درع الله: تقنيات متقدمة لحماية الدروع الشخصية
أهم مهمة حلها المطورون في إطار البرنامج الأمريكي NGSW واعدة بندقية سلاح، يجب أن يكون لضمان اختراق مضمون للدروع الواقية من الرصاص الحديثة والمتقدمة المطورة في مختبرات الأسلحة الرائدة في العالم. قبل العودة إلى مشكلة تطوير "سيف" ، سلاح صغير واعد قادر على مقاومة الأسلحة الأمريكية المطورة في إطار برنامج NGSW بشكل فعال ، يُنصح بإلقاء نظرة فاحصة على "الدرع" - تقنيات إنشاء حماية متطورة للدروع الشخصية (بنك الاستثمار القومي).
هناك رأي مفاده أن مشكلة عدم قابلية NIB للاختراق بعيدة المنال ، لأنه إذا أصابت رصاصة عدوًا ، فسيكون إما مصابًا لدرجة أنه لن يكون قادرًا على مواصلة العمليات القتالية النشطة ، أو يجب أن تكون الضربة في جزء من الجسم غير محمي بعناصر مدرعة. إذا حكمنا من خلال برنامج NGSW ، فإن القوات المسلحة الأمريكية لا تعتبر هذه المشكلة بعيدة المنال. تكمن المشكلة في أن وتيرة تحسين الأسلحة الصغيرة الواعدة تتقدم حاليًا بشكل كبير على وتيرة تحسين الأسلحة الصغيرة. والجيش الأمريكي يحاول فقط تحقيق اختراق في اتجاه تحسين جذري في خصائص الأسلحة الصغيرة ، والسؤال هو ، هل سينجحون؟
هناك طريقتان رئيسيتان لزيادة تغلغل دروع الذخيرة - زيادة طاقتها الحركية وتحسين شكل ومواد الذخيرة / قلب الذخيرة (بالطبع ، لا نتحدث عن الذخيرة المتفجرة أو المتراكمة أو المسمومة). وهنا نصل إلى حد معين. الرصاصة أو النواة مصنوعة من سبائك السيراميك ذات الصلابة العالية والكثافة العالية بدرجة كافية (لزيادة الكتلة) ، ومن الممكن جعلها أكثر صلابة وأقوى ، وبالكاد تكون أكثر كثافة. إن زيادة كتلة رصاصة من خلال زيادة أبعادها أمر مستحيل عمليا في الأبعاد المقبولة للأسلحة الصغيرة. يبقى زيادة سرعة الرصاصة ، على سبيل المثال ، إلى فرط سرعة الصوت ، ولكن حتى في هذه الحالة ، يواجه المطورون صعوبات كبيرة ، في شكل عدم وجود البارود اللازم ، وتآكل البرميل السريع للغاية ، والارتداد العالي الذي يعمل على مطلق النار . في غضون ذلك ، يجري تحسين بنك الاستثمار القومي بشكل مكثف.
المواد
منذ إنشائها ، قطعت معدات الحماية الشخصية شوطًا طويلاً من الدروع والألواح الفولاذية إلى الدروع الواقية للبدن الحديثة المصنوعة من قماش الأراميد مع إدخالات من البولي إيثيلين عالي الوزن الجزيئي (UHMWPE) وكربيد البورون.
المريلة الفولاذية لجنود جيش الاتحاد السوفياتي - نذير للسترات الواقية من الرصاص
سترة واقية من الرصاص 6B45 لجنود الجيش الروسي مع صفيحة مدرعة "جرانيت 5 أ" مصنوعة من كربيد البورون
تحسين NIB في اتجاه البحث عن مواد جديدة ، وإنشاء عناصر دروع مركبة وسيراميك ومعدن ، وتحسين شكل وهيكل عناصر NIB ، بما في ذلك على المستوى الجزئي والنانو ، مما سيبدد بشكل فعال طاقة الرصاص والشظايا . كما يتم تطوير حلول أكثر غرابة ، مثل "درع سائل" يعتمد على السوائل غير النيوتونية.
