Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Development of technology for the production of lightweight observation and protective container (LOOK) made of nanostructured ultra-strength steels

Marcisz Jarosław, Garbarz Bogdan, Tomczak Tymoteusz, Janik Aleksandra, Zalecki Władysław, Burdek Marek, Adamczyk Mariusz, Starczewski Lech, Gmitrzuk Michał, Nyc Robert, Gołuński Marcin, Żółkiewski Krzysztof, Lubowiecki Paweł, Skurczyński Marcin

Journal of Metallic Materials

|

2021

|

Vol. 73, no. 2

13--39

EN

The article contains results of research and analyses concerning application of nanostructured bainitic steel in the form of plates for manufacturing of armour components. The presented results of examination of microstructure and properties include a wide range of laboratory experiments and industrial tests, which resulted in the achievement of the assumed functional properties. In the period of 2017-2021, a scientific and industrial consortium consisting of Łukasiewicz - Institute of Ferrous Metallurgy (leader); WITPiS, Tarnów Mechanical Works, Alchemia and Heatmasters Poland carried out a project funded by the POIR 04.01.04 programme aimed to develop the design and to manufacture an observation and protective container with a specified resistance to penetration by armour-piercing projectiles and with a lower mass of steel armouring in relation to that currently produced. The aim of the project was achieved by using armour plates made of nanostructured bainitic steel (nanobainitic), which are characterised by high resistance to high-energy impact concentrated in a small area. The technological tests carried out in the project mainly concerned the development of a new container and industrial technology of armour plates production and their application in the armour of this container. Based on the results of investigation of the semi-industrial scale material, the optimum chemical composition for industrial scale melting and casting was determined. An industrial technology for the production of plates of nano-structured bainitic steel was developed, which includes the following processes: smelting and casting, preliminary heat treatment and ingot hot processing, as well as hot rolling, final heat treatment, and surface treatment. A test batch of the material in the form of 1500×2470 mm armoured plates was fabricated under industrial conditions. The final result of the project is a container armoured with bainitic nanostructured steel plates with implementation documentation and a technology for producing armoured plates from this steel under the technical and technological conditions of domestic steel manufacturers.

PL

Artykuł zawiera wyniki badań i analiz dotyczące zastosowania stali nanostrukturalnej bainitycznej w postaci blach arkuszowych do wytwarzania elementów opancerzenia. Przedstawione wyniki badań mikrostruktury i właściwości obejmują szeroki zakres eksperymentów laboratoryjnych i badań przemysłowych, w wyniku których osiągnięto założone właściwości użytkowe. W latach 2017-2021 konsorcjum naukowo-przemysłowe w składzie: Łukasiewicz - Instytut Metalurgii Żelaza (lider), Wojskowy Instytut Techniki Pancernej i Samochodowej (WITPiS), Zakłady Mechaniczne Tarnów S.A. (ZMT), Alchemia S.A. i Heatmasters Poland sp. z o.o. zrealizowało projekt finansowany z programu POIR 04.01.04, którego celem było opracowanie konstrukcji i wykonanie kontenera obserwacyjno-obronnego o określonej odporności na przebicie pociskami przeciwpancernymi oraz o niższej masie opancerzenia stalowego w odniesieniu do obecnie wytwarzanego. Cel projektu osiągnięto przez zastosowanie blach pancernych ze stali nanostrukturalnej bainitycznej (nanobainitycznej-NBA), które charakteryzuje wysoka odporność na skoncentrowane na małym obszarze wysokoenergetyczne oddziaływania udarowe. Zrealizowane badania przemysłowe w projekcie dotyczyły w głównej mierze opracowania konstrukcji nowego kontenera oraz przemysłowej technologii wytwarzania blach pancernych i ich zastosowania w opancerzeniu tego kontenera. Na podstawie wyników badań materiału wytworzonego w skali półprzemysłowej ustalono optymalny skład chemiczny dla wytopów przemysłowych. Opracowano przemysłową technologię wytwarzania blach ze stali nanostrukturalnej bainitycznej, która obejmuje następujące procesy: wytapianie i odlewanie, wstępną obróbkę cieplną i przetwarzanie wlewków oraz walcowanie na gorąco blach i finalną obróbkę cieplną oraz obróbkę powierzchniową. Wykonano testową partię materiału w warunkach przemysłowych w postaci pancernych blach arkuszowych o wymiarach 1500×2470 mm. Finalnym rezultatem projektu jest kontener opancerzony za pomocą blach ze stali nanostrukturalnej bainitycznej z dokumentacją wdrożeniową oraz technologia wytwarzania blach pancernych z tej stali w warunkach techniczno-technologicznych krajowych wytwórców wyrobów stalowych.

