Одбранбена технологија - Експериментално проучување на способностите за заштита од куршуми на кевлар, со различни тежини и број на слоеви, со проектили од 9 мм

2.1.Балистички гел

Балистичкиот гел беше направен од желатин без вкус.Густината и конзистентноста на гелот треба да бидат исти како оние што ги користи Федералното биро за истраги (ФБИ).За да се постигне истата конзистентност, инструкциите дадени во Реф.[30] беа следени и тој е тестиран според стандардите опишани во Реф.[31].

8 чаши (250 ml) желатин во прав без вкус (приближно 1,25 kg) се мешаат со 8 L вода (1 дел желатин на секои 4 делови вода) додека не се раствори целиот прав.Откако растворот беше истурен во контејнерите (за горната смеса се користеа контејнери од 2 × 5 L), 5 капки есенцијално масло (етерично масло од лист цимет) се прелеаа врз растворот и нежно се промешува во него.Причината за есенцијалното масло е да дозволи меурчињата во растворот да се расфрлаат и да му даде на балистичкиот гел подобрен мирис.Растворот се става во контејнери сместени во фрижидер.Балистичкиот гел беше готов за употреба 36 часа откако беше направен, а потоа беше завиткан во целофанска обвивка.Достапно е видео кое ги прикажува деталите за правење балистички гелhttps://www.youtube.com/watch?v=0nLWqJauFEw.

Густината на балистичкиот гел беше пресметана како 996 km/m3(99,6% од густината на водата).Просечната густина на човечката крв, маснотии и мускули [32], што е конзистентноста на човечкото месо, е 1004 kg/m3.Разликата од 0,8% во густината се смета за прифатлива за балистичкиот гел да го реплицира месото на човечкото тело.

2.2.Кевлар примероци

Во тестовите беа користени три тежини на ткаенина од кевлар, имено, 160 GSM, 200 GSM и 400 GSM.Бидејќи Кевлар може да се користи како ткаен материјал, најголемата јачина на материјалот може да се искористи во ориентација 0-90.Примероците беа наредени со -45/+45 (квази-изотропна) ориентација која апсорбира повеќе енергија при удар од 0-90 ориентации наредени една на друга [33].Примероците што беа користени во тестовите беа направени во множители од 3 слоја каде што секој примерок беше слоевит со редослед од 90/±45/90.Кога два или три примероци беа поставени еден врз друг, тоа беше направено така што последниот слој од еден примерок беше поставен на 45 ° до следниот слој од следниот примерок.

Листовите Кевлар беа поделени и исечени на листови со големина А4 за да се подготват да се врзат заедно со помош на препорачаната епоксидна смола и зацврстувач.Примероците беа оставени да се исушат.Примероците беа исечени откако смолата се зацврсти и заштрафуваше едни со други и беа ставени во положба за да се спроведат тестовите.

Беа извршени балистички тестови со употреба на два различни вида муниција, имено, целосна метална јакна (FMJ) и шуплива точка со обвивка (JHP) од калибар 9 mm Parabellum (П или скратено Пара).Методот што се користи за тестирање на примероците е опишан во продолжение:

• 1)

• Поставен е хронограф за огнено оружје за мерење на брзината на куршумите.Хронографот бил поставен на 2 m од муцката на огненото оружје за да се спречи пламенот од муцката да даде неточни отчитувања.

• 2)

• Беше извршено основно тестирање за да се одреди брзината на куршумот директно во балистичкиот гел.Равенката на кинетичката енергија
  E=(1/2)mv2

  беше искористена за одредување на енергијата и растојанието на пенетрација во балистичкиот гел.

• 3)

• НаКевларпримероците потоа беа ставени пред балистичкиот гел и тој беше поставен на 1 m оддалеченост од хронографот.Причината за оддалеченоста од 1 m е да се повтори најлошото сценарио кога човек или предмет е застрелан на блиско растојание.

