Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Rola ceramiki specjalnej w wielowarstwowej osłonie balistycznej

Cegła M.

Problemy Techniki Uzbrojenia

|

2018

|

R. 47, z. 147

63--74

PL

Artykuł porusza problematykę związaną z projektowaniem i badaniem nowoczesnych osłon balistycznych oraz materiałów stosowanych do ich budowy, ze szczególnym naciskiem na materiały ceramiczne. Ciągły rozwój współczesnych balistycznych materiałów kompozytowych wymusza potrzebę optymalizacji istniejących rozwiązań osłon balistycznych pod względem masy, grubości oraz kosztów materiałowych. W dobie technologicznego wyścigu zbrojeniowego, osiągnięcie 5 % redukcji masy pancerza można uznać za sukces. Aby to jednak osiągnąć istnieje potrzeba opracowania nowych rozwiązań pancerzy z uwzględnieniem postępu w dziedzinie nowoczesnych materiałów. Dzięki doskonałym właściwościom mechanicznym, niskiej gęstości, wysokiej twardości oraz zdolności do rozpraszania energii poprzez mechanizm kruchego pękania, ceramika balistyczna pozwala na zwiększenie odporności pancerza na działanie pocisków przeciwpancernych przy jednoczesnym obniżeniu jego masy powierzchniowej w porównaniu z tradycyjnymi osłonami stalowymi. Przedstawiono rozwój pancerzy na bazie ceramiki, budowę wielowarstwowej osłony balistycznej oraz rolę poszczególnych warstw osłony balistycznej w zatrzymaniu pocisku. Omówione zostały także właściwości mechaniczne wybranych materiałów ceramicznych oraz ich wpływ na odporność balistyczną skonstruowanej na ich bazie osłony.

EN

The paper presents some questions of designing and testing for modern ballistic protecting screens and applied materials especially such as ceramics. Continuous development of present ballistic composite materials enforces the optimisation of existing solutions for ballistic protections in respect to the mass, thickness and costs of material. In times of technological arm race a reduction of armour weight by 5% is a success. It may be achieved by development of new solutions of armour systems applying the newest materials. Ballistic ceramics both enhances the resistance of the armour against armour piercing projectiles and reduces its areal dencity in relation to traditional steel armours due to high mechanical properties, low density, high hardness and dissipation of energy at the mechanism of breaking. The paper illustrates the development of ceramic based armours and the structure of a multilayer ballistic protection, and finally the meaning of its particular layers in fighting the projectile. Moreover the impact of mechanical properties of some ceramic materials used for designing a protection system into its ballistic resistance is discussed.

2

Stanowisko do badań opancerzenia dodatkowego

Grabania M. Ł., Pilny A.

Szybkobieżne Pojazdy Gąsienicowe

|

2016

|

nr 2 (40)

37--42

PL

Artykuł opisuje zaprojektowane w Biurze Konstrukcji OBRUM sp. z o.o. stanowisko przeznaczone do badań opancerzenia dodatkowego na odporność balistyczną. Omówiono podstawowe cechy zaprojektowanego stanowiska, pozwalające na badania modułów opancerzenia na zgodność z wymaganiami normy STANAG AEP-55. Konstrukcja składana stanowiska umożliwia jego przewóz dostępnymi środkami transportu. Rozwiązanie przewiduje możliwość badań z zabudowanym, dodatkowym elementem – spall linerem. W podsumowaniu przedstawiono możliwe do wykorzystania obszary zastosowań.

EN

The paper describes a stand designed by the OBRUM's Design Office for testing ballistic resistance of additional armour. Discussed are the basic features of the stand that enable testing compliance of armour modules with the requirements of STANAG AEP-55. Collapsible design of the stand makes it a portable piece of equipment that may be carried using the available means of transport. The design enables testing armour provided with an additional component – spall liner. Possible areas of application are presented.

3

Stand for testing add-on armour

Grabania M. Ł., Pilny A.

