Стандарты эффективности бронежилетов

Из Википедии, свободной энциклопедии

Стандарты характеристик бронежилетов представляют собой списки требований к надежной работе брони, составленные национальными властями, с четким указанием того, что броня может и не может победить. В разных странах действуют разные стандарты, которые могут включать в себя угрозы, которых нет в других странах.

---

Шкала VPAM по состоянию на 2009 год составляет от 1 до 14, где 1–5 — мягкая броня, а 6–14 — жесткая броня. Испытанная броня должна выдержать три удара, расположенные на расстоянии 120 мм (4,7 дюйма) друг от друга, от обозначенной испытательной угрозы с деформацией задней поверхности не более 25 мм (0,98 дюйма), чтобы пройти испытание. Следует отметить включение специальных региональных угроз, таких как Swiss P AP от RUAG и .357 DAG. Согласно сайту VPAM, он, по-видимому, используется во Франции и Великобритании.

Шкала VPAM выглядит следующим образом:

Уровень брони	Защита
ПМ 1 .22 Длинная винтовка	Эта броня защитит от трех попаданий с расстояния 10±0,5 метра: 2,6 ± 0,1 г (40 ± 1,54 г)  .22 свинцовые пули с закругленным носом для длинной винтовки со скоростью 360 ± 10 м / с (1181 ± 33 фута / с)
ПМ 2 9 × 19 мм Парабеллум	Эта броня защитит от трех попаданий с расстояния 5±0,5 метра: 8,0 ± 0,1 г (123 ± 1,54 г) пули  9 × 19 мм Parabellum  DM41 FMJ со свинцовым сердечником с закругленным носом со скоростью 360 ± 10 м / с (1181 ± 33 фута / с)
ПМ 3 9 × 19 мм Парабеллум	Эта броня защитит от трех попаданий с расстояния 5±0,5 метра: 8,0 ± 0,1 г (123 ± 1,54 г) пули  9 × 19 мм Parabellum  DM41 FMJ со свинцовым сердечником с закругленным носом со скоростью 415 ± 10 м / с (1361 ± 33 фута / с)
ПМ 4 .357 Магнум .44 Магнум	Эта броня защитит от трех попаданий с расстояния 5±0,5 метра: 10,2 ± 0,1 г (157 ± 1,54 г) пули  .357 Magnum  со скоростью 430 ± 10 м / с (1410 ± 33 фута / с) 15,6 ± 0,1 г (240 ± 1,54 г) пули  .44 Magnum  со скоростью 440 ± 10 м / с (1443 ± 33 фута / с)
ПМ 5 .357 Магнум	Эта броня защитит от трех попаданий с расстояния 5±0,5 метра: 7,1 ± 0,1 г (109 ± 1,54 г) пули  .357 Magnum  FM (латунная носовая часть) со скоростью 580 ± 10 м / с (1902 ± 33 фута / с)
ПМ 6 7,62×39 мм	Эта броня защитит от трех попаданий с расстояния 10±0,5 метра: 8,0 ± 0,1 г (122 ± 1,54 г) пули  7,62 × 39 мм  PS с мягким стальным сердечником со скоростью 720 ± 10 м / с (2362 ± 33 фута / с)
7 вечера 5,56×45 мм 7,62×51 мм	Эта броня защитит от трех попаданий с расстояния 10±0,5 метра: 4,0 ± 0,1 г (62 ± 1,54 г) 5,56 × 45 мм SS109 / США: пули M855 FMJ со скоростью 950 ± 10 м / с (3116 ± 33 фута / с) 9,55 ± 0,1 г (147 ± 1,54 г) пули со стальным сердечником  7,62 × 51 мм  DM111 со скоростью 830 ± 10 м / с (2723 ± 33 фута / с)
8 вечера 7,62×39 мм	Эта броня защитит от трех попаданий с расстояния 10±0,5 метра: 7,7±0,1 г (118±1,54 г) пули 7,62×39 мм БЗ API (бронебойно-зажигательные) со скоростью 740±10 м/с (2427±33 фут/с)
9 вечера 7,62×51 мм	Эта броня защитит от трех попаданий с расстояния 10±0,5 метра: 9,7 ± 0,2 г (149 ± 3,08 г) 7,62 × 51 мм Р80 со скоростью 820 ± 10 м / с (2690 ± 33 фут / с) бронебойных пуль
10 вечера 7,62 × 54 ммR	Эта броня защитит от трех попаданий с расстояния 10±0,5 метра: 10,4 ± 0,1 г (160 ± 1,54 г) пули 7,62 × 54 ммR B32 API со скоростью 860 ± 10 м / с (2821 ± 33 фута / с)
11 вечера 7,62×51 мм	Эта броня защитит от трех попаданий с расстояния 10±0,5 метра: 8,4 ± 0,1 г (129 ± 1,54 г) 7,62 × 51 мм Nammo AP8 / US M993 со скоростью 930 ± 10 м / с (3051 ± 33 фута / с) бронебойных пуль
ПМ 12 7,62×51 мм	Эта броня защитит от трех попаданий с расстояния 10±0,5 метра: 12,7±0,1 г (196±1,54 г) 7,62×51 мм RUAG SWISS P AP со скоростью 810±10 м/с (2657±33 фут/с) бронебойных пуль
ПМ 13 12,7×99 мм	Эта броня защитит от трех попаданий с произвольного расстояния: 43,5 ± 0,1 г (671 ± 7,71 г) проникающих пуль 12,7 × 99 мм RUAG SWISS P со скоростью 930 ± 10 м / с (3051 ± 33 фута / с)
14:00 14,5×114 мм	Эта броня защитит от трех попаданий с произвольного расстояния: 63,4 ± 0,1 г (978 ± 7,71 г) пули 14,5 × 114 мм B32 API со скоростью 911 ± 10 м / с (2988 ± 33 фута / с)

