Kaip Veikia Skysti Kūno Šarvai

{h1}

Vienas iš naujausių kūno šarvų yra ir lankstus, ir lengvas. Sužinokite, kodėl skysti kūno šarvai gali būti geras pakaitalas ar papildas didesnėms liemenėms.

- Pagrindinė kūno šarvų idėja per pastaruosius keletą tūkstančių metų labai nepasikeitė. Pirmiausia šarvai sustabdo ginklų ar sviedinių patekimą į žmogaus kūną. Antra, jis išsklaido ginklo energiją, kad galutinis smūgis padarytų mažiau žalos. Nors šarvai nėra veiksmingi visose situacijose, šarvai paprastai gali padėti apsaugoti žmones nuo rimtų sužalojimų ar mirties, ypač nuo tinkamų ginklų.

Bėgant metams žmonės turėjo sukurti stipresnius ir tobulesnius šarvus, kad apsisaugotų nuo vis sudėtingesnių ginklų. Tačiau nepaisant šių patobulinimų, šiuolaikiniai šarvai vis dar turi tų pačių trūkumų, kaip ir senovės šarvai. Nesvarbu, ar jie pagaminti iš metalinių plokščių, ar iš audinio sluoksnių, šarvai dažnai būna sunkūs ir nepatogūs. Daugelis rūšių yra standžios, todėl jų praktiškai naudoti ant rankų, kojų ir kaklo. Dėl šios priežasties viduramžių plokščių šarvų kostiumai turėjo tarpus ir sąnarius, kad žmonės galėtų judėti, o šiandien naudojami kūno šarvai dažnai apsaugo tik galvą ir liemenį.

- Tačiau vienas iš naujausių šarvų yra ir lankstus, ir lengvas. Kaip bebūtų keista, šis patobulinimas atsiranda dėl skysčių papildymo esamomis šarvų medžiagomis. Nors laboratoriniai tyrimai dar nėra visiškai paruošti kovai, skysti kūno šarvai gali būti geras pakaitalas arba papildymas didesnėms liemenėms. Galų gale kareiviai, policijos pareigūnai ir kiti gali tai panaudoti savo rankoms ir kojoms apsaugoti.

Abu šiuo metu kuriami pagrindiniai skystųjų kūno šarvų tipai prasideda nuo „DuPont Kevlar“, dažniausiai naudojamos neperšaunamose liemenėse. Kai kulka ar šrapnelio gabalas atsitrenkia į Kevlaro liemenę, medžiagos sluoksniai smūgį paskirsto dideliame paviršiaus plote. Kulka taip pat ištempia Kevlaro pluoštus, išeikvodama energiją ir sulėtindama procesą. Koncepcija panaši į tai, kas nutinka, kai automobilio oro pagalvė pasklinda smūgio metu ir sulėtina žmogaus liemens judėjimą susidūrimo metu.

Šis turinys šiame įrenginyje nesuderinamas.

Nors „Kevlaras“ yra audinys, „Kevlar“ šarvai nejuda ir nešioja taip, kaip daro drabužiai. Kulka sustabdoma nuo 20 iki 40 Kevlaro sluoksnių, o šis sluoksnių pluoštas yra gana standus. Ji taip pat sunki - vien liemenė dažnai sveria daugiau nei 10 svarų (4,5 kilogramo), net ir be keraminių įdėklų papildomai apsaugai.

Tačiau du skirtingi skysčiai gali leisti „Kevlar“ šarvams naudoti daug mažiau sluoksnių, todėl jie yra lengvesni ir lankstesni. Abu jie turi vieną bendrą bruožą - stipriai reaguoja reaguodami į stimulą. Toliau panagrinėsime, iš ko pagaminti šie skysčiai ir kodėl jie reaguoja taip, kaip daro.

Šlyties tirštiklis

Skystas kūno šarvams naudojamas šlyties tirštiklis

Skystas kūno šarvams naudojamas šlyties tirštiklis

Sąvoka „skysti kūno šarvai“ gali būti šiek tiek klaidinanti. Kai kuriems žmonėms tai atneša mintį perkelti skystį, pritvirtintą tarp dviejų kietos medžiagos sluoksnių. Tačiau abi skystų šarvų rūšys vystymo metu veikia be matomo skysčio sluoksnio. Vietoj to, jie naudoja Kevlar, kuris yra mirkyti viename iš dviejų skysčių.