الطريقة الأكثر وضوحًا هي تحسين التصميمات التقليدية للسترات الواقية من الرصاص من خلال تقويتها بإدخالات من مواد مركبة وسيراميك متطورة. في الوقت الحالي ، تم تجهيز معظم NIBs بإدخالات مصنوعة من الفولاذ المقوى بالحرارة أو التيتانيوم أو كربيد السيليكون ، ولكن يتم استبدالها تدريجياً بعناصر مدرعة مصنوعة من كربيد البورون ، والتي لها كتلة أقل ومتانة أكبر بكثير.
عناصر درع كربيد السيليكون VIRIAL
عناصر مدرعة من كربيد البورون من إنتاج شركة NEVZ-CERAMICS
هيكل
هناك طريقة أخرى لتحسين NIB وهي العثور على الهيكل الأمثل لوضع العناصر المدرعة ، والتي من ناحية ، يجب أن تغطي أقصى مساحة لسطح جسم المقاتل ، ومن ناحية أخرى ، لا تعيق حركته. كمثال ، على الرغم من أنه ليس ناجحًا تمامًا ، ولكنه تطور مثير للاهتمام ، يمكننا الاستشهاد بـ سترة واقية من الرصاص Dragon Skin ، تم تطويرها وتصنيعها بواسطة شركة Pinnacle Armor الأمريكية. تتميز السترة المدرعة "Dragon Skin" بترتيب متقشر من عناصر الدروع.
سترة واقية من الرصاص "جلد التنين" شركة Pinnacle Armor
توفر الأقراص المستعبدة المصنوعة من كربيد السيليكون بقطر 50 مم وسمك 6,4 مم الراحة في ارتداء NIB هذا نظرًا لمرونة معينة في التصميم وفي نفس الوقت مساحة كبيرة بدرجة كافية من السطح المحمي. يوفر هذا التصميم أيضًا مقاومة للضربات المتعددة للرصاصات التي يتم إطلاقها من الأسلحة الصغيرة من مسافة قريبة - يمكن لـ "Dragon Skin" تحمل ما يصل إلى 40 إصابة من مدفع رشاش Heckler & Koch MP5 أو بندقية M16 أو بندقية هجومية من طراز كلاشينكوف (الوحيد السؤال هو كم من ماذا وبأي خرطوشة؟).
إن عيب السترات الواقية من الرصاص ذات الترتيب "المتقشر" للعناصر المدرعة هو النقص شبه الكامل في حماية المقاتل من إصابة الانسداد ، مما يؤدي إلى إصابات خطيرة أو وفاة الأفراد العسكريين حتى بدون اختراق NIB ، نتيجة التي لم يتم اختبارها من قبل الجيش الأمريكي سترات واقية من الرصاص من هذا النوع. ومع ذلك ، يتم استخدامها من قبل بعض القوات الخاصة الأمريكية والخدمات الخاصة.
تم تنفيذ مخطط "متقشر" مماثل في الدروع السوفيتية ZhZL-74 ، المصممة للحماية القصوى من الأسلحة الباردة ، والتي تستخدم أقراصًا مدرعة بقطر 50 مم وسمك 2 مم مصنوعة من سبائك الألومنيوم ABT-101.
الدروع الواقية للبدن ZhZL-74
على الرغم من أوجه القصور في NIB "Dragon Skin" ، يمكن استخدام الترتيب المتقشر لعناصر الدروع مع أنواع أخرى من حماية الدروع وعناصر امتصاص الصدمات لتقليل تأثير الرصاص والشظايا.
