防弾チョッキについての完全な知識

ボディアーマーはGGquot;弾丸や破片の運動エネルギーを吸収および放散し、侵入を防ぎ、人体の保護された部分を効果的に保護することができる一種の衣服です。" 使用の観点から、ボディアーマーは警察と軍隊の2つのタイプに分けることができます。 素材の観点から、ボディアーマーはソフト、ハード、ソフトとハードの3つのタイプに分けることができます。 ソフトボディアーマーの素材は、主に高性能繊維で作られています。 これらの高性能繊維は、一般的な材料よりもはるかに高いエネルギー吸収能力を持ち、防弾チョッキ機能を備えています。 そして、この種のボディアーマーは一般的にテキスタイルの構造を採用しているため、かなりの柔らかさがあります。ソフトボディアーマーと呼ばれます。 防弾チョッキは、特殊鋼、超アルミニウム合金などの金属材料、または酸化アルミニウム、炭化ケイ素などの硬質非金属材料を主な防弾材料として使用しています。 これから作られたボディアーマーは一般的に柔軟性がありません。


前書き

防弾チョッキは、鎧のような弾丸の損傷を減らすために使用される保護服です。 彼らは警察と軍隊によって着用されています。

これらの保護服のほとんどは、ライフルの弾丸の種類、スタイル、素材、または口径に関係なく、大口径のライフルまたはライフルに対する保護がほとんどまたはまったくないため、上記の名前は多かれ少なかれ誤称です(この例外は一般的にできません.22 LRタイプ、通常は大口径のライフルとライフルの弾丸を保護できます。)これらのベストは、ピストル弾の種類、スタイル、素材、口径に関係なく、ピストルから発射されるピストル弾に対する幅広い防御を提供します。

一部のタイプのボディアーマーには金属製のエクステンション(スチールまたはチタン)があり、ボディの重要な部分にセラミックまたはポリエチレンのプレートを追加して保護を強化できます。 弾丸がフィラーに当たった場合、これらのプロテクターはすべてのピストルと一部のライフルを効果的に保護できます。 このタイプのベストは、高度な弾道技術によりGGが「ケブラーのみのGG」となるため、軍事用途の標準となっています。 ベストが無効-ベストのCRISATNATO規格には、チタンの裏地が含まれています。 一部のベストは、ナイフの攻撃から保護するようにも設計されています。


身体保護具

弾丸や榴散弾の損傷から人体を保護するために使用されます。 防弾チョッキは主にジャケットと防弾チョッキの2つの部分で構成されています。 衣類のカバーは、多くの場合、化学繊維織物で作られています。 防弾層は、金属(特殊鋼、アルミニウム合金、チタン合金)、セラミック(コランダム、炭化ホウ素、炭化ケイ素)、ガラス鋼、ナイロン、ケブラー、およびその他の材料でできており、単一または複合の保護構造を形成します。 防弾層は、弾丸または榴散弾の運動エネルギーを吸収し、低速の弾丸または榴散弾に対して明らかな保護効果をもたらし、人間の胸部および腹部への損傷を軽減することができます。 ボディアーマーには、歩兵、飛行要員、および大砲用のボディアーマーが含まれます。


概要概要

一種の保護具として、ボディアーマーが持つべきコアパフォーマンスは弾道パフォーマンスです。 機能的な服の一種であると同時に、一定の着用特性も備えている必要があります。


弾道性能

ボディアーマーの防弾性能は、主に次の3つの側面を反映しています。

(1)反ピストルおよびライフルの弾丸:多くのソフトボディアーマーはピストルの弾丸から保護できますが、ライフルの弾丸またはより高エネルギーの弾丸から保護するには、セラミックまたはスチールの防弾プレートが必要です。

(2)防弾破片:爆弾、地雷、砲弾、手榴弾などのさまざまな爆発物の爆発によって生成される高速の破片は、戦場での主な脅威の1つです。 調査によると、戦場で兵士が直面する脅威の順序は、榴散弾、弾丸、爆風、熱です。 したがって、防弾ピースの機能を強調する必要があります。

