RU2153157C1 - Method determining ballistic durability of multilayer armor element from ballistic cloth - Google Patents
Method determining ballistic durability of multilayer armor element from ballistic cloth Download PDFInfo
- Publication number
- RU2153157C1 RU2153157C1 RU99106208A RU99106208A RU2153157C1 RU 2153157 C1 RU2153157 C1 RU 2153157C1 RU 99106208 A RU99106208 A RU 99106208A RU 99106208 A RU99106208 A RU 99106208A RU 2153157 C1 RU2153157 C1 RU 2153157C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ballistic
- indenter
- penetration
- depth
- armor
- Prior art date
Links
- 239000004744 fabric Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 22
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 208000034656 Contusions Diseases 0.000 description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 2
- 230000009519 contusion Effects 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009172 bursting Effects 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000009525 mild injury Effects 0.000 description 1
- 230000009526 moderate injury Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 208000037974 severe injury Diseases 0.000 description 1
- 230000009528 severe injury Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам испытаний материалов и конструкций, а именно к способам определения баллистической стойкости многослойного бронеэлемента из баллистической ткани. The invention relates to methods for testing materials and structures, and in particular to methods for determining the ballistic resistance of a multilayer armored element from ballistic fabric.
Известен и является общепринятым способ оценки баллистической стойкости тканевых бронеэлементов для бронежилетов, заключающийся в размещении испытуемого элемента на имитаторе человеческого тела, например на пластилиновом блоке, в обстреле с требуемой дальности пулями или их имитаторами с фиксированными свойствами (например, скоростью и конструкцией имитатора) и в оценке качества бронеэлемента по установленному критерию, например, по глубине и площади отпечатка на пластилиновом блоке, которые заранее эмпирически связывают с тяжестью запреградной контузионной травмы. Например, в России считают, что при глубине отпечатка до 10 мм наиболее вероятно получение легкой травмы, при глубине 10-20 мм - травмы средней тяжести, при 20-40 мм - тяжелой травмы и при более, чем 40 мм - смертельной травмы. Отсюда делается вывод о том, что максимально допустимым является отпечаток глубиной 20 мм; все бронеэлементы, обеспечивающие меньшую глубину, считаются кондиционными. Этот способ положен в основу стандартных испытаний в США (NIJ St. 0101.03), Германии, европейского стандарта и стандарта России ГОСТ P 50744-95. A known and generally accepted method for assessing the ballistic resistance of fabric armor elements for body armor is to place the test item on a human body simulator, for example, a plasticine block, firing with the required range by bullets or their simulators with fixed properties (for example, the speed and design of the simulator) and assessing the quality of the armor element according to the established criterion, for example, by the depth and area of the imprint on the plasticine block, which are empirically associated in advance with severity zapregradnoy contusion injury. For example, in Russia it is believed that with a print depth of up to 10 mm, mild injury is most likely, with a depth of 10-20 mm - moderate injuries, with 20-40 mm - severe injuries and with more than 40 mm - fatal injuries. From this, the conclusion is drawn that the maximum allowable imprint is a depth of 20 mm; all armored elements providing a shallower depth are considered conditional. This method is the basis of standard tests in the USA (NIJ St. 0101.03), Germany, the European standard and the Russian standard GOST P 50744-95.
Однако недостаток известного способа заключается в том, что он является разрушающим и не допускает дальнейшей эксплуатации тканевых бронеэлементов, требует значительного материально-технического оборудования - баллистического измерительного комплекса, специальных баллистических стволов или оружия и др. Испытания тканевой брони в этих условиях весьма дороги, способ не обеспечивает возможности эксплуатационного контроля бронежилетов. However, the disadvantage of this method is that it is destructive and does not allow further exploitation of fabric armored elements, requires significant material and technical equipment - ballistic measuring complex, special ballistic barrels or weapons, etc. Testing fabric armor under these conditions is very expensive, the method does not provides operational monitoring of body armor.
Известен способ-прототип испытания материалов, заключающийся в закреплении образца и воздействии на его поверхность индентором путем приложения к нему нагружающего усилия. Стойкость материала определяют по глубине продавливания (см. патент РФ N 2088901 МКИ G O1 N 3/42, Б.И. N4, 1997г.). Несмотря на то, что известный способ является неразрушающим, он не пригоден для определения баллистической стойкости многослойных бронеэлементов из баллистических тканей, так как не дает надежной оценки стойкости всего материала, участвующего в процессе торможения пули или осколка. A known prototype method of testing materials, which consists in fixing the sample and exposing the surface of the indenter by applying a loading force to it. The resistance of the material is determined by the depth of bursting (see RF patent N 2088901 MKI G O1 N 3/42, B. I. N4, 1997). Despite the fact that the known method is non-destructive, it is not suitable for determining the ballistic resistance of multilayer armored elements from ballistic fabrics, since it does not provide a reliable estimate of the resistance of all the material involved in the process of braking a bullet or fragment.
Одним из аналогов предлагаемого способа является способ испытаний металлических листовых материалов на продавливание: проба по Эриксону (см. Фридман Я.Б. "Механические свойства металлов". 4.2. "Механические испытания. Конструкционная прочность". Москва, "Машиностроение", 1974, стр.53). В этом случае полосу материала зажимают между двух колец заданной силой, по оси колец вдавливают в материал индентор из высокопрочной стали с наконечником определенной формы и размера и фиксируют диаграмму в координатах "сила продавливания - глубина продавливания" вплоть до разрушения материала, а затем по характеристикам диаграммы делают вывод о способности материала к пластической деформации и штампуемости. Способ используется в качестве технологической пробы для сравнительной оценки деформируемости и не пригоден для неразрушающего эксплуатационного контроля тканевой брони средств индивидуальной защиты. One of the analogues of the proposed method is a method of testing metal sheet materials for punching: Erickson test (see Friedman YB "Mechanical properties of metals. 4.2." Mechanical tests. Structural strength. Moscow, Engineering, 1974, pp. .53). In this case, a strip of material is clamped between two rings with a given force, an indenter made of high-strength steel with a tip of a certain shape and size is pressed along the axis of the rings and a diagram is fixed in the coordinates "burst strength - burst depth" until the material breaks, and then according to the characteristics of the diagram conclude the ability of the material to plastic deformation and stampability. The method is used as a technological test for a comparative assessment of deformability and is not suitable for non-destructive operational control of tissue armor of personal protective equipment.
В основу изобретения положена задача создания способа определения баллистической стойкости многослойного бронеэлемента из баллистической ткани, обеспечивающего надежный неразрушающий контроль бронеэлементов средств индивидуальной защиты (например, бронежилетов) на протяжении всех этапов их хранения и длительной эксплуатации, а также позволяющего осуществлять 100%-ный контроль качества соответствующих бронеэлементов. The basis of the invention is the creation of a method for determining the ballistic resistance of a multilayer armored element from ballistic fabric, which provides reliable non-destructive testing of armored elements of personal protective equipment (for example, body armor) throughout all stages of their storage and long-term operation, as well as allowing 100% quality control of the corresponding armor elements.
Поставленная задача решается тем, что в способе определения баллистической стойкости многослойного бронеэлемента из баллистической ткани, включающем закрепление образца, воздействие на его поверхность индентором путем приложения к нему нагружающего усилия и определение стойкости материала, отличительной особенностью является то, что многослойный бронеэлемент из баллистической ткани закрепляют между двумя плоскими кольцевыми зажимами с постоянным усилием, затем по оси кольцевых зажимов в поверхность бронеэлемента под нагружающим усилием внедряют на заданную глубину индентор, форма, размеры и чистота поверхности которого соответствуют этим же характеристикам пули, а баллистическую стойкость многослойного бронеэлемента из баллистической ткани определяют путем сравнения работы внедрения индентора, вычисляемой по формуле
где А - работа внедрения, Дж, P - текущее нагружающее усилие, Н, L - текущая глубина внедрения, Lo - заданная глубина внедрения, с эталонной работой внедрения, экспериментально определенной предварительно.The problem is solved in that in the method for determining the ballistic resistance of a multilayer armored element from ballistic fabric, including fixing the sample, the impact on its surface by an indenter by applying a loading force to it and determining the resistance of the material, a distinctive feature is that the multilayer armored element of ballistic fabric is fixed between two flat ring clamps with constant force, then along the axis of the ring clamps to the surface of the armored element under the loading force the indenter to a predetermined depth, the shape, size and surface cleanness of which correspond to the same characteristics of the bullet, and the ballistic resistance of a multilayer armored element from ballistic fabric is determined by comparing the work of the indenter penetration, calculated by the formula
where A is the implementation work, J, P is the current loading force, H, L is the current implementation depth, Lo is the specified implementation depth, with the reference implementation work experimentally determined previously.
При этом многослойный бронеэлемент из баллистической ткани закрепляют между двумя плоскими кольцевыми зажимами, соотношение внутреннего и внешнего диаметров которых выбрано в пределах 1: (1,8-7,2), глубина внедрения индентора в испытуемый бронеэлемент составляет от 4 до 35 мм, многослойный бронеэлемент из баллистической ткани закрепляют между двумя плоскими кольцевыми зажимами с усилием от 500 до 10000 Н, а скорость внедрения индентора в поверхность многослойного бронеэлемента составляет от 1 до 200 мм/мин. In this case, a multilayer armored element from ballistic fabric is fixed between two flat annular clamps, the ratio of the inner and outer diameters of which is selected within 1: (1.8-7.2), the depth of penetration of the indenter in the test armored element is from 4 to 35 mm, the multilayer armored element from ballistic fabric is fixed between two flat ring clamps with a force of 500 to 10,000 N, and the speed of indenter penetration into the surface of the multilayer armored element is from 1 to 200 mm / min.
В результате длительной экспериментальной практики было установлено, что с использованием всех отличительных признаков предложенного способа определения баллистической стойкости многослойного бронеэлемента из баллистической ткани удалось добиться высокой степени надежности неразрушающего контроля как вновь изготовленных, так и длительно эксплуатировавшихся или длительно хранившихся многослойных бронеэлементов и других средств индивидуальной защиты, изготовленных из баллистической ткани. As a result of long-term experimental practice, it was found that using all the distinguishing features of the proposed method for determining the ballistic resistance of a multilayer armored element from ballistic fabric, a high degree of reliability of non-destructive testing of both newly manufactured and long-term stored or long-stored multilayer armored elements and other personal protective equipment was achieved, made of ballistic fabric.
Приводим пример осуществления предложенного способа. В качестве испытуемых образцов использовали многослойные бронеэлементы из полиарамидной баллистической ткани ТСВМ ДЖ-1 арт. 56319. Бронеэлементы содержали по 16 слоев указанной ткани и антитравматическую демпфирующую прокладку одной и той же конструкции. Проведенные предварительные баллистические испытания путем обстрела многослойных бронеэлементов пулями Пст из пистолета Макарова с начальной скоростью 300-315 м/с позволили установить баллистическую стойкость бронеэлементов по глубине отпечатка на пластилиновом блоке. За кондиционные были приняты бронеэлементы, обеспечившие глубину отпечатка на пластилиновом блоке менее 20 мм, что соответствовало работе внедрения в их поверхность не менее 90 Дж. Эта величина и была принята за эталонную работу внедрения. После определения эталонной работы внедрения приступили к определению баллистической стойкости многослойных бронеэлементов из полиарамидной баллистической ткани предложенным способом, для чего 16-слойный бронеэлемент укладывали на стол испытательной машины и закрепляли с усилием 4000 Н между двумя плоскими кольцевыми зажимами с размерами по внутреннему диаметру 20 мм и по внешнему диаметру 100 мм, т.е. при соотношении этих размеров 1: 5. Затем закрепленный на подвижном штоке испытательной машины индентор, имеющий форму, размеры и чистоту поверхности, соответствующие этим же характеристикам пули Пст пистолета Макарова, внедряли со скоростью 60 мм/мин по оси кольцевых зажимов в поверхность бронеэлемента на глубину 15 мм и записывали диаграмму внедрения в координатах "нагружающее усилие- глубина внедрения". Работу внедрения вычисляли по формуле
где A - работа внедрения, Дж, Р - текущее нагружающее усилие, Н, L - текущая глубина внедрения, м, Lo - заданная глубина внедрения. Каждый бронеэлемент оценивали по 10 экспериментальным точкам. Результаты испытаний приведены в таблице.We give an example of the implementation of the proposed method. As test samples, multilayer armored elements made of polyaramide ballistic fabric ТСВМ ДЖ-1 art. 56319. Armored elements contained 16 layers of the specified fabric and anti-traumatic damping pad of the same design. The preliminary ballistic tests carried out by firing multilayer armored elements with Pst bullets from a Makarov pistol with an initial speed of 300-315 m / s made it possible to establish the ballistic resistance of the armored elements in depth of the impression on the plasticine block. Armored elements were accepted as air-conditioners, which provided an imprint depth on the plasticine block of less than 20 mm, which corresponded to the work of penetration into their surface of at least 90 J. This value was taken as the reference work of implementation. After determining the implementation reference work, we began to determine the ballistic resistance of multilayer armored elements from polyaramide ballistic fabric by the proposed method, for which a 16-layer armored element was placed on the table of the testing machine and fixed with a force of 4000 N between two flat ring clamps with dimensions of 20 mm in inner diameter and outer diameter 100 mm, i.e. when the ratio of these sizes is 1: 5. Then, the indenter mounted on the moving rod of the testing machine, having the shape, dimensions and surface cleanliness corresponding to the same characteristics of the Makarov pistol Pst bullet, was introduced at a speed of 60 mm / min along the axis of the ring clamps into the armor element surface to a
where A is the implementation work, J, P is the current loading force, H, L is the current implementation depth, m, Lo is the specified implementation depth. Each armored element was evaluated by 10 experimental points. The test results are shown in the table.
Таким образом, все бронепанели с работой внедрения более 90 Дж являются кондиционными и обеспечивают допустимый уровень запреградной контузии. Thus, all armored panels with the introduction of more than 90 joules are air-conditioned and provide an acceptable level of backward contusion.
Заявленный способ может быть рекомендован для оценки баллистической стойкости новых партий баллистических тканей, оценки сохраненной стойкости тканевых бронепанелей в бронежилетах с истекшим сроком хранения или эксплуатации и для текущего инспекционного контроля бронежилетов. The claimed method can be recommended for evaluating the ballistic resistance of new batches of ballistic fabrics, evaluating the stored durability of fabric armored panels in body armor with expired shelf life or operation, and for routine inspection control of body armor.
Claims (5)
где А - работа внедрения, Дж;
Р - текущее нагружающее усилие, Н;
L - текущая глубина внедрения, м;
Lо - заданная глубина внедрения с эталонной работой внедрения, экспериментально определенной предварительно.1. A method for determining the ballistic resistance of a multilayer armored element from ballistic fabric, including fixing the sample, applying an indenter to its surface by applying a loading force and determining the resistance of the material, characterized in that the multilayer armored element of ballistic fabric is fixed between two flat ring clamps with constant force, then along the axis of the ring clamps, an indenter, shape, size and dimensions are inserted into the surface of the armored element under a loading force to a predetermined depth that surface which corresponds with the same characteristics of bullets and ballistic resistance of the armor elements laminated ballistic fabric is determined by comparing the work introducing indenter computed from the formula
where A is the implementation work, J;
P is the current loading force, N;
L is the current penetration depth, m;
L about - the specified depth of implementation with the reference work of implementation, experimentally determined previously.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99106208A RU2153157C1 (en) | 1999-04-06 | 1999-04-06 | Method determining ballistic durability of multilayer armor element from ballistic cloth |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99106208A RU2153157C1 (en) | 1999-04-06 | 1999-04-06 | Method determining ballistic durability of multilayer armor element from ballistic cloth |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2153157C1 true RU2153157C1 (en) | 2000-07-20 |
Family
ID=20217728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99106208A RU2153157C1 (en) | 1999-04-06 | 1999-04-06 | Method determining ballistic durability of multilayer armor element from ballistic cloth |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2153157C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2231040C2 (en) * | 2001-12-06 | 2004-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики им акад. Е.И.Забабахина" | Microhardness estimation method |
| RU2773567C1 (en) * | 2021-06-10 | 2022-06-06 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Военный Учебно-Научный Центр Сухопутных Войск "Общевойсковая Ордена Жукова Академия Вооруженных Сил Российской Федерации" | Method for comparative assessment of bullet resistance of armour plates |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU374504A1 (en) * | 1971-06-07 | 1973-03-20 | йсесоюзнАЯ удТ ЙШО Г.Л | METHOD OF TESTING SHEET MATERIALS FOR DEEP EXTRACT BY ERIXEN |
| US4383450A (en) * | 1979-11-30 | 1983-05-17 | Bergougnan - Benelux | Method and apparatus for determining static and dynamic characteristics from a viscous-elastic material |
| RU2079831C1 (en) * | 1994-06-17 | 1997-05-20 | Дмитрий Михалевич Беленький | Method of determination of mechanical characteristics and device for its implementation |
| RU2088901C1 (en) * | 1992-05-20 | 1997-08-27 | Курская Атомная Электростанция | Method for determining hardness |
| RU2112910C1 (en) * | 1995-10-11 | 1998-06-10 | Акционерное общество открытого типа "Прогресс" | Armor-protection construction |
-
1999
- 1999-04-06 RU RU99106208A patent/RU2153157C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU374504A1 (en) * | 1971-06-07 | 1973-03-20 | йсесоюзнАЯ удТ ЙШО Г.Л | METHOD OF TESTING SHEET MATERIALS FOR DEEP EXTRACT BY ERIXEN |
| US4383450A (en) * | 1979-11-30 | 1983-05-17 | Bergougnan - Benelux | Method and apparatus for determining static and dynamic characteristics from a viscous-elastic material |
| RU2088901C1 (en) * | 1992-05-20 | 1997-08-27 | Курская Атомная Электростанция | Method for determining hardness |
| RU2079831C1 (en) * | 1994-06-17 | 1997-05-20 | Дмитрий Михалевич Беленький | Method of determination of mechanical characteristics and device for its implementation |
| RU2112910C1 (en) * | 1995-10-11 | 1998-06-10 | Акционерное общество открытого типа "Прогресс" | Armor-protection construction |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2231040C2 (en) * | 2001-12-06 | 2004-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики им акад. Е.И.Забабахина" | Microhardness estimation method |
| RU2773567C1 (en) * | 2021-06-10 | 2022-06-06 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Военный Учебно-Научный Центр Сухопутных Войск "Общевойсковая Ордена Жукова Академия Вооруженных Сил Российской Федерации" | Method for comparative assessment of bullet resistance of armour plates |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Guoqi et al. | Penetration of laminated Kevlar by projectiles—I. Experimental investigation | |
| Roseberg et al. | Applying Tate's model for the interaction of long rod projectiles with ceramic targets | |
| Elveli et al. | Performance of thin blast-loaded steel plates after ballistic impact from small-arms projectiles | |
| RU2153157C1 (en) | Method determining ballistic durability of multilayer armor element from ballistic cloth | |
| Zupanc et al. | Surface integrity of shot peened aluminium alloy 7075-T651 | |
| Hills et al. | An analysis of shot peening | |
| Savio et al. | Effect of tile thickness and projectile velocity on the ballistic performance of boron carbide against 12.7 mm AP | |
| RU2662479C1 (en) | Method of evaluation of the life of steel cases of artillery shells | |
| Lesmana et al. | On the importance of the bullet jacket during the penetration process: reversed-ballistic experimental and numerical study | |
| RU2518590C1 (en) | Method of diagnostics of quality of structural materials | |
| Ankersen et al. | The effect of knife blade profile on penetration force in flesh simulants | |
| Fidan et al. | Damage characterization of repeatedly impacted glass fiber reinforced polyester‐armor steel composites with cone beam computed tomography technique | |
| Elveli et al. | Blast-load response of thin steel plates after ballistic impact from small-arms projectiles | |
| Bellow et al. | Residual stresses and fatigue of surface treated welded specimens | |
| Hill et al. | Fatigue performance of laser peened materials | |
| Malaise et al. | An experimental investigation of ceramic block impenetrability to high velocity long rod impact | |
| RU2773567C1 (en) | Method for comparative assessment of bullet resistance of armour plates | |
| Majid et al. | The behavior of projectile ricochet off various wooden targets | |
| Frew | Dynamic response of brittle materials from penetration and split Hopkinson pressure bar experiments | |
| Al-Khazraji | Effect of optimal shot peening time on fatigue life for aluminum alloy 6061-T651 | |
| Bester et al. | Material characterization of a novel new armour steel | |
| Ernst et al. | Ballistic impact behaviour of some ceramics in different environments | |
| Leavy et al. | Fundamental investigation of high-velocity impact of ductile projectiles on confined ceramic targets | |
| Sivakumar et al. | A novel method for imaging the damage pattern in laminated plastic materials subjected to ballistic impact | |
| RU42648U1 (en) | BALLISTIC PROTECTIVE PACKAGE |