Kaitsetehnoloogia – erineva raskuse ja kihtide arvuga kevlari kuulikindluse katseline uuring 9 mm mürskudega

2.1.Ballistiline geel

Ballistiline geel valmistati maitsestamata želatiinist.Geeli tihedus ja konsistents peavad olema samad, mida kasutab Föderaalne Juurdlusbüroo (FBI).Sama järjepidevuse saavutamiseks järgige viites toodud juhiseid.[30] järgiti ja seda on testitud viites kirjeldatud standardite suhtes.[31].

8 tassi (250 ml) maitsestamata želatiinipulbrit (umbes 1,25 kg) segatakse 8 L veega (1 osa želatiini iga 4 osa vee kohta), kuni kogu pulber on lahustunud.Pärast lahuse anumatesse kallamist (eespool nimetatud segu jaoks kasutati 2 × 5 l mahuteid) valati lahusele 5 tilka eeterlikku õli (kaneelilehe eeterlikku õli) ja segati ettevaatlikult sinna.Eeterliku õli põhjus on võimaldada lahuses olevatel mullidel hajuda ja anda ballistilisele geelile parem lõhn.Lahus asetatakse külmkappi asetatud konteineritesse.Ballistiline geel oli kasutamiseks valmis 36 tundi pärast valmistamist ja seejärel mähiti see tsellofaani ümbrisesse.Ballistilise geeli valmistamise üksikasju näitav video on saadaval aadressilhttps://www.youtube.com/watch?v=0nLWqJauFEw.

Ballistilise geeli tiheduseks arvutati 996 km/m3(99,6% vee tihedusest).Inimese vere, rasva ja lihaste keskmine tihedus [32], mis on inimliha konsistents, on 1004 kg/m3.Ballistilise geeli puhul peetakse inimkeha jäljendamiseks vastuvõetavaks tiheduse erinevust 0,8%.

2.2.Kevlar proovid

Testides kasutati kolme raskust Kevlar kangast, nimelt 160 GSM, 200 GSM ja 400 GSM.Kuna kevlarit saab kasutada kootud materjalina, saab materjali suurimat tugevust kasutada orientatsioonis 0–90.Proovid virnastati –45/+45 (kvaasiisotroopse) orientatsiooniga, mis neelab kokkupõrkel rohkem energiat kui 0–90 üksteise peale asetatud asendit.33].Katsetes kasutatud proovid valmistati 3 kihina, kus iga proov oli kihiline suurusjärgus 90/±45/90.Kui kaks või kolm proovi asetati üksteise peale, tehti seda nii, et ühe proovi viimane kiht asetati järgmise proovi järgmise kihi suhtes 45° nurga all.

Kevlari lehed jagati ja lõigati A4 formaadis lehtedeks, et valmistada need kokku sidumiseks, kasutades soovitatud epoksüvaiku ja kõvendit.Proovid jäeti kuivama.Proovid lõigati pärast vaigu tardumist ja kinnitati üksteise külge ning asetati katsete läbiviimiseks oma kohale.

Ballistilisteks katseteks kasutati kahte erinevat laskemoona, nimelt 9 mm Parabellumi (lühemalt P või Para) kaliibriga täismetallist ümbrist (FMJ) ja mantliga õõnesotsaga (JHP).Proovide testimiseks kasutatud meetodit kirjeldatakse järgmiselt:

• 1)

• Kuulide kiiruse mõõtmiseks pandi üles tulirelva kronograaf.Kronograaf paigutati tulirelvade koonust 2 m kaugusele, et suuleek ei annaks ebatäpseid näitu.

• 2)

• Alusjoone test viidi läbi, et määrata kuuli kiirus otse ballistilises geelis.Kineetilise energia võrrand
  E=(1/2)mv2

  kasutati ballistilise geeli sissetungimise energia ja kauguse määramiseks.

• 3)

• TheKevlarSeejärel asetati proovid ballistilise geeli ette ja see asetati kronograafist 1 m kaugusele.1 m kauguse põhjuseks on halvima stsenaariumi kordamine, kus inimest või objekti tulistatakse lähedalt.

• 4)

• Proov tulistati nii, et mürsk läbis kronograafi, et määrata selle algkiirus.Pärast seda tungitakse proov läbi ja mürsk asetatakse ballistilise geeli sisse.Katsete kiirusi kasutati ankeskmine kiiruslugemine, mida kasutati väärtuste värskendamiseks etapis 2.

