防衛技術——重量と層数の異なるケブラーの防弾性能に関する実験的研究、9 mm の発射体を使用

2.1.弾道ゲル

弾道ゲルは無香料のゼラチンから作られました。ゲルの密度と一貫性は、連邦捜査局 (FBI) が使用するものと同じでなければなりません。同じ一貫性を達成するために、参考文献で与えられた指示。[30] に従っており、参考文献で説明されている基準に対してテストされています。[31].

8 カップ (250 ml) の無香料ゼラチン粉末 (約 1.25 kg) を 8 L の水 (4 部の水ごとに 1 部のゼラチン) と、すべての粉末が溶解するまで混合します。溶液を容器に注いだ後（上記の混合物には2×5 Lの容器を使用しました）、5滴のエッセンシャルオイル（シナモンリーフエッセンシャルオイル）を溶液に注ぎ、静かにかき混ぜました。エッセンシャルオイルの理由は、溶液中の泡を消散させ、バリスティックジェルに改善された匂いを与えることです.溶液は、冷蔵庫に入れられた容器にセットされます。弾道ゲルは、作成後 36 時間で使用できるようになり、セロファンで包装されました。弾道ゲルの作り方の詳細を示すビデオは、https://www.youtube.com/watch?v=0nLWqJauFEw.

弾道ゲルの密度は 996 km/m と計算されました3(水の密度の 99.6%)。人間の血液、脂肪、筋肉の平均密度 [32]、人間の肉の一貫性は 1004 kg/m3.密度の 0.8% の差は、弾道ゲルが人体の肉を複製するのに許容できると見なされます。

2.2.ケブラー サンプル

テストでは、160 GSM、200 GSM、および 400 GSM の 3 つの重さのケブラー生地が使用されました。ケブラーは織物素材として使用できるため、素材の最高強度は 0 ～ 90 度方向で利用できます。サンプルは、-45/+45 (準等方性) 方向で積み重ねられ、互いに積み重ねられた 0 ～ 90 方向よりも衝撃時に多くのエネルギーを吸収します [33]。テストで使用されたサンプルは、各サンプルが 90/±45/90 の順序で積層された 3 層の倍数で作成されました。2 つまたは 3 つのサンプルを重ね合わせる場合、1 つのサンプルの最後の層が次のサンプルの次の層に対して 45° になるように配置しました。

ケブラー シートを分割して A4 サイズのシートにカットし、推奨されるエポキシ樹脂と硬化剤を使用して結合する準備をしました。サンプルを乾燥させた。樹脂が硬化した後、サンプルを切断し、互いにボルトで固定し、試験を実施する位置に配置しました。

弾道試験は、2 種類の弾薬、すなわちフルメタル ジャケット (FMJ) と 9 mm パラベラム (略して P またはパラ) 口径のジャケット付きホロー ポイント (JHP) を使用して実施されました。サンプルのテスト方法は次のとおりです。

• 1)

• 弾丸の速度を測定するために、銃器のクロノグラフが設定されました。クロノグラフは、銃口の炎が不正確な測定値を与えるのを防ぐために、銃器の銃口から 2 m の位置に配置されました。

• 2)

• 弾道ゲルに直接入る弾丸の速度を決定するために、ベースライン テストが実行されました。運動エネルギー方程式
  E=(1/2)mv2

  弾道ゲルへの浸透のエネルギーと距離を決定するために使用されました。

• 3)

• のケブラー次に、サンプルを弾道ゲルの前に置き、これをクロノグラフから 1 m 離して配置しました。距離が 1 m の理由は、人や物が至近距離で撃たれるという最悪のシナリオを再現するためです。

• 4)

• サンプルは、初速度を決定するためにクロノグラフを通過する発射体で撃たれました。この後、サンプルが貫通され、発射体が弾道ゲルに留まります。テストの速度を使用して、平均速度ステップ 2 で値を更新するために使用された読み取り値。

• 5)

• 弾道ゲルへの浸透距離を測定し、記録した。

• 6)

• ステップ 2 は、テストで使用される弾薬の種類ごとに繰り返されました。ステップ 3 からステップ 5 を、各ケブラー サンプルに対して繰り返しました。発射体が弾道ゲル内をまっすぐに移動しなかった場合、または構造的に健全でないと考えられる領域でケブラーサンプルを貫通した場合、特定の弾薬を使用したテストが繰り返されました。

3 層のサンプルでは、​​9 mm パラベラム FMJ 発射体は、ケブラーを使用しない場合と比較して移動がわずかに少なくなりました。ホローポイント発射体は、ケブラーなしの場合と比較して、さらに移動しました。9 mm パラベラム発射体 (4 番) はあまり変形しませんでしたが、真鍮のジャケットが発射体を引き裂き始めました。

