De belangrijkste taak die moet worden opgelost door de veelbelovende handvuurwapens die in het kader van het Amerikaanse NGSW-programma worden ontwikkeld, zou moeten zijn te zorgen voor de gegarandeerde penetratie van moderne en geavanceerde kogelvrije vesten die zijn ontwikkeld in 's werelds toonaangevende wapenlaboratoria. Alvorens terug te keren naar het probleem van het ontwikkelen van een "zwaard", een veelbelovend handvuurwapen dat in staat is om Amerikaanse wapens, ontwikkeld in het kader van het NGSW-programma, effectief tegen te gaan, is het raadzaam om kennis te maken met het "schild" - technologieën voor het maken van veelbelovende persoonlijke kogelvrije vesten (NIB).
Er is een mening dat het probleem van NIB-penetratie vergezocht is, want als een kogel de vijand raakt, zal hij ofwel zo gewond raken dat hij niet actief kan blijven deelnemen aan vijandelijkheden, of de treffer zal moeten worden in het lichaamsdeel dat niet wordt beschermd door pantserelementen. Afgaande op het NGSW-programma vinden de Amerikaanse strijdkrachten dit probleem niet vergezocht. Het probleem is dat het tempo van verbetering van veelbelovende NIB momenteel aanzienlijk hoger ligt dan het tempo van verbetering van handvuurwapens. En de Amerikaanse strijdkrachten proberen gewoon een doorbraak te maken in de richting van radicale verbetering van de kenmerken van handvuurwapens, de vraag is of ze zullen slagen?
Er zijn twee hoofdmanieren om de pantserpenetratie van een munitie te vergroten - het verhogen van de kinetische energie en het optimaliseren van de vorm en het materiaal van de munitie / munitiekern (we hebben het natuurlijk niet over explosieve, cumulatieve of vergiftigde munitie). En hier lopen we eigenlijk tegen een bepaalde grens aan. Een kogel of een kern daarvoor is gemaakt van keramische legeringen met een hoge hardheid en een voldoende hoge dichtheid (om de massa te vergroten), ze kunnen harder en sterker worden gemaakt, nauwelijks dichter. Het vergroten van de massa van een kogel door het vergroten van de afmetingen is ook praktisch onmogelijk in de acceptabele afmetingen van handvuurwapens. Er blijft een toename van de snelheid van de kogel, bijvoorbeeld tot hypersonisch, maar in dit geval worden de ontwikkelaars geconfronteerd met enorme problemen, in de vorm van een gebrek aan noodzakelijke drijfgassen, extreem snelle loopslijtage en hoge terugslag die op de schutter. Ondertussen gaat de verbetering van de NIB veel intensiever.
Materialen (bewerken)
Sinds het begin heeft persoonlijke kogelvrije kleding een lange weg afgelegd van stalen harnassen en platen tot moderne kogelvrije vesten gemaakt van aramidestof met inzetstukken gemaakt van ultrahoog moleculair gewicht hogedichtheidspolyethyleen (UHMWPE) en boorcarbide.
De NIB verbetert op het gebied van het zoeken naar nieuwe materialen, het creëren van composiet en metaal-keramische pantserelementen, het optimaliseren van de vorm en structuur van NIB-elementen, ook op micro- en nanoschaal, waardoor de energie van kogels en fragmenten effectief wordt afgevoerd. Er worden ook meer exotische oplossingen uitgewerkt, zoals "liquid armour" op basis van niet-Newtoniaanse vloeistoffen.
De meest voor de hand liggende manier is om de traditionele ontwerpen van kogelvrije vesten te verbeteren door ze te versterken met inzetstukken van veelbelovende composiet- en keramische materialen. Op dit moment is het grootste deel van de NIB uitgerust met inzetstukken van hitteversterkt staal, titanium of siliciumcarbide, maar deze worden geleidelijk vervangen door pantserelementen van boorcarbide, die een lager gewicht en een aanzienlijk hogere weerstand hebben.
Structuur
Een andere richting voor het verbeteren van de NIB is het zoeken naar de optimale structuur van de plaatsing van gepantserde elementen, die aan de ene kant het maximale oppervlak van het lichaam van de jager moeten bedekken, en aan de andere kant zijn beweging. Als voorbeeld, zij het niet geheel succesvolle, maar interessante ontwikkeling, kan men de Dragon Skin kogelvrije vesten noemen, ontworpen en vervaardigd door het Amerikaanse bedrijf Pinnacle Armour. De "Dragon Skin" kogelvrije vesten hebben een geschubde opstelling van pantserelementen.
