방위 기술 - 9mm 발사체로 다양한 무게와 층 수의 케블라 방탄 능력에 대한 실험 연구

2.1.탄도 젤

탄도 젤은 향이 첨가되지 않은 젤라틴으로 만들어졌습니다.젤의 밀도와 일관성은 FBI(연방수사국)에서 사용하는 것과 동일해야 합니다.동일한 일관성을 달성하기 위해 Ref.[30]를 따랐고 Ref.[31].

8컵(250ml)의 무가향 젤라틴 분말(약 1.25kg)을 모든 분말이 용해될 때까지 8L의 물(물 4부당 젤라틴 1부)과 혼합합니다.용액을 용기에 부은 후(상기 혼합물은 2×5L 용기 사용), 5방울의 에센셜 오일(계피 잎 에센셜 오일)을 용액에 붓고 부드럽게 교반하였다.에센셜 오일을 사용하는 이유는 용액의 거품을 없애고 탄도 젤에 향상된 냄새를 주기 위함입니다.솔루션은 냉장고에 보관된 용기에 설정됩니다.방탄 젤은 만든 지 36시간 후에 사용할 준비가 되었고 셀로판 포장으로 싸였습니다.방탄 젤을 만드는 세부 사항을 보여주는 비디오는 다음에서 사용할 수 있습니다.https://www.youtube.com/watch?v=0nLWqJauFEw.

탄도 겔의 밀도는 996km/m로 계산되었습니다.삼(물 밀도의 99.6%).인간의 혈액, 지방 및 근육의 평균 밀도 [32인육의 점도인 ]는 1004kg/m이다.삼.밀도의 0.8% 차이는 탄도 겔이 인체의 살을 복제하는 데 허용되는 것으로 간주됩니다.

2.2.케블라 샘플

테스트에는 160 GSM, 200 GSM 및 400 GSM의 세 가지 무게의 Kevlar 직물이 사용되었습니다.Kevlar는 직조 재료로 사용할 수 있으므로 재료의 가장 높은 강도를 0-90 방향으로 활용할 수 있습니다.샘플은 서로 겹쳐진 0-90 방향보다 충격 시 더 많은 에너지를 흡수하는 -45/+45(준등방성) 방향으로 적층되었습니다.33].테스트에 사용된 샘플은 각 샘플을 90/±45/90의 순서로 적층한 3겹의 배수로 제작되었습니다.2~3개의 시료를 포개어 놓을 때 한 시료의 마지막 층이 다음 시료의 다음 층과 45°가 되도록 하였다.

케블라 시트를 A4 사이즈로 분할 절단하여 권장하는 에폭시 수지와 경화제를 사용하여 접착할 수 있도록 준비하였습니다.샘플을 건조되도록 방치하였다.수지가 경화되고 볼트로 고정된 후 샘플을 절단하고 테스트를 수행할 위치에 배치했습니다.

탄도 시험은 9mm Parabellum(P 또는 Para) 구경의 전체 금속 재킷(FMJ)과 재킷 중공 점(JHP)이라는 두 가지 다른 종류의 탄약을 사용하여 수행되었습니다.샘플을 테스트하는 데 사용되는 방법은 다음과 같습니다.

• 1)

• 총알 속도를 측정하기 위해 총기 크로노그래프가 설치되었습니다.크로노그래프는 부정확한 판독을 제공하기 위해 총구 불꽃을 방지하기 위해 총기 총구에서 2m 떨어진 곳에 위치했습니다.

• 2)

• 탄도 겔에 직접 탄환 속도를 결정하기 위해 기준선 테스트를 수행했습니다.운동 에너지 방정식
  E=(1/2)mv2

  에너지와 탄도 겔로의 침투 거리를 결정하는 데 사용되었습니다.

• 3)

• 그만큼케블라그런 다음 샘플을 탄도 겔 앞에 놓고 크로노그래프에서 1m 떨어진 곳에 배치했습니다.거리가 1m인 이유는 가까운 거리에서 사람이나 사물을 쏘는 최악의 시나리오를 재현하기 위함이다.

• 4)

• 샘플은 초기 속도를 결정하기 위해 크로노그래프를 통과하는 발사체로 촬영되었습니다.그 후, 샘플을 관통하고 발사체를 탄도 겔에 넣습니다.테스트 속도는 다음을 얻기 위해 사용되었습니다.평균 속도2단계에서 값을 업데이트하는 데 사용된 판독값입니다.