160 GSM ケブラーの 6 層で実施されたテストでは、9 mm パラベラム ホロー ポイント発射体は、ケブラーなしの貫通テストと比較して、発射体番号 4 が FMJ 発射体とほぼ同じ距離を進むことが示されました。

160 GSM ケブラーの 9 層では、発射体がゲル内を移動した対応する距離は、弾道に発射された発射体と比較して、160 GSM ケブラーの 9 層を通過した後、発射体番号 1、3、および 4 がさらに進んだことを示しました。ゲル（ケブラーなし）。

160 GSM ケブラーの 12 層で実施されたテストでは、すべての発射体が 9 層と比較して貫通深度の減少傾向を示していることが示されています。

に見られるように図3、発射体の貫通深さは層の数が増えるにつれて深さとともに変動しますが、すべての場合で9層から12層への減少が観察されます。ホローポイント発射体がケブラー層を貫通し、その過程でホローポイントがケブラー材料でブロックされたことが観察されました。これらのホロー ポイント発射体が弾道ゲルに到達すると、FMJ 発射体と同じように機能します。ケブラー サンプルを使用した場合の上記の理由により、発射体は、ケブラーなしで実行されたテストと比較して、弾道ゲルにさらに浸透しました。十分なエネルギーを吸収するのに十分な数のケブラーの層が貫通されたのは一度だけで、発射体は弾道ゲルへの貫通が減少したという特徴を示しました。この特性は、このホワイト ペーパーで説明したように、さまざまな重量のケブラーを使用した他のテストでも観察されました。

3.4。200GSMケブラー

200 GSM ケブラー テストは、3、6、9、12、および 15 層のサンプルで実行されました。200 GSM ケブラーは防弾チョッキに一般的に使用されるため、15 層でテストを実行することにしました。弾道ゲルへの浸透の結果は、図4.

200 GSM ケブラーの 3 層で実施されたテストでは、9 mm パラベラム FMJ 発射体が弾道ゲルを通過し、ケブラーなしの場合と比較して移動距離が減少しなかったことが示されています。9 mm パラベラム ホロー ポイント発射体は予想どおりに飛び出し、9 mm パラベラム発射体番号 4 は真鍮のジャケットが弾道ゲルに突き刺さっていましたが、先頭の発射体は、記録されているように継続して停止しました。図4.

200 GSM ケブラーの 6 層では、発射体 1 の弾道ゲルへの侵入距離が減少する一方で、発射体 2、3、および 4 は、ケブラーがない場合と比較して弾道ゲルにさらに侵入することが観察されました。

200 GSM ケブラーの 9 層を使用して実施されたテストでは、発射体番号 2 は、ケブラーがない場合と比較して、弾道ゲルにさらに移動したことが示されています。発射体 3 と 4 の中空点はケブラーでブロックされており、キノコ状になるのを防いでいることが観察されました。発射体 3 および 4 は、200 GSM ケブラーの 9 層を貫通した後、ケブラーなしの場合と比較して、さらに弾道ゲルに移動しました。

200 GSM ケブラーの 12 層を使用して実施されたテストでは、9 mm パラベラム FMJ 発射体 (番号 1 および 2) が貫通後の頭部がより平らであることが観察されました。発射物番号 4 は、中空のポイントがケブラーでブロックされているため、あまりマッシュルーム化されていませんが、頭の中でより平らになりました。発射物番号 3 はあまりマッシュルーム化していませんでしたが、頭の先端が変形している形跡がありました。

200 GSM ケブラーの 15 層で実施されたテストでは、両方の FMJ 発射体がマッシュルーム化の兆候を示していました。発射体番号 1 および 2 は、ケブラーがない場合と比較して、弾道ゲルへの浸透深さが減少していることを示しています。この場合、発射体 3 と 4 はケブラー層によって阻止されました。

に見られるように図4、ポイント間の平均を考慮すると、200 GSM ケブラーの約 6 層でピークに達すると、弾道ゲルへの浸透が減少する線形勾配が発生することを示しているようです。予想どおり、200 GSM ケブラーは 160 GSM ケブラーと比較して優れたパフォーマンスを示しています。200 GSM ケブラーの 15 層で、発射体番号 3 と 4 は停止しましたが、発射体番号 1 と 2 は停止しませんでした。平均勾配に従って、発射体番号 1 と 2 はおそらく 18 と 21 層のそれぞれ 200 GSM ケブラー。

• 400 GSM ケブラー テストは、3、6、9、および 12 層のサンプルを使用して実行されました。図5.

