„Supernić” ochroni rosyjskich żołnierzy przed kulami i odłamkami
We współczesnych armiach bardzo dużo uwagi poświęca się kwestiom przetrwania personelu. Na całym świecie trwają prace nad stworzeniem nowych kamizelek kuloodpornych i materiałów ochronnych. Jednym z obiecujących rosyjskich materiałów był Superthread, o którym rosyjska prasa po raz pierwszy zaczęła aktywnie pisać w styczniu 2021 roku.
Twórcy indywidualnego sprzętu bojowego doskonale zdają sobie sprawę, że charakterystyka osobistego wyposażenia ochronnego w dużej mierze zależy od ciężaru materiałów użytych do produkcji. W procesie rozwoju przemysł wojskowy przestawił się ze stali o ciężarze właściwym 8 g/cm3, najpierw na tytan - 4,5 g/cm3, następnie na aluminium - 2,7 g/cm3, a następnie na polimerowe materiały kompozytowe ze wskaźnikami 1,5 -2 g/cm3, według oficjalnej gazety Ministerstwa Obrony Federacji Rosyjskiej „Krasnaya Zvezda”.
Już w tym stuleciu postęp posunął się jeszcze dalej. W oparciu o włókna polietylenowe o ciężarze właściwym zaledwie 0,97 g/cm3 udało się uzyskać materiały kompozytowe o takiej wytrzymałości, że możliwe było wykonanie kamizelek kuloodpornych, hełmów ochronnych oraz elementów ochrony pojazdów opancerzonych. Mówimy o włóknach o ultrawysokiej masie cząsteczkowej. Wykonane z nich hełmy ważyły zaledwie 0,8 kg, ich produkcja została po raz pierwszy wdrożona w USA i Niemczech. Dzięki staraniom rosyjskich inżynierów i naukowców podobne technologie pojawiły się w naszym kraju.
Co to jest „superwątek”
„Superthread” to obiecujący rosyjski materiał o wysokich właściwościach ochronnych. Jego produkcja może być wdrażana bezpośrednio w Rosji i wykorzystywana do produkcji kamizelek kuloodpornych, a także innego sprzętu ochrony osobistej dla personelu wojskowego. Za tą niezwykłą nazwą kryje się wyjątkowo lekkie włókno polietylenowe o ultrawysokiej masie cząsteczkowej (UHMWPE). Nowa substancja została stworzona przez rosyjskich chemików z Instytutu Badawczego Włókien Syntetycznych w Twerze.
Wytrzymałość właściwa nowego materiału wynosi 350 g/tex (wskaźnik względnego obciążenia zrywającego). To prawie 1,5 raza więcej niż obecnie osiągają wskaźniki najlepszych włókien aramidowych typu Kevlar. Według Jewgienija Kharczenki, głównego projektanta systemów ochrony sprzętu bojowego dla personelu wojskowego i dyrektora generalnego Armocomu, dopiero w 2020 roku udało się opracować kompozycję kompozytową na bazie nowych włókien.
Początkowe gwinty UHMWPE i panele kompozytowe UHMWPE (klatka piersiowa i noga), wszystkie zdjęcia: armocom.ru
Zdaniem specjalisty trudność polegała na tym, że ze względu na prawie zerowy współczynnik tarcia, przy wysokim elektryzowaniu, nie udało się przetworzyć nowych włókien tradycyjnymi metodami tkackimi na efektywną tkaninę. Kolejnym wyzwaniem było znalezienie odpowiedniego spoiwa polimerowego do łączenia włókien UHMWPE w monolityczny kompozyt. Problem polegał na tym, że przyczepność nowego materiału była bliska zeru.
Te trudności spowodowały, że chemicy z Tweru stworzyli kompozyt na bazie nowego włókna dopiero w 2020 roku. Kompozyt na bazie „Superthread” był wynikiem wspólnej pracy inżynierów firmy „Armokom” i Centralnego Instytutu Badawczego Budowy Maszyn Specjalnych (Khotkovo). Rosyjscy specjaliści nie tylko wybrali wymagany skład kompozytu na bazie nowego włókna, ale opracowali również skuteczne technologie formowania płaskich i zakrzywionych produktów firmy Superthread.
Dzięki staraniom krajowych chemików i inżynierów zajmujących się kompozytami pojawił się w kraju materiał kompozytowy unikalny pod względem swoich możliwości i wydajności. Posiada wysokie właściwości balistyczne i strukturalne. Co ważniejsze, materiał może zostać doprowadzony do etapu praktycznego zastosowania przez rosyjskie przedsiębiorstwa przemysłowe. W przyszłości będzie mógł konkurować z zagranicznymi odpowiednikami, pod pewnymi względami przewyższając je już teraz.
Co wiadomo o właściwościach ochronnych nowego materiału?
Materiały opublikowane przez Armocom dają wyobrażenie o właściwościach ochronnych nowego kompozytu. Dzięki znacznie niższej gęstości rosyjskiego kompozytu polietylenowego nowy materiał ma charakterystykę wytrzymałościową na poziomie najlepszych zagranicznych analogów.
Co najważniejsze, właściwości balistyczne Superthread są nie tylko o 40 procent lepsze od kompozytów aramidowych na bazie tkaniny Kevlar, ale także znacznie lepsze od zagranicznych kompozytów UHMWPE. Armocom zauważa, że osiągnięcie najlepszych właściwości nowego materiału ochronnego może wynikać z zastosowanej nietradycyjnej technologii uzwojenia-sprężarki.
