L'applicazione di materiali compositi avanzati in attrezzature militari -- armi da fuoco e munizioni

Dec 30, 2022

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La fibra di carbonio avvolge la canna

 

Alla ricerca della precisione a lungo raggio, i fucili da cecchino di solito hanno canne pesanti per garantire la precisione, il che rende le pistole leggermente meno portatili. Il fucile da cecchino MPR di Christensen Weapons risolve questo problema avvolgendo la fibra di carbonio attorno a una canna di diametro inferiore.

 

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I materiali in fibra di carbonio sono diversi quanto i metalli e poiché le leghe con diverse combinazioni di elementi metallici variano, così variano le fibre di carbonio, gli adesivi, le tecniche di stampaggio e i processi di produzione che producono prodotti con proprietà diverse. Christensen Weapons è in fase di sviluppo da molti anni e nel 1995 ha introdotto la prima canna con un materiale in fibra di carbonio avvolto.

 

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La canna avvolta in fibra di carbonio presenta tre vantaggi principali: può ridurre notevolmente la massa della canna; La canna ha una maggiore dissipazione del calore ed è più rigida di una canna della stessa massa. La capacità termica della canna leggera equipaggiata con armi da fuoco convenzionali è relativamente piccola. Durante lo sparo continuo, la canna è soggetta a deformazioni dovute al surriscaldamento, con conseguente riduzione della precisione di tiro. Questo è il motivo per cui le canne pesanti sono così popolari per tiri precisi, in quanto possono mantenere una buona precisione mentre sparano continuamente.

 

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Proof Research, una società di sviluppo di armi da fuoco con sede nel Montana, negli Stati Uniti, ha prodotto una canna rivestita in fibra di carbonio che migliora notevolmente la precisione di tiro, la durata e la durata della canna, ha riferito la Difesa Nazionale. Il barile in fibra di carbonio non ha limiti di ridimensionamento e continuiamo a esplorare la possibilità di utilizzare eventualmente questo barile in armi per carri armati, aerei e navi da guerra.

 

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La canna rivestita in fibra di carbonio è più leggera del 64% rispetto a una tradizionale canna in acciaio e migliora la dissipazione del calore, riducendo la temperatura della canna e prolungandone la durata, oltre a ridurre le vibrazioni della pistola. Il metodo di progettazione garantisce che lo stato di sollecitazione della canna sia coerente con una varietà di diversi intervalli di temperatura. Utilizzando la tecnologia in fibra di carbonio, il peso può essere ridotto senza sacrificare le prestazioni.

 

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Prepreg multi-angolo, metodo di stratificazione multistrato per garantire la forza della canna in più direzioni.

 

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Supporto per mitragliatrice composito in fibra di carbonio

 

Il supporto della mitragliatrice composita in fibra di carbonio è diverso dal materiale metallico, il supporto della mitragliatrice composita in fibra di carbonio è anisotropico e il requisito principale è risolvere il problema delle vibrazioni del piano longitudinale. Pertanto, utilizziamo questa proprietà del materiale composito, al fine di aumentarne la rigidità longitudinale, scegliamo il design del layup e l'angolo di avvolgimento per soddisfare i requisiti di rigidità della struttura del telaio della pistola.

 

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Per i materiali compositi, è possibile progettare la loro rigidità e altri parametri, che sono direttamente correlati all'angolo di avvolgimento della fibra di carbonio. Secondo la teoria della flessione laminare, la trave laminare si trova in uno stato di flessione pura sotto l'azione di forze esterne. Al fine di soddisfare la resistenza alla flessione dell'asta del telaio originale, viene adottato il metodo di progettazione della rigidità uguale per garantire le caratteristiche di adattamento dinamico della struttura. La rigidità del telaio della pistola dovrebbe essere equivalente a quella della struttura in acciaio originale durante la progettazione del telaio della pistola, quindi la forma della sezione trasversale e le dimensioni della struttura dei telai anteriore e posteriore dovrebbero essere determinate in base all'angolo di avvolgimento e ad altri fattori per assicurarsi che la rigidità longitudinale non venga indebolita. Per garantire la rigidità longitudinale, è possibile utilizzare due metodi di pavimentazione: uno consiste nell'utilizzare il metodo dell'angolo di avvolgimento piccolo o dell'avvolgimento piano e l'altro consiste nell'utilizzare il metodo di pavimentazione longitudinale. Secondo l'uso dell'attrezzatura, l'uso finale del metodo di layup longitudinale e avvolgimento a spirale combinato.

 

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Il telaio della mitragliatrice di grosso calibro realizzato in materiale composito in fibra di carbonio può ridurre notevolmente il peso della mitragliatrice e migliorarne la manovrabilità. Rispetto al telaio in acciaio, il peso del telaio composito in fibra di carbonio è ridotto del 25%. Il peso del telaio della mitragliatrice si riduce notevolmente quando si utilizza materiale composito in fibra di carbonio. A condizione di ridurre notevolmente la massa del telaio della mitragliatrice, la mitragliatrice può ancora garantire la precisione di diffusione del fuoco continuo ed è stata migliorata. I risultati dell'analisi dinamica strutturale e del test di precisione della distribuzione mostrano che è possibile produrre telai di mitragliatrici con resina epossidica rinforzata con fibra di carbonio, che apre una nuova strada per il design del telaio della pistola.

Il fucile Waypoint 2020 di Springfield Armory ha vinto il premio annuale Editors' Choice della rivista On Target.