Pirmasis yra a šlyties tirštiklis (STF), kuris elgiasi kaip tvirtas, kai susiduria su mechaniniu poveikiu arba kirpti. Kitaip tariant, jis juda kaip skystis, kol daiktas smogia ar smarkiai sujaudina. Tada jis sukietėja per keletą milisekundžių. Tai yra priešinga a kirpimo skystis, pavyzdžiui, dažai, kurie suplonėjus ar suplakant tampa plonesni.

Galite pamatyti, kaip atrodo šlyties tirštiklis, ištyręs beveik vienodų dalių kukurūzų krakmolo ir vandens tirpalą. Jei lėtai maišote, medžiaga juda kaip skystis. Bet jei paspausite, jo paviršius staiga sukietės. Taip pat galite jį suformuoti į rutulį, tačiau nustojus daryti slėgį, rutulys subyrės.

Štai kaip veikia procesas. Skystis yra a koloidas, pagamintas iš mažų dalelių, suspenduotų skystyje. Dalelės šiek tiek atstumia viena kitą, todėl jos lengvai plūduriuoja visame skystyje, nesulipdamos kartu ar nenusėdusios prie dugno. Bet staigaus smūgio energija užgožia atstumiančias jėgas tarp dalelių - jos prilimpa, sudarydamos vadinamąsias mases hidroklasteriai. Kai energija iš smūgio išsisklaido, dalelės vėl pradeda atstumti viena kitą. Hidroklasteriai subyrėja ir, matyt, kieta medžiaga virsta skysčiu.

Kaip veikia skysti kūno šarvai: kūno

Prieš smūgį šlifavimo skysčio dalelės yra pusiausvyros būsenoje. Po smūgio jie sulipsta, sudarydami tvirtas struktūras.

Skystis, naudojamas kūno šarvuose, yra pagamintas iš silicio dioksidas dalelės, suspenduotos polietilenglikolis. Silicis yra smėlio ir kvarco komponentas, o polietilenglikolis yra polimeras, dažniausiai naudojamas vidurius laisvinančiuose ir tepaluose. Kvarco dalelių skersmuo yra tik keli nanometrai, todėl daugelyje ataskaitų šis skystis apibūdinamas kaip nanotechnologijų forma.

Kad skysti kūno šarvai būtų naudojami naudojant šlifavimo skystį, tyrėjai pirmiausia skiedžia skystį etanolyje. Jie prisotina Kevlarą praskiestu skysčiu ir dedami į orkaitę, kad išgaruotų etanolis. Tada STF prasiskverbia pro Kevlarą, o Kevlaro gijos sulaiko dalelėmis užpildytą skystį. Kai daiktas smogia į Kevlarą ar jį užmuša, skystis iškart sukietėja, todėl Kevlar tampa stipresnis. Grūdinimo procesas įvyksta per kelias milisekundes, o po to šarvai vėl tampa lankstūs.

Laboratorinių tyrimų metu STF apdorotas Kevlaras yra toks pat lankstus kaip paprastas arba tvarkingas Kevlaras. Skirtumas tas, kad jis stipresnis, todėl šarvai, naudojantiems STF, reikalauja mažiau medžiagų sluoksnių. Keturi sluoksniai su STF apdoroto „Kevlar“ gali išsklaidyti tiek pat energijos, kiek 14 tvarkingo „Kevlar“ sluoksnių. Be to, STF apdoroti pluoštai nesitempia tiek, kiek įprasti pluoštai, tai reiškia, kad kulkos neįsiskverbia taip giliai į šarvus ar po asmens audiniais. Tyrėjai teoriškai teigia, kad taip yra todėl, kad kulka reikalauja daugiau energijos, kad ištemptų STF apdorotus pluoštus.

