 |
Полимеры в солдатском ранце
|
|
|
|
Инженер-подполковник В. НЕКЛЮДОВ
Среди выдающихся достижений современной науки одно из главных мест занимают успехи химии в создании веществ и материалов, которых не знала природа. Недаром «атомный» и «космический» двадцатый век называют подчас и веком синтетических полимеров. В химических лабораториях мира ежегодно рождается свыше 50 тысяч новых полимеров, около 150 в день! В этом огромном потоке искусственных материалов содержится такое обилие самых разнообразных свойств и возможностей, что сегодня без них трудно себе представить технический прогресс в любой области техники и, конечно, в военном деле.
Что же привлекает военных специалистов в полимерных материалах? Что заставляет их постоянно искать новые пути их использования?
Напомним, что полимеры — это вещества, молекулы которых содержат сотни и тысячи связанных между собой атомов и построены в виде цепей из повторяющихся звеньев. Поэтому большинство полимеров имеет название, состоящее из приставки «поли», что по-гречески значит «много», и наименования группы атомов элементарного звена: полиэтилен, полистирол, полиформальдегид, полиамид и т. п. Под влиянием нагревания и давления полимеры способны формоваться и затем устойчиво сохранять приданную им форму. Для увеличения прочности и снижения усадки в них добавляют наполнители — древесную муку, асбест, стеклянное волокно, а чтобы повысить пластичность и эластичность — пластификаторы. Прилипание полимерных изделий к формам устраняют с помощью различных смазок, а также веществ, ускоряющих процессы полимеризации и поликонденсации.
Современная технология позволяет создать полимерные материалы, обладающие высокой прочностью при небольшом удельном весе, что способствует резкому снижению веса конструкций и сооружений. Некоторые разновидности полимеров в четыре-пять раз легче стали, в два раза — алюминия, а их прочность не уступает стали, они не подвергаются действию агрессивных сред, не требуют окраски. Очень высоким оказывается и экономический эффект использования полимерных материалов.
|
|
|
Широко известны такие полимеры, как пластмассы, стеклопластики, искусственные волокна, синтетические клеи, смолы, каучуки, лаки и краски. Особую группу составляют пенопласты. Их получают в результате смешивания нескольких компонентов, которые, взаимодействуя между собой, образуют вспененный продукт. Затвердев, пенопласт сохраняет пористую структуру. Ячейки и поры этого продукта заполнены воздухом, азотом или другими газами. В зависимости от соотношения основных компонентов, а также от вида и количества специальных добавок — эмульгатора и катализатора — удельный вес и эластичность пенопласта могут резко изменяться. Получится вещество, подобное резине, или твердое, как камень. Великолепное свойство пенопластов — их необычайно малый удельный вес. Один кубический метр пенопласта может весить не более десяти килограммов, во много раз ниже веса такого же по объему количества пробки, в сотни раз легче стали.
Замечательные качества полимеров — высокая прочность, малый удельный вес, долговечность, высокая антикоррозийная стойкость, жаропрочность, дешевизна — и объясняют их активное участие в совершенствовании конструкций вооружения и военной техники. День ото дня сфера применения полимеров все более расширяется.
С помощью полимерных материалов специалисты добиваются, например, увеличения срока службы и облегчения стрелкового и артиллерийского вооружения. Магазины к карабинам, плечевые упоры, спусковые крючки, ложи, рукоятки, ствольные накладки, гильзы, сгорающие вместе с боевыми зарядами, что исключает необходимость иметь выбрасыватели в огнестрельном оружии, стволы для безоткатных орудий — вот пути подобного использования полимеров. Появились, сообщала печать, даже пластмассовые пули.
|
|
|
Благодаря легкости, повышенным механическим свойствам, облегченной технологии прессования, сборки и чистовой отделки, а также низкой стоимости из пластиков изготавливаются кузова, кабины и различные детали автомобилей и других транспортных средств. Высокое отношение предела прочности к удельному весу делает выгодным использование пластмасс в производстве плавающих и авиатранспортабельных машин военного назначения.
Весьма разнообразно применение пластмасс в ракетной технике. Здесь они выступают, например, в качестве твердых наполнителей для топлива. Пластмассы на основе эпоксидной смолы, армированной стекловолокном, применяются для изготовления корпусов ракет. Прочность такого корпуса в несколько раз превышает прочность корпуса, выполненного из титана, алюминия или стали. Носовые конуса, сопла и другие части ракет изготавливаются из жаростойких пластмасс: фенольной, кремнийорганической и эпоксидной смол, соединений кремния, асбеста, нейлона.
В последнее время полимеры все больше привлекаются и для решения задач инженерного обеспечения боя.