• Измерение баллистических характеристик брони основано на определении кинетической энергии пули при ударе ( E _k = 1/2 мв ²). Поскольку энергия пули является ключевым фактором ее проникающей способности, скорость используется в качестве основной независимой переменной при баллистических испытаниях. Для большинства пользователей ключевым параметром является скорость, при которой пули не пробьют броню. Измерение этой нулевой скорости проникновения ( v ₀) должно учитывать изменчивость характеристик брони и изменчивость испытаний. Баллистические испытания имеют ряд источников изменчивости: броня, материалы испытательной основы, пуля, гильза, порох, капсюль и ствол оружия, и это лишь некоторые из них.

• Вариабельность снижает предсказательную силу определения V0. Если, например, v ₀ конструкции брони измерено как 1600 футов/с (490 м/с) с пулей FMJ диаметром 9 мм на основе 30 выстрелов, испытание представляет собой лишь оценку реального v ₀ этой брони. Проблема в изменчивости. Если v ₀ протестировать еще раз со второй группой из 30 выстрелов по той же конструкции жилета, результат не будет идентичным.

• Для уменьшения значения требуется только один проникающий выстрел с низкой скоростью v ₀ . Чем больше выстрелов будет сделано, тем ниже v . ₀ будет значение С точки зрения статистики, нулевая скорость проникновения является концом кривой распределения. Если изменчивость известна и можно рассчитать стандартное отклонение, можно строго установить V0 на доверительном интервале. Стандарты испытаний теперь определяют, сколько выстрелов необходимо сделать для оценки v ₀ для сертификации брони. Эта процедура определяет доверительный интервал оценки v ₀. (См. «Методы испытаний NIJ и HOSDB».)

• v ₀ трудно измерить, поэтому в баллистических испытаниях была разработана вторая концепция, названная баллистическим пределом ( v ₅₀). Это скорость, с которой 50 процентов выстрелов проходят сквозь цель и 50 процентов останавливаются броней. Военный стандарт США MIL-STD-662F V50 Ballistic Test определяет широко используемую процедуру для этого измерения. Цель состоит в том, чтобы сделать три проникающих выстрела медленнее, чем вторая более быстрая группа из трех выстрелов, останавливаемых броней. Эти три высоких остановки и три низких проникновения затем можно использовать для расчета скорости v ₅₀ .

