«Жидкая броня» защитит лучше кевлара? Жидкая броня


Технологии будущего - жидкая броня » Военное обозрение

Первые попытки защитить личный состав от пуль и осколков были предприняты еще во время Первой Мировой войны и продолжились во время Второй. Так во время ВОВ многие бойцы элитных подразделений Красной Армии, были облачены в бронекирасы, которые к слову 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 все равно являлась их большим недостатком. После появления легких и довольно удобных кевларовых жилетов, казалось бы, эта проблема окончательно решена, но ученые не остановились на достигнутом результате, и разработали еще 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 ведет екатеринбургский Венчурный фонд ВПК и по их словам в ближайшие годы этот продукт уже выйдет на рынок.

Защитный гель, составляющий основу «жидкой брони» состоит из жидкого наполнителя и твердых наночастиц, которые при попадании пули, или любом другом резком ударе мгновенно схватываются и превращаются в твердый композитный материал. 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.

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 пробьет «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 пленку, либо покрыть специальным водоотталкивающим составом на основе нанотехнологий, созданным нашими учеными еще 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 надежно 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.

Информация о свойствах брони взята с официального сайта www.vpkf.ru компании разработчика

topwar.ru

«Жидкая» броня. 100 великих достижений в мире техники

«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.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

tech.wikireading.ru

«Жидкая броня» защитит лучше кевлара?

• 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.

Технологии будущего - «жидкая броня»• 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.

/Дмитрий Хавроничев, topwar.ru/

army-news.ru

Жидкая «броня» для защиты людей » Военное обозрение

Основным средством защиты личного состава от пуль и осколков в настоящее время является бронежилет. За прошедшие десятилетия он прошел немалый путь эволюции, однако в итоге наибольшее распространение получили только три версии его конструкции, в некоторой мере взаимосвязанные друг с другом. Так, используются бронежилеты на основе металлических пластин, кевларовые и комбинированные, в которых листы кевлара перемежаются пластинами из соответствующего металла. Регулярно предпринимаются попытки приспособить к защите от пуль древние наработки, такие как, к примеру, ламеллярная броня, однако до сих пор не удалось добиться на этом поприще особых успехов.

Главная проблема современного бронежилета состоит в соотношении «вес – качество защиты». Иными словами, более надежный бронежилет оказывается тяжелым, а такой, который имеет приемлемый вес – имеет слишком низкий класс защиты. Кстати говоря, именно эту проблему должен был решить кевлар. В 70-х годах прошлого века в ходе исследований было установлено, что кевларовая ткань плотного плетения, проложенная в несколько слоев, эффективно рассеивает энергию пули по всей своей поверхности, благодаря чему пуля не может пробить весь кевларовый пакет. В сочетании с пластиной из подходящего металла (например, титан) это свойство кевларовой ткани позволило создать сравнительно легкие бронежилеты, имеющие те же защитные свойства, что и цельнометаллические.

Однако и у кевларо-металлического бронежилета есть свои минусы. В частности, он все равно имеет значительный вес и немалую толщину. В случае с боевой работой солдат это может иметь большое значение: боец вынужден нести на своих плечах дополнительный вес, который можно было бы использовать для того, чтобы взять больше патронов или провианта. Но в данном случае приходится выбирать между полезной нагрузкой и здоровьем, если не жизнью. Так что выбор очевиден. Над решением этой проблемы уже не первый десяток лет бьются ученые всего мира, и уже есть определенные успехи. В 2009 году появилась почти что сенсационная новость. Группа английских ученых под руководством Р. Палмера разработала специальный гель под названием D3O. Его особенность заключается том, что при ударе значительной силы гель становится тверже, при этом сохраняя свою относительно небольшой вес. При отсутствии каких-либо воздействий пакет с гелем оставался мягким и гибким. Гель D3O предлагалось использовать в бронежилетах, специальных модулях для защиты транспорта и даже в качестве мягкой подкладки для солдатских касок. Последний момент выглядит особо интересным. По словам Палмера, каска с такой подкладкой станет пуленепробиваемой. Неужели, он не знает, какую цену платили солдаты Первой Мировой за пуленепробиваемые каски? Тем не менее, английское министерство обороны заинтересовалось гелем и выделило лаборатории Палмера грант в 100 тысяч фунтов. В прошедшие с тех пор три года регулярно появлялись новости о ходе работ, фото- и видеоматериалы с испытаний очередной версии геля, но готовой каски или жилета с D3O пока так и не продемонстрировали.

