Was braucht eine Körperpanzerung, um einen Kaliber von 0,50 zu stoppen?

Die .50 BMG ist eine sehr starke Patrone mit viel Durchschlagskraft. Ich will es überleben.

Ich habe selbst einige Nachforschungen angestellt, bin mir nur nicht sicher, wie ich diese kombinieren soll, um eine .50 BMG AP (schwarze Spitze) Runde effektiv zu stoppen.

Meine Recherche:

https://phys.org/news/2016-04-metallic-glass-secret-fastbut-quiteunstructured.html

http://www.projectrho.com/public_html/rocket/bodyarmor.php#id--Physical_Armor

https://en.wikipedia.org/wiki/Sorbothane

http://www.spacedaily.com/reports/Mantis_shrimp_inspires_next_generation_of_ultra_strong_materials_999.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Metal_matrix_composite

https://en.wikipedia.org/wiki/Metal_foam#Composites

https://en.wikipedia.org/wiki/Impact_depth

Wie Sie sehen können, ist es ein heißes Durcheinander mit allem, was in die Mischung geworfen wird: Stoßdämpfer, flüssige Panzerung, flüssiger Ozelot, massive metallische Gläser und etwas Physik. Ich weiß nicht, welches am besten wäre.


Die Panzerplatte sollte sein:

  • So leicht wie möglich (Unbesiegbarkeit braucht sowohl Panzerung als auch Geschwindigkeit)
  • Kann .50 BMG AP-Runden stoppen
  • In der Lage, sie nach Möglichkeit mehrmals am selben Ort anzuhalten

Unobtainium:

  • Mit der Magie von Nanomaschinen können Sie Dinge auf atomarer Ebene aufbauen (dh: Kohlenstoffnanoröhren sind in Ordnung).
  • Material-, Finanz- und Energiekosten spielen vorerst keine Rolle.
Kommentare sind nicht für längere Diskussionen gedacht; Diese Konversation wurde in den Chat verschoben .
Warum ist dies also wieder eine World-Building-Frage?
@Mr.J Wie viele 0,50 cal-resistente Graphen-Rüstungen haben Sie in Ihrem Leben gesehen?
@Mephistopheles keine, aber dies befasst sich nicht mit irgendetwas, das mit dem Bau von Welten zu tun hat. Der beste Ort, um diese Frage zu stellen, ist entweder Science-Fiction-SE oder Physik-SE.
@Mephistopheles "Worldbuilding Stack Exchange ist eine Frage-und-Antwort-Site für Schriftsteller, Künstler und andere, die Wissenschaft, Geographie und Kultur nutzen, um imaginäre Welten und Umgebungen zu konstruieren."
@Mr.J Diese Rüstung ist ein Teil meiner Einstellung, ich wollte Sie nur nicht mit unwichtigem Flaum belästigen
Ich denke, die Frage ist schlecht geschrieben, aber sie sollte nicht geschlossen werden. Eine gute Frage wäre etwa: „Welche Rüstung kann man in einer Welt mit Nanomaschinen herstellen, die gegen Kugeln des Kalibers .50 wirksam ist?“. Die Linkliste ist nur eine Ablenkung, wenn sie nicht in die Frage eingebaut wird.
Ich stimme @KeizerHarm zu. Meiner Meinung nach ist dies eine sehr gute Frage und ist jetzt, da sie bearbeitet wurde, noch besser.

Antworten (7)

Verwenden Sie Keramikplatten wie Infanterie-Körperschutz, der eine 7,62-NATO-Patrone stoppen kann, aber viel dicker ist. Dies führt dazu, dass das Gewicht der Keramik für jede normale Person, die sie trägt, zu hoch ist, was ein Roboter-Exoskelett erfordert, um beim Tragen zu helfen. Investieren Sie Ihr Geld in Batterietechnik für das Exoskelett, nicht in „Unobtanium“. Sorgen Sie dafür, dass die Keramikplatten leicht austauschbar sind, da sie zu Rissen neigen. Infanterie passt normalerweise in eine Tasche in einer Nylonweste. Auf diese Weise können Sie eine Person vollständig in ausreichend Rüstung einhüllen, um alles bis hin zu einer am Fahrzeug montierten Waffe zu stoppen (offensichtlich haben Sie immer noch Probleme, wenn sie mit einem 30-mm- oder einem ATGM auf Sie zielen).

