Thứ Hai, 16 tháng 12, 2013

Tìm hiểu về áo giáp chống đạn

(GenK.vn) - Áo giáp đã có từ thời xa xưa và đến nay nó đã phát triển cùng với công nghệ mới, vừa mỏng và nhẹ mà vẫn đảm bảo an toàn tính mạng cho người mặc.

Từ thời xa xưa, các chiến binh cổ đại đã biết dùng nhiều loại vật liệu khác nhau để làm áo giáp cho mình. Chúng có thể làm từ da thú (người cổ đại) hoặc các tấm sắt thép mà binh lính Trung cổ sử dụng. Từ thế kỷ thứ 15, con người đã chế tạo ra những loại áo giáp phức tạp mà khi mặc chúng, họ sẽ trở nên gần như bất tử trước dao kiếm, súng đạn. Sang thế kỷ 16, với sự phát triển của đại bác và các loại súng hiện đại, thế cuộc dần bị thay đổi do giờ đây súng ống có thể bắn ra những viên đạn bay với tốc độ cực kỳ nhanh, có khả năng xuyên thủng cả những tấm thép mỏng. Mặc dù người ta có thể làm cho áo giáp sắt dày hơn nhưng bù lại, người mặc sẽ trở nên nặng nề, cồng kềnh và chậm chạp. Sau đó, mãi cho đến thập niên 60 của thế kỷ trước, các kỹ sư mới có thể tạo ra những chiếc ACĐ đáng tin cậy nhưng lại có độ mỏng cao và mặc vào thấy thoải mái như quần áo thông thường. Loại ACĐ này là áo giáp mềm, không dùng sắt thép mà được dệt từ các sợi vật liệu siêu chắc.
Tìm hiểu về áo giáp chống đạn
 
ÁO GIÁP MỀM - ÁO GIÁP CỨNG:
ÁO GIÁP MỀM:
Đã là áo giáp thì tại sao lại mềm? Mềm thì làm sao chống được súng đạn? Để hiểu nguyên tắc làm việc của áo giáp mềm, bạn chỉ cần nhớ bên trong áo, các sợi vật liệu được dệt thành một tấm lưới siêu chắc.
Cho dễ hình dung, bạn hãy tưởng tượng đến tấm lưới của khung thành thủ môn trong bóng đá. Lưới khung thành được làm từ các sợi dây dài, kết đan xen lẫn nhau và buộc chặt vào khung. Khi bạn sút tung lưới, trái bóng sẽ tiến về khung thành mang theo một nguồn năng lượng dưới dạng động năng. Khi bóng chạm lưới, nó sẽ tác dụng lực lên một điểm trên tấm lưới và đẩy lưới dội ngược về phía sau khung thành. Các sợi dây của lưới cũng sẽ bị tác động kéo ra phía sau theo, làm tiêu tán năng lượng của trái bóng từ một điểm thành ra lan tỏa khắp lưới, giúp nó dừng lại.
Chính kết cấu đan xen của tấm lưới mới có thể làm tiêu tán năng lượng của trái bóng. Khi trái bóng chạm vào một sợi dây của lưới và đẩy nó về phía sau, do được kết đan xen nên sợi dây đó cũng kéo theo các sợi dây ngang, dọc khác ra sau, cứ thế sợi này kéo theo sợi khác làm cho cả tấm lưới bị kéo về phía sau khung thành và nhờ đó mà nó hấp thu được hết toàn bộ năng lượng chuyển động của trái bóng.