طور علماء من جامعة رايس الأمريكية بنية غير عادية تسمح للجسم بامتصاص الطاقة الحركية بكفاءة أكبر من الجسم المترابط من نفس المواد الخام. كان أساس العمل العلمي هو دراسة خصائص تشابك الأنابيب النانوية الكربونية ، والتي تتميز بكثافة عالية للغاية بسبب الترتيب الخاص للخيوط ، مع وجود تجاويف على المستوى الذري ، مما يسمح لها بامتصاص الطاقة بكفاءة عالية عند الاصطدام. مع أشياء أخرى. نظرًا لأنه ليس من الممكن إعادة إنتاج مثل هذا الهيكل تمامًا على المقياس النانوي على نطاق صناعي ، فقد تقرر تكرار مثل هذا الهيكل في المقياس الكبير. استخدم الباحثون خيوط بوليمر قابلة للطباعة ثلاثية الأبعاد ، لكنهم رتبوها في نفس نظام الأنابيب النانوية ، مما أدى إلى تكوين مكعبات ذات قوة عالية وقابلية للانضغاط.
يمكن أن تصبح المادة التي يتم تحديد خصائصها من خلال الهيكل أكثر من المادة اتجاهًا واعدًا لتحسين NIB
لاختبار فعالية الهيكل ، ابتكر العلماء كائنًا ثانيًا من نفس المادة ، ولكنه كائن متجانسة ، وأطلقوا رصاصة في كل منها. في الحالة الأولى ، توقفت الرصاصة بالفعل على الطبقة الثانية ، وفي الحالة الثانية تعمقت كثيرًا وتسببت في تلف المكعب بأكمله - ظلت سليمة ، لكنها كانت مغطاة بالشقوق. كما تم الضغط على مكعب بلاستيكي بهيكل خاص لاختبار قوة ضغطه. أثناء التجربة ، تم ضغط الجسم مرتين على الأقل ، ولكن لم يتم انتهاك سلامته.
تشوه مكعب مصنوع من خيوط البوليمر
معدن رغوي
عند الحديث عن المواد ، التي يتم تحديد خصائصها إلى حد كبير من خلال الهيكل ، من المستحيل عدم ذكر التطورات في مجال الرغوة المعدنية - الرغوة المعدنية أو المعدنية المركبة. يمكن إنشاء معدن الرغوة على أساس الألومنيوم أو الفولاذ أو التيتانيوم أو معادن أخرى أو سبائكها.
عينة الرغوة
قام المتخصصون في جامعة نورث كارولينا (الولايات المتحدة الأمريكية) بتطوير معدن رغوي فولاذي مع مصفوفة فولاذية ، ووضعه بين طبقة خزفية عليا وطبقة سفلية رقيقة من الألومنيوم. المعدن الرغوي الذي يقل سمكه عن 2,5 سم يوقف الرصاص الخارق للدروع من عيار 7,62 مم ، وبعد ذلك يبقى ثقب أقل من 8 مم على السطح الخلفي.
رصاصة أصابت كتلة من المعدن الرغوي (في التسمية التوضيحية للفيديو ، كُتب حول رصاصة من عيار 12,7 ملم ، لكن عددًا من المصادر الأخرى تشير إلى 7,62 ملم)
من بين أشياء أخرى ، تقلل اللوحة المعدنية الرغوية بشكل فعال من تأثيرات الأشعة السينية وأشعة جاما والنيوترون ، كما أنها تحمي من النار والحرارة مرتين مقارنة بالمعدن العادي.
مادة أخرى ذات هيكل مجوف هي شكل خفيف للغاية من المعدن الرغوي ، تم إنشاؤه بواسطة HRL Laboratories بالاشتراك مع Boeing. المادة الجديدة أخف بمئة مرة من الرغوة - إنها هواء بنسبة 99,99٪ ، لكنها تتمتع بصلابة عالية للغاية. وفقًا للمطورين ، إذا كانت البيضة مغطاة بهذه المادة وسقطت من ارتفاع 25 طابقًا ، فلن تنكسر. المعدن الرغوي الناتج خفيف جدًا بحيث يمكن أن يرقد على الهندباء.
