Verteidegungstechnologie - Experimentell Studie vu Kugelschutzfäegkeete vu Kevlar, vu verschiddene Gewiichter an Zuel vu Schichten, Mat 9 Mm Projektilen

2.1.Ballistesch Gel

De ballistesche Gel gouf aus onaromatiséiertem Gelatine gemaach.D'Dicht an d'Konsistenz vum Gel muss d'selwecht sinn wéi déi vum Federal Bureau of Investigation (FBI) benotzt.Fir déiselwecht Konsistenz z'erreechen, ginn d'Instruktiounen am Ref.[30] gefollegt goufen an et gouf getest géint d'Normen, déi am Ref.[31].

8 Tassen (250 ml) unaromatiséiertem Gelatinepulver (ongeféier 1,25 kg) gi mat 8 L Waasser (1 Deel Gelatine fir all 4 Deeler Waasser) gemëscht bis de ganze Pudder opgeléist ass.Nodeems d'Léisung an d'Behälter gegoss gouf (2 × 5 L Behälter goufen fir déi uewe genannte Mëschung benotzt), 5 Tropfen äthereschen Ueleg (Cinnamon Leaf äthereschen Ueleg) iwwer d'Léisung gegoss a sanft an et gerührt.De Grond fir den äthereschen Ueleg ass datt d'Blasen an der Léisung sech opléisen, an dem ballistesche Gel e verbesserte Geroch ginn.D'Léisung gëtt an de Container gesat, déi an de Frigo gesat ginn.De ballistesche Gel war prett fir ze benotzen 36 Stonnen nodeems et gemaach gouf an duerno gouf et a Cellophan-Wrapping gewéckelt.E Video weist d'Detailer fir de ballistesche Gel ze maachen ass verfügbar vunhttps://www.youtube.com/watch?v=0nLWqJauFEw.

D'Dicht vum ballistesche Gel gouf als 996 km/m berechent3(99,6% vun der Waasser Dicht).Déi duerchschnëttlech Dicht vu mënschlecht Blutt, Fett a Muskelen [32], wat d’Konsistenz vum mënschleche Fleesch ass, ass 1004 kg/m3.En Ënnerscheed vun 0,8% an den Dicht gëtt als akzeptabel ugesinn fir de ballistesche Gel fir d'Fleesch vun engem mënschleche Kierper ze replizéieren.

2.2.Kevlar Echantillon

Dräi Gewiichter vu Kevlar Stoff goufen an den Tester benotzt, nämlech 160 GSM, 200 GSM an 400 GSM.Zënter Kevlar kann als Ënnermaterial benotzt ginn, kann déi héchst Kraaft vum Material an enger 0-90 Orientéierung benotzt ginn.D'Probe goufen mat enger -45/+45 (quasi-isotropescher) Orientéierung gestapelt, déi méi Energie beim Impakt absorbéiert wéi 0-90 Orientatiounen openee gestapelt [33].D'Proben, déi an den Tester benotzt goufen, goufen a Multiple vun 3 Schichten gemaach, wou all Probe an der Uerdnung vun 90/± 45/90 geschicht gouf.Wann zwee oder dräi Proben openee geluecht goufen, gouf et esou gemaach datt déi lescht Schicht vun enger Probe bei 45 ° op déi nächst Schicht vun der nächster Probe geluecht gouf.

D'Kevlarplacke goufen opgedeelt an an A4-Gréisst Blieder geschnidden fir se ze preparéieren fir matenee gebonnen ze ginn mat dem recommandéierten Epoxyharz an Hardener.D'Proben goufen dréchen gelooss.D'Probe goufen geschnidden nodeems d'Harz gesat a matenee geschrauft gouf a goufen an d'Positioun gesat fir d'Tester auszeféieren.

Ballistesch Tester goufen duerch zwou verschidden Aarte vu Munitioun duerchgefouert, nämlech Vollmetalljacket (FMJ) an jacketed Hollow Point (JHP) vum 9 mm Parabellum (P oder Para fir kuerz) Kaliber.D'Methode benotzt fir d'Proben ze testen ass als nächst beschriwwen:

• 1)

• E Schéisswaff Chronograph gouf opgestallt fir Kugelgeschwindegkeet ze moossen.De Chronograph gouf 2 m vun der Mëndung vun de Schosswaffen plazéiert, fir datt d'Mëndelflamme ongenaue Liesungen ginn.

