Standardy wydajności kamizelek kuloodpornych

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii

Normy wydajności kamizelek kuloodpornych to generowane przez władze krajowe listy wymagań dotyczących niezawodnego działania pancerza, wyraźnie wskazujące, co pancerz może, a czego nie. W różnych krajach obowiązują różne standardy, które mogą obejmować zagrożenia, których nie ma w innych krajach.

---

Skala VPAM na rok 2009 waha się od 1 do 14, gdzie 1-5 oznacza miękki pancerz, a 6-14 twardy pancerz. Aby przejść test, pancerz musi wytrzymać trzy trafienia w odległości 120 mm (4,7 cala) wyznaczonym zagrożeniem testowym z odkształceniem tylnej powierzchni nie większym niż 25 mm (0,98 cala). Godne uwagi jest uwzględnienie specjalnych zagrożeń regionalnych, takich jak szwajcarski P AP z RUAG i .357 DAG. Według strony internetowej VPAM jest on najwyraźniej używany we Francji i Wielkiej Brytanii.

Skala VPAM przedstawia się następująco:

Poziom zbroi	Ochrona
PM 1 Długi karabin .22	Pancerz ten chroniłby przed trzema trafieniami wystrzelonymi z odległości 10 ± 0,5 metra: 2,6 ± 0,1 g (40 ± 1,54 gr)  .22 ołowiane kule ołowiane Long Rifle z prędkością 360 ± 10 m/s (1181 ± 33 ft/s)
PM 2 Parabellum 9 × 19 mm	Pancerz ten chroniłby przed trzema trafieniami wystrzelonymi z odległości 5 ± 0,5 metra: 8,0 ± 0,1 g (123 ± 1,54 gr)  9 x 19 mm Parabellum  DM41 FMJ z okrągłym rdzeniem ołowianym, z prędkością 360 ± 10 m / s (1181 ± 33 ft / s)
PM 3 Parabellum 9 × 19 mm	Pancerz ten chroniłby przed trzema trafieniami wystrzelonymi z odległości 5 ± 0,5 metra: 8,0 ± 0,1 g (123 ± 1,54 gr)  9 x 19 mm Parabellum  DM41 FMJ z okrągłym rdzeniem ołowianym, z prędkością 415 ± 10 m / s (1361 ± 33 ft / s)
PM 4 .357 Magnum .44 Magnum	Pancerz ten chroniłby przed trzema trafieniami wystrzelonymi z odległości 5 ± 0,5 metra: 10,2 ± 0,1 g (157 ± 1,54 gr)  0,357 pocisków Magnum  przy prędkości 430 ± 10 m / s (1410 ± 33 ft / s) 15,6 ± 0,1 g (240 ± 1,54 gr)  0,44 pocisków Magnum  z prędkością 440 ± 10 m/s (1443 ± 33 ft/s)
PM 5 .357 Magnum	Pancerz ten chroniłby przed trzema trafieniami wystrzelonymi z odległości 5 ± 0,5 metra: 7,1 ± 0,1 g (109 ± 1,54 gr)  0,357 pocisków Magnum  FM (mosiądz na nosie) z prędkością 580 ± 10 m / s (1902 ± 33 ft / s)
po południu 6 7,62 × 39 mm	Pancerz ten chroniłby przed trzema trafieniami wystrzelonymi z odległości 10 ± 0,5 metra: 8,0 ± 0,1 g (122 ± 1,54 gr)  7,62 x 39 mm  pocisków z rdzeniem ze stali miękkiej PS z prędkością 720 ± 10 m / s (2362 ± 33 ft / s)
PM 7 5,56 × 45 mm 7,62 × 51 mm	Pancerz ten chroniłby przed trzema trafieniami wystrzelonymi z odległości 10 ± 0,5 metra: 4,0 ± 0,1 g (62 ± 1,54 gr) 5,56 x 45 mm SS109 / US: pociski M855 FMJ z prędkością 950 ± 10 m / s (3116 ± 33 ft / s) 9,55 ± 0,1 g (147 ± 1,54 gr)  7,62 x 51 mm  pocisków DM111 ze stalowym rdzeniem przy prędkości 830 ± 10 m / s (2723 ± 33 ft / s)
PM 8 7,62 × 39 mm	Pancerz ten chroniłby przed trzema trafieniami wystrzelonymi z odległości 10 ± 0,5 metra: 7,7 ± 0,1 g (118 ± 1,54 gr) pocisków 7,62 x 39 mm BZ API (przebijających pancerz zapalający) z prędkością 740 ± 10 m / s (2427 ± 33 ft / s)
PM 9 7,62 × 51 mm	Pancerz ten chroniłby przed trzema trafieniami wystrzelonymi z odległości 10 ± 0,5 metra: 9,7 ± 0,2 g (149 ± 3,08 gr) 7,62 x 51 mm P80 przeciwpancernych pocisków z prędkością 820 ± 10 m / s (2690 ± 33 ft / s)
10:00 7,62 × 54 mmR	Pancerz ten chroniłby przed trzema trafieniami wystrzelonymi z odległości 10 ± 0,5 metra: 10,4 ± 0,1 g (160 ± 1,54 gr) 7,62 x 54 mmR B32 pocisków API z prędkością 860 ± 10 m / s (2821 ± 33 ft / s)
PM 11 7,62 × 51 mm	Pancerz ten chroniłby przed trzema trafieniami wystrzelonymi z odległości 10 ± 0,5 metra: 8,4 ± 0,1 g (129 ± 1,54 gr) 7,62 x 51 mm pocisków przeciwpancernych Nammo AP8 / US M993 z prędkością 930 ± 10 m / s (3051 ± 33 ft / s)
PM 12 7,62 × 51 mm	Pancerz ten chroniłby przed trzema trafieniami wystrzelonymi z odległości 10 ± 0,5 metra: 12,7 ± 0,1 g (196 ± 1,54 gr) 7,62 x 51 mm RUAG SWISS P AP pociski przeciwpancerne o prędkości 810 ± 10 m / s (2657 ± 33 ft / s)
PM 13 12,7 × 99 mm	Pancerz ten chroniłby przed trzema trafieniami z dowolnej odległości: 43,5 ± 0,1 g (671 ± 7,71 gr) pocisków penetracyjnych RUAG SWISS P 12,7 × 99 mm z prędkością 930 ± 10 m / s (3051 ± 33 ft / s)
PM 14 14,5 × 114 mm	Pancerz ten chroniłby przed trzema trafieniami z dowolnej odległości: 63,4 ± 0,1 g (978 ± 7,71 gr) pocisków 14,5 × 114 mm B32 API z prędkością 911 ± 10 m / s (2988 ± 33 ft / s)