[IMG]
Áo giáp mềm cũng vậy, bên trong áo cũng có một tấm lưới siêu chắc giống như tấm lưới khung thành. Chỉ có điều nó được đan dày đặc hơn và dùng loại vật liệu cứng cáp hơn để có thể chống chọi được với viên đạn, vốn bay nhanh hơn rất nhiều so với trái bóng. Vật liệu làm ACĐ thông dụng nhất đó là sợi KEVLAR của hãng DuPont. KEVLAR là một loại sợi nhẹ như sợi vải truyền thống nhưng nó khỏe hơn gấp 5 lần một mảnh thép có cùng khối lượng. Và khi được đan thành một tấm dưới dày đặc thì nó sẽ có khả năng hấp thu một lượng lớn năng lượng từ đầu đạn bay tới. Không những dùng để chặn đứng đầu đạn, ACĐ còn phải bảo vệ người mặc khỏi những tổn thương do đầu đạn gây ra, tuy nó không chạm vào da thịt người mặc nhưng do tốc độ bay quá nhanh và mạnh nên đầu đạn vẫn có thể khiến ta bị tổn thương nghiêm trọng. Nhưng nếu có mặc ACĐ thì chuyện này sẽ không xảy ra.
ÁO GIÁP CỨNG:
Áo giáp cứng ngoài các lớp sợi như áo giáp mềm thì phía trước nó còn có một tấm vật liệu cứng làm bằng kim loại hoặc gốm. Đầu đạn trước khi chạm vào tấm lưới sợi thì nó phải chạm vào tấm gốm/thép này trước. Chính tấm gốm này sẽ làm giảm đi một phần tốc độ của đầu đạn, dùng độ cứng của mình để phá vỡ hình dáng khí động học của nó, làm cho đầu đạn bị biến dạng và giảm sức sát thương.
ÁO GIÁP CHẤT LỎNG (ÁO CHỐNG ĐẠN BẰNG CHẤT LỎNG):
Áo giáp chất lỏng là một trong những bước phát triển mới nhất trong ngành chế tạo ACĐ. Bên cạnh việc tận dụng các loại vật liệu có độ cứng cao thì người ta còn dùng tới một số chất lỏng đặc biệt để tăng thêm khả năng bảo vệ của áo. Ở đây, không phải người ta bơm nước vào trong ACĐ mà là nhúng sợi KEVLAR qua 1 trong 2 chất lỏng đặc biệt để tăng cường độ cứng cho nó. Thông thường, một chiếc ACĐ sẽ có từ 20-40 lớp sợi KEVLAR, làm cho áo trở nên khá nặng nề (khoảng 4,5 kg). Tuy nhiên nếu sử dụng công nghệ chất lỏng này thì chỉ cần 4 lớp sợi KEVLAR thôi cũng đủ sức mạnh tương đương với 14 lớp KEVLAR khi chưa dùng chất lỏng, do đó giúp làm giảm sức nặng của áo đi khá nhiều.
[IMG]
Ở đây có 2 loại chất lỏng, tương ứng với 2 loại ACĐ mới, đó là:
Shear-Thickening Fluid (STF): Chất lỏng có khả năng đông cứng đột ngột mỗi khi có va chạm mạnh từ bên ngoài.
Magnetorheological Fluid (MR): Chất lỏng có khả năng tạo thành lớp tường bảo vệ bằng sắt mỗi khi có từ trường xuất hiện.
SHEAR-THICKENING FLUID (STF):
STF lúc bình thường sẽ tồn tại dưới dạng chất lỏng, nhưng khi có một vật thể nào đó chạm vào nó với tốc độ nhanh và mạnh (ví dụ như đầu đạn, mũi dao) thì ngay lập tức, nó sẽ đông cứng lại. Tốc độ đông cứng của STF diễn ra khá nhanh, chỉ trong vòng vài mili-giây (1 giây = 1.000 mili-giây) và sau khi không còn lực tác dụng lên nữa thì nó sẽ trở về trạng thái lỏng ban đầu. Để minh họa, bạn có thể trộn bột bắp với nước giống như trong video dưới đây. Khi từ từ nhúng tay vào hỗn hợp này thì bạn sẽ cảm thấy nó mềm và "lỏng". Còn khi bạn đập mạnh vào nó thì nó sẽ cứng như bê tông.