Немного позже аналогичный гель был продемонстрирован представителям агентства DARPA. Американский аналог D3O был разработан компанией Armor Holdings. Работает он по точно такому же принципу. Оба геля, по сути, представляют собой то, что в физике именуется неньютоновской жидкостью. Главная особенность таких жидкостей заключается в природе их вязкости. В большинстве случаев это жидкостные растворы твердых веществ с относительно крупными молекулами. Благодаря этому свойству неньютоновская жидкость имеет вязкость, напрямую зависящую от градиента скорости. Иными словами, если с ней взаимодействует тело с низкой скоростью, то оно просто утонет. Если же тело ударит в неньютоновскую жидкость с достаточно большой скоростью, то оно будет заторможено или даже отброшено за счет вязкости и упругости раствора. Подобную жидкость можно сделать даже в домашних условиях из простой воды и крахмала. Такие свойства некоторых растворов известны очень давно, но до применения неньютоновских жидкостей в защите от пуль и осколков дошли сравнительно недавно.

Последний на данный момент успешный проект «жидкостной брони» был создан английским отделением компании BAE Systems. Их состав Shear Thickening Liquid (рабочее название bulletproof cream – пулестойкий крем) появился в 2010 году и планируется к использованию не в самостоятельном виде, но в сочетании с кевларовыми листами. Состав своей неньютоновской жидкости для бронежилета BAE Systems по понятным причинам не разглашают, однако, зная физику, можно сделать определенные выводы. Скорее всего, это водный раствор какого-либо вещества (веществ), который имеет наиболее подходящие характеристики вязкости при сильных ударах. В проекте Shear Thickening Liquid дело, наконец, дошло до создания полноценного бронежилета, хотя и опытного. При той же толщине, что у 30-слойного кевларового жилета «жидкостный» имеет втрое меньшее количество слоев синтетической ткани и вдвое меньший вес. Что касается защиты, то «жидкостный бронежилет» с гелем STL имеет почти такие же показатели защиты, как у 30-слойного кевларового. Разница в количестве листов ткани компенсируется специальными полимерными пакетами с неньютоновским гелем. Еще в 2010 году начались испытания готового опытного бронежилета на основе геля. Для этого обстреливались опытные и контрольные образцы. 9-миллиметровые пули патрона 9х19 мм Люгер выстреливались из специальной пневматической пушки с дульной скоростью порядка 300 м/с, что в некоторой мере аналогично большинству типов огнестрельного оружия под этот патрон. Характеристики защиты экспериментального и контрольного бронежилета оказались примерно одинаковыми.

Однако у бронежилета с жидкостной защитой есть ряд минусов. Самый очевидный кроется в текучести геля при нормальных условиях: через пулевое отверстие он может вытечь и уровень защиты жилета значительно снизится. Кроме того, неньютоновская жидкость или гель не может полностью поглотить или рассеять всю энергию пули. Соответственно, значительное улучшение характеристик возможно только при одновременном использовании и кевлара, и жидкостных пакетов, и металлических пластин. Очевидно, что от весовых преимуществ в таком случае может не остаться ни следа, конечно, если сравнивать подобный жилет с только кевларовым. В то же время, небольшое увеличение веса можно считать вполне адекватной платой за улучшение защитных свойств.

К сожалению, пока ни один из экземпляров бронежилета или другой защиты с применением принципов неньютоновской жидкости не вышел из стадии лабораторных испытаний. Все исследовательские организации, занимающиеся этой проблемой, в первую очередь работают над увеличением эффективности защиты жидкостей/гелей и уменьшением их плотности, чтобы снизить общий вес бронежилета или каски. Время от времени появляется непроверенная информация, что тот или иной образец вот-вот отправится в английские или американские подразделения для опытной эксплуатации, но до сих пор не было официальных подтверждений этого. Возможно, силовики зарубежных стран просто опасаются доверять жизни бойцов новой и, честно говоря, пока не выглядящей надежной технологии.

topwar.ru

Жидкая броня: Непробиваемый гель | Журнал Популярная Механика

Жидкая смесь наночастиц затвердевает при ударе ножа или пули и способна защитить эффективнее традиционных бронежилетов.

Уникальный материал, открытый американскими исследователями, представляет собой специальный гель из твердых наночастиц и жидкого наполнителя. Любой резкий удар заставляет частицы моментально связываться друг с другом, препятствуя проникновению твердого тела внутрь образованной твердой структуры. Процесс перехода вещества из жидкого состояния в твердое занимает менее одной миллисекунды, что позволяет использовать гель в качестве защиты от огнестрельного и колющего оружия.

Обработав этим гелем кевларовую ткань, которая является основным компонентом современных бронежилетов, исследователи смогли значительно улучшить ее защитные характеристики: гель обеспечивает дополнительное сопротивление удару и позволяет рассеять его энергию на большую площадь, поскольку обладает способностью затвердевать не только в точке атаки, но и в ее окрестностях. Кроме того, он скрепляет отдельные волокна ткани, мешая им разойтись под действием проникающего предмета. Что особенно важно, все это позволяет существенно улучшить сопротивляемость кевлара холодному оружию и поражающих элементов шрапнели (хотя традиционные бронежилеты от острых колющих предметов защищают хуже, чем от пули).

