Aizsardzības tehnoloģija — eksperimentāls pētījums par dažādu svaru un slāņu kevlara ložu necaurlaidības spēju ar 9 mm šāviņiem

2.1.Ballistiskais gēls

Ballistiskais gēls tika izgatavots no bezaromatizēta želatīna.Gēla blīvumam un konsistencei ir jābūt tādam pašam kā Federālā izmeklēšanas biroja (FIB) izmantotajam.Lai panāktu tādu pašu konsekvenci, izmantojiet norādījumus, kas sniegti atsaucē.[30] tika ievēroti, un tas ir pārbaudīts atbilstoši standartiem, kas aprakstīti atsaucē.[31].

8 tases (250 ml) bezaromatizēta želatīna pulvera (apmēram 1,25 kg) sajauc ar 8 l ūdens (1 daļa želatīna uz katrām 4 daļām ūdens), līdz viss pulveris ir izšķīdis.Pēc tam, kad šķīdums tika iebērts traukos (iepriekš minētajam maisījumam tika izmantoti 2 × 5 L trauki), šķīdumam tika uzbērti 5 pilieni ēteriskās eļļas (kanēļa lapu ēteriskā eļļa) un viegli iemaisa tajā.Ēteriskās eļļas iemesls ir ļaut šķīdumā esošajiem burbuļiem izkliedēt un piešķirt ballistiskajam želejai uzlabotu smaržu.Šķīdumu ievieto traukos, kas ievietoti ledusskapī.Ballistiskais gēls bija gatavs lietošanai 36 stundas pēc tā izgatavošanas un pēc tam tika ietīts celofāna iesaiņojumā.Video, kurā parādīta ballistisko želeju izgatavošanas informācija, ir pieejams nohttps://www.youtube.com/watch?v=0nLWqJauFEw.

Ballistiskā gēla blīvums tika aprēķināts kā 996 km/m3(99,6% no ūdens blīvuma).Cilvēka asins, tauku un muskuļu vidējais blīvums [32], kas ir cilvēka gaļas konsistence, ir 1004 kg/m3.0,8% blīvuma atšķirība tiek uzskatīta par pieņemamu, lai ballistiskais gēls varētu atkārtot cilvēka ķermeņa mīkstumu.

2.2.Kevlars paraugi

Testos tika izmantoti trīs kevlara auduma atsvari, proti, 160 GSM, 200 GSM un 400 GSM.Tā kā kevlaru var izmantot kā austu materiālu, materiāla augstāko izturību var izmantot 0–90 orientācijā.Paraugi tika sakrauti ar –45/+45 (kvazi-izotropu) orientāciju, kas trieciena laikā absorbē vairāk enerģijas nekā 0–90 orientācijas, kas novietotas viena uz otras [33].Testos izmantotie paraugi tika izgatavoti vairākos 3 slāņos, kur katrs paraugs tika slāņots secībā 90/±45/90.Kad divi vai trīs paraugi tika novietoti viens virs otra, tas tika darīts tā, lai viena parauga pēdējais slānis tiktu novietots 45 ° leņķī pret nākamā parauga nākamo slāni.

Kevlar loksnes tika sadalītas un sagrieztas A4 izmēra loksnēs, lai sagatavotu tās sasienēšanai kopā, izmantojot ieteiktos epoksīda sveķus un cietinātāju.Paraugus atstāja nožūt.Paraugi tika sagriezti pēc tam, kad sveķi bija sacietējuši un pieskrūvēti viens pie otra, un tika novietoti testu veikšanai.

Ballistiskie testi tika veikti, izmantojot divu dažādu veidu munīciju, proti, pilnu metāla apvalku (FMJ) un apvalkotu dobo punktu (JHP) ar 9 mm Parabellum (saīsināti P vai Para) kalibru.Paraugu testēšanai izmantotā metode ir aprakstīta tālāk:

• 1)

• Lai izmērītu ložu ātrumu, tika uzstādīts šaujamieroču hronogrāfs.Hronogrāfs tika novietots 2 m attālumā no šaujamieroču uzgaļa, lai purna liesma nenorādītu neprecīzus rādījumus.

• 2)

• Tika veikts bāzes tests, lai noteiktu lodes ātrumu tieši ballistiskajā gēlā.Kinētiskās enerģijas vienādojums
  E=(1/2)mv2

  tika izmantots, lai noteiktu enerģiju un iekļūšanas attālumu ballistiskajā gēlā.

• 3)

• TheKevlarsparaugi tika novietoti ballistiskā gēla priekšā, un tas tika novietots 1 m attālumā no hronogrāfa.Iemesls 1 m attālumam ir atkārtot sliktākā gadījuma scenāriju, kad cilvēks vai objekts tiek nošauts tuvā attālumā.

