Công nghệ quốc phòng —— Nghiên cứu thực nghiệm về khả năng chống đạn của Kevlar, có trọng lượng và số lớp khác nhau, với đạn 9 mm

2.1.Gel đạn đạo

Gel đạn đạo được làm từ gelatine không mùi.Mật độ và độ đặc của gel phải giống với mật độ được Cục Điều tra Liên bang (FBI) sử dụng.Để đạt được sự nhất quán tương tự, các hướng dẫn được đưa ra trong Tham khảo.[30] đã được tuân theo và nó đã được thử nghiệm theo các tiêu chuẩn được mô tả trong Tham khảo.[31].

8 cốc (250 ml) bột gelatine không mùi (khoảng 1,25 kg) được trộn với 8 L nước (1 phần gelatine cho mỗi 4 phần nước) cho đến khi tất cả bột được hòa tan.Sau khi dung dịch được đổ vào các thùng chứa (thùng 2 × 5 L được sử dụng cho hỗn hợp trên), 5 giọt tinh dầu (tinh dầu lá quế) được đổ lên trên dung dịch và nhẹ nhàng khuấy đều vào dung dịch.Lý do cho tinh dầu là để cho phép các bong bóng trong dung dịch tan ra, và làm cho gel đạn đạo có mùi được cải thiện.Dung dịch được đặt trong các hộp đặt trong tủ lạnh.Gel đạn đạo đã sẵn sàng để sử dụng trong 36 giờ sau khi nó được tạo ra và sau đó nó được bọc trong giấy bóng kính.Một video cho thấy các chi tiết để tạo ra gel đạn đạo có sẵn từhttps://www.youtube.com/watch?v=0nLWqJauFEw.

Mật độ của gel đạn đạo được tính là 996 km / m3(99,6% mật độ nước).Mật độ trung bình của máu người, mỡ và cơ [32], là độ đặc của thịt người, là 1004 kg / m3.Chênh lệch 0,8% về mật độ được coi là có thể chấp nhận được đối với gel đạn đạo để tái tạo da thịt của cơ thể người.

2.2.Kevlar mẫu

Ba trọng lượng của vải Kevlar đã được sử dụng trong các thử nghiệm, đó là 160 GSM, 200 GSM và 400 GSM.Vì Kevlar có thể được sử dụng làm vật liệu dệt nên độ bền cao nhất của vật liệu có thể được sử dụng theo hướng 0–90.Các mẫu được xếp chồng lên nhau với định hướng −45 / + 45 (bán đẳng hướng) hấp thụ nhiều năng lượng hơn khi va chạm so với định hướng 0–90 xếp chồng lên nhau [33].Các mẫu được sử dụng trong các thử nghiệm được thực hiện theo bội số của 3 lớp trong đó mỗi mẫu được xếp theo thứ tự 90 / ± 45/90.Khi hai hoặc ba mẫu được đặt chồng lên nhau, nó được thực hiện sao cho lớp cuối cùng của một mẫu được đặt nghiêng 45 ° so với lớp tiếp theo của mẫu tiếp theo.

Các tấm Kevlar được chia và cắt thành các tờ khổ A4 để chuẩn bị gắn chúng lại với nhau bằng cách sử dụng nhựa epoxy và chất làm cứng được khuyến nghị.Các mẫu được để khô.Các mẫu được cắt sau khi nhựa đã đông kết và bắt vít vào nhau và được đặt vào vị trí để tiến hành các thử nghiệm.

Các cuộc thử nghiệm đạn đạo được thực hiện bằng hai loại đạn khác nhau, đó là đạn bọc kim loại hoàn toàn (FMJ) và đạn rỗng bọc ngoài (JHP) cỡ nòng 9 mm Parabellum (gọi tắt là P hoặc Para).Phương pháp được sử dụng để kiểm tra các mẫu được mô tả tiếp theo:

• 1)

• Một máy đo thời gian của súng được thiết lập để đo tốc độ đạn.Đồng hồ bấm giờ được đặt cách họng súng 2 m để ngăn ngọn lửa từ họng súng tạo ra kết quả đọc không chính xác.

• 2)

• Một thử nghiệm cơ bản đã được thực hiện để xác định vận tốc viên đạn trực tiếp vào gel đạn đạo.Phương trình động năng
  E=(1/2)mv2

  được sử dụng để xác định năng lượng và khoảng cách thâm nhập vào gel đạn đạo.

• 3)

• CácKevlarSau đó, các mẫu được đặt trước lớp gel đạn đạo và nó được đặt cách đồng hồ bấm giờ 1 m.Lý do cho khoảng cách 1 m là để tái tạo tình huống xấu nhất khi một người hoặc vật thể bị bắn ở khoảng cách gần.

