Правила сайта FAQ Мини-чат
Для добавления необходима авторизация!
10.12.2016, Суббота, 23:22


Страница 1 из 11
Форум » Все обо всем » Оружейная комната » СИЗ » Доспехи XXI века. (Основные понятия , требования и классификация бронежилетов.)
Доспехи XXI века.
Сообщение #1
1. Вступление:
В наше время бронежилет стал достаточно обыденным предметом. Мы регулярно можем увидеть его на сотрудниках милиции и охранниках. Мы видим его в новостях из горячих точек. Мы можем купить его, как и любую другую обыденную вещь: достаточно сделать заказ в соответствующей фирме, а то и зайти в магазин. Тем не менее, бронежилет остаётся предметом многочисленных слухов и домыслов…
Мы можем услышать от знакомых, от героев очередного боевика или, даже, в новостях, что бронежилет позволяет человеку спокойно стоять под плотным пулемётным огнём и что его можно носить как майку. Точно также мы можем услышать, что он способен защитить максимум от маломощного пистолета, причём пуля всё равно сломает вам рёбра и размажет все внутренние органы, при этом его не то, что носить - даже поднять тяжело…
До тех пор, пока ваше знакомство с нательной бронёй ограничивается кинофильмами, не имеет особого значения, что из вышесказанного является истинной, однако, если у вас возникнет желание обзавестись бронёй и, не дай бог, вы попадёте в ней под пули, то от этого уже зависит ваша жизнь.
В связи с этим я предлагаю подробнее разобраться в том, что такое бронежилет "и с чем его едят".
2. История нательной брони:
Ещё в самые древние времена человек начал защищать своё тело от внешних воздействий одеждой. В том числе человек создал одежду для защиты от оружия, им же созданного. Различные латы, доспехи, кольчуги и т.д. издревле делали из стали - прочного, но тяжелого материала. Кольчуга была относительно лёгкой и гибкой, но защищала только от меча, броня из стального листа могла задержать стрелу и даже пулю средневекового огнестрельного оружия. Дальнейшее развитие огнестрельного оружия шло куда быстрее развития нательной брони, и последняя, в конце концов, стала терять своё былое распространение.
Вновь о защите своих солдат бронеодеждой вспомнили уже в 20-м веке. В первую очередь это было связано с изменениями в ведении войны: если раньше основную долю ранений солдаты получали от оружия, которое было в руках другого солдата, то теперь основная доля потерь приходилась на ранения осколками мин и снарядов. Энергия и проникающая способность осколков куда ниже, чем у пули, по этому создать противоосколочную броню было куда проще. В армиях быстро стали распространяться стальные каски, они не могли спасти от винтовочной пули, но спасали огромное количество своих хозяев от осколков. Были также попытки защитить от осколков туловище солдат, и даже попытки защитить солдат от пуль, но получившиеся конструкции, как и следовало ожидать, оказались тяжелыми и мало эффективными.
Уже после Второй Мировой войны были созданы первые изделия, которые можно назвать бронежилетами. Они были сделаны из синтетических волокон, вроде нейлона, и защищали тело солдата всё от тех же осколков. Не смотря на то, что для пуль они не представляли серьёзной преграды, они позволили более чем на 70% сократить потери американцев во время Корейских и Вьетнамских войн. Это был огромный успех.
Но настоящий переворот произошел тогда, когда исследовательская группа, возглавляемая Стефани Кволек, концерна DuPont получила волокно, в последствии названое Kevlar. Выпущенный на рынок в 1975-м году, он был гораздо легче и прочнее стали. Сделанные из Кевлара бронежилеты уже могли остановить не только осколок, но и большинство пистолетных пуль, при этом они стали легче и удобнее в ношении. После дополнительного усиления, сначала солдатами кустарным образом, а потом и промышленным путём, металлическими пластинами, удалось получить относительно лёгкую и комфортную защиту от автоматных пуль.
Любой современный бронежилет, за редким исключением, содержит арамидное волокно в качестве своей основы.

