Pantser is miljoene jare ouer as die mensdom, en dit is hoofsaaklik ontwikkel om te beskerm teen kake en kloue. Dit is moontlik dat krokodille en skilpaaie mense deels kan inspireer om beskermende elemente te skep. Alle wapens van kinetiese energie, of dit nou 'n prehistoriese klub of 'n pantser-deurdringende projektiel is, is ontwerp om groot krag in 'n klein gebied te konsentreer; die taak daarvan is om die teiken binne te dring en dit maksimum skade aan te rig. Die wapenrusting se taak is gevolglik om dit te voorkom deur die aanvalsmiddels af te lei of te vernietig en / of die slagenergie oor 'n so groot as moontlik gebied te versprei om skade aan mannekrag, vervoerstelsels en strukture wat dit beskerm, te verminder.
Moderne wapenrusting bestaan tipies uit 'n harde buitenste laag om die projektiel te stop, af te buig of te vernietig, 'n tussenlaag met 'n baie hoë "werk om te breek" en 'n viskose binnelaag om krake en puin te voorkom.
Staal
Staal, wat die eerste materiaal geword het wat wyd gebruik word by die vervaardiging van gepantserde voertuie, is steeds in aanvraag, ondanks die opkoms van pantsers wat gebaseer is op ligte legerings van aluminium en titaan, keramiek, komposiete met 'n polimeermatriks, versterk met glasvesels, aramide en poliëtileen met ultra hoë molekulêre gewig, sowel as saamgestelde materiale met 'n metaalmatriks.
Baie staalmeulens, waaronder SSAB, ontwikkel steeds sterkstaalstale vir 'n verskeidenheid gewigskritieke toepassings, soos bykomende omhulsel. Gepantserde staalgraad ARM OX 600T, beskikbaar in diktes van 4-20 mm, is beskikbaar met 'n gewaarborgde hardheid van 570 tot 640 HBW-eenhede (afkorting vir Hardness, Brinell, Wolfram; 'n toets waarin 'n wolfraambal met 'n standaard deursnee gedruk word in 'n monster materiaal met 'n bekende krag, dan word die deursnee van die gevormde uitsparing gemeet; dan word hierdie parameters in die formule vervang, waarmee u die aantal hardheidseenhede kan kry).
SSAB beklemtoon ook die belangrikheid van die bereiking van die regte balans tussen hardheid en taaiheid vir penetrasie en burst -beskerming. Soos alle staal, bestaan ARMOX 600T uit yster, koolstof en 'n aantal ander legeringskomponente, waaronder silikon, mangaan, fosfor, swael, chroom, nikkel, molibdeen en boor.
Daar is beperkings op die vervaardigingstegnieke wat gebruik word, veral wat temperatuur betref. Hierdie staal is nie bedoel vir addisionele hittebehandeling nie; as SSAB na aflewering tot 170 ° C verhit word, kan SSAB nie sy eienskappe waarborg nie. Ondernemings wat hierdie soort beperking kan oorkom, sal waarskynlik die noukeurige ondersoek van vervaardigers van pantservoertuie lok.
'N Ander Sweedse onderneming, Deform, bied vervaardigers van gepantserde voertuie kogelbestande wapenstaal-staalonderdele aan, veral dié wat die beskerming van kommersiële / burgerlike voertuie wil verbeter.
Eenvormige Deform-firewalls word geïnstalleer in die Nissan PATROL 4x4, die Volkswagen T6 TRANSPORTER-minibus en die Isuzu D-MAX-bakkie, saam met 'n soliede vloerblad van dieselfde materiaal. Die warmvormingsproses wat deur Deform ontwikkel is en wat gebruik word by die vervaardiging van velle, het 'n hardheid van 600HB [HBW].
Die maatskappy beweer dat dit die eienskappe van alle wapenstaal op die mark kan herstel terwyl dit 'n struktureel gedefinieerde vorm behou, terwyl die resulterende dele baie beter is as tradisionele gelaste en gedeeltelik oorvleuelende strukture. In die metode wat Deform ontwikkel het, word die velle geblus en getemper na warm smee. Danksy hierdie proses is dit moontlik om driedimensionele vorms te verkry wat nie deur kouevorming verkry kan word nie, sonder die verpligte in sulke gevalle "sweislasse wat die integriteit van die kritieke punte skend."