مواد واعدة من مختبرات HRL و Boeing
يستخدم النموذج الأولي أنابيب نيكل مجوفة متصلة ببعضها البعض ، ويكون ترتيبها مشابهًا لبنية عظام الإنسان ، مما يسمح للمادة بامتصاص قدر كبير من الطاقة. يبلغ سمك جدار كل أنبوب حوالي 100 نانومتر. بدلاً من النيكل ، يمكن استخدام معادن وسبائك أخرى في المستقبل.
عرض تقديمي لشركات المعادن الرغوية ومختبرات HRL وبوينج
يمكن اعتبار هذه المادة أو نظيرتها ، بالإضافة إلى مادة البوليمر المهيكلة المذكورة أعلاه ، للاستخدام في NIBs المتقدمة كعناصر لدعم امتصاص الصدمات الخفيف والمتين المصمم لتقليل الضرر الذي يلحق بالجسم بسبب تأثير الرصاص.
تقنية النانو
في روسيا ، فإن كلمة "تكنولوجيا النانو" قد فقدت مصداقيتها إلى حد ما من قبل السياسيين ووسائل الإعلام ، وإحياء ذكراها في مكانها وفي غير مكانها ، ونتيجة لذلك ترتبط بالفعل بالفساد أكثر من ارتباطها بالعلم. في الوقت نفسه ، فإن التقنيات النانوية ، والتلاعب بالأشياء على المستوى الذري والجزيئي ، وإنشاء مواد ذات بنية معينة ، قادرة على إحداث ثورة في الصناعة والتكنولوجيا ، والتي لم يسبق لها مثيل في قصص إنسانية. يمكن للمهتمين أن يوصوا بكتاب "آلات الخلق" من تأليف إريك دريكسلر ، أحد مؤسسي تقنية النانو.
يعد الجرافين أحد أكثر المواد الواعدة ، والتي من المتوقع أن يتم استخدامها على نطاق واسع في مختلف الصناعات في القرن الحادي والعشرين ، وهو تعديل ثنائي الأبعاد للكربون يتكون من طبقة من ذرات الكربون بسمك ذرة واحدة. يقوم الخبراء الإسبان بتطوير دروع واقية من الجرافين. بدأ تطوير درع الجرافين في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. تم الاعتراف بنتائج البحث على أنها واعدة ، في سبتمبر 2018 ، انتقل المطورون إلى الاختبارات العملية. المشروع ممول من وكالة الدفاع الأوروبية وهو مستمر حاليا ، بمشاركة متخصصين من شركة Cambridge Nanomaterials Technology البريطانية.
XNUMXD الكربون مقابل الرصاص
يتم تنفيذ أعمال مماثلة في الولايات المتحدة ، ولا سيما من قبل جامعة رايس وجامعة نيويورك ، حيث أجريت تجارب على قصف ألواح الجرافين بأجسام صلبة. من المتوقع أن تكون عناصر درع الجرافين أقوى بكثير من الكيفلر وسيتم دمجها مع درع السيراميك للحصول على أفضل نتيجة. أكبر صعوبة هي إنتاج الجرافين بكميات صناعية. ومع ذلك ، نظرًا لإمكانات هذه المواد في مختلف الصناعات ، فلا شك في أنه سيتم العثور على حل. وفقًا للمعلومات الداخلية التي ظهرت على صفحات وسائل الإعلام المتخصصة في ديسمبر 2019 ، تخطط Huawei لإطلاق الهاتف الذكي P2020 ببطارية الجرافين (مع أقطاب الجرافين) في أوائل عام 40 ، مما قد يشير إلى تقدم كبير في مجال الإنتاج الصناعي للجرافين.