• 4)

• Paraugs tika nošauts, šāviņam izejot cauri hronogrāfam, lai noteiktu tā sākotnējo ātrumu.Pēc tam paraugs tiek caurdurts un šāviņš tiek ievietots ballistiskajā gēlā.Testu ātrumi tika izmantoti, lai iegūtu anvidējais ātrumsnolasījums, kas tika izmantots vērtību atjaunināšanai 2. darbībā.

• 5)

• Tika izmērīts un reģistrēts iekļūšanas attālums ballistiskajā gēlā.

• 6)

• 2. darbība tika atkārtota katram testos izmantotajam munīcijas veidam.No 3. līdz 5. darbībai tika atkārtots katram Kevlar paraugam.Tests ar īpašu munīciju tika atkārtots, ja šāviņš nepārvietojās taisni ballistiskajā gēlā vai ja tas iekļuva Kevlar paraugā apgabalā, kas tika uzskatīts par strukturāli nedrošu.

Ar 3 slāņu paraugiem 9 mm Parabellum FMJ šāviņi pārvietojās nedaudz mazāk, salīdzinot ar korpusu bez kevlara.Dobu punktu šāviņi ceļoja tālāk, salīdzinot ar bezkevlara korpusu.9 mm Parabellum šāviņš (numurs 4) īpaši nedeformējās, bet misiņa apvalks sāka plēst šāviņu.

Pārbaudes, kas tika veiktas ar 6 slāņiem 160 GSM Kevlar liecināja, ka 9 mm Parabellum dobie lādiņi ir padevušies tālāk, salīdzinot ar neviena Kevlara iespiešanās testu, ar lādiņu ar numuru 4, kas tika veikts gandrīz tādā pašā attālumā kā FMJ šāviņam.

Izmantojot 9 160 GSM kevlara slāņus, atbilstošie attālumi, ko nobrauca gēla šāviņi, parādīja, ka lādiņš ar numuru 1, 3 un 4 devās tālāk pēc tam, kad tas bija izgājis cauri 9 160 GSM kevlara slāņiem, salīdzinot ar šāviņiem, kas tika iešauts ballistikā. želeja (bez kevlara).

Testi, kas veikti ar 12 slāņiem 160 GSM Kevlar, liecina, ka visiem šāviņiem ir tendence samazināties iespiešanās dziļumam, salīdzinot ar 9 slāņiem.

Kā redzams3. att, šāviņu iespiešanās dziļumi svārstās līdz ar dziļumu, palielinoties slāņu skaitam, tomēr visos gadījumos tiek novērots samazinājums no 9 uz 12 slāņiem.Tika novērots, ka dobo punktu šāviņi iekļuva kevlāra slāņos un šajā procesā dobais punkts tika bloķēts ar kevlāra materiālu.Kad šie dobie lādiņi sasniedz ballistisko želeju, tie darbojas tāpat kā FMJ šāviņš.Iepriekšminētā iemesla dēļ ar izmantotajiem kevlāra paraugiem šāviņi iekļuva tālāk ballistiskajā gēlā, salīdzinot ar testiem, kas veikti bez kevlara.Tikai tad, kad tika iespiesti pietiekami kevlara slāņi, lai absorbētu pietiekami daudz enerģijas, šāviņam bija raksturīgas samazinātas iekļūšanas ballistiskajā gēlā īpašības.Šis raksturlielums tika novērots citos testos ar dažādiem kevlariem, kā norādīts šajā dokumentā.

3.4.200 GSMKevlars

200 GSM Kevlar testi tika veikti ar 3, 6, 9, 12 un 15 slāņu paraugiem.Tā kā ložu necaurlaidīgajām vestēm parasti izmanto 200 GSM Kevlar, tika nolemts veikt testus ar 15 slāņiem.Ballistiskajā gēlā iegūtie rezultāti ir parādīti attēlā4. att.

Testi, kas veikti ar 3 slāņiem 200 GSM Kevlar, liecina, ka 9 mm Parabellum FMJ šāviņi izgāja cauri ballistisko gēlu un attālumi, ko tie veica, salīdzinot ar korpusu bez Kevlar, nav samazināti.9 mm Parabellum dobie lādiņi izcēlās, kā paredzēts, un 9 mm Parabellum lādiņam ar numuru 4 misiņa apvalks bija ievietots ballistiskajā gēlā, tomēr svina lādiņš turpināja un apstājās, kā ierakstīts4. att.

Izmantojot 6 slāņus 200 GSM Kevlar, tika novērots, ka šāviņa 1 iekļūšanas attālums ballistiskajā gēlā samazinājās, bet lādiņi 2, 3 un 4 devās tālāk ballistiskajā gēlā, salīdzinot ar korpusu bez Kevlar.