Vervormde warmvormige staalblaaie word gebruik op BAE Systems BVS-10 en CV90 en sedert die vroeë 1990's op baie Kraus-Maffei Wegmann (KMW) masjiene. Bestellings kom vir die vervaardiging van driedimensionele pantserplate vir die LEOPARD 2-tenk en verskeie gevormde borde vir die BOXER- en PUMA-voertuie, plus vir verskeie Rheinmetall-voertuie, insluitend weer die BOXER, asook 'n luik vir die WIESEL-voertuig. Deform werk ook met ander beskermende materiale, waaronder aluminium, kevlar / aramid en titanium.
Aluminium vordering
Wat gepantserde voertuie betref, word aluminiumpantsers vir die eerste keer wyd gebruik by die vervaardiging van die gepantserde personeeldraaier M113, wat sedert 1960 vervaardig is. Dit was 'n allooi, aangedui as 5083, wat 4,5% magnesium en baie kleiner hoeveelhede mangaan, yster, koper, koolstof, sink, chroom, titaan en ander bevat. Alhoewel 5083 sy sterkte behou na sweis, is dit nie 'n hittebehandelbare legering nie. Dit het nie so 'n goeie weerstand teen wapens-deurboorende koeëls van 7,62 mm nie, maar soos amptelike toetse bevestig, stop dit 14,5 mm wapenrustende koeëls in Sowjet-styl beter as staal, terwyl dit gewig bespaar en die gewenste sterkte toevoeg. Vir hierdie beskermingsvlak is die aluminiumplaat dikker en 9 keer sterker as staal met 'n laer digtheid van 265 r / cm3, wat die gewig van die struktuur verminder.
Gepantserde voertuigvervaardigers het gou begin om 'n ligter, meer ballisties sterker, lasbare en hittebehandelbare aluminium pantser aan te vra, wat gelei het tot die ontwikkeling van Alcan in 7039 en later 7017, albei met 'n hoër sinkinhoud.
Soos met staal, kan stamp en daaropvolgende montering die beskermende eienskappe van aluminium negatief beïnvloed. By sweis word die sones wat deur hitte geraak word, sagter, maar hul sterkte word gedeeltelik herstel as gevolg van verharding tydens natuurlike veroudering. Die struktuur van die metaal verander in smal sones naby die sweislas, wat groot spanning veroorsaak in die geval van sweis- en / of monteerfoute. Gevolglik moet vervaardigingstegnieke dit tot 'n minimum beperk, terwyl die risiko van spanningskorrosie ook tot die minimum beperk moet word, veral as die ontwerpduur van die masjien na verwagting meer as drie dekades sal wees.
Spanningskorrosie is 'n proses van die voorkoms en groei van krake in 'n korrosiewe omgewing, wat neig om te versleg namate die aantal legeringselemente toeneem. Die vorming van krake en die daaropvolgende groei daarvan vind plaas as gevolg van die verspreiding van waterstof langs die korrelgrense.
Bepaling van die vatbaarheid vir krake begin met die onttrekking van 'n klein hoeveelheid elektroliet uit die krake en die ontleding daarvan. Korrosietoetse met 'n lae spanning, word uitgevoer om te bepaal hoe erg 'n spesifieke legering beskadig is. Meganiese rek van twee monsters (een in 'n korrosiewe omgewing en die ander in droë lug) vind plaas totdat dit misluk, en dan word die plastiese vervorming by die breukplek vergelyk - hoe meer die monster tot mislukking gestrek word, hoe beter.
Die weerstand teen streskorrosie kan tydens die verwerking verbeter word. Volgens Total Materia, wat homself 'die wêreld se grootste databasis van materiale' noem, het Alcan byvoorbeeld die prestasie van 7017 in versnelde spanningskorstetoetse met 40 keer verbeter. Die resultate maak dit ook moontlik om metodes van korrosiebeskerming te ontwikkel vir sones van gelaste strukture, waarin dit moeilik is om oorblywende spanning te vermy. Navorsing wat daarop gemik is om legerings te verbeter om die elektrochemiese eienskappe van gelaste verbindings te optimaliseer, is aan die gang. Werk aan nuwe legerings wat met hitte behandel kan word, fokus op die verbetering van hul sterkte en weerstand teen korrosie, terwyl werk op nie -hittebehandelbare legerings daarop gemik is om die beperkings wat deur die lasbaarheidsvereistes opgelê word, te verwyder. Die moeilikste materiale in ontwikkeling sal 50% sterker wees as die beste aluminium pantser wat vandag gebruik word.
