تكنولوجيا الدفاع — - دراسة تجريبية لقدرات مقاومة الرصاص لكيفلر ، بأوزان مختلفة وعدد طبقات ، مع مقذوفات 9 ملم

2.1.هلام باليستي

تم صنع الجل الباليستي من الجيلاتين غير المنكه.يجب أن تكون كثافة واتساق الجل هي نفسها المستخدمة من قبل مكتب التحقيقات الفيدرالي (FBI).لتحقيق نفس الاتساق ، التعليمات الواردة في المرجع.[30] وتم اختباره وفقًا للمعايير الموضحة في المرجع.[31].

يتم خلط 8 أكواب (250 مل) من مسحوق الجيلاتين غير المنكه (حوالي 1.25 كجم) مع 8 لترات من الماء (جزء واحد من الجيلاتين لكل 4 أجزاء من الماء) حتى يذوب المسحوق بالكامل.بعد صب المحلول في الحاويات (تم استخدام حاويات 2 × 5 لتر للخليط أعلاه) ، تم سكب 5 قطرات من الزيت العطري (زيت أوراق القرفة الأساسي) فوق المحلول وتقليبها برفق.سبب الزيت العطري هو السماح للفقاعات الموجودة في المحلول بالتبدد ، وإعطاء الهلام الباليستي رائحة محسنة.يتم وضع المحلول في الحاويات الموضوعة في الثلاجة.كان الجل الباليستي جاهزًا للاستخدام بعد 36 ساعة من تصنيعه ثم لفه بغلاف السيلوفان.يتوفر مقطع فيديو يوضح تفاصيل صنع الجل الباليستي منhttps://www.youtube.com/watch؟v=0nLWqJauFEw.

تم حساب كثافة الجل الباليستي 996 كم / م3(99.6٪ من كثافة الماء).متوسط ​​كثافة دم الإنسان والدهون والعضلات [32] ، وهو تناسق لحم الإنسان ، 1004 كجم / م3.يعتبر اختلاف الكثافة بنسبة 0.8٪ مقبولًا للهلام الباليستي لتكرار لحم جسم الإنسان.

2.2.كيفلر عينات

تم استخدام ثلاثة أوزان من قماش Kevlar في الاختبارات ، وهي 160 GSM و 200 GSM و 400 GSM.نظرًا لأنه يمكن استخدام كيفلر كمادة منسوجة ، يمكن استخدام أعلى قوة للمادة في اتجاه 0-90.تم تكديس العينات باتجاه 45 / + 45 (شبه خواص) والذي يمتص طاقة أكثر عند الاصطدام أكثر من 0-90 اتجاهًا مكدسًا على بعضها البعض [33].تم إجراء العينات التي تم استخدامها في الاختبارات في مضاعفات 3 طبقات حيث تم وضع كل عينة في طبقات بترتيب 90 / ± 45/90.عندما تم وضع عينتين أو ثلاث عينات فوق بعضها البعض ، تم عمل ذلك بحيث يتم وضع الطبقة الأخيرة من عينة واحدة عند 45 درجة للطبقة التالية من العينة التالية.

تم تقسيم صفائح كيفلر وتقطيعها إلى أوراق بحجم A4 لتحضيرها لربطها ببعضها البعض باستخدام راتنجات الايبوكسي الموصى بها والمقسية.تركت العينات لتجف.تم قطع العينات بعد تثبيت الراتنج وربطها ببعضها البعض ووضعها في مكانها لإجراء الاختبارات.

تم إجراء الاختبارات الباليستية باستخدام نوعين مختلفين من الذخيرة ، وهما سترة معدنية كاملة (FMJ) ونقطة مجوفة مغلفة (JHP) من عيار Parabellum (P أو Para قصير) 9 مم.يتم وصف الطريقة المستخدمة لاختبار العينات بعد ذلك:

• 1)

• تم إعداد كرونوغراف للأسلحة النارية لقياس سرعات الرصاصة.تم وضع الكرونوغراف على بعد 2 متر من فوهة الأسلحة النارية لمنع شعلة الفوهة لإعطاء قراءات غير دقيقة.

