Kuidas Liquid Body Armor Töötab

{h1}

Üks uusimat tüüpi armatuur on nii paindlik kui ka kerge. Lugege, miks on vedelad kehaehvid potentsiaalselt asendamatuks või täiustatudks suuremahuliste vestide jaoks.

- Kehaehitus põhieesmärk ei ole viimastel tuhandetest aastatest väga muutunud. Esiteks takistab relv või relv või jõuab inimese kehasse. Teiseks levitab see relva energiat nii, et lõplik mõju tekitab vähem kahju. Kuigi see ei ole igas olukorras tõhus, võib armor tavaliselt aidata kaitsta inimesi tõsise vigastuse või surma eest, eriti parema relvana.

Aastate jooksul pidid inimesed arendama tugevamaid ja arenenumaid relvi, et kaitsta üha keerukamaid relvi. Nendest paranemisest hoolimata on tänapäevasel kehamähis ikkagi samad puudused nagu iidsete armorite vormid. Ükskõik, kas see on valmistatud metallplaatidest või kangast kihtidest, on armor tihti rasked ja mahukad. Paljud liigid on jäigad, nii et need ei ole kasutatavad käte, jalgade ja kaelade jaoks. Sellel põhjusel olid plaatribade keskaegsetel kostüümetel lüngad ja liigesed, mis võimaldasid inimestel ringi liikuda, ja tänapäeval kasutatav armor kaitseb sageli ainult peast ja taru.

Kuid üks uusimatest keharattavahenditest on nii paindlik kui ka kerge. Kummaline küll, see paranemine tuleneb vedeliku lisamisest olemasolevatele randmetele. Kuigi see pole täiesti valmis võitluseks, näitavad laboratoorsed uuringud, et vedelikke sisaldav armor võib olla suurepärane asendus või lisamine suuremahulistele vestidele. Lõpuks võivad sõdurid, politseinikud ja teised seda kasutada oma käte ja jalgade kaitseks.

Kaks peamist tüüpi vedelat kerevarustust, mida praegu arendatakse, on alustuseks alustamisest DuPont Kevlar, mida kasutatakse tavaliselt kuulikindlates vestidena. Kui kuuli või tükk lööb kevlari vestiga, levivad materjalikihid löögi suurele pindalale. Kuule laiendab ka Kevlari kiude, kulutades energiat ja aeglustades protsessi. Mõiste on sarnane sellele, mis juhtub siis, kui auto turvapadi mõjutab lööki ja aeglustab inimese rõnga liikumist kokkupõrke ajal.

See sisu ei ühildu selles seadmes.

Kuigi Kevlar on kangas, ei tõmba Kevlari soomuste riietus ega riietus. Kuubalauda peatamiseks kulub 20 kuni 40 Kevlar kihti ja see kihtide kogum on suhteliselt jäik. See on ka raske - üks vest ainult kaalub sagedamini kui 10 kilo (4,5 kilogrammi), isegi ilma keraamiliste lisadega täiendava kaitse saamiseks.

Kuid kaks erinevat vedelikku võimaldavad Kevlari soomel kasutada palju vähem kihte, muutes selle kergemaks ja paindlikumaks. Mõlemal on üks ühine asi - nad reageerivad stiimulile tugevasti. Järgnevalt uurime, millised need vedelikud on valmistatud ja miks nad reageerivad nii nagu nad teevad.

Nihutatav vedelik

Vedelate kummirelvade jaoks kasutatav nihkejääkvedelik

Vedelate kummirelvade jaoks kasutatav nihkejääkvedelik

Termin "vedel kerevarustus" võib olla vähe eksitav. Mõne inimese jaoks toob see meelde idee vedeliku liikumisest kahe kihi tahkise vahel. Kuid mõlemad vedelad armorid arendusprotsessis ilma nähtava vedela kihita. Selle asemel kasutavad nad Kevlarit, mis on leotatud ühes kahest vedelikust.

Esimene on a tihendusvedelik (STF), mis käitub nagu mehaanilise stressi korral kindel nihutama. Teisisõnu liigub see vedelikuna, kuni objekt lööb või agiteerib seda jõuliselt. Seejärel kõvastub see mõne millisekundi jooksul. See on vastupidi nihutamise vedelik, nagu värv, mis muutub segunemiseks või loksutamiseks õhemaks.

Näete, milline nihkev paksendav vedelik näeb välja, uurides maisitärklise ja vee peaaegu võrdsete osade lahendust. Kui te segate seda aeglaselt, liigub aine vedelana. Aga kui sa seda tabasid, siis pind pinnapealne järsult tahkub. Võite ka palli kujundada, kuid kui peatate survet, siis pall laguneb.