2

The Concept of a Poly-Functional Ballistic Shield

Zińczuk Andrzej

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2020

|

Vol. 11, Nr 1 (39)

75--90

EN

Police and military units are employing the use of additional, portable protection in the form of various types of ballistic shields ever more often. They are not only used for protecting a single operator, but rather entire assault groups or bystanders. The work analyses the ballistic shields used presently and the requirements of the law enforcement forces; on this basis, the assumptions used for designing a poly-functional ballistic shield have been formulated. The design employed so-called “origami engineering”, i.e. a field tasked with designing geometrically-shifting materials by changing the location of the components. The prototype’s design is presented, and the path to its development is indicated.

PL

Oddziały policyjne i wojskowe coraz częściej sięgają po dodatkowe, przenośne osłony w postaci różnych typów tarcz balistycznych. Służą one nie tylko do ochrony pojedynczego operatora, ale często też całej grupy ofensywnej lub osób postronnych. W pracy przeanalizowano obecnie wykorzystywane tarcze balistyczne, wymogi służb porządkowych i na tej podstawie określono założenia, które wykorzystano do zaprojektowania wielofunkcyjnej tarczy balistycznej. Projekt wykorzystał tzw. „inżynierię orgiami” – dziedzinę dotyczącą projektowania materiałów geometrycznie zmiennych poprzez zmianę położenia części składowych. Zaprezentowano projekt prototypu i wskazano dalszą drogę jego rozwoju.

3

Ceramic Armour for Armoured Vehicles Against Large-Calibre Bullets

Maystrenko Anatoliy L., Kushch Volodymyr I., Pashchenko Evgeniy A., Kulich Vitaliy G., Neshpor Olecksiy V., Bisyk Sergiy P.

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2020

|

Vol. 11, Nr 1 (39)

9--16

EN

Modelling the armour-piercing bullets B-32 calibre 12.7 mm penetration into the double-layer ceramic-composite armour has been performed for the armour blocks of two designs. The first one is a layer of ceramic square tiles supported by the glass or polyamide fabric. Modelling and subsequent ballistic tests have shown that the conical Hertz crack localized in the ceramic tile is formed. The tile is destroyed from the spread of radial cracks, and the entire armour unit becomes unable to sustain the repeated hit of the bullet. In the second case, the armour block consists of the discrete epoxy-filled cylindrical ceramic elements with spherical ends. The advantage of this "discrete" armour is localization of the damage zone and thus an ability to sustain the multiple bullet hits. The ballistic tests of the compared armour units have shown that both provide effective additional protection of light-armoured vehicles against the normal impact of the calibre 12.7 mm bullet.

4

Optymalizacja właściwości balistycznych blach ze stali nanostrukturalnej bainitycznej przeznaczonych na opancerzenie kontenera LOOK

Marcisz Jarosław, Garbarz Bogdan, Zalecki Władysław, Kania-Pifczyk Zofia, Starczewski Lech, Gołuński Marcin

