Жидкая броня. Бронирование автомобиля - жидкая броня Protect
Краткие экспериментальные результаты оценки информации по теме «Жидкая броня»,
(проведено НПФ «ТЕХИНКОМ» в рамках НИР. 2005г.)
Задача создания эластичной бронеодежды с изменяющейся жесткостью по сей день находится у разработчиков в стадии постановки. Интерес к этому направлению наметился с 2000 года, когда в средствах массовой информации, в специальных публикациях и в Интернете появились сообщения о положительных результатах поисков в этой области.
Анализ литературных и патентных источников США за последние 20 лет показал интерес промышленности к, так называемым, STF - (shear-thickening liquids) или STC (shear-thickening compositions) - вязким жидкостям, проявляющим инвертированные квази-тиксотропные свойства. Скачкообразное увеличение вязкости при превышении давления или скорости сдвига выше некоторого критического - имеет название ST (shear-thickening) эффект.
Первые публикации по теме ST- эффекта относятся к периоду 1972-75 гг. (Lee, Reder, Hoffman).
Основные публикации по теме "жидкая броня" в литературе и Интернете являются ссылками, и обсуждением работы "Совершенная индивидуальная бронезащита с применением ST - жидкостей" авторов Y.S Lee, R.G. Erges, N.J.Wagner (Центр композитных материалов и отдел химического инжиниринга Делаверского университета), E.D. Wetzel (Армейская исследовательская лаборатория и Отдел разработки вооружения и материалов Абердинского полигона США).
Авторами работы сделаны следующие выводы:
- баллистическая стойкость ткани Кевлар улучшается под влиянием пропитки ST-жидкостью;
- сравнение с пропиткой обыкновенными Ньютоновскими жидкостями показало, что именно наличие ST-эффекта является необходимым условием для увеличения баллистической стойкости;
- величина поглощения энергии пропорциональна объему жидкости в пакете;
- пропитанный ST жидкостью пакет баллистической ткани по сравнению с равновесовым сухим показывает почти одинаковую баллистическую стойкость, однако, при меньшем числе слоев и большей гибкости;
- эффект улучшения баллистических свойств при пропитке пакета ткани ST-жидкостью объясняется возрастанием усилия трения между нитями вследствие скачкообразного возрастания вязкости жидкости при росте сдвиговой нагрузки под воздействием поражающего элемента.
Анализ других публикаций позволяет выделить и иные принципы получения эластичных защитных структур с изменяющейся жесткостью при баллистическом воздействии и, вместе с тем, обозначить круг вопросов, требующих ответа для продолжения исследований.
В связи с изложенным, целью проведенной работы являлась оценка воспроизводимости и практической значимости опубликованных результатов исследований, и поиск альтернативных путей получения эффективной эластичной баллистической защиты.
В экспериментальной части решались следующие задачи:
1.2.1 Провести с применением отечественных материалов эксперимент по оценке влияния пропитки ST-жидкостью на собственно баллистическую (противоосколочную) стойкость пакета ткани Русар.
1.2.2 Оценить влияние ST-жидкости на противоконтузионные свойства тканевого пакета ОПЗ.
1.2.3 Провести экспериментальное сравнение влияния пропитки эластичными полимерными составами и ST-жидкостью на защитные характеристики мягких композиций - противоосколочную стойкость и ЗЛКТ с целью выявления отличий в механизмах воздействия поражающего элемента на преграды обоих типов.
1.2.4 Определить направления дальнейших работ в части исследования возможности создания трансформирующейся эластичной защиты.
В качестве основы эластичной структуры с изменяющейся жесткостью взяты пакеты баллистической арамидной ткани Русар арт. 56319 из 30 слоев, обеспечивающие противоосколочную стойкость V50>550 м/сек.
В качестве состава, обеспечивающего ST - эффект, применялась композиция аналогичная примененной в работе Y.S Lee, R.G. Erges, N.J. Wagner, E.D. Wetzel: этиленгликоль - оксид кремния в соотношении, близком к 1:1.
В качестве альтернативных пропиточных составов применялись: тиксотропная композиция на базе силиконового каучука, сохраняющая постоянную вязкость неограниченное время, клеи термоэластопласты постоянной липкости расплавного и водоэмульсионного способов нанесения, полиуретановая водно-эмульсионная дисперсия.
В качестве альтернативной баллистической структуры исследовалась многослойная ортотропная UD-структура на основе некрученых нитей Русар и клеевых составов. Приготовление UD-структур проводилось на специальной опытной установке для изготовления однонаправленного препрега из некрученых нитей (см. рисунок 1).