• 5)

• Mõõdeti ja registreeriti ballistilise geeli tungimise kaugus.

• 6)

• 2. sammu korrati iga katsetes kasutatud laskemoona tüübi puhul.Etapp 3 kuni 5 korrati iga Kevlari proovi jaoks.Katse konkreetse laskemoonaga korrati, kui mürsk ei liikunud ballistilises geelis otse või kui see tungis Kevlari proovi piirkonda, mida ei peetud struktuurselt usaldusväärseks.

Kolmekihiliste näidiste puhul liikusid 9 mm Parabellum FMJ mürsud veidi vähem kui kevlarita.Õõnesotsaga mürsud liikusid kaugemale kui Kevlari korpuseta.9 mm Parabellumi mürsk (number 4) eriti ei deformeerunud, kuid messingist ümbris hakkas mürsku maha kiskuma.

Katsed, mis viidi läbi 6 kihiga 160 GSM Kevlariga, näitasid, et 9 mm Parabellumi õõnsa otsaga mürsud läksid kaugemale kui mitte ühtegi Kevlari läbitungimiskatset, kusjuures mürsk number 4 läks peaaegu samale kaugusele kui FMJ mürsk.

160 GSM kevlari 9 kihiga näitasid geelis olevate mürskude poolt läbitud vastavad vahemaad, et mürsud numbrid 1, 3 ja 4 läksid pärast 9 kihi 160 GSM kevlari läbimist kaugemale, võrreldes ballistikasse lastud mürskudega. geel (kevlar puudub).

Katsed, mis viidi läbi 12 kihiga 160 GSM Kevlariga, näitavad, et kõik mürsud näitavad läbitungimissügavuse vähenemist, võrreldes 9 kihiga.

Nagu nähaJoonis 3, mürskude läbitungimissügavused kõiguvad koos sügavusega kihtide arvu suurenedes, kuid siiski täheldatakse kõigil juhtudel vähenemist 9-lt 12-le.Täheldati, et õõnsa otsaga mürsud tungisid läbi Kevlari kihtide ja selle käigus blokeeriti õõnespunkt kevlari materjaliga.Kui need õõnsa otsaga mürsud jõuavad ballistilise geelini, toimivad nad samal viisil kui FMJ mürsk.Eespool nimetatud põhjuse tõttu tungisid mürsud kasutatud kevlari proovide puhul kaugemale ballistilise geeli sisse, võrreldes katsetega, mis tehti ilma kevlarita.Ainult siis, kui piisava energia neelamiseks oli tunginud piisavalt kevlari kihte, ilmnes mürsul ballistilise geeli sissetungimise vähenemine.Seda omadust täheldati teistes katsetes, mille kevlarid olid selles artiklis esitatud erineva kaaluga.

3.4.200 GSMKevlar

200 GSM-kevlari testi viidi läbi 3-, 6-, 9-, 12- ja 15-kihiliste proovidega.Kuna kuulivestide jaoks kasutatakse tavaliselt 200 GSM Kevlarit, otsustati katsed teha 15 kihiga.Ballistilise geeli sissetungimise tulemused on näidatud jooniselJoonis 4.

Kolme kihiga 200 GSM Kevlariga tehtud katsed näitavad, et 9 mm Parabellum FMJ mürsud läbisid ballistilise geeli ja nende läbitud vahemaad võrreldes ilma Kevlari korpusega ei vähenenud.9 mm Parabellumi õõnsa otsaga mürsud kukkusid ootuspäraselt välja ja 9 mm Parabellumi mürsu number 4 messingist ümbris oli ballistilise geeli sisse surutud, kuid juhtmürsk jätkas ja peatus, nagu registreeritiJoonis 4.

200 GSM kevlari kuue kihi puhul täheldati, et mürsu 1 läbitungimiskaugus ballistilises geelis vähenes, samal ajal kui mürsud 2, 3 ja 4 läksid ballistilise geeli sisse, võrreldes ilma Kevlari korpusega.