Wir haben heute die Technologie, um die Panzerung, sehr ausgeklügelte Roboter-Exoskelette und die notwendigen elektronischen Steuerungen herzustellen. Uns fehlt nur eine gute Stromversorgung (die leise sein muss, damit sie der Infanterie nützt).

Lithium-Luft-Batterie?
Leise und kalt ... das Problem mit den heutigen Einzelhandelsbatterien (wer weiß, was das Militär tun kann?) Ist, dass sie heiß werden, wenn sie zu schnell aufgeladen oder gezogen werden, was einen großen thermischen Bullseye auf Ihren Körper setzt.
Hitze scheint mir kein unüberwindbares Problem zu sein, aber das Gewicht könnte es sein. Sie möchten nicht in eine „Tyrannei der Batteriegleichung“-Situation geraten, in der Sie mehr Batterien tragen, um Ihre Batterien tragen zu können ...
Ehrlich gesagt ist ein sehr kleiner Verbrennungsmotor eine großartige Lösung, abgesehen von dem Lärm, den er macht. Die Wärme kann auf eine Weise verteilt werden, die nicht viel Signatur abgibt. Vielleicht so etwas wie ein winziger Wankelmotor in einem Schalldämpfergehäuse, das den Schall unterdrückt und die Wärme verteilt.
ATGMs sind einfach, die Hand Gottes wird sie für mich niederstrecken .
Das Problem bei aktiven Anti-Raketen-Gegenmaßnahmen besteht darin, dass Sie dazu neigen, verbündete Einheiten in der Nähe mit dem Zeug zu treffen, mit dem Sie die Rakete töten. Reaktive Panzerung war schon immer schwer mit Infanterie zu mischen, was hier der Anwendungsfall ist. Ehrlich gesagt sind Anti-Fahrzeug-Waffen nicht dafür gemacht, auf mannshohe Ziele zu zielen, die geschickt darin sind, auf Dächer zu klettern, hinter niedrige Mauern zu gelangen, sich im Graben auf den Bauch zu legen usw. Fahrzeuge können nicht annähernd so gut in Deckung gehen Infanterie und alles, was eine Fahrzeugabwehrwaffe verwendet, wird selbst nicht sehr wendig sein.
Das Problem dabei ist, dass der Exoskelton praktisch ein Panzer sein wird. Ein kleiner, aber ein Panzer. An Beinen, die vielleicht auch nicht so toll sind.

Verwenden Sie Diamene: https://www.google.com/amp/s/www.graphene-info.com/new-graphene-material-called-diamene-switches-flexible-harder-diamond-upon-impact%3famp

Es ist leicht, formbar und tragbar, aber sobald etwas auftrifft, wird es extrem hart. Verwenden Sie einige hundert Schichten, die in eine spinnenseidenartige Substanz eingelegt werden, da solche Substanzen auch leicht, formbar und extrem haltbar sind. Dies hilft, die Fragmente von Graphen (falls vorhanden) an Ort und Stelle zu halten, da die Kanten von Graphen sehr scharf sind, möchten Sie nicht, dass es herumfliegt. Die oberste Schicht aus Spinnenseide trägt auch dazu bei, den Aufprall ein wenig zu verteilen, bevor er das Graphen erreicht.

