Erinevate sihtplaadi struktuurivormide mõju killustiku- ja ballistilistele omadustele
May 25, 2024
Tabelis 4 on esitatud mitme erineva struktuurse kujuga sihtplaadi killustumisevastase toime võrdlus. Võrdluse aluseks on sihtplaadi üldine pinnatihedus (erineb sihtplaadi üksiku kihi tihedusest). Killustumise kiirus katse ajal oli umbes 600 m/s. Piiratud allikatest pärineva statistika kohaselt on erinevate riikide üksikute killunemisvastaste kuulikindlate toodete, eriti kiivri komposiitmaterjalide V50 seadistusväärtus. USA sõjaväe PASGT kiiver V50 on 610m/s, Saksa armeel 620m/s, Prantsuse armeel 680m/s, Lõuna-Koreal 609m/s ja Hiina uuel komposiitkiiveril V50 610m/s. Tabelis 4 on CT709 laminaadi liimisisaldus 12% ja teised sihtplaadi proovid on lihtsad laminaadid.
Seda on näha tabelis 4 toodud tulemustest. Tingimusel, et sihtplaadi üldine pinnatihedus on kindel. Ainult ballistilise vastupanu mõttes. Ülikõrge molekulmassiga polüetüleenkiust ortogonaalselt asetatud komposiitmaterjali lihtsal lamineeritud proovil (spektriga varjestatud Plus LCR) on kõrgeim killunemisvastane võime. Sellele järgnevad CT709 lamineeritud kangad ja laminaadid. Kollaste ja valgete helveste kombinatsiooni saamiseks asetage sihtmärk uuesti virna. Halvim on ühe kollase kiibiga lamineeritud sihtplaat.
Killustumisest hoidumise kohta saab tabelist 4 saada ka järgmist teavet ja arutelu:
Ülikõrge molekulmassiga polüetüleenkiu Spectra2000 aksiaalsed tõmbemehaanilised omadused on enam kui 2 korda paremad kui paraaromaatsel polüamiidkiul. Lamineeritud valge kile killuvastane V50, millel on sihtmärgi sama üldine pinnatihedus, on aga ainult umbes 16% kõrgem kui lamineeritud kollasel kile. Lamineeritud valge kile on ainult 2% kõrgem kui CT709 lamineeritud kangas. See näitab, et ülikõrge molekulmassiga polüetüleenkiu suurepäraseid tõmbemehaanilisi omadusi ei ole täielikult ära kasutatud. See on tihedalt seotud ülikõrge molekulmassiga polüetüleenkiudude madalate põiki mehaaniliste omadustega (kokkusurumine ja nihkejõud) ja nende madala sulamistemperatuuriga.
Samades sihtpinna tiheduse tingimustes ei ole kollase kilega lihtsa lamineeritud sihtplaadi killunemisvastane võime nii hea kui CT709 lamineeritud kangal. Peamine põhjus on selles, et kollane sihtplaat on ortogonaalne laminaatkomposiitmaterjal, mille vaigusisaldus on üle 20% ja samaväärne kiusisaldus on madalam kui CT709 lamineeritud kangal. Kuigi kollase lehe kiudude sirgus on suurem kui lamineeritud kangal, on selle kiu energia difusioonivõime suurem kui lamineeritud kangal. Kuid selle kiudude pingeenergia panus on madalam kui lamineeritud kangastel ja kõikehõlmav kuulikindel efekt on nende kahe teguri kombinatsioon.
Võrreldes CT709 kangaga lamineeritud komposiitmaterjalide ja CT709 lamineeritud kangastega, millel on sihtplaadil sama üldine pinnatihedus, on nende kahe killunemisvastased omadused põhimõtteliselt samad. Kuigi lamineeritud komposiitmaterjalil ja lamineeritud kangast sihtplaadil on sama arv kangakihte, on esimese killustikuvastane V50 50-70M/S kõrgem kui teise oma (vt tabel 3). See näitab ka seda, et kangas või kiud on killustumisevastase võime parandamise peamine põhjus, samas kui maatriksi panus killunemisvastasesse võimesse on piiratud.
Kollaste helveste ja valgete helveste tasakaalustatud kombinatsiooni abil on võimalik saavutada paremaid killunemisvastaseid omadusi võrreldes ainult kollaste helvestega. Kuigi puhasvalgel kilel on parem killunemisvastane või läbitungimisvõime. Kuid see on mahukas ja kallis ning selle suurepäraseid mehaanilisi tõmbeomadusi pole täielikult ära kasutatud. Nii et lihtsalt valgete lehtede lamineerimine ei ole hea materjalivaliku meetod. Ja kaks materjali (kollane kile ja valge kile) suudavad saavutada parima jõudluse, kaalu ja hinna tasakaalu. Valge kile ees ja kollase kile kombinatsiooni puhul on selle killunemisvastane võime palju madalam kui esiosa kollase kile ja taga valge kile kombinatsioonil. Peamine põhjus on see, et sihtplaadi esiosas olev ülikõrge molekulmassiga polüetüleen puruneb kohaliku kõrge rõhu tõttu tõmbetugevuseta, mistõttu ei saa selle suurepäraseid tõmbemehaanilisi omadusi täielikult ära kasutada. Teine põhjus on see, et ülikõrge molekulmassiga polüetüleenkiud, millel on suurem tugevus, moodul ja purunemispikenemine, suudab täielikult rakendada oma tõmbemehaanilisi omadusi tagaosas. (Kahjustuse morfoloogia vaatlusest on näha, et sihtplaadi tagumises osas on kiudude murdumine peamiselt tõmbemurdumise moodus). Teisest küljest on kõrge mooduli ja madala tihedusega ülikõrge molekulmassiga polüetüleenkiudude pingelaine ülekandekiirus suurem kui para-aromaatsete polüamiidkiudude puhul, mis soodustab pingelainete (pingeenergia) tõhusat difusiooni.
