«Жидкая» броня
«Вода мягка, пока об нее не ударишься». Эта истина, отраженная в старинной поговорке, оказалась нитью Ариадны для создателей нового вида броневой защиты.
Похвальное слово кевлару. Еще во времена Средневековья удару меча, копья или стрелы тогдашние рыцари противопоставляли щиты, кольчуги да доспехи, созданные из материала, способного противостоять выпаду противника. Поначалу то были кожа да дерево, а потом – бронза и сталь.
Однако появление на поле боя огнестрельного оружия, казалось, положило конец доспехам, поскольку пуля пробивала любой панцирь. Уже знаменитые мушкетеры с неохотой пользовались доспехами, которые были тяжелы, сковывали движения, а толку от них было немного.
Солдат в жилете из жидкой брони
Свое второе рождение броня отпраздновала лишь в начале XX века. Сначала на поле боя появились первые бронемашины, а затем – уже во второй половине прошлого столетия – все шире стали распространяться бронежилеты.
В зависимости от назначения и степени защиты, они подразделяются на классы. Более легкие и, стало быть, менее надежные бронежилеты используют лишь синтетические материалы, в частности кевлар. А более тяжелые бронежилеты еще имеют специальные карманы, в которые дополнительно вставляются броневые пластинки из титана, специальной керамики и иных материалов. Именно они и принимают на себя удар винтовочной или автоматной пули, в то время как жилеты без вставок спасают в основном от пуль пистолетных.
Впрочем, не надо думать, что под ударами скоростных и тяжелых пуль кевлар рвется. Нет, это синтетическое волокно, имеющее химическое название «полипарафениленфталамид», по своим межмолекулярным связям в 4 раз прочнее стали. Так что скажем за него спасибо группе химиков во главе со Стефани Кволек, синтезировавшей этот материал в 60-х годах прошлого века.
В наши дни в современных бронежилетах используют и более современный материал Zylon, созданный в Японии. Он еще легче и прочнее кевлара.
Тем не менее стали учащаться случаи, когда легкие бронежилеты перестали выручать полицейских и бойцов спецназа. И дело тут не только в возросшей огневой мощи современного оружия, даже тех же пистолетов, но еще и в том, что иной раз пуля углубляется в тело, даже не прорывая нитей синтетического волокна. Оно ведь гибкое, а стало быть, под ударом пули проседает…
Именно в таких случаях и принимает удар на себя броневая пластинка. Она также распределяет приложенную силу на большую площадь, а то ведь от пуль иной раз остаются еще и синяки на теле.
Однако такие жилеты, как уже говорилось, тяжелы – до 12–15 кг весом; неудобны в носке, стесняют движения бойцов. А стало быть, неплохо бы их улучшить.
А что в активе? Ныне все в большей моде броня активная, способная не просто принимать удар на себя, а отвечать на удар ударом. Основу ее составляют кумулятивные заряды, которые отличаются одной особенностью. Вся их взрывная мощь направлена обычно в одну сторону, а то и в одну точку.
В итоге снаряд, попавший в танк или бронетранспортер, имеющий активную защиту, попросту отбрасывается направленным взрывом, не проникает внутрь корпуса. Таким образом, сохраняются и жизни экипажа, и живучесть самой машины.
И все было бы замечательно, если бы активная броня опять-таки не была довольно громоздкой. Все жизненно важные органы бронемашины приходится обвешивать сетками с довольно-таки объемистыми и массивными шашками кумулятивной защиты. Кроме того, при любом взрыве имеет место и отдача. И если в случае активной защиты танка, это не имеет большого значения, поскольку многотонную махину с места отдачей не сдвинешь, то попробуйте представить себе, что станет с бойцом, если по его телу развесить пакеты с кумулятивными зарядами активной защиты.
Да и сможет ли он вообще двигаться?
Тут нужно было искать иной выход из положения. И он был найден.
Текучая защита. Совсем недавно в арсенале разработчиков защитного снаряжения появился еще один способ, объединяющий достоинства предыдущих двух.
Впрочем, если разобраться, и у этой новинки есть исторические корни. Еще лет двадцать тому назад ученые и изобретатели начали эксперименты с так называемыми электро– и магнитореологическими жидкостями. В самом простом виде такая жидкость представляет собой взвесь металлического порошка в машинном масле.