Как отмечают авторы 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 твердую броню под действием энергии пулевого выстрела или ножевого удара.

Подобные исследования ведутся и в России, на одном из предприятий Екатеринбурга, причем первые промышленные прототипы новой брони ожидаются уже через несколько месяцев.

По публикации Science Central

www.popmech.ru

Разработана жидкая броня, способная остановить пулю магнум-калибра

Проект начинался как обычное курсовое задание кадета Хейли Вейр улучшить характеристики материалов для создания бронежилетов. Она получила для исследований кевлар, эпоксидную смолу и углеродное волокно. Из этого Вейр планировала создать новый материал, способный остановить пулю. Исследование заинтересовало ее руководителя, профессора Райана Берка, и работу они продолжили уже вместе. Берк сам служил в пехоте и был знаком с громоздкостью и неудобством современных бронежилетов.

Идеей Хейли было создание материала по характеристикам напоминающего неньютоновскую жидкость — вещество, плотность которого увеличивается в том месте, где происходит воздействие на него. При этом материал не должен был разрушаться при большой нагрузке. Профессор предложил заменить загустители, которые применяются при создании такой жидкости, эпоксидной смолой. Она становится очень прочной при высыхании.

Теоретические открытия, стоящие за новым защитным материалом не новые. Берк, начиная работу с Хейли, считал, что военная промышленность уже должна была проводить подобные исследования. Но оказалось, что практических изысканий не велось вообще, и им пришлось начинать с нуля.

Хейли смешивала материал для жидкой брони обычным кухонным миксером в пластиковой посуде. После чего масса фасовалась в герметичные мешки и слоями устанавливалась в основу из кевлара.

Испытания проходили на полигоне. Первые образцы были неудачными: пуля хотя и замедлялась, но пробивала все слои жидкой брони. После доработок материал удалось улучшить. Оказалось, чем крупнее калибр, тем быстрее жилет останавливает пулю. Так 9 мм пуля проникла почти через все слои и была остановлена только последним. Патрон калибра 10,2 мм был остановлен уже третьим слоем. А боеприпас калибра 10,9 мм Magnum был остановлен уже первым слоем. То есть, чем сильнее воздействие, тем эффективнее защитные свойства нового материала.

До этого в США создали прозрачную броню, которую можно починить утюгом. Прозрачный термопластический защитный слой из упругого полимера, более легкий, чем пуленепробиваемое стекло, и показывает превосходные баллистические качества.

hightech.fm

Жидкая «броня» для защиты людей

Основным средством защиты личного состава от пуль и осколков в настоящее время является бронежилет. За прошедшие десятилетия он прошел немалый путь эволюции, однако в итоге наибольшее распространение получили только три версии его конструкции, в некоторой мере взаимосвязанные друг с другом. Так, используются бронежилеты на основе металлических пластин, кевларовые и комбинированные, в которых листы кевлара перемежаются пластинами из соответствующего металла. Регулярно предпринимаются попытки приспособить к защите от пуль древние наработки, такие как, к примеру, ламеллярная броня, однако до сих пор не удалось добиться на этом поприще особых успехов. Жидкая «броня» для защиты людей

Главная проблема современного бронежилета состоит в соотношении «вес – качество защиты». Иными словами, более надежный бронежилет оказывается тяжелым, а такой, который имеет приемлемый вес – имеет слишком низкий класс защиты. Кстати говоря, именно эту проблему должен был решить кевлар. В 70-х годах прошлого века в ходе исследований было установлено, что кевларовая ткань плотного плетения, проложенная в несколько слоев, эффективно рассеивает энергию пули по всей своей поверхности, благодаря чему пуля не может пробить весь кевларовый пакет. В сочетании с пластиной из подходящего металла (например, титан) это свойство кевларовой ткани позволило создать сравнительно легкие бронежилеты, имеющие те же защитные свойства, что и цельнометаллические.