Рис. 1 - Опытная установка НПФ «ТЕХИНКОМ» для получения UD-структур из арамидных волокон; отработка процесса получения UD-структур из комплексных нитей Тварон.
Полученные таким образом однонаправленные ленты-препреги послойно укладывались под углом 0о/90о в пакеты и прессовались при температуре 120-160оС и давлении 5-10 кг/см2 для получения структуры заданной поверхностной плотности (см. рисунок 2).
Рис. 2. Материалы на основе UD-структур из арамидных волокон Тварон (4) и Русар (1-8):
1. рулонный UD-слой на основе некрученой нити Русар;
2. рулонный ортотропный материал Русар на основе двух UD-слоев;
3. рулонный UD-слой на основе некрученой нити Русар с прослойкой ПЭ пленкой;
4. UD-структура на основе нити Тварон;
5. ортотропный препрег из двух UD-слоев Русар;
6. разреженный ортотропный препрег Русар;
7. многослойная ортотропная эластичная баллистическая структура Русар на основе UD-слоев;
8. многослойный ортотропный жесткий композит на основе UD-слоев и ПУ связующего.
В качестве показателя, характеризующего противоосколочную стойкость композиции, принималась средняя скорость осколков, обеспечивающая непробитие защитной композиции с 50% вероятностью.
Анализ результатов определения противоосколочной стойкости защитных композиций подтверждает в целом известный ранее факт об отрицательном влиянии пропиток тканевых пакетов на противоосколочную стойкость
Образец, представляющий собой пакет, пропитанный дисперсией частиц окиси кремния наноразмеров в этиленгликоле, по сути, повторяющий эксперимент, описанный в обсуждаемой работе, а также образец, в котором SiO2 заменен на дисперсию Al2O3 с размерами частиц на 1-2 порядка более крупными показали одинаково низкий результат.
Обсуждение полученного результата с позиций работы не представляется возможным, поскольку в работе не приводятся данные по показателю V50, являющемуся базовым при определении баллистических свойств мягких защитных пакетов.
Результаты оценки противоконтузионных свойств защитных композиций не дают дополнительной информации о существовании позитивной аномалии свойств пакетов ткани, пропитанных композицией этиленгликоль-окись кремния. При обстреле из пистолета ПМ в одинаковых условиях защитные композиции вели себя весьма сходно - в отсутствие вентилирующе-амортизирующего подпора (ВАПа) контузия по методикам на желатине и пластилине превышала допустимую вторую степень. Соответственно, при использовании стандартного для российских бронежилетов ВАПа (15-20 мм пенополиэтиленовых валиков) степень контузии понижалась до допустимой и ниже. Конфигурация вмятины в пластилиновом блоке при использовании ВАПа претерпевает изменения в сторону расширения по площади и уменьшения по глубине. Аналогичная картина наблюдается для UD-структуры с отличиями в меньшую сторону геометрических параметров, обусловленных малой деформируемостью распрямленных, уложенных параллельно высокомодульных волокон в слоях.
Следует учесть, что условия эксперимента по изучению влияния ST-эффекта на баллистические свойства ЗК не могут быть полностью идентичными условиям процитированной работы, особенно в части приготовления образцов, однако критерии, приведенные в ней, а именно: вид частиц их размеры, концентрация и вид дисперсионной среды воспроизведены, на наш взгляд, полностью. Более детальных характеристик исследованной ST-композиции в обсуждаемой работе не приводится.
Что касается UD-структур, то обращает на себя внимание устойчивый результат по показателю V50, укладывающийся в требования ТТЗ на современные отечественные бронежилеты при содержании арамида до 40% меньшем, чем в серийных защитных композициях на основе ткани Русар арт. 56319. В частности, образец представляет, на наш взгляд, интерес с пропиткой неотвержденным силиконовым составом, поскольку наряду с удовлетворительной противоосколочной стойкостью обладает практической гидрофобностью т.к. пористая гидрофильная волокнистая структура Русар полностью изолирована от доступа влаги, находясь в слое гидрофобного силиконового полимера. Неотвержденный силиконовый состав, обладая одним из самых низких показателей поверхностного натяжения, идеально смачивает поверхность волокон, заполняет все межволоконное пространство и вытесняет воздух и влагу даже в случае временного нарушения целостности покровного слоя.
Заключение.
1. Проведен с применением отечественных материалов эксперимент по оценке влияния пропитки ST-композицией на противоосколочную баллистическую стойкость пакета ткани Русар. Полученные на сегодня данные свидетельствуют об отрицательном влиянии указанной пропитки на баллистическую стойкость пакета.