(3)非貫通ダメージの防止:ターゲットに命中した後、弾丸は大きな衝撃を与えます。 人体へのこの衝撃によって生じる損傷は、しばしば致命的です。 この種の怪我は浸透を示しませんが、内部の怪我を引き起こす可能性があり、重症の場合は生命を脅かす可能性があります。 したがって、非貫通性の怪我を防ぐこともボディアーマーの重要な機能です。


パフォーマンスを取る

一方で、ボディアーマーの着用性能要件は、ボディアーマーが防弾性能に影響を与えることなく可能な限り軽量で快適でなければならないことを意味し、人々は着用後もさまざまなアクションをより柔軟に実行できます。 もう1つは、GGquot;衣類-人体GGquot;の微気候環境に適応する衣類の能力です。 システム。 ボディアーマーについては、ボディアーマーを着用した後も、GG quot; man-clothes"の基本的な熱と湿気の交換状態を維持し、内面に湿気が蓄積しないようにすることが望まれます。人体に不快な熱と湿気を引き起こす可能性があるボディアーマーの。 感覚、物理的な消費を減らします。 さらに、その特別な使用環境のために、他の武器や装備とのボディアーマーの適合性も考慮する必要があります。


開発パス

重要な個人用保護具として、ボディアーマーは金属装甲保護パネルから非金属合成材料、さらには純粋な合成材料へと移行しました。

合成材料や金属装甲板、セラミック保護シートなどの複合システムへの材料開発のプロセス。 人間の鎧の原型は古代にさかのぼることができます。 原始的な人々は、体の怪我を防ぐために、胸部プロテクターの素材として天然繊維の編組ベルトを使用していました。 武器の開発は、人間の鎧の対応する進歩を余儀なくされました。 19世紀の終わりには、日本の中世の鎧に使用されていた絹は、米国で生産された防弾チョッキにも使用されていました。 1901年にウィリアム・マッキンリー大統領が暗殺された後、ボディアーマーは米国議会の注目を集めました。 このボディアーマーは低速のピストル弾(弾速122 m / s)からは保護できますが、ライフル弾からは保護できません。 このように、第一次世界大戦では、天然繊維織物と鋼板で作られた防弾チョッキが登場しました。 厚い絹の服はかつて防弾チョッキの主要な構成要素でした。 しかし、絹は塹壕で急速に劣化します。 この欠陥は、限られた防弾能力と絹の高コストと相まって、第一次世界大戦中に米国陸軍兵器局によって無視され、人気を博しなかった絹の防弾チョッキを作りました。 第二次世界大戦では、榴散弾の致死性が80%増加し、負傷者の70%が胴体の負傷で死亡しました。 参加国、特に英国と米国は、ボディアーマーを開発するための努力を惜しみませんでした。

1942年10月、イギリス軍は最初に3枚の高マンガン鋼板で構成される防弾チョッキの開発に成功しました。 1943年には、23種類のボディアーマーが試験生産され、米国で正式に採用されました。 この時期の防弾チョッキは、主な防弾素材として特殊鋼を使用していました。 1945年6月、米陸軍はアルミニウム合金と高強度ナイロンで作られた防弾チョッキの開発に成功しました。 モデルはM12歩兵用ボディアーマーでした。 なかでもナイロン66(学名ポリアミド66繊維)は当時発明された合成繊維です。 その破壊強度(gf / d:グラム力/デニール)は5.9-9.5であり、その初期弾性率(gf / d)は21-58です。 、比重は1.14g /(cm)3で、強度は綿繊維のほぼ2倍です。 朝鮮戦争中、米陸軍は12層の防弾ナイロン製のT52フルナイロンボディアーマーを装備し、海兵隊はM1951ハードGG quot; Doron GGquot;を装備していました。 重量2.7〜3.6kgのグラスファイバー防弾チョッキ。 の間に。 ナイロン製のボディアーマーは、兵士にある程度の保護を提供できますが、サイズが大きく、重量は最大6キログラムです。 1970年代初頭、超高強度、超高弾性率、高温耐性を備えた合成繊維であるケブラーは、米国のデュポンによって開発に成功し、防弾の分野で急速に応用されました。 この高性能繊維の出現により、ソフトテキスタイルボディアーマーのパフォーマンスが大幅に向上すると同時に、ボディアーマーの快適性が大幅に向上します。 米軍は、ケブラーを使用してボディアーマーを作成することを主導し、軽量と重量の2つのモデルを開発しました。