Szybkobieżne Pojazdy Gąsienicowe

|

2016

|

nr 2 (40)

83--87

EN

The paper describes a stand designed by the OBRUM's Design Office for testing ballistic resistance of additional armour. Discussed are the basic features of the stand that enable testing compliance of armour modules with the requirements of STANAG AEP-55. Collapsible design of the stand makes it a portable piece of equipment that may be carried using the available means of transport. The design enables testing armour provided with an additional component – spall liner. Possible areas of application are presented.

4

Hybride Composite Armour Systems with Advanced Ceramics and Ultra-High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE) Fibres

Fejdyś M., Kośla K., Kucharska-Jastrząbek A., Landwijt M.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2016

|

Vol. 24, no. 3 (117)

79--89

EN

The aim of the research was to develop a new concept of hybride composite armour systems consisting of a ceramic and fibrous composite. Depending on the requirements for ballistic protection, armour systems may be designed to various configurations and weights based on the most suitable ceramic materials and backing. The article describes the development of a hybrid ceramic - multi-layered ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) composite armour made from silicon carbide (SiC) or aluminium oxide (Al2O3) of different thicknesses (3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 17.27 and 13.35 mm) and shapes (hexagonal and cylindrical) in combination with a polyethylene fibrous composite. Additionally research work developed a confinement system for the hybrid ceramic - multi-layered UHMWPE composite armour which significantly improves the ballistic performance of composite armour by creation of a uniform compression condition of the ceramic and by reducing its fragmentation upon impact. The ballistic armour strength was tested according to the PN-V-87000:2011, NIJ 0101.04 standard and NATO STANAG 4569 (AEP-55 Vol.1) standard for protection against more than one shot (multi-hit). The hybrid ceramic - multi-layered UHMWPE composite armour was combined with basic fibrous ballistic armours which exhibited a ballistic strength compatible with level IIIA according to the NIJ 0101.04 standard and classes K2 and O3 according to the PN-V-87000: 2011 standard.

PL

Celem badań było opracowanie nowej koncepcji hybrydowych, kompozytowych układów balistycznych na bazie ceramiki oraz kompozytów włóknistych. W zależności od wymagań ochrony balistycznej, układy balistyczne projektowano w różnych konfiguracjach i masach, wykorzystując odpowiednie materiały ceramiczne i te przeznaczone na tylną cześć pancerza. W artykule przedstawiono wyniki prac mające na celu opracowanie hybrydowych ceramiczno-polietylenowych kompozytów balistycznych wykonanych z ceramiki na bazie węglika krzemu (SiC) i tlenku glinu (Al2O3) o różnej grubości (3.0 mm, 3.5 mm 4.0 mm, 4.5 mm, 17.27mm, 13.35 mm) oraz kształcie (heksagonalny i cylindryczny), w połączeniu z włóknistym kompozytem polietylenowym. Dodatkowo praca badawcza doprowadziła do opracowania systemu zabezpieczającego hybrydowe ceramiczno-polietylenowe kompozyty balistyczne, który znacząco poprawił skuteczność balistyczną pancerzy kompozytowych poprzez wytworzenie jednorodnych warunków kompresji ceramiki, a także dzięki zmniejszeniu jej fragmentacji po uderzeniu. Badania odporności balistycznej pancerzy prowadzono zgodnie z normą PN-V-87000:2011, NIJ 0101.04 oraz procedurą badawczą opartą na normie NATO STANAG 4569 (AEP-55 Vol.1) w zakresie ochrony przed więcej niż jednym strzałem (multi-hit). Badania balistyczne hybrydowych ceramiczno-polietylenowych kompozytów balistycznych prowadzono w zestawieniu z opracowanymi podstawowymi włóknistymi pancerzami balistycznymi, wykazującymi odporność balistyczną zgodną z poziomem IIIA normy NIJ 0101.04 oraz klasami K2 i O3 wg PN-V-87000:2011.

5

Numerical-Experimental Evaluation of the Armour Protection Capabilities

Wiśniewski A., Żochowski P.

