Кинетическая энергия, пуленепробиваемость, защита от ножа или иглы… все знают, что такое бронежилет. Но по какому физическому принципу «ткань» или жесткая пластина останавливает пулю или нож и из какого материала сделана защита от проникающего тела? Какая эргономика, какой вес и какое соотношение польза / риск для пользователя? Какой (оптимальный) срок службы защитного материала? Короче говоря, краткий обзор, который поможет вам выбрать правильную защиту и учесть связанные с ней ограничения!
Мы начнем с определения существенного (для тех, кто злится, переходите к оставшейся части статьи), что такое кинетическая энергия? Мы сделаем это простым и лаконичным

  • Это энергия движущегося тела (в данном случае пуля, нож или шприц). Эта энергия будет зависеть от массы рассматриваемого тела и его скорости. Кинетическая энергия выражается в джоулях. В случае шара - который будет самым простым и наиболее показательным примером - именно кинетическая энергия, которая высвобождается, определяет его способность проникновения (с рядом других факторов, таких как калибр шара, его форма, его материал, сила взрыва, которая позволит напечатать начальную силу - приводящую в движение шар, и длину ствола - которая позволит аккумулировать энергию до его рта. ).
  • Для вычисления кинетической энергии шара (или другого объекта) необходимо применить следующую формулу:
  • Ес = 0,5 × м × V 2
  • Ec: кинетическая энергия
  • m: масса - выражается в килограммах
  • v: скорость (в квадрате) - выражается в метрах (в секунду, минута ...)
    • Таким образом, для пули 9x19 мм, весом 8 грамм (0,008 кг) и выпущенной со скоростью 350 м / с, это дает:
      • 0,5 × 0,008 (масса выражена в кг): 0,004
      • 350 × 350 (квадрат скорости мяча в м / с): 122500
      • поэтому: 0,004 × 122500: 490 джоулей
  • Увлекательная вещь об энергии заключается в том, что она не может быть потеряна, только передана. Выйдя из ствола - и, таким образом, когда-то в воздухе - энергия пули претерпевает трение (резко расширяя воздух), и она передает часть ее, пока воздействие на эту цель , При ударе оставшаяся энергия будет полностью передаваться (в зависимости, очевидно, от природы мишени) и причинить ущерб, который хорошо сказывается на тканях, костях, органах ...Вот где работает пуленепробиваемый материал!
Поэтому общая идея состоит в том, чтобы поглотить (остановить снаряд мертвым, это заманчиво, но ... вы помните, что энергия не теряется, а просто передается - я позволю вам представить, куда она пойдет, если материал защита остановила снаряд, не поглотив его энергию, а…) перенос энергии снаряда на поверхность (как можно большую), отличную от вашего тела. Ситуация усложняется тем, что кончик ножа или конус пули имеют относительно «маленькие» поверхности удара, в то же время концентрируя феноменальную энергию!

сравнение кинетической энергии

Баллистическая сталь, кевлар, Goldflex, полиэтилен, динема, керамика... Прежде чем представить механические свойства защитных материалов, небольшой список тех, которые используются во всех жилеты на рынке (я сознательно исключаю материалы из нанотехнологий, биосталь - знаменитую щетину пауков - или клеточные модификации художник Джалила Эссаиди):

  • волокна (доступны в гибких листах):
    • Параарамиды
      • Twaron (компания Тейджин)
      • Кевлар (компания Dupont)
      • Goldflex (компания Honeywell)
    • полиэтилены
      • Spectra (компания Honeywell)
      • Dyneema (компания DSM)

Из всех его волокон сохраняется Goldflex (емкость повышенного сопротивления, оптимальное поведение при кручении - более дорогостоящее для производства) и Dyneema (отчетный вес / сопротивление выше, чем у его конкурентов, и замечательное сопротивление влажность, истирание и УФ).

Снова мы переходим к производственному процессу и различным этапам трансформации волокон, тканям, а также к физическим свойствам каждого материала или их вариациям (для информации имеется 6 различных типов кевлара, без учета типы Dyneema, полученные по другому протоколу производства - я пропускаю время, чтобы написать книгу ... Но если вам интересно, пришлите нам сообщение, мы вышлем вам документацию).