Katsed, mis viidi läbi 9 kihiga 200 GSM Kevlariga, näitavad, et mürsk number 2 liikus ballistilises geelis kaugemale kui Kevlari korpuseta.Täheldati, et mürskude 3 ja 4 õõnesotsas oli kevlar blokeeritud, mis takistas selle seente levikut.Mürsud 3 ja 4 liikusid kaugemale ballistilises geelis pärast 9 kihi 200 GSM kevlari läbistamist võrreldes ilma Kevlari korpusega.

Katsetes, mis viidi läbi 12 kihiga 200 GSM Kevlariga, täheldati, et 9 mm Parabellum FMJ mürskudel number 1 ja 2 oli pärast läbistamist lamedam pea.Mürsk number 4, kuigi kevlariga blokeeritud õõnesotsaga ei seenetatud, oli peas rohkem lapik.Mürsk number 3 ei seene palju, kuid oli tõendeid pea otsa deformeerumisest.

Katsetes, mis viidi läbi 15 kihiga 200 GSM Kevlariga, olid mõlemad FMJ mürsud, mis viitasid seente levikule.Mürsu numbrid 1 ja 2 näitavad ballistilises geelis läbitungimissügavuse vähenemist võrreldes ilma Kevlari korpusega.Käesoleval juhul peatasid mürsud 3 ja 4 Kevlari kihid.

Nagu nähaJoonis 4, kui võtta arvesse punktide vahelisi keskmisi, näib see viitavat ballistilise geeli sissetungimise vähenemise lineaarsele gradientile, kui on saavutatud 200 GSM kevlari ligikaudu 6 kihi tipp.200 GSM kevlar näitab ootuspäraselt paremat jõudlust võrreldes 160 GSM kevlariga.200 GSM Kevlari 15 kihi juures on mürsud nr 3 ja 4 peatatud, kuid mitte mürsud nr 1 ja 2. Keskmist gradienti järgides arvatakse, et mürsud nr 1 ja 2 peatatakse, kasutades võimalusel 18 ja 21 kihti. vastavalt 200 GSM Kevlar.

• 400 GSM Kevlari testid viidi läbi, kasutades 3, 6, 9 ja 12 kihi proove, nagu näitavad tulemused, mis on näidatudJoonis 5.

4. Tulemuste analüüs ja arutelu

Joonis 6näitab erinevate mürskude läbitungimissügavuse võrdlust 3 kihti 160 GSM, 200 GSM ja 400 GSM Kevlar.Nagu nähaJoonis 69 mm Parabellumi õõnsa otsaga mürskudega peatas 3 kihti 200 GSM Kevlarit mürsud kõige lühema vahemaa tagant.3 kihti 400 GSM ja 160 GSM kevlarit peatasid vastavalt mürsud 1 ja 2 kõige enam.

Joonis 7,Joonis 9näitavad, et kahe erineva arvu sarnase GSM-i kihtide puhul ei ole erinevate mürsudega sarnaseid omadusi.Näiteks on 12 kihti 200 GSM kevlarit ja 6 kihti 400 GSM kevlarit.Mõlemal näidisel on kokku 2400 GSM-kevlarit.Nende kahe erineva proovi võrdlemisel ei vähenda need mürskude kaugust sarnasel määral.Sarnaseid korrelatsioone ja järeldusi võib täheldada 3 kihi 400 GSM kevlarit ja 6 kihti 200 GSM kevlarit.Kõigil neil juhtudel on 1200 GSM-proovi, kuid neil ei ole tulemustes sarnaseid omadusi.

Mürsu 1 ja 2 keskmised kõverad, näidatud jooniselJoonis 4, näitavad, et mürsud peatuksid vastavalt 200 GSM kevlari 3 kihi 6 ja 7 kordajaga (st 200 GSM kevlari 18 ja 21 kihti).On suundumus, et mürskude peatamiseks vajaminevate Kevlari kihtide arv kahekordistub võrreldes tegeliku kahjustatud kevlariga.200 GSM-kevlari 18 ja 21 kihi korral peatuvad mürsud 1 ja 2 ligikaudu 9 ja 10 kevlari kihis.See kihtide arv korreleerub kevlari kihtide arvuga, mida kaubanduslikult saadavad kevlariga kuulikindlad vestid sisaldavad.

