فناوری دفاعی-—مطالعه تجربی قابلیت‌های ضد گلوله کولار، وزن‌ها و تعداد لایه‌های مختلف، با پرتابه‌های 9 میلی‌متری

2.1.ژل بالستیک

ژل بالستیک از ژلاتین بدون طعم ساخته شده است.چگالی و قوام ژل باید همان چیزی باشد که توسط اداره تحقیقات فدرال (FBI) استفاده می شود.برای دستیابی به یکسانی، دستورالعمل های ارائه شده در Ref.[30] رعایت شد و مطابق با استانداردهای شرح داده شده در Ref.[31].

8 فنجان (250 میلی لیتر) پودر ژلاتین بدون طعم (تقریباً 1.25 کیلوگرم) با 8 لیتر آب (1 قسمت ژلاتین برای هر 4 قسمت آب) مخلوط می شود تا تمام پودر حل شود.پس از ریختن محلول در ظروف (برای مخلوط فوق از ظروف 2×5 لیتری استفاده شد)، 5 قطره اسانس (اسانس برگ دارچین) روی محلول ریخته و به آرامی داخل آن هم می زنیم.دلیل اسانس این است که اجازه می دهد حباب های موجود در محلول از بین بروند و بوی بهتری به ژل بالستیک بدهد.محلول در ظروف قرار داده شده در یخچال قرار می گیرد.ژل بالستیک 36 ساعت پس از ساخت آماده استفاده بود و سپس در لفاف سلفون پیچیده شد.ویدئویی که جزئیات ساخت ژل بالستیک را نشان می‌دهد از اینجا در دسترس استhttps://www.youtube.com/watch?v=0nLWqJauFEw.

چگالی ژل بالستیک 996 کیلومتر بر متر محاسبه شد3(99.6 درصد تراکم آب).میانگین چگالی خون، چربی و عضله انسان [32] که قوام گوشت انسان 1004 کیلوگرم بر متر است3.تفاوت 0.8٪ در تراکم برای ژل بالستیک برای تکثیر گوشت بدن انسان قابل قبول است.

2.2.کولار نمونه ها

سه وزن پارچه کولار در آزمایش ها به نام های 160 GSM، 200 GSM و 400 GSM استفاده شد.از آنجایی که کولار می تواند به عنوان یک ماده بافته استفاده شود، بالاترین استحکام ماده را می توان در جهت 0-90 استفاده کرد.نمونه ها با جهت گیری 45-/45 (شبه همسانگرد) روی هم چیده شدند که انرژی بیشتری در هنگام ضربه نسبت به جهت گیری های 0 تا 90 که روی یکدیگر چیده شده بودند جذب می کند.33].نمونه‌های مورد استفاده در آزمایش‌ها در مضرب‌های 3 لایه ساخته شدند که هر نمونه به ترتیب 90/45±90 لایه‌بندی شد.وقتی دو یا سه نمونه روی هم قرار می‌گرفتند، این کار به این صورت بود که آخرین لایه یک نمونه در 45 درجه به لایه بعدی نمونه بعدی قرار می‌گرفت.

ورق های کولار به ورق های سایز A4 تقسیم و برش داده شدند تا با استفاده از رزین اپوکسی و هاردنر توصیه شده به یکدیگر متصل شوند.نمونه ها برای خشک شدن رها شدند.نمونه ها پس از گیرش رزین و پیچ و مهره به یکدیگر بریده شدند و در موقعیتی قرار گرفتند تا آزمایشات انجام شود.

آزمایش‌های بالستیک با استفاده از دو نوع مختلف مهمات، یعنی ژاکت تمام فلزی (FMJ) و نقطه توخالی روکش دار (JHP) با کالیبر 9 میلی‌متری Parabellum (به اختصار P یا Para) انجام شد.روش مورد استفاده برای آزمایش نمونه ها در ادامه توضیح داده شده است:

• 1)

• یک کرونوگراف اسلحه گرم برای اندازه گیری سرعت گلوله راه اندازی شد.کرونوگراف در فاصله 2 متری دهانه سلاح گرم قرار داده شد تا از شعله پوزه برای خوانش نادرست جلوگیری شود.