Charakter zniszczenia pocisków 7N28 podczas ostrzału z kompozytu UHMWPE o grubości 10 mm - przebito 40% grubości
Pod względem ciężaru właściwego nowa rosyjska substancja firmy Armocom odpowiada izraelskiemu UHMWPE UD (UniDirectional). UniDirectional to izraelski materiał kompozytowy do zaawansowanej ochrony balistycznej. Zarówno rozwiązania rosyjskie, jak i izraelskie mają ten sam ciężar właściwy - 0,98 g/cm3. Jednocześnie wytrzymałość na rozciąganie substancji rosyjskiej wynosi 950 MPa, izraelskiej - około 900 MPa. Odporność na odłamki Superthread V50 wynosi 670 m/s, izraelskiego kompozytu UD 630 m/s. Odporność na odłamki V50 mówi nam o szybkości, z jaką symulator odłamka styka się z elementem ochronnym, przy której nie jest penetrowany z prawdopodobieństwem 0,5.
Należy zauważyć, że szeroko rozpowszechniony amerykański organoplast aramidowy typu Kevlar znacznie przegrywa z wymienionym UHMWPE. Zatem jego ciężar właściwy sięga 1,25 g/cm3, wytrzymałość na rozciąganie - 800 MPa, odporność na odłamki V50 - 480 m/s. Wszystkie wymienione cechy zostały podane przez Armocom dla materiałów opancerzonych o gęstości powierzchniowej zbrojenia 4 kg/m2.
Oprócz dobrej ochrony przed odłamkami, nowy rosyjski materiał kompozytowy będzie miał możliwość zatrzymywania automatycznych pocisków. Firma „Armocom” zauważa, że jeśli tradycyjnie do ochrony przed amunicją automatyczną konieczne było połączenie supertwardych płytek ceramicznych o ciężarze właściwym około 3 g/cm3 na przedniej stronie osłony z tworzywem organicznym na tylnej stronie elementów pancerza, wtedy nowy materiał pozwoli obejść się bez stosunkowo cienkiej ceramiki.
Firma zauważa, że opracowany kompozyt polietylenowy jest w stanie zatrzymać wiele nowoczesnych pocisków o ostrym kącie bez dodatkowego użycia ceramiki. W "Armokom" podkreślają, że otwór przebity przez pocisk samozaciska się, ściskając pocisk ze wszystkich stron. Albo nowy kompozyt działa jak szybko utwardzający się związek, który po prostu miażdży płaszcz, a czasem sam rdzeń pocisku.
Ważnym plusem i zaletą wszystkich włókien UHMWPE, w przeciwieństwie do większości istniejących materiałów kompozytowych, jest to, że mają dodatnią wyporność. Ta cecha materiału pozwala na produkcję kamizelek kuloodpornych, które są skuteczne nawet przy pokonywaniu barier wodnych. Taki sprzęt ochronny będzie bardzo przydatny w wyposażeniu marines i marynarzy. Twórca izraelskiego włókna UHMWPE UD-UniDirectional podkreślił również, że materiał ma zerową absorpcję wody.
Jakie możliwości otwiera zastosowanie rosyjskiego UHMWPE
Już teraz, na bazie najnowszych włókien UHMWPE, krajowi specjaliści wyprodukowali różne elementy pancerza kompozytowego przeznaczone do ochrony ważnych organów personelu wojskowego przed ogniem z broni krótkiej. broń wroga, a także nogi przed uderzeniem odłamków. W przeciwieństwie do wszystkich zagranicznych odpowiedników, rosyjskie elementy ochrony pancerza były najpierw produkowane przez uzwojenie.
Próbki hełmu i pancerza piersiowego z kompozytu nawojowo-kompresyjnego UHMWPE
W przyszłości nowe rosyjskie włókno UHMWPE, które otrzymało symbol Superthread, może być wykorzystywane do produkcji elementów ochronnych dla nowej generacji sprzętu bojowego Ratnik lub zupełnie nowego zestawu sprzętu pod inną nazwą.
Pierwsze elementy ochronne, które mogą stać się podstawą nowego wyposażenia bojowego personelu wojskowego, zostały już wykonane przez Armocom. W szczególności z kompozytu UHMWPE wykonano hełm i napierśnik kamizelek kuloodpornych. Według inżyniera Jurija Danilina, który testował wyprodukowany zestaw, nowy produkt różni się znacznie na lepsze pod względem ergonomii i wagi od zestawu Ratnika, z którym również miał do czynienia wcześniej.
Ważnym osiągnięciem dla rosyjskiego przemysłu obronnego było to, że kraj uzyskał możliwość produkcji nowej klasy produktów ochronnych opartych na materiałach, które są o 20-35% lepsze od powszechnie stosowanych na świecie aramidowych tworzyw organicznych typu Kevlar. Wdrażany jest również proces substytucji importu, kiedy znaczna część lub całość ilości UHMWPE może być produkowana w Rosji. Do tego momentu takie materiały były kupowane przez nasz kraj za granicą. Kolejny pozytywny punkt wynika bezpośrednio z poprzedniego - rosyjskie materiały kosztują o połowę mniej niż zagraniczne odpowiedniki.
informacja