Diagnostics of ballistic resistance of multi-layered shields

• Autorzy: Zatorski Z.

Warianty tytułu

PL

Diagnostyka odporności balistycznej osłon wielowarstwowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the presented work, the author describes a new diagnostic method of ballistic resistance of multi – layered shields. The proper ballistic energy absorbed by the shield is introduced in the form V2 BL[R] according to Recht's and Ipson's method, and V2 BL[Z] according to author's method. The kinetic energy of the bullet mp ź V2 p/2 and the momentum of force I are transferred to the shield and the dynamometer of ballistic pendulum. They are used to determine the proper energy V2 BL[Z] and ballistic thickness hBL of the shield. The procedure can be widened onto the absorption of the energy by individual layers of the shield, where: AHn an,bn – the effect of n – interlayer on proper energy absorbed by the shield. The effectiveness of the used methods is expressed by average effectiveness coefficient beta s of proper energy absorbed by the shield V2 BL as well as by average mass coefficients alpha 2 s. The ballistic shields can be composed of different grades of metal layers and interlayer areas with well-chosen ballistic properties. The maximization of interlayer effectiveness Nn[R] and Nn[Z] as well as relative mass effectiveness Ms[R] and Ms[Z] leads to optimum conditions of selection of multi–layered shields structures.

PL

W prezentowanej pracy opisano metodę diagnostyki odporności balistycznej osłon wielowarstwowych. Wprowadzono energię właściwą absorbowaną przez osłonę w ogólnej postaci V2 BL[R] zgodnie z metodą Recht i Ipson oraz V2 BL[Z] zgodnie z metodą autora. Absorpcja energii kinetycznej pocisku mpźV2 p/2 i impuls siły I przenoszony do dynamometru wahadła balistycznego pozwalają wyznaczyć energię właściwą V2 BL[Z] i V2 BL[R] oraz grubość balistyczną osłony hBL. Przedstawiona procedura została rozszerzona na absorpcję energii przez poszczególne warstwy osłony oraz różne rodzaje warstw metalowych i obszary międzywarstwowe o odpowiednio dobranych właściwościach balistycznych, gdzie: AHn an,bn – efekt n – tej międzywarstwy na energię właściwą absorbowaną przez osłonę. Efektywność użytej metody do wyznaczenia energii właściwej V2 BL została wyznaczona przez współczynnik efektywności beta s oraz współczynnik masowy alfa 2 s. Maksymalizacja efektywności międzywarstwej Nn[R] i Nn[Z] oraz względnej efektywności masowej Ms[R] i Ms[Z] ułatwia dobór struktury warstw i międzywarstw osłony. Weryfikację metody przeprowadzono na bazie wyników ostrzału osłon wielowarstwowych na opracowanym przez autora i zbudowanym w Akademii Marynarki Wojennej w Gdyni stanowisku do badania odporności balistycznej materiałów.

Słowa kluczowe

EN

absorbed energy; ballistic resistance; relative mass effectiveness; interlayer effectiveness; multi–layered shield

PL

energia absorbowana; odporność balistyczna; efektywność masowa względna; efektywność międzywarstwowa; osłona wielowarstwowa

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. LIV, nr 3
• Strony: 205--218
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys.

Twórcy

autor

Zatorski Z.

• Faculty of Mechanical and Electrical Engineering, Naval University of Gdynia, J.Śmidowicza 69, 81-103 Gdynia, Poland,

