Одбрамбена технологија — Експериментална студија способности заштите од метка од кевлара, различите тежине и броја слојева, са пројектилима од 9 мм

2.1.Балистички гел

Балистички гел је направљен од желатина без укуса.Густина и конзистенција гела морају бити исте као оне које користи Федерални истражни биро (ФБИ).Да би се постигла иста конзистентност, упутства дата у Реф.[30] су праћени и тестиран је у односу на стандарде описане у Реф.[31].

8 шољица (250 мл) желатинског праха без укуса (приближно 1,25 кг) помеша се са 8 Л воде (1 део желатина на свака 4 дела воде) док се сав прах не раствори.Након што је раствор сипан у посуде (за горњу смешу су коришћене посуде од 2 × 5 Л), 5 капи есенцијалног уља (есенцијално уље листа цимета) је прелито преко раствора и лагано умешано у њега.Разлог за етерично уље је да омогући да се мехурићи у раствору распрше и да балистички гел добије побољшан мирис.Раствор се ставља у посуде постављене у фрижидер.Балистички гел је био спреман за употребу 36 х након што је направљен, а затим је умотан у целофан.Видео који приказује детаље за израду балистичког гела је доступан одхттпс://ввв.иоутубе.цом/ватцх?в=0нЛВкЈауФЕв.

Густина балистичког гела је израчуната као 996 км/м3(99,6% густине воде).Просечна густина људске крви, масти и мишића [32], што је конзистенција људског меса, износи 1004 кг/м3.Разлика од 0,8% у густини сматра се прихватљивом за балистички гел да реплицира месо људског тела.

2.2.Кевлар Узорци

У тестовима су коришћене три тежине кевларске тканине и то 160 ГСМ, 200 ГСМ и 400 ГСМ.Пошто се кевлар може користити као ткани материјал, највећа чврстоћа материјала може се користити у оријентацији 0–90.Узорци су наслагани са −45/+45 (квази-изотропном) оријентацијом која апсорбује више енергије при удару од 0–90 оријентација наслаганих једна на другу [33].Узорци који су коришћени у испитивањима рађени су у више од 3 слоја, при чему је сваки узорак био слојевит реда 90/±45/90.Када су два или три узорка постављена један на други, то је урађено тако да је последњи слој једног узорка постављен под углом од 45° према следећем слоју следећег узорка.

Кевлар листови су подељени и исечени на листове величине А4 да би се припремили за повезивање помоћу препоручене епоксидне смоле и учвршћивача.Узорци су остављени да се осуше.Узорци су исечени након што се смола стврднула и причврстила један за другог и постављени су на место за спровођење тестова.

Балистички тестови су обављени коришћењем две различите врсте муниције, односно пуне металне кошуљице (ФМЈ) и обложене шупље тачке (ЈХП) калибра 9 мм Парабеллум (П или скраћено Пара).Метода која се користи за тестирање узорака је описана у наставку:

• 1)

• Постављен је хронограф за ватрено оружје за мерење брзине метака.Хронограф је био постављен на 2 м од отвора ватреног оружја како би се спречило да пламен отвора отвора даје нетачна очитавања.

• 2)

• Урађен је основни тест да би се одредила брзина метка директно у балистички гел.Једначина кинетичке енергије
  E=(1/2)mv2

  је коришћен за одређивање енергије и удаљености продирања у балистички гел.

• 3)

• ТхеКевларузорци су затим стављени испред балистичког гела и овај је био удаљен 1 м од хронографа.Разлог за растојање од 1 м је реплицирање најгорег сценарија у којем је особа или предмет погођен са велике удаљености.

• 4)

• Узорак је снимљен тако што је пројектил пролазио кроз хронограф да би се одредила његова почетна брзина.Након тога, узорак се продире и пројектил се убацује у балистички гел.Брзине тестова су коришћене за добијање апросечна брзиначитање које је коришћено за ажурирање вредности у кораку 2.

• 5)

• Измерена је и забележена удаљеност продирања у балистички гел.