Kaip veikia skysti kūno šarvai: kūno

Gydė Kevlar po smūgio iš kulkos

JAV kariuomenės tyrimų laboratorijoje ir Delavero universitete vyksta STF pagrindu pagamintų skystų kūno šarvų tyrimai. Kita vertus, MIT tyrėjai tiria kitokį skysčių kiekį, naudojamą kūno šarvuose. Vėliau pažiūrėsime į jų tyrimus.

Lėtas peiliukas įsiskverbia į skydą

STF pagrįsti kūno šarvai turi paralelių mokslinės fantastikos pasaulyje. Frank Herbert „Dune“ visatoje, prietaisas, vadinamas Holtzmano generatoriumi, gali sukurti apsauginį skydą. Į šį skydą gali patekti tik nedideliu greičiu judantys daiktai. Panašiai lėtai judantys daiktai kris per šlyties storį skystį, nesukeldami jo sukietėjimo. Važiuojant nedideliu greičiu arba kvazistatiškas, peilio testai, peilis gali prasiskverbti tiek į tvarkingą Kevlar, tiek su STF apdorotą Kevlar. Tačiau STF apdorotas Kevlaras daro šiek tiek mažesnę žalą, galbūt todėl, kad dėl skysčio pluoštai prilimpa.

Magnetorheologinis skystis

Veikiant magnetiniam laukui, magnetorheologiniame skystyje esančios dalelės išilgai lauko linijų išsidėsto.

Veikiant magnetiniam laukui, magnetorheologiniame skystyje esančios dalelės išilgai lauko linijų išsidėsto.

Kitas skystis, galintis sustiprinti Kevlaro šarvus, yra magnetorheologinis (MR) skystis. MR skysčiai yra aliejai kurios alsuoja geležies dalelės. Dažnai paviršiaus aktyviosios medžiagos apsupo daleles, kad apsaugotų jas ir padėtų jas suspenduoti skystyje. Paprastai geležies dalelės sudaro nuo 20 iki 40 procentų skysčio tūrio.

Dalelės yra mažos, kurių matmenys yra nuo 3 iki 10 mikronų. Tačiau jie stipriai veikia skysčio konsistenciją. Patekusios į magnetinį lauką, dalelės linijuojasi, dramatiškai sutirštindamos skystį. Iš šio efekto kyla terminas „magnetorheologinis“. Reologija yra mechanikos šaka, kurioje pagrindinis dėmesys skiriamas jėgos ir to, kaip medžiaga keičia savo formą, ryšiui. Magnetizmo jėga gali pakeisti MR skysčių formą ir klampumą.

Grūdinimo procesas trunka maždaug dvidešimt tūkstantųjų sekundės dalių. Poveikis gali dramatiškai skirtis priklausomai nuo skysčio sudėties ir magnetinio lauko dydžio, formos ir stiprumo. Pavyzdžiui, MIT tyrėjai pradėjo nuo sferinių geležies dalelių, kurios gali praslysti pro viena kitą net esant magnetiniam laukui. Tai riboja, koks sunkus gali būti šarvas, todėl tyrėjai tiria kitas dalelių formas, kurios gali būti efektyvesnės.

Kaip ir naudojant STF, galite pamatyti, kaip atrodo MR skysčiai, naudojant įprastus daiktus. Geležinės drožlės, sumaišytos su aliejumi, sukuria gerą vaizdą. Kai nėra magnetinio lauko, skystis lengvai juda. Bet dėl ​​magneto įtakos skystis gali tapti tirštesnis arba įgyti kitokią formą nei jo indas. Kartais skirtumas yra labai vizualiai dramatiškas - skystis sudaro savitas smailes, lovius ir kitas formas. Menininkai kūriniams netgi panaudojo magnetus ir MR skysčius ar panašius ferrofluidus.

Tinkamai derinant tankį, dalelių formą ir lauko stiprumą, MR skystis gali pasikeisti iš skysčio į labai storą kietą medžiagą. Kaip ir šlifavimo skysčio atveju, šis pakeitimas gali žymiai padidinti šarvo gabalo stiprumą. Šis triukas suaktyvina skysčio būsenos pasikeitimą. Kadangi magnetai, pakankamai dideli, kad galėtų paveikti visą kostiumą, yra sunkūs ir nepraktiški, tyrėjai siūlo sukurti mažas grandines, einančias per visą šarvą.

