Тяжелая, неизменная сталь: конструкция брони

Представьте себе металл, которому можно придать (почти) любую форму с помощью магии, но как только процесс завершен, материал становится абсолютно неизменным. Физически изменить его форму невозможно. Его можно преобразовать с помощью магии, но процесс этот медленный, трудный и энергозатратный.

Предполагается, что это тяжелый материал, в два раза тяжелее обычной стали. В своем неизменном состоянии он полностью химически инертен. Он не расширяется при нагревании до любой температуры и не становится хрупким при охлаждении. Никакие удары не смогут его деформировать, он только ускорится в целом. Ф "=" м × а

У него есть ограничение: материал должен иметь минимальную толщину около 1 миллиметра, чтобы быть абсолютно неизменным. Это требование не обязательно должно выполняться везде, но каждая позиция (включая ребра) должна быть непосредственно связана и близка к достаточно толстой части.
Это означает, что у вас могут быть тонкие (или даже острые) края, но они должны выходить из достаточно толстой части и не могут быть длинными.

Будет ли этот материал лучше традиционных материалов для доспехов примерно в средневековье?

Классическая проблема доспехов - вес. Это по-прежнему будет иметь место с этим материалом, поскольку вся ваша броня может быть листом стали толщиной 1 мм, что лишь немного тоньше средневековых пластинчатых доспехов (1,5-3 мм) .

Еще одна проблема, которую я вижу, это сильные удары. Причина, по которой современные автомобили не такие жесткие, как автомобили 50 лет назад, заключается в том, что они могут поглощать значительную часть удара в зоне деформации, а также в том, что ускорение не так сильно воздействует на человека.
Со старыми жесткими конструкциями вы обречены погибнуть в аварии на большой скорости, даже если ваша машина совсем не деформирована.

Конечно, силы, действующие на солдат, как правило, значительно ниже, чем на водителей при высокоскоростном ударе, но я не уверен, что проблема неактуальна, поскольку я вижу распределение воздействия на тело, создающее проблему. Хотя, возможно, это было не хуже, чем с другими средневековыми доспехами.

Ответы должны уточнять, потребуются ли адаптации или изменения в традиционных конструкциях доспехов, чтобы доспехи извлекали выгоду из уникальных свойств материала и давали преимущества по сравнению с традиционными доспехами.

Этот вопрос является частью серии вопросов, касающихся проектирования оружия и доспехов с использованием выдуманных материалов с уникальными свойствами.

Что именно произойдет, если вы, например, ударите по нему молотком? Направлена ​​ли сила полностью обратно на молоток (в таком случае вы создали неподвижный объект), вибрирует ли он, как он что-то поглощает?
«Представьте металл, которому можно придать (почти) любую форму с помощью магии, но как только процесс завершится, материал станет абсолютно неизменным». Адамантий .
@Raditz_35 Любая сила просто ускоряет массу в целом, деформации нет.

Ответы (3)

Да, и с небольшим изменением традиционного дизайна

Типичное оружие наносит урон, прикладывая большую силу к небольшой площади. Броня защищает своего владельца, перераспределяя ту же силу по максимально возможной площади, вызывая меньшую силу на единицу площади.

Таким образом, хорошо сложенный кусок пластинчатой ​​брони из неизменной стали всегда будет передавать всю силу по всей своей поверхности. Вместо удара в крошечную область на груди солдата та же сила прикладывается ко всему туловищу. При особенно сильных ударах это может привести к тому, что владелец будет отброшен назад на шаг или два и может вызвать красочные синяки по всему телу, но на этом все.

Это отличается от автомобиля, где повреждение вызвано не большой силой на небольшой площади поверхности, а внезапным изменением общей скорости тела. Наличие зон деформации в ваших доспехах уменьшит силу отбрасывания, но также создаст меньшую площадь удара, если удар будет достаточно сильным, чтобы смять броню в носителя.

Отбрасывания от оружия никогда не будет достаточно, чтобы нанести травму. Поскольку оружие должно быть достаточно легким, чтобы им можно было эффективно владеть, у него не будет достаточной инерции по сравнению с солдатом, который, хотя и не движется так быстро, будет весить намного больше, чем оружие.

«некоторые красочные синяки на всем теле» — вам лучше , чтобы эта броня была адаптирована к владельцу (и чтобы владелец не менял свое телосложение), иначе любые странные точки будут фокусировать энергию обратно в эти точки. Учи!
@KlaymenDK, именно по этой причине вы наверняка наденете подкладку, например, гамбезон.

Обычная броня не сильно «поглощает» удары. Сталь служит для распределения удара по максимально возможной части пластины (и для предотвращения режущих и колющих ударов), в то время как прокладка передает удар владельцу. Воздействие не исчезает, а распространяется до такой степени, что владелец (или его рука/нога) отталкивается назад, а не прорезается.

Неизменяемая сталь была бы большим преимуществом — любую точку, где обычная броня должна иметь толщину не менее 2 мм, чтобы остановить оружие, можно сделать прочнее и легче, заменив ее на неизменяемую броню. Легкая броня может по-прежнему полагаться на обычную сталь (в зависимости от того, как ведет себя неизменяемая сталь, когда она слишком тонкая), но тяжелая броня в основном будет сделана из неизменной стали.

Я ожидаю, что тяжелая набивка лучше распределяет более мощные удары (неизменяемое оружие приведет к тому, что люди не будут так сильно заботиться о том, чтобы разбить меч о твердую броню) и, возможно, некоторые улучшения в том, как броня соединяется вместе - неизменяемые соединения могут спасти человека. от разрыва взрывом, а хорошо сконструированный элемент брони может защитить человека от раздавливания катапультой камнем.

