軍用機器 -- の銃器と弾薬における高度な複合材料の応用

Dec 30, 2022

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カーボンファイバーがバレルを包み込む

 

長距離精度を追求するため、スナイパーライフルは通常、精度を確保するために銃身が重いため、銃の携帯性がわずかに低下します。 Christensen Weapons の MPR スナイパー ライフルは、小径のバレルにカーボン ファイバーを巻き付けることで、この問題を解決しています。

 

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炭素繊維材料は金属と同じくらい多様であり、金属元素のさまざまな組み合わせの合金がさまざまであるように、炭素繊維、接着剤、成形技術、さまざまな特性を持つ製品を製造する製造プロセスもさまざまです。 Christensen Weapons は長年にわたって開発を続けており、1995 年にはカーボンファイバー素材を巻き付けた最初のバレルを導入しました。

 

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カーボンファイバー巻きバレルには主に3つの利点があります。バレルの質量を大幅に減らすことができます。 バレルは放熱性が高く、同じ質量のバレルよりも剛性があります。 従来の銃器に装備されているライトバレルの熱容量は比較的小さいです。 連射中は過熱により銃身が変形しやすく、射撃精度が大幅に低下します。 これが、連射中に高い精度を維持できるため、正確な射撃のために重い銃身が非常に人気がある理由です。

 

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米国のモンタナ州に本拠を置く銃器開発会社である Proof Research は、射撃の精度、耐久性、銃身の寿命を劇的に改善する炭素繊維でコーティングされた銃身を製造したと National Defense は報告しています。 カーボンファイバーバレルにはスケーリングの制限がなく、最終的にこのバレルを戦車、航空機、軍艦の武器に使用する可能性を探り続けています.

 

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カーボンファイバーで包まれたバレルは、従来のスチール製バレルよりも 64% 軽量で、熱放散が改善され、銃身の温度が下がり、銃の振動が減少するだけでなく、耐用年数が延びます。 この設計方法により、バレルの応力状態がさまざまな温度範囲で一貫していることを確認できます。 カーボンファイバーテクノロジーを使用することで、パフォーマンスを犠牲にすることなく重量を減らすことができます。

 

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バレルの強度を多方向に確保するプリプレグマルチアングル多層積層工法。

 

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炭素繊維複合機銃サポート

 

炭素繊維複合機関銃のサポートは金属材料とは異なり、炭素繊維複合機関銃のサポートは異方性であり、主な要件は縦平面の振動問題を解決することです。 したがって、複合材料のこの特性を利用して、縦方向の剛性を高め、レイアップ設計と巻き角度を選択して、ガン フレーム構造の剛性要件を満たすようにします。

 

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複合材料の場合、炭素繊維の巻き角度に直接関連する剛性やその他のパラメータを設計できます。 層流曲げの理論によれば、層流ビームは外力の作用下で純粋な曲げ状態にあります。 元のフレームロッドの曲げ強度を満たすために、構造の動的適合特性を確保するために等剛性設計法が採用されています。 ガン フレームを設計するとき、ガン フレームの剛性は元の鉄骨構造の剛性と同等である必要があります。次に、前後のフレームの断面形状と構造サイズを、巻き角度などに応じて決定する必要があります。縦方向の剛性が弱まらないことを確認してください。 縦剛性を確保するために、小巻き角や平面巻きの舗装方法と、縦方向の舗装方法の2通りの舗装方法が考えられます。 機器の用途に応じて、縦レイアップとスパイラル巻き法を組み合わせた最終用途。

 

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炭素繊維複合材料で作られた大口径機関銃フレームは、機関銃の重量を大幅に軽減し、その機動性を向上させることができます。 スチールフレームと比較して、炭素繊維複合フレームの重量は 25% 削減されています。 機関銃フレームはカーボンファイバー複合材を使用することで大幅な軽量化を実現。 機関銃フレームの質量を大幅に削減した状態でも、機関銃は連射の拡散精度を保証でき、改善されています。 構造動的解析と分布精度試験の結果は、炭素繊維強化エポキシ樹脂で機関銃フレームを製造することが可能であることを示しており、これは銃フレーム設計の新しい道を開くものです。

Springfield Armory の 2020 Waypoint ライフルは、On Target 誌の年間エディターズ チョイス賞を受賞しました。

 

 

炭素繊維複合ストック

 

通常のモデルにはノッチ付きのステンレス製バレルがあり、より高度なモデルには BSF カーボンファイバーで包まれたバレルがあり、それぞれ 0.75MOA の精度が保証されています。 炭素繊維で包まれたバレルは、10発の連続発射後も大幅な熱の上昇を感じません。 ストックはAG Composites製のカーボンファイバーで覆われています。