• 4)

• Mẫu được bắn với đường đạn đi qua đồng hồ bấm giờ để xác định tốc độ ban đầu của nó.Sau đó, mẫu được xuyên qua và viên đạn nằm trong gel đạn đạo.Vận tốc của các thử nghiệm được sử dụng để thu đượcvận tốc trung bìnhđọc được sử dụng để cập nhật các giá trị trong bước 2.

• 5)

• Khoảng cách thâm nhập vào gel đạn đạo được đo và ghi lại.

• 6)

• Bước 2 được lặp lại đối với từng loại đạn được sử dụng trong các thử nghiệm.Lặp lại bước 3 đến bước 5 cho mỗi mẫu Kevlar.Thử nghiệm với loại đạn cụ thể được lặp lại nếu quả đạn không đi thẳng trong gel đạn đạo, hoặc nếu nó xuyên qua mẫu Kevlar ở khu vực được coi là không có cấu trúc âm thanh.

Với mẫu 3 lớp, đạn 9 mm Parabellum FMJ di chuyển ít hơn một chút so với trường hợp không có Kevlar.Đạn điểm rỗng đi xa hơn so với trường hợp không có Kevlar.Đạn 9 mm Parabellum (số 4) không bị biến dạng nhiều, nhưng áo khoác đồng bắt đầu xé đạn.

Các cuộc thử nghiệm được tiến hành với 6 lớp 160 GSM Kevlar chỉ ra rằng đạn điểm rỗng 9 mm Parabellum đã đi xa hơn so với không có cuộc thử nghiệm xuyên Kevlar nào với đạn số 4 đi cùng khoảng cách với đạn FMJ.

Với 9 lớp của 160 GSM Kevlar, khoảng cách tương ứng mà đạn di chuyển trong gel cho thấy đường đạn số 1, 3 và 4 đã đi xa hơn sau khi đi qua 9 lớp của 160 GSM Kevlar, so với đường đạn bắn vào đường đạn. gel (không Kevlar).

Các thử nghiệm được tiến hành với 12 lớp của 160 GSM Kevlar cho thấy tất cả các đường đạn đều có xu hướng giảm độ sâu xuyên qua so với 9 lớp.

Như đã thấy trongHình 3, độ xuyên sâu của đạn dao động theo độ sâu khi số lượng lớp tăng lên, tuy nhiên có thể thấy sự giảm từ 9 đến 12 lớp trong mọi trường hợp.Người ta quan sát thấy đường đạn điểm rỗng xuyên qua các lớp Kevlar và trong quá trình này, điểm rỗng bị chặn lại bằng vật liệu Kevlar.Khi những đường đạn điểm rỗng này chạm tới gel đạn đạo, chúng sẽ thực hiện theo cách tương tự như đạn FMJ.Vì lý do nêu trên với các mẫu Kevlar được sử dụng, các viên đạn đã thâm nhập sâu hơn vào gel đạn đạo so với các thử nghiệm được thực hiện với không có Kevlar.Chỉ khi xuyên qua đủ lớp Kevlar để hấp thụ đủ năng lượng, đường đạn mới có đặc điểm giảm khả năng xuyên thủng vào gel đạn đạo.Đặc tính này đã được quan sát thấy trong các thử nghiệm khác, với các trọng lượng khác nhau của Kevlar như được trình bày trong bài báo này.

3.4.200 GSMKevlar

200 bài kiểm tra GSM Kevlar được thực hiện với các mẫu 3, 6, 9, 12 và 15 lớp.Vì 200 GSM Kevlar thường được sử dụng cho áo chống đạn, nó đã được quyết định thực hiện các bài kiểm tra với 15 lớp.Kết quả của sự thâm nhập vào gel đạn đạo được thể hiện trongHình 4.

Các cuộc thử nghiệm được tiến hành với 3 lớp của 200 GSM Kevlar cho thấy đạn 9 mm Parabellum FMJ đã đi qua lớp gel đạn đạo và khoảng cách chúng di chuyển so với trường hợp không có Kevlar không bị giảm.Đạn 9 mm Parabellum rỗng ruột như mong đợi, và đạn 9 mm Parabellum số 4 có vỏ bọc bằng đồng nằm trong gel đạn đạo, tuy nhiên đường đạn dẫn đầu vẫn tiếp tục và dừng lại như đã ghi trongHình 4.

Với 6 lớp Kevlar 200 GSM, người ta quan sát thấy khoảng cách xuyên thấu của đạn 1 vào gel đạn đạo giảm trong khi đạn 2, 3 và 4 đi sâu hơn vào gel đạn đạo so với trường hợp không có Kevlar.

