Investigation of ballistic resistance of adhesive bonded multi-layer structures

• Autorzy: Godzimirski J. , Rośkowicz M. , Komorek A.

Identyfikatory

DOI

10.17531/ein.2017.3.2

Warianty tytułu

PL

Badania odporności na przebicie klejonych struktur wielowarstwowych

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The aim of the study was to evaluate the possibility of using multilayer structures for light armour, in which the elements of the ceramic type SiC and Al2O3 were bonding by adhesive joins with antiballistic polyethylene and aramid fabrics. Ballistic resistance shells was determined using for this purpose the test stand constructed on the basis of helium gun and high-speed camera. It has been shown that the laminated structure composed of thin metal layers and aramid fabrics as well as polymer composites made of aramid fabric has lower ballistic resistance than loose fabric packs. It was also demonstrated the functionality of the use of the ceramic component as a separate package, which the ceramic plates are adhesive bonded between the two layers of sheet metal. There is also evidence that fabrics composed of thin layers of material poorly connected with each other, should not be adhesively bonded to the ceramic. It proposed the preparation of specimens, which best reconstruct the load of ceramic plates adhesive bonded to fabric, which are made of lightweight bulletproof vests and ballistic panels.

PL

Celem badań była ocena możliwości zastosowania opracowanych struktur wielowarstwowych do wytwarzania lekkich pancerzy, mogących znaleźć zastosowanie jako kuloodporne osłony balistyczne śmigłowców bojowych i innego lekkiego sprzętu wojskowego. Istotnym celem badań było również sprawdzenie możliwości łączenia metodą klejenia ceramiki typu SiC i Al2O3 z antybalistycznymi tkaninami polietylenowymi i aramidowymi. Odporność na przebicie była badana z wykorzystaniem stanowiska z działem helowym i ultraszybką kamerą. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, iż pakiety luźnych tkanin aramidowych charakteryzuje większa odporność na przebicie w porównaniu z kompozytami polimerowymi wytworzonymi z takich tkanin oraz kompozytami warstwowymi złożonymi z cienkich warstw metalowych i tkanin aramidowych. Ponadto zauważono, że warstwy ceramiczne znacznie zwiększają odporność na przebicie osłon balistycznych i ich stosowanie w takich osłonach wydaje się niezbędne oraz, że wklejenie płytek ceramicznych pomiędzy dwie cienkie blachy ze stopu aluminium i nie łączenie ich bezpośrednio z tkaninami aramidowymi zapewnia w przypadku uderzenia pociskiem zniszczenie małej powierzchni warstwy ceramicznej, a więc w małym stopniu zmniejsza właściwości ochronne osłony.

Słowa kluczowe

EN

adhesive joint; multi layer materials; light-weight ballistic armour

PL

połączenie klejowe; materiał wielowarstwowy; lekka osłona balistyczna

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 19, no. 3
• Strony: 324--330
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Godzimirski J.

• Faculty of Mechatronics and Aerospace Military University of Technology ul. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warsaw, Poland

autor

Rośkowicz M.

• Faculty of Mechatronics and Aerospace Military University of Technology ul. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warsaw, Poland

autor

Komorek A.

• Department of Aviation Polish Air Force Academy ul. Dywizjonu 303 35, 08-521 Dęblin, Poland

Bibliografia

• 1. Cegła M. Habaj W, Podgórzak P. Development of Lightweight Bulletproof Vest Inserts with Increased Protection Capability. Problemy Mechatroniki 2014; 5(17): 23-33.
• 2. Dekel E, Rosenberg Z. Terminal Ballistics. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2012.
• 3. Formanek B, Jóźwiak S. Szczucka-Lasota B, Dolata-Groszc A, Bojar Z. Intermetallic alloys with oxide particles and technological concept for high loaded materials. Journal of Materials Processing Technology 2005; 162: 46-51, https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2005.02.015.
• 4. Grujicic M, Bell W C, Pandurangan B. Design and material selection guidelines and strategies for transparent armour systems. Materials and Design 2012; 34: 808–819, https://doi.org/10.1016/j.matdes.2011.07.007.
• 5. Grujicic M, Pandurangan B, D'entremont B. The role of adhesive in the ballistic/structural performance of ceramic/polymer–matrix composite hybrid armor. Materials and Design 2012; 41: 380–393, https://doi.org/10.1016/j.matdes.2012.05.023.
• 6. Hazell P J. Ceramic Armour: Design and Defeat Mechanisms.Canberra:Argos Press, 2006.
• 7. López-Puente J,Arias A, Zaera R, Navarro C. The effect of the thickness of the adhesive layer on the ballistic limit of ceramic/metal armours. An experimental and numerical study. International Journal of Impact Engineering2005; 32(1-4): 321-336, https://doi.org/10.1016/j. ijimpeng.2005.07.014.
• 8. Senderski J, Płonka B, Wiśniewski A, Witkowski Z.Multilayer metal-ceramic passive amour for helicopters and special vehicles. Problemy Techniki Uzbrojenia 2011; 40: 57-64.
• 9. Wiśniewski A. Armours – construction, design and testing.Warsaw: WNT, 2001.
• 10. Yong M, Iannucci L, Falzon B G. Efficient modelling and optimisation of hybrid multilayered plates subject to ballistic impact. International Journal of Impact Engineering 2010; 37: 605–624, https://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2009.07.004.