• 6)

• Корак 2 је поновљен за сваку врсту муниције коришћене у тестовима.Корак 3 до корак 5 је поновљен за сваки узорак кевлара.Тест са специфичном муницијом је поновљен ако пројектил није путовао право унутар балистичког гела, или ако је пробио узорак кевлара у области за коју се сматрало да није структурално здрава.

Са узорцима од 3 слоја, пројектили Парабеллум ФМЈ калибра 9 мм су путовали нешто мање у поређењу са случајем без Кевлара.Пројектили са шупљом тачком су путовали даље у поређењу са кућиштем без Кевлара.Пројектил Парабелум калибра 9 мм (број 4) није се много деформисао, али је месингани омотач почео да трга пројектил.

Тестови који су спроведени са 6 слојева 160 ГСМ кевлара показали су да су пројектили са шупљом тачком калибра 9 мм Парабеллум отишли ​​даље у поређењу са тестовима пенетрације без Кевлара са пројектилом број 4 који је прошао скоро исту удаљеност као и ФМЈ пројектил.

Са 9 слојева 160 ГСМ кевлара, одговарајуће удаљености које су пројектили прешли у гелу су показали да су пројектили бројеви 1, 3 и 4 отишли ​​даље након што су прошли кроз 9 слојева 160 ГСМ кевлара, у поређењу са пројектилима испаљеним у балистички гел (без кевлара).

Тестови спроведени са 12 слојева 160 ГСМ кевлара показују да сви пројектили показују тренд смањења дубине продирања у поређењу са 9 слојева.

Као што се види уСлика 3, дубине продирања пројектила флуктуирају са дубином како се број слојева повећава, а ипак се примећује смањење са 9 на 12 слојева у свим случајевима.Уочено је да су пројектили шупље тачке продрли у слојеве кевлара и при томе је шупља тачка била блокирана кевларским материјалом.Када ови пројектили са шупљим тачкама стигну до балистичког гела, делују на исти начин као и ФМЈ пројектили.Због горе наведеног разлога са коришћеним узорцима од кевлара, пројектили су продрли даље у балистички гел у поређењу са тестовима који су изведени без кевлара.Тек када су довољни слојеви Кевлара продрли да апсорбују довољно енергије, пројектил је показао карактеристике смањеног продора у балистички гел.Ова карактеристика је уочена у другим тестовима, са различитим тежинама кевлара као што је приказано у овом раду.

3.4.200 ГСМКевлар

Тестови 200 ГСМ Кевлар су изведени са узорцима од 3, 6, 9, 12 и 15 слојева.Пошто се 200 ГСМ Кевлар најчешће користи за панцире, одлучено је да се изведу тестови са 15 слојева.Резултати продирања у балистички гел су приказани уСлика 4.

Тестови спроведени са 3 слоја 200 ГСМ Кевлар показују да су пројектили Парабеллум ФМЈ калибра 9 мм прошли кроз балистички гел и да раздаљина коју су прешли у поређењу са кућиштем без Кевлар није смањена.Пројектили са шупљим врхом од 9 мм Парабелум су испали као што се очекивало, а 9 мм Парабеллум пројектил број 4 имао је месингани омотач увучен у балистички гел, али је оловни пројектил наставио и зауставио се као што је забележено уСлика 4.

Са 6 слојева 200 ГСМ Кевлара, примећено је да се удаљеност продирања пројектила 1 у балистички гел смањила, док су пројектили 2, 3 и 4 отишли ​​даље у балистички гел у поређењу са кућиштем без Кевлара.

Тестови спроведени са 9 слојева 200 ГСМ кевлара показују да је пројектил број 2 отишао даље у балистички гел у поређењу са кућиштем без кевлара.Примећено је да су пројектили 3 и 4 имали блокиран кевлар у шупљој тачки, што је спречило да печура.Пројектили 3 и 4 су путовали даље у балистички гел након што су пробили 9 слојева 200 ГСМ Кевлара у поређењу са кућиштем без Кевлара.