• 2)

• E Baseline Test gouf gemaach fir d'Kugelgeschwindegkeet direkt an de ballistesche Gel ze bestëmmen.Kinetesch Energiegleichung
  E=(1/2)mv2

  gouf benotzt fir d'Energie an d'Distanz vun der Penetratioun an de ballistesche Gel ze bestëmmen.

• 3)

• DéiKevlarEchantillon goufen dunn virun de ballistesche Gel gesat an dëst gouf 1 m ewech vum Chronograph gesat.De Grond fir d'Distanz vun 1 m ass fir de schlëmmste Fall Szenario ze replizéieren wou eng Persoun oder Objet op enger Distanz erschoss gëtt.

• 4)

• D'Probe gouf mam Projektil erschoss duerch de Chronograph fir seng initial Geschwindegkeet ze bestëmmen.Duerno gëtt d'Prouf duerchgedrängt an de Projektil gëtt an de ballistesche Gel geluecht.D'Vitesse vun den Tester goufen benotzt fir engDuerchschnëttsvitesseliesen déi benotzt gouf fir d'Wäerter am Schrëtt 2 ze aktualiséieren.

• 5)

• D'Distanz vun der Penetratioun an de ballistesche Gel gouf gemooss an opgeholl.

• 6)

• Schrëtt 2 gouf widderholl fir all Zort Munitioun, déi an den Tester benotzt gouf.Schrëtt 3 bis Schrëtt 5 gouf fir all Kevlar Prouf widderholl.En Test mat spezifescher Munitioun gouf widderholl wann de Projektil net riicht an de ballistesche Gel reest, oder wann et de Kevlar-Probe an engem Gebitt penetréiert, deen als net strukturell gesond ugesi gouf.

Mat den 3 Layer Proben hunn d'9 mm Parabellum FMJ Projektilen e bësse manner gereest am Verglach zum Fall ouni Kevlar.Déi huel Punkt Projektilen si méi wäit gereest am Verglach zum kee Kevlar Fall.Den 9 mm Parabellum Projektil (Nummer 4) huet net vill deforméiert, awer d'Messerjacket huet ugefaang de Projektil ofzerappen.

D'Tester, déi mat 6 Schichten vum 160 GSM Kevlar duerchgefouert goufen, hunn uginn datt d'9 mm Parabellum Huelpunkt Projektilen méi wäit gaange sinn am Verglach zu keng Kevlar Pénétratiounstester mat Projektil Nummer 4 bal déiselwecht Distanz wéi déi vun engem FMJ Projektil.

Mat den 9 Schichten vum 160 GSM Kevlar hunn déi entspriechend Distanzen, déi vun de Projektilen am Gel gereest sinn, gewisen datt d'Projektilnummeren 1, 3 a 4 méi wäit gaangen sinn nodeems se duerch déi 9 Schichten vum 160 GSM Kevlar gaangen sinn, am Verglach mat de Projektilen, déi an de ballistesche geschoss goufen. Gel (kee Kevlar).

D'Tester, déi mat 12 Schichten vun 160 GSM Kevlar gemaach goufen, weisen datt all Projektilen e Réckgang vun der Penetratiounsdéift am Verglach zu 9 Schichten weisen.

Wéi gesi anFig. 3, d'Penetratiounsdéift vun de Projektilen schwankt mat der Déift wéi d'Zuel vun de Schichten eropgeet, awer an alle Fäll gëtt eng Ofsenkung vun 9 op 12 Schichten observéiert.Et gouf beobachtet datt d'Huelpunktprojektilen an d'Kevlar-Schichte penetréiert sinn an am Prozess den Huelpunkt mam Kevlar-Material blockéiert gouf.Wann dës huel Punkt Projektilen de ballistesche Gel erreechen, gi se op déiselwecht Manéier wéi e FMJ Projektil.Wéinst dem uewe genannte Grond mat de Kevlar-Proben, déi benotzt goufen, sinn d'Projektile méi wäit an de ballistesche Gel penetréiert am Verglach mat den Tester ouni Kevlar.Nëmmen eemol genuch Schichten vu Kevlar duerchdränge fir genuch Energie ze absorbéieren, huet de Projektil d'Charakteristiken vun enger reduzéierter Penetratioun an de ballistesche Gel gewisen.Dës Charakteristik gouf an den aneren Tester observéiert, mat de verschiddene Gewiichter Kevlar wéi an dësem Pabeier presentéiert.