• Pomiar właściwości balistycznych pancerza opiera się na określeniu energii kinetycznej pocisku w momencie uderzenia ( E _k = 1⁄2 mv ²). Ponieważ energia pocisku jest kluczowym czynnikiem wpływającym na jego zdolność penetracji, w testach balistycznych główną zmienną niezależną jest prędkość. Dla większości użytkowników kluczowym pomiarem jest prędkość, z jaką żaden pocisk nie przebije pancerza. Pomiar tej zerowej prędkości penetracji ( v ₀) musi uwzględniać zmienność parametrów pancerza i zmienność testów. Testy balistyczne charakteryzują się wieloma źródłami zmienności: pancerzem, materiałami podłoża testowego, kulą, łuską, prochem, spłonką i lufą, żeby wymienić tylko kilka.

• Zmienność zmniejsza moc predykcyjną określenia V0. Jeśli na przykład zmierzona wartość v ₀ konstrukcji pancerza wynosi 1600 stóp/s (490 m/s) przy użyciu pocisku FMJ kal. 9 mm na podstawie 30 strzałów, test stanowi jedynie oszacowanie rzeczywistej wartości v ₀ tego pancerza. Problemem jest zmienność. Jeśli v ₀ zostanie ponownie przetestowane w drugiej grupie 30 strzałów w tej samej kamizelce, wynik nie będzie identyczny.