• 4)

• Примерокот беше застрелан со проектилот што минува низ хронографот за да се одреди неговата почетна брзина.По ова, примерокот се пробива и проектилот се става во балистичкиот гел.Брзините на тестовите беа искористени за да се добие анпросечна брзиначитање кое беше искористено за ажурирање на вредностите во чекор 2.

• 5)

• Беше измерено и евидентирано растојанието на навлегување во балистичкиот гел.

• 6)

• Чекор 2 беше повторен за секој тип муниција користена во тестовите.Чекор 3 до чекор 5 се повтори за секој примерок од Кевлар.Тестот со специфична муниција беше повторен доколку проектилот не патуваше директно во балистичкиот гел или ако навлезе во примерокот Кевлар во област за која се сметаше дека не е структурно здрава.

Со примероците од 3 слоја, проектилите од 9 mm Parabellum FMJ патуваа малку помалку во споредба со случајот без кевлар.Проектилите со шуплива точка патувале подалеку во споредба со случајот без Кевлар.Проектилот Parabellum од 9 мм (број 4) не се деформираше многу, но месинганата јакна почна да го откинува проектилот.

Тестовите што беа спроведени со 6 слоеви од 160 GSM кевлар покажаа дека проектилите со шуплива точка Parabellum од 9 mm отидоа подалеку во споредба со тестовите за пенетрација на Кевлар со проектил број 4 кој оди речиси на исто растојание како проектилот FMJ.

Со 9-те слоеви од 160 GSM кевлар, соодветните растојанија поминати од проектилите во гелот покажаа дека проектилите броеви 1, 3 и 4 отишле понатаму откако поминал низ 9-те слоеви од 160 GSM кевлар, во споредба со проектилите истрелани во балистичкиот гел (без кевлар).

Тестовите спроведени со 12 слоеви од 160 GSM кевлар покажуваат дека сите проектили покажуваат тренд на намалување на длабочината на пенетрација во споредба со 9 слоеви.

Како што се гледа воСл. 3, длабочините на пенетрација на проектилите флуктуираат со длабочината како што се зголемува бројот на слоеви, но сепак се забележува намалување од 9 до 12 слоеви во сите случаи.Забележано е дека проектилите со шупливи точки навлегле во слоевите на Кевлар и во тој процес шупливата точка била блокирана со кевлар материјал.Откако овие проектили со шуплива точка ќе стигнат до балистичкиот гел, тие работат на ист начин како проектилот FMJ.Поради горенаведената причина со користените примероци од кевлар, проектилите дополнително навлегле во балистичкиот гел во споредба со тестовите извршени без кевлар.Само што еднаш биле пробиени доволни слоеви на кевлар за да апсорбира доволно енергија, проектилот покажал карактеристики на намалена пенетрација во балистичкиот гел.Оваа карактеристика беше забележана во другите тестови, со различни тежини Кевлар како што е претставено во овој труд.

3.4.200 GSMКевлар

200 GSM Kevlar тестови беа направени со примероци од 3, 6, 9, 12 и 15 слоеви.Бидејќи 200 GSM Kevlar најчесто се користи за елеци отпорни на куршуми, беше одлучено да се извршат тестови со 15 слоеви.Резултатите од навлегувањето во балистичкиот гел се прикажани воСл. 4.

Тестовите спроведени со 3 слоја од 200 GSM кевлар покажаа дека проектилите Parabellum FMJ од 9 mm поминале низ балистичкиот гел и растојанието што го поминале во споредба со случајот No Kevlar не биле намалени.Проектилите од шуплива точка Парабелум од 9 мм израснаа како што се очекуваше, а проектилот 9 мм Парабелум број 4 имаше месинган јакна ставена во балистичкиот гел, но сепак оловниот проектил продолжи и запре како што е снимено воСл. 4.

Со 6 слоеви од 200 GSM кевлар, забележано е дека растојанието на пенетрација на проектилот 1 во балистичкиот гел се намалило додека проектилите 2, 3 и 4 отишле понатаму во балистичкиот гел во споредба со случајот без кевлар.