Các cuộc thử nghiệm được thực hiện với 9 lớp của 200 GSM Kevlar cho thấy quả đạn số 2 đã đi sâu hơn vào gel đạn đạo so với trường hợp không có Kevlar.Quan sát thấy rằng đạn 3 và 4 có Kevlar bị chặn ở điểm rỗng khiến nó không thể mọc nấm.Đạn 3 và 4 đi sâu hơn vào gel đạn đạo sau khi xuyên qua 9 lớp của 200 GSM Kevlar so với vỏ không có Kevlar.

Với các cuộc thử nghiệm được tiến hành với 12 lớp của 200 GSM Kevlar, người ta quan sát thấy các loại đạn 9 mm Parabellum FMJ, số 1 và 2, có đầu phẳng hơn sau khi xuyên qua.Đạn số 4, mặc dù không có nhiều nấm với điểm rỗng bị chặn bằng Kevlar, nhưng lại bị san phẳng ở đầu nhiều hơn.Đạn số 3 không mọc nấm nhiều, nhưng có dấu vết của phần đầu bị biến dạng.

Các cuộc thử nghiệm được tiến hành với 15 lớp của 200 GSM Kevlar, có cả hai đường đạn FMJ cho thấy có dấu hiệu mọc nấm.Đạn số 1 và 2 cho thấy độ sâu xuyên vào gel đạn đạo giảm so với trường hợp không có Kevlar.Trong trường hợp hiện tại, đạn 3 và 4 đã bị chặn lại bởi các lớp Kevlar.

Như đã thấy trongHình 4, khi các giá trị trung bình giữa các điểm được xem xét, nó dường như chỉ ra một gradient tuyến tính của việc giảm độ thâm nhập vào gel đạn đạo sẽ xảy ra, khi đã đạt đến đỉnh ở khoảng 6 lớp của 200 GSM Kevlar.Kevlar 200 GSM đang cho thấy một hiệu suất tốt hơn so với Kevlar 160 GSM, như mong đợi.Tại 15 lớp của 200 GSM Kevlar, các đường đạn số 3 và 4 đã được dừng lại, nhưng không phải là các đường đạn số 1 và 2. Theo độ dốc trung bình, người ta ước tính rằng các đường đạn số 1 và 2 sẽ ngừng sử dụng có thể là lớp 18 và 21 của 200 GSM Kevlar, tương ứng.

• Kiểm tra 400 GSM Kevlar được thực hiện bằng cách sử dụng các mẫu 3, 6, 9 và 12 lớp, như được chỉ ra bởi các kết quả được hiển thị trongHình 5.

4. Phân tích và thảo luận kết quả

Hình 6cho thấy sự so sánh độ sâu xuyên của các loại đạn khác nhau thành 3 lớp 160 GSM, 200 GSM và 400 GSM Kevlar.Như đã thấy trongHình 6, với đường đạn điểm rỗng 9 mm Parabellum, 3 lớp 200 GSM Kevlar đã ngăn đường đạn trong khoảng cách ngắn nhất.3 lớp 400 GSM và 160 GSM Kevlar lần lượt ngừng bắn đạn 1 và 2.

Hình 7,Hình 9chỉ ra rằng không có đặc điểm tương tự với các đường đạn khác nhau cho hai số lớp khác nhau của GSM tương tự.Một ví dụ là 12 lớp Kevlar 200 GSM và 6 lớp Kevlar 400 GSM.Cả hai mẫu này đều có tổng cộng 2400 GSM Kevlar mỗi mẫu.Khi so sánh hai mẫu khác nhau này, chúng không làm giảm khoảng cách của đường đạn một lượng tương tự.Các mối tương quan và kết luận tương tự có thể được quan sát từ 3 lớp của 400 GSM Kevlar và 6 lớp của 200 GSM Kevlar.Mỗi trường hợp này có 1200 mẫu GSM, nhưng không có các đặc điểm tương tự trong kết quả.

Đường cong trung bình cho đường đạn 1 và 2, được hiển thị trongHình 4, chỉ ra rằng các đường đạn sẽ dừng lại với bội số 6 và 7 của 3 lớp của 200 GSM Kevlar, tương ứng (tức là 18 và 21 lớp của 200 GSM Kevlar).Có xu hướng tăng gần gấp đôi số lượng lớp Kevlar cần thiết, so với lớp Kevlar bị hư hỏng thực tế để ngăn đường đạn.Với 18 và 21 lớp của 200 GSM Kevlar, nó sẽ dẫn đến các đường đạn 1 và 2 dừng lại ở khoảng 9 và 10 lớp Kevlar.Số lớp này tương quan với số lớp Kevlar mà áo chống đạn chỉ Kevlar bán trên thị trường có chứa.