في نهاية عام 2007 ، ابتكر العلماء الإسرائيليون مادة ذاتية الشفاء تعتمد على الجسيمات النانوية من ثاني كبريتيد التنغستن (ملح التنغستن المعدني وحمض كبريتيد الهيدروجين). جزيئات ثاني كبريتيد التنجستن النانوية عبارة عن تكوينات تشبه الفوليرين أو تكوينات أنبيبية النانوية. تتميز الأنابيب النانوية بخصائص ميكانيكية قياسية لا يمكن الوصول إليها بشكل أساسي بالنسبة للمواد الأخرى ، ومرونة وقوة مذهلة ، وهي على وشك قوة الروابط الكيميائية التساهمية.
صورة مجهرية إلكترونية ونموذج هيكلي لأنبوب نانوي متعدد الجدران من الموليبدينوم وثاني كبريتيدات التنغستن
من الممكن أن تتفوق الدروع الواقية للبدن المملوءة بهذه المادة في المستقبل على جميع طرازات NIB الأخرى الحالية والواعدة من حيث الأداء. في الوقت الحالي ، لا يزال تطوير NIBs على أساس الأنابيب النانوية لثاني كبريتيد التنغستن في مرحلة الأبحاث المختبرية بسبب التكلفة العالية لتركيب المواد الأولية. ومع ذلك ، فإن شركة دولية معينة تنتج بالفعل جسيمات نانوية من التنجستن وثاني كبريتيد الموليبدينوم بكميات عدة كيلوغرامات في السنة باستخدام تقنية حاصلة على براءة اختراع.
تقوم شركة الدفاع البريطانية الكبرى Bae Systems بتطوير دروع واقية مملوءة بالهلام. في سترة واقية من الرصاص مملوءة بالهلام ، من المفترض أن تشرب ألياف الأراميد بسائل غير نيوتوني ، والذي له خاصية التصلب فورًا عند الاصطدام. يُعتقد أن "الدروع السائلة" هي واحدة من أكثر المجالات الواعدة لتطوير NIB الواعدة. يتم تنفيذ هذا العمل أيضًا في روسيا فيما يتعلق بالمجموعة الواعدة من المعدات لمقاتلي راتنيك -3.
مفهوم المعدات "المحارب 3"
يمكن لأي شخص صنع أبسط سائل غير نيوتوني - ما عليك سوى خلط النشا بالماء ، مع الدروع الواقية للبدن ، بالطبع ، كل شيء أكثر تعقيدًا.
وبالتالي ، يمكننا أن نستنتج أنه من المخطط إنشاء أنظمة جديدة للإنقاذ الواعدة باستخدام أحدث التقنيات التي هي في طليعة التقدم التقني. إذا تحدثنا عن الأسلحة الصغيرة ، فإن مثل هذا الشغب التكنولوجي لا يلاحظ هنا. ما هو سبب ذلك نقص الحاجة أم المحافظة على صناعة السلاح؟
من المؤكد أن العديد من مشاريع NIB الواعدة ستتوقف عن العمل ، ولكن بعضها بالتأكيد سوف "يطلق النار" ، وربما يجعل جميع الأسلحة الصغيرة في القرن العشرين عفا عليها الزمن ، تمامًا كما كانت الأقواس والأقواس المستعرضة والأسلحة الصغيرة المحملة بالكمامة قد عفا عليها الزمن في وقتهم . بالإضافة إلى ذلك ، فإن الدروع الواقية للبدن ليست العنصر الوحيد المهم في معدات المقاتل التي يمكن أن تزيد بشكل جذري من بقائه على قيد الحياة في المعركة.
سنتحدث عن العناصر الأخرى للمعدات التي ستزيد من بقاء المقاتلين في ساحة المعركة ولماذا سيؤدي ذلك إلى زيادة قيمة الأسلحة الصغيرة في المقالة التالية. إذا أخذنا ذلك معًا ، فسيسمح لنا هذا بفهم سبب ضرورة إنشاء أسلحة صغيرة يمكنها اختراق شيكل دولة جديدة واعدة ، ولماذا لا يستحق التوفير في هذا الأمر.
معلومات