• На практике для измерения v ₅₀ требуется 1–2 жилета и 10–20 выстрелов. Очень полезная концепция при тестировании брони — это скорость смещения между v ₀ и v ₅₀. Если это смещение было измерено для конструкции брони, то данные v ₅₀ можно использовать для измерения и оценки изменений v ₀. При производстве жилетов, полевых испытаниях и испытаниях на срок службы v , так ₀ и v . ₅₀ используются как Однако из-за простоты проведения измерений ₅₀ этот метод более важен для контроля брони после сертификации.

• После войны во Вьетнаме военные планировщики разработали концепцию « Сокращение потерь ». Большой объем данных о потерях ясно показал, что в боевой ситуации наибольшую угрозу для солдат представляют осколки, а не пули. После Второй мировой войны жилеты разрабатывались, и испытания фрагментов находились на ранней стадии. Артиллерийские снаряды, минометные снаряды, авиабомбы, гранаты и противопехотные мины — все это осколочные средства. Все они содержат стальной корпус, который предназначен для разрыва на мелкие стальные фрагменты или шрапнель при детонации их взрывного ядра. После значительных усилий по измерению распределения размеров осколков различных боеприпасов НАТО и советских блоков был разработан метод испытания на осколки. Были разработаны имитаторы фрагментов, наиболее распространенной формой которых является правильный круглый цилиндр или имитатор ПКР. Эта форма имеет длину, равную ее диаметру. Эти снаряды, имитирующие осколки ПКР (FSP), проходят испытания как группа. Серия испытаний чаще всего включает в себя 2-грановые (0,13 г), 4-грановые (0,263 г), 16-грановые (1,0 г) и 64-грановые (4,2 г) массовые испытания RCC FSP. Серия 2-4-16-64 основана на измеренном распределении размеров фрагментов.

• Вторая часть стратегии « Сокращение потерь » представляет собой исследование распределения скоростей осколков боеприпасов. Взрывчатка боеголовки имеет скорость взрыва от 20 000 футов / с (6 100 м / с) до 30 000 футов / с (9 100 м / с). В результате они способны выбрасывать фрагменты на очень высоких скоростях, более 3300 футов/с (1000 м/с), что подразумевает очень высокую энергию (где энергия фрагмента равна 1/2 массы × скорость ², пренебрегая энергией вращения). Военно-инженерные данные показали, что, как и размер осколков, скорости осколков имеют характерное распределение. Вылет осколков из боеголовки можно разделить на группы скоростей. Например, 95% всех фрагментов взрыва бомбы весом менее 4 гран (0,26 г) имеют скорость 3000 футов/с (910 м/с) или меньше. Это установило ряд целей для проектирования военных баллистических жилетов.

• Случайный характер фрагментации требовал, чтобы в спецификации военного жилета учитывался баланс массы и баллистической эффективности. Жесткая броня транспортного средства способна остановить все осколки, но военнослужащие могут нести только ограниченное количество снаряжения и оборудования, поэтому вес жилета является ограничивающим фактором защиты от осколков. Серию 2-4-16-64 зерен на ограниченной скорости можно остановить цельнотекстильным жилетом плотностью примерно 5,4 кг/м ² (1,1 фунта/фут ²). В отличие от конструкции жилета для деформируемых свинцовых пуль осколки не меняют форму; они стальные и не могут быть деформированы текстильными материалами. FSP с двумя зернами (0,13 г) (снаряд с наименьшим осколком, обычно используемый при испытаниях) имеет размер примерно с рисовое зернышко; такие маленькие быстро движущиеся фрагменты потенциально могут проскользнуть сквозь жилет, перемещаясь между нитями. В результате ткани, оптимизированные для защиты от осколков, имеют плотное плетение, хотя эти ткани не так эффективны при остановке свинцовых пуль.

Одним из важнейших требований мягких баллистических испытаний является измерение « обратной сигнатуры » (т.е. энергии, передаваемой тканям непроникающим снарядом) в деформируемом подкладочном материале, расположенном позади целевого жилета. Большинство военных и правоохранительных стандартов остановилось на смеси масла и глины в качестве материала основы, известной как Roma Plastilena. Хотя рома более твердый и менее деформируемый, чем человеческая ткань, он представляет собой « наихудший вариант » материала основы, когда пластические деформации масла/глины невелики (менее 20 мм (0,79 дюйма)). (Броня, размещенная на более твердой поверхности, легче пробивается.) Смесь масла и глины « Рома » примерно в два раза превышает плотность человеческой ткани и, следовательно, не соответствует ее удельному весу , однако « Рома » представляет собой пластиковый материал, который не восстанавливает свою форму упруго, что важно для точного измерения потенциальной травмы по сигнатурам на обратной стороне.