2. Оценено влияние ST-композиции на противоконтузионные свойства тканевого пакета ОПЗ. Результат не подтверждает опубликованные выводы.
3. Отрицательные результаты, полученные в данной работе, не являются окончательными. Они могут являться следствием:
- не идентичности условий приготовления образцов и проведения эксперимента с условиями прототипа;
- ошибочного выбора авторами публикации назначения применения ST-эффекта и некорректной постановки эксперимента и выводов.
Вызывает возражение применение авторами терминов "баллистические испытания" и "баллистическая стойкость" при описании проведенного ими эксперимента и трактовке результатов. Испытания имитатором осколка, проведены авторами на скоростях ниже баллистического предела. Следовательно, влияние ST-пропитки на бронепробиваемость мягкого пакета не изучалось. Т.е. собственно баллистические свойства не исследовались, и выводы сделаны лишь на основании качественного сравнительного изучения диссипативных свойств пакетов ткани Кевлар с пропиткой ST-составом и без нее. Результат, подтвержденный экспериментом в работе, может свидетельствовать о возможности снижения закрытой локальной контузионной травмы (ЗЛКТ) при использовании пропитки ST-жидкостью. Однако, как уже отмечалось выше, хорошо известны данные, об улучшении диссипативных свойств защитных пакетов ткани при пропитке составами, обладающими вязкоэластическими свойствами. Пропитка эластичными полимерными составами позволяет обеспечить удовлетворительные эксплуатационные свойства, поскольку влияет на гибкость пакета в допустимых пределах. В то же время, при тупом ударе механически застеклованный полимер способствует распределению энергии по поверхности, снижая плотность энергетического воздействия и ЗЛКТ.
Даже насыщенный водой пакет баллистической ткани, при тупом ударе, в некоторых диапазонах воздействующих скоростей и масс может проявлять более высокие диссипативные свойства. Это объясняется увеличением доли инерционной составляющей защиты благодаря возрастанию массы пакета, а также проявлением вязкоэластического поведения низковязкой в нормальных условиях жидкости (воды) при истечении под большим давлением через систему микрокапилляров, образованных межволоконным пространством. Однако противоосколочная стойкость и устойчивость пакетов ткани, пропитанных полимерами, и, тем более, мокрых к проколу острым индентором снижается. Поэтому возникает противоречивая постановка задачи. С одной стороны, необходима эластичность брони для удобства эксплуатации и задержания низкоэнергетических поражающих элементов - мелких осколков и пистолетных пуль. С другой стороны - необходима жесткость для перераспределения энергии на большую поверхность для снижения ЗЛКТ от пистолетных пуль и пуль длинноствольного оружия при непробитии защитной композиции, включающей бронепанели различной конструкции. Противоречивость задачи может быть снижена именно пакетом с изменяющейся жесткостью.
4. Исследования ST-эффекта и разработки защитных структур необходимо продолжить в рамках отдельной НИР с целью точного определения областей и возможностей практического применения.
5. Проведено экспериментальное сравнение влияния эластичных полимерных составов на защитные характеристики гибких защитных структур - тканевых и UD. Установлено преимущество UD-структур перед тканевыми. Равновесовые UD и тканевые защитные структуры демонстрируют близкие результаты по противоосколочной стойкости при значительно меньшем (20-40%) содержании арамидных нитей в UD-структуре, что представляет практический интерес. Благодаря более низкому содержанию арамидов технико-экономические показатели UD-структур при производстве эластичных бронепанелей и подложек для композитных керамических бронепанелей являются более перспективными.
6. Проведенные исследования позволили наметить исследования в части изучения ST-композиций и изучения возможности создания трансформирующейся эластичной защиты, а также один из путей дальнейшего совершенствования защитных структур для СИБ с применением UD-технологии.
С давних пор человек мечтал о надежной защите для своего бренного тела - на поле боя, при проведении рискованных экспериментов, в различных экстремальных ситуациях. На протяжении веков роль такой защиты выполняли доспехи, латы, кольчуги, всякого рода панцири и щиты. Но у металлических средств защиты был существенный недостаток - значительный вес, а также жесткость конструкции, что в немалой степени сковывало движения.Определенный прорыв произошел на рубеже 60-х годов прошлого века, когда в структуре американской компании "Дюпон" было получено синтетическое волокно кевлар - легкий материал, многократно превосходивший по прочности сталь благодаря особенностям межмолекулярных связей. Кевларовая ткань стала основой для бронежилетов, спасших жизнь не одному оперативному работнику. Однако бронежилеты фактически защищают только грудь и спину, оставляя уязвимыми многие другие жизненно важные органы человека.