• 2)

• تم إجراء اختبار أساسي لتحديد سرعة الرصاصة مباشرة في الهلام الباليستي.معادلة الطاقة الحركية
  E=(1/2)mv2

  تم استخدامه لتحديد الطاقة ومسافة الاختراق في الهلام الباليستي.

• 3)

• الكيفلرثم تم وضع العينات أمام الجل الباليستي ووضع هذا على بعد متر واحد من الكرونوغراف.سبب المسافة التي تبلغ 1 متر هو تكرار أسوأ سيناريو حيث يتم إطلاق النار على شخص أو كائن من مسافة قريبة.

• 4)

• تم تصوير العينة مع مرور المقذوف عبر الكرونوغراف لتحديد سرعته الأولية.بعد ذلك ، يتم اختراق العينة ووضع القذيفة في الجل الباليستي.تم استخدام سرعات الاختبارات للحصول علىمتوسط ​​السرعةالقراءة التي تم استخدامها لتحديث القيم في الخطوة 2.

• 5)

• تم قياس وتسجيل مسافة الاختراق في الجل الباليستي.

• 6)

• تكررت الخطوة 2 لكل نوع من الذخيرة المستخدمة في الاختبارات.تكررت الخطوة 3 إلى الخطوة 5 لكل عينة من عينات كيفلر.تم تكرار اختبار مع ذخيرة محددة إذا لم تتحرك المقذوفة مباشرة داخل الهلام الباليستي ، أو إذا اخترقت عينة كيفلر في منطقة اعتُبرت غير سليمة من الناحية الهيكلية.

مع عينات الطبقات الثلاث ، تحركت مقذوفات Parabellum FMJ مقاس 9 ملم أقل قليلاً مقارنة بالحالة التي لا تحتوي على كيفلر.انتقلت المقذوفات ذات النقاط المجوفة إلى مسافة أبعد بالمقارنة مع حالة عدم وجود كيفلر.لم تتشوه قذيفة Parabellum مقاس 9 مم (رقم 4) كثيرًا ، لكن الغلاف النحاسي بدأ في تقطيع القذيفة.

أشارت الاختبارات التي تم إجراؤها باستخدام 6 طبقات من 160 GSM Kevlar إلى أن مقذوفات Parabellum المجوفة مقاس 9 مم ذهبت إلى أبعد من ذلك مقارنة بعدم وجود اختبارات اختراق من Kevlar مع المقذوف رقم 4 الذي يسير بنفس المسافة تقريبًا مثل قذيفة FMJ.

مع 9 طبقات من 160 GSM Kevlar ، أظهرت المسافات المقابلة التي قطعتها المقذوفات الموجودة في الهلام أن أرقام المقذوفات 1 و 3 و 4 ذهبت إلى أبعد من ذلك بعد أن مرت عبر 9 طبقات من 160 GSM Kevlar ، مقارنةً بالمقذوفات التي تم إطلاقها في البالستية هلام (لا كيفلر).

أظهرت الاختبارات التي أجريت على 12 طبقة من 160 GSM Kevlar أن جميع المقذوفات تظهر اتجاهًا متناقصًا لعمق الاختراق مقارنة بـ 9 طبقات.

كما رأينا فيتين. 3تتقلب أعماق اختراق المقذوفات مع زيادة العمق مع زيادة عدد الطبقات ، ومع ذلك لوحظ انخفاض من 9 إلى 12 طبقة في جميع الحالات.وقد لوحظ أن المقذوفات ذات النقاط المجوفة اخترقت طبقات كيفلر وفي هذه العملية تم سد النقطة المجوفة بمواد كيفلر.بمجرد وصول هذه المقذوفات ذات النقاط المجوفة إلى الجل الباليستي ، فإنها تعمل بنفس طريقة أداء قذيفة FMJ.نظرًا للسبب المذكور أعلاه باستخدام عينات Kevlar المستخدمة ، توغلت المقذوفات بشكل أكبر في الهلام الباليستي مقارنةً بالاختبارات التي تم إجراؤها بدون كيفلر.بمجرد اختراق طبقات كافية من الكيفلار لامتصاص طاقة كافية ، أظهر المقذوف خصائص اختراق أقل في الهلام الباليستي.لوحظت هذه الخاصية في الاختبارات الأخرى ، مع اختلاف أوزان الكيفلار كما وردت في هذه الورقة.