• Aby zmniejszyć wartość , potrzebny jest tylko jeden strzał penetrujący o małej prędkości v ₀ . Im więcej strzałów, tym niższe v . ₀ będzie Pod względem statystycznym zerowa prędkość penetracji jest końcem krzywej rozkładu. Jeśli znana jest zmienność i można obliczyć odchylenie standardowe, można rygorystycznie ustawić V0 w przedziale ufności. Standardy testowe definiują teraz, ile strzałów należy użyć, aby oszacować v ₀ dla certyfikacji pancerza. Procedura ta definiuje przedział ufności oszacowania v ₀. (Zobacz „Metody testowe NIJ i HOSDB”.)

• v ₀ jest trudne do zmierzenia, dlatego w testach balistycznych opracowano drugą koncepcję zwaną granicą balistyczną ( v ₅₀). Jest to prędkość, z jaką 50 procent strzałów przechodzi i 50 procent zostaje zatrzymanych przez pancerz. Amerykańska norma wojskowa MIL-STD-662F V50 Ballistic Test określa powszechnie stosowaną procedurę tego pomiaru. Celem jest oddanie trzech penetrujących strzałów, które są wolniejsze niż jedna szybsza grupa trzech strzałów, które zostają zatrzymane przez pancerz. Te trzy wysokie przystanki i trzy niskie penetracje można następnie wykorzystać do obliczenia prędkości v ₅₀ .

• W praktyce ten pomiar v ₅₀ wymaga 1–2 paneli kamizelki i 10–20 strzałów. Bardzo przydatną koncepcją w testowaniu pancerza jest prędkość przesunięcia pomiędzy v ₀ i v ₅₀. Jeśli to przesunięcie zostało zmierzone dla projektu opancerzenia, wówczas dane v ₅₀ można wykorzystać do pomiaru i oszacowania zmian w v ₀. Do produkcji kamizelek ocenę terenową i testy trwałości zarówno v, ₀ jak i v . ₅₀ stosuje się Jednakże, ze względu na prostotę wykonywania pomiarów ₅₀ , metoda ta ma większe znaczenie dla kontroli opancerzenia po certyfikacji.

• Po wojnie w Wietnamie planiści wojskowi opracowali koncepcję „ zmniejszenia liczby ofiar ”. Duża ilość danych dotyczących ofiar jasno pokazała, że ​​w sytuacji bojowej najważniejszym zagrożeniem dla żołnierzy są odłamki, a nie kule. Po II wojnie światowej zaczęto opracowywać kamizelki, a testy odłamkowe były na wczesnym etapie. Pociski artyleryjskie, pociski moździerzowe, bomby lotnicze, granaty i miny przeciwpiechotne to urządzenia odłamkowe. Wszystkie mają stalową obudowę, która w przypadku detonacji wybuchowego rdzenia rozpada się na małe stalowe fragmenty lub odłamki. Po znacznym wysiłku polegającym na pomiarze rozkładu wielkości fragmentów różnych amunicji NATO i bloku sowieckiego opracowano test fragmentów. Zaprojektowano symulatory fragmentów, a najczęściej spotykanym kształtem jest prawy okrągły cylinder lub symulator RCC. Kształt ten ma długość równą średnicy. Te pociski symulujące fragmenty RCC (FSP) są testowane jako grupa. Seria testów najczęściej obejmuje badanie masowe RCC FSP 2 ziarna (0,13 g), 4 ziarna (0,263 g), 16 ziaren (1,0 g) i 64 ziarna (4,2 g). Seria 2-4-16-64 opiera się na zmierzonych rozkładach wielkości fragmentów.