• 5)

• 탄도 겔로의 침투 거리를 측정하고 기록했습니다.

• 6)

• 테스트에 사용된 각 탄약 유형에 대해 2단계를 반복했습니다.각 Kevlar 샘플에 대해 3~5단계를 반복했습니다.발사체가 탄도 겔 내에서 직선으로 이동하지 않거나 구조적으로 건전하지 않은 것으로 간주되는 영역의 Kevlar 샘플을 관통하는 경우 특정 탄약으로 테스트를 반복했습니다.

3개의 레이어 샘플을 사용하여 9mm Parabellum FMJ 발사체는 Kevlar가 없는 경우에 비해 약간 덜 이동했습니다.중공 포인트 발사체는 케블라가 없는 경우에 비해 더 멀리 이동했습니다.9mm Parabellum 발사체(4번)는 크게 변형되지 않았지만 황동 재킷이 발사체를 찢기 시작했습니다.

160 GSM Kevlar의 6개 층으로 수행된 테스트는 9mm Parabellum 중공 포인트 발사체가 FMJ 발사체의 거리와 거의 같은 거리에 있는 발사체 번호 4를 사용하여 Kevlar 침투 테스트가 없는 것과 비교하여 더 멀리 갔다는 것을 나타냅니다.

160 GSM Kevlar의 9개 층을 사용하여 겔에서 발사체가 이동한 거리는 탄도에 발사된 발사체와 비교하여 160 GSM Kevlar의 9개 층을 통과한 후 발사체 번호 1, 3 및 4가 더 멀리 갔다는 것을 보여줍니다. 젤(케블라 없음).

160 GSM Kevlar의 12개 층으로 수행된 테스트는 모든 발사체가 9개 층에 비해 침투 깊이의 감소 경향을 나타냄을 보여줍니다.

에서 볼 수 있듯이그림 3, 발사체의 관통 깊이는 레이어 수가 증가함에 따라 깊이에 따라 변동하지만 모든 경우에 9에서 12 레이어로 감소가 관찰됩니다.중공 발사체는 케블라 층을 관통하고 그 과정에서 중공 포인트가 케블라 물질로 막히는 것이 관찰되었습니다.이 중공 점 발사체가 탄도 겔에 도달하면 FMJ 발사체와 동일한 방식으로 작동합니다.Kevlar 샘플을 사용하여 위에서 언급한 이유 때문에 Kevlar를 사용하지 않고 수행한 테스트에 비해 발사체가 탄도 겔에 더 많이 침투했습니다.충분한 에너지를 흡수하기 위해 충분한 케블라 층이 침투된 후에만 발사체는 탄도 겔에 대한 침투가 감소하는 특성을 보였습니다.이 특성은 이 문서에 제시된 다른 가중치 Kevlar를 사용하여 다른 테스트에서 관찰되었습니다.

3.4.200 GSM케블라

200개의 GSM Kevlar 테스트는 3, 6, 9, 12 및 15개 레이어의 샘플로 수행되었습니다.방탄조끼는 200GSM Kevlar가 일반적으로 사용되기 때문에 15겹으로 테스트를 진행하기로 했다.탄도 겔에 대한 침투 결과는 다음과 같습니다.그림 4.

200 GSM Kevlar의 3개 층으로 수행된 테스트는 9mm Parabellum FMJ 발사체가 탄도 겔을 통과했으며 Kevlar가 없는 경우와 비교하여 이동 거리는 감소하지 않았음을 보여줍니다.9mm Parabellum 중공 포인트 발사체는 예상대로 튀어나왔고 9mm Parabellum 발사체 번호 4에는 황동 재킷이 탄도 겔에 박혀 있었지만 납 발사체는 계속되고 기록된 대로 중지되었습니다.그림 4.

200 GSM Kevlar의 6개 층을 사용하여 Kevlar가 없는 경우에 비해 발사체 1의 탄도 겔로의 침투 거리는 감소한 반면 발사체 2, 3 및 4는 탄도 겔로 더 멀리 들어가는 것으로 관찰되었습니다.

200 GSM Kevlar의 9개 층으로 수행된 테스트에 따르면 2번 발사체는 Kevlar가 없는 경우에 비해 탄도 겔로 더 멀리 이동했습니다.발사체 3과 4의 중공 부분에 케블라가 막혀 있어 발사체가 버섯으로 자라는 것을 방지하는 것으로 관찰되었습니다.발사체 3과 4는 Kevlar가 없는 경우와 비교하여 200GSM Kevlar의 9개 층을 관통한 후 탄도 겔로 더 이동했습니다.