3.4.200 GSMكيفلر

تم إجراء 200 اختبار GSM Kevlar مع عينات من 3 و 6 و 9 و 12 و 15 طبقة.نظرًا لاستخدام 200 GSM Kevlar بشكل شائع للسترات الواقية من الرصاص ، فقد تقرر إجراء اختبارات مع 15 طبقة.تظهر نتائج اختراق الجل الباليستي فيالشكل 4.

أظهرت الاختبارات التي أجريت مع 3 طبقات من 200 GSM Kevlar أن مقذوفات Parabellum FMJ عيار 9 ملم مرت عبر الهلام الباليستي ولم يتم تقليل المسافات التي قطعتها مقارنة بعلبة no Kevlar.انتشرت مقذوفات Parabellum ذات النقاط المجوفة مقاس 9 مم كما هو متوقع ، وكان غلاف المقذوف Parabellum رقم 4 مقاس 9 مم مثبتًا في الجل الباليستي ، ومع ذلك استمرت المقذوفات الرصاصية وتوقفت كما هو مسجل فيالشكل 4.

مع 6 طبقات من 200 GSM Kevlar ، لوحظ أن مسافة اختراق المقذوف 1 في الهلام الباليستي انخفضت بينما انتقلت المقذوفات 2 و 3 و 4 إلى الهلام الباليستي مقارنة بحالة No Kevlar.

أظهرت الاختبارات التي أجريت على 9 طبقات من 200 GSM Kevlar أن المقذوف رقم 2 قد انتقل إلى داخل الهلام الباليستي مقارنةً بعلبة no Kevlar.وقد لوحظ أن المقذوفين 3 و 4 قد سدا كيفلر في النقطة المجوفة مما حال دون تكاثره.سافر المقذوفان 3 و 4 إلى الهلام الباليستي بعد اختراق 9 طبقات من 200 GSM Kevlar بالمقارنة مع حالة no Kevlar.

من خلال الاختبارات التي أجريت مع 12 طبقة من 200 GSM Kevlar ، لوحظ أن مقذوفات Parabellum FMJ مقاس 9 ملم ، رقم 1 و 2 ، كان لها رأس مسطح بعد الاختراق.المقذوف رقم 4 ، على الرغم من عدم تكاثره كثيرًا مع وجود نقطة مجوفة مسدودة بكيفلر ، تم تسطيحها بشكل أكبر في الرأس.لم تتكاثر المقذوفات رقم 3 كثيرًا ، ولكن كان هناك دليل على تشوه رأس الرأس.

الاختبارات التي أجريت مع 15 طبقة من 200 GSM Kevlar ، كانت تحتوي على مقذوفين FMJ يشيران إلى علامات تكاثر.يظهر رقم المقذوف 1 و 2 انخفاضًا في عمق الاختراق في الهلام الباليستي مقارنةً بحالة عدم كيفلر.في الحالة الحالية ، تم إيقاف المقذوفين 3 و 4 بواسطة طبقات كيفلر.

كما رأينا فيالشكل 4، عندما يتم أخذ المتوسطات بين النقاط في الاعتبار ، يبدو أنه يشير إلى حدوث تدرج خطي لتقليل الاختراق في الهلام الباليستي ، بمجرد الوصول إلى الذروة عند 6 طبقات تقريبًا من 200 GSM Kevlar.يُظهر جهاز 200 GSM Kevlar أداءً أفضل مقارنةً بـ 160 GSM Kevlar ، كما هو متوقع.في 15 طبقة من 200 GSM Kevlar ، تم إيقاف المقذوفات رقم 3 و 4 ، ولكن ليس المقذوفات رقم 1 و 2. بعد متوسط ​​التدرج ، يُقدر أن المقذوفات رقم 1 و 2 ستتوقف باستخدام 18 و 21 طبقة محتملة. 200 GSM كيفلر ، على التوالي.

• تم إجراء 400 اختبار GSM Kevlar باستخدام عينات من 3 و 6 و 9 و 12 طبقة ، كما يتضح من النتائج الموضحة فيالشكل 5.