Mõned üksused teile viitamiseks:

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

Videod teile viitamiseks:

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

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

5. Kokkuvõtted

160 GSM, 200 GSM ja 400 GSM võrdlusedKevlarballistilise löögi all on tehtud 9 mm Parabellum laskemoonaga ja erineva arvu kevlarikihtidega tehtud ballistilisi katseid.Täheldati, et paar Kevlari kihti ei peata mürske tõhusalt, vaid pigem sunnib mürske liikuma kaugemale ballistilises geelis.Alles siis, kui kihtide arvu suurendati, täheldati mürsu läbitungimise vähenemist ballistilises geelis.Selle läbitungimise tipu põhjuseks, eriti õõnesotsaga mürskude puhul, oli tingitud sellest, et auk täitus Kevlari materjaliga ja pani selle toimima FMJ mürsuna.Sarnaseid keskmisi negatiivseid gradiente täheldati FMJ ja õõnsa punktiga mürskude vahel, kui tipp on saavutatud.

Selle artikli panuste kokkuvõtteks võib järeldada:

• 1)

• Uuriti erinevate ballistilise geeliga 160 GSM, 200 GSM ja 400 GSM klassi kevlari kihtide efektiivsust ning leiti, et 200 GSM Kevlar oli efektiivsem 9 mm Parabellumi mürsu peatamiseks.

• 2)

• Leiti, et kahe erinevat tüüpi erineva kaaluga kevlari (nt 200 GSM ja 400 GSM kevlar) vahel ei ole lineaarset seost, mis on kihiti nii, et nende kombineeritud kaal oleks sama.

• 3)

• Katsetati nelja erinevat tüüpi 9 mm Parabellumi laskemoona ja tuvastati nende läbitungimissügavused ballistilises geelis erinevate kevlari kihtide puhul.

• 4)

• Hinnati, et maailmas kõige sagedamini kasutatava 9 mm Parabellumi laskemoona jaoks on mürsu peatamiseks vaja vähemalt 21 kihti 200 GSM kevlarit.Ettevaatusabinõuna soovitatakse lisada täiendav ohutusfaktor, kuna läbitung sõltub ka mürsu profiilist.

Ülalpool erineva kaaluga Kevlari kihtide omaduste kohta esitatud tulemuste põhjal loodetakse, et neid omadusi saab kasutada ohutute ja tõhusate kuulikindlate vestide väljatöötamiseks ja kujundamiseks.

Üldist suundumust, et kevlari kihte on vaja kahekordselt, võrreldes tegelike kahjustatud kihtide arvuga, tasuks uurida edasistes uuringutes erineva laskemoonaga.Tulevased uuringud võiksid näidata ka väiksema kaliibriga mürskude ja laskemoona läbitungimisefekti Kevlarile võrreldes 9 mm para-laskemoonaga.Samamoodi on tulevaste uuringute abil võimalik tuvastada, kuidas erinevad laskemoonad ja mürsud tungivad läbi 200 GSM-kevlari, näiteks kevlari, mida kasutatakse ainult kuulikindlates vestides.Kui õõnesotsaga mürsud tungivad ballistilise geeli sügavamale sisse, võimaldaksid tulevased uuringud kindlaks teha, kas sarnane mõju ilmneb stsenaariumi korral, kus mürsk tungib läbi riiete enne liha tungimist. .

Tänuavaldused

Uuringut on osaliselt rahastanudRiiklik Teadusfond.Järgmisi ettevõtteid ja üksikisikuid tunnustatakse nende abi, juhendamise ja rajatiste kasutamise eest tähestikulises järjekorras: Borrie Bornman, John Evans, tulirelvade pädevuse hindamise ja koolituskeskus (+27 39 315 0379;fcatc1@webafrica.org.za), Henns Arms (tulirelvade edasimüüja ja relvasepp);www.hennsarms.co.za;info@hennsarms.co.za), River Valley talu ja looduskaitseala (+27 82 694 2258;https://www.rivervalleynaturereserve.co.za/;info@jollyfresh.co.za), Marc Lee, David ja Natasha Robert, Simms Arms (+27 39 315 6390;https://www.simmsarms.co.za;simmscraig@msn.com), Southern Sky Operations (+27 31 579 4141;www.skyops.co.za;mike@skyops.co.za), Louis ja Leonie Stopforth.Tuleb märkida, et käesoleva töö autorite arvamused ei pruugi olla ülalmainitud ettevõtete, organisatsioonide ja üksikisikute arvamused.Autorid ei saanud läbiviidud testide eest rahalist kasu.