Выбор тестовой основы имеет важное значение, поскольку в гибкой броне ткань тела пользователя играет неотъемлемую роль в поглощении высокоэнергетического воздействия баллистических и колющих ударов. Однако человеческое туловище имеет очень сложное механическое поведение. Вдали от грудной клетки и позвоночника мягкие ткани ведут себя мягко и податливо. В клетчатке над областью грудинной кости податливость туловища значительно ниже. Эта сложность требует очень сложных систем биоморфных материалов-подложек для точных баллистических и колющих испытаний брони. Помимо рома для имитации человеческих тканей использовался ряд материалов. Во всех случаях эти материалы размещаются за броней во время испытательных ударов и предназначены для моделирования различных аспектов поведения тканей человека при ударе.

Одним из важных факторов при тестировании основы брони является ее твердость. Броню легче пробить при испытаниях, если она опирается на более твердые материалы, поэтому более твердые материалы, такие как ромская глина, представляют собой более консервативные методы испытаний.

Тип спонсора	Материалы	Эластичный/пластик	Тип теста	Удельный вес	Относительная твердость по сравнению с желатином	Приложение
Рома Пластилиновая глина №1	Смесь масла и глины	Пластик	Баллистический и ударный	>2	Умеренно сложно	Измерение подписи на обратной стороне лица.  Используется для большинства стандартных испытаний
10% желатин	Гель животного белка	Вискоэластичный	Баллистический	~1 (90% воды)	Мягче, чем базовый уровень	Хороший симулятор человеческих тканей, сложен в использовании, дорог. Требуется для методов тестирования ФБР
20% желатина	Гель животного белка	Вискоэластичный	Баллистический	~1 (80% воды)	Базовый уровень	Хороший тренажёр для скелетных мышц.  Обеспечивает динамическое представление событий.
HOSDB-NIJ Пена	Пена неопрен, пена ЭВА, листовая резина.	Эластичный	Удар	~1	Чуть тверже желатина.	Среднее согласие с тканью, простота в использовании,  низкая стоимость. Используется при стаб-тестировании
Силиконовый гель	Силиконовый полимер с длинной цепью	Вискоэластичный	Биомедицинский	~1,2	Похож на желатин	Биомедицинские испытания для испытаний тупой силой,  очень хорошее соответствие тканям
Тестирование на свиньях или овцах	Живая ткань	Различный	Исследовать	~1	Реальная ткань изменчива	Очень сложный, требует этической экспертизы для одобрения

Стандарты колющей и шипованной брони были разработаны с использованием трех различных материалов основы. В проекте нормы ЕС упоминается цыганская глина, Министерство юстиции Калифорнии указывает на 60% баллистического желатина, а действующий стандарт NIJ и HOSDB предусматривает использование многокомпонентного материала подложки из пенопласта и резины.

• При использовании глиняной подложки Roma только металлические колющие растворы соответствовали требованиям калифорнийского DOC для колки льда в 109 джоулей.

• Используя 10% желатиновую подложку, все решения для прокалывания ткани смогли удовлетворить требования к ледорубу DOC Калифорнии с энергией 109 джоулей.

• Совсем недавно проект нормы ISO prEN ISO 14876 выбрал рома в качестве основы как для баллистических, так и для ножевых испытаний.

Эта история помогает объяснить важный фактор в баллистических и колющих испытаниях брони: жесткость подложки влияет на сопротивление пробитию брони. Рассеяние энергии системой броня-ткань составляет Энергия = Сила × Смещение. При испытаниях на более мягких и более деформируемых основах общая энергия удара поглощается при меньшей силе. Когда сила снижается за счет более мягкой и податливой основы, вероятность пробития брони снижается. Использование более твердых материалов Roma в проекте нормы ISO делает этот стандарт наиболее строгим из используемых сегодня.