Gebonden schijven gemaakt van siliciumcarbide met een diameter van 50 mm en een dikte van 6, 4 mm zorgen voor het gemak van het dragen van deze NIB vanwege een zekere flexibiliteit van het ontwerp en tegelijkertijd een voldoende groot gebied van het beschermde oppervlak. Dit ontwerp biedt ook weerstand tegen herhaalde treffers van kogels die van dichtbij worden afgevuurd door handvuurwapens - "Dragon Skin" is bestand tegen maximaal 40 treffers van een Heckler & Koch MP5-machinepistool, M16-geweer of Kalashnikov-aanvalsgeweer (de enige vraag is hoeveel van welke en welke cartridge?).
Het nadeel van de "geschubde" lay-out van kogelvrije pantserelementen is het bijna volledige gebrek aan bescherming van de soldaat tegen verwondingen voorbij de barrière, wat leidt tot ernstige verwondingen of de dood van militairen, zelfs zonder de NIB binnen te dringen, waardoor kogelvrije vesten van dit type heeft de tests van het Amerikaanse leger niet doorstaan. Niettemin worden ze gebruikt door een aantal speciale troepen en speciale diensten van de Verenigde Staten.
Een soortgelijk "geschubd" schema werd geïmplementeerd in het Sovjet kogelvrije vest ZhZL-74, ontworpen voor extreme bescherming tegen koude wapens, waarin pantserelementen-schijven met een diameter van 50 mm en een dikte van 2 mm gemaakt van ABT-101 aluminiumlegering werden gebruikt.
Ondanks de tekortkomingen van de NIB "Dragon Skin", kan de geschubde opstelling van pantserelementen worden gebruikt in combinatie met andere soorten pantserbescherming en schokabsorberende elementen om de impact van kogels en fragmenten buiten de barrière te verminderen.
Wetenschappers van de American Rice University hebben een ongebruikelijke structuur ontwikkeld waarmee het object kinetische energie efficiënter kan absorberen dan een monolithisch object uit dezelfde grondstof. De basis voor het wetenschappelijke werk was de studie van de eigenschappen van koolstofnanobuisjes, die een ultrahoge dichtheid hebben vanwege de speciale opstelling van de filamenten, met holtes op atomair niveau, waardoor ze energie met hoge efficiëntie kunnen absorberen wanneer botsen met andere objecten. Omdat het nog niet mogelijk is om een dergelijke structuur op nanoschaal op industriële schaal volledig te reproduceren, is besloten deze structuur in macrogroottes te herhalen. De onderzoekers gebruikten polymeerfilamenten die op een 3D-printer kunnen worden geprint, maar in hetzelfde systeem zijn gerangschikt als nanobuisjes, en eindigden met kubussen met een hoge sterkte en samendrukbaarheid.
Om de effectiviteit van de structuur te testen, creëerden de wetenschappers een tweede object van hetzelfde materiaal, maar monolithisch, en een kogel werd in elk van hen gelanceerd. In het eerste geval stopte de kogel al op de tweede laag en in de tweede ging hij veel dieper en veroorzaakte hij schade aan de hele kubus - hij bleef intact, maar bedekt met scheuren. Ook werd een plastic kubus met een speciale structuur onder druk gezet om de sterkte onder druk te testen. Tijdens het experiment kromp het object minstens twee keer, maar de integriteit ervan werd niet geschonden.
Schuim metaal
Over materialen gesproken, waarvan de eigenschappen voor een groot deel worden bepaald door de structuur, kunnen de ontwikkelingen op het gebied van schuimmetaal - metaal of composiet metaalschuim niet ontbreken. Schuimmetaal kan worden gemaakt op basis van aluminium, staal, titanium, andere metalen of hun legeringen.
Specialisten van de University of North Carolina (VS) hebben een staalschuimmetaal ontwikkeld met een stalen matrix, die het tussen de bovenste keramische laag en een dunne onderste laag aluminium omsluit. Schuimmetaal met een dikte van minder dan 2,5 cm stopt pantserdoorborende kogels van 7, 62 mm, waarna een gat van minder dan 8 mm op het achteroppervlak overblijft.
De schuimplaat vermindert onder andere effectief de effecten van röntgen-, gamma- en neutronenstraling en beschermt ook twee keer zo goed tegen vuur en hitte dan conventioneel metaal.
Een ander materiaal met holle structuur is een ultralichte vorm van schuim, gemaakt door HRL Laboratories in samenwerking met Boeing. Het nieuwe materiaal is honderd keer lichter dan polystyreen - het is 99,99% lucht, maar het heeft een extreem hoge stijfheid. Volgens de ontwikkelaars, als een ei bedekt is met dit materiaal en van een hoogte van 25 verdiepingen valt, zal het niet breken. Het resulterende schuim is zo licht dat het op een paardenbloem kan liggen.
Het prototype maakt gebruik van met elkaar verbonden holle nikkelbuizen, waarvan de opstelling vergelijkbaar is met de structuur van menselijke botten, waardoor het materiaal veel energie kan absorberen. Elke buis heeft een wanddikte van ongeveer 100 nanometer. In plaats van nikkel kunnen in de toekomst andere metalen en legeringen worden gebruikt.
