Как работает бронежилет

Carder

Professional
Messages
2,619
Reputation
7
Reaction score
1,644
Points
113
body-armor-1.jpg

Пуленепробиваемый жилет Pro MAX предназначен для удобного скрытия под обычной одеждой.

Люди носят доспехи тысячи лет. Древние племена, выходя на охоту, прикрепляли на свои тела шкуры животных и растительный материал, а воины Древнего Рима и средневековой Европы накрывали торсы металлическими пластинами перед выходом в бой. К 1400-м годам доспехи в западном мире стали очень сложными. С правильной броней вы были почти непобедимы.

Все изменилось с появлением пушек и орудий в 1500-х годах. Это оружие метает снаряды с высокой скоростью, давая им достаточно энергии, чтобы пробить тонкие слои металла. Вы можете увеличить толщину традиционных материалов для брони, но вскоре они станут слишком громоздкими и тяжелыми для ношения человеком. Только в 1960-х инженеры разработали надежную пуленепробиваемую броню, которую человек мог носить с комфортом. В отличие от традиционных доспехов, этот мягкий нательный доспех сделан не из кусков металла; он изготовлен из современных тканых волокон, из которых можно вшить жилетки и другую мягкую одежду.

Твердый нательный доспех, сделанный из толстых керамических или металлических пластин, работает в основном так же, как и железные костюмы средневековых рыцарей: он достаточно твердый, чтобы отразить пулю или другое оружие. То есть материал брони толкает пулю с той же силой (или почти с той же силой), с которой пуля толкает внутрь, поэтому броня не пробивается.

Обычно жесткий бронежилет обеспечивает большую защиту, чем мягкий, но он гораздо более громоздкий. Офицеры полиции и военнослужащие могут носить такую защиту, когда существует высокий риск нападения, но для повседневного использования они обычно носят мягкую бронежилет, гибкую защиту, которую вы носите, как обычную рубашку или куртку.

Керамика?
Почему бронежилет должен быть сделан из керамических пластин? Плитка для ванной - керамическая, она очень хрупкая и хрупкая. Что хорошего в бронежилете?
Оказывается, есть тысячи различных материалов, относящихся к керамике. Керамика, используемая в бронежилетах, называется оксидом алюминия с химической формулой Al2O3. Сапфиры сделаны из глинозема, а сапфир - очень прочный материал (см. этот сайт).
Вы также можете найти жесткие пластины из полиэтилена. Он толще керамики и не такой прочный, но более легкий.

Мягкий доспех​

body-armor-layers.jpg

В пуленепробиваемом жилете несколько слоев пуленепробиваемой ленты (например, KEVLAR) зажаты между слоями пластиковой пленки. Затем эти слои ткут на носителе, внешнем слое традиционного материала одежды.

Мягкий бронежилет - довольно загадочная концепция: как мягкий предмет одежды может остановить пули? Принцип работы на самом деле довольно прост. По своей сути кусок пуленепробиваемого материала - это просто очень прочная сетка.
Чтобы увидеть, как это работает, представьте себе футбольные ворота. Задняя часть ворот состоит из сетки, образованной множеством длинных веревок, переплетенных друг с другом и прикрепленных к каркасу ворот. Когда вы пинаете футбольный мяч в ворота, мяч обладает определенным количеством энергии в виде инерции вперед. Когда мяч попадает в сетку, он отталкивает тросы в этой конкретной точке. Каждая привязь простирается от одной стороны рамы к другой, рассеивая энергию от точки удара по большой площади.

Энергия дополнительно рассеивается, потому что тросы переплетаются. Когда мяч наталкивается на горизонтальную длину привязи, эта привязь натягивает каждую переплетенную вертикальную привязь. Эти привязи, в свою очередь, тянут все подключенные горизонтальные привязи. Таким образом, вся сетка поглощает инерционную энергию мяча независимо от того, куда мяч попадает.