Kaip veikia skysti kūno šarvai: kūno

Magnetorheologinis skystis prieš ir po magnetinio lauko veikimo

Be laidų tekančios srovės šarvai išliktų minkšti ir lankstūs. Bet jungiklio pasukimo metu elektronai pradėtų judėti grandinėmis, sukurdami magnetinį lauką procese. Dėl šio lauko šarvai akimirksniu sutvirtės ir sukietės. Užvertus jungiklį atgal į išjungtą padėtį, srovė nutrūktų, o šarvai vėl taptų lankstūs.

Audiniai, apdoroti šlyties sustorėjimu ir magnetorheologiniais skysčiais, gali būti ne tik tvirtesni, lengvesni, lankstesni, bet ir kiti. Pvz., Tokios medžiagos galėtų sukurti bombų antklodes, kurias būtų lengva sulankstyti ir nešioti, ir kurios vis tiek gali apsaugoti pašalinius žmones nuo sprogimo ir šrapnelio. Apdoroti šokinėjantys batai gali sukietėti smūgio metu arba juos suaktyvinę, apsaugodami desantininkų batus. Kalėjimo prižiūrėtojų uniformoje būtų galima plačiai naudoti skystų šarvų technologiją, juo labiau, kad dažniausiai ginklų sargybiniai susiduria su bukiais daiktais ir naminiais peiliais.

Tačiau technologijos turi keletą privalumų ir trūkumų. Štai atmesta:

Kaip veikia skysti kūno šarvai: kaip

Nei vienas iš šarvų nėra pakankamai paruoštas naudoti mūšio lauke. STF apdorotus „Kevlar“ šarvus bus galima įsigyti iki 2007 m. Pabaigos [Šaltinis: Verslo savaitė]. MR skysčiui gali prireikti dar penkerių – 10 metų vystymosi, kad jis galėtų nuolat sustabdyti kulkas. [Šaltinis: Mokslo centras]. Peržiūrėkite nuorodas kitame puslapyje, kad sužinotumėte daugiau apie karinę techniką, kūno šarvus ir susijusias temas.

Kiti MR skysčių naudojimo būdai

MR skysčiai, be kūno šarvų stiprinimo, gali būti naudojami daug. Jų galimybė beveik iš karto pasikeisti iš skysčių į pusiau kietas medžiagas tampa naudinga slopinant smūgius ir vibraciją tokiuose daiktuose kaip:

  • Automobilių amortizatoriai
  • Skalbimo mašinos
  • Protezuojamos galūnės
  • Tiltai

Kadangi jis gali akimirksniu ir grįžtamai pakeisti formą, jis taip pat galėtų būti naudojamas slinkties Brailio rašmenų ekranams ar perkonfigūruojamoms formoms kurti.


Vaizdo Papildas: Namai Tau ir Tavo MOTO!.




Tyrimas


Neandertaliečių Kojos Idealiai Atrodo Staigiai Ant Kalno Vaikščiojantiems
Neandertaliečių Kojos Idealiai Atrodo Staigiai Ant Kalno Vaikščiojantiems

Mamos Dantis Pasakoja Apie Senovės Egipto Sausrą
Mamos Dantis Pasakoja Apie Senovės Egipto Sausrą

Mokslas Naujienos


Klimato Pokyčiai Išnaikino Vilnonius Mamutus, Kačių Su Krapštukais Dantis
Klimato Pokyčiai Išnaikino Vilnonius Mamutus, Kačių Su Krapštukais Dantis

Kaip Veikia Ledo Skulptūra
Kaip Veikia Ledo Skulptūra

Mažiau Miškų, Mažiau Lietaus: Miškų Naikinimas Mažina Atogrąžų Kritulius
Mažiau Miškų, Mažiau Lietaus: Miškų Naikinimas Mažina Atogrąžų Kritulius

Weirdo Orai: 7 Reto Oro Įvykiai
Weirdo Orai: 7 Reto Oro Įvykiai

Fosilijos Gali Priversti Permąstyti Žmogaus Evoliuciją
Fosilijos Gali Priversti Permąstyti Žmogaus Evoliuciją


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com