3. Классы защиты:
Важнейшей характеристикой бронеодежды является класс её защиты, т.е. перечень того оружия, от которого она защищает.
В СНГ наиболее часто используют классификацию российского ГОСТ Р 50744-95.
Согласно нему бронеодежда делится на следующие классы:
1 - защищает от пуль пистолета Макарова ПМ и револьвера Наган
2 - защищает от пуль пистолетов ТТ и ПСМ
2а - защищает от выстрела из охотничьего ружья 12-го калибра
3 - защищает от стандартных пуль автоматов Калашникова АК
4 - защищает от пуль автомата АК (калибр 5.45 мм) с термоупрочнённым сердечником повышенной пробиваемости
5 - защищает от стандартных пуль винтовки СВД и пуль с термоупрочнённым сердечником автоматов АК (как калибра 5.45мм, так и калибра 7.62мм)
5а - защищает от бронебойных пуль автоматов АК (калибр 7.62 мм)
6 - защищает от пуль винтовки СВД с термоупрочнённым сердечником
6а - защищает от бронебойных пуль винтовки СВД
Во время тестов стрельба производится с расстояния 5м под прямым углом. Каждый следующий класс должен защищать и по всем предыдущим классам. В отдельный класс выделена броня для защиты от клинкового холодного оружия. При ударе клинком с энергией 45-50Дж остриё клинка должно выйти с обратной стороны брони не более чем на 5 мм.
Кроме того, часто производители бронежилетов используют классы "+". Например, по ГОСТ, бронежилет 1-го класса должен защищать только от пуль пистолета Макарова и револьвера Наган, однако не редко нападения совершаются с применением пистолета Стечкина. Пуля, выпущенная из него, имеет на 10-15% больше энергии, чем пуля, выпущенная из пистолета Макарова. Кроме того, преступники могут стрелять из иностранного оружия, использующего патроны 9мм Парабеллум, .45 ACP и т.д. Пули этих патронов несут в полтора-два раза больше энергии, чем пули патрона 9х18 ПМ пистолета Макарова. Естественно, производители нательной брони производят модели бронежилетов, защищающих от всего вышеперечисленного оружия, но, в тоже время, не способных защитить по 2-му классу ГОСТа. Подобную броню стали называть классом 1. Как правило, производители кроме принадлежности бронежилета к этому классу дают подробный список оружия, на защиту от которого он тестировался. Аналогичным образом существуют другие классы "+".
В остальном мире наибольшее распространение получила американская система NIJ (Национальный институт юстиции США) 0101.04, по которой бронеодежда делится на следующие классы:
I - защищает от пуль пистолетного патрона .380 ACP и малокалиберной винтовки под патрон .22LR
II-A - защищает от низкоскоростных пуль пистолетного патрона 9х19 и пуль патрона .40 S&W
II - защищает пуль от стандартных патронов 9х19 и пуль револьверного патрона .357Magnum
III-A - защищает от пуль патрона 9х19, выпущенных из пистолетов-пулемётов, и пуль охотничьего револьверного патрона .44 Magnum
III - защищает от пуль винтовочных патронов .308 Winchester (7.62мм НАТО)
IV - защищает от бронебойных пуль винтовочных патронов .300 Winchester Magnum
Во время тестов стрельба из пистолетов и револьверов производится с расстояния 5м, а из винтовок - 15м. Кроме выстрела под прямым углом из пистолетов и револьверов также производят выстрелы под углом 60° к плоскости бронепанелей (30° к нормали).
Эти два стандарта нельзя точно и взаимно однозначно сопоставить друг другу.
Примерное соответствие выглядит так:
I класс по NIJ можно отнести к 1-му классу ГОСТ
II-A и II классы соответствуют классу 1+
III-A класс соответствует 2-му классу
III класс соответствует 3-му классу
IV класс ответствует 4-му классу

1-й класс ГОСТ соответствует I классу NIJ
1+ и 2-й классы соответствует классам II-A и II
2-й класс соответствует классу III-A
3-й класс соответствуют классу III
4, 5-й и т.д. классы соответствуют классу IV

4. Заброневая травма:
Вторым фактором, определяющим эффективность защиты бронежилета, является заброневая травма, т.е. та травма, которую получает человек в бронежилете, когда в него попадает пуля.
Оба вышеуказанных стандарта нормируют этот параметр.
Согласно NIJ во время испытаний бронежилет должен быть надет на макет тела человека, выполненный из мягкого баллистического пластилина Roma. В начале пластилин проверяют, сбрасывая на него три раза специальный груз - в среднем он должен оставлять отпечаток глубиной 28мм. После этого производят тестовую стрельбу. Под местом попадания каждой пули в пластилине должно образовываться углубление глубиной не более 44мм. Считается, что это гарантирует отсутствие у человека смертельных травм.

В ГОСТ заброневая травма нормирована проще: она не должна превышать второй степени тяжести. Т.е., грубо говоря, человек не должен получать травм больших, чем серьёзный синяк.
С одной стороны, это куда понятнее для потребителя, с другой - менее понятно для производителя (не будешь же испытывать всё на людях). После многочисленных исследований и анализа опыта реальных перестрелок было установлено, что требования ГОСТ гарантированно удовлетворяются, если во время испытаний по стандарту NIJ углубление в пластилине не превышает 22мм. Таким образом ГОСТ куда жестче нормирует запреградную травму, нежели NIJ.

Опыт людей, которых в реальных боевых условиях спасал бронежилет, показал, что современные качественные бронежилеты, выполненные в соответствии с ГОСТ, полностью удовлетворяют его ограничениям на заброневую травму. Человек ни в коем случае не получает переломов и других тяжелых увечий и способен оказать активное сопротивление после попадания в него пули.
Однако, попадание пули, не соответствующей классу (например, пули из охотничьего ружья 12-го калибра в бронежилет 1-2-го класса или пистолетной пули в противоосколочную броню), может привести к тяжелым травмам даже в том случае, если броня не пробита. Также большую травму могут допускать бронежилеты, изготовленные по иным стандартам, нежели ГОСТ.
5. Современные виды брони:
Основой современного бронежилета являются мягкие бронепанели, изготовленные из специальных баллистических тканей. Такие ткани, в большинстве случаев, изготавливаются из арамидного волокна. Химически оно представляет цепочку бензольных колец, соединённых группами [-NH-CO-]. Эти группы у соседних молекул образуют между собой прочные межмолекулярные водородные связи, обеспечивающие высокую механическую прочность всего волокна. Внешне арамид выглядит как тонкие жёлтые (крайне редко встречаются волокна, окрашенные в другие цвета) волокна-паутинки. Отдельные волокна сплетаются в нити, из которых изготавливают арамидную ткань.
Первой арамидной тканью была ткань Kevlar, выпускаемая химическим концерном DuPont. В наше время такие ткани выпускаются во многих странах мира под самыми различными названиями. Ткани разных марок различаются по своим характеристикам, что делает важным правильный выбор. Так, например, такой параметр, как прочность на разрыв, может колебаться от 280 до 550 кг/мм2. Столь большой разброс, в основном, вызван российскими волокнами. Волокна, производимые в США, Европе и Японии имеют прочность 310±30 кг/мм2, в то время как российские волокна от 310 кг/мм2 (волокно Терлон) до 500-550 кг/мм2 (Армос). Таким образом, именно российским химикам принадлежит рекорд прочности серийно выпускаемого арамидного волокна.
Особенно впечатляюще эти цифры выглядят, если вспомнить, что прочность на разрыв низкоуглеродистой стали составляет 50-60 кг/мм2, а наиболее прочных высоколегированных сортов - порядка 250 кг/мм2. Таким образом, арамид в 5-10 раз прочнее низкоуглеродистой стали. При этом он в 5 раз легче любых сортов стали: его плотность не превосходит 1.45 кг/дм3, в то время как у стали она составляет примерно 7.8 кг/дм3.
Мягкая арамидная броня позволяет обеспечить защиту по 1, 1+ и, в некоторых случаях, 2 классам ГОСТ, I, II-A и II классам NIJ, т.е. защиту от осколков, пистолетных и револьверных пуль. Изготовить из ткани броню, защищающую от пуль автоматов и винтовок, оказалось невозможным - эти пули имеют слишком большую кинетическую энергию и их заострённая форма способствует раздвиганию волокон перед пулей, что резко снижает эффективность такой брони.
Также серьёзной проблемой является создание мягкой брони для защиты от холодного оружия. Арамидное волокно с трудом, но режется ножом, проткнуть арамидную ткань шилом вообще не составляет никакого труда: как и в случае острых автоматных и винтовочных пуль, шило раздвигает волокна, что сводит на нет всю их высокую прочность. За счёт большого числа слоёв, мягкие бронежилеты обеспечивают относительно надёжную защиту от клинкового холодного оружия, однако от стилета или заточки они защитить не могут. Мягкий бронежилет может быть пробит и клинковым оружием, при соответствующей силе удара, твёрдости, форме и заточке клинка.
Кроме слабой защиты от холодного оружия, мягкая броня имеет ещё два недостатка: боязнь воды и старение. Большинство арамидных тканей во влажном состоянии теряет до 40% своей прочности (при высыхании свойства ткани восстанавливаются). Время также сказывается на прочности волокон, на сей раз необратимо. Обычно, гарантия на мягкую броню составляет 5 лет со дня изготовления.
Для защиты от воды бронепанели помещают в специальные водоотталкивающие чехлы и/или используют специальные пропитки.
Защитить от воздействия времени позволяет запас прочности, а также пропитки.
Наименьшим образом эти два недостатка выражены в современном волокне Twaron Microfilament от Akzo-Nobel. Это волокно сразу на заводе проходит специальную обработку и пропитку, что обеспечивает надёжную защиту от влаги, вплоть до многочасового нахождения под водой. Гарантия, как на ткань, так и на бронежилеты из неё, составляет 10 лет. К недостаткам этого волокна можно отнести относительно малую прочность на разрыв (около 280 кг/мм2), однако, как показали исследования, баллистические свойства ткани не имеют непосредственной связи с этим параметром, так что бронежилеты, изготовленные из Twaron-а, не уступают другой бронеодежде.
Когда возникает необходимость в защите от автоматных и винтовочных пуль, а также от специальных бронебойных пуль пистолетов, применение одной лишь мягкой брони оказывается невозможным. Требуется дополнительное усиление жесткими бронепанелями. Кроме того, в большинстве случаев оказывается оправданным (прежде всего по экономическим соображениям) применение жестких бронепанелей для защиты от пуль пистолетов ТТ и ПСМ, т.е. для защиты по 2-му классу ГОСТ. Такие пластины, обычно, способны выдержать попадание и самостоятельно, однако многие из них рассчитаны на то, чтобы лишь поглотить значительную часть энергии пули, окончательно она останавливается уже базовой мягкой бронёй. Последний подход более перспективный т.к. позволяет снизить массу и, при правильном расчёте, заброневую травму.
Впервые усиливать мягкую броню металлическими пластинами начали сами солдаты, в последствии их установка стала уже штатной возможностью большинства бронежилетов, а усиливающие пластины начали выпускать промышленно. Необходимость выполнять во время боя (и не только) разнообразных движений сделала невозможной жесткую защиту всего туловища (тканевая броня, в некоторых случаях, может закрывать не только всё туловище, но и конечности, при этом, не сильно ограничивая движения человека). Дополнительные пластины защищают только жизненно-важные органы, т.е. грудь, самый верх живота и аналогичный участок на спине. Часто, для снижения веса, на спине ставят пластины меньшего класса защиты или вовсе их не используют (по статистике, вероятность попадания пули в грудь значительно превышает вероятность ранения в спину). Основная часть живота, низ и самый верх спины, а также бока остаются защищёнными лишь базовой мягкой бронёй. Исключение составляют съёмные фартуки некоторых бронежилетов наружного ношения, применяемые для защиты низа живота и паха: иногда они могут быть усилены жесткими бронеэлементами.
К плюсам жесткой брони следует отнести малую заброневую травму и превосходную защиту от холодного оружия. К минусам - большую массу, малую площадь защиты и ограничение движений человека.
Для изготовления жестких бронепанелей применяются лёгкие алюминиевые и титановые сплавы, броневые стали, различные керамики, высокомодульный высокоориентированный прессованный полиэтилен и различные их комбинации.
Лёгкие сплавы, как следует из названия, относительно (стали) легки и это их главное преимущество. Кроме того, они не образуют опасных осколков при попадании в них пули и обеспечивают меньшую заброневую травму, нежели стали. Недостатками сплавов является их высокая цена, сложность обработки, невозможность создания на их основе брони наиболее высоких классов и, как ни странно, масса - они тяжелее более современных материалов.
Броневая сталь позволяет создать на её основе защиту как низких, так и высоких классов, кроме того, она достаточно дёшева. Но у неё есть серьёзные недостатки: она тяжелая и при попадании в неё пули могут образовываться опасные осколки, поражающие конечности и голову человека. Последний недостаток удаётся решить с помощью противоосколочных покрытий. Но они, как правило, изготавливаются из дорогой арамидной ткани, что существенно повышает цену.
Большая масса - единственное, что ограничивает изготовление бронежилетов со стальными пластинами наиболее высоких классов защиты: 6 и 6а по ГОСТ и IV по NIJ. В бронежилетах этих классов применяют пластины из специальных сортов керамики.
Огромными плюсами керамики является достаточно малая масса, максимальный уровень защиты и минимальный уровень заброневой травмы. Увы, керамика также не лишена недостатков: её применение становится целесообразным только в бронежилетах высоких классов защиты, её цена крайне высока, она плохо противостоит множественным попаданиям, защита на её основе имеет большую толщину.
В последнее время всё большую популярность набирают бронепанели из высокомодульного высокоориентированного прессованного полиэтилена. Этот материал близок по прочности к арамиду, легче его и имеет высокую жесткость. На основе него могут изготавливаться жесткие бронепанели III-A и III классов по NIJ и, соответственно, 2-го, 2-а и 3-го классов по ГОСТ. Дополнительная полиэтиленовая бронепанель 2-го класса, при той же массе, что дополнительных мягких бронепанелей этого класса, в два раза дешевле, значительно тоньше и обеспечивает защиту от любого холодного оружия. Безусловно, у этого материала большое будущее. Его недостатками является относительно высокая цена (он заметно дороже стали), горючесть и сложность создания бронежилетов наиболее высоких классов защиты.
Также при создании жесткой брони могут использоваться композиты, например, современные армейские каски изготавливаются из арамидной ткани, пропитанной синтетическими смолами. Однако, в данном случае, такое решение лишь снижает бронестойкость и применяется лишь тогда, когда необходима высокая жесткость.

6. Конструкция бронеодежды:
Просто пошить одежду из арамидной ткани совершенно недостаточно для превращения её в бронеодежду. Один слой арамидной ткани способен остановить максимум пулю пневматической винтовки, которая и без брони не представляет угрозы для жизни. Чтобы остановить осколок и, тем более, пулю огнестрельного оружия приходится соединять вместе множество слоёв ткани. В простейшем случае слои просто сшиваются по периметру - этого вполне достаточно. Главной проблемой при этом становится защита краёв ткани от расползания. Нити арамидной ткани слабо связаны друг с другом и, по краям, если не предпринять специальных мер, постепенно отделяются от полотна.
Бронепанель, в большинстве случаев, полностью изготавливается из ткани одного вида. Например, для защиты по 1-му классу ГОСТ нужно соединить 15-16 слоёв ткани Twaron Microfilament. Толщина такой конструкции всего около 3-5мм и она легко гнётся, не мешая движениям. Однако более прогрессивным является использование в разных слоях разных тканей т.к. различные слои испытывают различные нагрузки во время попадания пули.

Жесткие бронепанели, в простейшем случае, представляют из себя просто лист металла соответствующей формы и толщины. Для панелей из лёгких сплавов никаких дополнительных усложнений не нужно. Иногда, также изготавливаются и стальные панели для защиты спины т.к. в этом случае вероятность, что осколки пули и/или брони попадут в человека, достаточно низка. Однако, чаще всего, стальные бронепанели требуют специального покрытия защищающего человека от осколков. Конструкция такого покрытия может различаться у разных производителей. В простейшем случае это просто несколько слоёв арамидной ткани, натянутой на бронепанель.
Также простой конструкцией отличается полиэтиленовые бронепанели. Они сложны в изготовлении т.к. состоят из множества слоёв полиэтиленовых волокон и плёнки, спрессованных вместе под большим давлением. Однако в готовом виде они представляют собой монолитную конструкцию, полностью готовую к использованию.
Керамические бронепанели бывают монолитными и собранными из отдельных кусков. Как показала практика, первое решение является более эффективным. Отличительной особенностью керамики является обязательное наличие под ней каких-либо иных видов брони. Сама керамика раскалывается, и осколки брони, вместе с остатками пули, продолжают движение вперёд. Задача керамической бронепанели сводится к поглощению максимального количества энергии пули, разрушению пули и распределению оставшейся кинетической энергии по максимальной площади брони, находящейся под ней. Часто в качестве подложки под керамикой используют композитную броню. Композит также может использоваться для соединения отдельных кусочков керамики, если бронепластина не монолитная. Они наклеиваются на её поверхность.
Конструкция композитной брони близка к конструкции угле- и стеклопластиков. Определённое число слоёв арамидной ткани собирается вместе в один пакет, как в случае мягких бронепанелей, после чего этот пакет пропитывается синтетической смолой, которая полимеризуется и становится твёрдой, обеспечивая жесткость всей конструкции. Также имеется более совершенна технология: слои ткани чередуют со слоями полиэтиленовой плёнки, после чего получившийся "бутерброд" спекают. Применение этой технологии позволяет получить существенно лучшие баллистические характеристики, однако она резко повышает цену.
Под бронепанелями, в обязательном порядке, размещается система амортизации. Конкретная конструкция зависит от модели бронежилета. Например, она может состоять из гибкой пластины прочного пластика, вроде поликарбоната, и пенорезины или пенополиэтилена. Пластик относительно мало сопротивляется изгибам с большим радиусом кривизны, характерным для туловища человека, однако сопротивляется изгибам с малым радиусом, распределяя удар пули по максимальной площади, а пеноматериалы увеличивают время передачи энергии телу и гасят колебания, что минимизирует запреградную травму.
Толстый слой баллистической ткани бронежилета плохо проводит тепло и не пропускает воздух и влагу. В первых бронежилетах это очень сильно затрудняло их ношение, вплоть до того, что солдаты снимали их и гибли от пуль.
В наше время эту проблему, во многом, удалось решить.
В бронежилетах скрытого ношения для этого обычно применяют специальные пористые прокладки, изготовленные из синтетических волокон. Они обеспечивают циркуляцию воздуха между жилетом и телом, а также отвод влаги от тела.
В бронежилетах наружного ношения часто используют прямоугольные рейки из пористого материала, между которыми имеются промежутки. В этих промежутках обеспечивается циркуляция воздуха.
Чаще всего, в обоих случаях, система вентиляции также выполняет функции амортизатора, образуя так называемый амортизационно-климатический подпор.

Чехлы бронежилетов шьются из обычных тканей, применяемых при изготовлении повседневной одежды. Они представляют собой жилет, имеющий внутри и/или снаружи карманы под бронепанели и, иногда, внешние карманы, предназначенные для хранения различных предметов. Т.к., за редким исключением, грудная бронепанель изготавливается цельной, спереди большинства бронежилетов нет застёжки. Застёжки располагаются с боков и, иногда, на плечах. Чаще всего они представляют собой лямки или широкие пояса, пришитые к спинной части чехла и соединяющиеся с грудной секцией с помощью застёжек-липучек. Применение таких застёжек позволяет быстро одевать и снимать бронежилет, кроме того, оно обеспечивает простую подгонку бронежилета под телосложение человека.
Важной отличительной особенность современных бронежилетов является их модульность. Фактически бронежилет представляет собой конструктор, который позволяет гибко подстраивать его под текущие нужды.
Вы можете купить один комплект мягких бронепанелей, несколько чехлов для них и несколько различных жестких бронепанелей.
Если необходимо максимально скрытое и комфортное ношение, а угроза нападения с мощным оружием мала, вы вставляете мягкие панели в чехол для скрытого ношения, имеющий цвет надетой сегодня рубашки. Если возникает заметная угроза применения пистолетов ТТ, ПСМ или ПММ, в грудной и/или спинной карман чехла вставляется дополнительная жесткая бронепанель 2-2+ класса. Если же необходимость скрывать броню под рубашкой пропадает, вы перекладываете бронепанели в чехол для наружного ношения. Одновременно, при необходимости, вы можете установить, например, бронепанели 3-5-го класса.
Все эти изменения производятся за несколько минут и не требуют каких-либо навыков или инструментов. Вся необходимая информация указывается на самих бронепанелях, со стороны, обращённой к телу.

Добавлено (15.03.2012, 09:24)
---------------------------------------------
7. Теория:
Очень часто приходится слышать различные утверждения о бронежилетах, нарушающие элементарные законы физики, изучаемые в школе. Например, часто сравнивают попадание пистолетной пули в бронежилет с падением на человека кирпича из окна 5-го этажа. Объясняют это тем, что площадь кирпича того же порядка, что и площадь, по которой распределяет удар бронежилет, а энергия пули и кирпича примерно одинакова. Действительно, энергия пули патрона 9х19 (будем считать, что её масса 8 г, а скорость - 365 м/с, что близко к параметрам стандартных армейских патронов) и энергия кирпича (будем считать, что он весит 4 кг), падающего с высоты окна 5-го этажа (порядка 13.5 м) примерно одинакова - около 530 Дж. Давайте рассмотрим этот пример подробнее.
Снаряд можно описать двумя параметрами. Это может быть масса и скорость или, что нам сейчас удобнее, энергия и импульс. Естественно, есть ещё размеры, форма, материал и т.д., но сейчас они нам не важны. Энергия, как известно, равняется mv2/2, а импульс - mv, где m - масса снаряда, а v - его скорость. Как мы уже выяснили, энергии пули и кирпича равны. Но если мы рассчитаем импульс, то получим для пули величину 2.9 кгм/с2, а для кирпича - 65 кгм/с2, т.е. больше в 20 с лишним раз. Согласно закону сохранения импульса, он не может взяться из ни от куда. Так что при попадании пули в бронежилет импульс никак не может возрасти в 20 раз. Именно по этому такое сравнение не корректно.
В реальности, при попадании пули в броню, большая часть энергии переходит в тепло.