Legerings met 'n lae digtheid, soos litiumaluminium, bied 'n gewigsbesparing van ongeveer 10% op vorige legerings met vergelykbare koeëlweerstand, hoewel ballistiese prestasie nog nie volledig geëvalueer moet word volgens Total Materia nie.
Lasmetodes, insluitend robotiese, verbeter ook. Onder die take wat opgelos moet word, is die minimalisering van die hittevoorsiening, 'n meer stabiele sweisboog as gevolg van die verbetering van energie- en draadtoevoerstelsels, sowel as monitering en beheer van die proses deur kundige stelsels.
MTL Advanced Materials het saam met ALCOA Defense, 'n bekende vervaardiger van aluminium pantserplate, saamgewerk om te ontwikkel wat die onderneming beskryf as 'n "betroubare en herhaalbare kouevormingsproses." Die maatskappy merk op dat die aluminiumlegerings wat vir pantsertoepassings ontwikkel is, nie ontwerp is vir kouevorming nie, wat beteken dat die nuwe proses dit moet help om algemene mislukkingsmetodes, insluitend krake, te vermy. Die uiteindelike doel is om masjienontwerpers in staat te stel om die behoefte aan sweiswerk te verminder en die aantal onderdele volgens die onderneming te verminder. Deur die volume sweiswerk te verminder, beklemtoon die onderneming, verhoog die strukturele sterkte en beskerming van die bemanning, terwyl produksiekoste verlaag word. Vanaf die goed beproefde 5083-H131-legering, het die onderneming 'n proses ontwikkel vir kouevormende dele met 'n buighoek van 90 grade langs en oor die korrels, en daarna oorgegaan na meer komplekse materiale, byvoorbeeld legerings 7017, 7020 en 7085, ook goeie resultate behaal.
Keramiek en komposiete
'N Paar jaar gelede kondig Morgan Advanced Materials die ontwikkeling aan van verskeie SAMAS pantserstelsels, wat bestaan uit 'n kombinasie van gevorderde keramiek en strukturele komposiete. Die produkreeks bevat gewapende wapens, antifragmentasie-voerings, kapsules vir oorlewing van strukturele komposiete vir die vervanging van metaalrompies en die beskerming van wapenmodules, bewoon en onbewoon. Almal kan aangepas word volgens spesifieke vereistes of op bestelling gemaak word.
Bied STANAG 4569-vlak 2-6-beskerming, tesame met prestasie en gewigsbesparing met veelvuldige impak (die onderneming beweer dat hierdie stelsels die helfte minder weeg as soortgelyke staalprodukte), en pas by spesifieke bedreigings, platforms en missies aan. … Anti-splinter voerings kan gemaak word van plat panele wat 12,3 kg weeg om 'n oppervlakte van 0,36 m2 (ongeveer 34 kg / m2) te dek of soliede toebehore wat 12,8 kg weeg vir 0,55 m2 (ongeveer 23,2 kg / m2).
Volgens Morgan Advanced Materials bied ekstra wapens wat ontwerp is vir nuwe en modernisering van bestaande platforms dieselfde vermoëns teen die helfte van die gewig. Die gepatenteerde stelsel bied maksimum beskerming teen 'n wye verskeidenheid bedreigings, insluitend klein en medium kaliber wapens, geïmproviseerde ploftoestelle (IED's) en vuurpylaangedrewe granate, sowel as multi-impakprestasie.
'N' Semi-strukturele 'pantserstelsel met 'n goeie weerstand teen korrosie word aangebied vir wapenmodules (benewens lug- en see-toepassings), en tesame met die besparing van gewig en die vermindering van probleme met die swaartepunt, in teenstelling met staal, veroorsaak dit minder elektromagnetiese verenigbaarheidsprobleme.
Die beskerming van wapenmodules is 'n besondere probleem, aangesien dit 'n aantreklike teiken is, aangesien die uitskakeling van die bemanning die situasie drasties benadeel en die voertuig se vermoë om dreigemente in die omgewing te hanteer. Hulle het ook delikate opto -elektronika en kwesbare elektriese motors. Aangesien dit gewoonlik aan die bokant van die voertuig geïnstalleer is, moet die pantser liggewig wees om die swaartepunt so laag as moontlik te hou.