Protsess toimib järgmiselt. Vedelik on a kolloid, mis on valmistatud vedelas olekus olevatest väikestest osakestest. Osakesed põrkuvad üksteise külge kergelt, mistõttu nad hõljuvad kergesti kogu vedelikku, ilma et nad kokku puutuksid ega pääseksid põhja poole. Kuid ootamatu mõju energia ületab osakeste vahel tekkinud vastupingutusi - need jäävad kokku, moodustades massid, mida kutsutakse hüdroklustrid. Kui hajumisest tulenev energia hajub, hakkavad osakesed uuesti üksteist peksma. Hüdroklastrid lagunevad ja ilmselt tahke aine pöördub vedelikku.

Kuidas Liquid Body Armor töötab: võib

Enne kokkupõrget on nihkega pakseneva vedeliku osakesed tasakaalus. Pärast lööki koonduvad nad kokku, moodustades tahkeid struktuure.

Kerevarustuses kasutatav vedelik on valmistatud ränidioksiid osakesed suspendeeritakse polüetüleenglükool. Ränidioksiid on liiva ja kvartsi komponent ning polüetüleenglükool on polümeerid, mida tavaliselt kasutatakse lahtistites ja määrdeainetes. Ränidioksiidi osakesed on vaid mõne nanomeetri läbimõõduga, nii paljud aruanded kirjeldavad seda vedelikku kui nanotehnoloogia vormi.

Selleks, et teha vedelat kehamõõtureid, kasutades lõiketõmbavat vedelikku, lahustavad teadlased vedelikku etanoolis. Nad küllastavad Kevlari lahjendatud vedelikuga ja asetatakse etanooli aurustamiseks ahju. Seejärel läbib STF Kevlar, ja Kevlari ahelad hoiavad osakestega täidetud vedelikku kohapeal. Kui objekt lööb või jätab Kevlari, vedeldub see vedelik koheselt, muutes Kevlari tugevamaks. Karmistumine toimub lihtsalt millisekundites ja pärast seda muutub relv uuesti paindlikuks.

Laboratoorsetes testides on STF-ga töödeldud Kevlar nii paindlik kui tavaline või puhas Kevlar.Erinevus seisneb selles, et see on tugevam, nii et STF-i kasutamine nõuab vähem kihte materjali. Neli STF-töödeldud Kevlaari kihti võivad hajutada sama koguse energiat 14 kihina puhasest kevlarist. Lisaks sellele ei lase STF-i töödeldud kiud pinnale libistada nii, nagu tavalised kiud, mis tähendab, et kuulid ei ulatu sügavale soomest ega inimese koest allapoole. Teadlased väidavad, et see tuleneb sellest, et STF-töödeldud kiudude venitamiseks kulub bullet rohkem energiat.

Kuidas Liquid Body Armor töötab: armor

Kujundanud Kevlari pärast löögikukkumist

Uurimus STF-i baasil vedelate kummirelvade kohta toimub USA Armee uurimislaboris ja Delaware Ülikoolis. Teadlased MIT-is aga uurivad erinevat vedelikku, mida kasutatakse kehasarudes. Järgnevalt uurime nende teadustööd.

Aeglane tera läbib kilbi

STF-i baasil on armulaual paralleele teadusliku fiktsiooni maailmas. Frank Herberti "Dune" universumis võib seadme nimega Holtzmani generaator luua kaitsekilbi. Ainult objektid, mis liiguvad aeglaselt, võivad tungida selle kilpini. Samamoodi valitsevad aeglaselt liikuvad objektid läbi nihkega pakseneva vedeliku, ilma et see raskendaks. Madala kiirusega või kvaasistaatiline, nuga, võib nuga tungida nii puhta Kevlari kui ka STFiga töödeldud Kevlariga. Kuid STF-ga töödeldud Kevlar kannatab veidi vähem kahju, võib-olla seetõttu, et vedelik põhjustab kiude kokku hoidma.

Magnetorheoloogiline vedelik

Magnetväljaga kokkupuutel magnetorheoloogilise vedeliku osakesed joonduvad mööda väljundliini.

Magnetväljaga kokkupuutel magnetorheoloogilise vedeliku osakesed joonduvad mööda väljundliini.

Teine vedelik, mis võib tugevdada Kevlari soomust, on magnetorheoloogiline (MR) vedelik. MR vedelikud on õlid mis on täis rauda osakesed. Sageli ümbritsevad pindaktiivsed ained osakesi nende kaitsmiseks ja hoiavad neid vedelikus suspendeeritud. Tavaliselt sisaldavad rauaosakesed 20 kuni 40 protsenti vedeliku mahust.

Osakesed on väikesed, mõõtes 3 kuni 10 mikronit. Kuid need mõjutavad vedeliku konsistentsi tugevasti. Magnetväljaga kokku puutudes lõigavad osakesed järsult vedeliku paksendamise dramaatiliselt. Mõiste "magnetorheoloogiline" tuleneb sellest mõjust. Rheoloogia on mehhaanika haru, mis keskendub jõu ja materjali muutuste kujunemisele. Magnetismi jõud võib muuta MR-i vedelike kuju ja viskoossust.