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2015

|

Vol. 6, Nr 3 (21)

7-18

EN

This paper presents a numerical and experimental study of a composite add-on armour panel used for protection of lightweight armoured vehicles impacted by the 7.62 mm API (Armour Piercing Incendiary) BZ projectile (2nd level of International Agreement STANAG 4569). The composite armour consists of a number of ceramic tiles supported by one layer of aramid fabric placed inside an aluminium casing. The problem of the impact of the projectile onto the composite armour has been solved in three-dimension space (3D) with the use of CAD and CAE methods implemented in Ansys Autodyn v15 software. On the basis of the results of computer simulations, the proportions of the thickness of the armour layers were chosen. After that, the real model of the composite armour was built and tested in the firing range. The results obtained in the simulations were compared with the depth of penetration (DP) tests results, and satisfying agreement was obtained.

6

Technologie wytwarzania supertwardych materiałów nanostrukturalnych ze stopów żelaza oraz ich zastosowanie w pancerzach

Garbarz B., Burian W., Marcisz J., Żak A., Wiśniewski A., Żochowski P.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2015

|

T. 67, nr 3

2--33

PL

Artykuł zawiera najważniejsze rezultaty projektu pt. „Technologie wytwarzania supertwardych materiałów nanostrukturalnych ze stopów żelaza oraz ich zastosowanie w pancerzach pasywnych i pasywno-reaktywnych” UDAPOIG.01.03.01-00-042/08-05, zrealizowanego w okresie w okresie 1.02.2009 – 31.08.2013 przez Instytut Metalurgii Żelaza (lider konsorcjum) oraz Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia (członek konsorcjum). Celem projektu było opracowanie gatunków stali o strukturze nanokrystalicznej przeznaczonych do zastosowania w konstrukcji pancerzy chroniących przed przebiciem pociskami przeciwpancernymi oraz opracowanie modeli pancerzy zawierających warstwy z opracowanych gatunków stali. Do badań wytypowano trzy rodzaje materiałów: superczyste wysokowytrzymałe stale maraging, wysokowęglowe stale bainityczne o strukturze nanokrystalicznej oraz dwufazowe nanokrystaliczno – amorficzne stopy żelaza. Zaprojektowano nowy gatunek stali ultrawytrzymałej (oznaczony NANOS-BA) o składzie chemicznym 0,6%C-1,8%Si-2,0%Mn + dodatki Cr, Co, Mo, V, zapewniającym wytworzenie nanostruktury składającej się z nanolistew bezwęglikowego bainitu i austenitu resztkowego. Opracowano wytyczne do przemysłowej technologii wytwarzania blach ze stali NANOS-BA o grubości z zakresu 4÷20 mm i ich obróbki cieplnej. Po fi nalnej obróbce cieplnej właściwości mechaniczne blach NANOS-BA są następujące: Rm >1,9 GPa, R 0,2 >1,3 GPa, A5 > 14%, HV10 > 600. Zaprojektowano zmodyfikowane gatunki ultrawytrzymałych stali maraging w klasach od MS350 do MS550 i parametry niestandardowej obróbki cieplnej zwiększającej ciągliwość oraz nową stal umacnianą wydzieleniowo o obniżonej w stosunku do stali typu maraging zawartości pierwiastków stopowych, oznaczoną NANOS-3D. Opracowano skład chemiczny stopu na bazie żelaza Fe-10%Mo-3%Cr-3,2%C-1,2%B charakteryzujący się zdolnością do morfizacji przy stosunkowo małej szybkości chłodzenia ze stanu ciekłego (rzędu 102 ºC/s). Zbudowano i uruchomiono stanowisko laboratoryjne do topienia i odlewania stopów na bazie Fe w formie elementów o grubości do 5 mm wykazujących strukturę nanokrystaliczno-amorficzną. Osiągnięcie poziomu pozwalającego na uzyskanie wyrobów amorficznych o wymaganym zespole właściwości do zastosowań przemysłowych wymaga dalszych badań. Opracowano modele numeryczne do symulacji oddziaływania pocisków z pancerzem z blachy stalowej na bazie programów LS-DYNA i AUTODYN. Na podstawie wyników badań ostrzałem stwierdzono, że zdolność ochronna płytek ze stali NANOS-BA i ze stali maraging o zoptymalizowanych właściwościach jest wyższa od zdolności ochronnej płyt stalowych o najwyższych parametrach dostępnych obecnie na rynku. Oceniając właściwości mechaniczne, poziom ochrony balistycznej, koszty wytwarzania i możliwość uruchomienia produkcji w kraju, do przemysłowego wytwarzania elementów pancerzy wytypowano stal nanobainityczną NANOS-BA. Zaprojektowano konstrukcję oraz opracowano dokumentację konstrukcyjną i wykonawczą modułu pasywnego pancerza warstwowego w wersji produkcyjnej, zawierającego warstwę z opracowanej w projekcie stali NANOS-BA.

