Интереcно о науке

Люди использовали броню для защиты своего тела еще тысячи лет назад. Древние племена обматывали свое туловище шкурами животных и корой растений, когда они шли на охоту. Воины Древнего Рима и Средневековой Европы заковывали свои торсы в металлические пластины, перед тем как идти в бой. В 1400-х годах амуниция стала достаточно сложной, чтобы сделать воина практически непобедимым.

Все изменилось с появлением в XVI веке огнестрельного оружия. Оно может стрелять зарядами с огромной скоростью на многие сотни метров и пробивать тонкостенную броню, практически не уменьшая энергию пули. Для того чтобы защититься от этого пришлось применять толстую броню, выполненную из тяжелых керамических пластин. Они были громоздкими и неудобными для постоянного ношения и сильно ограничивали движения солдат. Поэтому они использовались лишь в крайних случаях.

 Такое положение вещей продолжалось до 1960-х годов, когда инженеры разработали первый легкий пуленепробиваемый бронежилет. В отличие от жестких бронежилетов, легкий сделан из мягкого податливого материала, что значительно облегчает его ношение. Конечно, он не обладал аналогичными защитными свойствами, как и его предшественник, но все же он существенно снижал риск поражения особенно на дальнем расстоянии.

Мягкий бронежилет – это достаточно загадочный предмет. Как мягкая ткань может остановить пулю? На самом деле основная идея бронежилета достаточно проста. По сути, пуленепробиваемый материал – это всего лишь очень прочная сеть.

Чтобы понять принцип действия бронежилета, представьте себе футбольные ворота. Сетка ворот состоит из длинных тросов переплетенных таким образом, чтобы образовать квадратные ячейки. Когда мяч, обладающий энергией удара, попадает в сетку, то энергия последовательно распространяется от одной ячейки к другой. Чем дальше передается энергия от места удара, тем на большее число узлов она распределена. Поэтому весь импульс сосредоточен не в одной точке, а распределен на значительной площади сетки, что значительно снижает нагрузку на каждый отдельный узел.

Если посмотреть на кусочек пуленепробиваемого материала под микроскопом, то можно увидеть аналогичную структуру, как и у футбольной сетки. Длинные нити волокна переплетены в форме плотной сетки. Естественно, что пуля движется гораздо быстрее, чем футбольный мяч. Поэтому материал бронежилета должен быть гораздо прочнее. Наиболее известный пуленепробиваемый материал – это кевлар. Он легок, как и обычная ткань, но в 5 раз прочнее, чем кусок стали аналогичной площади. Наложенный и переплетенный в несколько слоев он может поглотить большое количество энергии.

Для того, чтобы понять устройство бронежилета вернемся опять к примеру с футбольным мячом. Когда мяч попадает в сетку ворот, она под силой удара может сильно растягиваться под воздействием удара. Аналогичная деформация бронежилета может привести к тупой травме человека, на котором он надет. Поэтому в задачи бронежилета входит распределение энергии удара по всей площади бронежилета на всей его площади. Для этого кевлар переплетается очень плотно, чтобы предать некоторую жесткость и, соответственно, свойства щита всей защите.

Обычно применяется не один, а сразу несколько слоев кевлара. Благодаря этому сетка становится еще более плотной. Каждый последующий слой тормозит пулю или осколок все больше и больше и проникающий материал «вязнет» в защите. Слои кевлара пропитываются специальной смолой и помещаются между двумя удерживающими материалами: полиэтиленовой пленкой и основой бронежилета, служащий для дополнительной жесткости.

Не смотря на большое количество слоев, кевларовый бронежилет не всегда может защитить от выстрела с близкого расстояния, особенно из автоматического оружия. Для придания ему лучших защитных свойств, бронежилеты, как правило, снабжаются специальными фронтальными карманами. Вставив в него металлическую или керамическую пластины можно в несколько раз ухудшить его проникающую способность и еще больше обезопасить человека.

Кроме бронежилета в войсках и полиции также применяются бронированные шлемы, штаны и обувь. Все они выполняются аналогичным образом. Главное отличие бронированного шлема заключается в том, что в качестве основы используется более плотный материал, делающий каску еще более жесткой, так как черепная коробка еще более ответственная часть организма и не позволяет даже среднего удара. Каска также распределяет энергию по всей площади, рассеивая удар из одной точки.