4. تحليل ومناقشة النتائج

الشكل 6يوضح مقارنة أعماق الاختراق لمقذوفات مختلفة في 3 طبقات من 160 GSM و 200 GSM و 400 GSM Kevlar.كما رأينا فيالشكل 6مع مقذوفات Parabellum المجوفة مقاس 9 مم ، أوقفت 3 طبقات من 200 GSM Kevlar المقذوفات في أقصر مسافة.3 طبقات من 400 GSM و 160 GSM Kevlar أوقفت المقذوفات 1 و 2 على التوالي.

الشكل 7والشكل 9تشير إلى عدم وجود خصائص متشابهة مع مقذوفات مختلفة لعددين مختلفين من طبقات GSM المتشابهة.مثال على ذلك 12 طبقة من 200 GSM Kevlar و 6 طبقات من 400 GSM Kevlar.كل من هذه العينات لديها ما مجموعه 2400 GSM Kevlar لكل منهما.عند مقارنة هاتين العينتين المختلفتين ، فإنها لا تقلل من مسافة المقذوفات بمقدار مماثل.يمكن ملاحظة الارتباطات والاستنتاجات المماثلة من 3 طبقات من 400 GSM Kevlar و 6 طبقات من 200 GSM Kevlar.تحتوي كل حالة من هذه الحالات على 1200 عينة GSM ، ولكن ليس لها خصائص مماثلة في النتائج.

متوسط ​​منحنيات المقذوفين 1 و 2 ، كما هو موضح فيالشكل 4، تشير إلى أن المقذوفات ستتوقف عند 6 و 7 مضاعفات من 3 طبقات من 200 GSM Kevlar ، على التوالي (أي 18 و 21 طبقة من 200 GSM Kevlar).هناك اتجاه يضاعف عدد طبقات الكيفلار المطلوبة تقريبًا ، مقارنةً بطبقة الكيفلار التالفة الفعلية لإيقاف القذائف.مع 18 و 21 طبقة من 200 GSM Kevlar ، سيؤدي ذلك إلى توقف المقذوفتين 1 و 2 في حوالي 9 و 10 طبقات من كيفلر.يرتبط هذا العدد من الطبقات بعدد طبقات الكيفلار التي تحتوي عليها سترات الكيفلار المضادة للرصاص المتوفرة تجاريًا فقط.

بعض العناصر للرجوع اليها:

https://www.senkencorp.com/bullet-proof-vest/military-vip-police-concealable-light-weight.html

https://www.senkencorp.com/bullet-proof-vest/high-quality-military-use-tactical-armor.html

https://www.senkencorp.com/bullet-proof-vest/military-ballistic-nij-iiia-pe-or-kevlar.html

https://www.senkencorp.com/bullet-proof-vest/bulletproof-vest-fdy3r-sk15.html

مقاطع فيديو للرجوع اليها:

https://www.youtube.com/watch؟v=Zc-HYAXSaqs

https://www.youtube.com/watch؟v=YtBaebU7CTw

5. الاستنتاجات

مقارنات بين 160 GSM و 200 GSM و 400 GSMكيفلرتحت التأثير الباليستي تم إجراء الاختبارات الباليستية باستخدام ذخيرة Parabellum عيار 9 ملم وعدد مختلف من طبقات كيفلر.وقد لوحظ أن بضع طبقات من الكيفلار ليست فعالة في إيقاف المقذوفات ، بل تجبر المقذوفات على الانتقال لمسافة أبعد في الهلام الباليستي.بمجرد زيادة عدد الطبقات ، لوحظ انخفاض تغلغل القذيفة في الهلام الباليستي.سبب هذه الذروة في الاختراق ، خاصة مع المقذوفات ذات النقاط المجوفة ، كان بسبب الفتحة التي تملأ بمادة كيفلر وجعلها تعمل كقذيفة FMJ.ولوحظت تدرجات سالبة متوسطة مماثلة بين مقذوفات FMJ ونقطة مجوفة ، بمجرد الوصول إلى الذروة.