О, и я ожидаю, что люди будут очень изобретательны в том, чтобы сделать как можно большую часть листа тоньше 1 мм ...

Все это в основном для личной брони. Имея такой прочный материал, я ожидаю более быстрых инноваций. Бронетехника и особенно огнестрельное оружие будут быстро развиваться, когда даже тяжелая пушка будет иметь ствол толщиной 1 мм (и тонны мешков с песком, чтобы она не летела назад :D ).

Другие интересные эффекты:

  • Очень большие корабли и постройки из-за неизменяемых фреймов
  • Более эффективная добыча полезных ископаемых и кузнечное дело благодаря неизменяемым инструментам
  • Вероятен переход на альтернативное оружие (огненное, газовое или просто вызывающее сотрясение мозга)
Если подумать, то неизменная сталь, если она будет достаточно доступной, станет двигателем любой отрасли. Неизменные мечи и доспехи хороши, но неизменяемые инструменты — это настоящее дело. Неизменяемые топоры могли оставаться острыми как бритва. Неизменные стамески никогда не сломаются. Неизменные мосты могут соединять океаны! (Извините, если немного отошел от темы.)
Не беспокойтесь об этом. Основная причина, по которой я ограничил этот вопрос доспехами, состоит в том, чтобы не быть слишком широким.
@MatejLieskovsky «неизменная сталь будет стимулировать любую отрасль» - возможно, за исключением инструментальной промышленности. Если ваши долота никогда не нуждаются в замене, ...
Сделайте суставы из неизменной цепи, и вы потенциально можете сделать владельца полностью невосприимчивым к обычному оружию.

Проблема деформации не является незначительной.

Большая часть энергии удара в человеческом масштабе поглощается упругой частью кривой напряжения-деформации. Основные удары автомобиля в основном поглощаются за пределами предела текучести (пластичный/неупругий), но до разрушения, когда дальнейшая энергия не поглощается. Удар, достаточный для того, чтобы вдавить обычную стальную броню, в вашей совершенно неэластичной броне передаст значительную силу пассажиру и потенциально нанесет умеренный урон.

Кривая напряжение-деформация:
поглощенная энергия представляет собой область под графиком, удары, прилагающие силы ниже предела текучести, позволят броне упруго вернуться к своей первоначальной форме, силы выше предела текучести вызовут пластические повреждения (вмятины), а броня только частично вернуться в первоначальную форму, но по-прежнему будет поглощать энергию удара.введите описание изображения здесь

https://www.instructables.com/id/Steps-to-Analyzing-a-Materials-Properties-from-its/

Магические материалы

Ваша идеальная броня должна увеличить энергию, поглощаемую в области упругости, увеличивая предел текучести, а не предотвращать любую физическую деформацию.

Если бы вы могли создать материал, отклик которого ниже предела текучести имел бы параболическую форму а Икс а не линейный, так что требуется бесконечное количество силы, чтобы заставить его сгибаться, вы затем должны настроить упругую реакцию так, чтобы разумные ожидаемые удары попадали в допустимую деформацию.

Это позволило бы выжить значительно большим воздействиям, чем бесконечный модуль Юнга, который вы предложили в вопросе.

Вы все равно сможете убить своего рыцаря, если столкнете его с грузовиком.

Если вы придерживаетесь линейной упругой реакции, вы сможете раздавить рыцаря в его доспехах.

Если вы выберете параболический ответ, рыцарь будет убит ускорением до того, как броня деформируется до такой степени, что раздавит его.

В любом случае броня вернется к правильной форме после удара.

Хорошо, просто чтобы я не понял кое-что неправильно: ваш вывод состоит в том, что материал, который не может поглощать удары, не был бы полезен для брони, но броня, которая будет иметь отношение x² вместо линейного в модуле Юнга. часть была бы более полезной, верно? Не могли бы вы отредактировать свой ответ, чтобы уточнить вывод по предложенному материалу? Я совершенно уверен в том, что вы имеете в виду, но я не ожидаю, что все остальные смогут извлечь это из вашего ответа в его нынешнем виде.
Если реакция материала параболическая, бесконечная сила — даже при бесконечном пределе текучести — все равно вызовет бесконечную деформацию. Когда сила будет снята, доспехи вернутся в исходное состояние, но рыцарь будет мертв. Просто небольшое математическое уточнение, в остальном весь ответ мне хорошо объяснен.
@theGarz да, я тоже это понял. Его предложение представляет собой другой материал, не такой материал, о котором идет речь, который имел бы бесконечный модуль Юнга и, следовательно, не подвергался бы деформации.
@ArtificialSoul, я немного изменил формулировку, но да, я склоняюсь к немного другому материалу, чем вы предлагаете, но не сильно отличающемуся от той же концепции. В любом случае он служит для того, чтобы броня оставалась жизнеспособной после появления огнестрельного оружия. Пушечное ядро ​​вполне может убить вашего рыцаря, мой, надеюсь, выживет. Хотя мой рыцарь может умереть, если на него упадет замок, ваш потенциально может выжить в зависимости от конструкции доспехов.
«Вы все равно сможете убить своего рыцаря, если столкнете его с грузовиком». Если у вас есть старинные бронированные рыцари, делящие главную улицу с современными грузовиками, я предполагаю, что у вас есть ... другие проблемы.
@KlaymenDK, я всегда был поклонником нелогичных крайностей. Я чувствовал, что «Если вы ударите его достаточно сильно, вы все равно его убьете» лучше всего иллюстрируется грузовиком.
Тяжелая, неизменная сталь: конструкция брони
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v