Một số mặt hàng để bạn tham khảo:

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 để bạn tham khảo:

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

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

5. Kết Luận

So sánh 160 GSM, 200 GSM và 400 GSMKevlardưới tác động đạn đạo đã được thực hiện với các cuộc thử nghiệm đạn đạo được thực hiện với loại đạn 9 mm Parabellum và với số lượng lớp Kevlar khác nhau.Người ta quan sát thấy rằng một vài lớp Kevlar không có tác dụng ngăn chặn đường đạn mà ngược lại, nó buộc các đường đạn đi xa hơn vào gel đạn đạo.Chỉ khi số lượng lớp được tăng lên, khả năng xuyên thủng của đạn vào gel đạn đạo mới được quan sát thấy.Lý do cho sự xuyên thủng đỉnh cao này, đặc biệt là với đường đạn điểm rỗng, là do lỗ được lấp đầy bằng vật liệu Kevlar và khiến nó hoạt động như một đường đạn FMJ.Các gradient âm trung bình tương tự đã được quan sát thấy giữa FMJ và đạn điểm rỗng, khi đã đạt đến đỉnh.

Tóm tắt những đóng góp của bài báo này, có thể kết luận:

• 1)

• Người ta đã khảo sát hiệu quả của các lớp khác nhau gồm 160 GSM, 200 GSM và 400 GSM lớp Kevlar được phủ gel đạn đạo, và người ta thấy rằng 200 GSM Kevlar hiệu quả hơn trong việc ngăn chặn đạn 9 mm Parabellum.

• 2)

• Người ta thấy rằng không có mối quan hệ tuyến tính nào giữa hai loại Kevlar khác nhau với trọng lượng khác nhau (chẳng hạn như Kevlar 200 GSM và 400 GSM), được xếp lớp theo cách mà chúng có cùng trọng lượng kết hợp.

• 3)

• Bốn loại đạn 9 mm Parabellum khác nhau đã được thử nghiệm và độ sâu xuyên thấu của chúng vào gel đạn đạo được xác định cho các lớp Kevlar khác nhau.

• 4)

• Người ta đánh giá rằng đối với loại đạn 9 mm Parabellum, loại đạn được sử dụng phổ biến nhất trên thế giới, tối thiểu phải có 21 lớp 200 GSM Kevlar để ngăn đường đạn.Người ta đề xuất rằng, như một biện pháp phòng ngừa an toàn, một hệ số an toàn bổ sung được đưa vào vì độ xuyên thấu cũng phụ thuộc vào đường đạn.

Dựa trên các kết quả đã trình bày ở trên về các đặc tính của các lớp Kevlar có trọng lượng khác nhau, người ta hy vọng rằng các đặc điểm này có thể được sử dụng để phát triển và thiết kế áo khoác chống đạn an toàn và hiệu quả.

Xu hướng chung là cần gấp đôi số lượng lớp Kevlar so với số lượng lớp bị hư hại thực tế, sẽ rất đáng để khám phá trong các nghiên cứu sâu hơn với các loại đạn khác nhau.Nghiên cứu trong tương lai cũng có thể chỉ ra hiệu ứng xuyên phá của đạn và đạn cỡ nòng nhỏ hơn đối với Kevlar so với đạn 9 mm Para.Tương tự, nghiên cứu trong tương lai sẽ có thể xác định được các loại đạn và đạn khác nhau xuyên qua 200 GSM Kevlar, chẳng hạn như Kevlar chỉ được sử dụng trong áo chống đạn.Với các đặc điểm quan sát được với đường đạn điểm rỗng thâm nhập sâu hơn vào gel đạn đạo, sau khi điểm rỗng bị chặn bằng Kevlar, nghiên cứu trong tương lai sẽ cho phép xác định xem liệu có xảy ra hiệu ứng tương tự trong tình huống đạn xuyên qua quần áo, trước khi xuyên qua da thịt hay không. .

Sự nhìn nhận

Nghiên cứu đã được tài trợ một phần bởiQuỹ nghiên cứu quốc gia.Các công ty và cá nhân sau đây được công nhận vì đã hỗ trợ, hướng dẫn và sử dụng cơ sở vật chất của họ, theo thứ tự bảng chữ cái: Borrie Bornman, John Evans, Trung tâm Đánh giá và Đào tạo Năng lực Súng đạn (+27 39 315 0379;fcatc1@webafrica.org.za), Henns Arms (Đại lý súng và thợ rèn;www.hennsarms.co.za;info@hennsarms.co.za), Trang trại & Khu bảo tồn Thiên nhiên River Valley (+27 82 694 2258;https://www.rivervalleynaturereserve.co.za/;info@jollyfresh.co.za), Marc Lee, David và 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 và Leonie Stopforth.Cần lưu ý rằng ý kiến ​​của các tác giả trong bài báo này không nhất thiết phải là ý kiến ​​của các công ty, tổ chức và cá nhân nêu trên.Các tác giả không nhận được lợi nhuận tài chính nào cho các thử nghiệm được thực hiện.