新しいボディアーマーは、ケブラー繊維生地を主素材とし、防弾ナイロン布をエンベロープとして使用しています。 軽量ボディアーマーは6層のケブラー生地で構成され、中程度の重量は3.83kgです。 ケブラーの商品化に伴い、ケブラーGG#39;の優れた総合性能は、間もなくさまざまな国の軍の防弾チョッキに広く使用されるようになりました。 ケブラーの成功とその後のトワロンとスペクトラの登場、そしてそれらのボディアーマーへの応用は、高性能繊維繊維を特徴とするソフトボディアーマーをより人気のあるものにし、その適用範囲は軍隊に限定されず、徐々に警察に拡大されましたと政界。 ただし、高速の弾丸、特にライフルで発射される弾丸の場合、純粋なソフトボディアーマーはまだ機能しません。 このため、人々はソフトとハードの複合ボディアーマーを開発し、強化パネルまたはインサートプレートとして繊維複合材料を使用して、ボディアーマー全体の防弾性能を向上させました。 要約すると、現代のボディアーマーの開発には3世代があります。最初の世代はハードボディアーマーで、主に特殊鋼、アルミニウム合金、その他の金属を防弾チョッキとして使用しています。 このタイプの防弾チョッキの特徴は次のとおりです。衣類は厚くて重く、通常は約20 kgで、着心地が悪く、人間の活動に大きな制限があり、ある程度の弾力性がありますが、製造は簡単です。二次フラグメント。 第二世代のボディアーマーはソフトボディアーマーで、通常は多層ケブラーなどの高性能繊維生地で作られています。 軽量で、通常2〜3 kgしかなく、柔らかな風合い、フィット感、着心地が良いです。 内部に着用すると隠蔽性が高く、警察や警備員、政治関係者が日常的に着用するのに特に適しています。 使用する。 防弾能力に関しては、一般的に5メートル離れたピストルから発射される弾丸を防ぐことができ、二次榴散弾を生成しませんが、弾丸が当たった後に大きく変形し、特定の非貫通損傷を引き起こす可能性があります。 さらに、ライフルや機関銃から発射される弾丸の場合、一般的な厚さのソフトボディアーマーは抵抗するのが困難です。 第三世代のボディアーマーは複合ボディアーマーです。 一般的に、外層には軽量セラミックシートが使用され、内層にはケブラーなどの高性能繊維織物がボディアーマーの主な開発方向です。


防弾メカニズム編集

ボディアーマーには基本的に2つの防弾メカニズムがあります。1つは発射体の断片化後に形成された断片を跳ね返すことです。 もう1つは、弾頭の運動エネルギーを防弾材料を通して放散させることです。 1920年代と1930年代に米国によって開発されたボディアーマーの最初のバッチは、丈夫な衣服に取り付けられた重なり合う鋼板によって保護されていました。 このボディアーマーとその後の同様のハードボディアーマーは、弾丸や榴散弾を弾き飛ばしたり、弾丸を壊してエネルギーを消費および分解したりすることで、防弾の役割を果たします。 高性能繊維を主な防弾素材として使用するソフトボディアーマーの場合、防弾メカニズムは主に後者、つまりGG quot; catch GGquot;の原料として高強度繊維を使用することです。 防弾の目的を達成するための弾丸または榴散弾。 研究によると、柔らかい防弾チョッキがエネルギーを吸収する方法は5つあります。