В обычном состоянии такую жидкость запросто можно перемешать, например, обычной столовой ложкой. Но вот стоит поместить ее в магнитное поле, и происходит своеобразное чудо. В зависимости от интенсивности магнитного поля смесь начинает как бы «загустевать» и может достичь твердости монолита.
Поначалу такие жидкости использовали, например, для создания бесступенчатых коробок передач. Но лет десять тому назад американским исследователям пришла в голову мысль: а нельзя подобные жидкости переменной вязкости использовать и для создания бронежилетов нового типа?
Мысль сама по себе как будто неплохая. Только вот загвоздка: для наведения магнитного поля каждый солдат должен будет таскать с собой достаточно мощные, а значит, и массивные источники электропитания. А кроме того, как он узнает, в какой именно момент нужно включать защиту?
«А пусть защита сама себя включает, автоматически, – расправились с первой трудности исследователи. – Ведь не секрет, что существуют, например, пьезоэлементы, способные механическое давление или перемещение преобразовывать в электромагнитные импульсы»…
В общем, суть такой защиты в первом варианте мыслилась такой. Пусть бронежилет состоит из карманов, сшитых из кевлара. Внутрь каждого такого кармашка заливается электрореологическая жидкость, а сверху нашивается пластина пьезоэлемента. При попадании, скажем, пули или осколка в пьезоэлемент тот вырабатывает электрический импульс, жидкость тут же затвердевает, и пуля дальше не пройдет.
Идея как будто неплохая, но, когда прикинули общую массу такого сооружения, оказалось, что подобная защита подойдет разве что слону, способному таскать тяжести в сотни килограммов весом. Да и скорость срабатывания жидкости – то есть время ее перехода из жидкого в твердое состояние – измеряется десятыми долями секунды. А тут нужны миллисекунды…
Все течет, все изменяется… И тогда специалисты из Делавэрского университета (США), а также их коллеги из России и Израиля пошли кружным путем. Ими были созданы новые материалы на основе неорганических наноструктур, подобных фуллеренам.
Тут, видимо, надо пояснить, что фуллеренами называют крошечные, состоящие примерно из 60 атомов углерода, полые шарики, а затем и нанотрубки, обладающие рядом уникальных свойств.
В частности, созданные на основе фуллеренов материалы обладают изумительной прочностью. Во время испытаний композитная наноброня на основе углерода и титана показала способность останавливать пули со стальным сердечником, летящие со скоростью 1,5 км/с и создающие в точке удара давление около 250 т/см2!
Таким образом, появилась принципиальная возможность защитить бойцов даже от пули тяжелой снайперской винтовки. Однако первые образцы новых наножилетов тоже оказались не очень удобны, тяжелы и громоздки. Вот тогда-то специалисты и задумались над идей создания «жидкой» брони.
Суть идеи такова. Нынешние нанотехнологии позволяют создать материалы из смеси атомов металла и некоей жидкости, которые в обычном состоянии не имеют четко выраженной кристаллической структуры. Отдаленно они напоминают переохлажденную воду, которая еще сохраняет внешние признаки жидкости. Но достаточно малейшего механического воздействия, крошечного толчка – и такая структура у вас на глазах тут же превращается в твердый лед.
Нечто подобное происходит и в жидкой нанообороне при комнатной температуре. Пуля, входящая в контакт с наноструктурой, приводит к мгновенному образованию неких ансамблей – кластеров; и жидкий раствор в мгновение ока, а точнее в миллисекунду, превращается в монолит. Да такой прочный, что пуля попросту в нем застревает.
Но как только механическая нагрузка снимается, структура снова становится жидкой. И боец в наножилете снова имеет возможность свободно нагибаться, совершать любые движения.
Впрочем, и такая конструкция – еще не идеал, считают специалисты. В самом деле, пока конструкция наножилета при первом приближении выглядит так. В кармашки из кевлара разливается чудодейственная жидкость, а кармашки затем запаиваются.
Но что будет, если боец повредит такой кармашек, продираясь сквозь колючий кустарник или иным каким способом? Вся защитная жидкость попросту выльется.