Тестовите спроведени со 9 слоеви од 200 GSM кевлар покажуваат дека проектилот број 2 патувал понатаму во балистичкиот гел во споредба со случајот без кевлар.Забележано е дека проектилите 3 и 4 го блокирале Кевлар во шупливата точка што го спречило да се размножи со печурки.Проектилите 3 и 4 патувале понатаму во балистичкиот гел откако навлегле во 9 слоеви од 200 GSM кевлар во споредба со случајот без кевлар.

Со тестовите спроведени со 12 слоеви од 200 GSM кевлар, беше забележано дека проектилите Parabellum FMJ од 9 мм, број 1 и 2, по пробивањето имаат порамна глава.Проектилот број 4, иако не никнал многу со шупливата точка блокирана со кевлар, бил повеќе сплескан во главата.Проектилот број 3 не израснал многу, но имало докази дека врвот на главата е деформиран.

Тестовите спроведени со 15 слоеви од 200 GSM кевлар, ги имаа двата FMJ проектили кои укажуваа на знаци на габи.Проектилот број 1 и 2 покажуваат намалување на длабочината на пенетрација во балистичкиот гел во споредба со случајот без кевлар.Во конкретниот случај, проектилите 3 и 4 беа запрени од слоевите на Кевлар.

Како што се гледа воСл. 4, кога ќе се земат предвид просеците помеѓу точките, се чини дека ќе се појави линеарен градиент на намалување на пенетрацијата во балистичкиот гел, откако ќе се достигне врв на приближно 6 слоеви од 200 GSM кевлар.200 GSM Kevlar покажува подобри перформанси во споредба со 160 GSM Kevlar, како што се очекуваше.На 15 слоеви од 200 GSM кевлар, проектилите број 3 и 4 се запрени, но не и проектилите број 1 и 2. Следејќи го просечниот градиент, се проценува дека проектилите број 1 и 2 ќе бидат запрени со употреба на евентуално 18 и 21 слој на 200 GSM кевлар, соодветно.

• Тестовите од 400 GSM Kevlar беа извршени со користење на примероци од 3, 6, 9 и 12 слоеви, како што е наведено од резултатите прикажани воСл. 5.

4. Анализа и дискусија за резултатите

Сл. 6покажува споредба на длабочините на пенетрација на различни проектили во 3 слоја од 160 GSM, 200 GSM и 400 GSM кевлар.Како што се гледа воСл. 6, со проектилите со шуплива точка Parabellum од 9 мм, 3 слоја од 200 GSM кевлар ги запреа проектилите на најкратко растојание.3 слоја од 400 GSM и 160 GSM Кевлар најмногу ги запреа проектилите 1 и 2, соодветно.

Сл. 7,Сл. 9укажуваат на тоа дека нема слични карактеристики со различни проектили за два различен број слоеви на сличен GSM.Пример се 12 слоеви од 200 GSM кевлар и 6 слоеви од 400 GSM кевлар.И двата примероци имаат вкупно 2400 GSM кевлар секој.Кога се споредуваат овие два различни примероци, тие не го намалуваат растојанието на проектилите за слична количина.Слични корелации и заклучоци може да се забележат од 3 слоја од 400 GSM кевлар и 6 слоеви од 200 GSM кевлар.Секој од овие случаи има 1200 GSM примероци, но немаат слични карактеристики во резултатите.

Просечни кривини за проектилите 1 и 2, прикажани воСл. 4, укажуваат на тоа дека проектилите би запреле со 6 и 7 множители од 3 слоеви на 200 GSM кевлар, соодветно (т.е. 18 и 21 слој од 200 GSM кевлар).Постои тренд дека приближно двојно се зголемува бројот на слоеви на кевлар што се потребни, во споредба со вистинскиот оштетен кевлар за да се запрат проектилите.Со 18 и 21 слој од 200 GSM кевлар, тоа ќе резултира со проектилите 1 и 2 да застанат во приближно 9 и 10 слоеви на кевлар.Овој број на слоеви е во корелација со бројот на слоеви на кевлар што ги содржат комерцијално достапните елеци отпорни на куршуми само за кевлар.