(1)布の変形:弾丸の入射方向の変形および入射点の近くの領域の伸縮変形を含む。

(2)布地の破壊:繊維の細動、繊維の破損、毛糸構造の崩壊、および布地の構造の崩壊を含む。

(3)熱エネルギー:エネルギーは摩擦によって熱エネルギーとして放散されます。

(4)音響エネルギー:弾丸が防弾層に当たることによって発生する音によって消費されるエネルギー。

(5)発射体の変形。 防弾機能を向上させるために開発されたソフトとハードの複合ボディアーマーの防弾メカニズムは、GG quot; soft and hard GGquot;で要約できます。 弾丸がボディアーマーに当たったときの最初の効果は、鋼板や強化セラミック材料などの硬い防弾材料です。 この接触の瞬間に、弾丸と硬い防弾材料の両方が変形または破損し、弾丸GG#39のエネルギーの大部分を消費する可能性があります。 高強度繊維生地は、防弾チョッキのライナーと第2の防御線として機能し、弾丸の残りの部分のエネルギーを吸収および拡散し、バッファーとして機能することで、非貫通損傷を可能な限り低減します。 2つの防弾プロセスでは、前のプロセスが主なエネルギー吸収機能を果たし、防弾の鍵となる発射体の貫通を大幅に削減しました。


影響要因

ボディアーマーの防弾性能に影響を与える要因は、相互作用する発射体(弾丸または榴散弾)と防弾素材の2つの側面から考えることができます。 発射体に関する限り、その運動エネルギー、形状、および材料は、その貫通を決定する重要な要素です。

防弾チョッキ

防弾チョッキ

通常の弾丸、特に鉛芯または通常の鋼芯の弾丸は、防弾材料と接触すると変形します。 この過程で、弾丸の運動エネルギーのかなりの部分が消費され、それによって弾丸のエネルギー吸収メカニズムの重要な側面である弾丸の貫通力を効果的に低減します。 爆弾、手榴弾、その他の榴散弾や弾丸によって形成された二次破片の場合、状況は大きく異なります。 これらの榴散弾は、不規則な形状、鋭いエッジ、軽量、小型であり、防弾材料、特に柔らかい防弾材料に当たっても変形しません。 一般的に言って、そのような断片の速度は速くありませんが、量は多くて密です。

ソフトボディアーマーによるそのような破片のエネルギー吸収の鍵は、破片が防弾生地の糸を切断、伸長、および破壊し、生地の糸と生地の異なる層との間の相互作用を引き起こすという事実にあります。生地の全体的な変形を引き起こします。 上記のプロセスでは、フラグメントは外部に作用し、それによって独自のエネルギーを消費します。 上記の2種類の体のエネルギー吸収プロセスでは、エネルギーのごく一部が摩擦によって熱エネルギーに変換され(繊維/繊維、繊維/弾丸)、衝撃によって音響エネルギーに変換されます。 防弾チョッキに関しては、防弾チョッキやその他の発射体の運動エネルギーを最大限に吸収するための防弾チョッキの要件を満たすために、防弾チョッキは高強度、優れた靭性、および強力なエネルギー吸収能力を備えている必要があります。 ボディアーマー、特にソフトボディアーマーに使用されている素材は、主に高性能繊維です。 これらの高性能繊維は、高強度と高弾性率が特徴です。 炭素繊維やホウ素繊維などの一部の高性能繊維は強度が高いものの、柔軟性が低く、破壊力が低く、紡糸と加工が難しく、価格が高いため、基本的に防弾チョッキには適していません。

具体的には、弾道布の場合、その防弾効果は主に次の側面に依存します:繊維の引張強度、繊維の破断点伸びと破断点仕事、繊維弾性率、繊維配向と応力波伝達速度、繊維繊維の細かさ、繊維集合体、単位面積あたりの繊維重量、糸の構造と表面特性、布の構造、繊維メッシュ層の厚さ、メッシュ層または布層の層の数など。性能耐衝撃性に使用される繊維材料の割合は、繊維の破断エネルギーと応力波の伝達速度に依存します。 応力波はできるだけ早く広がる必要があり、高速衝撃下での繊維の破壊エネルギーはできるだけ高くする必要があります。 材料の引張破壊仕事は、材料が外力による損傷に耐えなければならないエネルギーであり、引張強度と伸び変形に関連する関数です。 したがって、理論的には、材料の引張強度が高く、伸び変形能力が強いほど、エネルギー吸収の可能性が高くなります。