Хорошо бы, наверное, и сами кармашки сделать подлежащими саморемонту. Взять, например, нас с вами. Стоит кому-то порезаться, кровь из раны течет не так уж долго. А потом свертывается, образуя своеобразный тампон, затыкающий ранку. Нечто подобное, наверное, надо придумать и в данном случае…
В общем, наножилеты участники спецопераций наденут еще не завтра. Но сами исследования уже вышли за пределы лабораторий. На специализированных полигонах, в обстановке строгой секретности ученые и военные эксперты продолжают отработку спецснаряжения для рыцарей XXI века.
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.
Жидкая броня – это бронезащитный элемент нового поколения, который уже в скором времени отправит классические свинцовые бронежилеты на заслуженную «пенсию». О разработке инновационного материала можно было слышать и раньше, однако всерьез ученые взялись за работу только сейчас. Бронежилет будущего обещает существенно повысить безопасность военных и расширить зону действия бронированных элементов. Защитить сгибающие части тела с помощью свинца невозможно, ведь крепить сталь на колене или руке – это бессмыслица, снижающая боевую эффективность солдата. С появлением жидкой брони обезопасить можно абсолютно все тело!
США врывается в гонку за жидкой броней
Все началось с обычной курсовой работы кадета Хейли Вейр, которая предлагает полностью модернизировать систему бронежилетов. Жидкая броня – это революция военной промышлености! Задумка заключается в своевременной активации жидкости конкретно в том месте, где оказывается физическое воздействие. Обязательным условием успешной эксплуатации, является надежность материала и его долговечность. Расставив все приоритеты, девушка вместе со своим преподавателем, приступили к созданию инновационной брони.
Несмотря на отсутствие ранних исследований данной области, сейчас уже есть некоторые результаты. Так был определен состав жидкости, он состоит из углеродного волокна и эпоксидной смолы. Получаемая консистенция и есть жидкая броня, но без какой-либо оболочки эффективность ее равна нулю. Поэтому было придумано помещать нано-вещество в специальную кевларовую оболочку.
По окончании серии тестов, было установлено, что жидкий бронежилет отлично справляется с крупными калибрами, а вот пули поменьше, могут и проскочить один или даже два слоя инновационного материала. В то время, как всего жидкая броня состоит из трех слоев, пробить их все на данный момент не удалось ни одному патрону. Также было обнаружено бездействие брони в ближнем бою. Соперничать с колюще-режущими предметами кевлару проблематично – это, наверное, главный минус американской разработки.
Великобритания ничем не хуже!
Вслед за «янки», жидкую броню решили создать на родине футбола. Так, совсем недавно было подписано соглашение между лидерами военной промышленности Великобритании, компанией Helios Global Technologies и BAE Systems. Сотрудничество предусматривает совместную разработку технологии «Жидкая броня». Британцы не хуже других понимают, что такой жилет намного легче, эффективней и удобней, поэтому отставать от передовых государств планеты никак нельзя!
По большому счету если сравнивать американскую и английские технологии, то можно сделать вывод – принцип работы не изменился. Все та же кевларовая оболочка с броневой жидкостью, которая моментально затвердевает и рассеивает удар пули по всей площади жилета, тем самым смягчая разрушительную силу. Лаборатории Великобритании, демонстрируют более серьезный подход и скорее всего им удастся опередить армию США в создании жидкой брони. По крайней мере, такими выглядят обстоятельства сейчас.
Материал активно тестируется и соответственно с каждым днем, ученые узнают новые достоинства. Универсальность – одна из них. Жидкая броня запросто может быть интегрирована в стальной бронежилет или выступать единственной боевой единицей. Не менее важное преимущество в сравнении со стальными аналогами – это толщина. Ровно в дважды новый бронежилет будет тоньше старого, при этом качество защиты возрастает и того больше. Благодаря эластичности материала и его неразрушимости, человек непросто спасается от смерти, он даже не чувствует боли. Дело в том, что при пулевом воздействии броня не прогибается внутрь, как раньше, а намертво блокирует источник вибрации. Тем самым, исключаются любые дискомфортные условия во время спецопераций.
Да ладно, и австралийцы туда же?
Оказывается, в подобном материале заинтересована не только армия. Компания Chiron Global из заокеанской Австралии, позаимствовала инновационную технологию для создания бронекостюмов по боевым искусствам. Такой жилет не только выполняет защитные для спортсменов действия, но и позволяет отслеживать все необходимые характеристики бойцов. Все происходит при помощи более 50 датчиков, которые в режиме онлайн могут рассказать, как про влиянии ударов, так и об их силе, а также эффективности.
