Արդյո՞ք ածխածնային մանրաթելերը գնդակակայուն են: Ճշմարտությունը ուժի ընդդեմ ազդեցության դիմադրության մասին

Ինչու ածխածնային մանրաթելերը գնդակակայուն չեն

Առաջին հայացքից տրամաբանական է թվում, որ 'ուժեղ' նյութը պետք է կարողանա կասեցնել գնդակը։ Այնուամենայնիվ, բալիստիկ կատարումը կախված է շատ այլ բանից՝ էներգիան կլանելու և ցրելու կարողությունից:

Ածխածնային մանրաթելային կոմպոզիտները բնութագրվում են.

· Շատ բարձր առաձգական ուժ

· Բարձր կոշտություն (մոդուլ)

· Ցածր լարվածություն դեպի ձախողում (սովորաբար մոտ 1–2%)

Այս համադրությունը ածխածնային մանրաթելին դարձնում է չափազանց կոշտ, բայց համեմատաբար փխրուն:

Երբ գնդակը հարվածում է ածխածնային մանրաթելից լամինատին, էներգիան փոխանցվում է գրեթե ակնթարթորեն: Այդ էներգիան դեֆորմացնելու և տարածելու փոխարեն նյութը զգում է.

· Մանրաթելերի կոտրվածք

· Խեժի մատրիցային ճեղքում

· Միջշերտային շերտազատում

· Հանկարծակի մասնատում

Քանի որ ածխածնային մանրաթելը չունի զգալիորեն ձգվելու կամ դեֆորմացվելու ունակություն, այն չի կարող արդյունավետ կերպով ցրել արկի կինետիկ էներգիան: Արդյունքում, այն ավելի շուտ ձախողվում է, քան պաշտպանում:

Ինչն է դարձնում նյութը գնդակից պաշտպանված:

Նյութերը, որոնք օգտագործվում են բալիստիկ պաշտպանության համար, շատ տարբեր են վարվում ածխածնային մանրաթելից: Կոշտության միջոցով ուժին դիմակայելու փոխարեն, դրանք նախատեսված են էներգիա կլանելու, բաշխելու և ցրելու համար:

Առավել լայնորեն օգտագործվող բալիստիկ նյութերից երկուսն են.

Կեվլար

Կեվլարը արամիդային մանրաթել է, որը հայտնի է իր բացառիկ ամրությամբ: Երբ հարվածվում է, դրա մանրաթելերը կարող են ձգվել և ուժը տարածել լայն տարածության վրա: Հիմնական մեխանիզմը մանրաթելերի դուրսբերումն է, որը կլանում է զգալի քանակությամբ էներգիա մինչև ձախողումը:

UHMWPE

UHMWPE-ն ևս մեկ առաջադեմ նյութ է, որն օգտագործվում է ժամանակակից բալիստիկ զրահներում: Այն համատեղում է ցածր խտությունը ծայրահեղ բարձր ազդեցության դիմադրության հետ, ինչը թույլ է տալիս դադարեցնել արկերը՝ մնալով թեթև:

Այս նյութերն աշխատում են, քանի որ դրանք.

· Ավելի շուտ դեֆորմացնել, քան կոտրել

· Տարածեք ազդեցությունը մի քանի շերտերի վրա

· Կինետիկ էներգիան վերածել ջերմության և դեֆորմացիայի

Ածխածնային մանրաթելն ընդդեմ Կևլարի՝ տարբերությունը հասկանալը

Ինչպես են նախագծված իրական բալիստիկ կառույցները

Իրական աշխարհի ծրագրերում ոչ մի նյութ չի անում ամեն ինչ: Բալիստիկ համակարգերը սովորաբար բազմաշերտ կոմպոզիտային կառույցներ են, որոնցից յուրաքանչյուրը կատարում է որոշակի գործառույթ:

Տիպիկ բալիստիկ դիզայնը կարող է ներառել.