4. 結果の分析と考察

図6160 GSM、200 GSM、および 400 GSM ケブラーの 3 つの層への異なる発射体の貫通深さの比較を示しています。に見られるように図6、9 mm パラベラム ホロー ポイント発射体では、3 層の 200 GSM ケブラーが発射体を最短距離で止めました。400 GSM と 160 GSM ケブラーの 3 層は、それぞれ発射体 1 と 2 を最も多く阻止しました。

図 7、図 9は、同様の GSM の 2 つの異なる数の層について、異なる発射体で同様の特性がないことを示しています。一例は、200 GSM ケブラーの 12 層と 400 GSM ケブラーの 6 層です。これらのサンプルには、それぞれ合計 2400 GSM ケブラーが含まれています。これらの 2 つの異なるサンプルを比較すると、発射体の距離が同程度減少することはありません。同様の相関関係と結論は、400 GSM ケブラーの 3 層と 200 GSM ケブラーの 6 層から観察できます。これらの各ケースには 1200 個の GSM サンプルがありますが、結果には類似した特性はありません。

発射体 1 と 2 の平均曲線。図4は、発射体がそれぞれ 200 GSM ケブラーの 3 層の 6 倍数と 7 倍数 (つまり、200 GSM ケブラーの 18 層と 21 層) で停止することを示しています。発射体を止めるために実際に損傷したケブラーと比較して、必要なケブラー層の数が約 2 倍になる傾向があります。200 GSM ケブラーの 18 層と 21 層を使用すると、発射体 1 と 2 はケブラーの約 9 層と 10 層で停止します。このレイヤー数は、市販のケブラーのみの防弾チョッキに含まれるケブラーのレイヤー数と相関しています。

あなたの参照のためのいくつかの項目:

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

あなたの参照のためのビデオ:

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

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

5。結論

160 GSM、200 GSM、400 GSM の比較ケブラー弾道衝撃下でのテストは、9 mm パラベラム弾薬とさまざまな数のケブラー層を使用して実行された弾道テストで行われました。ケブラーのいくつかの層は発射体を止めるのに効果的ではなく、むしろ発射体を弾道ゲルにさらに移動させることが観察されました.層の数が増加すると、弾道ゲルへの発射体の浸透の減少が観察されました。特にホローポイント発射体での貫通力のこのピークの理由は、穴がケブラー素材で埋められ、FMJ 発射体として機能するためでした。ピークに達すると、FMJ とホロー ポイント発射体の間で、同様の平均化された負の勾配が観察されました。

この論文の貢献を要約すると、次のように結論付けることができます。

• 1)

• 160 GSM、200 GSM、および 400 GSM グレードのケブラーのさまざまな層に弾道ゲルを重ねた効果が調査され、200 GSM ケブラーが 9 mm のパラベラム発射体を阻止するのにより効果的であることがわかりました。

• 2)

• 重量が異なる 2 つの異なるタイプのケブラー (200 GSM と 400 GSM ケブラーなど) を組み合わせた重量が同じになるように重ね合わせると、線形関係がないことがわかりました。

• 3)

• 4 つの異なるタイプの 9 mm パラベラム弾薬がテストされ、弾道ゲルへの貫通深さがケブラーの異なる層で特定されました。

• 4)

• 世界中で最も一般的に使用されている 9 mm パラベラム弾の場合、弾丸を止めるには最低でも 200 GSM のケブラーを 21 層必要とすることが評価されました。貫通力は発射体のプロファイルにも依存するため、安全対策として追加の安全係数を含めることをお勧めします。

異なる重量のケブラー層の特性に関する上記の結果に基づいて、これらの特性を使用して、安全で効果的な防弾チョッキを開発および設計できることが期待されます。

実際に損傷した層の量と比較して、2 倍の量のケブラー層が必要であるという一般的な傾向は、さまざまな弾薬を使用したさらなる研究で調査する価値があります。将来の研究では、9 mm Para 弾薬と比較して、小口径の発射体と弾薬が Kevlar に与える貫通効果を示すこともできます。同様に、将来の研究では、さまざまな弾薬と発射体が、防弾チョッキでのみ使用されるケブラーなどの 200 GSM ケブラーをどのように貫通するかを特定できるようになります。ホローポイント発射体が弾道ゲルの奥深くまで浸透することで観察された特性により、ホローポイントがケブラーでブロックされた後、将来の研究により、発射物が肉を貫通する前に衣服を貫通したシナリオで同様の効果が経験されるかどうかを特定できるようになります.

謝辞

この研究は、国立研究財団.以下の企業および個人は、アルファベット順に、施設の支援、指導、および使用について認められています。Borrie Bornman、John Evans、Firearm Competency Assessment and Training Center (+27 39 315 0379;fcatc1@webafrica.org.za)、 Henns Arms (銃器ディーラーおよびガンスミス;www.hennsarms.co.za;info@hennsarms.co.za)、リバー バレー ファーム & ネイチャー リザーブ (+27 82 694 2258;https://www.rivervalleynaturereserve.co.za/;info@jollyfresh.co.za）、マーク・リー、デビッド、ナターシャ・ロバート、シムズ・アームズ（+27 39 315 6390;https://www.simmsarms.co.za;simmscraig@msn.com)、サザン スカイ オペレーションズ (+27 31 579 4141;www.skyops.co.za;mike@skyops.co.za)、ルイとレオニー・ストップフォース。なお、本稿における筆者の意見は、必ずしも上記の企業・団体・個人の意見ではありません。著者は、実施されたテストに対して金銭的な利益を受け取りませんでした。