 

 

Calcio composito in fibra di carbonio

 

Il modello normale ha una canna in acciaio inossidabile con una faccia dentellata, mentre il modello più avanzato ha una canna rivestita in fibra di carbonio BSF, ciascuna con una garanzia di precisione 0.75MOA. La canna avvolta in fibra di carbonio non avverte un significativo aumento di calore dopo 10 colpi di fuoco continuo. Il calcio è rivestito in fibra di carbonio prodotta da AG Composites.

La Merkel Jagd- und Sportwaffen GmbH di Sur, in Germania, ha lanciato ufficialmente un nuovo fucile da caccia. Il suo punto forte è un calcio per carabina in fibra di carbonio, sviluppato e prodotto da COTESA GmbH, un fornitore Mitveda di aerei e automobili.

 

 

Cartuccia composita in fibra di carbonio

 

I moderni fucili da caccia devono essere soggetti a molte rigide regolamentazioni, ma devono anche essere maneggevoli e, ovviamente, in grado di sparare con precisione. Tuttavia, i fucili sportivi tendono a diventare più pesanti piuttosto che più leggeri a causa di vari componenti aggiuntivi e moduli accessori, e il nuovo sviluppo "Helix Carbon" di Merkle si concentra sul calcio del fucile. Come materiale composito, la fibra di carbonio è molto resistente, leggera ed elegante nell'aspetto. Il calcio multipezzo in fibra di carbonio ha anche una superficie morbida e tattile nell'area della guancia o dell'impugnatura del cacciatore. Ciò garantisce una presa particolarmente sicura, consentendo di sparare proiettili precisi. Lo sviluppo del proiettile fino ad oggi, è stato a lungo dal passato stile semplice e singola funzione, si è evoluto in contenuti più scientifici, la funzione è il prodotto più diversificato. Un proiettile completo è solitamente composto da quattro parti: il proiettile, il bossolo e l'innesco, e ogni parte è completata in modo indipendente nel processo di produzione e nella produzione di un proiettile sono necessari più di cento complicati processi.

 

Per molto tempo, i paesi sviluppati del mondo hanno esplorato il campo delle armi leggere e delle munizioni. Da sempre, le materie prime per la produzione di bossoli sono principalmente ottone e acciaio, l'acciaio viene utilizzato come materia prima in Cina e Russia e l'ottone viene utilizzato principalmente in Europa e in America. Ora c'è una "cartuccia composita". Questi materiali compositi, come prepolimeri di cellulosa, nylon e poliuretano, vengono utilizzati per preparare gusci compositi, spallamenti e colli di guscio. Il proiettile utilizza ancora una testata, un innesco e munizioni, ma l'involucro è realizzato in materiale composito. Gli involucri compositi sono lavorati mediante stampaggio ad iniezione e poi lavorati a freddo con la base degli involucri in ottone. Ciò include l'uso dello stampaggio ad iniezione incassato per inserire il proiettile nel corpo della cartuccia composita in modo che la bocca del guscio si chiuda automaticamente, eliminando la necessità della bocca stretta e del processo di rivestimento comunemente utilizzato nei gusci metallici per garantire che la cartuccia sia impermeabile e resistente all'umidità. resistente.

 

leggero

La differenza più importante tra l'involucro composito e l'involucro in ottone è che il peso è ridotto fino al 30-40 percento. Questo potrebbe non piacere al consumatore medio, ma ha implicazioni molto reali per i militari.

Il proiettile leggero ha anche maggiore precisione, velocità della volata e migliori prestazioni balistiche. Passando a una cartuccia polimerica, sarai in grado di trasportare più munizioni con meno peso. Sette 30-caricatori di colpi per un totale di 210 colpi sono standard per i soldati. Con i proiettili compositi invece i soldati possono trasportare 300 colpi con lo stesso carico. Se sono ancora armati con 210 colpi, il soldato può portare più acqua o equipaggiamento necessario per la missione.

Anche i costi di trasporto delle munizioni sono molto elevati, ogni aereo è dotato di cannoni e il peso delle munizioni è molto elevato. La riduzione del peso dei proiettili può ridurre il numero o il numero di veicoli di trasporto utilizzati nel supporto logistico delle truppe, riducendo notevolmente i costi di trasporto e accorciando i tempi di trasporto.

 

Conduttività termica

Un altro vantaggio di una cartuccia composita è il modo in cui conduce il calore. Il calore è un fattore importante in ogni arma da fuoco. La cartuccia composita è un isolante e l'ottone è un materiale termoconduttore. Quando viene sparata una cartuccia di ottone, il calore e la pressione della cartuccia verranno trasferiti alla camera e alla canna, creando temperature e pressioni elevate nella camera, accelerando l'usura del materiale della canna e accorciando la durata della canna. A causa dell'elevata capacità termica specifica dei materiali compositi, ovvero della scarsa conducibilità termica, il calore sulla palla non può essere facilmente trasferito alla camera e alla canna, in modo da ridurre l'accumulo di calore sulla canna e all'interno della canna nel processo di cottura rapida, rallenta l'usura e l'ablazione dei materiali della canna e prolunga la durata della canna.

 

Stabilità in diversi ambienti

Il trasferimento di calore influisce anche sulla stabilità delle munizioni in ambienti diversi. Poiché i bossoli compositi non hanno molto effetto sui proiettili in ambienti diversi, i proiettili dei bossoli compositi tendono a comportarsi in modo più stabile in ambienti diversi.

 

 

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