Nauka stojąca za działaniem kamizelek kuloodpornych: badanie materiałów i projektowania
W ciągu ostatnich kilku dekad kamizelki kuloodporne stały się niezbędnym wyposażeniem funkcjonariuszy policji, personelu wojskowego i ochroniarzy. Od wczesnych jedwabnych kamizelek używanych do zatrzymywania strzał do nowoczesnych kamizelek balistycznych, które mogą zatrzymać pociski o dużej prędkości i pochłonąć ogromne ilości energii, technologia i nauka związane z pancerzem balistycznym przeszły długą drogę. Pierwszy nowoczesny pancerz balistyczny został wynaleziony przez polskiego wynalazcę o nazwisku Kazimierz Żegleń w 1897 roku. Projekt Żegleńa to miękka, elastyczna kamizelka wykonana z warstw jedwabiu, która mogła być noszona pod odzieżą. Włókna jedwabiu były wystarczająco mocne, aby zatrzymać pocisk bez pęknięcia, ale były również lekkie i przepuszczające powietrze. Wynalazek Żegleńa szybko zyskał popularność i w ciągu kilku lat jednostki policji i wojskowe na całym świecie używały jego jedwabnych kamizelek do ochrony swojego personelu.
Jednak bardzo niewielu ludzi wie o nauce związanej z kamizelkami kuloodpornymi. Dlatego w dzisiejszym wpisie omówimy działanie kamizelek kuloodpornych, jak zatrzymują pociski i jakie mają ograniczenia. Będziemy również badać materiały i wzory używane do produkcji tych kamizelek i jak wpływają one na ich wydajność.
Różne materiały używane do produkcji kamizelek kuloodpornych:
Kamizelki kuloodporne składają się z wielu części wykonanych z różnych materiałów. Po pierwsze, mamy zewnętrzną osłonę, która może być wykonana z szerokiej gamy wytrzymałych tkanin, takich jak nylon 500D. Nylon balistyczny to wytrzymała tkanina nylonowa zaprojektowana do odporności na rozdarcia, otarcia i przebicia, co czyni go idealnym materiałem na zewnętrzne osłony kamizelek kuloodpornych.
Miękkie panele ochronne są wykonane z włókien aramidowych, takich jak kevlar, twaron i dyneema. Te włókna są ze sobą splecione, tworząc elastyczną, lekką i odporną na pociski tkaninę. Miękkie panele ochronne są idealne do ochrony przed pociskami z pistoletów, ale mogą nie być skuteczne przeciwko pociskom zasilanym dużą mocą.
Twarde panele ochronne natomiast są wykonane z ultrawysokocząsteczkowego polietylenu (UHMWPE), materiałów ceramicznych lub kombinacji obu. Panele te są cięższe i grubsze od miękkich paneli, ale zapewniają lepszą ochronę przed pociskami zasilanymi dużą mocą i pociskami przeciwpancernymi.
Czym są włókna aramidowe?
Włókna aramidowe to klasa włókien syntetycznych charakteryzujących się wyjątkową wytrzymałością i odpornością na wysoką temperaturę. Te włókna syntetyczne są wytwarzane poprzez proces chemiczny zwany polimeryzacją, który pozwala na tworzenie długich łańcuchów powtarzających się jednostek związków chemicznych o bardzo silnych wiązaniach. Włókna aramidowe zostały po raz pierwszy opracowane w latach 60. przez amerykańską firmę chemiczną DuPont jako zamiennik stalowych pasów w oponach radialnych. Jednak szybko znalazły zastosowanie w różnych innych branżach ze względu na swoje wyjątkowe właściwości. Obecnie włókna aramidowe są używane we wszystkim, od sprzętu sportowego i żagli wyścigowych po przewody i liny do wierceń naftowych na morzu.
Włókna aramidowe mają niezwykły stosunek wytrzymałości do masy, dzięki czemu są nawet 5 razy mocniejsze od stali o tej samej masie. Sprawia to, że są idealne do zastosowań, które wymagają dużej wytrzymałości i trwałości, ale jednocześnie muszą być lekkie, takie jak kamizelki kuloodporne, hełmy i elementy samolotów. Aramidy mają doskonałą odporność na ciepło, ogień i substancje chemiczne. Mogą wytrzymać temperatury do 400°C bez degradacji ani topnienia, a także są bardzo odporne na kwasy, zasady i rozpuszczalniki organiczne. Dlatego są popularnym wyborem dla odzieży ochronnej noszonej przez strażaków, personel wojskowy i pracowników przemysłowych.
W prostych słowach, włókna aramidowe mają długie powtarzające się struktury cząsteczkowe, które są silnie ze sobą połączone. Dzięki temu mają większą wytrzymałość na rozciąganie niż stal.
Jak działają kamizelki kuloodporne?
Głównym celem kamizelki kuloodpornej jest zapobieganie lub minimalizowanie penetracji pocisków i zapobieganie nadmiernemu odkształceniu panelu po stronie ciała. Osiąga się to poprzez zatrzymanie (tak zwane “grzybowanie”) pocisku i absorpcję lub rozproszenie energii kinetycznej, którą dostarcza wzdłuż swoich włókien. Gdy pocisk uderza w ten panel, cała jego energia jest absorbowana przez włókna, gdy się rozciągają i skręcają. To rozprasza energię pocisku na dużą powierzchnię, zapobiegając penetracji.
Jednak ważne jest pamiętanie, że chociaż pocisk może nie penetrować ciała, gdy nosi się kamizelkę kuloodporną, można odczuć jego uderzenie. W niektórych przypadkach pociski o dużej energii mogą złamać żebra osoby ze względu na siłę uderzenia, nawet jeśli nie penetrują kamizelki.
Aby być precyzyjnym, kamizelki kuloodporne nie są tak naprawdę “kuloodporne” – zamiast tego są zaprojektowane tak, aby były odporne na pociski, co oznacza, że mogą zatrzymać większość pocisków przed penetracją ciała noszącego. Żadna kamizelka nie może zapewnić 100% ochrony przed wszystkimi rodzajami pocisków, a skuteczność kamizelki zależy od czynników takich jak rodzaj pocisku, odległość, z jakiej został wystrzelony, i kąt uderzenia.
Ograniczenia kamizelek kuloodpornych:
Aby w pełni zrozumieć działanie kamizelek kuloodpornych, ważne jest również poznanie ich ograniczeń. Kamizelki kuloodporne nie uczynią cię niezwyciężonym wobec wszystkich pocisków, a znajomość ich ograniczeń pozwala na maksymalne wykorzystanie ich skuteczności.
Kamizelki kuloodporne nie mogą zatrzymać pocisków z karabinów:
Powodem, dla którego kamizelki kuloodporne są nieskuteczne przeciwko pociskom z karabinów, leży w samym projekcie kamizelki. Większość kamizelek kuloodpornych jest zaprojektowana tak, aby zatrzymywać pociski z pistoletów, które mają mniejszą prędkość i mniejszą energię kinetyczną w porównaniu do pocisków z karabinów. Pociski z pistoletów mają zazwyczaj prędkość około 800 stóp na sekundę, podczas gdy pociski z karabinów mogą poruszać się z prędkością ponad 3000 stóp na sekundę. Im szybciej porusza się pocisk, tym więcej energii kinetycznej niesie ze sobą i tym trudniej go zatrzymać.
Chociaż kamizelki kuloodporne mogą nie być skuteczne przeciwko pociskom z karabinów, istnieją inne opcje. Jedną z nich jest użycie kamizelki z płytą, która jest rodzajem pancerza, który można nosić na kamizelce kuloodpornej. Kamizelki z płytą są zaprojektowane tak, aby przechowywać twarde płyty balistyczne wykonane z ceramiki lub stali, które mogą zatrzymać pociski zasilane dużą mocą. Kamizelki z płytą są cięższe i mniej elastyczne niż kamizelki kuloodporne, ale oferują lepszą ochronę przed pociskami z karabinów.
Kamizelki kuloodporne mogą zawodzić na krótkich dystansach:
W niektórych sytuacjach kamizelki kuloodporne mogą zawodzić, gdy są ostrzelane z bardzo bliskich odległości, pociskami o dużej prędkości. Gdy pocisk jest wystrzelony, stale traci energię podczas podróży przez powietrze. Dlatego na bardzo bliskim dystansie pocisk będzie miał znacznie więcej energii niż miałby na odległość 50 lub 100 jardów.
Ponadto, na krótszych dystansach pociski mają znacznie więcej energii, co w niektórych przypadkach może być wystarczające do spowodowania poważnych obrażeń nawet bez penetracji. Na przykład 1 uncja pocisku z karabinu strzelonego z bardzo bliskiej odległości z pewnością wyeliminuje osobę z walki, nawet jeśli nosi kamizelkę kuloodporną. W rzeczywistości, na bliskich dystansach siła uderzenia pocisków może nawet złamać żebra osoby i spowodować poważne obrażenia wewnętrzne.
Tylko niektóre kamizelki kuloodporne są oceniane pod kątem ochrony przed atakami nożem:
To, że kamizelka kuloodporna może zatrzymać pocisk, nie oznacza, że może zatrzymać penetrację noża lub szpikulca. Kamizelki balistyczne są zaprojektowane tak, aby zatrzymywać pociski poruszające się z dużą prędkością; jednak ostre noże, zwłaszcza szpikulce, mogą przebić tkanki z plecionych włókien kamizelek kuloodpornych i penetrować skórę, jeśli mają wystarczającą siłę. Na szczęście na rynku dostępne są rozwiązania, takie jak panel Dual Protection Anti-stab firmy Ace Link Armor, które można znaleźć w modelach kamizelek kuloodpornych.
Podsumowanie:
Kamizelki kuloodporne są wykonane z szerokiej gamy materiałów, co może mieć znaczący wpływ na ich skuteczność i działanie. Większość miękkich paneli balistycznych używanych w kamizelkach kuloodpornych jest wykonana z włókien aramidowych i innych podobnych materiałów o wysokiej wytrzymałości, i mogą one oferować ochronę przed niemal wszystkimi popularnymi rodzajami amunicji.
Jednak ważne jest, aby znać ograniczenia swoich kamizelek kuloodpornych, aby można je było używać w najbardziej skuteczny sposób. Mam nadzieję, że ten wpis pomoże ci zrozumieć, jak działają twoje kamizelki balistyczne i jak wykorzystać je w pełni.
related posts:
Pancerz ciała dla surwiwalistów: Podstawowe wyposażenie dla preppersów
Karabiny vs Strzelby vs Pistolety: Które są najlepsze do obrony domowej?