Testi, kas veikti ar 9 200 GSM kevlara slāņiem, liecina, ka šāviņš ar numuru 2 iekļuva tālāk ballistisko gēlu, salīdzinot ar korpusu bez Kevlar.Tika novērots, ka 3. un 4. šāviņa dobumā bija bloķēts Kevlars, kas neļāva tam sēņot.Lādiņi 3 un 4 virzījās tālāk ballistiskajā gēlā pēc tam, kad bija iekļuvuši 9 slāņos 200 GSM Kevlar salīdzinājumā ar bezkevlar korpusu.

Veicot testus ar 12 slāņiem 200 GSM Kevlar, tika novērots, ka 9 mm Parabellum FMJ šāviņiem ar numuru 1 un 2 bija plakanāka galva pēc iespiešanās.Šāviņš ar numuru 4, kaut arī maz sēņots ar kevlaru bloķētu dobumu, bija vairāk saplacināts galvā.Šāviņš ar numuru 3 daudz nesēņoja, taču bija pierādījumi par galvas gala deformāciju.

Pārbaudēs, kas tika veiktas ar 15 slāņiem 200 GSM Kevlar, abi FMJ lādiņi liecināja par sēņošanas pazīmēm.Šāviņa numuri 1 un 2 liecina par iekļūšanas dziļuma samazināšanos ballistiskajā gēlā, salīdzinot ar korpusu bez Kevlar.Šajā gadījumā 3. un 4. šāviņus apturēja Kevlar slāņi.

Kā redzams4. att, ja tiek ņemti vērā vidējie rādītāji starp punktiem, šķiet, ka tas norāda uz lineāru gradientu, kas samazinās iekļūšanu ballistiskajā gēlā, tiklīdz ir sasniegts maksimums ar aptuveni 6 slāņiem 200 GSM Kevlar.Kā gaidīts, 200 GSM kevlars uzrāda labāku veiktspēju, salīdzinot ar 160 GSM kevlaru.Uz 200 GSM Kevlar 15 slāņiem ir apturēti 3. un 4. lādiņi, bet ne 1. un 2. lādiņi. Pēc vidējā gradienta tiek lēsts, ka lādiņi ar numuru 1 un 2 tiks apturēti, izmantojot, iespējams, 18. un 21. Attiecīgi 200 GSM Kevlar.

• 400 GSM Kevlar testi tika veikti, izmantojot 3, 6, 9 un 12 slāņu paraugus, kā liecina rezultāti, kas parādīti5. att.

4. Rezultātu analīze un diskusija

6. attparāda dažādu lādiņu iespiešanās dziļumu salīdzinājumu 3 slāņos 160 GSM, 200 GSM un 400 GSM Kevlar.Kā redzams6. att, ar 9 mm Parabellum dobo punktu šāviņiem, 3 slāņi 200 GSM Kevlar apturēja šāviņus visīsākajā attālumā.3 slāņi 400 GSM un 160 GSM Kevlar visvairāk apturēja attiecīgi 1. un 2. šāviņus.

7. att,9. attnorāda, ka nav līdzīgu raksturlielumu ar dažādiem šāviņiem diviem dažāda skaita līdzīga GSM slāņu.Piemērs ir 12 slāņi 200 GSM kevlar un 6 slāņi 400 GSM kevlar.Abiem šiem paraugiem kopā ir 2400 GSM kevlaru katrā.Salīdzinot šos divus dažādos paraugus, tie nesamazina šāviņu attālumu par līdzīgu summu.Līdzīgas korelācijas un secinājumus var novērot no 3 slāņiem 400 GSM kevlar un 6 slāņiem 200 GSM kevlar.Katrā no šiem gadījumiem ir 1200 GSM paraugu, taču rezultātos nav līdzīgu raksturlielumu.

1. un 2. šāviņa vidējās līknes, parādītas4. att, norāda, ka šāviņi apstāsies ar attiecīgi 6 un 7 200 GSM kevlaru 3 slāņu daudzkārtņiem (ti, 18 un 21 200 GSM kevlara slāni).Pastāv tendence, ka aptuveni divkāršojas kevlara slāņu skaits, kas nepieciešams, salīdzinot ar faktiski bojāto kevlaru, lai apturētu šāviņus.Izmantojot 18 un 21 200 GSM kevlara slāni, 1. un 2. šāviņš apstāsies aptuveni 9 un 10 kevlara slāņos.Šis slāņu skaits korelē ar kevlar slāņu skaitu, ko satur tikai komerciāli pieejamās Kevlar ložu necaurlaidīgās vestes.