Российская Федерация также не отстает от самых сильных армий планет «Земля». Однако, все тонкости процесса тщательно скрываются. Так на данный момент известно не много, собственно все в курсе, что разработка отечественной жидкой брони стартовала еще в 2006 году. Занимается столь важным государственным мероприятием Венчурный Фонд ВПК из Екатеринбурга. По слухам, готовый продукт представят в самое ближайшее время.
Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них
Первые попытки защитить личный состав от пуль и осколков были предприняты ещё во время Первой Мировой войны и продолжились во время Второй Мировой войны. Так, во время ВОВ, многие бойцы элитных подразделений Красной Армии были облачены в бронекирасы, которые, надо заметить, имели довольно слабые защитные свойства, но при этом отличались большой массой, что значительно сковывало движения бойцов.
Далее появились бронежилеты со свинцовыми пластинами, которые хоть и имели лучшие защитные характеристики, но масса в 20 кг всё равно являлась их большим недостатком.
После появления лёгких и довольно удобных кевларовых жилетов, казалось бы, эта проблема окончательно решена, но учёные не остановились на достигнутом результате, и разработали ещё более совершенный бронежилет. Впрочем, это не бронежилет в нашем типичном понимании, а ткань, пропитанная специальным защитным гелем, которую с вида и не отличить от обычной одежды.
Такие виды бронежилетов получили неофициальное название «жидкая броня»
и работы по их разработке ведутся параллельно как в России, так и в США. В России разработку «жидкой брони» уже с 2006 года ведёт екатеринбургский Венчурный фонд ВПК и по их словам в ближайшие годы этот продукт уже выйдет на рынок.
Наиболее незащищенными у солдат являются руки, шейные, коленные и локтевые области, так как эти части тела сгибаются, и защитить их традиционными бронежилетами почти невозможно. Новая «жидкая броня» позволяет защищать любые участки тела и может сгибаться, не теряя при этом своих защитных свойств.
При обычной эксплуатации (в области низких энергий) броня ведёт себя как обычная жидкость, что и позволяет наполнить ею кевларовую оболочку защитной «рубашки» или «жилета». Учёные также отмечают, что кевлар, обычно уязвимый к прокалыванию и разрезанию, в новом «жидком бронежилете» становится контейнером для наночастиц, которые выполняют основную защитную функцию.
Защитный гель, составляющий основу «жидкой брони» состоит из жидкого наполнителя и твёрдых наночастиц , которые при попадании пули, или любом другом резком ударе мгновенно схватываются и превращаются в твёрдый композитный материал. Процесс перехода вещества из жидкого состояния в твёрдое занимает менее одной миллисекунды, что позволяет использовать гель в качестве защиты от огнестрельного и колющего оружия.
Помимо этого в отличие от стандартных бронежилетов сила от удара пули в «жидкой броне» не сосредотачивается в одном месте, а распределяется по всей поверхности ткани . Это позволяет значительно улучшить защитные характеристики брони, а также избежать синяков и гематом, остающихся на теле от попадания в обычный свинцовый, или кевларовый бронежилет. Следует отметить, что данный гель проявляет свои характеристики лишь на специальной ткани , структуру которой разработчики тщательно скрывают.
Как отмечают авторы данной разработки, с помощью новой технологии можно эффективно защищать не только грудь и спину, но и также руки и ноги бойцов. Обработанная гелем ткань, остающаяся гибкой в нормальных условиях и не стесняющая движений, превратится в твёрдую броню под действием энергии пулевого выстрела или ножевого удара.
Правда на данный момент у «жидкой брони» существуют и некоторые недостатки:
— так, имеющеюся образцы способны защитить лишь от попадания пуль мелкого калибра, а выстрел из автомата, или снайперской винтовки практически гарантировано пробьёт «жидкую броню».
— также при попадании на броню воды, она как минимум на 40 процентов теряет свои защитные свойства, что добавляет дополнительных проблем разработчикам.
Впрочем, решение этой проблемы уже найдено. Ткань можно поместить во влагозащитную плёнку, либо покрыть специальным водоотталкивающим составом на основе нанотехнологий, созданным нашими учёными ещё лет пять назад.