Quá trình này có thể được giải thích như sau: Chất lỏng STF thật ra là một chất keo, chứa các hạt cực kỳ nhỏ lơ lửng bên trong nó. Bình thường, các hạt này đẩy lẫn nhau với một lực khá yếu để không bị dính vào nhau cũng như không bị đẩy xuống dưới đáy. Nhưng khi có lực tác động mạnh từ bên ngoài, lực này sẽ áp đảo lực đẩy của mỗi hạt khiến cho chúng phải bị dính vào nhau, tạo thành nhiều khối đông đặc gọi là HydroCluster. Khi không còn lực tác động nữa thì các hạt lại tiếp tục đẩy lẫn nhau và khối HydroCluster sẽ bị tan rã.
Hình trên khi chưa có lực tác động, các hạt đẩy hỗn độn lẫn nhau. Hình dưới là khi có lực tác động vào, các hạt bám dính lấy nhau tạo thành bức màn bảo vệ.
Chất lỏng dùng trong ACĐ chính là Glycol PolyEtylen, còn các hạt bên trong chúng là hạt Silic Oxít (Silica). Silic Oxít có rất nhiều trong cát, thạch anh. Còn Glycol PolyEtylen là một loại polyme được dùng nhiều trong thuốc nhuận tràng và dầu bôi trơn. Do các hạt Silic Oxít này rất nhỏ, đường kính chỉ có vài Nanomét (1 mm = 1.000.000 nm) nên một số tài liệu còn gọi đây là sản phẩm của công nghệ Nano.
MAGNETORHEOLOGICAL (MR):
Chất thứ 2 dùng trong ACĐ chất lỏng đó là Magnetorheological. Khác với STF là chất keo thì MR lại là một loại dầu, bên trong chứa các hạt sắt và các hạt này cũng trôi lơ lửng trong chất lỏng MR. Các hạt sắt này chiếm từ 20-40% thể tích của chất lỏng bao quanh chúng và có đường kính từ 3-10 micromét (1 mm = 1.000 micromét). Tuy nhỏ như vậy nhưng sức mạnh mà nó mang lại là rất lớn. Vì là sắt nên khi có từ trường xuất hiện, các hạt sắt sẽ xếp thành hàng, làm cho chất lỏng MR biến thành chất rắn và tạo thành một lớp màng bảo vệ bằng sắt vô cùng cứng và chắc khỏe.
[IMG]
Hiện tượng này cũng dể hiểu, khi có từ trường (nam châm) thì các hạt sắt sẽ xếp thành hàng ngay ngắn, làm cho chất lỏng chứa chúng cũng trở nên đông đặc theo. Quá trình đông đặc này diễn ra trong khoảng 20 phần ngàn giây (20 mili-giây), chậm hơn nhiều so với STF. Tùy vào cấu tạo, kích thước của chất lỏng, hình dáng và độ mạnh của từ trường mà hiệu quả của sự đông đặc có thể khác nhau. Ví dụ nếu ta dùng các hạt sắt hình cầu thì khi có từ trường, các hạt này có thể trượt lên nhau, tạo thành một bức màng bảo vệ không được vững chắc cho lắm. Vì vậy mà người ta đang nghiên cứu để tìm hiểu xem hình thể nào của hạt sắt là phù hợp nhất để chế tạo ACĐ.
Như vậy, sợi KEVLAR được nhúng qua chất lỏng MR, khi gặp từ trường sẽ có thêm một lớp áo giáp sắt tạo ra bởi các hạt sắt, làm tăng khả năng bảo vệ của ACĐ. Tuy nhiên, vấn đề là mặc áo vào rồi thì lấy từ trường đâu ra? Viên đạn bắn tới không tạo ra được từ trường cho các hạt sắt. Vì vậy các nhà nghiên cứu dự định sẽ gắn các bảng mạch điện tử vào ACĐ để khi cần, người mặc chỉ cần bật công tắc để có dòng điện chạy qua áo, tạo ra từ trường và thế là ACĐ sẽ cứng lên. Hình thức bảo vệ này có lẽ không an toàn cho lắm bởi nó đòi hỏi sự chủ động của người mặc, nếu ra chiến trận mà bạn quên bật công tắc, áo hết pin thì coi như tiêu.