И вот теперь наука стоит, похоже, на пороге создания идеальной защитной спецодежды. В лабораторных условиях получена так называемая жидкая" броня - непробиваемый гель, синтезированный на базе нанотехнологий.
Все решают миллисекунды
Жидкая броня - это смесь твердых наночастиц с неиспаряющейся жидкостью. Поначалу предполагалось использовать новинку как дополнительный слой, своеобразную подкладку к бронежилетам. Но вскоре ученые пришли к выводу, что этим наполнителем может быть непосредственно пропитана сама ткань.
В обычных условиях жидкая броня никак не проявляет себя. Одежда остается гибкой, не стесняя движений. Но при резком энергетическом воздействии, например, при попадании пули или ударе кинжалом, наночастицы становятся активными и, связываясь друг с другом, создают сверхпрочную пленку. Причем формирование новой структуры происходит мгновенно, менее чем за одну миллисекунду после удара. Показательно, что при этом вся энергия удара уже не фокусируется на кончике пули или ножа, а распределяется равномерно по значительной площади отвердевшей ткани.
С появлением жидкой брони появилась реальная возможность надежно защитить не только торс человека, но и другие части его тела - шею, запястья, ступни, локтевые и коленные суставы. Фактически человек становится неуязвимым.
И еще. После снятия внешнего энергетического воздействия затвердевший гель снова переходит в жидкое состояние, ткань опять делается гибкой. А если удар будет нанесен заново, то "умные" нанороботы снова превратят спецодежду в непробиваемый панцирь. И так будет продолжаться столько раз, сколько этого потребует обстановка.
Безопасность для "Черной акулы"
Достоверные сообщения о первых успехах на пути создания жидкой брони появились в открытой печати летом 2006 ода. Известно, что зачинателями в этом деле были две исследовательские команды американцев: группа профессора Норманна Вагнера из университета Делавэра и ученые из Исследовательской лаборатории Армии США во главе с Эриком Ветзелем. Профессор Вагнер так объяснял суть явления: "Частицы сжимаются, формируя крошечные кластеры, которые задерживают все, что стремится проникнуть через них. Кроме того, затвердевающий гель скрепляет отдельные волокна ткани, мешая им разойтись под действием проникающего предмета".
Аналогичные работы ведутся и в ведущих странах Западной Европы, а также в Японии и Китае. Есть сведения, что в Израиле образцы наноброни на основе вольфрама останавливали в ходе испытаний снаряды, летевшие со скоростью
1,5 км/сек. В точке удара создавалось давление до 250 тонн на квадратный сантиметр, но наноброня уверенно держала этот чудовищный удар.
В России проблемы жидкой брони исследуют в Екатеринбурге. Нет нужды подчеркивать, что все эти работы засекречены. Однако известно, что наши ученые работают над программой усиления защиты вертолетов "Черная акула" и "Аллигатор".
Ждем в гости... человека-невидимку
Жидкой броне предрекают огромное будущее. Ведь сфера ее применения никак не ограничена силовыми структурами. Жидкую броню ждут пожарные и спасатели, спортсмены и каскадеры, горняки и саперы...
Настоящую революцию жидкая броня может совершить в области безопасности дорожного движения, защищая водителей и пассажиров при авариях транспорта. Дополнительную защиту получат не только люди, но и техника: автомобили, вертолеты, катера, что, в свою очередь, создаст дополнительную гарантию спасения людей в чрезвычайных ситуациях.
Но когда же эта чудо-новинка войдет в наш повседневный обиход? Военные аналитики считают, что, несмотря на первые положительные результаты, до практической реализации этой идеи еще далековато. Однако уже лет через двадцать защитная спецодежда на основе нанотехнологий перестанет быть в диковинку.
Впрочем, жидкая броня - только начало. Появятся сотни других уникальных материалов с заданными свойствами, где нанороботы будут выстраивать атомы, как кирпичики. Предполагается, в частности, что будут созданы нанопокрытия, превращающие человека в невидимку. Световой луч, падая на специальный костюм, пройдет через систему нанотрубок и выйдет с другой стороны, не теряя своей интенсивности, как будто на его пути и не было никакого препятствия. Таким же образом можно будет сделать невидимым и любой предмет, невзирая на его размеры.
И, наоборот, с помощью тех же нанотехнологий становится возможной задача создания буквально на пустом месте видимости множества объектов: движущихся колонн войск, техники, летящих самолетов...