Однако и у кевларо-металлического бронежилета есть свои минусы. В частности, он все равно имеет значительный вес и немалую толщину. В случае с боевой работой солдат это может иметь большое значение: боец вынужден нести на своих плечах дополнительный вес, который можно было бы использовать для того, чтобы взять больше патронов или провианта. Но в данном случае приходится выбирать между полезной нагрузкой и здоровьем, если не жизнью. Так что выбор очевиден. Над решением этой проблемы уже не первый десяток лет бьются ученые всего мира, и уже есть определенные успехи. В 2009 году появилась почти что сенсационная новость. Группа английских ученых под руководством Р. Палмера разработала специальный гель под названием D3O. Его особенность заключается том, что при ударе значительной силы гель становится тверже, при этом сохраняя свою относительно небольшой вес. При отсутствии каких-либо воздействий пакет с гелем оставался мягким и гибким. Гель D3O предлагалось использовать в бронежилетах, специальных модулях для защиты транспорта и даже в качестве мягкой подкладки для солдатских касок. Последний момент выглядит особо интересным. По словам Палмера, каска с такой подкладкой станет пуленепробиваемой. Неужели, он не знает, какую цену платили солдаты Первой Мировой за пуленепробиваемые каски? Тем не менее, английское министерство обороны заинтересовалось гелем и выделило лаборатории Палмера грант в 100 тысяч фунтов. В прошедшие с тех пор три года регулярно появлялись новости о ходе работ, фото- и видеоматериалы с испытаний очередной версии геля, но готовой каски или жилета с D3O пока так и не продемонстрировали.

Немного позже аналогичный гель был продемонстрирован представителям агентства DARPA. Американский аналог D3O был разработан компанией Armor Holdings. Работает он по точно такому же принципу. Оба геля, по сути, представляют собой то, что в физике именуется неньютоновской жидкостью. Главная особенность таких жидкостей заключается в природе их вязкости. В большинстве случаев это жидкостные растворы твердых веществ с относительно крупными молекулами. Благодаря этому свойству неньютоновская жидкость имеет вязкость, напрямую зависящую от градиента скорости. Иными словами, если с ней взаимодействует тело с низкой скоростью, то оно просто утонет. Если же тело ударит в неньютоновскую жидкость с достаточно большой скоростью, то оно будет заторможено или даже отброшено за счет вязкости и упругости раствора. Подобную жидкость можно сделать даже в домашних условиях из простой воды и крахмала. Такие свойства некоторых растворов известны очень давно, но до применения неньютоновских жидкостей в защите от пуль и осколков дошли сравнительно недавно.

Последний на данный момент успешный проект «жидкостной брони» был создан английским отделением компании BAE Systems. Их состав Shear Thickening Liquid (рабочее название bulletproof cream – пулестойкий крем) появился в 2010 году и планируется к использованию не в самостоятельном виде, но в сочетании с кевларовыми листами. Состав своей неньютоновской жидкости для бронежилета BAE Systems по понятным причинам не разглашают, однако, зная физику, можно сделать определенные выводы. Скорее всего, это водный раствор какого-либо вещества (веществ), который имеет наиболее подходящие характеристики вязкости при сильных ударах. В проекте Shear Thickening Liquid дело, наконец, дошло до создания полноценного бронежилета, хотя и опытного. При той же толщине, что у 30-слойного кевларового жилета «жидкостный» имеет втрое меньшее количество слоев синтетической ткани и вдвое меньший вес. Что касается защиты, то «жидкостный бронежилет» с гелем STL имеет почти такие же показатели защиты, как у 30-слойного кевларового. Разница в количестве листов ткани компенсируется специальными полимерными пакетами с неньютоновским гелем. Еще в 2010 году начались испытания готового опытного бронежилета на основе геля. Для этого обстреливались опытные и контрольные образцы. 9-миллиметровые пули патрона 9х19 мм Люгер выстреливались из специальной пневматической пушки с дульной скоростью порядка 300 м/с, что в некоторой мере аналогично большинству типов огнестрельного оружия под этот патрон. Характеристики защиты экспериментального и контрольного бронежилета оказались примерно одинаковыми.

Однако у бронежилета с жидкостной защитой есть ряд минусов. Самый очевидный кроется в текучести геля при нормальных условиях: через пулевое отверстие он может вытечь и уровень защиты жилета значительно снизится. Кроме того, неньютоновская жидкость или гель не может полностью поглотить или рассеять всю энергию пули. Соответственно, значительное улучшение характеристик возможно только при одновременном использовании и кевлара, и жидкостных пакетов, и металлических пластин. Очевидно, что от весовых преимуществ в таком случае может не остаться ни следа, конечно, если сравнивать подобный жилет с только кевларовым. В то же время, небольшое увеличение веса можно считать вполне адекватной платой за улучшение защитных свойств.

К сожалению, пока ни один из экземпляров бронежилета или другой защиты с применением принципов неньютоновской жидкости не вышел из стадии лабораторных испытаний. Все исследовательские организации, занимающиеся этой проблемой, в первую очередь работают над увеличением эффективности защиты жидкостей/гелей и уменьшением их плотности, чтобы снизить общий вес бронежилета или каски. Время от времени появляется непроверенная информация, что тот или иной образец вот-вот отправится в английские или американские подразделения для опытной эксплуатации, но до сих пор не было официальных подтверждений этого. Возможно, силовики зарубежных стран просто опасаются доверять жизни бойцов новой и, честно говоря, пока не выглядящей надежной технологии.

Автор: Рябов Кирилл

prospb.com