ただし、実際には、防弾チョッキに使用される材料は過度の変形を許されないため、防弾チョッキに使用される繊維は、より高い変形抵抗、つまり高い弾性率も備えている必要があります。 弾道抵抗に対する糸の構造の影響は、異なる糸織物による糸の単繊維強度利用率および糸の全体的な伸び変形能力の違いによるものである。 糸の破断工程は、まず繊維の破断工程に依存しますが、骨材であるため、破断メカニズムに大きな違いがあります。 繊維の細かさが細かければ、糸がしっかりと絡み合い、同時に力が均一になり、糸の強度が向上します。 さらに、糸の繊維配列の真直度と平行度、内層と外層の移動数、および糸の撚りはすべて、糸の機械的特性、特に引張強度と破断点伸び。 さらに、衝撃プロセス中の糸と糸と糸と弾性体との間の相互作用のために、糸の表面特性は、上記の2つの効果を強めたり弱めたりする効果を有するであろう。 糸の表面に油や湿気が存在すると、弾丸や榴散弾が材料に浸透する抵抗が減少します。 したがって、人々はしばしば材料をきれいにして乾燥させ、浸透抵抗を改善する方法を探す必要があります。 引張強度が高く、弾性率が高い合成繊維は、通常、配向性が高いため、繊維表面が滑らかで摩擦係数が低くなります。 これらの繊維を防弾布に使用すると、衝撃後に繊維間でエネルギーを伝達する能力が低く、応力波が急速に広がることができないため、布が弾丸をブロックする能力が低下します。 隆起やコロナ仕上げなどの表面摩擦係数を増加させる通常の方法では、繊維の強度が低下しますが、ファブリックコーティングの方法では、GG「溶接GG」が発生する可能性があります。 繊維と繊維の間で、糸に弾丸の衝撃波が発生します。反射が横方向に発生し、繊維が早期に破損します。 この矛盾を解決するために、人々はさまざまな方法を考え出しました。 AlliedSignal(AlliedSignal)は、空気巻き処理繊維を市場に導入しました。これにより、糸の内側に繊維が絡み合うことで、弾丸と繊維の接触が増加します。

米国特許第5,035,111号では、シースコア構造の繊維を使用することによって糸の摩擦係数を改善する方法が紹介されている。 GGquot;コアGGquot; この繊維の内、高強度繊維であり、GG quot; skin" わずかに強度が低く、摩擦係数が高い繊維を使用します。後者は5%から25%を占めます。 別の米国特許第5,255,241号によって発明された方法も同様です。 高強度繊維の表面を高摩擦ポリマーの薄層でコーティングして、金属の浸透に抵抗するファブリックGG#39の能力を向上させます。 本発明は、コーティングポリマーが高強度繊維の表面に強力に接着しなければならないことを強調し、そうでなければ、衝撃を受けたときに剥離するコーティング材料が繊維間の固体潤滑剤として作用し、それによって繊維表面の摩擦係数を低下させる。 繊維の特性と糸の特性に加えて、ボディアーマーの防弾能力に影響を与える重要な要素は、生地の構造です。 ソフトウェアボディアーマーに使用されている生地構造の種類には、ニット生地、織物、不織布、ニードルパンチ不織布フェルトなどがあります。ニット生地は伸びが大きく、着心地の向上に役立ちます。 しかし、耐衝撃性に使用されるこの種の高い伸びは、大きな非貫通損傷を生み出します。 また、ニット生地は異方性があるため、方向ごとに耐衝撃性が異なります。 そのため、ニット生地は製造コストや生産効率の面でメリットがありますが、一般的には防弾手袋やフェンシングスーツなどの製造にしか適さず、防弾チョッキに完全に使用することはできません。 より広く使用されているボディアーマーは、織物、不織布、ニードルパンチ不織布フェルトです。 これらの3種類の生地は構造が異なるため、防弾メカニズムが異なり、弾道学ではまだ十分な説明ができません。 一般的に言えば、弾丸が布に当たった後、弾丸は衝撃領域で放射状の振動波を生成し、高速で糸全体に広がります。