ACĐ bằng chất lỏng đã được sản xuất thành công. Tháng trước, Phòng phí nghiệm thuộc Bộ quốc phòng Mỹ đã phối hợp với CIA và FBI bắt đầu cho sản xuất hàng loạt ACĐ loại này. Tập đoàn vũ khí quốc phòng BAE Systems sẽ chịu trách nhiệm sản xuất ACĐ bằng chất lỏng.[/boxr]Trên đây là 2 loại chất lỏng được dùng trong chế tạo áo giáp. Ngoài làm ACĐ ra thì nó còn có một số công dụng khác, ví dụ như làm chăn chống bom nổ, chế tạo giày cho các vận động viên nhảy dù hoặc làm đồng phục cho các lính canh trong trại giam, vì họ thường xuyên phải đối mặt với các loại vũ khí tự chế trong nhà tù như lưỡi dao và các vật nhọn khác.
KHẢ NĂNG NGĂN CHẶN SÁT THƯƠNG - PHÂN CẤP ÁO CHỐNG ĐẠN:
Ở phần trên, chúng ta đã hình dung ACĐ hoạt động giống như cách mà tấm lưới khung thành chặn được quả bóng. Khi sút bóng tung lưới, tấm lưới sẽ bị đẩy ra phía sau một khoảng khá xa rồi từ từ mới chặn nó lại được, nhưng đối với ACĐ thì không làm như vậy. Bởi vì nếu để đầu đạn bay quá sâu vào trong da thịt của người mặc thì nó có thể gây ra những tổn thương trầm trọng cho họ. Cho nên, thay vì để đầu đạn "đâm" một lực nhọn vào 1 điểm trên cơ thể người mặc thì ACĐ sẽ phân tán lực đó tỏa đều ra xung quanh, nhờ đó mà sức tàn phá của đầu đạn cũng bị phân tán và yếu đi rất nhiều. Để làm được điều này, các sợi vật liệu của áo cần phải được đan thật chặt vào nhau và mỗi sợi trước khi đan còn được xoắn lại để tăng độ cứng chắc. Bên cạnh đó, người ta còn phủ lên chúng một loại nhựa (Resin) và cho kẹp giữa 2 lớp nhựa khác nữa. Nhờ đó, người mặc ACĐ vẫn sẽ cảm nhận được lực của đầu viên đạn chạm vào người, nhưng sức ép của đầu đạn sẽ lan tỏa ra khắp phần thân trên với một lực yếu đi rất nhiều, nên họ sẽ không bị chấn thương nặng.
[IMG]
ACĐ cần phải được làm từ nhiều lớp để tăng khả năng chặn đứng đầu đạn. Nếu chỉ có một lớp vật liệu duy nhất thì khả năng đầu đạn đâm sâu vào cơ thể là rất cao. Vì thế khi có nhiều lớp bảo vệ, mỗi lớp chặn một ít, đầu đạn chạm vào lớp đầu tiên, bị ngăn đi một ít, chạm vào lớp thứ hai, lại bị ngăn đi nữa, cứ thế dần dần đầu đạn sẽ bị hấp thu hết toàn bộ năng lượng và dừng lại hoàn toàn để người mặc không bị tổn thương. Thông thường một chiếc ACĐ sẽ có từ 20-40 lớp KEVLAR. Ngoài ra, ACĐ còn khiến cho đầu đạn phải bị biến dạng sau khi nó bắn vào áo. Đầu viên đạn thường có hình dáng thon và nhọn để tăng lực đâm xuyên, nhưng khi có ACĐ, lực tác dụng ngược lại của áo sẽ làm cho đầu đạn bị bóp méo và xòe ra xung quanh, phần nào làm giảm đi tốc độ và khả năng đâm xuyên của chúng. Nó giống như khi bạn ném một cục đất sét vào tường thì đất sét sẽ bị bẹp dí đi vậy.