Dit materiaal of zijn analogon, evenals het bovengenoemde gestructureerde polymeermateriaal, kan worden overwogen voor gebruik in veelbelovende NIB's als elementen van lichte en duurzame schokabsorberende ondersteuning die is ontworpen om schade aan het lichaam door kogels voorbij de barrière te minimaliseren.
Nanotechnologie
Een van de meest veelbelovende materialen, waarvan wordt voorspeld dat ze op grote schaal zullen worden gebruikt in verschillende industrieën van de 21e eeuw, is grafeen, een tweedimensionale allotrope modificatie van koolstof gevormd door een laag koolstofatomen van één atoom dik. Spaanse experts ontwikkelen een kogelvrije vest op basis van grafeen. De ontwikkeling van grafeenpantser begon aan het begin van de jaren 2000. De onderzoeksresultaten worden als veelbelovend beschouwd, in september 2018 zijn de ontwikkelaars overgegaan op praktische tests. Het project wordt gefinancierd door het Europees Defensieagentschap en loopt momenteel, met medewerking van specialisten van het Britse bedrijf Cambridge Nanomaterials Technology.
Vergelijkbaar werk is aan de gang in de Verenigde Staten, met name aan de Rice University en de University of New York, waar experimenten werden uitgevoerd om grafeenplaten te bombarderen met vaste objecten. Grafeenpantser zal naar verwachting aanzienlijk sterker zijn dan Kevlar en zal worden gecombineerd met keramisch pantser voor de beste resultaten. De grootste uitdaging is de productie van grafeen in industriële hoeveelheden. Gezien het potentieel van dit materiaal in verschillende industrieën, lijdt het geen twijfel dat er een oplossing zal worden gevonden. Volgens insiderinformatie die in december 2019 op de pagina's van gespecialiseerde media verscheen, is Huawei van plan om de P40-smartphone met een grafeenbatterij (met grafeenelektroden) begin 2020 op de markt te brengen, wat kan wijzen op aanzienlijke vooruitgang in de industriële productie van grafeen.
Eind 2007 creëerden Israëlische wetenschappers een zelfherstellend materiaal op basis van nanodeeltjes van wolfraamdisulfide (een zout van wolfraammetaal en waterstofsulfidezuur). Wolfraamdisulfide nanodeeltjes zijn gelaagde fullereen-achtige of nanotubulaire formaties. Nanotubulenen bezitten record mechanische eigenschappen die fundamenteel onbereikbaar zijn voor andere materialen, verbazingwekkende flexibiliteit en sterkte, die op de rand van sterkte van covalente chemische bindingen staat.
Het is mogelijk dat in de toekomst kogelvrije vesten gevuld met dit materiaal in eigenschappen alle andere bestaande en veelbelovende NIB-modellen kunnen overtreffen. Op dit moment bevindt de ontwikkeling van NIB op basis van wolfraamdisulfide-nanobuisjes zich in het stadium van laboratoriumonderzoek vanwege de hoge kosten van de synthese van het uitgangsmateriaal. Niettemin produceert een zeker internationaal bedrijf al nanodeeltjes van wolfraam- en molybdeendisulfiden in een hoeveelheid van vele kilo's per jaar met behulp van een gepatenteerde technologie.
Een groot Brits defensiebedrijf, Bae Systems, ontwikkelt een met gel gevulde kogelvrije vesten. In een met gel gevulde kogelvrije vest wordt verondersteld dat het de aramidevezel impregneert met een niet-Newtoniaanse vloeistof, die de eigenschap heeft bij een botsing onmiddellijk uit te harden. Er wordt aangenomen dat "vloeibare bepantsering" een van de meest veelbelovende gebieden is voor de ontwikkeling van veelbelovende NIB. Dergelijk werk wordt in Rusland uitgevoerd met betrekking tot de veelbelovende uitrusting voor de soldaten "Ratnik-3".
Er kan dus worden geconcludeerd dat er veelbelovende NIB's gepland zijn om te worden gecreëerd met behulp van de nieuwste technologieën die vooroplopen in de technologische vooruitgang. Als we het hebben over handvuurwapens, dan wordt hier niet zo'n oproer van technologie waargenomen. Wat is hiervan de reden, het gebrek aan behoefte of het conservatisme van de wapenindustrie?
Veel projecten van veelbelovende NIB's zullen zeker tot stilstand komen, maar sommige zullen zeker "schieten" en mogelijk alle handvuurwapens van de 20e eeuw achterhaald maken, net zoals bogen, kruisbogen en handvuurwapens die de monding laden in hun tijd achterhaald werden. Bovendien is kogelvrije kleding niet het enige belangrijke uitrustingsstuk voor een jager die zijn overlevingsvermogen in de strijd radicaal kan vergroten.