3.4.200 GSMKevlar

D'200 GSM Kevlar Tester goufen mat Echantillon vun 3, 6, 9, 12 an 15 Schichten gemaach.Zënter 200 GSM Kevlar gëtt allgemeng fir Bulletproof Weste benotzt, gouf decidéiert Tester mat 15 Schichten auszeféieren.D'Resultater vun der Penetratioun an de ballistesche Gel ginn anFig. 4.

D'Tester, déi mat 3 Schichten vun 200 GSM Kevlar gemaach goufen, weisen datt d'9 mm Parabellum FMJ Projektilen duerch de ballistesche Gel gaangen sinn an d'Distanz déi se am Verglach mam Kevlar Fall gereest goufen net reduzéiert.Déi 9 mm Parabellum huel Punkt Projektilen hu wéi erwaart erausgezunn, an den 9 mm Parabellum Projektil Nummer 4 hat d'Messerjacket an de ballistesche Gel geluecht, awer de Leadprojektil ass weidergaang a gestoppt wéi opgeholl anFig. 4.

Mat 6 Schichten vun 200 GSM Kevlar gouf beobachtet datt d'Penetratiounsdistanz vum Projektil 1 an de ballistesche Gel erofgaang ass, während d'Projektiler 2, 3 a 4 méi wäit an de ballistesche Gel gaangen am Verglach zum kee Kevlar Fall.

D'Tester, déi mat 9 Schichten vun 200 GSM Kevlar duerchgefouert goufen, weisen datt d'Projektil Nummer 2 méi wäit an de ballistesche Gel gereest ass am Verglach zum Kevlar Fall.Et gouf beobachtet datt d'Projektilen 3 a 4 de Kevlar am Huelpunkt blockéiert haten, wat verhënnert huet datt se aus Pilze wuessen.D'Projektilen 3 a 4 sinn weider an de ballistesche Gel gereest nodeems se 9 Schichten vun 200 GSM Kevlar penetréieren am Verglach zum Kevlar Fall.

Mat den Tester, déi mat 12 Schichten vun 200 GSM Kevlar duerchgefouert goufen, gouf observéiert datt 9 mm Parabellum FMJ Projektilen, Nummer 1 an 2, e méi flaach Kapp no ​​der Penetratioun haten.Projektil Nummer 4, obwuel net vill mushroomed mam huel Punkt mat Kevlar blockéiert, war méi am Kapp verflaacht.Projektil Nummer 3 huet net vill Champignonen, awer et gouf Beweiser datt den Tipp vum Kapp deforméiert ass.

D'Tester, déi mat 15 Schichten vun 200 GSM Kevlar duerchgefouert goufen, haten béid FMJ Projektilen, déi Unzeeche vu Pilze weisen.Projektilnummeren 1 an 2 weisen eng Ofsenkung vun der Penetratiounsdéift an de ballistesche Gel am Verglach zum Kevlar-Fall.Am haitege Fall goufen d'Projeten 3 a 4 vun de Kevlar Schichten gestoppt.

Wéi gesi anFig. 4, wann d'Duerchschnëtt tëscht de Punkte berücksichtegt ginn, schéngt et e linear Gradient vun der Ofsenkung vun der Penetratioun an de ballistesche Gel ze weisen, wann e Peak bei ongeféier 6 Schichten vun 200 GSM Kevlar erreecht gouf.Den 200 GSM Kevlar weist eng besser Leeschtung am Verglach zum 160 GSM Kevlar, wéi erwaart.Bei 15 Schichten vum 200 GSM Kevlar sinn d'Projektiler Nummer 3 a 4 gestoppt ginn, awer net d'Projektilen Nummer 1 an 2. Nom Duerchschnëttsgradient gëtt geschat datt d'Projektilen Nummer 1 an 2 gestoppt ginn mat méiglecherweis 18 an 21 Schichten vun 200 GSM Kevlar, respektiv.