• Druga część strategii „ Zmniejszenie liczby ofiar ” polega na badaniu rozkładu prędkości fragmentów amunicji. Materiały wybuchowe z głowicami bojowymi mają prędkość wybuchu od 20 000 stóp / s (6100 m / s) do 30 000 stóp / s (9100 m / s). W rezultacie są w stanie wyrzucać odłamki z bardzo dużymi prędkościami przekraczającymi 1000 m/s (3300 stóp/s), co oznacza bardzo wysoką energię (gdzie energia fragmentu wynosi 1/2 masy × prędkość ², pomijając energię obrotową). Dane inżynierii wojskowej wykazały, że podobnie jak wielkość fragmentów, prędkości fragmentów mają charakterystyczny rozkład. Możliwe jest podzielenie fragmentu wyjściowego z głowicy bojowej na grupy prędkości. Na przykład 95% wszystkich fragmentów wybuchu bomby o masie poniżej 4 ziaren (0,26 g) ma prędkość 3000 stóp/s (910 m/s) lub mniejszą. W ten sposób ustalono zestaw celów dla projektu wojskowej kamizelki balistycznej.

• Losowy charakter fragmentacji wymagał, aby specyfikacja kamizelki wojskowej uwzględniała kompromis między masą a korzyściami balistycznymi. Twardy pancerz pojazdu jest w stanie zatrzymać wszystkie odłamki, ale personel wojskowy może nosić tylko ograniczoną ilość sprzętu i wyposażenia, więc waga kamizelki jest czynnikiem ograniczającym ochronę odłamków kamizelki. Seria ziaren 2-4-16-64 przy ograniczonej prędkości może zostać zatrzymana przez całkowicie tekstylną kamizelkę o masie około 5,4 kg/m ² (1,1 funta/stopę ²). W przeciwieństwie do konstrukcji kamizelki na odkształcalne kule ołowiane, odłamki nie zmieniają kształtu; są stalowe i nie mogą zostać odkształcone przez materiały tekstylne. Dwuziarnisty (0,13 g) FSP (najmniejszy pocisk odłamkowy powszechnie używany w testach) ma mniej więcej wielkość ziarenka ryżu; takie małe, szybko poruszające się fragmenty mogą potencjalnie prześliznąć się przez kamizelkę, przemieszczając się pomiędzy nitkami. W rezultacie tkaniny zoptymalizowane pod kątem ochrony przed odłamkami są ciasno tkane, chociaż tkaniny te nie są tak skuteczne w zatrzymywaniu ołowianych kul.

Jednym z kluczowych wymagań w miękkich testach balistycznych jest pomiar „ sygnatury tylnej ” (tj. energii dostarczanej do tkanki przez niepenetrujący pocisk) w odkształcalnym materiale podkładowym umieszczonym za docelową kamizelką. Większość norm wojskowych i organów ścigania opiera się na mieszaninie oleju i gliny jako materiału podkładowego, znanej jako Roma Plastilena. Chociaż Roma jest twardsza i mniej odkształcalna niż tkanka ludzka, stanowi „ najgorszy przypadek ” materiału podkładowego, gdy odkształcenia plastyczne oleju/gliny są niewielkie (poniżej 20 mm (0,79 cala)). (Pancerz umieszczony na twardszej powierzchni jest łatwiej przebić.) Mieszanka oleju i gliny „ Roma ” ma w przybliżeniu dwukrotnie większą gęstość od tkanki ludzkiej i dlatego nie odpowiada jej ciężarowi właściwemu , jednakże „ Roma ” to tworzywo sztuczne, które nie odzyska swojego kształtu elastycznie, co jest ważne dla dokładnego pomiaru potencjalnego urazu na podstawie sygnatury tylnej strony.

Wybór podłoża testowego jest istotny, ponieważ w przypadku elastycznego pancerza tkanka ciała użytkownika odgrywa integralną rolę w pochłanianiu wysokiej energii uderzeń balistycznych i dźgnięć. Jednakże ludzki tułów charakteryzuje się bardzo złożonym zachowaniem mechanicznym. Z dala od klatki piersiowej i kręgosłupa tkanki miękkie zachowują się miękko i podatnie. W tkance nad kością mostka podatność tułowia jest znacznie niższa. Ta złożoność wymaga bardzo skomplikowanych systemów biomorficznych materiałów podkładowych do dokładnych testów balistycznych i pancerza kłutego. Oprócz tkanki romskiej do symulacji tkanki ludzkiej wykorzystano wiele materiałów. We wszystkich przypadkach materiały te umieszcza się za pancerzem podczas uderzeń testowych i zaprojektowano tak, aby symulowały różne aspekty zachowania przy uderzeniu tkanki ludzkiej.

