający Kevlar jako warstwę tylną, który zwykle ma ocenę III-A i sam zatrzymuje pociski z broni krótkiej. Miękki pancerz zatrzymuje pociski poprzez rozpraszanie energii, a ponieważ większość pocisków z broni krótkiej nie jest tak ostra jak pociski karabinowe, wystarczy je spowolnić, aby nie przebiły skóry. Warstwa metalu piankowego jest amortyzatorem pancerza kuloodpornego w przypadku pocisków o większej energii, które wymagają twardego pancerza, aby je zatrzymać. Rozszerzająca się strukturapianka metalowaprzenosi energię zderzenia znacznie mniej wydajnie niż elementy stałe. W obszarze uderzenia pianka łatwo dopasowuje się do uderzającego obiektu. Ta plastyczna deformacja lokalnie pochłania energię mechaniczną. W obu przypadkach bardzo mało energii zderzenia jest pochłaniane przez ciało stałe. Niektórzy decydują się również na dodanie trzeciej warstwy za miękkim pancerzem, która nazywana jest podkładką przeciwurazową. Jest to podkładka składająca się z warstw płynu nienewtonowskiego i wyściółki. Dodatkowo łagodzi ona wpływ uderzenia pocisku na użytkownika.