การพัฒนาวัสดุผสมชนิดใหม่เพื่อต้านทานขีปนาวุธในการใช้งานเกราะกันกระสุน

Abstract

การพัฒนาผนังวัสดุผสมจากยางพารามาตรฐาน STR 5L เพื่อการป้องกันกระสุน โดยทำการศึกษาเกี่ยวกับพารามิเตอร์ที่สำคัญที่มีผลต่อการป้องกันกระสุน เช่น ความหนาของวัสดุผสม, การเรียงลำดับชั้นวัสดุผสมที่เลือกใช้ในการออกแบบ และการเลือกใช้วัสดุ เป็นต้น และต้องพิจารณาถึงน้ำหนักที่มีความเหมาะสมในการใช้งาน รวมถึงต้นทุนในการผลิตจริง ซึ่งการวิเคราะห์ผลการวิจัยจะใช้ ทฤษฏีพลังงานจลน์ (Kinetic Energy) เพื่อเปรียบเทียบผลการทดลองระหว่างการจำลองการทดสอบความเร็วต่ำในห้องปฏิบัติการและการทดสอบยิงกระสุนจริงภาคสนาม ตามมาตรฐานการทดสอบ EN1 522 โดยการนำยางพารา STR 5L ที่ผ่านกระบวนการแปรรูปแล้วมาขึ้นรูปโดยการอัด โดยการเสริมแรงด้วยลวดตาข่ายเหล็ก มาทดสอบในห้องปฏิบัติการพบว่า การเสริมแรงด้วยลวดตาข่ายเหล็กทำให้วัสดุสามารถรับแรงเจาะทะลุได้เพิ่มขึ้นโดยสามารถเพิ่มขึ้นสูงสุดได้เท่ากับ 5 ชั้น ต่อความหนาชิ้นงานเท่ากับ 12 mm โดยคิดเป็นอัตราส่วนเท่ากับ 2.4 mm/Layer ซึ่งการเพิ่มขึ้นของจำนวนลวดตาข่ายเหล็กส่งผลโดยตรงกับน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นของชิ้นงานทดสอบวัสดุผสม โดยการเพิ่มจำนวนชั้นลวดที่ 5 ชั้นมีค่าความหนาแน่นเฉลี่ยเท่ากับ 1,975.9 kg/m3 และมีค่าความหนาแน่นเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับการไม่เสริมด้วยเส้นลวดตาข่ายเหล็กคิดเป็นเปอร์เซ็นต์ 6.7% และมีค่าพลังงานการแตกหักเท่ากับ 126,679.34 J/m2 มีความคลาดเคลื่อน 25% และมีค่า Ultimate Tensile Strength เท่ากับ 5.01x106 N/m2 และมีค่า Yield Strength 2% เท่ากับ 0.588x106 N/m2 และมีค่า Young’s Modulus เท่ากับ 0.05 GPa เมื่อนำไปทดสอบการยิงด้วยกระสุนจริงพบว่าวัสดุผสมตามด้วยแผ่นอลูมิเนียมสามารถให้ความหนาที่ใช้ในการป้องกันกระสุนน้อยกกว่า การใช้แผ่นอลูมิเนียมประกบหน้าวัสดุผสมถึง 54%-60% ซึ่งมีขนาดความหนาและน้ำหนักที่เมื่อเปรียบเทียบกับผลิตภัณฑ์ ARMORCOR โดยมีความหนาน้อยกกว่าเมื่อคิดเป็นเปอร์เซ็นต์ 0.72% และมีความหนามากกว่าเท่ากับ 106% และมีน้ำหนักต่ำสุดน้อยกว่า 0.018 % และมีน้ำหนักสูงสุดมากว่า 132% ตามลำดับ