Поистине, нашу цивилизацию ждут удивительные времена.Автор: В.Нехипоренко
Основным средством защиты личного состава от пуль и осколков в настоящее время является бронежилет. За прошедшие десятилетия он прошел немалый путь эволюции, однако в итоге наибольшее распространение получили только три версии его конструкции, в некоторой мере взаимосвязанные друг с другом. Так, используются бронежилеты на основе металлических пластин, кевларовые и комбинированные, в которых листы кевлара перемежаются пластинами из соответствующего металла. Регулярно предпринимаются попытки приспособить к защите от пуль древние наработки, такие как, к примеру, ламеллярная броня, однако до сих пор не удалось добиться на этом поприще особых успехов.
Главная проблема современного бронежилета состоит в соотношении «вес – качество защиты». Иными словами, более надежный бронежилет оказывается тяжелым, а такой, который имеет приемлемый вес – имеет слишком низкий класс защиты. Кстати говоря, именно эту проблему должен был решить кевлар. В 70-х годах прошлого века в ходе исследований было установлено, что кевларовая ткань плотного плетения, проложенная в несколько слоев, эффективно рассеивает энергию пули по всей своей поверхности, благодаря чему пуля не может пробить весь кевларовый пакет. В сочетании с пластиной из подходящего металла (например, титан) это свойство кевларовой ткани позволило создать сравнительно легкие бронежилеты, имеющие те же защитные свойства, что и цельнометаллические.
Однако и у кевларо-металлического бронежилета есть свои минусы. В частности, он все равно имеет значительный вес и немалую толщину. В случае с боевой работой солдат это может иметь большое значение: боец вынужден нести на своих плечах дополнительный вес, который можно было бы использовать для того, чтобы взять больше патронов или провианта. Но в данном случае приходится выбирать между полезной нагрузкой и здоровьем, если не жизнью. Так что выбор очевиден. Над решением этой проблемы уже не первый десяток лет бьются ученые всего мира, и уже есть определенные успехи. В 2009 году появилась почти что сенсационная новость. Группа английских ученых под руководством Р. Палмера разработала специальный гель под названием D3O. Его особенность заключается том, что при ударе значительной силы гель становится тверже, при этом сохраняя свою относительно небольшой вес. При отсутствии каких-либо воздействий пакет с гелем оставался мягким и гибким. Гель D3O предлагалось использовать в бронежилетах, специальных модулях для защиты транспорта и даже в качестве мягкой подкладки для солдатских касок. Последний момент выглядит особо интересным. По словам Палмера, каска с такой подкладкой станет пуленепробиваемой. Неужели, он не знает, какую цену платили солдаты Первой Мировой за пуленепробиваемые каски? Тем не менее, английское министерство обороны заинтересовалось гелем и выделило лаборатории Палмера грант в 100 тысяч фунтов. В прошедшие с тех пор три года регулярно появлялись новости о ходе работ, фото- и видеоматериалы с испытаний очередной версии геля, но готовой каски или жилета с D3O пока так и не продемонстрировали.
Немного позже аналогичный гель был продемонстрирован представителям агентства DARPA. Американский аналог D3O был разработан компанией Armor Holdings. Работает он по точно такому же принципу. Оба геля, по сути, представляют собой то, что в физике именуется неньютоновской жидкостью. Главная особенность таких жидкостей заключается в природе их вязкости. В большинстве случаев это жидкостные растворы твердых веществ с относительно крупными молекулами. Благодаря этому свойству неньютоновская жидкость имеет вязкость, напрямую зависящую от градиента скорости. Иными словами, если с ней взаимодействует тело с низкой скоростью, то оно просто утонет. Если же тело ударит в неньютоновскую жидкость с достаточно большой скоростью, то оно будет заторможено или даже отброшено за счет вязкости и упругости раствора. Подобную жидкость можно сделать даже в домашних условиях из простой воды и крахмала. Такие свойства некоторых растворов известны очень давно, но до применения неньютоновских жидкостей в защите от пуль и осколков дошли сравнительно недавно.
Последний на данный момент успешный проект «жидкостной брони» был создан английским отделением компании BAE Systems. Их состав Shear Thickening Liquid (рабочее название bulletproof cream – пулестойкий крем) появился в 2010 году и планируется к использованию не в самостоятельном виде, но в сочетании с кевларовыми листами. Состав своей неньютоновской жидкости для бронежилета BAE Systems по понятным причинам не разглашают, однако, зная физику, можно сделать определенные выводы. Скорее всего, это водный раствор какого-либо вещества (веществ), который имеет наиболее подходящие характеристики вязкости при сильных ударах. В проекте Shear Thickening Liquid дело, наконец, дошло до создания полноценного бронежилета, хотя и опытного. При той же толщине, что у 30-слойного кевларового жилета «жидкостный» имеет втрое меньшее количество слоев синтетической ткани и вдвое меньший вес. Что касается защиты, то «жидкостный бронежилет» с гелем STL имеет почти такие же показатели защиты, как у 30-слойного кевларового. Разница в количестве листов ткани компенсируется специальными полимерными пакетами с неньютоновским гелем. Еще в 2010 году начались испытания готового опытного бронежилета на основе геля. Для этого обстреливались опытные и контрольные образцы. 9-миллиметровые пули патрона 9х19 мм Люгер выстреливались из специальной пневматической пушки с дульной скоростью порядка 300 м/с, что в некоторой мере аналогично большинству типов огнестрельного оружия под этот патрон. Характеристики защиты экспериментального и контрольного бронежилета оказались примерно одинаковыми.