Доспехи двадцатого века
Ракетно-ядерное оружие, неизмеримо возросшие огневые возможности обычного вооружения многократно увеличили требования к защите солдата на поле боя. Но при скоротечности и высокой динамичности современного боя на возведение и оборудование защитных укрытий остается минимальное время. Выход из этого противоречия за рубежом ищут, пытаясь усовершенствовать старые и создать новые средства индивидуальной защиты, а также резко сократить время строительства защитных сооружений. Решающую роль отводят здесь химии полимеров, способной уже сейчас дать материалы, обладающие выгодным сочетанием необходимых свойств.
Прежде всего внимание специалистов привлекли пластмассы, которые при необыкновенно малом весе имеют высокую прочность, успешно конкурируя с традиционными материалами: металлом, деревом, тканями. Вот, например, как оборудуется покрытие окопа с помощью портативного, весом около килограмма, набора материалов, разработанного канадскими инженерами. В набор входят кусок полиэфирной пленки размером в несколько квадратных метров, анкерные алюминиевые колья и тонкий прочный шнур. По краям отрытого окопа забивают анкерные колья, натягивают между ними шнуры, а сверху укладывают полотнище из пленки. Остается насыпать грунт и замаскировать его дерном. Пленка выдерживает насыпь толщиной до нескольких десятков сантиметров.
|
|
|
Такой окоп, указывается в печати, может защитить от метательного действия ударной волны, светового излучения и проникающей радиации ядерного взрыва, от напалма, пуль и осколков. На его оборудование, если использовать взрывные патроны, уходит чуть больше десяти минут.
Огромной прочностью обладают канаты из синтетических материалов. Сплетенная из них сеть, натянутая на кольцевую обойму и накрытая сверху рулонным материалом, после засыпки слоем грунта в несколько десятков сантиметров превращается в надежное перекрытие для блиндажей — оно способно выдержать давление воздушной ударной волны ядерного взрыва в несколько атмосфер. Как сообщалось в печати, подобным образом разработано перекрытие для блиндажей диаметром около трех метров.
Некоторые синтетические полимеры обладают и таким ценным качеством, как способность под влиянием нагревания и давления формоваться и затем устойчиво сохранять приданную им форму. Тем самым появляется возможность быстро изготовлять конструктивные элементы защитных укрытий непосредственно в полевых условиях.
В печати сообщалось, что разработан подобный метод получения жестких плит из многослойной ткани. Перекрытие для блиндажа из таких плит в 6–8 раз легче деревянного. Исходный материал, словно рулет, состоит из нескольких слоев. Между листами алюминиевой фольги и асбестовой ткани, пропитанной горючим составом, помещен слой полиэтилена и эпоксидной смолы. Развернутый рулон поджигается, и через некоторое время разогретые до температуры 300 градусов компоненты среднего слоя образуют пенопласт толщиной в несколько сантиметров. Заранее раскроив материал, можно получить конструктивные элементы любой нужной конфигурации.
|
|
|
Для возведения палаток и других временных укрытий, защищающих от непогоды в суровых климатических условиях, эффективно используется метод набрызгивания пенопласта на поверхность легкой вспомогательной формы, служащей опалубкой. Такая палатка для размещения двух человек с аппаратурой разработана в армии США. При возведении палатки применяется карманный контейнер с пенопластом и небольшой воздушный насос для разбрызгивания пенопласта.
Использование пенопласта позволяет быстро возводить и крупногабаритные сооружения для полевого размещения войск. В печати описан, например, новый метод ускоренного строительства сооружений путем непрерывной формовки их из быстро твердеющего пенопласта. Для этого разработана специальная подвижная установка, смонтированная на шасси 5-тонного грузового автомобиля. Основные части ее — бак для эпоксидной смолы, бак для пенообразующего агента и форма со смесительной камерой на конце шарнирной стрелы. Стрела, поднимаясь все выше и выше, постепенно наращивает стены, перекрытия. Размеры сооружений, возводимых с помощью такой установки, ограничиваются лишь вылетом стрелы, а скорость постройки определяется скоростью твердения пенопласта. Сообщалось, что с использованием новой установки можно через несколько часов располагать — сооружением площадью около 100 кв. метров.
Другой полимер — пенополиуретан дает возможность создать надежную тепловую изоляцию сооружений, выполненных из металлических конструкций. Он набрызгивается на внутренние поверхности фортификационных сооружений, заполняет все трещины и щели. После расширения пенополиуретан превращается в однородную пористую массу с закрытыми ячейками. Влагопроницаемость этой массы настолько мала, что слой в несколько сантиметров служит надежным пароизолятором.
Блиндажи, окопы, палатки, дома — не единственные укрытия, которыми ограждает себя человек в различных условиях. Появление и развитие огнестрельного оружия в свое время заставило отказаться от всяких попыток продлить жизнь рыцарских доспехов. Сталь кованых лат оказалась бессильной против пули. Однако пуленепробиваемые доспехи в современном бою могли бы сослужить полезную службу. И тут полимеры опять оказались готовыми к действию.