Если бы вы поместили кусок пуленепробиваемого материала под мощный микроскоп, вы бы увидели похожую структуру. Длинные нити волокна переплетаются в плотную сетку. Разумеется, пуля летит намного быстрее футбольного мяча, поэтому сетку нужно делать из более прочного материала. Самый известный материал, используемый в бронежилетах, - это волокно KEVLAR от DuPont. КЕВЛАР легкий, как традиционное волокно для одежды, но в пять раз прочнее, чем кусок стали того же веса. Сплетенный в плотную сетку, этот материал может поглощать большое количество энергии.
Часть бронежилета не только препятствует попаданию пули в ваше тело, но и защищает от тупых травм, вызванных силой пули. В следующем разделе мы увидим, как мягкий доспех справляется с этой энергией, чтобы владелец не получил серьезных травм.

Помимо кевлара
Кевлар, безусловно, является наиболее распространенным волокном, используемым для изготовления бронежилетов, но в настоящее время разрабатываются и другие материалы.
Наиболее доступным альтернативным волокном является вектран , который примерно в два раза прочнее кевлара. Вектран в 5-10 раз прочнее стали.
Еще одно быстро развивающееся волокно - это паучий шелк. Да, паучий шелк. Козы были генетически сконструированы для производства химических составляющих паучьего шелка, и полученный материал получил название биосталь. Нить из биостали может быть в 20 раз прочнее, чем эквивалентная нить из стали. Также возможно использование куриных перьев. Исследователи из Университета Небраски в Линкольне превращают их в легкую и очень прочную ткань. Поскольку перья имеют мелкую сотовую структуру, они могут быть устойчивы к пулям.

Другой кандидат - углеродные нанотрубки , которые обещают быть даже прочнее, чем шелк паука. Нити из углеродных нанотрубок все еще редки, а ткань - еще реже. CNet сообщает, что текущая цена нанотрубок составляет 500 долларов за грамм. Со временем цены должны упасть, и углеродные нанотрубки станут жизнеспособным волокном для бронежилетов.

Тупая травма и рейтинг устойчивости​

body-armor-2.jpg

Передняя (слева) и задняя (правая) пластины из броневой стали. В пластину стреляли из нескольких винтовочных патронов, все из которых были отклонены. Патрон самого высокого калибра оставил небольшую вмятину на тыльной стороне пластины, но ни один из выстрелов не причинил бы серьезной тупой травмы.

В последнем разделе мы увидели, что кусок мягкого пуленепробиваемого материала работает так же, как сетка в футбольных воротах. Подобно футбольным воротам, он должен «отдавать» определенное количество, чтобы поглотить энергию снаряда.

Когда вы пинаете мяч в футбольные ворота, сетка отодвигается довольно далеко, постепенно замедляя движение мяча. Это очень эффективная конструкция ворот, потому что она не дает мячу отскочить от поля. Но пуленепробиваемый материал не может дать этого, потому что жилет будет слишком глубоко вдаваться в тело владельца в точке удара. Сосредоточение тупой травмы от удара на небольшой площади может вызвать серьезные внутренние повреждения.

Пуленепробиваемые жилеты должны распространять тупую травму по всему жилету, чтобы сила не ощущалась слишком сильно в одном месте. Для этого пуленепробиваемый материал должен иметь очень плотное переплетение. Обычно отдельные волокна скручиваются, увеличивая их плотность и толщину в каждой точке. Чтобы сделать его еще более жестким, материал покрывают смолой и помещают между двумя слоями пластиковой пленки.

Человек в бронежилетах, конечно, все равно будет ощущать энергию удара пули, но по всему туловищу, а не в определенной области. Если все работает правильно, пострадавший серьезно не пострадает.

Поскольку ни один слой не может двигаться на достаточное расстояние, жилет должен замедлять пулю, используя множество разных слоев. Каждая «сеть» немного замедляет пулю, пока она, наконец, не остановится. Материал также вызывает деформацию пули в точке удара. По сути, пуля распространяется на кончике так же, как кусок глины распространяется, если вы бросите его о стену. Этот процесс, который еще больше снижает энергию пули, называется «грибовидным».
Ни один бронежилет не является полностью непробиваемым, и нет бронежилета, который сделает вас неуязвимым для атак. На самом деле сегодня доступен широкий спектр бронежилетов, и типы значительно различаются по эффективности.