Và như mình đã nói ở đầu bài, vó quýt dày có móng tay nhọn, áo giáp xịn có đầu đạn to. ACĐ chỉ có thể giúp bạn "bất tử" ở một số giới hạn nhất định, quá giới hạn này thì ACĐ không còn tác dụng nữa. Vì khoa học quân sự không ngừng phát triển, ngày càng có nhiều loại súng có độ công phá lớn, tốc độ bắn nhanh và mạnh nên người ta luôn phải nghiên cứu chế tạo ra những loại ACĐ mới có sức bảo vệ cao hơn. Rồi sau đó lại có súng mạnh hơn khắc chế nó, mọi việc cứ thế mà tiếp diễn.
[IMG]
PHÂN CẤP ÁO CHỐNG ĐẠN:
Hiện nay, xét về cấp độ bảo vệ, ACĐ được phân thành 6 mức là: Loại I, IIA, II, IIIA, III và loại IV, với khả năng chống đạn tăng dần từ I đến IV, loại I yếu nhất và loại IV là mạnh nhất. Bảng phân hạng này được sử dụng ở Mỹ và do Viện Tư pháp Quốc gia, thuộc Bộ Tư pháp Hoa Kỳ cấp giấy chứng nhận. Tùy vào loại vật liệu và cấu trúc thiết kế mà ACĐ sẽ được phân thành 1 trong 6 loại trên. Mỗi loại chỉ có thể chống chọi được một số loại vũ khí nhất định. Ví dụ ACĐ loại I chỉ có thể chống được các đầu đạn có tốc độ bay tầm 330 m/s. Nếu mặc áo loại này mà bạn đưa ngực ra cho AK-47 nã (710 m/s) thì đừng hỏi tại sao bạn chết. Các loại ACĐ hạng cao khác thậm chí còn chống được cả súng máy và Shotgun. Trong số 6 loại trên, từ loại I cho đến IIIA là ACĐ mềm, có thể mặc dấu bên trong lớp áo sơ mi hay quần áo thông thường. Còn loại III và IV là ACĐ cứng.
[IMG]
Càng có nhiều lớp bảo vệ thì ACĐ càng có độ an toàn cao. Một số loại ACĐ thậm chí còn cho phép bạn gắn thêm một hoặc nhiều lớp bảo vệ nữa để tăng thêm tính an toàn. Trong đó, có một cách làm khá phổ biến đó là gắn thêm lớp bảo vệ ở túi áo trên. Khi cần, bạn có thể cho thêm một miếng kim loại hoặc gốm vào trong túi áo này để tăng độ dày của vùng nhạy cảm, khi không cần nữa thì có thể rút nó ra dễ dàng.
Để kiểm tra mức độ hiệu quả của ACĐ, không có biện pháp nào hữu hiệu hơn là cầm súng rồi bắn trực tiếp vào nó. Các nhà nghiên cứu đã dùng mọi loại đạn, bắn từ mọi góc độ khác nhau từ nhiều khoảng cách để đo khả năng bảo vệ của từng loại áo đó. Một chiếc ACĐ được gọi là làm việc hiệu quả khi nó có thể chống được đầu đạn từ một loại vũ khí nhất định, ở một khoảng cách nhất định mà không gây ra tổn thương nghiêm trọng cho người mặc. Để thử nghiệm, người ta đặt một khối đất sét đằng sau lớp ACĐ để giả lập da thịt của con người. Nếu sau khi bắn mà khối đất sét này bị biến dạng nhiều hơn một mức độ nào đó thì coi như ACĐ này không hiệu quả đối với loại súng đó.
Theo Tinhte