Однако у бронежилета с жидкостной защитой есть ряд минусов. Самый очевидный кроется в текучести геля при нормальных условиях: через пулевое отверстие он может вытечь и уровень защиты жилета значительно снизится. Кроме того, неньютоновская жидкость или гель не может полностью поглотить или рассеять всю энергию пули. Соответственно, значительное улучшение характеристик возможно только при одновременном использовании и кевлара, и жидкостных пакетов, и металлических пластин. Очевидно, что от весовых преимуществ в таком случае может не остаться ни следа, конечно, если сравнивать подобный жилет с только кевларовым. В то же время, небольшое увеличение веса можно считать вполне адекватной платой за улучшение защитных свойств.
К сожалению, пока ни один из экземпляров бронежилета или другой защиты с применением принципов неньютоновской жидкости не вышел из стадии лабораторных испытаний. Все исследовательские организации, занимающиеся этой проблемой, в первую очередь работают над увеличением эффективности защиты жидкостей/гелей и уменьшением их плотности, чтобы снизить общий вес бронежилета или каски. Время от времени появляется непроверенная информация, что тот или иной образец вот-вот отправится в английские или американские подразделения для опытной эксплуатации, но до сих пор не было официальных подтверждений этого. Возможно, силовики зарубежных стран просто опасаются доверять жизни бойцов новой и, честно говоря, пока не выглядящей надежной технологии.
В разработке экзоскелетов для американских сил специального назначения был достигнут значительный прогресс. Экзоскелеты предназначены для увеличения сил и повышения защищенности солдат. Также экзоскелеты могут помочь сберечь силы и здоровье одетого в костюм человека (оператора экзоскелета), например при вышибании дверей или участии в боестолкновении».
Разрабатывающийся проект включает в себя:
— костюм – экзоскелет
— системы, повышающие прочность и силу
— дополнительную защиту
Высокоэффективный мотор компании Liquid Piston
Компания Liquid Piston разрабатывает несколько маленьких роторных двигателей внутреннего сгорания, работающих на «Высокой эффективности гибридного цикла» (HEHC). Цикл сочетает в себе высокую степень сжатия (CR), сгорание при постоянном объеме (изохорное сгорание) и перерасширение. В основе своей работы новый двигатель использует первый закон термодинамики. Теоретический коэффициент полезного действия (КПД) двигателя составляет 75 процентов. Инновационная конструкция роторного двигателя позволяет получить потенциальный КПД в размере 60 процентов, а КПД на валу — более чем 50 процентов. Поскольку данный двигатель не оснащен тарельчатыми клапанами, а газ полностью расширен перед началом такта выпуска, двигатель может работать тихо. По аналогии с роторным двигателем Ванкеля, двигатель «X» имеет только две основные подвижные детали — вал и ротор, что позволяет достичь компактных размеров мотора, а также низкого уровня вибрации при работе. Но, в отличие от двигателя Ванкеля, мотор «X» сконструирован для работы на «Высокой эффективности гибридного цикла», с чем связаны его эффективность и низкий уровень шума. Результатом проделанной работы является топливосберегающий, компактный, легкий и тихий двигатель с низким уровнем вибрации.
Технические характеристики:
— высокая удельная мощность — до 2 лошадиных сил
— на 30% меньше и легче для бензиновых двигателей с искровым зажиганием (SI)
— до 75% меньше и легче для дизельных двигателей с воспламенением от сжатия (CI)
В экзоскелетах двигатели будут использоваться только для подзарядки батарей.
Жидкая броня
В заявлении, сделанном Главном управлением войск специального назначения Министерства обороны США (SOCOM), озвучены некоторые из потенциальных технологий, разрабатываемые для экзоскелетов TALOS:
— усовершенствованная броня
— компьютеры командования и контроля
Генераторы мощности
Повышенная мобильность экзоскелетов
По предварительным оценкам стоимость программы TALOS составляет $ 80 млн.