• 2)

• یک آزمایش پایه برای تعیین سرعت گلوله به طور مستقیم در ژل بالستیک انجام شد.معادله انرژی جنبشی
  E=(1/2)mv2

  برای تعیین انرژی و فاصله نفوذ به ژل بالستیک استفاده شد.

• 3)

• اینکولارسپس نمونه ها در مقابل ژل بالستیک قرار گرفتند و ژل در فاصله 1 متری از کرنوگراف قرار گرفت.دلیل فاصله 1 متری تکرار بدترین سناریویی است که در آن یک فرد یا شی از فاصله نزدیک شلیک می شود.

• 4)

• نمونه با عبور پرتابه از کرونوگراف شلیک شد تا سرعت اولیه آن مشخص شود.پس از این، نمونه نفوذ می کند و پرتابه در ژل بالستیک قرار می گیرد.از سرعت آزمون ها برای به دست آوردن یک استفاده شدسرعت متوسطخواندن که برای به روز رسانی مقادیر در مرحله 2 استفاده شد.

• 5)

• فاصله نفوذ به ژل بالستیک اندازه گیری و ثبت شد.

• 6)

• مرحله 2 برای هر نوع مهمات مورد استفاده در آزمایش ها تکرار شد.مرحله 3 تا مرحله 5 برای هر نمونه کولار تکرار شد.اگر پرتابه مستقیماً در داخل ژل بالستیک حرکت نمی کرد، یا اگر به نمونه کولار در منطقه ای که از نظر ساختاری سالم در نظر گرفته نمی شد، نفوذ کرد، آزمایش با مهمات خاص تکرار می شد.

با نمونه های 3 لایه، پرتابه های 9 میلی متری Parabellum FMJ در مقایسه با کیس بدون کولار کمی کمتر حرکت کردند.پرتابه های نقطه توخالی در مقایسه با مورد بدون کولار بیشتر حرکت کردند.پرتابه 9 میلی متری Parabellum (شماره 4) تغییر شکل چندانی نداشت، اما جلیقه برنجی شروع به کندن پرتابه کرد.

آزمایش‌هایی که با 6 لایه کولار 160 GSM انجام شد نشان داد که پرتابه‌های نقطه توخالی 9 میلی‌متری Parabellum در مقایسه با هیچ آزمایش نفوذ کولار با پرتابه شماره 4 تقریباً به همان فاصله یک پرتابه FMJ رفتند.

با 9 لایه کولار 160 GSM، مسافت متناظر طی شده توسط پرتابه ها در ژل نشان داد که پرتابه شماره 1، 3 و 4 پس از عبور از 9 لایه کولار 160 GSM، در مقایسه با پرتابه های شلیک شده به بالستیک، جلوتر رفت. ژل (بدون کولار).

آزمایش های انجام شده با 12 لایه کولار 160 GSM نشان می دهد که تمام پرتابه ها روند کاهشی عمق نفوذ را نسبت به 9 لایه نشان می دهند.

همانطور که درشکل 3با افزایش تعداد لایه ها، عمق نفوذ پرتابه ها با عمق نوسان می کند، با این حال در همه موارد کاهش از 9 به 12 لایه مشاهده می شود.مشاهده شد که پرتابه های نقطه توخالی به لایه های کولار نفوذ کرده و در این فرآیند نقطه توخالی با مواد کولار مسدود شده است.هنگامی که این پرتابه های نقطه توخالی به ژل بالستیک می رسند، به همان شیوه پرتابه FMJ عمل می کنند.با توجه به دلایل ذکر شده در نمونه های کولار استفاده شده، پرتابه ها در مقایسه با آزمایشات بدون کولار، بیشتر به داخل ژل بالستیک نفوذ کردند.تنها زمانی که لایه‌های کولار برای جذب انرژی کافی نفوذ کرد، پرتابه ویژگی‌های کاهش نفوذ به ژل بالستیک را نشان داد.این مشخصه در تست های دیگر، با وزن های مختلف کولار که در این مقاله ارائه شده، مشاهده شد.