Um das Beste aus diesen Schichten zu machen, haben Sie zuerst die Spinnenseide oben. Spinnenseide wird anstelle von Kevlar verwendet, weil es viel stärker ist (1, 2, erwähnt, dass es 10-mal stärker sein kann als Kevlar, 520 MJ /M3). Dann haben Sie abwechselnd Schichten aus Diamen und Kohlenstoffnanoröhren ( https://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_nanotube) mit einer letzten Schicht Spinnenseide, die es wieder abschließt. Diese sind dünner als Spinnenseide, was mehr Schichten von Diamene ermöglicht und sie bieten die gleiche Leichtigkeit, Flexibilität, Unterstützung und Festigkeit, während sie die Diamene-Schichten voneinander trennen. Besser noch, die optimale Größe eines CNT passt in ein anderes CNT, das etwas weniger stark ist, aber die Gesamtfestigkeit erhöhen würde. Mit ein paar hundert dieser Schichten werden Sie sicher mehrere 0,50 BMG-Schüsse stoppen. Bleibt die zu entsorgende kinetische Energie:

Sie könnten dies mit nicht-newtonschen Flüssigkeiten ( https://en.m.wikipedia.org/wiki/Liquid_Armor), aber in diesem Fall würden die Flüssigkeiten nur als Stoßdämpfer fungieren, um den kinetischen Aufprall zu reduzieren, bevor er den Körper erreicht. Aber ich würde eine andere Methode verwenden, hauptsächlich die der Räder. Wenn ein Rad auf etwas trifft, wird der Metallrahmen (unter anderem) durch die Luft im Gummirad geschützt. Dieser Aufprall verursacht eine Erhöhung des Luftdrucks, der gleichmäßig über den Radrahmen verteilt wird. Die Panzerung würde eine Flüssigkeit (wahrscheinlich ein Öl) tragen, die viel kinetische Energie absorbiert, wenn sie unter Druck gesetzt wird. Diese wird als mittlere/untere Schicht getragen, die auf einem Rahmen ruht. Immer wenn eine Kugel auf die Panzerung trifft, wird ein Teil der Energie absorbiert, in Druck umgewandelt und gleichmäßig über den Rahmen verteilt, sodass der Druck den Benutzer nicht quetscht. Es wird niemals die volle kinetische Kraft aufnehmen,

Bearbeiten: Für diejenigen, die sagen, dass dies nicht skaliert werden kann. Es kann nicht skaliert werden, indem mehr als 3 Schichten Graphen übereinander verwendet werden. Wenn jedoch jede Diamene-Schicht vom Rest getrennt ist, können sie alle wie Diamene funktionieren. Eine Berechnung der Rückseite des Umschlags, bei der große CNTs verwendet werden, um jede Schicht Diamene zu trennen, können Sie 1763668 Schichten getrennter Diamene in 1 cm Rüstung einbauen. Dies widerlegt die Behauptung, dass es im Vergleich zu aktuellen Verbundpanzerungen zu dick werden würde.

1: https://openi.nlm.nih.gov/detailedresult.php?img=PMC2939878_pone.0011234.g004&req=4 2: https://en.wikipedia.org/wiki/Darwin%27s_bark_spider