Са тестовима спроведеним са 12 слојева 200 ГСМ кевлара, уочено је да су пројектили Парабеллум ФМЈ од 9 мм, број 1 и 2, имали равнију главу након продора.Пројектил број 4, иако није много печурки са шупљим врхом блокираним кевларом, био је више спљоштен у глави.Пројектил број 3 није много печуркио, али је било доказа да је врх главе деформисан.

Тестови спроведени са 15 слојева 200 ГСМ кевлара, имали су оба ФМЈ пројектила који су указивали на знаке печурке.Бројеви пројектила 1 и 2 показују смањење дубине продирања у балистички гел у поређењу са кућиштем без кевлара.У овом случају, пројектили 3 и 4 су заустављени слојевима кевлара.

Као што се види уСлика 4, када се узму у обзир просеци између тачака, чини се да указује на линеарни градијент опадајуће пенетрације у балистички гел када се постигне максимум на приближно 6 слојева од 200 ГСМ кевлара.200 ГСМ Кевлар показује боље перформансе у поређењу са 160 ГСМ Кевлар, као што се и очекивало.На 15 слојева 200 ГСМ Кевлара заустављени су пројектили број 3 и 4, али не и пројектили број 1 и 2. Пратећи средњи градијент, процењује се да ће пројектили број 1 и 2 бити заустављени коришћењем евентуално 18 и 21 слоја 200 ГСМ Кевлар, респективно.

• Тестови 400 ГСМ Кевлар су обављени коришћењем узорака од 3, 6, 9 и 12 слојева, као што показују резултати приказани уСлика 5.

4. Анализа и дискусија резултата

Слика 6приказује поређење дубина продора различитих пројектила у 3 слоја од 160 ГСМ, 200 ГСМ и 400 ГСМ кевлар.Као што се види уСлика 6, са пројектилима шупље тачке Парабеллум 9 мм, 3 слоја 200 ГСМ кевлара зауставила су пројектиле на најкраћој удаљености.3 слоја од 400 ГСМ и 160 ГСМ Кевлар највише су зауставила пројектиле 1 и 2.

Слика 7,Слика 9указују да не постоје сличне карактеристике са различитим пројектилима за два различита броја слојева сличног ГСМ-а.Пример је 12 слојева од 200 ГСМ Кевлара и 6 слојева од 400 ГСМ Кевлара.Оба ова узорка имају укупно 2400 ГСМ Кевлара сваки.Када се упореде ова два различита узорка, они не смањују растојање пројектила за сличан износ.Сличне корелације и закључци могу се уочити из 3 слоја од 400 ГСМ кевлара и 6 слојева од 200 ГСМ кевлара.Сваки од ових случајева има 1200 ГСМ узорака, али немају сличне карактеристике у резултатима.

Просечне криве за пројектиле 1 и 2, приказане уСлика 4, указују да би се пројектили зауставили са 6 и 7 умножака 3 слоја 200 ГСМ Кевлара, респективно (тј. 18 и 21 слојем 200 ГСМ Кевлара).Постоји тренд да отприлике удвостручи број слојева кевлара који је потребан, у поређењу са стварно оштећеним кевларом за заустављање пројектила.Са 18 и 21 слојем 200 ГСМ кевлара, то ће резултирати пројектилима 1 и 2 да се зауставе у отприлике 9 и 10 слојева кевлара.Овај број слојева је у корелацији са бројем слојева кевлара које садрже комерцијално доступни панцирци само од кевлара.

Неке ставке за вашу референцу:

хттпс://ввв.сенкенцорп.цом/буллет-прооф-вест/милитари-вип-полице-цонцеалабле-лигхт-веигхт.хтмл

хттпс://ввв.сенкенцорп.цом/буллет-прооф-вест/хигх-куалити-милитари-усе-тацтицал-армор.хтмл

хттпс://ввв.сенкенцорп.цом/буллет-прооф-вест/милитари-баллистиц-ниј-иииа-пе-ор-кевлар.хтмл

хттпс://ввв.сенкенцорп.цом/буллет-прооф-вест/буллетпрооф-вест-фди3р-ск15.хтмл

Видео снимци за вашу референцу:

хттпс://ввв.иоутубе.цом/ватцх?в=Зц-ХИАКССакс

хттпс://ввв.иоутубе.цом/ватцх?в=ИтБаебУ7ЦТв

5. Закључци

Поређења 160 ГСМ, 200 ГСМ и 400 ГСМКевларпод балистичким ударом урађени су балистичким тестовима обављеним са 9 мм парабелум муницијом и различитим бројем слојева кевлара.Примећено је да неколико слојева кевлара није ефикасно у заустављању пројектила, већ приморава пројектиле да путују даље у балистички гел.Тек када се повећа број слојева, примећено је смањење продирања пројектила у балистички гел.Разлог за овај врхунац пенетрације, посебно код пројектила са шупљим врхом, био је због тога што се рупа попунила материјалом од кевлара и учинила да делује као ФМЈ пројектил.Слични просечни негативни градијенти примећени су између ФМЈ и пројектила шупље тачке, када је достигнут максимум.

Сумирајући доприносе овог рада, може се закључити:

• 1)

• Испитивана је ефикасност различитих слојева кевлара од 160 ГСМ, 200 ГСМ и 400 ГСМ слојевитог балистичког гела и утврђено је да је 200 ГСМ Кевлар ефикаснији за заустављање пројектила 9 мм Парабеллум.

• 2)

• Утврђено је да не постоји линеарна веза између два различита типа кевлара различите тежине (као што су 200 ГСМ и 400 ГСМ кевлар), слојевитих на такав начин да имају исту комбиновану тежину.

• 3)

• Испитана су четири различита типа парабелум муниције калибра 9 мм и идентификоване су њихове дубине продирања у балистички гел за различите слојеве кевлара.

• 4)

• Процењено је да је за парабелум муницију калибра 9 мм, која се најчешће користи у свету, потребан минимум 21 слој 200 ГСМ кевлара за заустављање пројектила.Предлаже се да се, као мера предострожности, укључи додатни безбедносни фактор пошто продор зависи и од профила пројектила.

На основу горе представљених резултата за карактеристике слојева кевлара различите тежине, надамо се да се ове карактеристике могу користити за развој и дизајн сигурних и ефикасних панцира.

Општи тренд да је потребна дупла количина слојева кевлара у поређењу са стварном количином оштећених слојева, вредило би истражити у даљим истраживањима са различитом муницијом.Будућа истраживања би такође могла да укажу на ефекат продора који пројектили мањег калибра и муниција имају на кевлар у поређењу са 9 мм пара муницијом.Слично томе, будућа истраживања ће моћи да идентификују како различита муниција и пројектили продиру у 200 ГСМ кевлар, као што је кевлар који се користи само у панцирима.Са карактеристикама уоченим са пројектилима шупље тачке који продиру дубље у балистички гел, након што је шупља тачка блокирана кевларом, будућа истраживања би омогућила да се идентификује да ли би се сличан ефекат доживео у сценарију где је пројектил пробио одећу, пре него што продре у месо. .

Признања

Истраживање је делимично финансирано од странеНационална истраживачка фондација.Следећим компанијама и појединцима се одаје признање за њихову помоћ, усмеравање и коришћење њихових објеката, по абецедном реду: Бори Борнман, Џон Еванс, Центар за процену и обуку оспособљености за ватрено оружје (+27 39 315 0379;fcatc1@webafrica.org.za), Хеннс Армс (трговац ватреним оружјем и оружар);ввв.хеннсармс.цо.за;info@hennsarms.co.za), Фарма долине реке и резерват природе (+27 82 694 2258;хттпс://ввв.риверваллеинатурересерве.цо.за/;info@jollyfresh.co.za), Марц Лее, Давид и Натасха Роберт, Симмс Армс (+27 39 315 6390;хттпс://ввв.симмсармс.цо.за;simmscraig@msn.com), Операције Јужног неба (+27 31 579 4141;ввв.скиопс.цо.за;mike@skyops.co.za), Лоуис и Леоние Стопфортх.Мора се напоменути да мишљења аутора у овом раду нису нужно мишљења горенаведених компанија, организација и појединаца.Аутори нису добили финансијску добит за спроведене тестове.