Problemy Techniki Uzbrojenia

|

2019

|

R. 48, z. 151

97--119

PL

W celu podwyższenia właściwości eksploatacyjnych kontenera obserwacyjno-obronnego LOOK opracowywane jest innowacyjne opancerzenie, którego elementy będą wykonane z blach ze stali nanostrukturalnej bainitycznej, co zapewni poziom 2 ochrony wg STANAG 4569. Z uwagi na odmienne właściwości mechaniczne i technologiczne tych blach w odniesieniu do blach pancernych stosowanych obecnie, modyfikacji uległa konstrukcja opancerzenia kontenera. Artykuł zawiera wyniki badań charakterystyk materiałowych oraz testów ostrzałem blach ze stali nanostrukturalnej wytworzonych w warunkach półprzemysłowych. W celu optymalizacji parametrów obróbki cieplnej blach wykonano badania kinetyki przemian fazowych, a następnie dla różnych wariantów obróbki prze-prowadzono pomiary właściwości mechanicznych oraz analizę zmian mikrostruktury i właściwości w miejscach oddziaływań pocisków w trakcie testów ostrzałem. Przedstawione badania poprzedzają uruchomienie procesu produkcji blach arkuszowych z nowego gatunku stali do produkcji systemu opancerzenia kontenera LOOK. Optymalizację właściwości mechanicznych blach wykonano przez dobór następujących parametrów wytwarzania: składu chemicznego stali, przeróbki plastycznej i wstępnej obróbki cieplnej oraz temperatury i czasu finalnej obróbki cieplnej (wygrzewania izotermicznego). W badaniach zwrócono uwagę na wpływ segregacji pierwiastków stopowych i domieszkowych na właściwości ochronne blach. W wyniku zastosowania temperatury wygrzewania w zakresie 210-225°C (temperatura MS = ok. 200°C dla szybkości chłodzenia 1-2 °C/s) i czasu odpowiednio w przedziale 120-70 godzin uzyskano następujące właściwości mechaniczne materiału: Rp0,2 1400-1500 MPa, Rm 2000-2150 MPa; A 10-13%; KV (w temp. otoczenia) 10-16 J oraz twardość 590-610 HV10 (53-54 HRC). Mikrostrukturę blach stanowił bezwęglikowy nanobainit listwowy oraz austenit resztkowy w ilości 10-21%. W testach ostrzałem zastosowano blachy o grubości 6,3 i 7,5 mm oraz amunicję 5,56x45 mm M193 i 7,62x51 mm API BZ. Na podstawie wyników tych testów oraz badań mikrostruktury w miejscach ostrzału stwierdzono występowanie zjawisk świadczących o wysokiej skuteczności ochronnej badanych blach, przejawiających się dużą zdolnością do pochłaniania i rozpraszania energii pocisku bez skłonności do pękania. Na podstawie wyników badań właściwości mechanicznych i testów ostrzałem blach eksperymentalnych, opracowano skład chemiczny stali nanostrukturalnej bainitycznej, dostosowany do wykonania w warunkach przemysłowych blach o grubości w zakresie 6-8 mm. Przeprowadzono analizę możliwości obniżenia masy opancerzenia kontenera na podstawie wyników badań blach ze stali nanostrukturalnej wytworzonych w warunkach półprzemysłowych. Na podstawie analizy konstrukcji i warunków użytkowania kontenera wskazano obszary newralgiczne z punktu widzenia ochrony balistycznej, które poddane będą testom ostrzałem. Badania balistyczne zostaną wykonane na segmentach kontenera reprezentujących wytypowane obszary newralgiczne.

EN

An innovative armour system containing plates made of nanostructured bainite steel is under development to improve operating properties of a light armoured observation-protective container (LAOC) providing the 2nd protection level according to STANAG 4569. Armour system solution of the container has been modified because the new plates have different mechanical and technological properties than currently used armour plates. The paper presents results of investigation of material characteristics and firing tests of plates made of nanostructured steel in the semi-industrial scale. To optimise parameters of heat treatment of the plates the kinetics of phase transformation was examined, and mechanical properties were measured, and changes in microstructure in the area of projectile interaction at firing tests were analysed for different variants of treatment. The reported investigations precede the industrial scale production process for plates made of the new grade steel designed for the armour system of LAOC. Optimisation of mechanical properties of the plates has been carried out by selection of such production parameters as chemical composition of the steel, hot working, interprocess heat treatment and temperature and time of final heat treatment (isothermal annealing). Effect of primary segregation of alloying and residual elements on protective properties of the plates is indicated. As a result of applying the annealing temperature in the range of 210-225°C (Ms temperature is ca. 200°C at cooling rate 1-2°C/s) and time in the range of 120-70 hours respectively, the following properties have been achieved: YS0.2 (yield strength) 1400-1500 MPa; UTS (ultimate tensile strength) 2000-2150 MPa; TE (total elongation) 10-13%, impact toughness KV at room temperature 10-16 J and hardness 590-610 HV (53-54 HRC). Microstructure of the plates consists of carbide free lathy nanobainite and 10-21% (volume fraction) of retained austenite. Plates of thickness 6.3 and 7.5 mm and ammunition type of 5.56x45 mm M193 and 7.62x51 mm API BZ have been used in the firing tests. Based on results of firing tests and microstructure examination in the area of projectile interaction the phenomena have been identified indicating high efficiency of ballistic protection of investigated plates, manifested by high ability to absorption and dissipation of projectile energy without susceptibility to cracking. Based on the results of mechanical properties measurements and firing tests a chemical composition of the nanostructured bainitic steel adjusted for industrial production of plates of thickness in the range of 6-8 mm has been developed. An analysis of container armour system mass reduction possibility, basing on results of investigation of the nanostructured bainite steel plates made in the semi-industrial scale, has been carried out. Basing on the analysis of the container construction and operational conditions some sensitive areas of ballistic protection have been specified to be subjected to firing tests. Ballistic examination will be carried out using the container segments representing the selected sensitive areas.

