Technologie de défense —— Étude expérimentale des capacités de protection contre les balles de Kevlar, de poids et de nombre de couches différents, avec des projectiles de 9 mm

2.1.Gel balistique

Le gel balistique était fabriqué à partir de gélatine non aromatisée. La densité et la consistance du gel doivent être les mêmes que celles utilisées par le Federal Bureau of Investigation (FBI). Pour atteindre la même cohérence, les instructions données dans la réf. [30] ont été suivis et il a été testé par rapport aux normes décrites dans la réf. [31].

8 tasses (250 ml) de poudre de gélatine non aromatisée (environ 1,25 kg) sont mélangées avec 8 L d'eau (1 partie de gélatine pour 4 parties d'eau) jusqu'à ce que toute la poudre soit dissoute. Après avoir versé la solution dans les récipients (des récipients de 2 x 5 L ont été utilisés pour le mélange ci-dessus), 5 gouttes d'huile essentielle (huile essentielle de feuille de cannelle) ont été versées sur la solution et agitées doucement dans celle-ci. La raison de l'huile essentielle est de permettre aux bulles de la solution de se dissiper et de donner au gel balistique une odeur améliorée. La solution est placée dans les récipients placés au réfrigérateur. Le gel balistique était prêt à être utilisé 36 h après sa fabrication, puis il a été enveloppé dans un emballage de cellophane. Une vidéo montrant les détails de fabrication du gel balistique est disponible surhttps://www.youtube.com/watch?v=0nLWqJauFEw.

La densité du gel balistique a été calculée à 996 km / m3(99,6% de la densité de l'eau). La densité moyenne du sang, de la graisse et des muscles humains [32], qui est la consistance de la chair humaine, est de 1004 kg / m3. Une différence de 0,8% dans les densités est considérée comme acceptable pour que le gel balistique reproduise la chair d'un corps humain.

2.2.Kevlar échantillons

Trois poids de tissu Kevlar ont été utilisés dans les tests, à savoir 160 GSM, 200 GSM et 400 GSM. Puisque le Kevlar peut être utilisé comme matériau tissé, la résistance la plus élevée du matériau pourrait être utilisée dans une orientation de 0 à 90. Les échantillons ont été empilés avec une orientation − 45 / +45 (quasi-isotrope) qui absorbe plusénergielors de l'impact de 0 à 90 orientations empilées les unes sur les autres [33]. Les échantillons qui ont été utilisés dans les tests ont été réalisés en multiples de 3 couches où chaque échantillon a été stratifié de l'ordre de 90 / ± 45/90. Lorsque deux ou trois échantillons ont été placés l'un sur l'autre, cela a été fait de telle sorte que la dernière couche d'un échantillon a été placée à 45 ° de la couche suivante de l'échantillon suivant.

Les feuilles de Kevlar ont été divisées et coupées en feuilles de format A4 pour les préparer à être liées ensemble à l'aide de la résine époxy et du durcisseur recommandés. Les échantillons ont été laissés à sécher. Les échantillons ont été coupés après que la résine ait pris et boulonné les uns aux autres et ont été placés en position pour les essais à effectuer.

Des tests balistiques ont été réalisés à l'aide de deux types de munitions, à savoir, à gaine entièrement métallique (FMJ) et à pointe creuse gainée (JHP) du calibre 9 mm Parabellum (P ou Para pour faire court). La méthode utilisée pour tester les échantillons est décrite ci-après:

• 1)

• Un chronographe d'arme à feu a été mis en place pour mesurer la vitesse des balles. Le chronographe a été placé à 2 m de la bouche des armes à feu pour empêcher la flamme de la bouche de donner des lectures inexactes.

• 2)

• Un test de base a été effectué pour déterminer la vitesse de la balle directement dans le gel balistique. La cinétiqueénergieéquationE=(1/2)mv2" role="presentation" style="font-family: "times new roman"; display: inline-block; line-height: normal; font-size: 16.2px; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; position: relative;">a été utilisé pour déterminer l'énergie et la distance de pénétration dans le gel balistique.

