Vplyv rôznych štruktúrnych foriem cieľovej platne na antifragmentové a antibalistické vlastnosti
May 25, 2024
Tabuľka 4 uvádza porovnanie účinnosti proti fragmentácii niekoľkých cieľových platní s rôznymi štrukturálnymi formami. Porovnanie je založené na celkovej hustote povrchu cieľovej platne (odlišnej od hustoty jednej vrstvy cieľovej platne). Rýchlosť fragmentácie počas experimentu bola približne 600 m/s. Podľa štatistík z obmedzených zdrojov je hodnota nastavenia V50 jednotlivých nepriestrelných výrobkov proti triešteniu rôznych krajín, najmä kompozitných materiálov prilby. Prilba PASGT V50 americkej armády je 610 m/s, nemecká armáda 620 m/s, francúzska armáda 680 m/s, Južná Kórea 609 m/s a nová čínska kompozitná prilba V50 je 610 m/s. V tabuľke 4 je obsah lepidla v lamináte CT709 12 % a ostatné vzorky cieľovej platne sú jednoduché lamináty.
Je to vidieť z výsledkov v tabuľke 4. Pod podmienkou, že celková hustota povrchu cieľovej platne je istá. Len čo sa týka balistickej odolnosti. Jednoduchá laminovaná vzorka ortogonálne položeného kompozitného materiálu z polyetylénových vlákien s ultravysokou molekulovou hmotnosťou (spektra tienená Plus LCR) má najvyššiu antifragmentačnú schopnosť. Nasledujú laminované tkaniny a lamináty CT709. Znova naskladajte cieľ pre kombináciu žltých a bielych vločiek. Najhoršia je jednočipová laminovaná cieľová doska s jedným žltým čipom.
Pre anti-fragmentáciu možno z tabuľky 4 získať aj nasledujúce informácie a diskusiu:
Mechanické vlastnosti v axiálnom ťahu polyetylénového vlákna Spectra2000 s ultra vysokou molekulovou hmotnosťou sú viac ako 2-krát vyššie ako vlastnosti para-aromatického polyamidového vlákna. Avšak antifragment V50 laminovaného bieleho filmu s rovnakou celkovou povrchovou hustotou terča je len asi o 16 % vyšší ako u laminovaného žltého filmu. Laminovaná biela fólia je len o 2% vyššia ako laminovaná látka CT709. To ukazuje, že vynikajúce mechanické vlastnosti v ťahu polyetylénového vlákna s ultra vysokou molekulovou hmotnosťou neboli plne využité. To úzko súvisí s nízkymi priečnymi mechanickými vlastnosťami (stlačenie a šmyk) polyetylénových vlákien s ultravysokou molekulovou hmotnosťou a ich nízkou teplotou tavenia.
Za rovnakých podmienok cieľovej povrchovej hustoty nie je schopnosť jednoduchej laminovanej cieľovej dosky so žltým filmom proti fragmentácii taká dobrá ako laminovaná tkanina CT709. Hlavným dôvodom je, že žltá cieľová doska je ortogonálny laminátový kompozitný materiál s obsahom živice viac ako 20 % a ekvivalentný obsah vlákien je nižší ako u laminovanej tkaniny CT709. Aj keď je rovnosť vlákien v žltej vrstve vyššia ako u laminovanej tkaniny, jej kapacita difúzie energie vlákna je vyššia ako u laminovanej tkaniny. Jeho príspevok k energii napínania vlákna je však nižší ako u laminovaných látok a komplexný nepriestrelný efekt je kombináciou týchto dvoch faktorov.
V porovnaní s kompozitnými materiálmi laminovanými tkaninou CT709 a laminovanými tkaninami CT709 s rovnakou celkovou povrchovou hustotou cieľovej platne sú antifragmentačné schopnosti týchto dvoch v podstate rovnaké. Hoci laminovaný kompozitný materiál a cieľová doska z laminovanej tkaniny majú rovnaký počet vrstiev tkaniny, antifragment V50 prvého je o 50-70M/S vyšší ako druhý (pozri tabuľku 3). To tiež ukazuje, že tkanina alebo vlákno je hlavným dôvodom zlepšenia schopnosti proti fragmentácii, zatiaľ čo príspevok matrice k schopnosti proti fragmentácii je obmedzený.
Vďaka vyváženej kombinácii žltých vločiek a bielych vločiek je možné dosiahnuť vynikajúce vlastnosti proti fragmentácii v porovnaní so samotnými žltými vločkami. Čistý biely film má síce lepšiu penetráciu proti fragmentom alebo penetračnú schopnosť. Je však objemný a drahý a jeho vynikajúce mechanické vlastnosti v ťahu neboli plne využité. Takže jednoduché laminovanie bielych listov nie je dobrou metódou výberu materiálu. A dva materiály (žltý film a biely film) môžu dosiahnuť najlepšiu rovnováhu medzi výkonom, hmotnosťou a cenou. Pre kombináciu bieleho filmu vpredu a žltého filmu vzadu je jeho antifragmentačná schopnosť oveľa nižšia ako pri kombinácii žltého filmu vpredu a bieleho filmu vzadu. Hlavným dôvodom je, že polyetylén s ultravysokou molekulovou hmotnosťou na prednej strane cieľovej dosky bude vystavený neťahovému zlomu v dôsledku lokálneho vysokého tlaku, takže jeho vynikajúce mechanické vlastnosti v ťahu nemôžu byť plne využité. Ďalším dôvodom je, že polyetylénové vlákno s ultra vysokou molekulovou hmotnosťou s vyššou pevnosťou, modulom a predĺžením pri pretrhnutí môže plne uplatniť svoje mechanické vlastnosti v ťahu na zadnej strane. (Z pozorovania morfológie poškodenia je vidieť, že zlomenina vlákna v zadnej časti cieľovej platne je hlavne spôsob lomu v ťahu). Na druhej strane, rýchlosť prenosu napäťových vĺn vo vláknach z polyetylénu s vysokým modulom a nízkou hustotou s ultravysokou molekulovou hmotnosťou je vyššia ako u para-aromatických polyamidových vlákien, čo prispieva k efektívnej difúzii napäťových vĺn (deformačnej energie).