В завершении хочется сказать, что «жидкая броня» является одной из самых перспективных технологий разработанных российскими специалистами за последние годы. Она не только сможет надёжно защитить бойца от пуль и осколков и дать ему возможность свободного передвижения по полю боя без громоздкого бронежилета, но может применяться как для создания новых видов бронированной техники, так и для сугубо гражданских целей.
В последнее время наряду с традиционными теплоизоляционными материалами высочайшим спросом пользуется жидкая теплоизоляция. При покрытии поверхностей вещество выступает одновременно в качестве эффективного утеплителя, гидроизолятора и привлекательной фасадной краски, покрывая стены равномерным полимерным слоем.
Одной из наиболее эффективных при защите бетонных, металлических, кирпичных конструкций оказывается сверхтонкая теплоизоляция Броня. Причем материал можно наносить как на внутренние, так и наружные поверхности, так как его компоненты абсолютно безопасны для здоровья.
Производитель
Теплоизоляция Броня производится Волгоградским Инновационным Ресурсным Центром. ВИРЦ обладает огромным опытом в разработке высокотехнологичных теплоизоляционных материалов.
Вся предлагаемая компанией продукция отличается официальной сертификацией, гарантирует отменное качество и высокоэффективный результат.
Отмечая производителя, нельзя не упомянуть об оптимальном соотношении показателя цена-качество.
Марки теплоизолятора
Производителем представлено несколько основных вариантов жидкого теплоизолятора.
Броня Классик является универсальным изоляционным веществом, которое идеально подходит для обработки традиционных покрытий.
Выдерживает воздействие повышенных температур до 200 оС.
Эффективна при изоляции металлических поверхностей.
Может накладываться непосредственно на материалы, которые содержат признаки развития процессов коррозии, причем без предварительной обработки антикоррозийными веществами.
Фасад
Броня Фасад – надежно утепляет помещения изнутри, не препятствуя при этом полноценной циркуляции воздуха, что позволяет избежать появления гнили, образования грибков.
Броня Зима
Смесь позволяет изолировать объекты при пониженных температурах до -35 оС.
Состав
Жидкая теплоизоляция включает в себя следующие компоненты:
- акриловые связующие;
- композицию из фиксаторов и катализаторов;
- специальные добавки, наличие которых способствует созданию защиты против развития коррозии, появления грибка;
- сверхтонкие керамические микросферы, заполненные разреженным воздухом.
Наличие подобной комбинации превращает жидкий утеплитель в чрезвычайно легкое, податливое, надежно покрывающее поверхности вещество. По консистенции жидкая Броня во многом напоминает обычную фасадную краску. Однако после полного застывания образует эластичное полимерное покрытие, которое обладает высокими изоляционными и антикоррозийными свойствами.
Качества материала
Подготовленная для применения теплоизоляция Броня имеет вид вязкой, сравнительно густой субстанции. Основная часть вещества (порядка 80%) образована содержащими воздух керамическими микрогранулами. В совокупности со связующими акриловыми полимерами гранулы создают вязкую массу, которая может разбавляться обычной водой, создавая при этом непроницаемую для влаги, легкую и прочную пленку.
Что касается коэффициента теплоотдачи, то здесь данный показатель составляет не более 0,018 Вт/м2. В настоящее время это является рекордной характеристикой для жидких теплоизоляционных материалов.
Изоляция Броня практически не впитывает влагу. Показатель ее поглощения при полном содержании изолятора в воде на протяжении суток равняется мизерным 0,02 г/см3. Это качество показывает, насколько эффективным гидроизолятором является данное вещество.
Материал не поддается горению, а благодаря сложной химической структуре его не портят насекомые и прочие мелкие вредители.
Жидкая теплоизоляция отличается отменной адгезией. Материал эффективно покрывает любые поверхности: кирпич, бетон, дерево, металл, пластик и даже стекло. Полностью застывший теплоизолятор преобразуется в тончайшую пленку, которая, несмотря на мизерную ширину слоя, надежно защищает объекты от потерь тепловой энергии.
Еще одним важным моментом является простота нанесения изоляционной основы. Справиться с задачей можно при помощи обычной кисти, валика, шпателя либо распылителя.