Es funktioniert jedoch nur auf zwei, nicht mehr und nicht weniger.
@Mephistopheles Daher der Teil "in eine spinnenseidenartige Substanz eingelegt". 1 Schicht Spinnenseide, 2 Schichten Diamene, 1 weitere Seide, 2 weitere Diamene, ein paar hundert Mal wiederholen ...
@Mephistopheles Eh, da Diamene 2 Atomschichten dick ist und ich erwähne, dass Sie ein paar hundert Schichten verwenden können, würde es bei ein paar hundert Schüssen funktionieren oder vielleicht bei einem Dutzend oder so, je nachdem, wie viele es bei jedem Aufprall zerbricht. Persönlich würde ich statt nur Diamene-Schichten mit Spinnenseide eine Schicht Diamene verwenden, dann eine Schicht CNTs, um Elastizität und Festigkeit zu verleihen und die Kraft zu verteilen, dann eine weitere Schicht. CNTs sind dünner als Spinnenseidenfäden.
Und warum Spinnenseide verwenden? Kevlar ist stärker, in Oobleck getauchtes Kevlar ist das stärkste.
@Mephistopheles Spidersilk of the Bark Spider ist über 10 mal härter als Kevlar. en.wikipedia.org/wiki/Darwin%27s_bark_spider
Zähigkeit bedeutet, wie viel BESTRAFUNG es aushalten kann, bevor es bricht, Zugfestigkeit zeigt sich, wenn es bricht. Bei etwa 1,6 GPa für Spinnenseide, 3,6 GPa für Kevlar.
@Mephistopheles Ich denke, ich werde weiterhin die Eigenschaften erwähnen, die von Leuten erwähnt werden, die dafür bezahlt werden, die besten Materialien für solche Zwecke herzustellen, anstatt das, was Sie sagen. Auch auf dieser Seite hängt es von der Spinnenseide ab, aber zu Recht infundiert ... stackprinter.com/…
diamene stoppt keine Kugel, seine Zugfestigkeit ist mit nur zwei Schichten viel zu niedrig, und die Wirkung hört auf, wenn Sie mehr Schichten hinzufügen, wenn Sie jedes Schichtenpaar mit Spinnenseide trennen, sprechen Sie von einer Panzerung, die bestenfalls mehrere Zoll dick ist. Dutzende von Zoll dick wahrscheinlicher. Normale alte Keramik wird sich besser vorformen.
@John In Anbetracht des allerersten Artikels, den ich verwende, heißt es bereits, dass er eine Kugel aufgrund seiner Eigenschaften stoppt ... Könnten Sie Ihre Argumentation erläutern? Auch wenn man bedenkt, dass mehrere Zoll Graphen, das 50- bis 300-mal stärker als Stahl ist, wie kann alte Keramik eine bessere Leistung erbringen?
Nein, der Artikel besagt, dass dies theoretisch zu kugelsicheren Materialien in der Zukunft führen könnte. Keramik ist bereits besser als Stahl, deshalb ist Körperschutz aus Keramik. Sie verwechseln Stärkemaße.
@John Ich weiß nicht, warum du streitest. Keramik ist stärker als Stahl, ebenso wie Graphen. Borcarbid (verwendete Keramik für Körperschutz) ist eine der härtesten Substanzen, aber unter Belastung nicht so hart wie Diamene. Auch eine Back-of-the-Envelope-Berechnung. Schauen Sie nach Graphen und Sie können feststellen, dass es zwischen 50 und 300 Mal stärker als Stahl ist ... und viel leichter als jede Keramik. Unter der Annahme, dass RSH 5-mal stärker als Stahl ist, würden 2 cm Graphen-Panzerung ohne Durchmessereigenschaften bereits als 20 cm RHS bewertet. Nahe an den meisten Panzern des Zweiten Weltkriegs. Fügen Sie eine geeignete Struktur wie CNTs und Diamene hinzu.
Das Problem ist die Dicke, Diamine mag hart sein, aber es ist so dünn, dass man immer noch mit dem Finger hindurchstecken kann, und es kann nicht dicker gemacht werden. Das Schichten hilft nicht wirklich, da Sie Millionen von Schichten benötigen, was zu einer massiven Masse führt. Es ist, als hätte man Stahl, der nur als Folie existieren kann und wirklich schwach wird, wenn er sich berührt.

Futuristische Materialkunde und mittelalterliche Rüstungen

Lesen Sie diesen Artikel über nanotechnologisch hergestelltes Metall . Beachten Sie diesen Satz: "Ein Titanblock, bei dem jedes Atom perfekt auf seine Nachbarn ausgerichtet wäre, wäre zehnmal stärker als das, was derzeit hergestellt werden kann."

Sie haben diese Art der Nanofabrikation ausdrücklich als Möglichkeit erwähnt. Nun, es wird funktionieren. Hier schießt jemand auf eine Titanplatte. Es stoppt 50-cal. Sogar (nur knapp) eine panzerbrechende Runde.

Die Leute hörten auf, Rüstungen zu tragen, weil die Durchschlagskraft einfach zu groß wurde. Die Rüstung hätte so dick sein müssen, dass sie unpraktisch schwer wurde.

Aber ein Metallblock mit der gleichen Bremskraft wie der Brocken in diesem Video, der ein Zehntel so viel wog? Das ist dasselbe wie ein Zehntel der Dicke. Das wäre etwa so dick wie eine Rüstung.

