Technologia obronna —— Eksperymentalne badanie właściwości kuloodpornych kevlaru, o różnej masie i liczbie warstw, z pociskami 9 mm

2.1 Żel balistyczny

Żel balistyczny został wykonany z niearomatyzowanej żelatyny. Gęstość i konsystencja żelu musi być taka sama, jak stosowana przez Federalne Biuro Śledcze (FBI). Aby osiągnąć tę samą spójność, instrukcje podane w Ref. [30] były przestrzegane i zostało przetestowane pod kątem standardów opisanych w Ref. [31].

8 filiżanek (250 ml) niearomatyzowanej żelatyny w proszku (około 1,25 kg) miesza się z 8 l wody (1 część żelatyny na każde 4 części wody), aż cały proszek się rozpuści. Po wlaniu roztworu do pojemników (do powyższej mieszaniny użyto pojemników 2 × 5 L), wlano 5 kropli olejku eterycznego (olejek eteryczny z liści cynamonu) i delikatnie wymieszano. Powodem stosowania olejku eterycznego jest umożliwienie rozproszenia bąbelków w roztworze i nadanie żelowi balistycznemu lepszego zapachu. Roztwór umieszcza się w pojemnikach umieszczonych w lodówce. Żel balistyczny był gotowy do użycia po 36 godzinach od jego wytworzenia, a następnie został zawinięty w celofan. Film przedstawiający szczegóły wytwarzania żelu balistycznego jest dostępny pod adresemhttps://www.youtube.com/watch?v=0nLWqJauFEw.

Obliczona gęstość żelu balistycznego wynosiła 996 km / m3(99,6% gęstości wody). Średnia gęstość ludzkiej krwi, tłuszczu i mięśni [32], czyli konsystencja ludzkiego mięsa, wynosi 1004 kg / m3. Uważa się, że różnica gęstości wynosząca 0,8% jest akceptowalna w przypadku żelu balistycznego do replikacji mięsa ludzkiego ciała.

2.2.Kevlar próbki

W testach zastosowano trzy gramatury tkaniny Kevlar: 160 GSM, 200 GSM i 400 GSM. Ponieważ Kevlar może być używany jako materiał tkany, najwyższą wytrzymałość materiału można wykorzystać w orientacji 0–90. Próbki ułożono w stos z orientacją −45 / +45 (quasi-izotropową), która pochłania więcejenergiapo uderzeniu niż 0–90 orientacji ułożonych jedna na drugiej [33]. Próbki, które zostały użyte w testach, zostały wykonane w wielokrotności 3 warstw, gdzie każda próbka została ułożona w kolejności 90 / ± 45/90. Gdy dwie lub trzy próbki były umieszczone jedna na drugiej, robiono to tak, że ostatnia warstwa jednej próbki była umieszczana pod kątem 45 ° do następnej warstwy następnej próbki.

Arkusze Kevlaru zostały podzielone i pocięte na arkusze formatu A4, aby przygotować je do połączenia przy użyciu zalecanej żywicy epoksydowej i utwardzacza. Próbki pozostawiono do wyschnięcia. Próbki pocięto po zestaleniu się żywicy i przykręceniu do siebie śrubami, a następnie umieszczono na miejscu do przeprowadzenia testów.

Testy balistyczne przeprowadzono z użyciem dwóch różnych rodzajów amunicji, a mianowicie w pełnym płaszczu metalowym (FMJ) i w osłonie z drążonym grotem (JHP) kalibru 9 mm Parabellum (w skrócie P lub Para). Metodę zastosowaną do badania próbek opisano poniżej:

• 1)

• Ustawiono chronograf do mierzenia prędkości pocisków. Chronograf został umieszczony 2 m od lufy broni, aby płomień wylotowy nie dawał niedokładnych odczytów.

• 2)

• Przeprowadzono test odniesienia w celu określenia prędkości pocisku bezpośrednio w żel balistyczny. KinetykaenergiarównanieE=(1/2)mv2" role="presentation" style="font-family: "times new roman"; display: inline-block; line-height: normal; font-size: 16.2px; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; position: relative;">posłużyło do określenia energii i odległości wnikania w żel balistyczny.