Daži priekšmeti jūsu uzziņai:

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

Video jūsu uzziņai:

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

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

5. Secinājumi

160 GSM, 200 GSM un 400 GSM salīdzinājumiKevlarszem ballistisko triecienu ir veikti ar ballistisko testu, kas veikti ar 9 mm Parabellum munīciju un ar dažādu kevlāra slāņu skaitu.Tika novērots, ka daži kevlara slāņi nav efektīvi, lai apturētu šāviņus, bet gan piespiež lādiņus virzīties tālāk ballistiskajā gēlā.Tikai tad, kad ir palielināts slāņu skaits, tika novērota šāviņa iekļūšanas ballistiskajā gēlā samazināšanās.Iemesls šādai iespiešanās maksimumam, it īpaši ar dobu punktu šāviņiem, bija saistīts ar caurumu, kas tika piepildīts ar Kevlar materiālu un lika tam darboties kā FMJ šāviņam.Tiklīdz tika sasniegts maksimums, tika novēroti līdzīgi vidējie negatīvie gradienti starp FMJ un dobo punktu šāviņiem.

Apkopojot šī raksta ieguldījumu, var secināt:

• 1)

• Tika pētīta dažādu 160 GSM, 200 GSM un 400 GSM klašu kevlara slāņu efektivitāte, kas pārklāta ar ballistisko gēlu, un tika konstatēts, ka 200 GSM kevlars ir efektīvāks 9 mm Parabellum šāviņa apturēšanai.

• 2)

• Tika konstatēts, ka nav lineāras attiecības starp diviem dažādiem kevlaru veidiem ar atšķirīgu svaru (piemēram, 200 GSM un 400 GSM kevlaru), kas ir slāņoti tā, lai tiem būtu vienāds kopējais svars.

• 3)

• Tika pārbaudīti četri dažādi 9 mm Parabellum munīcijas veidi, un tika noteikts to iespiešanās dziļums ballistiskajā gēlā dažādiem Kevlar slāņiem.

• 4)

• Tika novērtēts, ka 9 mm Parabellum munīcijai, ko visbiežāk izmanto visā pasaulē, šāviņa apturēšanai ir nepieciešams vismaz 21 slānis 200 GSM Kevlar.Drošības nolūkos tiek ieteikts iekļaut papildu drošības koeficientu, jo iespiešanās ir atkarīga arī no šāviņa profila.

Pamatojoties uz iepriekš sniegtajiem rezultātiem par dažāda svara kevlara slāņu īpašībām, ir cerība, ka šīs īpašības var izmantot, lai izstrādātu un izstrādātu drošas un efektīvas ložu necaurlaidīgas vestes.

Vispārējo tendenci, ka ir nepieciešams divkāršs kevlara slāņu daudzums, salīdzinot ar faktisko bojāto slāņu daudzumu, būtu vērts izpētīt turpmākajos pētījumos ar dažādu munīciju.Turpmākie pētījumi varētu arī norādīt mazāka kalibra lādiņu un munīcijas iespiešanās efektu Kevlarā salīdzinājumā ar 9 mm Para munīciju.Tāpat turpmākie pētījumi spēs noteikt, kā dažāda munīcija un šāviņi iekļūst 200 GSM kevlaros, piemēram, kevlaros, ko izmanto tikai ložu necaurlaidīgās vestēs.Ņemot vērā raksturlielumus, kas novēroti ar dobo punktu šāviņiem, kas dziļāk iekļūst ballistiskajā gēlā, pēc tam, kad dobais punkts ir bloķēts ar kevlaru, turpmākie pētījumi ļautu noteikt, vai līdzīga ietekme būtu piedzīvota scenārijā, kad šāviņš pirms iekļūšanas miesā iekļūst apģērbā. .

Pateicības

Pētījumu daļēji finansējaNacionālais pētniecības fonds.Par palīdzību, norādījumiem un telpu izmantošanu alfabētiskā secībā tiek novērtēti šādi uzņēmumi un privātpersonas: Borrijs Bornmens, Džons Evanss, Šaujamieroču kompetences novērtēšanas un apmācības centrs (+27 39 315 0379;fcatc1@webafrica.org.za), Henns Arms (šaujamieroču tirgotājs un ieroču kalējs;www.hennsarms.co.za;info@hennsarms.co.za), River Valley Farm & Nature Reserve (+27 82 694 2258;https://www.rivervalleynaturereserve.co.za/;info@jollyfresh.co.za), Marks Lī, Deivids un Nataša Roberti, Simms Armss (+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), Luiss un Leonija Stopforti.Jāņem vērā, ka šajā rakstā autoru viedokļi ne vienmēr ir iepriekš minēto uzņēmumu, organizāciju un privātpersonu viedokļi.Autori nesaņēma finansiālu labumu par veiktajiem testiem.