• D'400 GSM Kevlar Tester goufen duerch Proben vun 3, 6, 9 an 12 Schichten duerchgefouert, wéi d'Resultater uginn anFig. 5.

4. Analyse an Diskussioun vun Resultater

Fig. 6weist de Verglach vun Pénétratiounsdéiften vu verschiddene Projektilen an 3 Schichten vun 160 GSM, 200 GSM an 400 GSM Kevlar.Wéi gesi anFig. 6, mat den 9 mm Parabellum Huelpunktprojektilen, hunn 3 Schichten vun 200 GSM Kevlar d'Projeten an der kuerzster Distanz gestoppt.3 Schichten vun 400 GSM an 160 GSM Kevlar gestoppt Projektiler 1 an 2 am meeschten, respektiv.

Fig. 7,Fig. 9uginn, datt et keng ähnlech Charakteristiken mat verschiddene projectiles fir zwou verschidden Zuel vun Schichten vun ähnlechen GSM.E Beispill ass 12 Schichten vun 200 GSM Kevlar a 6 Schichten vun 400 GSM Kevlar.Béid vun dësen Echantillon hunn am Ganzen 2400 GSM Kevlar all.Wann Dir dës zwou verschidde Proben vergläicht, reduzéieren se d'Distanz vun de Projektilen net mat engem ähnlechen Betrag.Ähnlech Korrelatiounen a Conclusiounen kënnen aus 3 Schichten vu 400 GSM Kevlar a 6 Schichten vun 200 GSM Kevlar observéiert ginn.Jiddereng vun dëse Fäll huet 1200 GSM Echantillon, awer hunn net ähnlech Charakteristiken an de Resultater.

Duerchschnëttskurven fir Projektilen 1 an 2, gewisen anFig. 4, uginn datt d'Projektile mat 6 a 7 Multiple vun 3 Schichten vum 200 GSM Kevlar respektiv stoppen (dh 18 an 21 Schichten vun 200 GSM Kevlar).Et gëtt en Trend, deen ongeféier d'Zuel vun de Schichten vum Kevlar verduebelt, deen néideg ass, am Verglach zum aktuellen beschiedegte Kevlar fir d'Projektiler ze stoppen.Mat 18 an 21 Schichten vun 200 GSM Kevlar, wäert et zu der Projektil 1 an 2 an ongeféier 9 an 10 Schichten vun Kevlar stoppen.Dës Zuel vu Schichten korreléiert mat der Unzuel vun de Schichten vu Kevlar déi kommerziell verfügbare Kevlar-nëmme Kugelbeständeg Weste enthalen.

E puer Elementer fir Är Referenz:

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

Videoen fir Är Referenz:

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

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

5. Conclusiounen

Vergläicher vun 160 GSM, 200 GSM an 400 GSMKevlarënner ballisteschen Impakt goufe mat de ballisteschen Tester duerchgefouert mat 9 mm Parabellum Munitioun a mat enger anerer Zuel vu Kevlar Schichten.Et gouf beobachtet datt e puer Schichten vu Kevlar net effektiv sinn fir d'Projektiler ze stoppen, mee d'Projektile zwéngen, weider an de ballistesche Gel ze reesen.Nëmme wann d'Zuel vun de Schichten erhéicht gëtt, gouf d'Ofsenkung vun der Projektilpenetratioun an de ballistesche Gel beobachtet.De Grond fir dësen Héichpunkt an der Pénétratioun, besonnesch mat den Huelpunktprojektilen, war wéinst dem Lach, dee sech mat Kevlar-Material ausfëllt an et als FMJ-Projektil mécht.Ähnlech duerchschnëttlech negativ Gradienten goufen tëscht dem FMJ an Huelpunktprojektilen observéiert, eemol de Peak erreecht gouf.