Экзоскелеты TALOS будут оборудованы физиологической подсистемой, оснащенной датчиками для мониторинга общей температуры тела, температуры кожи, частоты сердечных сокращений, положения тела, а также уровня гидратации.
Ученые Массачусетского технологического института (MIT) и польские разработчики трудятся над созданием «жидкого бронежилета»
Ученые Массачусетского технологического института разрабатывают следующее поколение брони под названием «жидкий бронежилет».
«Жидкий бронежилет» при действии магнитного поля или электрического тока за миллисекунды переходит из жидкого состояния в твердое.
Ученые польской компании, производящей бронежилеты, работают над созданием бронежилета на основе неньютоновой жидкости.
Жидкость называется Shear-Thickening Fluid (STF). STF не соответствует категории ньютоновских жидкостей, таких как вода, где усилие, необходимое для перемещения жидкости, должно возрастать в геометрической прогрессии, а сопротивление потоку меняется в зависимости от температуры. В отличии от них, STF затвердевает при ударе вне зависимости от температуры, обеспечивая защиту от проникновения высокоскоростных снарядов и рассеивая воздействие от удара на большую площадь.
Точный состав STF известен только институту Moratex и изобретателям из Военного института оружейных технологий в Варшаве. Баллистические испытания уже доказали устойчивость STF к широкому спектру снарядов.
«Нам нужно было найти и разработать жидкость, которая может остановить пулю, летящую со скоростью 450 м/сек. и выше. Нам это удалось», — заявил заместитель директора по научной работе института Moratex, Марцин Стружчик.
Стружчик сказал, что, по сравнению с традиционной защитой на основе кевлара, способность жидкости останавливать удар в сочетании с меньшей деформацией поверхности при воздействии, обеспечивает более высокий уровень безопасности для человека.
«Если традиционный бронежилет крепится к телу, то 4-сантиметровое вдавливание жилета при ударе может привести к травмам грудины, перелому грудины, инфаркту миокарда и смертельным повреждениям селезенки», — подчеркнул Стружчик.
«Благодаря свойствам жидкости и специальным вставкам мы на 100 процентов снизили эту угрозу — мы уменьшили глубину вдавливания с четырех сантиметров до одного».
При ударе высокоскоростного снаряда большая площадь STF мгновенно затвердевает, в результате чего огромная энергия от удара рассредоточивается далеко от внутренних органов человека.
Для установки жидкости в бронежилет требуется разработка специальных вставок. Однако компания заверяет, что они будут легче и предоставят для офицеров полиции и армии более широкий диапазон движений, чем стандартные вставки.
Лаборатория также работает над созданием магнитореологической жидкости, которую ученые также надеются применить в своих разработках.
По словам исследователей, обе жидкости, помимо использования в бронежилетах, могут найти применение в производстве профессиональных спортивных вставок, и даже целых костюмов. Также их можно использовать для автомобильных бамперов или защитных дорожных барьеров.
Во время боя пули и осколки снарядов представляют серьезную угрозу для здоровья и жизни солдат. С целью обезопасить личный состав уже в годы Первой мировой предпринимались попытки создать эффективные средства защиты. В годы Великой Отечественной элитные подразделения РККА комплектовались бронекирасами, которые обладали незначительными защитными свойствам. Из-за своего большого веса бронекираса слишком сковывала движения бойца. Вскоре появились первые бронежилеты. В течение прошедших десятилетий это защитное средство интенсивно эволюционировало. Однако, как показала практика, у металлических, кевларовых и комбинированных бронежилетов имеются недостатки, которые следует доработать. Сегодня в России, Соединенных Штатах и Великобритании ученые трудятся по созданию такого вещества? как жидкая броня. Что это такое? Для чего она предназначена? Найти ответы на эти вопросы поможет данная статья.
Немного истории
На смену бронекирасам пришли бронежилеты. Создавались эти защитные средства на основе свинцовых пластин. По сравнению с предыдущими изделиями «броники», как часто их называют военные, обладали лучшими защитными свойствами, но весили 20 кг, что являлось их существенным недостатком. Оружейниками неоднократно предпринимались попытки создать бронежилеты на основе древних наработок. Однако с ламеллярной броней защитные свойства обеспечивались не в полной мере. С появлением кевлара проблему с весом отчасти удалось решить. Кроме того, судя по отзывам, кевларовые бронежилеты очень удобны в эксплуатации. Казалось бы, проблема решена и можно остановится на достигнутом. Однако ученые пошли дальше и в производстве защитных средств решили использовать нанотехнологии. Жидкая броня, как утверждают специалисты, сегодня считается тем веществом, которым в скором будущем планируют заменить свинец и кевлар.