Вы найдете одно из этих волокон во всех гибких листах, доступных в настоящее время на рынке. У них более или менее одинаковая механическая способность - поглощающая способность в джоулях на м2 - с различной устойчивостью к влажности, УФ-облучению и истиранию. Очевидно, что одни будут «лучше», чем другие, но в любом случае необходимо учитывать, что поврежденная пластина (после поглощения выстрела, воздействия химического агента, разрыва ...) обязательно должна заменить.

баллистическая динема

  • стали (доступны в жестких пластинах или специальных вырезах для защиты автомобиля или здания):
    • Armor или Armox 500 - в зависимости от производителя
      • Не вдаваясь в детали сталь со специфической структурой, используемая для изготовления жестких баллистических пластин и пуленепробиваемых конструкций для транспортных средств, модульных зданий ... Снижение переменной толщины в зависимости от потребности.
      • Указание 500 относится к индексу твердости (шкале Бринелла)
      • Переходим к сталям с индексом 550 или более, они не используются для изготовления отдельных элементов защиты.
  • Керамика - точнее композитный материал, включающий керамику (доступны в твердых пластинах или шарах, исключительно для пуленепробиваемого использования):
  • Состоит в основном из первого слоя эпоксидной смолы или стекловолокна - защита плиты от осколков, царапин, ударов ... - керамика (глинозем, карбид бора ...), затем слои полиэтиленовый СВМПЭ (сверхвысокомолекулярный полиэтилен) или гибкое баллистическое волокно (см. выше), которое обеспечит дисперсию энергии по всей поверхности пластины. Это то, что дает знаменитую баллистическую пластину SAPI (стрелковая защитная вставка)
  • Три керамические формулы, используемые (наиболее часто) для изготовления пластины баллистической защиты:
    • Оксид алюминия (Al2O3 - широко известный как глинозем)
      • Это наиболее экономичная формула (по стоимости изготовления и объему материала, который используется для достижения оптимального уровня защиты) и формула с самой высокой плотностью - в зависимости от чистоты конечного продукта - процесс ее изготовления. должен отображать чистоту 90 при 99,95% и пористость менее 2%
    • Карбид бора (B4C)
      • В 2 раза тверже глинозема, но также с меньшей плотностью, это идеальный материал для «остановки» пули ... за исключением того, что он дорог в производстве, чрезвычайно хрупок для «разрыва», что является характеристикой, например, перфорирующей пули - и что он требует другого производственного процесса в зависимости от того, нужно ли получить оптимальную защиту для поглощения одной или нескольких пулей. Чтобы использовать его исключительные характеристики, карбид бора обычно используется в сочетании с карбидом кремния.
    • Карбид кремния (SiC)
      • Мы обнаруживаем, что гроссо мердо обладают теми же физическими возможностями, что и карбид бора, но с более высокой плотностью. Сочетание твердости, почти сходной с глиноземом и карбидом бора, с его плотностью - в зависимости от производственного процесса - более или менее высокой делает его идеальным выбором (или, скорее, против) шариков на очень высокой скорости или пирсинг.
    • Следует отметить, что керамический компонент по своей природе является «хрупким» и что керамическая защитная пластина неизменно получает значительные повреждения при ударе - это даже частично обеспечивает передачу энергии и энергии. остановка снаряда. Мы обсудим разницу между «одиночными» и «множественными» попаданиями (пластина, которая представляет возможность поглощения энергии одного или нескольких снарядов), но, как отмечалось во введении к «керамической» главе, чтобы гарантировать консистенция материала, позволяющая ему сохранять свои баллистические свойства и избегать выброса осколков, предполагает добавление композитного материала (в покрытии - эпоксидная смола, полиэфирные смолы из углеродного волокна) и баллистического материала (для основа из полиэтиленового или арамидного волокна, например, позволяющая уменьшить микротрещины в керамической пластине и оптимальное поглощение кинетической энергии). Большинство керамических плит также имеют слой материала (пенопласта), обеспечивающего огнестойкость и теплоизоляционные свойства.

Короче говоря, чем жестче керамическая пластина (и сделанная в сочетании с «бланкетом» и «армированная» баллистическим волокном), тем «тверже» используемая керамика - тверже материала пули - тем лучше. «Восток!