• 3)

• PlikKevlarpróbki zostały następnie umieszczone przed żelem balistycznym, który został umieszczony w odległości 1 m od chronografu. Przyczyną odległości 1 m jest odtworzenie najgorszego scenariusza, w którym osoba lub obiekt zostaje wystrzelony z bliskiej odległości.

• 4)

• Próbka została wystrzelona, ​​gdy pocisk przeszedł przez chronograf w celu określenia jego prędkości początkowej. Następnie próbka jest penetrowana, a pocisk zostaje osadzony w żelu balistycznym. Prędkości testów posłużyły do ​​uzyskaniaŚrednia prędkośćodczyt, który został użyty do aktualizacji wartości w kroku 2.

• 5)

• Zmierzono i zarejestrowano odległość wnikania do żelu balistycznego.

• 6)

• Krok 2 powtórzono dla każdego typu amunicji użytej w badaniach. Kroki 3 do 5 powtórzono dla każdej próbki Kevlaru. Test ze specyficzną amunicją powtarzano, jeśli pocisk nie przeleciał prosto w żelu balistycznym lub jeśli przebił próbkę Kevlaru w obszarze, który uznano za niesprawny konstrukcyjnie.

Z próbkami 3-warstwowymi, pociski Parabellum FMJ 9 mm leciały nieco mniej w porównaniu do obudowy bez kevlaru. Pociski z wydrążonymi grotami podróżowały dalej w porównaniu z obudową bez Kevlaru. Pocisk Parabellum 9 mm (numer 4) nie odkształcił się zbytnio, ale mosiężny płaszcz zaczął odrywać pocisk.

Testy przeprowadzone z 6 warstwami 160 GSM Kevlaru wykazały, że 9-milimetrowe pociski Parabellum poszły dalej w porównaniu z testami bez penetracji Kevlaru, gdzie pocisk numer 4 leciał prawie na taką samą odległość, jak pocisk FMJ.

Z 9 warstwami kevlaru 160 GSM odpowiadające odległości pokonane przez pociski w żelu pokazały, że pociski o numerach 1, 3 i 4 poszły dalej po przejściu przez 9 warstw kevlaru 160 GSM, w porównaniu z pociskami wystrzelonymi w balistyczny żel (bez Kevlaru).

Testy przeprowadzone z 12 warstwami kevlaru 160 GSM pokazują, że wszystkie pociski wykazują tendencję spadkową głębokości penetracji w porównaniu z 9 warstwami.

Jak widać wRyc.3głębokości penetracji pocisków zmieniają się wraz z głębokością wraz ze wzrostem liczby warstw, jednak we wszystkich przypadkach obserwuje się spadek z 9 do 12 warstw. Zaobserwowano, że pociski z wgłębieniem wnikały w warstwy Kevlaru, w wyniku czego wydrążony punkt został zablokowany materiałem Kevlar. Gdy te puste pociski dotrą do żelu balistycznego, działają w taki sam sposób, jak pociski FMJ. Z powyższego powodu, w przypadku zastosowanych próbek Kevlaru, pociski wnikały głębiej w żel balistyczny w porównaniu z testami wykonanymi bez Kevlaru. Dopiero po przebiciu wystarczającej ilości warstw Kevlaru, aby pochłonąć wystarczającą energię, pocisk wykazywał właściwości zmniejszonej penetracji w żel balistyczny. Tę cechę zaobserwowano w innych testach, z różnymi wagami Kevlaru, jak przedstawiono w tym artykule.

3.4.200 GSMKevlar

Testy przeprowadzone z 3 warstwami kevlaru 200 GSM wykazały, że pociski Parabellum FMJ 9 mm przeszły przez żel balistyczny, a odległości, które pokonywały w porównaniu z kopertą bez Kevlaru, nie zostały zmniejszone. 9-milimetrowe pociski Parabellum z wydrążonymi grotami wystrzeliły zgodnie z oczekiwaniami, a 9-milimetrowy pocisk Parabellum numer 4 miał mosiężny płaszcz utkwił w żelu balistycznym, ale ołowiany pocisk kontynuował i zatrzymał się, jak opisano wRyc.4.

Przy 6 warstwach 200 GSM Kevlaru zaobserwowano, że odległość penetracji pocisku 1 do żelu balistycznego zmniejszyła się, podczas gdy pociski 2, 3 i 4 weszły dalej w żel balistyczny w porównaniu z przypadkiem bez Kevlaru.

Testy przeprowadzone z 9 warstwami kevlaru 200 GSM wykazały, że pocisk numer 2 wniknął dalej w żel balistyczny w porównaniu do obudowy bez Kevlaru. Zaobserwowano, że pociski 3 i 4 miały kevlar zablokowany w wydrążonym grocie, co zapobiegało ich grzybieniu. Pociski 3 i 4 wędrowały dalej w głąb żelu balistycznego po przebiciu 9 warstw 200 GSM Kevlaru w porównaniu do obudowy bez Kevlaru.

Podczas testów przeprowadzonych na 12 warstwach 200 GSM Kevlar, zaobserwowano, że pociski Parabellum FMJ 9 mm, numer 1 i 2, po przebiciu miały bardziej płaską głowę. Pocisk numer 4, mimo że nie był za bardzo grzybkowy z wydrążonym grotem zablokowanym kevlarem, był bardziej spłaszczony w głowie. Pocisk numer 3 nie grzybkował zbytnio, ale były dowody na zdeformowanie czubka głowy.

Testy przeprowadzone z 15 warstwami 200 GSM kevlaru wykazały, że oba pociski FMJ wykazały oznaki grzybów. Pociski o numerach 1 i 2 pokazują zmniejszenie głębokości wnikania w żel balistyczny w porównaniu z przypadkiem bez Kevlaru. W tym przypadku pociski 3 i 4 zostały zatrzymane przez warstwy Kevlaru.

Jak widać wRyc.4Gdy rozważa się średnie między punktami, wydaje się, że występuje liniowy gradient malejącej penetracji żelu balistycznego po osiągnięciu piku przy około 6 warstwach 200 GSM Kevlaru. Zgodnie z oczekiwaniami, 200 GSM Kevlar wykazuje lepszą wydajność w porównaniu do 160 GSM Kevlar. Na 15 warstwach 200 GSM Kevlar, pociski nr 3 i 4 zostały zatrzymane, ale nie pociski nr 1 i 2. Szacuje się, że po średnim nachyleniu pociski nr 1 i 2 zostaną zatrzymane przy użyciu prawdopodobnie 18 i 21 warstw Odpowiednio 200 GSM Kevlar.

• Testy 400 GSM Kevlar zostały przeprowadzone przy użyciu próbek 3, 6, 9 i 12 warstw, jak wskazują wyniki przedstawione wRyc.5.

4. Analiza i dyskusja wyników

Podziękowanie

Badania zostały częściowo sfinansowane przezNational Research Foundation. Następujące firmy i osoby są uznawane za pomoc, wskazówki i korzystanie z ich obiektów w porządku alfabetycznym: Borrie Bornman, John Evans, Firearm Competency Assessment and Training Center (+27 39 315 0379;fcatc1@webafrica.org.za), Henns Arms (handlarz bronią palną i rusznikarz;www.hennsarms.co.za;info@hennsarms.co.za), River Valley Farm& Rezerwat przyrody (+27 82 694 2258;http://www.rivervalleynaturereserve.co.za/;info@jollyfresh.co.za), Marc Lee, David i Natasha Robert, Simms Arms (+27 39 315 6390;http://www.simmsarms.co.za;simmscraig@msn.com), Southern Sky Operations (+27 31 579 4141;www.skyops.co.za;mike@skyops.co.za), Louis i Leonie Stopforth. Należy zaznaczyć, że opinie autorów w niniejszym artykule niekoniecznie są opiniami wyżej wymienionych firm, organizacji i osób. Autorzy nie odnieśli żadnych korzyści finansowych za przeprowadzone testy.