• 3)

• leKevlardes échantillons ont ensuite été placés devant le gel balistique et celui-ci a été placé à 1 m du chronographe. La raison de la distance de 1 m est de reproduire le pire des cas où une personne ou un objet est abattu de près.

• 4)

• L'échantillon a été tourné avec le projectile traversant le chronographe pour déterminer sa vitesse initiale. Après cela, l'échantillon est pénétré et le projectile est logé dans le gel balistique. Les vitesses des tests ont été utilisées pour obtenir unvitesse moyennelecture qui a été utilisée pour mettre à jour les valeurs à l'étape 2.

• 5)

• La distance de pénétration dans le gel balistique a été mesurée et enregistrée.

• 6)

• L'étape 2 a été répétée pour chaque type de munition utilisé dans les tests. Les étapes 3 à 5 ont été répétées pour chaque échantillon de Kevlar. Un test avec des munitions spécifiques a été répété si le projectile ne se déplaçait pas directement dans le gel balistique ou s'il pénétrait l'échantillon de Kevlar dans une zone considérée comme non structurellement saine.

Avec les échantillons à 3 couches, les projectiles 9 mm Parabellum FMJ ont voyagé un peu moins par rapport au boîtier sans Kevlar. Les projectiles à pointe creuse ont voyagé plus loin que le boîtier sans Kevlar. Le projectile Parabellum 9 mm (numéro 4) ne s'est pas beaucoup déformé, mais la gaine en laiton a commencé à arracher le projectile.

Les tests qui ont été menés avec 6 couches de 160 GSM Kevlar ont indiqué que les projectiles à pointe creuse Parabellum 9 mm allaient plus loin que les tests de pénétration sans Kevlar avec le projectile numéro 4 allant presque à la même distance que celui d'un projectile FMJ.

Avec les 9 couches de 160 GSM Kevlar, les distances correspondantes parcourues par les projectiles dans le gel ont montré que les projectiles numéros 1, 3 et 4 allaient plus loin après avoir traversé les 9 couches de 160 GSM Kevlar, par rapport aux projectiles tirés dans le balistique. gel (pas de Kevlar).

Les tests réalisés avec 12 couches de 160 GSM Kevlar montrent que tous les projectiles montrent une tendance à la baisse de la profondeur de pénétration par rapport à 9 couches.

Comme on le voit dansFig.3, les profondeurs de pénétration des projectiles fluctuent avec la profondeur au fur et à mesure que le nombre de couches augmente, mais une diminution est observée de 9 à 12 couches dans tous les cas. Il a été observé que les projectiles à pointe creuse pénétraient dans les couches de Kevlar et, au cours du processus, la pointe creuse était bloquée avec le matériau Kevlar. Une fois que ces projectiles à pointe creuse atteignent le gel balistique, ils fonctionnent de la même manière qu'un projectile FMJ. En raison de la raison mentionnée ci-dessus avec les échantillons de Kevlar utilisés, les projectiles ont pénétré plus loin dans le gel balistique par rapport aux tests effectués sans Kevlar. Ce n'est qu'une fois que suffisamment de couches de Kevlar ont été pénétrées pour absorber suffisamment d'énergie, que le projectile a montré les caractéristiques d'une pénétration réduite dans le gel balistique. Cette caractéristique a été observée dans les autres tests, avec les différents poids Kevlar tels que présentés dans cet article.

3.4.200 GSMKevlar

Les tests réalisés avec 3 couches de 200 GSM Kevlar montrent que les projectiles 9 mm Parabellum FMJ ont traversé le gel balistique et que les distances parcourues par rapport au boîtier sans Kevlar n'ont pas été réduites. Les projectiles à pointe creuse Parabellum de 9 mm ont poussé comme prévu, et le projectile Parabellum numéro 4 de 9 mm avait la gaine en laiton logée dans le gel balistique, mais le projectile de plomb a continué et s'est arrêté comme enregistré dansFig.4.