Kõvenemise protsess võtab umbes kakskümmend tuhandikku sekundit. Mõju võib oluliselt erineda sõltuvalt vedeliku koostisest ning magnetvälja suurusest, kujust ja tugevusest. Näiteks alustasid MIT teadlased sfääriliste rauasisaldusega osakesi, mis võivad üksteise suhtes libiseda isegi magnetvälja juuresolekul. See piirab, kui raske on armor, et uurida muid osakeste kujundeid, mis võivad olla tõhusamad.

Nagu STF-i puhul, näete, millised MR-vedelikud näevad tavalisi esemeid kasutades. Hea esitusviisiga valmistatud rauda vihjeid. Kui magnetvälja pole, vedelik liigub kergesti. Kuid magnet mõju võib põhjustada vedeliku paksemaks muutumisest või võtmast muust kujust kui selle konteinerisse. Mõnikord on vahe väga visuaalselt dramaatiline, kuna vedelik moodustab eripäraseid piike, süvendeid ja muid kujundeid. Kunstnikud on kunstiteoseid kasutanud isegi magnetid ja MR vedelikud või sarnased ferrofluids.

Mis õige tiheduse, osakeste kuju ja välja tugevuse kombinatsioon, võib MR vedelik muutuda vedelast väga paksuks tahkeks aineks. Nagu ka nihkega pakseneva vedeliku korral, võib see muutus märkimisväärselt suurendada soomustüki tugevust. Trikk aktiveerib vedeliku muutuse. Kuna magnetid on piisavalt suured, et mõjutada kogu ülikonda, oleks raske ja ebapraktiline ümbritsemine, soovitavad teadlased luua väikseid vooluringe kogu armor.

Kuidas Liquid Body Armor töötab: liquid

Magnetorheoloogiline vedelik enne ja pärast magnetväljaga kokkupuudet

Juhtmeteta voolav vool jääb pehmeks ja paindlikuks. Kuid lüliti klapi korral hakkavad elektronid ajude kaudu liikuma, tekitades protsessis magnetvälja. See väli põhjustaks armor tugevuse karmistamise ja koheselt. Lülitades lüliti tagasi väljalülitatud asendisse, peatatakse vool ja salv muutub taas paindlikuks.

Lisaks tugevama, kergema ja paindlikuma lastekindlale soomusele võiksid ka lõiketõmbavusega ja magnetorheoloogiliste vedelikega töödeldud riie kasutada ka teisi kasutusviise. Näiteks võivad sellised materjalid luua pommi tekid, mida on lihtne kleepida ja kanda ning mis võivad veel kaitsta kõrvaliste isikute poolt plahvatuse ja šrapnellide eest. Töötud hüpata saapad võiksid löögile karmistada või kui need aktiveeruvad, paratopijajate saapade kaitseks. Vanglaternate vormirõivad võivad laialdaselt kasutada vedelate relvade tehnoloogiat, eriti kuna relvakaitsjad kõige tõenäolisemalt kokku puutuvad, on nürid esemed ja omatehtud terad.

Kuid tehnoloogial on mõned eelised ja miinused. Siin on juttu:

Kuidas Liquid Body Armor töötab: liquid

Mõlemat tüüpi armor pole päris valmis lahinguväljal kasutamiseks. STF-ga töödeldud Kevlari soomused võivad olla saadaval 2007. aasta lõpuks [Allikas: Ärinädal]. MR vedelik võib vajada veel viit kuni kümmet aastat arengut, enne kui see suudab järjekindlalt välja tuua. [Allikas: Science Central]. Tutvuge järgmisel lehel olevate linkidega, et saada lisateavet sõjalise tehnoloogia, kehakaristuse ja sellega seotud teemade kohta.

Muud kasutused MR vedelike jaoks

MR-vedelikud on lisaks kehavarustuse tugevdamisele mitmel otstarbel kasutatavad. Nende võime vahetada vedelike ja pooltahkete ainete abil peaaegu koheselt muudab need kasulikuks, et leevendada mõjusid ja vibratsioone sellistes asjades nagu:

  • Auto amortisaatorid
  • Pesumasinad
  • Proteesid
  • Sillad

Kuna see võib koheselt ja pöördumatult muuta kuju, võib seda ka kasutada keritavate Braille'i näidikute või ümberkonfigureeritavate vormide loomiseks.


Video Täiendada: SCP-507 Reluctant Dimension Hopper | safe class | Humanoid / extradimensional SCP.




ET.WordsSideKick.com
Kõik Õigused Reserveeritud!
Mistahes Materjalide Reprodutseerimine Lubatud Ainult Prostanovkoy Aktiivne Link Saidile ET.WordsSideKick.com

© 2005–2019 ET.WordsSideKick.com