Оборонные технологии - Экспериментальное исследование пуленепробиваемости кевлара, разного веса и количества слоев, с 9-мм снарядами

2.1 Баллистический гель

Баллистический гель был изготовлен из желатина без запаха. Плотность и консистенция геля должны быть такими же, как у Федерального бюро расследований (ФБР). Для достижения такой же согласованности инструкции, приведенные в [30] соблюдались, и он был протестирован на соответствие стандартам, описанным в [31].

8 чашек (250 мл) желатинового порошка без запаха (примерно 1,25 кг) смешивают с 8 л воды (1 часть желатина на каждые 4 части воды) до полного растворения порошка. После того, как раствор вылили в контейнеры (для указанной выше смеси использовали контейнеры 2 × 5 л), 5 капель эфирного масла (эфирное масло листа корицы) налили на раствор и осторожно перемешали. Эфирное масло используется для того, чтобы позволить пузырькам в растворе рассеяться и придать баллистическому гелю улучшенный запах. Раствор разливается в емкости, помещенные в холодильник. Баллистический гель был готов к использованию через 36 часов после его изготовления, а затем его завернули в целлофановую пленку. Видео, демонстрирующее детали изготовления баллистического геля, доступно на сайтеhttps://www.youtube.com/watch?v=0nLWqJauFEw.

Плотность баллистического геля была рассчитана как 996 км / м.3(99,6% плотности воды). Средняя плотность крови, жира и мышц человека [32], что соответствует плотности человеческого мяса, составляет 1004 кг / м3.3, Разница в плотности 0,8% считается приемлемой для баллистического геля для имитации плоти человеческого тела.

2.2.Кевлар образцы

В испытаниях использовались три веса кевларовой ткани: 160 GSM, 200 GSM и 400 GSM. Поскольку кевлар можно использовать в качестве тканого материала, максимальная прочность материала может быть использована при ориентации 0–90. Образцы укладывались стопкой с ориентацией −45 / 45 (квазиизотропная), которая поглощает большеэнергияпри ударе более 0–90 ориентаций накладываются друг на друга [33]. Образцы, которые использовались в испытаниях, были изготовлены в несколько слоев, причем каждый образец был уложен в порядке 90 / ± 45/90. Когда два или три образца помещали друг на друга, это делалось так, что последний слой одного образца располагался под углом 45 ° к следующему слою следующего образца.

Листы кевлара были разделены и разрезаны на листы формата А4, чтобы подготовить их к склеиванию с использованием рекомендованной эпоксидной смолы и отвердителя. Образцы оставляли сохнуть. После схватывания смолы образцы вырезали, прикручивали друг к другу болтами и помещали на место для проведения испытаний.

Баллистические испытания проводились с использованием двух различных типов боеприпасов, а именно с цельнометаллической оболочкой (FMJ) и с полым наконечником с оболочкой (JHP) калибра 9 мм Parabellum (P или Para для краткости). Далее описывается метод, использованный для испытания образцов:

• 1)

• Хронограф огнестрельного оружия был настроен для измерения скорости пули. Хронограф располагался на расстоянии 2 м от дула огнестрельного оружия, чтобы дульное пламя не давало неточных показаний.

• 2)

• Базовый тест был проведен для определения скорости пули непосредственно в баллистическом геле. КинетическийэнергияуравнениеE=(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;">был использован для определения энергии и расстояния проникновения в баллистический гель.

• 3)

• КевларЗатем образцы помещали перед баллистическим гелем на расстоянии 1 м от хронографа. Причина использования расстояния в 1 м заключается в воспроизведении наихудшего сценария, когда в человека или объект стреляют с близкого расстояния.

• 4)

• Образец стреляли снарядом, проходящим через хронограф, чтобы определить его начальную скорость. После этого проба пробивается и снаряд помещается в баллистический гель. Скорости испытаний были использованы для полученияСредняя скоростьчтение, которое использовалось для обновления значений на шаге 2.

• 5)

• Расстояние проникновения в баллистический гель измерялось и записывалось.

• 6)

• Шаг 2 был повторен для каждого типа боеприпасов, использованных в испытаниях. Шаги 3–5 были повторены для каждого образца кевлара. Испытание с конкретными боеприпасами повторяли, если снаряд не летел прямо в баллистическом геле или если он пробивал образец кевлара в области, которая считалась структурно не прочной.

В трехслойных образцах 9-миллиметровые снаряды Parabellum FMJ прошли немного меньше по сравнению со снарядами без кевлара. Снаряды с полым острием перемещались дальше по сравнению со случаем без кевлара. Снаряд «Парабеллум» калибра 9 мм (номер 4) не сильно деформировался, но бронзовая оболочка начала отрываться от снаряда.

Испытания, которые проводились с 6 слоями кевлара 160 GSM, показали, что 9-миллиметровые полые снаряды Parabellum пошли дальше по сравнению с испытаниями на проникновение без кевлара, когда снаряд номер 4 прошел почти такое же расстояние, что и снаряд FMJ.

Для 9 слоев кевлара 160 GSM соответствующие расстояния, пройденные снарядами в геле, показали, что снаряды с номерами 1, 3 и 4 пошли дальше после прохождения 9 слоев кевлара 160 GSM по сравнению со снарядами, выпущенными в баллистическую оболочку. гель (без кевлара).

Испытания, проведенные с 12 слоями кевлара 160 GSM, показали, что все снаряды демонстрируют тенденцию к уменьшению глубины проникновения по сравнению с 9 слоями.

Как видно наРис.3, глубина проникновения снарядов колеблется с глубиной по мере увеличения количества слоев, но во всех случаях наблюдается уменьшение с 9 до 12 слоев. Было замечено, что полые снаряды проникают сквозь слои кевлара, и в процессе этого полое острие блокируется кевларовым материалом. Когда эти полые снаряды достигают баллистического геля, они действуют так же, как снаряды FMJ. По вышеупомянутой причине с использованием образцов кевлара снаряды проникали дальше в баллистический гель по сравнению с испытаниями, проведенными без кевлара. Только после проникновения достаточного количества слоев кевлара для поглощения достаточной энергии снаряд продемонстрировал характеристики пониженного проникновения в баллистический гель. Эта характеристика наблюдалась в других испытаниях с использованием кевлара разного веса, как представлено в этой статье.

3.4.200 GSMКевлар

Испытания, проведенные с 3 слоями кевлара 200 GSM, показали, что 9-мм снаряды Parabellum FMJ прошли через баллистический гель, и расстояния, которые они прошли, по сравнению с корпусом без кевлара, не уменьшились. 9-миллиметровые снаряды с полым острием Парабеллума вылетели, как и ожидалось, а у 9-миллиметрового снаряда Парабеллума номер 4 латунная оболочка застряла в баллистическом геле, однако свинцовый снаряд продолжал действовать и останавливался, как указано вРис.4.

При использовании 6 слоев кевлара 200 GSM было замечено, что расстояние проникновения снаряда 1 в баллистический гель уменьшилось, в то время как снаряды 2, 3 и 4 пошли дальше в баллистический гель по сравнению со случаем без кевлара.

Испытания, проведенные с 9 слоями кевлара 200 GSM, показали, что снаряд номер 2 прошел дальше в баллистический гель по сравнению с снарядом без кевлара. Было замечено, что снаряды 3 и 4 имели кевлар, заблокированный в полой точке, что не позволяло ему образовывать грибы. Снаряды 3 и 4 прошли дальше в баллистический гель после проникновения через 9 слоев кевлара 200 GSM по сравнению со случаем без кевлара.

При испытаниях, проведенных с 12 слоями кевлара 200 GSM, было замечено, что 9-мм снаряды Parabellum FMJ, номер 1 и 2, после проникновения имели более плоскую головку. Снаряд номер 4, хотя и не сильно разросся, с полым концом, заблокированным кевларом, больше расплющился в голове. Снаряд № 3 не сильно увеличился в размерах, но были признаки деформации кончика головы.

Испытания, проведенные с 15 слоями кевлара 200 GSM, показали, что оба снаряда FMJ показывают признаки роста грибов. Снаряды с номерами 1 и 2 показывают уменьшение глубины проникновения в баллистический гель по сравнению со случаем без кевлара. В данном случае снаряды 3 и 4 были остановлены слоями кевлара.

Как видно наРис.4Когда учитываются средние значения между точками, это, по-видимому, указывает на линейный градиент уменьшения проникновения в баллистический гель, который возникает после достижения пика примерно на 6 слоях кевлара 200 GSM. Кевлар 200 GSM показывает лучшие характеристики по сравнению с кевларом 160 GSM, как и ожидалось. В 15 слоях кевлара 200 GSM были остановлены снаряды № 3 и 4, но не снаряды № 1 и 2. Согласно среднему градиенту, предполагается, что снаряды № 1 и 2 будут остановлены с использованием, возможно, 18 и 21 слоя. 200 г / м кевлар соответственно.

• Тесты кевлара 400 GSM были выполнены с использованием образцов с 3, 6, 9 и 12 слоями, как показано результатами, показанными наРис.5.

4. Анализ и обсуждение результатов.

Подтверждения

Исследование частично профинансированоНациональный исследовательский фонд, Выражаем благодарность следующим компаниям и частным лицам за их помощь, руководство и использование своих объектов в алфавитном порядке: Борри Борнман, Джон Эванс, Центр оценки и обучения навыкам обращения с оружием (27 39 315 0379;fcatc1@webafrica.org.za), Henns Arms (торговец огнестрельным оружием и оружейник;www.hennsarms.co.za;info@hennsarms.co.za), River Valley Farm& Заповедник ((27 82 694 2258;http://www.rivervalleynaturereserve.co.za/;info@jollyfresh.co.za), Марк Ли, Дэвид и Наташа Роберт, 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), Луи и Леони Стопфорт. Следует отметить, что мнения авторов в этой статье не обязательно совпадают с мнениями компаний, организаций и частных лиц, упомянутых выше. Авторы не получили финансовой выгоды за проведенные тесты.