polskiEnglish
FirmaProdukcjaTechnologieWspółpraca
Strona główna > Produkcja > Osłony balistyczne > Szczegóły produkcji

Charakterystyka włókien aramidowych i polietylenowych

W bardzo poglądowy sposób wytrzymałość różnego rodzaju włókien ilustruje rysunek zamieszczony poniżej. Z lewej strony podano długość w km, przy której lina z określonego materiału zrywa się pod własnym ciężarem; z prawej - wytrzymałość i średnice lin z tych materiałów mających jednakowy tex równy 160.000.

 

Patrząc na wyżej zamieszczony rysunek należy pamiętać o specyficznym, włókienniczym podejściu do charakteryzowanych materiałów. Podstawowe własności omawianych włókien w porównaniu do włókien poliamidowych i włókien ze szkła S podano na podstawie materiałów informacyjnych firmy DSM w poniższej tabeli.

Wytrzymałość i moduł sprężystości przy rozciąganiu i niektóre inne charakterystyki włókien stosowanych w balistyce

(według materiałów informacyjnych firmy DSM)

 
Gęstość
[g/cm2]
Wytrzymałość
[N/Tex}
Moduł
[N/Tex]
Wydłużenie przy zrywaniu
[%]
Szybkość dźwięku
[km/s]

DYNEEMA SK 60

0,97

2,8

91

3,5

9,6

DYNEEMA SK 65

0,97

3,1

90

3,6

9,8

DYNEEMA SK 66

0,97

3,3

101

3,7

10,0

Aramid

1,44

2,05

41

3,6

6,3

Aramid balistyczny

1,44

2,35

52

3,6

8,2

Poliamid HT

1,14

0,8

5

20,0

2,2

Szkło S

2,50

1,85

34

5,2

5,8

Jak wynika z wyżej przytoczonych danych, włókna Dyneema wyróżniają się spośród innych wysokowytrzymałych włókien stosowanych w balistyce bardzo niską gęstością. Ta cecha powoduje, że ich wytrzymałość i moduły mierzone w jednostkach włókienniczych są bardzo wysokie, co widać było na pierwszym rysunku i co ilustruje poniższy wykres.
 
Wykres ilustrujący wytrzymałość i moduły sprężystości włókien z różnych materiałów

Materiały balistyczne

Włókna aramidowe i włókna Dyneema są stosowane w osłonach balistycznych przede wszystkim w postaci specjalnych, gęsto tkanych tkanin. Jako materiał włókien stosowane są specjalne, wytrzymalsze odmiany materiału wyjściowego: KEVLAR 49, Kevlar HT, Twaron CT, Dyneema SK 66. W przypadku Dyneemy stosowane są także specjalne, nietkane materiały jak Dyneema Fraglight czy jednokierunkowe maty do prasowania UD 66.

Materiały te w postaci wielowarstwowych, zszywanych pakietów tworzą tzw. miękkie osłony balistyczne (kamizelki kuloodporne, maty przeciwodłamkowe); w postaci sprasowanych kompozytów z matrycą polimerową tworzą sztywne osłony balistyczne (hełmy ochronne, tarcze, pancerze).


Efektywność ochrony balistycznej zależy od szeregu czynników, ż których jako najważniejsze możemy wymienić:

  • Rodzaj materiału włókna,
  • Grubość włókna,
  • Splot tkaniny, czy układ włókien w macie,
  • Preparacja tkaniny,
  • Ilość warstw materiału,
  • Sposób zszycia i przestębnowania (dla osłon miękkich),
  • Rodzaj i jakość kompozytu (dla osłon sztywnych).
Surowcem do wykonywania kompozytowych, sztywnych osłon balistycznych są zazwyczaj gotowe preimpregnaty. Dla włókien aramidowych są to przeważnie specjalne, warstwowe preimpregnaty z modyfikowaną żywicą fenolową (zawartość spoiwa tworzącego warstwę na powierzchni tkaniny wynosi około 14%); włókna Dyneema są dostarczane jako preimpregnat PE/PE, przy czym dla hełmów jest to preimpregnat z tkaniną a dla płyt pancerzy płaskich mata UD 66.