ドイツのスールにある Merkel Jagd- und Sportwaffen GmbH は、新しい狩猟銃を正式に発売しました。 そのハイライトは、航空機と自動車の Mitveda サプライヤーである COTESA GmbH によって開発および製造された炭素繊維製のライフル ストックです。

 

 

炭素繊維複合カートリッジ

 

現代の狩猟用ライフルは、多くの厳しい規制を受ける必要がありますが、取り扱いが簡単で、もちろん正確に撃つことができなければなりません. ただし、スポーツ用ライフルは、さまざまなアドオンやアクセサリ モジュールにより、軽くなるどころか重くなる傾向があり、Merkle の「Helix Carbon」の新開発は、ライフル ストックに焦点を当てています。 複合材料として、炭素繊維は非常に強く、軽量で、見た目がエレガントです。 カーボンファイバーのマルチピースライフルストックは、ハンターの頬やグリップエリアに柔らかく触覚的な表面を持っています. これにより、特にしっかりとしたグリップが確保され、正確な弾丸を発射することが可能になります。 弾丸の開発は今日に至るまで、過去のシンプルなスタイルと単一の機能から、より科学的な内容へと進化しており、機能はより多様化された製品です。 完成した弾丸は、通常、発射体、シェル ケース、プライマーの 4 つのパーツで構成され、製造工程では各パーツが独立して完成するため、弾丸の製造には 100 以上の複雑なプロセスが必要です。

 

長い間、世界の先進国は軽兵器と弾薬の分野を探求してきました。 これまで、シェルケーシングの製造の原材料は主に真鍮と鋼であり、鋼は中国とロシアで原材料として使用され、真鍮は主にヨーロッパとアメリカで使用されています。 今、「複合カートリッジ」があります。 セルロース、ナイロン、ポリウレタン プレポリマーなどのこれらの複合材料は、複合シェル、シェル ショルダー、シェル ネックの製造に使用されます。 弾丸はまだ弾頭、プライマー、および弾薬を使用していますが、ケーシングは複合材料で作られています. 複合ケーシングは射出成形によって機械加工され、次に真鍮ケーシングベースで冷間機械加工されます。 これには、弾丸を複合カートリッジ本体に挿入するための凹型射出成形の使用が含まれ、シェルの口が自動的に密閉され、金属製のシェルで一般的に使用されるタイトな口とコーティングプロセスが不要になり、カートリッジの防水性と防湿性が確保されます。抵抗力があります。

 

軽量

複合材ケーシングと真鍮ケーシングの最も重要な違いは、重量が最大 30 ~ 40% 削減されていることです。 これは平均的な消費者には魅力的ではないかもしれませんが、軍隊にとっては非常に現実的な意味を持っています.

軽量の弾丸は、精度、初速、弾道性能も優れています。 ポリマー カートリッジに切り替えると、軽量でより多くの弾薬を運ぶことができます。 合計 210 ラウンドの 7 つの 30- ラウンド マガジンが兵士の標準です。 代わりに複合砲弾を使用すると、兵士は同じ負荷で 300 発の弾丸を運ぶことができます。 彼らがまだ 210 発の弾丸で武装している場合、兵士は任務に必要なより多くの水や装備を運ぶことができます。

弾薬の輸送費も非常に高く、各航空機には銃が装備されており、弾薬の重量は非常に大きくなります。 弾丸の重量の削減により、軍隊の兵站支援に使用される輸送車両の数または数を減らすことができ、輸送コストを大幅に削減し、輸送時間を短縮できます。

 

熱伝導率

複合カートリッジのもう 1 つの利点は、熱の伝導方法です。 熱はすべての銃器にとって重要な要素です。 複合カートリッジは断熱材で、真鍮は熱伝導材料です。 真ちゅう製の薬莢を発射すると、薬莢からの熱と圧力がチャンバーとバレルに伝達され、チャンバー内に高温と圧力が生じ、バレル材料の摩耗が加速し、バレルの寿命が短くなります。 複合材料の比熱容量が大きい、つまり熱伝導率が低いため、弾丸の熱がチャンバーとバレルに簡単に伝達されないため、バレルとバレル内の熱の蓄積が減少します。迅速な発射、バレル材料の摩耗と消耗を遅らせ、バレルの耐用年数を延ばします。

 

さまざまな環境での安定性

熱伝達は、さまざまな環境での弾薬の安定性にも影響します。 複合ケーシングはさまざまな環境で弾丸に大きな影響を与えないため、複合ケーシングからの弾丸はさまざまな環境でより安定して動作する傾向があります.

 

 

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