Zesummefaassend d'Bäiträg vun dësem Pabeier, kann et ofgeschloss ginn:

• 1)

• D'Effizienz vu verschiddene Schichten vun 160 GSM, 200 GSM a 400 GSM Grad vu Kevlar mat ballistesche Gel geschicht gouf ënnersicht, an et gouf festgestallt datt 200 GSM Kevlar méi effektiv war fir en 9 mm Parabellum Projektil ze stoppen.

• 2)

• Et gouf festgestallt datt et keng linear Relatioun tëscht zwou verschidden Aarte vu Kevlar mat verschiddene Gewiichter ass (wéi 200 GSM an 400 GSM Kevlar), sou datt se datselwecht kombinéiert Gewiicht hunn.

• 3)

• Véier verschidden Aarte vu 9 mm Parabellum Munitioun goufen getest, an hir Pénétratiounsdéiften an de ballistesche Gel goufen fir verschidde Schichten vu Kevlar identifizéiert.

• 4)

• Et gouf bewäert datt fir eng 9 mm Parabellum Munitioun, déi am meeschten op der Welt benotzt ginn, 21 Schichten vun 200 GSM Kevlar als Minimum néideg sinn fir de Projektil ze stoppen.Et gëtt virgeschloen datt als Sécherheetsvirsiichtsmoossnam en zousätzleche Sécherheetsfaktor abegraff ass well d'Penetratioun och vum Projektilprofil ofhängeg ass.

Baséierend op d'Resultater, déi uewendriwwer fir d'Charakteristike vu Kevlar Schichten vu verschiddene Gewiichter presentéiert ginn, ass et gehofft datt dës Charakteristike kënne benotzt ginn fir sécher an effektiv Kugelbeständeg Westen z'entwéckelen an ze designen.

Den allgemengen Trend datt duebel d'Quantitéit u Schichten vu Kevlar gebraucht gëtt am Verglach zum aktuellen Betrag vun de Schichten beschiedegt, wier derwäert fir weider Fuerschung mat verschiddene Munitioun ze entdecken.Zukünfteg Fuerschung kéint och fäeg sinn de Pénétratiounseffekt unzeginn, dee méi kleng Kaliber Projektilen a Munitioun op Kevlar hunn am Verglach mat deem vun 9 mm Para Munitioun.Ähnlech wäert zukünfteg Fuerschung fäeg sinn z'identifizéieren wéi verschidde Munitioun a Projektilen 200 GSM Kevlar penetréieren, sou wéi de Kevlar, deen nëmmen a Bulletproof Weste benotzt gëtt.Mat de Charakteristiken observéiert mat den Huelpunkt Projektilen déi méi déif an de ballistesche Gel penetréieren, nodeems den Huelpunkt mat Kevlar blockéiert ass, wäert zukünfteg Fuerschung erlaben ze identifizéieren ob en ähnlechen Effekt an engem Szenario erliewt gëtt wou de Projektil d'Kleedung duerchdréit, ier d'Fleesch penetréiert. .

Unerkennung

D'Fuerschung gouf deelweis finanzéiert vun derNational Fuerschung Foundation.Déi folgend Firmen an Eenzelpersoune ginn unerkannt fir hir Hëllef, Leedung an Notzung vun hiren Ariichtungen, an alphabetesch Uerdnung: Borrie Bornman, John Evans, Firearm Competency Assessment and Training Center (+27 39 315 0379;fcatc1@webafrica.org.za), Henns Arms (Schéisswaffenhändler a Waffenschmidt;www.hennsarms.co.za;info@hennsarms.co.za), River Valley Bauerenhaff & Naturreservat (+27 82 694 2258;https://www.rivervalleynaturereserve.co.za/;info@jollyfresh.co.za), Marc Lee, David an 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 a Leonie Stopforth.Et muss bemierkt ginn datt d'Meenunge vun den Auteuren an dësem Pabeier net onbedéngt d'Meenunge vun den uewe genannte Firmen, Organisatiounen an Individuen sinn.D'Auteuren krute kee finanzielle Gewënn fir déi duerchgefouert Tester.