Көміртекті талшық оқ өткізбейтін бе? Күш пен соққыға төзімділік туралы шындық

Неліктен көміртекті талшық оқ өткізбейтін?

Бір қарағанда, 'күшті' материал оқты тоқтата алатындай қисынды болып көрінеді. Дегенмен, баллистикалық өнімділік мүлдем басқа нәрсеге байланысты: энергияны сіңіру және тарату қабілеті.

Көміртекті талшықты композиттер келесі белгілермен сипатталады:

· Өте жоғары созылу беріктігі

· Жоғары қаттылық (модуль)

· Төмен деформацияның істен шығуы (әдетте шамамен 1–2%)

Бұл комбинация көміртекті талшықты өте қатты, бірақ салыстырмалы түрде сынғыш етеді.

Оқ көміртекті талшықты ламинатқа тигенде, энергия бірден дерлік тасымалданады. Бұл энергияны деформациялаудың және таратудың орнына материал:

· Талшықтардың үзілуі

· Шайыр матрицасының крекингі

· Қабат аралық қабаттасу

· Кенеттен бөлшектену

Көміртекті талшықтың айтарлықтай созылу немесе деформациялану қабілеті болмағандықтан, ол снарядтың кинетикалық энергиясын тиімді түрде тарата алмайды. Нәтижесінде ол қорғаудың орнына сәтсіздікке ұшырайды.

Материалды оқ өткізбейтін ететін не?

Баллистикалық қорғаныс үшін қолданылатын материалдар көміртекті талшықтан мүлдем басқаша әрекет етеді. Қаттылық арқылы күшке қарсы тұрудың орнына олар энергияны сіңіруге, таратуға және таратуға арналған.

Ең көп қолданылатын баллистикалық материалдардың екеуі:

Кевлар

Кевлар - ерекше қаттылығымен танымал арамидті талшық. Соққыға ұшыраған кезде оның талшықтары күшті созып, кең аумаққа тарата алады. Негізгі механизм талшықты шығару болып табылады, ол сәтсіздікке дейін энергияның айтарлықтай мөлшерін сіңіреді.

UHMWPE

UHMWPE - заманауи баллистикалық құрыштарда қолданылатын тағы бір жетілдірілген материал. Ол төмен тығыздықты өте жоғары соққыға төзімділікпен біріктіреді, бұл жеңіл салмақты сақтай отырып, снарядтарды тоқтатуға мүмкіндік береді.

Бұл материалдар жұмыс істейді, себебі олар:

· Сыну емес, деформация

· Бірнеше қабаттарға әсер ету

· Кинетикалық энергияны жылуға және деформацияға айналдыру

Көміртекті талшық пен Кевлар: айырмашылықты түсіну

Нақты баллистикалық құрылымдар қалай құрастырылған

Нақты әлемдегі қолданбаларда бірде-бір материал бәрін жасай алмайды. Баллистикалық жүйелер әдетте көп қабатты композициялық құрылымдар болып табылады, олардың әрқайсысы белгілі бір функцияны орындайды.

Әдеттегі баллистикалық дизайн мыналарды қамтуы мүмкін:

· Снарядты сындыру немесе деформациялау үшін қатты сыртқы қабат (керамика сияқты).

· Кевлардан немесе UHMWPE-ден жасалған энергияны сіңіретін қабат

· Қосымша қолдау және тұрақтылық үшін тірек қабаты

Қайда көміртекті талшық осы жүйеге сәйкес келеді ме?

Көміртекті талшық кейде келесідей қолданылады:

· Құрылымдық сыртқы қабық

· Жеңіл тірек қабаты

· Композиттік жинақтарға арналған қаптама материалы

Бірақ ол бастапқы баллистикалық қабат ретінде пайдаланылмайды, өйткені ол қажетті энергияны сіңіруді қамтамасыз ете алмайды.

Көміртекті талшықты баллистикалық қолданбаларда қолдануға бола ма?

Көміртекті талшық қай жерде дұрыс таңдау

Ол оқ өтпейтін болса да, көміртекті талшық қазіргі заманғы инженериядағы ең маңызды материалдардың бірі болып қала береді.

Бұл талап ететін қолданбалар үшін таңдаулы таңдау:

· Жоғары қаттылық пен салмақ арақатынасы

· Өлшем тұрақтылығы

· Құрылымдық беріктік

Типтік қолданбаларға мыналар жатады:

· UAV жақтаулары мен қанаттары

· Жеңіл автомобиль компоненттері

· Теңіз құрылымдары

· Өнеркәсіптік композиттік панельдер

Қорытынды

Көміртекті талшық жоғары өнімді материал болып табылады, бірақ ол баллистикалық қорғауға арналмаған. Оның беріктігі мен қаттылығы оны құрылымдық қолдану үшін өте қолайлы етеді, бірақ оның сынғыш табиғаты соққы энергиясын сіңіру қабілетін шектейді.

Оқтарды немесе жоғары энергиялық әсерлерді қамтитын қолданбалар үшін Kevlar және UHMWPE сияқты материалдар жоғары энергияны сіңіру мүмкіндіктеріне байланысты әлдеқайда тиімді.

Бұл айырмашылықты түсіну дұрыс қолдану үшін дұрыс материалды таңдаудың кілті болып табылады.

Жиі қойылатын сұрақтар

Көміртекті талшық болаттан күшті ме?
Созылу күші мен салмақ қатынасы бойынша, иә. Дегенмен, ол соққы кезінде мүлдем басқаша әрекет етеді және сынғышырақ.

Көміртекті талшық кез келген снарядты тоқтата ала ма?
Жалпы жоқ. Ол қалың ламинаттардағы өте төмен энергия әсерлеріне төтеп бере алады, бірақ баллистикалық қорғаныс үшін сенімді емес.

Неліктен кевлар көміртекті талшықтың орнына дене құрышында қолданылады?
Өйткені Кевлар энергияны созып, сіңіре алады, ал көміртекті талшық кенеттен әсер еткенде жарылып, істен шығуға бейім.

Гибридті композиттер (көміртекті талшық + Кевлар) тиімді ме?
Иә. Олар қаттылық пен соққыға төзімділікті біріктіреді, бұл оларды озық инженерлік қолданбаларда пайдалы етеді.

Көміртекті талшықтың негіздері мен құрылымы туралы көбірек білу үшін келесі мақаланы қараңыз: [Көміртекті талшық композициялық материал ма? ].