5

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.

6

Wykorzystanie radiografii cyfrowej w inżynierii materiałowej

Długosz P., Darłak P., Kochel M., Matuszewski M.

Szybkobieżne Pojazdy Gąsienicowe

|

2017

|

nr 2 (44)

43--50

PL

W artykule opisano zasadę działania radiografii cyfrowej i metodykę prowadzenia badań. Artykuł prezentuje także możliwości techniki cyfrowej wizualizacji w aspekcie konstruowania elementów ochrony balistycznej. Przedstawiono wyniki analizy rentgenowskiej wielowarstwowych struktur kompozytowych typu przekładkowych (ang. sandwich), składających się z elementów prasowanych w stanie ciekłym (ang. squeeze casting), przerabianych plastycznie, fragmentów ceramiki oraz związków elastomerowych połączonych za pomocą innowacyjnych technik klejenia. Przedstawiono również możliwości analizy jakościowej stalowych połączeń spawanych przeznaczonych do zastosowań w technice wojskowej.

EN

The article describes the principle of digital radiographic methods and research methodology. It also presents the capabilities of digital visualisation with regard to designing ballistic protection components. Results are presented of X-ray analyses of composite sandwich structures consisting of squeeze cast plastic worked elements and elastomeric compounds bound using innovative adhesive binding methods. Capabilities are also presented of qualitative analysis of steel welded joints for military applications.

7

The interaction of a bullet charge 7.62x39 mm and ARMOX 600T

Bridik L.

Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów / Politechnika Warszawska

|

2016

|

z. 3/107

5--10

EN

The ballistic protection need rapidly increased in the recent years. The most monitored has become an indicator of ballistic resistance of armored vehicles, which is designed to protect a living force. The article approaches the interaction of a bullet charge 7.62x39 mm with ARMOX 600T in the computer simulation version. The listed charge is currently used in the armed forces of Slovak republic. The bullet execution has a number of variations - from the soft to the hardened core. As a ballistic protection material is selected ARMOX 600T for its excellent characteristics specified by the manufacturer. This element enters into the computer simulation model through the material parameters defined by Johnson Cook. The main objective is to create a methodology of the model creation with the real inputs. The reference parameter is the damage analogy between computer and real model.

PL

Ochrona balistyczna gwałtownie wzrosła w ostatnich latach. Najbardziej pożądana, stała się wyznacznikiem odporności balistycznej pojazdów opancerzonych, które zostały zaprojektowane w celu ochrony sił życiowych. W artykule zaprezentowano oddziaływanie pocisku kalibru 7.62x39 mm z ARMOX 600T w postaci symulacji komputerowej. Podany kaliber jest obecnie stosowany w siłach zbrojnych Słowacji. Pocisk ten ma wiele odmian wykonania - od miękkiej do z utwardzonym rdzeniem. Jako materiał do ochrony balistycznej wybrano ARMOX 600T, ze swoich doskonałymi właściwościami określonymi przez producenta. Materiał ten wchodzi do komputerowego modelu symulacyjnego za pomocą parametrów materiałowych określonych przez Johnsona Cook'a. Głównym celem pracy jest określenie metodologii tworzenia modeli z rzeczywistych danych wejściowych. Parametrem odniesienia jest analogia pomiędzy uszkodzeniem z modelu a uszkodzeniem rzeczywistym.

8

Ceramika węglikowa w lekkich osłonach balistycznych

Cegła M., Habaj W.

Materiały Ceramiczne

|

2015

|

T. 67, nr 2

132--136

PL

Ceramika węglikowa stosowana jest z powodzeniem do wytwarzania elementów osłon balistycznych, chroniących przed pociskami przeciwpancernymi. Dzięki połączeniu wysokiej twardości z niską gęstością stanowi dobrą alternatywę dla tradycyjnych pancerzy stalowych. W artykule przedstawione zostaną cechy dwóch ceramicznych materiałów balistycznych: węglika krzemu (SiC) oraz węglika boru (B4C). Zaprezentowane zostaną także wyniki ostrzału warstwowych osłon balistycznych, zawierających ceramikę, za pomocą nowoczesnej amunicji pistoletowej o właściwościach przeciwpancernych.