Die stelsel van beskerming van wapenmodules, wat gepantserde glas en beskerming van die boonste deel kan insluit, is heeltemal opvoubaar; twee mense kan dit binne 90 sekondes weer aanmekaar sit. Saamgestelde oorlewingskapsules word gemaak van wat die onderneming beskryf as "unieke taai materiale en polimeerformulerings", dit bied beskerming teen skrapnel en kan in die veld herstel word.
Beskerming van soldate
Die SPS (Soldier Protection System) wat deur 3M Ceradyne ontwikkel is, bevat helms en insetsels in die wapenrusting vir die Integrated Head Protection System (IHPS) en VTP (Vital Torso Protection) - ESAPI (Enhanced Small Arms Protective Insert) komponente - verbeterde insetsel vir beskerming teen handwapens) van die SPS -stelsel.
IHPS -vereistes sluit in ligter gewig, passiewe gehoorbeskerming en verbeterde stomp beskerming. Die stelsel bevat ook bykomstighede, soos 'n komponent om die onderkaak van 'n soldaat te beskerm, 'n beskermende visor, 'n berg vir nagbril, gidse vir byvoorbeeld flitslig en kamera, en ekstra modulêre koeëlbeskerming. Die kontrak, ter waarde van meer as $ 7 miljoen, maak voorsiening vir die verskaffing van ongeveer 5.300 helms. Intussen sal meer as 30 000 ESAPI -stelle - ligter insetsels vir pantser - volgens die kontrak van $ 36 miljoen afgelewer word. Die produksie van albei hierdie kits het in 2017 begin.
Onder die SPS -program het KDH Defense ook Honeywell se SPECTRA SHIELD- en GOLD SHIELD -materiale gekies vir vyf subsisteme, waaronder die Torso- en Extremity Protection (TEP) -substelsel wat vir die SPS -projek voorsien moet word. Die TEP -beskermingstelsel is 26% ligter, wat uiteindelik die gewig van die SPS -stelsel met 10% verminder. KDH gebruik SPECTRA SHIELD, wat gebaseer is op UHMWPE vesel, en GOLD SHIELD, gebaseer op aramide vesel, in sy eie produkte vir hierdie stelsel.
SPECTRA vesel
Honeywell gebruik 'n eie polimeervesel -spin- en tekenproses om UHMWPE -grondstof in SPECTRA -vesel in te sluit. Hierdie materiaal is 10 keer sterker as staal in terme van gewig, die spesifieke sterkte daarvan is 40% hoër as die van aramide vesel, dit het 'n hoër smeltpunt as standaard poliëtileen (150 ° C) en 'n groter slytweerstand in vergelyking met ander polimere, vir byvoorbeeld polyester.
Die sterk en rigiede SPECTRA -materiaal toon hoë vervorming tydens breek, dit wil sê, dit rek baie sterk voordat dit breek; Met hierdie eienskap kan 'n groot hoeveelheid impak -energie geabsorbeer word. Honeywell beweer dat SPECTRA veselkomposiete baie goed presteer onder hoë snelhede soos gewere en koeëls en skokgolwe. Volgens ons maatskappy, reageer ons gevorderde vesel op impak deur vinnig kinetiese energie uit die impakgebied te verwyder … dit het ook goeie vibrasie demping, goeie weerstand teen herhaalde vervormings en uitstekende interne wrywingseienskappe van die vesels, asook uitstekende weerstand teen chemikalieë, water en UV -lig."
In sy SHIELD -tegnologie versprei Honeywell parallelle veselstringe en bind dit saam deur dit met 'n gevorderde hars te bevrug om 'n eenrigtinglint te skep. Dan word die lae van hierdie band dwars geplaas in die gewenste hoeke en by 'n gegewe temperatuur en druk, gesoldeer in 'n saamgestelde struktuur. Vir sagte draagbare toepassings word dit tussen twee lae dun en buigsame deursigtige film gelamineer. Omdat die vesels reguit en ewewydig bly, versprei dit die effektienergie doeltreffender as as dit in 'n geweefde weefsel geweef word.
Short Bark Industries gebruik ook SPECTRA SHIELD in die BCS (Ballistic Combat Shirt) lyfwag vir die SPS TEP -stelsel. Short Bark spesialiseer in sagte beskerming, taktiese klere en bykomstighede.
Volgens Honeywell het soldate beskermende elemente gekies wat uit hierdie materiale vervaardig is nadat hulle uitstekende prestasie getoon het bo hul aramide vesel eweknieë.