Mit anderen Worten, eine Rüstung von der Dicke eines gewöhnlichen zeitgenauen Stücks könnte die Stärke einer massiven Platte haben, die so dick ist wie die Platte in diesem Video. Und wir wissen, dass die Leute früher alte Rüstungen trugen; sie vertrauten ihm ihr Leben an. So etwas zu schmieden würde ziemlich viel Geschick erfordern, aber es war machbar.

Ich schätze, ich kann diesen Weg auch gehen, obwohl ich ihn immer noch schichten müsste, da jeder Schuss die atomare Ausrichtung zerstören und die Platten schwächen würde.
@Mephistopheles: Wie wäre es mit einer eingebauten Selbstheilungstechnologie? Labore fangen gerade erst an, Materialien herzustellen, die das können. In Ihrer Zukunft haben sie vielleicht herausgefunden, wie man es mit strukturell ausgerichtetem Titan macht.
Kein schlechtes Konzept, aber 50 BMG AP-Geschosse enthalten fast viermal so viel kinetische Energie wie mittelalterliche Keulen, die zum Töten verwendet wurden, ohne die Rüstung zu durchdringen. Damit diese Antwort funktioniert, müssen Sie auch herausfinden, wie Sie den Aufprall so verteilen, dass er nicht durch Ihr Plattenhemd töten kann.

Die kinetische Energie beim Aufprall eines .50 BMG, insbesondere aus nächster Nähe, ist enorm. Benutze es. Setzen Sie gemäß der obigen Antwort von @ Demigan einen Mechanismus ein, um die Energie zu absorbieren. Aber diese Energie muss auf irgendeine Weise abgeleitet oder eingedämmt werden. Gehen Sie auf die Bedenken von @JBiggs hinsichtlich der Batterielebensdauer ein, indem Sie die Energie zum Aufladen der Batterien verwenden, die den Soldaten bewegen.

BEARBEITEN: Die Basis des Rüstungskits sollte ein elektrisch angetriebenes (z. B. motorisiertes) „Exoskelett“ (außerhalb des Menschen, innerhalb der Rüstung) sein, dessen Energie von Batterien geliefert wird. Die Panzerplatten sollten auf Aktuatoren montiert werden, die die Energie in eine Hydraulikflüssigkeit umleiten, die über Schläuche (flexibel an den Gelenken) zu einem zentralen hydrodynamischen Generator geleitet wird, der die hydraulische Energie in Elektrizität umwandelt. Eine Bewegung in der Panzerung, die von den Elektromotoren angetrieben wird, würde dazu führen, dass sich die hydrodynamischen Aktuatoren bewegen, was mit der Zeit zu Effizienzverlustproblemen führen würde. Häufiges Aufladen der Batterien würde dies überwinden, ebenso wie Schüsse. Es ergibt einen interessanten Problemraum.

Das ist fast eine Antwort, aber nicht ganz. Es ist eher ein verbindender Kommentar zu zwei anderen Antworten. Können Sie etwas mehr Zeit darauf verwenden, indem Sie erklären, wie die Energie der Kugel absorbiert, gespeichert und wiederverwendet wird?

Ich werde so einfach wie möglich sein. Ballistik-Gel. Sie können dieses Zeug mit gewöhnlicher Gelatine herstellen und es kann eine Pistolenkugel stoppen. Ich bin mir sicher, wenn Sie es genug verdichtet hätten, hätten Sie etwas super Effektives.

Ballistisches Gel (Anleitung): http://www.instructables.com/id/Ballistic-Gel/

Ballistisches Gel ist dafür bekannt, die Energie in sich selbst zu VERTEILEN. Eine Kugel wird am Anfang scharf durch das Gel gehen, aber dann wird sie vollständig zum Stillstand kommen.