· Կոշտ արտաքին շերտ (օրինակ՝ կերամիկա)՝ արկը կոտրելու կամ դեֆորմացնելու համար

· Էներգիա կլանող շերտ՝ պատրաստված Kevlar-ից կամ UHMWPE-ից

· Աջակցման շերտ լրացուցիչ աջակցության և կայունության համար

Որտեղ է ածխածնային մանրաթելն այս համակարգո՞ւմ է տեղավորվում:

Ածխածնի մանրաթելը երբեմն օգտագործվում է որպես.

· Կառուցվածքային արտաքին պատյան

· Թեթև աջակցության շերտ

· Կոմպոզիտային հավաքույթների պատյան

Այնուամենայնիվ, այն չի օգտագործվում որպես առաջնային բալիստիկ շերտ, քանի որ այն չի կարող ապահովել անհրաժեշտ էներգիայի կլանումը։

Կարո՞ղ է ածխածնային մանրաթելն օգտագործել բալիստիկ կիրառություններում:

Որտեղ ածխածնային մանրաթելն է ճիշտ ընտրությունը

Թեև այն զրահակայուն չէ, ածխածնային մանրաթելը մնում է ժամանակակից ճարտարագիտության ամենակարեւոր նյութերից մեկը:

Դա նախընտրելի ընտրություն է այն հավելվածների համար, որոնք պահանջում են.

· Բարձր կոշտություն-քաշ հարաբերակցությունը

· Չափային կայունություն

· Կառուցվածքային ամրություն

Տիպիկ հավելվածները ներառում են.

· Անօդաչու թռչող սարքերի շրջանակներ և թեւեր

· Ավտոմոբիլային թեթև բաղադրիչներ

· Ծովային կառույցներ

· Արդյունաբերական կոմպոզիտային վահանակներ

Եզրակացություն

Ածխածնի մանրաթելը բարձր արդյունավետության նյութ է, բայց այն նախատեսված չէ բալիստիկ պաշտպանության համար: Նրա ամրությունն ու կոշտությունը դարձնում են այն իդեալական կառուցվածքային կիրառությունների համար, սակայն նրա փխրուն բնույթը սահմանափակում է ազդեցության էներգիան կլանելու նրա կարողությունը:

Փամփուշտների կամ բարձր էներգիայի ազդեցության հետ կապված կիրառությունների համար նյութերը, ինչպիսիք են Kevlar-ը և UHMWPE-ն, շատ ավելի արդյունավետ են էներգիայի կլանման իրենց գերազանց կարողությունների շնորհիվ:

Այս տարբերությունը հասկանալը կարևոր է ճիշտ կիրառման համար ճիշտ նյութ ընտրելու համար:

ՀՏՀ

Արդյո՞ք ածխածնային մանրաթելն ավելի ամուր է, քան պողպատը:
Առաձգական ուժ-քաշ հարաբերակցության առումով՝ այո: Այնուամենայնիվ, այն հարվածի տակ իրեն շատ տարբեր է պահում և ավելի փխրուն է:

Կարո՞ղ է ածխածնային մանրաթելը կանգնեցնել ցանկացած տեսակի արկ:
Ընդհանրապես ոչ: Այն կարող է դիմակայել շատ ցածր էներգիայի ազդեցությանը հաստ լամինատներում, բայց հուսալի չէ բալիստիկ պաշտպանության համար:

Ինչու՞ է Kevlar-ն օգտագործվում զրահաբաճկոններում՝ ածխածնային մանրաթելի փոխարեն:
Քանի որ Kevlar-ը կարող է ձգվել և կլանել էներգիան, մինչդեռ ածխածնի մանրաթելը հակված է ճեղքման և ձախողման հանկարծակի ազդեցության տակ:

Արդյո՞ք հիբրիդային կոմպոզիտները (ածխածնային մանրաթել + Կևլար) արդյունավետ են:
Այո՛։ Նրանք համատեղում են կոշտությունը և ազդեցության դիմադրությունը՝ դրանք օգտակար դարձնելով առաջադեմ ինժեներական ծրագրերում:

Ածխածնային մանրաթելի հիմունքների և կառուցվածքի մասին ավելին իմանալու համար տես մեր հաջորդ հոդվածը.Արդյո՞ք ածխածնային մանրաթելը կոմպոզիտային նյութ է: ].