В свое время в зарубежной печати сообщались результаты анализа потерь в современных войнах с применением обычных средств вооруженной борьбы. Проводившие его специалисты отметили, что свыше 90 процентов всех ранений приходится на ранения от осколков артиллерийских снарядов и мин и лишь около 8 — от пуль стрелкового оружия и других причин. Очень важным оказался тот факт, что большинство осколков, поражающих личный состав войск, имеет малую скорость. Из всех солдат, которые погибают на поле боя или умирают от полученных ранений, свыше 71 процента поражается в область грудной клетки или живота. В этой связи легкие пуленепробиваемые доспехи, закрывающие грудь и живот, могли бы стать очень полезным средством защиты. Напрашивался вывод: создать «доспехи двадцатого века».
|
|
|
Первоначально в качестве материала для таких доспехов была взята сталь. Стальные щитки толщиной около двух миллиметров эффективно защищали от пуль, но доспехи из них оказались настолько тяжелыми, что от стали пришлось сразу же отказаться. Выручили пластмассы, способные поспорить с пулей. Конструктивно доспехи выродились в жилет, закрывающий грудь, живот, плечи; в каску, закрывающую голову; в ботинки, предохраняющие ноги от противопехотных мин.
Надежный материал для бронежилета, считают иностранные специалисты, многослойный нейлон. 15–16 слоев ткани из стекловолокна, пропитанной термореактивной смолой, которая полимеризуется при нагревании и небольшом давлении, — такова новая броня. Вес жилета из нейлоновой брони — 3,9 килограмма. Однако и такой, казалось бы, незначительный вес все же велик для перегруженного амуницией современного солдата. Ведущиеся в этом направлении за рубежом исследования позволили найти новый, более легкий и не менее надежный защитный материал, как карбид бора в сочетании со стекловолокном. Вес жилета снизился почти на килограмм.
Результатом применения бронежилетов явилось резкое снижение потерь на поле боя. Как сообщалось в печати, были исследованы несколько сот боевых жилетов, предназначенных для пехотинцев и экипажей вертолетов, в которые были отмечены попадания осколков от мин и снарядов. Оказалось, что более чем в 70 процентах случаев осколки не пробивали жилет, а если и пробивали, то скорость их снижалась до такой степени, что они вызывали лишь легкое повреждение кожного покрова.
Естественно, что помимо прочности и легкости жилеты не должны при ношении в жаркое или холодное время года, а также в условиях повышенной влажности являться причиной нарушения определенных санитарно-гигиенических правил. Работы в этом направлении привели к созданию нейлонового фетра, служащего удобной подкладкой нейлоновой броне.
Как ни легок бронежилет, а при форсировании водных преград он — опасная обуза для экипажей плавучих средств. Если человек, одетый в него, попадает в воду, удержаться на поверхности ему весьма сложно. Но оказалось, что достаточно заключить жилет в скорлупу из полиэтиленового пенопласта, и он становится плавучим, служит даже надежным спасательным средством для экипажей плавучих средств и десантников.
Повышение механических свойств пластмасс, достигнутое в последнее время, вызвало попытки использовать их в качестве брони не только для доспехов-жилетов, но и для танков, боевых машин, самолетов. Пример в этом отношении подавало широко известное уже давно специальное пуленепробиваемое стекло, называемое триплексом. Оно состоит из нескольких пластин органического стекла, склеенных слоями прозрачной пластмассы. Триплекс выдерживает удары пуль даже на малых расстояниях.
Но пока что, отмечала печать, в ряде стран созданы лишь опытные образцы пластмассовой брони для танков. Правда, перспективы использования ее в массовом строительстве боевых машин весьма заманчивы. Считается, что создание подобной брони, обладающей необходимой стойкостью, может привести к серьезным изменениям в конструкции танков, так как позволит создать дополнительные возможности увеличения их подвижности, достичь лучшей защищенности, чем при современной стальной броне, использовать более мощное вооружение. Боевая машина станет легче, и, значит, комплект боеприпасов и запас горючего на ней может быть увеличен, значительно упростится технология бронетанкового производства.
Опытные образцы многослойной пластмассовой брони, по мнению зарубежных специалистов, вселяют надежду, что применение ее позволит снизить вес военных машин на несколько десятков процентов. Такая броня лучше стальной способствует разрушению пуль под действием собственной энергии при ударе. Осколки разрушенной пули проникают в броню под острыми углами, что снижает глубину их проникания.
Пластмасса позволяет решать проблему защиты экипажей бронетанковой техники от потока нейтронов, возникающего при ядерном взрыве. В печати отмечалось, что полиэтилен с добавками бора в сочетании со стальной или алюминиевой броней становится надежной преградой на пути радиоактивного излучения.
|
|
|