200 GSM Kevlar의 12개 층으로 수행된 테스트에서 9mm Parabellum FMJ 발사체(1번과 2번)는 관통 후 더 평평한 머리를 갖는 것으로 관찰되었습니다.4번 발사체는 중공이 케블라로 막혀서 버섯이 많이 나오지는 않았지만 머리 쪽이 더 납작해졌습니다.3번 발사체는 버섯 모양이 많이 나지 않았지만 머리 끝이 변형된 흔적이 있었다.

200 GSM Kevlar의 15개 층으로 수행된 테스트는 버섯 모양의 징후를 나타내는 두 FMJ 발사체를 모두 가지고 있었습니다.발사체 번호 1과 2는 Kevlar가 없는 경우와 비교하여 탄도 겔에 대한 침투 깊이의 감소를 보여줍니다.현재의 경우 발사체 3과 4는 케블라 층에 의해 정지되었습니다.

에서 볼 수 있듯이그림 4, 점 사이의 평균을 고려할 때, 200 GSM Kevlar의 약 6개 층에서 피크에 도달하면 발생하는 탄도 겔로의 침투 감소의 선형 기울기를 나타내는 것으로 보입니다.200 GSM Kevlar는 예상대로 160 GSM Kevlar와 비교하여 더 나은 성능을 보여주고 있습니다.200 GSM Kevlar의 15개 층에서 3번과 4번 발사체는 정지되었지만 1번과 2번 발사체는 정지되지 않았습니다. 평균 기울기에 따라 18번과 21번의 발사체를 사용하여 1번과 2번 발사체를 멈출 것으로 추정됩니다. 각각 200 GSM 케블라.

• 400 GSM Kevlar 테스트는 3, 6, 9 및 12개 레이어의 샘플을 사용하여 수행되었으며 다음 결과에 표시됩니다.그림 5.

4. 결과 분석 및 논의

그림 6160 GSM, 200 GSM 및 400 GSM Kevlar의 3개 층으로 다른 발사체의 침투 깊이를 비교한 것입니다.에서 볼 수 있듯이그림 6, 9mm Parabellum 중공 점 발사체와 함께 200 GSM Kevlar의 3개 층은 최단 거리에서 발사체를 정지시켰습니다.400 GSM 및 160 GSM Kevlar의 3 층은 각각 발사체 1과 2를 가장 많이 막았습니다.

그림 7,그림 9유사한 GSM의 두 개의 서로 다른 레이어 수에 대해 서로 다른 발사체를 가진 유사한 특성이 없음을 나타냅니다.예를 들어 200 GSM Kevlar의 12개 레이어와 400 GSM Kevlar의 6개 레이어가 있습니다.이 두 샘플에는 각각 총 2400 GSM Kevlar가 있습니다.이 두 가지 다른 샘플을 비교할 때 발사체의 거리를 비슷한 양만큼 줄이지 않습니다.400 GSM Kevlar의 3개 층과 200 GSM Kevlar의 6개 층에서 유사한 상관 관계 및 결론을 관찰할 수 있습니다.이러한 각 경우에는 1200개의 GSM 샘플이 있지만 결과에서 유사한 특성이 없습니다.

발사체 1과 2의 평균 곡선은 다음과 같습니다.그림 4, 발사체는 각각 200 GSM Kevlar의 3층의 6배와 7배(즉, 200 GSM Kevlar의 18층과 21층)로 멈출 것임을 나타냅니다.실제 파손된 케블라에 비해 필요한 케블라의 층수는 약 2배 정도가 필요한 추세입니다.200 GSM Kevlar의 18 및 21 레이어를 사용하면 발사체 1과 2가 Kevlar의 약 9 및 10 레이어에서 중지됩니다.이 층 수는 시중에서 판매되는 Kevlar 전용 방탄 조끼에 포함된 Kevlar의 층 수와 상관 관계가 있습니다.

당신의 참고를 위한 몇몇 품목:

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

참고용 동영상:

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

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

5. 결론

160 GSM, 200 GSM 및 400 GSM의 비교케블라탄도 충격에서 9mm Parabellum 탄약과 다른 수의 Kevlar 층으로 수행된 탄도 테스트로 만들어졌습니다.몇 겹의 Kevlar는 발사체를 멈추는 데 효과적이지 않고 오히려 발사체가 탄도 겔 속으로 더 멀리 이동하도록 하는 것으로 관찰되었습니다.층 수가 증가하면 탄도 겔로의 발사체 침투가 감소하는 것이 관찰되었습니다.특히 할로우 포인트 발사체의 관통력이 정점에 도달한 이유는 구멍이 케블라 재료로 채워져 FMJ 발사체처럼 작동하기 때문입니다.피크에 도달하면 FMJ와 중공 점 발사체 사이에서 유사한 평균 음의 기울기가 관찰되었습니다.

이 논문의 기여를 요약하면 다음과 같이 결론지을 수 있습니다.

• 1)

• 160 GSM, 200 GSM 및 400 GSM 등급의 Kevlar가 탄도 겔로 적층된 여러 층의 효과를 조사한 결과 200 GSM Kevlar가 9mm Parabellum 발사체를 저지하는 데 더 효과적인 것으로 나타났습니다.

• 2)

• 서로 다른 가중치(예: 200 GSM 및 400 GSM Kevlar)를 가진 서로 다른 두 유형의 Kevlar 사이에는 선형 관계가 없으며, 동일한 결합 가중치를 갖는 방식으로 계층화됩니다.

• 3)

• 4가지 다른 유형의 9mm Parabellum 탄약이 테스트되었으며 탄도 겔에 대한 침투 깊이가 케블라의 다른 층에 대해 식별되었습니다.

• 4)

• 전 세계적으로 가장 많이 사용되는 9mm 파라벨룸 탄약의 경우 200 GSM 케블라를 최소 21겹으로 막아야 발사체를 막을 수 있는 것으로 평가됐다.관통이 발사체 프로파일에 따라 달라지므로 안전 예방책으로 추가 안전 계수를 포함하는 것이 좋습니다.

무게가 다른 케블라 층의 특성에 대해 위에서 제시한 결과를 바탕으로 이러한 특성을 활용하여 안전하고 효과적인 방탄조끼를 개발하고 설계할 수 있기를 기대한다.

실제 손상된 층의 양과 비교하여 케블라 층의 양이 두 배로 필요하다는 일반적인 경향은 다른 탄약으로 추가 연구에서 탐구할 가치가 있을 것입니다.미래의 연구는 또한 9mm Para 탄약과 비교하여 더 작은 구경의 발사체와 탄약이 Kevlar에 미치는 관통 효과를 나타낼 수 있을 것입니다.유사하게, 미래의 연구는 방탄 조끼에만 사용되는 Kevlar와 같은 200 GSM Kevlar를 다양한 탄약과 발사체가 어떻게 관통하는지 확인할 수 있을 것입니다.중공 발사체가 탄도 겔 깊숙이 침투하여 관찰된 특성으로 중공 지점을 Kevlar로 차단한 후, 향후 연구를 통해 발사체가 살을 관통하기 전에 의류를 관통하는 시나리오에서 유사한 효과를 경험할 수 있는지 식별할 수 있을 것입니다. .

감사의 말

연구는 부분적으로 지원되었습니다국립연구재단.다음 회사와 개인은 알파벳 순서로 시설의 지원, 안내 및 사용에 대해 인정을 받았습니다. Borrie Bornman, John Evans, 총기 능력 평가 및 훈련 센터(+27 39 315 0379;fcatc1@webafrica.org.za), Henns Arms(총기상 및 총기 제작사;www.hennsarms.co.za;info@hennsarms.co.za), 리버 밸리 농장 및 자연 보호 구역(+27 82 694 2258;https://www.rivervalleynaturereserve.co.za/;info@jollyfresh.co.za), 마크 리, 데이비드 및 나타샤 로버트, Simms Arms(+27 39 315 6390;https://www.simmsarms.co.za;simmscraig@msn.com), 남부 하늘 작전 (+27 31 579 4141;www.skyops.co.za;mike@skyops.co.za), 루이스와 레오니 스톱포스.본 논문에 실린 저자들의 의견이 반드시 위에서 언급한 기업, 단체, 개인의 의견은 아님을 유의하시기 바랍니다.저자는 수행된 테스트에 대해 어떠한 금전적 이득도 받지 못했습니다.