Многочисленные исследования привели к выводу, что характер повреждения тела человека при ударе зависит от энергии, которая передаётся телу, отнесённой к площади тела, по которой эта энергия распределена. Будем называть этот параметр удельной энергией.
При удельной энергии выше 50 Дж/см2 телу наносятся тяжкие повреждения, переломы костей, проникающие ранения и т.д. При меньшей удельной энергии травмы имеют среднюю или малую тяжесть.
Если рассчитать этот параметр для пули малокалиберного пистолета, использующего стандартные патроны (масса пули 2.6 г, скорость при выстреле из пистолета 270 м/с, калибр 5.6 мм), то он составит 386 Дж/см2, для пули пистолета Макарова (6.2 г, 315 м/с, 9.2 мм) - 462 Дж/см2, у пистолетов под патрон 9х19 (8 г, 365 м/с, 9 мм) - уже 838 Дж/см2. Таким образом, любое огнестрельное оружие, даже маломощное, гарантированно обеспечивает крайне тяжелые повреждения тела в месте попадания пули.
Будем считать, что для гарантированно малой заброневой травмы удельная энергия, передаваемая бронежилетом телу, должна быть меньше 12.5 Дж/см2 (четверти от удельной энергии, обеспечивающей тяжелые травмы).
Рассчитаем, какую удельную энергию передаёт мягкий бронежилет при попадании в него пули патрона 9х19. Данный расчёт приводится лишь для иллюстрации, он основан на множестве допущений, что не позволяет использовать его на практике.
При попадании пули вместе с ней начинает двигаться участок брони диаметром порядка 10 см. Масса мягкой брони порядка 60 г/дм2 или 0.6 г/см2, таким образом масса брони, участвующей в остановке пули, составляет порядка 47 г. Однако, если центр этого круга движется вместе с пулей, его края остаются неподвижными и практически не участвуют в процессе. Будем считать, что "эффективная масса" этого участка составляет примерно четверть от его реальной массы, т.е. 12 г.
Теперь задача определения кинетической энергии, которую приобретёт и в последствии передаст телу броня, сводится к простой школьной задаче о неупругом столкновении двух твёрдых тел.
Из закона сохранения импульса следует, что суммарный импульс пули и брони до столкновения равен их суммарному импульсу после столкновения. До столкновения импульс пули был равен 2.92 кгм/с2, значит после столкновения импульс пули и брони, движущихся вместе, равен 2.92 кгм/с2. Их суммарная масса равна 8+12 = 20 г. Отсюда, по формуле E = P2/2m, где E - энергия, P - импульс, а m - масса, получаем, что их энергия равна 213 Дж. Это в 2.5 раза меньше исходной энергии пули, т.е. 60% энергии превратилось во время столкновения в тепло.
Площадь рассматриваемого участка брони равна 78.5 см2, однако, по той же причине, по которой мы использовали "эффективную массу", следует использовать "эффективную площадь", которая, будем считать, также равна четверти от реальной, т.е. примерно 19.6 см2.
Тогда удельная энергия будет равна 213/19.6 = 10.9 Дж/см2 - меньше установленного нами уровня в 12.5 Дж/см2.
Аналогичный расчёт для пули пистолета Макарова даёт энергию 102 Дж, распределённую по той же площади, т.е. всего лишь 5.2 Дж/см2.
Казалось бы, куда проще и точнее можно рассчитать удельную энергию при попадании, например, пули автомата АКМ (7.9 г, 715 м/с) в жесткую полиэтиленовую бронепанель 4+ класса (площадь 8 дм2, масса 2.3 кг).
Импульс пули 5.65 кгм/с2, масса бронепанели вместе с пулей практически равна массе бронепанели - 2.3 кг, энергия равна 6.9 Дж (в тепло перешло 99,66% энергии пули), удельная энергия порядка 0.01 Дж/см2.
Но такой расчёт оказывается явно слишком оптимистичным. Необходимо учитывать, что жесткая броня тоже прогибается под действием пули.

Повторюсь, такие расчёты могут использоваться только для иллюстрации, физические процессы, происходящие при попадании пули в броню, реально на порядки сложнее как для расчёта, так и для понимания.

Сообщение отредактировал akva - Четверг, 15.03.2012, 09:23

Сообщение #2


Бороться и искать, найти... и... перепрятать! Самое интересное в человеке - это мысли, ибо без мыслей он животное!

Уважение: 243
Награды: 63
Сообщение #3
akva, Hamul, очень интересная и познавательная информация,дай бог,чтоб всё это в полном объёме дошло до вооружённых сил,не встретив на пути бюрократических и чиновничьих капканов!..


Военный Сталкер
Уважение: 152
Награды: 34
Облучение: 0%
Сообщение #4
Да друзья посмотрел я некоторые материалы по созданию боевых экзоскелетов и вынужден константировать,американцы пока впереди(малые габариты,вес и большая грузоподъёмность 150кг),но наша страна сейчас испытывает экзу "Боец 21" и по заверению конструкторов к 20-му году аналогов нашей разработке не будет!Ну что-ж время покажет,а пока будем ждать!


И надо мне не мого,чтоб дальше шел по жизни брат,
Не стать врагом у бога,и чтоб не клинил автомат!
Мама Анархия
Уважение: 34
Награды: 12
Облучение: 80%
Форум » Все обо всем » Оружейная комната » СИЗ » Доспехи XXI века. (Основные понятия , требования и классификация бронежилетов.)
Страница 1 из 11
Поиск: