Keramiske plater brukes som beskyttelse i både skuddsikre vester og soldatkjøretøyer. Hver gang en plate blir truffet, dannes sprekker og evnen til beskyttelse reduseres. Det gjør soldaten mer sårbar.
I en ny rapport fra Forsvarets forskningsinstitutt (FFI) har forsker Martin Fonnum Jakobsen fordypet seg i fysikken bak sprekkene.
Han jobber i et forskningsmiljø som har som langsiktig mål å utvikle plater som slår minst mulig sprekker når de blir truffet. Slik får soldatene enda bedre beskyttelse enn i dag.
Forside, bakside og tverrsnitt fra en av platene som er testet i forsøkene. «Skuddsåret» er fylt med tyntflytende epoxy med rød farge. Da epoxyen var ferdig herdet, saget forskerne platen i to med bordsag for å dokumentere sprekkdannelsene.(Foto: FFI)
Legoklosser og forenkling
– Vi har gjort et dypdykk ned i den relevante forskningen for å forstå hvilke krefter som skaper de kritiske sprekkene. Vi har også sett på hvordan kreftene kan bekjempes på en realistisk måte, forteller Jakobsen.
Han ser to forskjellige måter å takle problemet på. Den første metoden baserer seg på å forenkle problemet så mye som mulig. Slik kan det håndteres analytisk kun basert på fysiske grunnprinsipper.
Det er viktig fordi man danner seg et bilde av hvilke egenskaper ved materialene som er essensielle å beskrive nøyaktig. 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. 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.
Dokumentasjon av sprekkdannelse.(Foto: FFI)
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. Den 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, sier forskeren.