Bibliografia

• [1] Almohandes A. A., Abdel-Kader M. S., Eleiche Am. M.: Experimental investigation of the ballistic resistance of steel-fibreglass reinforced polyester laminated plates. Composites, 1996, Vol. 27B, pp. 447÷458.
• [2] Ben-Dor G., Dubinsky A. and Elperin T.: On the ballistic resistance of multilayered targets with air gaps. International Journal of Solids and Structures, 1998, Vol. 35, No. 23, pp. 3097÷3103.
• [3] Bruchey W. J., Burkins M. S.: Suppression of material failure modes in titanium armours. Proc, 17th Int, Symp. Ballistic, Midrand South Affrica, 1998 , Vol. 3, pp. 161÷165.
• [4] Corbett G. G., Reid S. R., Johnson W.: Impact loading of plates and sheets by free – flying projectiles, review. International Journal of Impact Engineering, 1996, Vol. 18, No. 2, pp. 141÷230.
• [5] Dobrociński S., Jurczak W., Kolenda J.: Porownawcze badania odporności balistycznej jedno- i dwuwarstwowych próbek ze stopu AlZn5Mg2CrZr i stali kadłubowej kategorii A. Zeszyty Naukowe AMW, 2001, Vol. 146, Nr 2, s. 27÷41.
• [6] Fila J., Zatorski Z.: Podwyższanie odporności balistycznej kadłubów i konstrukcji okrętowych. Raport Nr 1 – 3/1994 – 6/IPBMO/“Powłoka”/AMW-KBN, (unpublished)
• [7] Fila J., Zatorski Z.: Zunifikowane stanowisko do badania odporności balistycznej materiałow, zwłaszcza okrętowych, konstrukcyjno-osłonowych i pancernych. Patent, 1998, AMW, Gdynia.
• [8] Gupta N. K., Madhu V.: An experimental study of normal and oblique impact of hard – core projectile on single and layered plates, International Journal of Impact Engineering, 1997, Vol. 18, No. 5–6, pp. 395÷414.
• [9] Hatrbone H.: Review of recent armor plate developments, Blast furnace and steel plant, 1968, No. 7, pp. 575÷593.
• [10] Jurczak W., Kolenda J.: Badania odporności balistycznej kompozytow ze stopu AlZn5Mg2CrZr i stali kadłubowej z warstwą piasku lub kruszonego szkła. Zeszyty Naukowe AMW, 2001, Vol. 146, Nr 2, s. 51÷66.
• [11] Marom I., Bodner S. R.: Projectile perforation of multi-layered beams. International Journal of Mechanical Sciences. 1979, Vol. 21, pp. 489÷504.
• [12] Mileiko S. T., Sarkissyan O. A., Kondakov S. F.: Ballistic limits of Al-6% Mg alloy plates laminated by diffusion bonding. Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 1994, Vol. 21, pp. 9÷16.
• [13] Ogorkiewicz R. M.: Advances in armour materials. International Defense Review, 1991, No. 4, pp. 349÷352.
• [14] Recht R. F., Ipson T. W.: Ballistic perforation dynamics. Journal of Applied Mechanics, 1963, Vol. 30, No. 3, pp. 385÷391.
• [15] Sanguy L. , Meunier Y., Pont G.: Steels for ballistic protection. Israel Journal of Technology, 1988, Vol. 24, pp. 319÷326.
• [16] Weimann K., Blache A., Rondot F., et al.: Terminal ballistics of EFPS with high L/D – ratio. 17th Int, Symp. Ballistic, Midrand South Affrica, 23–27 March, 1998, Vol. 3, pp. 161÷165.
• [17] Zatorski Z.: Modelling of energy absorbed under firing of homogeneous plates. Marine Technology Transactions, 2005, Vol. 16, pp. 317÷328.
• [18] Zatorski Z.: Modelling and experimental verifications under firing of energy density absorbed through constructional shields. The Archive of Mechanical Engineering, 2007, Vol. 54, pp. 17÷25.
• [19] Zatorski Z.: Design of ballistic multi – layered steel shields. Marine Technology Transactions, 2006, Vol. 17, pp. 189÷199.
• [20] Recht R. F.: High velocity impact dynamics: analytical modeling of plate penetration dynamics, High velocity impact dynamics, edited by J.A. Zukas, John Willey & Sons Inc. U.K., 1990, pp. 443÷513.