Jednym z ważnych czynników przy testowaniu podłoża zbroi jest jej twardość. Pancerz jest łatwiej przebić w testach, jeśli jest poparty twardszymi materiałami, dlatego też twardsze materiały, takie jak glinka romska, stanowią bardziej konserwatywne metody testowe.

Typ sponsora	Przybory	Elastyczny/plastikowy	Typ testu	Środek ciężkości	Twardość względna a żelatyna	Aplikacja
Glinka Roma Plastilina #1	Mieszanka oleju i gliny	Plastikowy	Balistyczne i dźgnięcie	>2	Umiarkowanie trudne	Pomiar podpisu tylnej twarzy.  Używany do większości standardowych testów
10% żelatyny	Żel z białkiem zwierzęcym	Wiskoelastyczny	Balistyczny	~1 (90% wody)	Bardziej miękki niż podstawowy	Dobry płyn symulujący tkankę ludzką, trudny w użyciu, drogi. Wymagane w przypadku metod testowych FBI
20% żelatyny	Żel z białkiem zwierzęcym	Wiskoelastyczny	Balistyczny	~1 (80% wody)	Linia bazowa	Dobry symulator mięśni szkieletowych.  Zapewnia dynamiczny widok zdarzenia.
Pianka HOSDB-NIJ	Pianka neoprenowa, pianka EVA, arkusz gumy	Elastyczny	Zasztyletować	~1	Nieco twardsza od żelatyny	Umiarkowana zgodność z tkanką, łatwa w użyciu,  niski koszt. Używany w testach kłutych
Żel silikonowy	Polimer silikonowy o długim łańcuchu	Wiskoelastyczny	Biomedyczne	~1,2	Podobny do żelatyny	Badania biomedyczne w zakresie badań tępym narzędziem,  bardzo dobre dopasowanie tkanek
Testy na zwierzętach świń lub owiec	Żywa tkanka	Różny	Badania	~1	Prawdziwa tkanka jest zmienna	Bardzo złożone, wymaga oceny etycznej w celu zatwierdzenia

Standardy pancerza kłującego i kolczastego zostały opracowane przy użyciu 3 różnych materiałów podkładowych. Projekt normy UE określa glinkę romską, kalifornijski DOC określa zawartość żelatyny balistycznej w 60%, a obecna norma dla NIJ i HOSDB określa wieloskładnikową piankę i gumowy materiał podkładowy.

• Dzięki zastosowaniu podkładu z glinki Roma tylko metalowe rozwiązania wbijane spełniały wymagania dotyczące szpikulców do lodu o energii 109 dżuli w Kalifornii

• Dzięki zastosowaniu podkładu zawierającego 10% żelatyny wszystkie rozwiązania do przebijania tkanin były w stanie spełnić wymagania dotyczące przebijania lodu DOC przy użyciu energii 109 dżuli.

• Niedawno w projekcie normy ISO prEN ISO 14876 wybrano Romów jako bazę zarówno do testów balistycznych, jak i testów kłutych.

Ta historia pomaga wyjaśnić ważny czynnik w testach balistycznych i pancerza kłującego: sztywność podłoża wpływa na odporność na penetrację pancerza. Rozpraszanie energii w układzie pancerz-tkanka wynosi: Energia = siła × przemieszczenie. Podczas testów na podłożach, które są bardziej miękkie i odkształcalne, całkowita energia uderzenia jest pochłaniana przy niższej sile. Kiedy siła jest zmniejszona przez bardziej miękkie, bardziej podatne podłoże, prawdopodobieństwo przebicia pancerza jest mniejsze. Zastosowanie twardszych materiałów romskich w projekcie normy ISO sprawia, że ​​jest to najbardziej rygorystyczna ze stosowanych obecnie norm dotyczących dźgnięć.