Мы только что видели, что современные мягкие доспехи состоят из нескольких слоев сверхпрочной лямки. Этот материал распределяет энергию пули по большой площади, предотвращая проникновение и рассеивая тупую травму. Этот вид брони, как и жесткая броня, значительно различается по эффективности, в зависимости от используемых материалов, а также от конструкции брони.

В США уровни бронежилетов сертифицированы Национальным институтом юстиции (NIJ), который является агентством Министерства юстиции США. Уровни - I, II-A, II, III-A, III и IV. Основываясь на обширных лабораторных испытаниях, исследователи классифицируют любую новую конструкцию бронежилетов по одной из семи категорий: бронежилеты категории I обеспечивают самый низкий уровень защиты, а категория IV - самый высокий. Классы бронежилетов часто описываются тем, от какого оружия они защищаются. На бронежилет самого низкого уровня можно положиться только для защиты от пуль сравнительно небольшого калибра (диаметр), которые имеют меньшую силу при ударе. Некоторые бронежилеты более высокого класса могут защитить от мощного выстрела из дробовика. Категории с I по III-A мягкие и скрытые. Тип III - первый, в котором используются жесткие или полужесткие пластины.

Вообще говоря, броня с большим количеством слоев пуленепробиваемого материала обеспечивает большую защиту. С некоторыми бронежилетами можно добавлять слои. Один из распространенных вариантов дизайна - это создание карманов внутри или снаружи жилета. Когда вам нужна дополнительная защита, вы вставляете в карманы металлические или керамические пластины. Когда такая защита не нужна, можно носить жилет как обычную мягкую броню.

Чтобы определить, насколько эффективна конкретная конструкция брони, исследователи стреляют в нее всевозможными пулями, под разными углами и с любого расстояния. Чтобы броня считалась эффективной против определенного оружия на определенном расстоянии, она должна останавливать пулю, не вызывая опасной тупой травмы. Исследователи определяют тупую травму, лепя слой глины на внутренней стороне брони. Если глина деформируется более чем на определенную величину в точке удара, броня считается неэффективной против этого оружия.

Выбор брони​

body-armor-3.jpg

Пуленепробиваемый жилет для повседневной гражданской одежды.

Может показаться странным, что офицер полиции будет носить бронежилеты категории I, которые будут останавливать только пули относительно небольшого калибра, когда они могут иметь лучшую защиту от более высокого ранга. Но для такого решения есть очень веская причина. Как правило, доспехи более высокого ранга намного крупнее и тяжелее, чем доспехи более низкого ранга, что приводит к нескольким проблемам:
  • Офицер имеет меньшую гибкость и комфорт в более массивной броне, что затрудняет работу полиции. Вы не можете очень хорошо преследовать преступника, когда на вашем торсе лежит огромный груз.
  • Более тяжелая броня может фактически увеличить вероятность серьезного ранения офицера. Нападающий будет более осведомлен о тяжелой бронированной куртке, чем о тонком скрытом жилете, и поэтому может целиться в небронированную часть тела, например, в голову.
  • Дискомфорт от более тяжелой брони повышает вероятность того, что офицер вообще не будет носить никакой защиты. Полицейские управления очень тщательно выбирают пуленепробиваемые жилеты, которые относительно удобны, чтобы офицеры действительно их надели.
Эффективность и комфорт брони обязательно улучшатся в будущем, поскольку технологические компании разрабатывают более легкие и прочные материалы. Мы определенно далеки от непробиваемой брони; но через 50 лет улучшенная броня обеспечит полицейским гораздо больший уровень защиты, когда они идут в ногу со временем. Скорее всего, в ближайшие годы мы также увидим рост числа гражданских бронежилетов . Рынок удобных мягких бронежилетов, которые можно носить под одеждой или даже как верхнюю куртку, постоянно растет. В связи с ростом насилия с применением огнестрельного оружия многие граждане чувствуют себя так, как будто они выходят на поле боя каждый день, и хотят одеваться соответственно.
 
Last edited by a moderator:
Top