Przy wyborze określonych materiałów balistycznych istotna jest analiza ich zalet i charakterystycznych właściwości. Za włóknami aramidowymi przemawia ich niepalność, stabilność termiczna, wysokie wskaźniki ochrony balistycznej i ugruntowana pozycja na rynku. Najpowszechniej stosowanym hełmem kompozytowym (z tkanin aramidowych) jest amerykański model o nazwie PASGT.

Zaletami włókien Dyneema jest czysty ekologicznie i mniej energochłonny proces produkcji, dobra odporność na promieniowanie UV i chemikalia, nieograniczona w czasie trwałość materiałów do przetwórstwa, zachowanie pełnej odporności balistycznej niezależnie od stopnia zawilgocenia, mniejszy ciężar w stosunku do osłon aramidowych o tym samym stopniu ochrony balistycznej. Materiały te są jednak palne i mają mniejszą odporność mechaniczną na zarysowanie. Tym nie mniej znajdują uznanie u niektórych producentów hełmów (np. siły pokojowe ONZ) oraz przy wykonywaniu sztywnych osłon balistycznych w statkach i okrętach wojennych.

 

Ocena stopnia ochrony balistycznej

Jak wynika z analiz konfliktów wojennych ostatnich lat 75 - 80% kontuzji na polach bitew spowodowana jest odłamkami min, bomb i pocisków a nie kulami. Dlatego też fakt ten uwzględniono w najczęściej stosowanej metodzie oceny stopnia ochrony balistycznej jaką jest obowiązująca w NATO od 1985 roku norma STANAG 2920.

W metodzie tej określa się parametr V50, oznaczający prędkość w m/s, przy której istnieje 50% prawdopodobieństwo, że standardowy odłamek o masie 1,1 g przebije badaną osłonę balistyczną.

Próby strzeleckie określające parametr V zostaje poziom ochrony balistycznej:

Norma Poziom ochrony Prędkość odłamka
(m/s)
Mil STD 662 E
UK/SC/4697
STANAG 2920
F 1 380 - 400
F 2 450 - 470
F 3 500 - 520

Kolejnym podstawowym parametrem osłon balistycznych jest ich wytrzymałość na przestrzelenie. Powszechnie stosowane są normy:

US Standard: National Institute of Justice
Ballistic Resistant of Police Body Armour
NIJ Standard 0101.03 (1987)
German Standard: Technische Richtlinie Schutzwesten (Dec. 1994)
UK Standard: PSDB Ballistic Body Armour Standard (1993)

Próby strzeleckie dla osłon miękkich (kamizelki kuloodporne, koce, plandeki) polegają na oddaniu sześciu strzałów ze stanowiska próbnego, przy czym strzały 1, 2 i 3 oddawane są po wierzchołkach trójkąta równoboczego o boku 250 mm, strzały 4 i 5 w ramiona, a strzał 6 - w środek trójkąta. Strzały 1,2,3 i 6 oddawane są prostopadle do osłony, strzały 4 i 5 - z odchyleniem 300 od pionu.

Schemat strzelania przedstawia poniższy rysunek:

Przykład określenia klas kuloodporności dla kamizelek kuloodpornych według najczęściej stosowanej normy NIJ 0101.03 przedstawia poniższa tabela:
 

Klasa kuloodporności

Amunicja

Ciężar pocisku (Grain)

Prędkość pocisku (m/s)

Energia pocisku

(J)

Przykładowe rodzaje broni

I i II A

.357 magnum JSP Rem

158

396

770

Colt King

9mm RG 2Z

115

347

460

Cobra, Glock, Ruger P-85,

S-Wesson 5906

II

.357 Magnum JSP Rem

158

440

960

S-Wesson Combat

9 mm FMJ Parabellum

123

355

500

Glauberyt,

Mini Uzi,

II Plus

9 mm GECO

123

410

670

Ingram

III A

.44 Magnum SWC-GC

240

441

1510

Desert Eagle

9 mm FMJ Rem

124

441

780

UZI

III A special

7,62mm Tokariew AP

90

470

b.d.

Pistolet TT wz 33 (poza normą NIJ)

III

.308 Winchester FJ/S-c

155

838

b.d.

Karabiny NATO kal. 7,62

IV

7,62 x 51 FJ/H-C

155

838

b.d.

Karabin Springfield kal. 7,62

IV Special

7,62 x 39 FJ/H-C

128

720

b.d.

7,62 kbk AKM

AK-47 Kałasznikow


  Copyright by Bella 2009 | Polityka Prywatności