Задачи, поставленные перед военными учеными
Как утверждают специалисты, прочность, даже кевларового броника, прямо пропорциональная массе и имеет свой предел. Боец будет надежно защищен от пули, какой-бы большой пробивной силой она не обладала, если его облачить в тяжелую броню. В производстве обычных бронежилетов используют многослойный кевлар. Также в защитных средствах имеются дополнительные металлические и керамические вкладки. Масса же кевларового броника с 20 кг, как это было в свинцовых, снижена до 11 кг, что тоже существенно ограничивает движения. С боеприпасами, оружием и продуктами питания на бойца в 11-килограммовом бронике оказывается большая нагрузка. Поэтому задача «вес-прочность» является одной из самых актуальных для военных ученых некоторых стран. Изобретение жидкой брони стало прорывом в создании средств индивидуальной защиты.
Знакомство с новым материалом
Жидкая броня является специальным веществом, а именно коллоидным раствором, в котором содержатся твердые наночастицы. Данная концепция, позволяющая заменить бронепластины и защитные ткани жидкостью, для таких стран, как Россия, США и Англия едина. Отличия коснулись только ее реализации.
В чем суть?
Как убеждены военные специалисты, жидкая броня для бронежилетов подходит идеально. В создании новых средств защиты решено использовать особенность коллоидного вещества, которая заключается в способности геля быстро затвердевать.
Таким образом, если в эту жидкость попадет пуля, то образуется импульс, который передаст свою энергию гелю. В результате жидкая броня затвердеет. Подобный эффект наблюдается и в том случае, если энергия образуется не от пули, а от резкого удара. Как быстро произойдет затвердевание, напрямую зависит от того, с какой силой он был нанесен.
О российской разработке
Жидкая броня, как еще неофициально называют новые бронежилеты, в России разрабатывается екатеринбургским Венчурным фондом ВПК с 2006 г. Как утверждают военные специалисты, в ближайшее время новый вид бронежилетов появится на рынке. Жидкая броня представлена защитным гелем, в котором содержатся жидкий наполнитель и твердые наночастицы. При попадании пули в броник те быстро схватятся. В итоге произойдет образование твердого композитного материала. Данная особенность геля возможна только в том случае, если он будет взаимодействовать со специальной тканью. Информация о том, что это за материал и какой обладает структурой, российскими разработчиками пока не разглашается.
О достоинствах защитного геля
Если сравнивать стандартные бронежилеты с жидкой броней, то последняя имеет одно весомое преимущество - при ударе не происходит концентрация энергии в одной точке, а, наоборот, та распределяется на всю поверхность ткани. Как итог, кроме радующих существенно улучшенных защитных характеристик, с новыми бронежилетами исключены синяки и гематомы на теле бойца. Совсем обратный эффект наблюдался с обычными свинцовыми и кевларовыми бронежилетами.
О слабых сторонах защитных средств
Несмотря на наличие неоспоримых достоинств, жидкая броня не лишена некоторых недостатков. Как утверждают специалисты, уже создано несколько образцов, но они проявили себя положительно только с мелкокалиберной пулей. Снайперскую винтовку или автомат новый вид бронежилета не выдержит. Кроме того, учеными было отмечено - если на броник попадет вода, то он лишится своих защитных свойств примерно на 40%. Изначально этот факт для российских разработчиков являлся проблемой. Но затем решили воспользоваться влагозащитной пленкой, в которой и содержится новый бронежилет. Дополнительно для жидкой брони предусмотрен специальный водоотталкивающий состав, изобретенный ранее. Им покрывается средство защиты перед помещением в пленку.
Жидкая изоляция «Броня»
И в заключение - немного о другой броне. Сегодня в магазинах строительных материалов вниманию потребителей представлено немало самых различных утеплителей. Судя по многочисленным отзывам, большой популярностью пользуется жидкая теплоизоляция «Броня».
Данное вещество является суспензией, внешне практически не отличимое от белой акриловой краски. Наносится на поверхности при помощи обычных кисточек или безвоздушными распылителями. В жидком состоянии до полимеризации напоминает краску, но когда высыхает, образует специальное покрытие, которому присущи уникальные теплоизоляционные свойства.
- Чебуреки с картошкой и грибами Картофельные чебуреки
- Блины роти. Блины тайские с бананом. “Роти клуай” или тайские блинчики с бананом: рецепт традиционный
- Рецепт: Чебуреки с картофелем - "экономные" Рецепт как приготовить чебуреки с картошкой
- Рецепт: чебуреки с картошкой Чебуреки с картошкой на сковороде