Skuddsikker forskning
Hvordan dannes sprekker i keramiske plater som treffes av prosjektiler? Svaret på gåten kan gi oss bedre skuddsikre vester og sikrere militære kjøretøyer.
Keramiske plater brukes som beskyttelse i både skuddsikre vester og soldatkjøretøyer. Hver gang en plate blir truffet, dannes sprekker og beskyttelsesevnen reduseres. Det gjør soldaten mer sårbar.
I en ny FFI-rapport har forsker Martin Fonnum Jakobsen fordypet seg i fysikken bak sprekkene.
Martin jobber i forskningsprogrammet «håndvåpensystemer, signaturkontroll og våpenvirkningsmekanikk». Et av forskningsmiljøets langsiktige mål er å utvikle plater som slår minst mulig sprekker når de blir truffet, slik at soldatene får enda bedre beskyttelse enn i dag.
Legoklosser og forenkling
– Vi har gjort et dypdykk ned i den relevante litteraturen for å forstå hvilke krefter som skaper de kritiske sprekkene, samt hvordan kreftene kan bekjempes på en realistisk måte, forteller Jakobsen.
I rapporten ser Jakobsen på to forskjellige måter å takle problemet på. Den første metoden baserer seg på å forenkle problemet så mye som mulig slik at det kan håndteres analytisk, kun basert på fysiske grunnprinsipper. Det er viktig fordi man danner seg et bilde av hvilke materialegenskaper som er essensielle å beskrive nøyaktig, og ikke minst hvilke man kan se bort fra.
Den andre metoden baserer seg på det som kalles den endelige elementmetoden. Enkelt forklart deles prosjektilet og keramikkplaten opp i små legoklosser, hvor hver legokloss blir tilegnet realistiske fysiske egenskaper. Om du bruker veldig små legoklosser, kan du i prinsippet bygge en modell som kan beskrive situasjonen med færre begrensninger og høyere nøyaktighet enn det du får til via en analytisk metode alene.
– Litt forenklet sagt så produserer metoden et matematisk videoklipp av hva som kommer til å skje når prosjektilet treffer keramikkplaten, forklarer Jakobsen.
Litt som orientering
Begge metodene Jakobsen har brukt må være på plass for at forskerne skal kunne reprodusere eksperimentelle funn med god nøyaktighet.
– Det er litt som å lage et kart fra bunnen av, sier han.
– Den analytiske modellen tegner inn grunnelementene som fjell, vann, skog, flate områder, og bebyggelse, mens endelig element-metoden produserer høydekurver, stier, veier, og andre finere detaljer. Begge deler er nødvendige for at vi skal finne den beste veien fra A til B.