Sie schlagen mir im Grunde vor, einen künstlichen Fleischschild zu verwenden. Ich will Powered Armor und Supersoldaten, nicht Lady Gaga. Außerdem lässt sich Wasser nicht wirklich weiter komprimieren und würde trotzdem viel wiegen.
Dies wäre für einen Soldaten unglaublich sperrig. Er müsste wahrscheinlich zwei Fuß dicke Platten um seinen ganzen Körper herum haben, und das würde wahrscheinlich so viel Gel sein, dass er zu schwer wäre, um sich zu bewegen.
Auch das Verteilen der Energie in sich selbst befasst sich nicht mit der Tatsache, dass die Energie schließlich irgendwohin gehen muss. Wenn es als Wärme abgegeben wird, gut, aber wie viel Wärme ist das?
Was ist mit nicht-newtonschen Flüssigkeiten anstelle von ballistischen Gelen, die sich beim Aufprall verhärten? Ich denke immer noch, dass es ein grundlegendes Problem in der Physik gibt. Die ganze Energie aus einer Runde dieser Größe und V muss irgendwohin! Selbst wenn es durch eine fortschrittliche Panzerung gestoppt wird – Trägheit wird immer vom Ziel absorbiert. Herkömmliche ballistische Westen stoppen Pistolengeschosse ohne Probleme, aber der Träger erleidet trotzdem Verletzungen – Blutergüsse, vielleicht ein oder zwei gebrochene Rippen. Und versuchen, die Gliedmaßen zu schützen? Es wurde im Kampf demonstriert, dass .50 Schuss einen menschlichen Oberkörper beim Aufprall in zwei Teile scheren. Ein Glied würde abgetrennt werden.

In Ermangelung von „Handwavium“-SF-Technologie wie Kraftfeldern usw. gibt es einfach unvermeidliche physikalische Grenzen dafür, wie viel „tragbare“ physische Rüstung Sie zwischen einem Menschen und einem ankommenden physischen Projektil einer bestimmten Masse / Struktur / Geschwindigkeit platzieren können.

Der Punkt ist, dass Körperschutz die Aufprallkraft eines Treffers nicht „magisch“ verschwinden lässt. Es verteilt lediglich die Trägheit des Geschosses auf die unmittelbare Oberfläche des betreffenden Körperpanzers – ohne dabei physisch zerstört zu werden.

Also ja, Sie können einen Körperschutz mit derzeit verfügbaren Materialien entwerfen, der eine .50-Runde aufhält. Was Sie nicht tun können, ist;

A) Machen Sie es leicht genug, damit ein Mensch es tragen kann, und bleiben Sie dennoch kampffähig; Und

B) Verhindern, dass der tragende Mensch die kinetische Energie des Aufpralls absorbieren muss.

Vergessen Sie Hollywood – einen Treffer mit Schutzweste zu erleiden, sogar von einer 08/15-Pistole, die mit einem großen H „schmerzt“!

Die Energie der Kugel muss irgendwohin gehen und in diesem Fall ist es der Mensch, der die Rüstung trägt. Während Sie vielleicht in der Lage sein könnten, eine Reihe von konventionellen weichen Körperpanzern mit Platten zu entwerfen, die eine .50-Runde stoppen könnten, garantiere ich, dass der Mensch, der sie trägt, während er überleben könnte, in absehbarer Zeit nicht aufstehen und tanzen gehen wird, geschweige denn weitermachen beim Kämpfen. (Tatsächlich werden sie auf einer Intensivstation liegen.)

Für diese Art von Resilienz, die Sie suchen, müssen Sie anfangen, sich mit „Power Armor“ zu befassen, die zu diesem Zeitpunkt eine Level-Technologie im rein spekulativen Bereich ist.

Eine tragbare Version eines aktiven Hard-Kill-Panzerungskonzepts wie Trophy, das bei gepanzerten Fahrzeugen verwendet wird, würde es tun. Die Russen behaupten, dass ihre Kontakt-Aktivpanzerung Hochgeschwindigkeitsgeschosse mit abgereichertem Uran stoppen kann, also würde es reichen.

Sie benötigen auch gutes Kevlar oder ein gleichwertiges Material, da Sie immer noch von vielen Fragmenten getroffen werden.

Dragonskin behauptete einmal, dass ihre fortschrittlichen Konzepte 0,50 cal stoppen würden – sie verwendeten eine Reihe überlappender Keramikwaagen. Hype oder Realität?