تلخيصًا لمساهمات هذه الورقة ، يمكن استنتاج ما يلي:

• 1)

• تم التحقق من فعالية طبقات مختلفة من 160 GSM و 200 GSM و 400 درجة GSM من طبقات Kevlar مع هلام باليستي ، ووجد أن 200 GSM Kevlar كان أكثر فعالية لإيقاف قذيفة 9 ملم Parabellum.

• 2)

• لقد وجد أنه لا توجد علاقة خطية بين نوعين مختلفين من Kevlar بأوزان مختلفة (مثل 200 GSM و 400 GSM Kevlar) ، على شكل طبقات بحيث يكون لهما نفس الوزن المجمع.

• 3)

• تم اختبار أربعة أنواع مختلفة من ذخيرة Parabellum عيار 9 مم ، وتم تحديد أعماق تغلغلها في الهلام الباليستي لطبقات مختلفة من Kevlar.

• 4)

• تم تقييم أنه بالنسبة لذخيرة Parabellum مقاس 9 ملم ، والتي تستخدم بشكل شائع في جميع أنحاء العالم ، يلزم 21 طبقة من 200 GSM Kevlar كحد أدنى لإيقاف القذيفة.يُقترح ، كإجراء احترازي للسلامة ، تضمين عامل أمان إضافي لأن الاختراق يعتمد أيضًا على ملف تعريف المقذوف.

بناءً على النتائج المعروضة أعلاه لخصائص طبقات كيفلر ذات الأوزان المختلفة ، من المأمول أن يتم استخدام هذه الخصائص لتطوير وتصميم سترات واقية من الرصاص آمنة وفعالة.

الاتجاه العام الذي يتطلب مضاعفة كمية طبقات الكيفلار مقارنة بالكمية الفعلية للطبقات التالفة ، سيكون من المفيد استكشافه في مزيد من البحث باستخدام ذخيرة مختلفة.سيكون البحث المستقبلي أيضًا قادرًا على الإشارة إلى تأثير الاختراق الذي تحدثه المقذوفات والذخيرة ذات العيار الأصغر على كيفلر مقارنةً بالذخيرة من عيار 9 ملم.وبالمثل ، ستكون الأبحاث المستقبلية قادرة على تحديد كيفية اختراق الذخائر والمقذوفات المختلفة لـ 200 GSM Kevlar مثل Kevlar المستخدم فقط في السترات الواقية من الرصاص.مع الخصائص التي لوحظت مع اختراق المقذوفات ذات النقاط المجوفة بشكل أعمق في الهلام الباليستي ، بعد سد النقطة المجوفة بكيفلر ، سيسمح البحث المستقبلي بتحديد ما إذا كان سيحدث تأثير مماثل في سيناريو اخترقت فيه المقذوفة الملابس ، قبل اختراق اللحم. .

شكر وتقدير

تم تمويل البحث جزئيًا من قبلالمؤسسة الوطنية للبحوث.تم الاعتراف بالشركات والأفراد التاليين لمساعدتهم وتوجيههم واستخدامهم لمرافقهم ، بالترتيب الأبجدي: Borrie Bornman ، John Evans ، مركز تدريب وتقييم كفاءة الأسلحة النارية (+27 39315 0379 ؛fcatc1@webafrica.org.za) ، Henns Arms (تاجر الأسلحة النارية وصانع الأسلحة ؛www.hennsarms.co.za؛info@hennsarms.co.za)، River Valley Farm & Nature Reserve (+27 82694 2258 ؛https://www.rivervalleynaturereserve.co.za/؛info@jollyfresh.co.za) مارك لي وديفيد وناتاشا روبرت ، سيمز آرمز (+27 39315 6390 ؛https://www.simmsarms.co.za؛simmscraig@msn.com) ، عمليات السماء الجنوبية (+27 31579 4141 ؛www.skyops.co.za؛mike@skyops.co.za) ، لويس وليوني ستوبفورث.وتجدر الإشارة إلى أن آراء المؤلفين في هذه الورقة ليست بالضرورة آراء الشركات والمؤسسات والأفراد المذكورين أعلاه.لم يتلق المؤلفون أي مكاسب مالية للاختبارات التي أجريت.