Avec 6 couches de 200 GSM Kevlar, on a observé que la distance de pénétration du projectile 1 dans le gel balistique diminuait tandis que les projectiles 2, 3 et 4 allaient plus loin dans le gel balistique par rapport au boîtier sans Kevlar.

Les tests effectués avec 9 couches de 200 GSM Kevlar montrent que le projectile numéro 2 a voyagé plus loin dans le gel balistique par rapport au boîtier sans Kevlar. On a observé que les projectiles 3 et 4 avaient du Kevlar bloqué dans la pointe creuse qui l'empêchait de se multiplier. Les projectiles 3 et 4 ont pénétré plus loin dans le gel balistique après avoir pénétré 9 couches de 200 GSM Kevlar par rapport au boîtier sans Kevlar.

Lors des tests réalisés avec 12 couches de Kevlar 200 GSM, il a été observé que les projectiles Parabellum FMJ 9 mm, numéros 1 et 2, avaient une tête plus plate après pénétration. Le projectile numéro 4, même s'il n'avait pas beaucoup poussé avec la pointe creuse bloquée avec du Kevlar, était plus aplati dans la tête. Le projectile numéro 3 n'a pas beaucoup poussé, mais il y avait des preuves que la pointe de la tête était déformée.

Les tests effectués avec 15 couches de 200 GSM Kevlar, avaient les deux projectiles FMJ indiquant des signes de prolifération. Les projectiles numéros 1 et 2 montrent une diminution de la profondeur de pénétration dans le gel balistique par rapport au boîtier sans Kevlar. Dans le cas présent, les projectiles 3 et 4 ont été arrêtés par les couches de Kevlar.

Comme on le voit dansFig.4, lorsque les moyennes entre les points sont considérées, cela semble indiquer qu'un gradient linéaire de pénétration décroissante dans le gel balistique se produit, une fois qu'un pic à environ 6 couches de 200 GSM Kevlar a été atteint. Le Kevlar 200 GSM affiche de meilleures performances que le Kevlar 160 GSM, comme prévu. A 15 couches du Kevlar 200 GSM, les projectiles numéros 3 et 4 ont été arrêtés, mais pas les projectiles numéros 1 et 2. Suivant la pente moyenne, on estime que les projectiles numéros 1 et 2 seront arrêtés en utilisant éventuellement 18 et 21 couches de 200 GSM Kevlar, respectivement.

• Les tests 400 GSM Kevlar ont été réalisés en utilisant des échantillons de 3, 6, 9 et 12 couches, comme indiqué par les résultats présentés dansFig.5.

4. analyse et discussion des résultats

Remerciements

La recherche a été partiellement financée par leFondation nationale de la recherche. Les entreprises et personnes suivantes sont reconnues pour leur aide, leurs conseils et l'utilisation de leurs installations, par ordre alphabétique: Borrie Bornman, John Evans, Centre d'évaluation et de formation des armes à feu (+27 39 315 0379;fcatc1@webafrica.org.za), Henns Arms (marchand d'armes à feu et armurier;www.hennsarms.co.za;info@hennsarms.co.za), River Valley Farm& Réserve naturelle (+27 82 694 2258;http://www.rivervalleynaturereserve.co.za/;info@jollyfresh.co.za), Marc Lee, David et Natasha Robert, Simms Arms (+27 39 315 6390;http://www.simmsarms.co.za;simmscraig@msn.com), Southern Sky Operations (+27 31 579 4141;www.skyops.co.za;mike@skyops.co.za), Louis et Léonie Stopforth. Il faut noter que les opinions des auteurs de cet article ne sont pas nécessairement celles des entreprises, organisations et individus mentionnés ci-dessus. Les auteurs n'ont reçu aucun gain financier pour les tests effectués.