EN

The most important results of the project ”Technology of production of superhard nanostructured Fe–based alloys and their application in passive and passive-reactive armours” UDA-POIG.01.03.01-00-042/08-05, carried out in the period of 1.02.2009 – 31.08.2013 by Instytut Metalurgii Żelaza (lider of the consortium) and Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia (member of the consortium) are reported in the paper. The main goal of the project was to develop new nanostructured steel grades intended for application in armour constructions protecting against anti-tank ammunition as well as to develop armour models containing layers made of the developed steel grades. Three types of materials were chosen for investigation: ultra-clean high-strength maraging steels, high-carbon bainitic steels with nanocrystalline structure and dual-phase nanocrystalline – amorphous iron alloys. A new grade of medium alloy ultra-strength steel (named NANOS-BA) containing 0.6%C-1.8%Si-2.0%Mn + additions of Cr, Co, Mo, V allowing to form the nanostructure comprising nano-laths of carbideless bainite and retained austenite was developed. The guidelines and preliminary parameters of industrial technology for manufacturing of 4-20 mm thick plates from NANOS-BA steel were worked out. After the final heat treatment the plates characterised with the following properties: Rm >1.9 GPa, R 0.2 >1.3 GPa, A5 > 14%, HV10 > 600. Modified grades of ultra-strength maraging steels of classes from MS350 to MS550 were designed and parameters of non-standard heat treatment increasing the toughness were proposed and a new precipitation strengthened steel grade named NANOS-3D, containing lower amount of alloying elements in comparison with maraging steels was designed. A composition of iron – based alloy Fe-10%Mo-3%Cr-3.2% C-1.2%B characterised with amorphisation ability at relatively low cooling rate of about 102 ºC/s was developed. Experimental facilities for melting and casting of Fe – based alloys with nanograined – amorphous structure in the form of up to 5 mm thick components was designed and commissioned. Manufacturing of several millimetre thick metallic alloys with amorphous structure is a new method in the world and achieving the level allowing to get the products of required set of properties for industrial applications needs further research to be undertaken. Numerical models based on LS-DYNA and AUTODYN programmes to simulate the interaction between projectiles and the armour made of steel plate were developed. From analysis of the fi ring tests results it was found that the protection ability of specimens made of NANOS-BA steel and maraging steels with the optimised properties was higher than the protection ability of the steel plates with the highest currently available parameters. Based on assessment of mechanical properties, level of protection ability, manufacturing costs and possibility of starting domestic production, nanobainitic steel NANOS-BA was selected for industrial production of armour components. The construction design and technical specifications enabling industrialproduction of a module of the passive layered armour containing a NANOS-BA layer were worked out.

7

Numerical analysis of a multi - component ballistic panel

Stanisławek S., Morka A., Niezgoda T.

Journal of KONES

|

2012

|

Vol. 19, No. 4

585-588

EN

The paper presents a numerical study of a two layer composite panel impacted by an AP (Armour Piercing) 14.5x118mm B32 projectile. The panel consists of a number of pyramid ceramic components supported by an aluminium plate. The studied model is compared with a reference structure in which ceramic layer is in a form of a plate. The problem has been solved with the usage of modelling and simulation methods as well as a finite elements method implemented in LS-DYNA software. Space discretization for each option was built with three dimension elements guaranteeing satisfying accuracy of the calculations. For material behaviour simulation, specific models including the influence of the strain rate and temperature changes were considered. A steel projectile and aluminium plate material were described by Johnson-Cook model and a ceramic target by Johnson-Holmquist model. In the studied panels, the area surrounding back edges was supported by a rigid wall. The obtained results show interesting properties of the examined structures considering their ballistic resistance. All tests have given clear results about ballistic protection panel response under AP projectile impact. Panels consisting of sets of pyramids are slightly easier to penetrate. Despite this fact, a ceramic layer is much less susceptible to overall destruction what makes it more applicable for the armour usage. Furthermore, a little influence of the projectile impact point and consequently a part of the pyramid, which is first destroyed, is proved.

8

Identyfikacja uszkodzeń i naprawa pancerzy kompozytowych w warunkach polowych

Szudrowicz M., Świderski W.

Zeszyty Naukowe / Wyższa Szkoła Oficerska Wojsk Lądowych im. gen. T. Kościuszki

|

2011

|

Nr 1

261-270

PL

Zaproponowano metodę termografii do identyfikacji wielkości uszkodzeń pancerzy kompozytowych. Przeprowadzono analizę metod regeneracji uszkodzonych kompozytów. Przedstawiono sposób regeneracji laminatu poliestrowo-szklanego po uderzeniu pocisku z rdzeniem miękkim.

EN

Composite armour is a preferred solution against military and paramilitary threats at present. Composite armour has to be resistant against impacts of fragments and bullets as well as mines and grenades. Except visible external damage of composite armour, its internal damage is equally essential. An IR thermography non-destructive testing method was used to identify delamination areas in composite armour. The results of these tests are presented in the paper. The authors also discuss the possibilities of composite armour repair methods.

9

Numerical analysis of an influence of ceramic plate surrounding by metal components in a ballistic panel

Stanisławek S., Morka A., Niezgoda T.

Journal of KONES

|

2011

|

Vol. 18, No. 4

471-474

EN

The paper presents a numerical study of the three layer composite panels impacted by an AP (Armor Piercing) 7.62x51mm projectile. The standard panel is built with aluminum and Al2O3 ceramic plate. The studied model, however, consists of the same aluminum plate but the ceramic one is surrounded by a steel packet. The problem has been solved with the usage of the modelling and simulation methods as well as finite elements method implemented in LS-DYNA software. Space discretization for each option was built with three dimension elements guaranteeing satisfying accuracy of the calculations. For material behaviour simulation, specific models including the influence of the strain rate and temperature changes were considered. Steel projectile and aluminum plate material were described by Johnson-Cook model and ceramic target by Johnson-Holmquist model. In the studied panels, the area surrounding back edges was supported by a rigid wall. The obtained results show interesting properties of the new structures considering their ballistic resistance. The ballistic protection of a three layer panel under the WC projectile impact is indentified. Panels containing the ceramic plate surrounded at each side by a steel packet plate are stronger. However, this difference reaches only the level of 2.4% regardless erosion parameters. Definitely technological complication and an area density mass increase cannot balance a small improvement of ballistic protection. However, this kind of panel is not suggested as a useful solution. Further investigations are suggested in order to analyze an influence of initial ceramic compression. The results of those numerical simulations can be used for designing of modern armour protection systems against hard kinetic projectiles.

10

Numeryczna weryfikacja parametrów materiałowych ceramiki Al₂O₃

Jach K., Świerczyński R., Magier M.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2009

|

Vol. 58, nr 3

351-366

PL

W pracy przedstawiono porównanie wyników analiz numerycznych procesów penetracji pancerzy jednorodnych i kompozytowych pociskami kinetycznymi z wynikami przeprowadzonego eksperymentu, celem określenia i weryfikacji parametrów materiałowych Al₂O₃. Na podstawie niestacjonarnego, przestrzennie dwuwymiarowego (o symetrii osiowej), fizycznonumerycznego modelu, umożliwiającego komputerową symulację procesu penetracji pancerza stalowego i kompozytowego przez kinetyczny pocisk, wykonano szereg obliczeń numerycznych, dotyczących modelowania procesu penetracji pancerzy. Modelowanie wykonano metodą punktów swobodnych. Uzyskano dużą zgodność wyników symulacji numerycznych z przytaczanymi wynikami eksperymentalnymi dobierając parametry opisujące zachowanie się ceramiki w warunkach silnych, dynamicznych obciążeń. Wyniki przeprowadzonych analiz posłużą (w kolejnych pracach) do opracowania modelu penetracji pancerza kompozytowego przez czołgowe pociski podkalibrowe z penetratorem segmentowym.

EN

In this paper, we present the comparison between experimental and simulation results concerning the steel and ceramic armour penetrated by kinetic projectiles. On the base of these calculations, the Al2O3 characteristics were determined. It is shown that using this method (free particle method) we have obtained good consistency of the theoretical and experimental results. Determined Al₂O₃ characteristics will be used during the next investigations of the composite armour penetrated by kinetic projectiles.

11

Analiza numeryczna procesów penetracji pancerzy przez pociski kinetyczne jednorodne i segmentowe

Jach K., Świerczyński R., Magier M.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2009

|

Vol. 58, nr 3

123-140

PL

W pracy przedstawiono wyniki analiz numerycznych procesów penetracji pancerzy jednorodnych i kompozytowych pociskami kinetycznymi monolitycznymi i segmentowymi. Celem pracy było oszacowanie możliwości zwiększenia głębokości przebicia pocisku kinetycznego poprzez jego segmentację. Pod pojęciem segmentacji należy rozumieć fizyczny podział uderzającego w pancerz penetratora na segmenty, których łączna długość, masa oraz średnica odpowiadają parametrom penetratora jednorodnego.

EN

In this paper, we present the computer modelling results of a steel and composite armour plate's penetration by subcalibre projectiles with monolithic and segmented penetrators (tungsten alloy) accelerated to the velocities of 1500 m/s and 2500 m/s. We used the most recent version of the free point's method.

12

Osłony balistyczne z materiałów kompozytowych na osnowie polimerowej

Bocian M., Jamroziak K.

Czasopismo Techniczne. Mechanika

|

2006

|

R. 103, z. 6-M

53-56

PL

Materiały kompozytowe, ze względu na pewne swoje właściwości znalazły zastosowanie w konstrukcjach zwanych lekkimi osłonami balistycznymi. Lekkie osłony balistyczne to różnego rodzaju kombinacje w układzie, materiał włóknisty, najczęściej na bazie tkanin aramidowych z różnego rodzaju lepiszczem (np. polimerowym, epoksydowym) stanowiącym laminat balistyczny. Takie laminaty balistyczne są odporne na dyssypację energii uderzenia kinetycznego pocisków wystrzeliwanych z broni strzeleckiej, o prędkościach 300 [pomiędzy] 900 m/s. W referacie autorzy zaprezentowali przegląd laminatów balistycznych stosowanych do budowy osłon balistycznych. Na przykładzie badań podali ich podstawowe charakterystyki.

EN

Composite materials thanks to some of their properties have been used in constructions called tight ballistic shields. Light ballistic shields are mix of different fibres material (mostly basing on aramid texture) with adhesive (i.e. polymer, epoxy). This kind of ballistic laminates arę resistance for dissipation bullets kinetic energy shooted from small arms, with velocity about 300 [between] 900 m/s. In this paper author present review of ballistic laminates used for construct ballistic shields. Basic characteristic laminates based on experiments has been presented.