  • Полиэтилен с высокими характеристиками (UHMWPE - сверхвысокомолекулярный полиэтилен) в ламинированной композитной форме (в его волокнистой версии UHMWPE - это, в частности, материалы для баллистической защиты Dyneema и Spectra в форме гибких баллистических пластин) - снова Материал будет вырезан в виде отдельных пластин или нарезан по размеру для защиты автомобиля или самолета. Давайте будем простыми: на сегодняшний день это самый стойкий термопласт (к ударам, растворителям, истиранию) и практически не впитывает влагу. Состоящий из повторяющихся мономерных звеньев (примерно повторение структуры макромолекулы - тысячи раз. Полимеризация), СВМПЭ может быть получен несколькими способами (с пропиткой термостатической матрицы , с более или менее большим количеством нитей или с более или менее широким сечением, с определенным прядением ...), а защитная пластина может иметь переменное количество листов («лист» СВМПЭ производства DSM Dyneema ® SB71), но в случае твердой пластины она всегда будет представлена ​​в композитной форме. Его очень низкая плотность и исключительная стойкость делают его идеальным материалом для оптимального соотношения защиты и веса.
  • Вы найдете UHMWPE в составе большинства баллистических щитов и козырьков - особенно потому, что он обеспечивает прозрачность и, следовательно, оптимальное видение для пользователя.
  • Пластина из сверхвысокомолекулярного полиэтилена не может использоваться для защиты от пробивающей пули или на очень высокой скорости (испытательный комплект продемонстрировал это), но будет отличной добавкой к керамической пластине, позволяющей создать своего рода отдельную пластину в виде «сэндвича». - керамическая и композитная пластина, как показано выше, - которая обеспечит защиту от большинства легких калибров (за исключением некоторых конкретных боеприпасов, .50 BMG, .408 CheyTac, в основном всего, что также может служить в качестве противотранспортного калибра. ).

керамическая конструкция

Большой ! Так как же это работает на практике? Относительно просто! будь то волокно, сталь или керамика, важно:

  1. То, что молекулярная структура материала имеет максимальную поглощающую способность.
  2. То, что поглощение энергии осуществляется на максимально возможной поверхности.
  3. В случае пуленепробиваемого жилета сила удара по защитному материалу допускает деформацию (и, таким образом, уменьшает концентрацию энергии, позволяя расширять пулю) или всплеск снаряд.

Для предлагаемых «гибких» защитных материалов (кевлар, голдфлекс, спектры или динема):

Ради популяризации я добровольно исключаю структурные различия между параарамидами и полиэтиленом. Представьте себе сетку теннисного корта (или сетку ворот футбольного поля). Когда мяч (или мяч) попадает в сетку, он деформируется конусно, и струны, составляющие сетку, поглощают энергию на 360 °, пока она полностью не поглотится и мяч не остановится. . «Мягкий» текстильный материал пуленепробиваемой пластины будет действовать точно так же, за исключением того, что может возникнуть травма, вызванная очень мощным коническим проникновением - и на очень маленькой поверхности - внутрь тела. так же смертельно опасно, как если бы снаряд действительно пробил тело. Таким образом, разница заключается в том, что сетка из волокна намного плотнее, чем сетка спортивной сетки. Эта очень мелкая сетка позволит рассеивать энергию по всей поверхности пластины и, следовательно, уменьшить коническую деформацию, вызываемую снарядом (мы вернемся к этому в главе о различных официальных стандартизациях).

Чтобы обеспечить такое рассеивание энергии и полную остановку снаряда перед проникновением, необходимо:

  • Последовательность текстильных слоев, которые действуют индивидуально как сеть
  • Меша каждого слоя, достаточно тонкая для максимальной дисперсии энергии на всей ее поверхности
  • То, что при ударе передача энергии воздействует на сам снаряд, «раздавливая» его, чтобы исключить часть проникновения из-за конической формы пуль - и, таким образом, способствуя увеличению поверхности «захвата». ответственный за мяч
  • То, что используемое волокно обладает исключительными прочностными свойствами
  • Конкретный случай защитных пластин для ножа или шприца:
  • Разница в скорости (скорости) удара, переносимого ножом (или пикером или шприцем), намного ниже, чем у пули (даже очень маленького калибра). Фактически производители (первая стандартизация пластин против ножей, начиная с ... 1993), должны были адаптировать механическую прочность волокон, обычно используемых для остановки тюков.
  • Используемые волокна имеют одинаковые торговые наименования - Dyneema или Kevlar, но процесс изготовления отличается тем, что он имеет сетку, способную поглощать и останавливать прогрессирование лезвия или шприца на поверхности пластины.
  • Мы вернемся к этому позже, но это английская (проклятая ростбиф), которая (в 1993, следовательно), через HOSDB (Отдел научного развития Министерства внутренних дел - научный институт Министерства внутренних дел) разрабатывает конкретный стандарт, разработанный для защиты от ножей или шприцев (баллистические возможности, протокол испытаний, уровни эффективности и т. д.)
  • Следует отметить, что защитную пластину ножа можно носить вместе с пуленепробиваемой пластиной

Для предлагаемых «твердых» защитных материалов (керамика и СВМПЭ):

Процесс немного другой! Целью твердой пластины является защита владельца от механических повреждений гораздо более быстрых боеприпасов (потенциально с конструкцией, рассчитанной на повышенное проникновение или концентрацию кинетической энергии на небольшой площади). Поведение пули более «скромного» калибра (или с меньшим стартовым взрывом) при попадании в «текстильную» пластину будет абсолютно не идентичным в случае более быстрой и более «пули». мощный ". С одной стороны, потому что высвободившаяся кинетическая энергия может позволить снаряду без проблем проникнуть через защитную поверхность - и продолжить свою траекторию в теле пользователя, - а с другой стороны, потому что даже в случае поглощения энергии механически вызванная коническая деформация может вызвать физиологические повреждения, потенциально столь же фатальные, как если бы не было никакой защиты. Поэтому обязательно, чтобы пластина прослужила:

  • Он состоит из материала, более сложного, чем тот, который против него (мяч, который пытается проникнуть)
  • То, что поглощение энергии выполняется (как для мягких пластин) на максимально возможной площади
  • Что при ударе (всегда как для мягких пластин) снаряд падает или распадается до максимума
  • Частный случай «множественных попаданий» (пластина способна поглотить энергию нескольких снарядов подряд):
  • Ничего очень сложного - см. Главу «Керамика - или, скорее, композитный материал, включая керамику», где подробно описывается структура пластины, состоящей из различных слоев (защитное покрытие - эпоксидная смола, керамика, композитный баллистический материал и, возможно, слой фенольной пены).
  • Именно такой «сэндвич» состав позволит сохранить в основном свойства керамики (которая, как указывалось выше, при первом ударе разрушится). Даже в качестве «штучного» керамического материала, как только конструкция «сэндвич» сохраняет свою первоначальную структуру - короче говоря, керамический элемент остается сжатым в своей матрице (до первого удара), сохраняя свои механические свойства. Композитный баллистический материал будет продолжать выполнять свою роль поглощения энергии.
  • Помимо «сэндвич-композиции», играет роль тип структуры керамической поверхности. Согласно приведенным ниже испытаниям, важно, чтобы керамика была размещена не как одно целое, а как несколько «плиток». Эта плитка сохраняет защитные свойства плитки, прилегающей к плитке, которая поглотила первый удар. Что логично.
  • Основываясь на сравнительном тесте V50 (скорость 50 - см. Ниже), проведенном г-ном Хорсфоллом и Бакли и Ватсоном и др. (Посмотрите на Google, если их тесты вас интересуют) с неповрежденными пластинами и пластинами результат указывает (в зависимости от скорости пули при ударе / с боеприпасами 7,62 / на пластинах SAPI на основе оксида алюминия) снижение производительности с 3 до 8%. Это все еще позволяет отметить, что материал сохраняет емкость 24 12% выше требований стандарта.
  • Предупреждение: даже если материал справится со своей задачей, он не сможет защитить вас от десятков ударов! Короче, накройте фиссу!
  • Частный случай «автономных» пластин (пластина, которая обеспечивает уровень защиты, который она указывает - в зависимости от стандарта, выбранного для ее испытания - без использования вместе с другой (гибкой) защитной пластиной:
  • Опять же, это защитная пластина (жесткая), которая получит преимущества от производственного процесса или конструкции, которая позволяет использовать ее отдельно, без ношения вместе с опорой гибкой пластины (обычно защитную пластину, надеваемую на жилет, И жесткую пластину, надеваемую поверх нее в отделении, предназначенном для этой цели). Короче говоря, вы можете использовать эту пластину в тактическом «держателе пластин», который уменьшит объем и вес, представленный комбинацией жилета с мягкой пластиной + жесткой пластиной, а также повысит комфорт передвижения пользователя. Очевидно, что это также снижает защитную поверхность, но если вы более или менее уверены, что столкнетесь с выстрелами калибра более мощного, чем те, которые «обработаны» гибкой пластиной ... вы также можете не скучать - подумайте о риске повреждений. осколки шрапнели ...
  • Табличка «антитравматическая»:
  • Просто: это дополнительная гибкая пластина (обычно из волокна, но раньше она была из стали или алюминия), которая имеет гораздо более тонкий формат, чем классическая гибкая пуленепробиваемая пластина (но, следовательно, из того же материала). Идея состоит не в том, чтобы предложить «дополнительную» защиту, а в том, чтобы ограничить коническую деформацию при ударе (и возникающую в результате физиологическую травму) за счет оптимизации поверхности рассеивания энергии и дробления снаряда. при ударе.