3.4.200 جی اس امکولار

200 آزمایش کولار GSM با نمونه های 3، 6، 9، 12 و 15 لایه انجام شد.از آنجایی که 200 GSM Kevlar معمولا برای جلیقه های ضد گلوله استفاده می شود، تصمیم گرفته شد که آزمایش هایی با 15 لایه انجام شود.نتایج نفوذ به ژل بالستیک در نشان داده شده استشکل 4.

آزمایش‌های انجام‌شده با 3 لایه 200 کولار GSM نشان می‌دهد که پرتابه‌های 9 میلی‌متری Parabellum FMJ از ژل بالستیک عبور کرده و مسافتی که در مقایسه با کیس بدون کولار طی کرده‌اند کاهش پیدا نکرده است.پرتابه های نقطه توخالی 9 میلی متری Parabellum همانطور که انتظار می رفت بیرون زدند و پرتابه 9 میلی متری Parabellum شماره 4 جلیقه برنجی را در ژل بالستیک قرار داد، با این حال پرتابه سربی همچنان ادامه داد و متوقف شد.شکل 4.

با 6 لایه 200 GSM Kevlar، مشاهده شد که فاصله نفوذ پرتابه 1 به ژل بالستیک کاهش می یابد در حالی که پرتابه های 2، 3 و 4 در مقایسه با مورد no Kevlar بیشتر به داخل ژل بالستیک رفتند.

آزمایش‌های انجام‌شده با 9 لایه 200 کولار GSM نشان می‌دهد که پرتابه شماره 2 در مقایسه با کیس بدون کولار، بیشتر به داخل ژل بالستیک رفته است.مشاهده شد که پرتابه های 3 و 4 کولار در نقطه توخالی مسدود شده بودند که از رشد قارچی آن جلوگیری می کرد.پرتابه های 3 و 4 پس از نفوذ به 9 لایه 200 کولار GSM در مقایسه با کیس بدون کولار، بیشتر به داخل ژل بالستیک رفتند.

با آزمایش های انجام شده با 12 لایه کولار 200 GSM مشاهده شد که پرتابه های 9 میلی متری Parabellum FMJ شماره 1 و 2 پس از نفوذ دارای سر صاف تری هستند.پرتابه شماره 4، با وجود اینکه زیاد قارچ نمی‌خورد و نقطه توخالی آن با کولار مسدود شده بود، بیشتر در سر صاف شد.پرتابه شماره 3 قارچ چندانی نداشت، اما شواهدی از تغییر شکل نوک سر وجود داشت.

آزمایش‌هایی که با 15 لایه 200 کولار GSM انجام شد، دارای هر دو پرتابه FMJ بود که نشانه‌های قارچ‌زایی را نشان می‌داد.پرتابه شماره 1 و 2 کاهش عمق نفوذ به ژل بالستیک را در مقایسه با حالت بدون کولار نشان می دهد.در مورد حاضر، پرتابه های 3 و 4 توسط لایه های کولار متوقف شدند.

همانطور که درشکل 4هنگامی که میانگین بین نقاط در نظر گرفته می شود، به نظر می رسد که نشان دهنده یک گرادیان خطی از کاهش نفوذ به ژل بالستیک است، زمانی که به اوج تقریباً 6 لایه 200 GSM کولار رسیدیم.همانطور که انتظار می رفت، 200 GSM Kevlar عملکرد بهتری را در مقایسه با 160 GSM Kevlar نشان می دهد.در 15 لایه از 200 GSM Kevlar، پرتابه های شماره 3 و 4 متوقف شده اند، اما پرتابه های شماره 1 و 2 متوقف شده اند. با پیروی از گرادیان متوسط، تخمین زده می شود که پرتابه های شماره 1 و 2 با استفاده از احتمالاً 18 و 21 لایه متوقف شوند. 200 GSM Kevlar به ترتیب.

• 400 آزمایش کولار GSM با استفاده از نمونه های 3، 6، 9 و 12 لایه انجام شد، همانطور که توسط نتایج نشان داده شده در نشان داده شده است.شکل 5.

4. تجزیه و تحلیل و بحث از نتایج

شکل 6مقایسه عمق نفوذ پرتابه های مختلف در 3 لایه 160 GSM، 200 GSM و 400 GSM کولار را نشان می دهد.همانطور که درشکل 6با پرتابه های نقطه توخالی 9 میلی متری Parabellum، 3 لایه کولار 200 GSM در کمترین فاصله پرتابه ها را متوقف کردند.3 لایه 400 GSM و 160 GSM Kevlar به ترتیب پرتابه های 1 و 2 را متوقف کردند.

شکل 7،شکل 9نشان می دهد که هیچ ویژگی مشابهی با پرتابه های مختلف برای دو تعداد لایه متفاوت از GSM مشابه وجود ندارد.به عنوان مثال 12 لایه از 200 GSM Kevlar و 6 لایه از 400 GSM Kevlar است.هر دوی این نمونه ها مجموعا 2400 کولار GSM دارند.هنگام مقایسه این دو نمونه مختلف، فاصله پرتابه ها را به میزان مشابهی کاهش نمی دهند.همبستگی ها و نتیجه گیری های مشابهی را می توان از 3 لایه 400 کولار GSM و 6 لایه از 200 GSM Kevlar مشاهده کرد.هر یک از این موارد دارای 1200 نمونه GSM هستند، اما در نتایج دارای ویژگی های مشابهی نیستند.

منحنی های متوسط ​​برای پرتابه های 1 و 2، نشان داده شده درشکل 4، نشان می دهد که پرتابه ها به ترتیب با 6 و 7 مضرب از 3 لایه 200 GSM Kevlar (یعنی 18 و 21 لایه 200 GSM Kevlar) متوقف می شوند.روندی وجود دارد که تقریباً دو برابر تعداد لایه های کولار مورد نیاز است، در مقایسه با کولار آسیب دیده واقعی برای متوقف کردن پرتابه ها.با 18 و 21 لایه 200 کولار GSM باعث توقف پرتابه های 1 و 2 در تقریباً 9 و 10 لایه کولار می شود.این تعداد لایه‌ها با تعداد لایه‌های کولار که جلیقه‌های ضد گلوله فقط کولار موجود در بازار موجود هستند، مرتبط است.

برخی از موارد برای مرجع شما:

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

ویدئوها برای مرجع شما:

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

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

5. نتیجه گیری ها

مقایسه 160 GSM، 200 GSM و 400 GSMکولارتحت ضربه بالستیک با آزمایش های بالستیک انجام شده با مهمات 9 میلی متری Parabellum و با تعداد لایه های مختلف کولار انجام شده است.مشاهده شد که چند لایه کولار در متوقف کردن پرتابه ها موثر نیست، بلکه پرتابه ها را مجبور می کند تا بیشتر به داخل ژل بالستیک حرکت کنند.تنها با افزایش تعداد لایه ها، کاهش نفوذ پرتابه به ژل بالستیک مشاهده شد.دلیل این اوج نفوذ، به خصوص در پرتابه های نقطه توخالی، به دلیل پر شدن سوراخ با مواد کولار و عملکرد آن به عنوان یک پرتابه FMJ بود.پس از رسیدن به اوج، گرادیان های منفی متوسط ​​مشابهی بین پرتابه های FMJ و نقطه توخالی مشاهده شد.

با جمع بندی مطالب این مقاله می توان نتیجه گرفت:

• 1)

• اثربخشی لایه‌های مختلف 160 GSM، 200 GSM و 400 GSM از کولار لایه‌بندی شده با ژل بالستیک بررسی شد و مشخص شد که 200 کولار GSM برای متوقف کردن پرتابه 9 میلی‌متری Parabellum مؤثرتر است.

• 2)

• مشخص شد که هیچ رابطه خطی بین دو نوع کولار مختلف با وزن‌های مختلف (مانند 200 GSM و 400 GSM Kevlar) وجود ندارد که به‌گونه‌ای لایه‌بندی شده باشند که وزن ترکیبی یکسانی داشته باشند.

• 3)

• چهار نوع مختلف مهمات 9 میلی متری Parabellum مورد آزمایش قرار گرفت و عمق نفوذ آنها به ژل بالستیک برای لایه های مختلف کولار شناسایی شد.

• 4)

• ارزیابی شد که برای یک مهمات 9 میلی متری Parabellum که بیشتر در سراسر جهان استفاده می شود، حداقل 21 لایه 200 GSM Kevlar برای متوقف کردن پرتابه مورد نیاز است.پیشنهاد می‌شود که به عنوان یک اقدام احتیاطی ایمنی، یک فاکتور ایمنی اضافی در نظر گرفته شود زیرا نفوذ نیز به مشخصات پرتابه بستگی دارد.

با توجه به نتایج ارائه شده در بالا برای ویژگی های لایه های کولار با وزن های مختلف، امید است بتوان از این ویژگی ها برای توسعه و طراحی جلیقه های ضد گلوله ایمن و موثر استفاده کرد.

این روند کلی که دو برابر مقدار لایه‌های کولار مورد نیاز است در مقایسه با مقدار واقعی لایه‌های آسیب‌دیده، ارزشمند است که در تحقیقات بیشتر با مهمات مختلف بررسی شود.تحقیقات آینده همچنین می‌تواند تأثیر نفوذ پرتابه‌ها و مهمات با کالیبر کوچک‌تر را در مقایسه با مهمات پارا 9 میلی‌متری روی کولار نشان دهد.به طور مشابه، تحقیقات آینده قادر خواهد بود تا چگونگی نفوذ مهمات و پرتابه های مختلف به 200 کولار GSM مانند کولاری که فقط در جلیقه های ضد گلوله استفاده می شود را شناسایی کند.با ویژگی‌های مشاهده شده با پرتابه‌های نقطه توخالی که به عمق ژل بالستیک نفوذ می‌کنند، پس از اینکه نقطه توخالی با کولار مسدود می‌شود، تحقیقات آینده به شما امکان می‌دهد تا تشخیص دهیم که آیا اثر مشابهی در سناریویی که پرتابه قبل از نفوذ به گوشت در لباس‌ها نفوذ می‌کند، تجربه می‌شود یا خیر. .

سپاسگزاریها

این تحقیق تا حدی توسط سازمان تامین مالی شده استبنیاد ملی تحقیقات.شرکت ها و افراد زیر برای کمک، راهنمایی و استفاده از امکاناتشان به ترتیب حروف الفبا قدردانی می شوند: Borrie Bornman، John Evans، مرکز ارزیابی و آموزش شایستگی سلاح گرم (+27 39 315 0379;fcatc1@webafrica.org.za), Henns Arms (فروشنده اسلحه گرم و اسلحه ساز;www.hennsarms.co.za;info@hennsarms.co.za)، مزرعه و ذخیره‌گاه طبیعی دره رودخانه (+27 82 694 2258;https://www.rivervalleynaturereserve.co.za/;info@jollyfresh.co.za)، مارک لی، دیوید و ناتاشا رابرت، سیمز آرمز (+27 39 315 6390;https://www.simmsarms.co.za;simmscraig@msn.com), عملیات آسمان جنوب (+27 31 579 4141;www.skyops.co.za;mike@skyops.co.zaلوئیس و لئونی استاپفورث.لازم به ذکر است که نظرات نویسندگان در این مقاله لزوماً نظرات شرکت ها، سازمان ها و افراد ذکر شده در بالا نیست.نویسندگان هیچ سود مالی برای آزمایش های انجام شده دریافت نکردند.