Некои ставки за ваша референца:

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

Видеа за ваша референца:

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

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

5. Заклучоци

Споредби на 160 GSM, 200 GSM и 400 GSMКевларпод балистички удар се направени со балистички тестови извршени со муниција Парабелум од 9 мм и со различен број кевларски слоеви.Беше забележано дека неколку слоеви на кевлар не се ефективни во запирање на проектилите, туку ги принудуваат проектилите да патуваат понатаму во балистичкиот гел.Само откако ќе се зголеми бројот на слоеви, забележано е намалување на пенетрацијата на проектилот во балистичкиот гел.Причината за овој врв на пенетрација, особено кај проектилите со шупливи точки, се должеше на пополнувањето на дупката со материјал од Кевлар и на тој начин да функционира како проектил FMJ.Слични просечни негативни градиенти беа забележани помеѓу проектилите FMJ и шупливи точки, откако ќе се достигне врвот.

Сумирајќи ги придонесите на овој труд, може да се заклучи:

• 1)

• Беше испитана ефективноста на различни слоеви од 160 GSM, 200 GSM и 400 GSM оценки на кевлар слоевит со балистички гел, и беше откриено дека 200 GSM кевлар е поефективен за запирање на проектил од 9 mm Parabellum.

• 2)

• Откриено е дека не постои линеарна врска помеѓу два различни типа на кевлар со различни тежини (како 200 GSM и 400 GSM кевлар), слоевит на таков начин што имаат иста комбинирана тежина.

• 3)

• Беа тестирани четири различни типови муниција Parabellum од 9 мм, а длабочините на нивната пенетрација во балистичкиот гел беа идентификувани за различни слоеви на Кевлар.

• 4)

• Беше оценето дека за муниција Парабелум од 9 мм, која најчесто се користи низ светот, потребни се минимум 21 слој од 200 GSM кевлар за да се запре проектилот.Се предлага, како безбедносна мерка на претпазливост, да се вклучи дополнителен безбедносен фактор бидејќи пенетрацијата зависи и од профилот на проектилот.

Врз основа на резултатите презентирани погоре за карактеристиките на слоевите на кевлар со различна тежина, се надеваме дека овие карактеристики може да се искористат за да се развијат и дизајнираат безбедни и ефективни елеци отпорни на куршуми.

Општиот тренд дека е потребен двојно количество слоеви на кевлар во споредба со вистинската количина на слоеви оштетени, би било вредно да се истражи во понатамошни истражувања со различна муниција.Идните истражувања исто така ќе можат да укажат на ефектот на пенетрација што го имаат проектилите и муницијата со помал калибар врз Кевлар во споредба со муницијата Пара од 9 мм.Слично на тоа, идните истражувања ќе можат да идентификуваат како различна муниција и проектили продираат во 200 GSM кевлари како што е кевларот што се користи само во панцири.Со карактеристиките забележани со проектилите со шупливи точки кои продираат подлабоко во балистичкиот гел, откако шупливата точка е блокирана со кевлар, идните истражувања ќе овозможат да се идентификува дали сличен ефект ќе се доживее во сценарио каде што проектилот навлегол во облека, пред да навлезе во месото. .

Признанија

Истражувањето е делумно финансирано одНационална истражувачка фондација.Следниве компании и поединци се признати за нивната помош, насоки и користење на нивните капацитети, по азбучен ред: Бори Борнман, Џон Еванс, Центар за оценување и обука на компетентност за огнено оружје (+27 39 315 0379;fcatc1@webafrica.org.za), Хенс Армс (трговец со огнено оружје и пиштолџија;www.hennsarms.co.za;info@hennsarms.co.za), фарма и природен резерват River Valley (+27 82 694 2258;https://www.rivervalleynaturereserve.co.za/;info@jollyfresh.co.za), Марк Ли, Дејвид и Наташа Роберт, Симс Армс (+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), Луис и Леони Стопфорт.Мора да се напомене дека мислењата на авторите во овој труд не се нужно мислења на компаниите, организациите и поединците споменати погоре.Авторите не добиле финансиска добивка за спроведените тестови.