振動波が糸の織り交ぜ点に達すると、波の一部は元の糸に沿って織り合わせ点の反対側に伝達され、別の部分は織り交ぜられた糸の内側に伝達され、一部は元の糸に沿って反射します。 戻って反射波を形成します。 上記の3種類の生地の中で、織り生地が最も織り交ぜられている点があります。 弾丸が当たった後、弾丸の運動エネルギーは、織り合わせ点での糸の相互作用を介して伝達されるため、弾丸または榴散弾の衝撃力をより広い領域で吸収することができます。 しかし同時に、織り交ぜるポイントは目に見えない固定端として機能します。 固定端で形成された反射波と元の入射波が同じ方向に重なるため、糸の伸び効果が大幅に高まり、破断強度を超えて破断します。 さらに、いくつかの小さな破片は、織布の単一の糸を押しのけ、それによって破片の貫通抵抗を低下させる可能性がある。 一定の範囲内で、布密度を上げると、上記の可能性を減らし、織布の強度を向上させることができますが、応力波の反射と重ね合わせの悪影響が大きくなります。 理論的には、最高の耐衝撃性を得るには、ポイントをインターレースせずに一方向の材料を使用することです。 これは、GG quot; Shield GGquot;の開始点でもあります。 技術。 GGquot;シールドGGquot; テクノロジー、またはGGquot;単方向配列GGquot; テクノロジーは、1988年にユナイテッドシグナルコーポレーションによって発売され特許を取得した高性能不織布防弾複合材料を製造する方法です。この特許技術を使用する権利は、オランダの会社DSMにも付与されました。 この技術で作られた生地は、よこ糸のない生地です。 非緯糸は、繊維を一方向に平行に配置し、熱可塑性樹脂で接着することで作られています。 同時に、繊維は層間で交差し、熱可塑性樹脂でプレスされます。

弾丸または破片のエネルギーのほとんどは、衝撃点またはその近くで繊維を伸ばしたり壊したりすることによって吸収されます。 GGquot;シールドGGquot; ファブリックは、ファイバーの元の強度を最大限に維持し、エネルギーをより広い領域にすばやく分散させることができ、処理手順は比較的簡単です。 単層の非緯糸は、ラミネート後のソフトボディアーマーのバックボーン構造として使用でき、多層は、防弾チョッキなどの防弾チョッキ素材として使用できます。 上記の2種類の布地で、発射体のエネルギーの大部分が、繊維を破壊するための過度のストレッチまたはピアシングによって、衝撃点または衝撃点近くの繊維で吸収される場合、ニードルパンチ不織布フェルトは、生地の防弾メカニズムです。構造の説明はできません。

ニードルパンチ不織布フェルトでは繊維の破損が少ないことが実験でわかっているためです。 ニードルパンチ不織布フェルトは、多数の短繊維で構成されており、織り交ぜ点がなく、ひずみ波の定点反射がほとんどありません。 防弾効果は、フェルト内の弾丸衝撃エネルギーの拡散速度に依存します。 破片に当たった後、フラグメントシミュレーション発射体(FSP)の先端に繊維状物質のロールがあったことが観察されました。 そのため、衝撃の初期段階で発射体や榴散弾が鈍くなり、布地への貫通が困難になることが予想されます。 多くの研究資料は、繊維の弾性率とフェルトの密度が、生地全体の弾道効果に影響を与える主な要因であると指摘しています。 ニードルパンチ不織布フェルトは、主に防弾チョッキで作られた軍用防弾チョッキに主に使用されています。