Что касается расхода жидкого теплоизолятора, то в лабораторных условиях данный показатель равняется одному литру на 1 м2 при нанесении вещества слоем в 1 мм. В зависимости от наличия тех или иных условий толщина изоляционного покрытия может изменяться.
Параметры
Технические показатели материала следующие:
- Внешний вид – однородная, ровная матовая поверхность белого цвета.
- Устойчивость материала к воздействию температурных перепадов – в пределах от -40 до 60 оС.
- Продолжительность эксплуатации изоляционного слоя при обработке металлических, кирпичных, бетонных поверхностей в условиях умеренного климата (на примере Москвы) – порядка 15 лет.
- Коэффициент проницаемости для водяных паров составляет 0,003 мг/м2.
- Максимально допустимая температура эксплуатации изоляционного покрытия при достижении кратковременных пиковых показателей – не более 260 оС.
- Плотность жидкой теплоизоляции при комнатной температуре – 600±10% кг/м3.
- Водородный показатель – от 7,5 до 11 pH.
- Массовая доля летучих веществ – порядка 40%.
- Время, необходимое для полного застывания жидкого теплоизоляционного слоя при комнатной температуре, – не более 24 часов.
- Уровень адгезии к бетонной, металлической, кирпичной поверхности – в пределах от 1,3 до 2,2 МПа.
- Устойчивость изоляционного покрытия к воздействию воды, 5%-го щелочного раствора в условиях комнатной температуры – внешний вид и свойства остаются без изменений.
Сферы применения
Жидкая изоляция Броня высокоэффективна при утеплении различных конструкций. Ее применяют для обработки кровель, покрытий пола, фасадов, внутренних перегородок и несущих стен, оконных откосов, паропроводов, вентиляций, трубопроводов горячего и холодного снабжения, систем охлаждения, всевозможных пластиковых, металлических, стеклянных емкостей.
Технология укладки
Габариты большинства покрытий и нестандартная, сложная архитектурная составляющая современных строений все чаще приводит к невозможности эффективного применения традиционных теплоизоляционных материалов как изнутри, так и снаружи. Например, выполнить тщательную изоляцию навесного фасада с применением минеральной ваты, особенно если жилье располагается выше второго этажа, под силу не каждому.
С появлением жидкой теплоизоляции Броня ситуация изменилась кардинальным образом. Вещество эффективно заполняет любые щели конструкций, создавая при этом покрытие, толщина которого составляет каких-то 2-3 см.
Чтобы создать долговечное, а главное, надежное изоляционное покрытие, жидкое вещество необходимо наносить лишь после выполнения специальных процедур по подготовке покрытий.
Нанесение утеплителя
Идеальными инструментами для качественного, эффективного нанесения жидкой теплоизоляции выступают безвоздушные распылители и мягкие кисти. В ходе нанесения предварительного слоя укладывается не более 1 мм вещества. Применение поэтапного экономного подхода способствует оптимальному расходу теплоизоляции, исключая образование наслоений.
Проводить работы можно при температуре поверхностей в пределах от -35 до 150 оС. Температурный режим в каждом конкретном случае зависит от типа и свойств обрабатываемых поверхностей, а также марки изоляционного вещества.
Непосредственно перед нанесением готовой смеси стоит лишний раз перемешать изоляционную основу в емкости. При необходимости достижения более редкой консистенции допускается добавление небольшого количества дистиллированной воды.
Финишная обработка
После завершения послойного нанесения жидкого изолятора и полного застывания вещества можно приступать к финальной обработке поверхностей.
Подсохнув, теплоизоляция Броня напоминает покрытие в виде акриловой краски. Поэтому, не желая расходовать дополнительное время на облицовку поверхностей, стены можно оставить в имеющемся виде.
Если же достаточно сил и возможностей для декорирования, в таком случае для облицовки застывшей жидкой изоляции можно применять самые различные отделочные материалы. Как показывает практика, на такую теплоизоляцию отлично наносится штукатурный слой, керамическая плитка, обои.
В любом случае срок эксплуатации жидкого изолятора Броня благодаря своей прочности и пластичности равняется десятилетиям. Это, в свою очередь, позволяет избежать выполнения отделочных работ на протяжении длительного времени.
Loading...