Но тогда какой тип пластин останавливает, какие калибры или чипы?

Каждая промышленно развитая страна - Франция, США, Германия, Китай, Россия, Англия ... в тот или иной момент определила протокол испытаний, определяющий защитные способности (от шрапнели, боеприпасов, взрыва и ножи) каждого использованного материала. Все различные протоколы предлагают (в зависимости от ограничений, требуемых для испытаний) шкалу, которая позволяет определить, какой продукт наиболее подходит для устранения риска.

Ну что ж, начнем с дома, а? Это меньшее! Таким образом, французский протокол и оценочная шкала:

  • Что ж, есть небольшая проблема: AFNOR (Французская ассоциация нормализации) не предлагает конкретного протокола для пуленепробиваемых материалов, используемых для личной защиты или на транспортных средствах.
  • Однако обратите внимание:
    • Стандарты NF A36-800-2 и NF A50-800-2 (Горячекатаные сварные стальные листы для экранирования. Часть 2: метод испытания на огнестойкость)
    • Стандарт NF P 78-401 (заменен европейским стандартом NF EN 1063 - Стекло в строительстве - Безопасное остекление - Испытание и классификация устойчивости к удару пулей
    • Стандарт NF EN 1522 / 1523 (Окна, двери, крышки и жалюзи - пуленепробиваемые - рецепты и классификация)
    • Короче говоря, никаких комментариев ...

Американский протокол и рейтинговая шкала:

  • Вы все знаете стандарт, установленный NIJ. Но риканцы любят делать это по-крупному! Таким образом, это дает:
  1. Стандарты, определенные NIJ (Национальный институт правосудия - американский федеральный орган научных исследований и стандартов):

Стандарт NIJ 0101.07 - Баллистическое сопротивление (черновик)
Стандарт NIJ 0101.06 - Баллистическое сопротивление
Стандарт NIJ 2005 Промежуточные требования к баллистическому сопротивлению
Стандарт NIJ 0101.04 - Баллистическое сопротивление
Стандарт NIJ 0101.04 Редакция A - Баллистическое сопротивление
Стандарт NIJ 0101.03 - Баллистическое сопротивление
Стандарт NIJ 0115.00 - Сопротивление ударам
Стандарт NIJ 0104.02 - Шлемы для бритья и щиты для лица
Стандарт NIJ 010600 - Шлемы
Стандарт NIJ 0117.00 - Стандарт Бомбардировки общественной безопасности
Стандарт NIJ 0108.01 - Баллистические защитные материалы
Протокол испытаний 2008 от FBI
Процедура проверки шлема HP White 401-01b

  1. Стандарты, определенные военными США:

MIL-STD-662F, СТАНДАРТНОЕ ВОЕННОЕ ВРЕМЯ: V50 BALLISTIC TEST FOR ARMOR

Немецкий протокол и рейтинговая шкала:

  • С моими извинениями не могу найти версию документов на французском или английском языке, поэтому я даю вам оригинальную версию на немецком языке - вам все равно придется использовать google translate huh ...
  1. Немецкий орган по сертификации (Vereinigung der Prüfstellen für angriffshemmende Materialien und Konstruktionen) определили следующие стандарты:

VPAM KDIW2004 Стенд: 18.05.2011
VPAM KDIW 2004 Стенд: 12.05.2010
VPAM HVN 2009 Booth: 12.05.2010
Версия VPAM APR 2006: 2009-05-14
VPAM BSW 2006 Стенд: 14.05.2009

Российский протокол и рейтинговая шкала:

  • ГОСТ (для тех, кто заинтересован в переводе документа, присылайте мне сообщение, мы знаем, как это сделать внутри).

ГОСТ Р 50744 95

Английский протокол и шкала оценок:

  • Напомним, что английский научный институт впервые определил конкретный протокол для материалов, изготовленных для защиты от ножей и шприцев 2013.
  1. Английский орган по сертификации - HOSDB (Отделение научных разработок Министерства внутренних дел) определили следующие протоколы:

Стандарты доспехов HOSDB для британской полиции (2007)
Стандарты доспехов HOSDB для британской полиции (2007) Часть 1: Общие требования
Стандарты доспехов для HOSDB для британской полиции (2007) Часть 2: Баллистическое сопротивление
HOSDB Body Armor Стандарты для британской полиции (2007) Часть 3: сопротивление ножа и спайка

Китайский протокол и шкала оценок:

  • Надеюсь, у вас есть некоторые понятия английского языка, это единственная версия, которую я нашел - за исключением китайцев и мандарина, конечно ...
  1. Стандарт определяется под названием:

GA 141 2010

Протокол и рейтинговая шкала НАТО (STANAG) - исключительно для транспортных средств и самолетов:

  • Этот протокол выражается в объемах 2 (рейс НАТО AEP-55 STANAG 4569 1 и рейс 2)
  • Он не предназначен для элементов личной защиты, а исключительно для транспортных средств и самолетов
  1. Стандартная таблица доступна здесь:

НАТО AEP-55 STANAG 4569

Протокол Австралии и Новой Зеландии и шкала оценок:

  • Следует отметить, что в этом протоколе учитываются только пистолеты и охотничий калибр .12
  1. Стандарт определяется под названием:

AS / NZS 2343: 1997

ЗДЕСЬ РЕЗЮМЕ ТАБЛИЦА СТАНДАРТОВ ЗА ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАЩИТЫ И ЗАЩИТА ДЛЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ И ВОЗДУШНЫХ СУДОВ

НЕМНОГО СОВЕТА ПЕРЕД (И ПОСЛЕ) ПОКУПКИ:

  • Подумайте о мобильности и комфорте передвижения - оставаться под обстрелом врага - значит быть мертвым.
  • Никакой защитный материал не гарантирует, что снаряд не проникнет. Будьте уверены в своем материале, но рассудительно, не подвергайте себя бесполезному
  • Когда пластина (гибкая или жесткая) подверглась удару или значительной деградации ... она больше не работает!
  • Когда вы оцениваете вес вашего жилета или ваших тарелок, учитывайте перевозку вашей сумки, ваших боеприпасов, вашего оружия ...
  • Приобрести «антитравматические» пластины. Стоимость ниже и в любом случае ниже, чем боль и связанный с этим смертельный риск физиологического повреждения, вызванного внутренней деформацией ваших гибких пластин при ударе.
  • Помните, что у эффективных материалов есть срок службы! Помимо гарантии, предоставленной продавцом или производителем, вы должны учитывать, что материал больше не работает.
  • Соблюдайте указания по техническому обслуживанию и защите (влажность, УФ-облучение, воздействие растворителей и т. Д.), Указанные продавцом или производителем
  • Практикуйтесь в обращении с оружием и аксессуарами, которые вы носите с жилетом или держателем для тарелок на спине! Это улучшит ваши ощущения, так как ваши рефлексы

Удачи, и, как всегда, берегитесь, будьте благословенны!

Оставить комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован. Обязательные для заполнения поля помечены *

Вы можете использовать эти обзоры HTML теги и атрибуты: