co sprawia, że Kevlar jest tak dobrym materiałem antyballistycznym?

Zdjęcie: pomyśl o Kevlar jako lekkiej nowoczesnej alternatywie dla ciężkich, uciążliwych, średniowiecznych zbroi! Zdjęcie autorstwa sierżanta Nate ’ a Hausera z US Marine Corps.

jeśli przeczytałeś nasz artykuł o kulach, będziesz wiedział, że niszczą rzeczy—i ludzi—ponieważ podróżują z dużą prędkością z ogromnymi ilościami energii kinetycznej. Chociaż nie ma czegoś takiego jak całkowicie „kuloodporne” materiały, takie jak szkło kuloodporne, dobrze chronią nas, pochłaniając (nasiąkając)i rozpraszając (rozprzestrzeniając) energię pocisku.

Kevlar jest doskonałym materiałem antyballistycznym (odpornym na kule i noże), ponieważ potrzeba dużo energii, aby nóż lub kula przeszły przez niego. Szczelne włókna wysoko zorientowanych (ułożonych) cząsteczek polimeru są niezwykle trudne do rozdzielenia: ich rozdzielenie wymaga energii. Kula (lub nóż mocno pchnięty przez napastnika) ma swoją energię „skradzioną” z niego, gdy próbuje się przez nią przebić.Jeśli uda mu się przeniknąć przez materiał, jest znacznie spowolniony i wyrządza znacznie mniejsze szkody.

chociaż Kevlar jest mocniejszy niż stal, jest około 5,5 razy mniej gęsty (gęstość Kevlaris około 1,44 grama na centymetr sześcienny, w porównaniu do stali, która jest okrągła około 7,8-8 gramów na centymetr sześcienny). Oznacza to, że pewna objętość Kevlaru będzie ważyć 5-6 razy mniej niż ta sama objętość stali.Przypomnijmy sobie średniowiecznych rycerzy z ich nieporęcznymi pancerzami: teoretycznie nowoczesny Kevlar zapewnia taką samą ochronę—ale jest wystarczająco lekki i elastyczny, aby nosić go przez znacznie dłuższy czas.

więcej warstw = większa ochrona

Wykres: potrzebujesz większej grubości Kevlar body armor, aby zatrzymać pociski o wyższej prędkości (velocity). W teorii, im grubszy Kevlar, tym krótsza odległość powinna być w stanie przejść kula (im krótsza głębokość penetracji); w praktyce jest to nieco bardziej skomplikowane.

Jeśli myślisz o Kevlarze „pochłaniającym” energię pocisku, jest to dość oczywiste, że większa grubość Kevlaru—więcej warstw materiału związanego razem—zapewni większą ochronę.

ile Kevlaru potrzebujesz, aby zatrzymać kulę? To zależy od Kevlaru i zależy od wagi, typu i prędkości pocisku. Kevlar jest dostępny w różnych wagach-a pociski są również w różnych typach i ciężarach i podróżują z bardzo różnymi prędkościami, z różnymi ilościami energii. Im większy pocisk i im szybciej się przemieszcza, tym więcej energii kinetycznej ma, tym dalej będzie przebijał i tym więcej wyrządzi obrażeń. Potrzebujesz więcej warstw Kevlaru, aby zatrzymać szybsze pociski niż mniejsze, wolniejsze. Zazwyczaj kamizelki kuloodporne mają co najmniej 8-16 warstw Kevlaru i często 32-48 warstw lub nawet więcej. Niektóre kamizelki łączą Kevlar z innymi materiałami, podczas gdy inne używają różnych materiałów zamiast Kevlaru, takich jak Spectra®.

Ogólnie rzecz biorąc, im więcej masz warstw cięższego Kevlaru, tym bardziej chronisz swoją „kuloodporną” zbroję,ale im cięższa, nieporęczna i gorętsza będzie nosić, a tym bardziej ograniczy Twój ruch. Możesz pokryć się milionem warstw Kevlaru, co może zatrzymać większość codziennych kul, ale to nie będzie praktyczne. Istnieje więc kompromis między ochroną a użytecznością. A jeśli chodzi o Kevlar, nie zawsze chodzi o „grubsze równa się lepsze”: jest też inna kwalifikacja. Pociski poruszają się szybko—pocisk karabinowy może jechać 10 razy szybciej niż samochód wyścigowy—i są zaprojektowane tak, aby deformować się, gdy trafiają w rzeczy, aby zadawać więcej obrażeń. Według niektórych ostatnich badań balistycznych, Kevlar w kamizelce kuloodpornej wpłynie na ten proces, czasami dokonując podróży pocisku dalej do celu, niż Jeśli nie (lub mniej) Kevlar zostały wykorzystane. Dlatego potrzebujesz dużo Kevlaru w skutecznych kamizelkach kuloodpornych, zarówno aby umożliwić to, jak może zmienić pocisk i pochłonąć całą energię pocisku.

Kevlar nie zawsze wystarcza

Jeśli chcesz chronić żołnierzy przed pociskami z karabinu szybkostrzelnego, będziesz potrzebował znacznie grubszego pancerza niż Jeśli po prostu chcesz chronić policjantów przed pociskami z pistoletu, które mają niższą prędkość i mniej kinetyczną energy.It ważne jest, aby pamiętać, że żaden materiał nie jest w 100 procentach kuloodporny-a czasami nawet Kevlar to za mało.

widać to wyraźnie w oficjalnej klasyfikacji US National Institute of Justice Body Armor,która plasuje kamizelki kuloodporne i inne zabezpieczenia ciała (wykonane z Kevlaru i innych materiałów)w skali od I do IV ze względu na jego zdolność do ochrony przed pociskami wystrzelonymi z broni o różnej mocy. Na dolnym końcu skali pancerz typu IIA musi chronić przed mniejszymi nabojami pistoletowymi (zazwyczaj 9 mm w pełni metalowymi kamizelkami o wadze 8,0 g lub 0,3 uncji i wystrzeliwanymi z prędkością około 373 m / s lub 834 mph); potrzebujesz do tego co najmniej 16 warstw Kevlaru.Wyżej w skali pancerz typu IIIA musi stawiać opór potężniejszym pociskom ręcznym (np.44 pociski Magnum o masie 15,6 g lub 0,6 uncji i wystrzeliwane z prędkością 436 m / s lub 975 mph); potrzeba dwa razy więcej Kelvara – co najmniej 30 warstw. Ważne jest, aby pamiętać, że nawet Kevlar ma swoje granice. Dla ochrony przed pociskami karabinowymi (zwykłymi lub przeciwpancernymi), które poruszają się znacznie szybciej (850-900 m/s lub 1900-2000 mph) przy znacznie większej energii kinetycznej, Kevlar to za mało: potrzebujesz kamizelki kuloodpornej wykonanej ze stali lub płyt ceramicznych (klasyfikowanych jako typ III I IV).