EN

Carbide ceramics have been successfully used for ballistic armour applications protecting against armour piercing projectiles. A combination of high hardness and low density makes ceramics a good substitute of traditional steel armours. Properties of two ceramic armour materials: silicon carbide (SiC) and boron carbide (B4C) are being described. Finally the authors present results of ballistic tests of ceramic-based multi-layered armours systems against modern pistol ammunition with armour piercing capabilities.

9

Hybrid Ceramic-Textile Composite Armour Structures for a Strengthened Bullet-Proof Vest

Cegła M., Habaj W., Stępniak W., Podgórzak P.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2015

|

Vol. 23, no. 1 (109)

85--88

EN

The article presents the problem of protection against 5.7 × 28 mm SS190 projectiles with increased penetration capabilities. Due to the hybrid structure of the projectile, SS190 ammunition is a considerable danger to traditional, commonly used bulletproof vests based only on soft textile materials. A composite ballistic armour system based on small-size ceramics and fibre composites is presented as an answer to this threat. The construction of modern armour systems, the materials used and sample preparation is described. Ballistic test results of composite samples are presented by X-ray photographs. The authors also propose the possible use of these composite armour systems in personal body armour.

PL

W artykule poruszona jest problematyka ochrony przed amunicją 5,7×28 mm SS190 o zwiększonej zdolności do penetracji. W związku z hybrydową budową pocisku SS190 stanowi on poważne zagrożenia dla powszechnie stosowanych kamizelek kuloodpornych na bazie materiałów tkaninowych. Jako odpowiedź na to zagrożenie przedstawione zostają kompozytowe układy balistyczne zbudowane na bazie małogabarytowej ceramiki oraz kompozytów włóknistych. Omówiona została budowa nowoczesnych układów balistycznych, stosowane materiały oraz przygotowanie próbek. Wyniki badań odporności balistycznej zostały przedstawione w formie zdjęć rentgenowskich. Autorzy sugerują także możliwe zastosowania badanych układów hybrydowych w osobistych osłonach balistycznych.

10

Ballistic Helmet Development Using UHMWPE Fibrous Materials

Fejdyś M., Łandwijt M, Habaj W, Struszczyk M. H.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2015

|

Vol. 23, no. 1 (109)

89--97

EN

The main aim of the work was to develop a hybrid bullet- and fragment proof helmet protecting the user’s head against small arm ammunition and fragments as well as mechanical impacts. In the construction of the shell, the latest generation of ballistic materials were used, developed on the basis of para-amide fabric coated with a thermosetting resin and high molecular weight polyethylene (UHMWPE). The idea of the study was based on the thesis that the stable connection of two types of fibrous materials differing in their structure, topography as well as in the type of the polymer (para-aramid and polyethylene) will increase the ballistic resistance as well as allow to reduce the mass of the final products. The results of research in the field of the screening of fibrous materials, the process of elaboration as well as the design of bullet- and fragment-proof hybrid helmets are also presented. The ballistic helmets designed were verified within the wide scope of requirements described in PN-V-87001:2011 as well as in the NIJ Standards.

PL

Głównym celem pracy było opracowanie hybrydowego hełmu kulo- i odłamkoodpornego chroniącego głowę użytkownika przed pociskami małokalibrowej broni strzeleckiej oraz odłamkami i uderzeniami mechanicznymi. W konstrukcji czerepu zastosowano surowce balistyczne najnowszej generacji, na bazie których opracowano kompozyt składający się z preimpregnatu tkaniny para-amidowej powleczonej żywicą termoutwardzalną oraz polietylenu o bardzo dużym ciężarze cząsteczkowym (UHMWPE). Ideę badań oparto na tezie, że stabilne połączenie obu typów materiałów włóknistych, różniących się strukturą, topografią, jak również rodzajem polimeru (paraaramid oraz polietylen), zwiększy odporność balistyczną oraz pozwoli na zmniejszenie masy końcowych produktów. W pracy przedstawiono wyniki badań wytypowanych materiałów włóknistych, proces opracowania, jak również projektowania hybrydowego kulo- i odłamkoodpornego hełmu. Zaprojektowane hełmy balistyczne zweryfikowano w szerokim zakresie wymagań opisanych w normie PN-V-87001:2011, a także w normach NIJ Standards.

11

Pyramidal ceramic armor ability to defeat projectile threat by changing its trajectory

Stanislawek S., Morka A., Niezgoda T.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2015

|

Vol. 63, nr 4

843--849

EN

This paper presents a numerical study of a multilayer composite panel impacted by an AP (Armor Piercing) 14.5×114 mm B32 projectile. The composite consists of alternating layers of hard ceramic and a ductile aluminum alloy. While the alloy layer consists of typical plate, ceramics confront projectiles in the form of ceramic pyramids. The studied models are compared with a reference structure, which is a standard double layer panel. The problem has been solved with the usage of modeling and simulation methods as well as a finite elements method implemented in LS-DYNA software. Space discretization for each option was built with three dimensional elements ensuring satisfying accuracy of the calculations. For material behavior simulation, specific models including the influence of the strain rate and temperature changes were considered. A steel projectile and aluminum plate material were described by the Johnson-Cook model and a ceramic target by the Johnson-Holmquist model. The obtained results indicate that examined structures can be utilized as a lightweight ballistic armor in certain conditions. However, panels consisting of sets of ceramic prisms are a little easier to penetrate. Despite this fact, a ceramic layer is much less susceptible to overall destruction, making it more applicable for the armor usage. What is most important in this study is that significant projectile trajectory deviation is detected, depending on the impact point. Such an effect may be utilized in solutions, where a target is situated relatively far from an armor.

12

Optimization of two-component armour

Kędzierski P., Morka A., Sławiński G., Niezgoda T.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2015

|

Vol. 63, nr 1

173–-179

EN

The paper presents research on optimization of two-layer armour subjected to the normal impact of the 7.62x54 B32 armour piercing (AP) projectile. There were analysed two cases in which alumina Al2O3 was supported by aluminium alloy AA2024-T3 or armour steel Armox 500T. The thicknesses of layers were determined to minimize the panel areal density whilst satisfying the constraint, which was the maximum projectile velocity after panel perforation. The problem was solved through the utilization of LS-DYNA, LS-OPT and HyperMorph engineering software. The axisymmetric model was applied to the calculation in order to provide sufficient discretization. The response of the aluminium alloy, armour steel and projectile material was described with the Johnson-Cook model, while the one of the alumina with the Johnson-Holmquist model. The study resulted in the development of a panel optimization methodology, which allows the layer thicknesses of the panel with minimum areal density to be determined. The optimization process demonstrated that the areal density of the lightest panel is 71.07 and 71.82 kg/m2 for Al2O3-Armox 500T and Al2O3-AA2024-T3, respectively. The results of optimization process were confirmed during the experimental investigation.

13

Propozycja wprowadzenia normy obronnej dotyczącej badania osłon balistycznych

Kozera B., Sidelnik P.

Problemy Techniki Uzbrojenia

|

2014

|

R. 43, z. 132

55--63

PL

Artykuł zawiera krótki przegląd norm obowiązujących w Polsce oraz NATO dotyczących badań odporności balistycznej, osłon różnego typu. W ramach przeglądu norm podkreślone zostały różnice pomiędzy zapisami poszczególnych dokumentów oraz ich unikatowe zapisy. Przegląd jest podstawą do zaproponowania wprowadzenia nowej Normy Obronnej opisującej badania wszelkiego rodzaju osłon balistycznych. Dokument ten ma składać się z normy głównej, opisującej główne zagrożenia i podstawowe definicje, oraz norm szczegółowych opisujących metody badań poszczególnych rodzajów osłon. Norma Obronna ma jednocześnie stać się implementacją dokumentów standaryzacyjnych NATO tj. STANAG 2280, STANAG 2920, STANAG 4569 i dokumentów z nimi powiązanych.

EN

The paper consists of a brief overview of current Polish and NATO standards on testing ballistic protective materials and products. In the review most important differences between particular standards were highlighted with some of their unique provisions. The overview is a basis for introduction of a new Polish Military Standard on testing all types of ballistic materials and products. The standard will be composed from a main standard describing general threats and basic definitions, and detailed standards describing specific test methods for different types of ballistic protection. This Military Standard will also become an implementation of NATO standardization documents, such as STANAG 2280, STANAG 2920, STANAG 4569 and other documents associated with them.

14

Prediction of the Durability of Composite Soft Ballistic Inserts

Fejdyś M, Cichecka M, Landwijt M, Struszczyk M

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2014

|

Vol. 22, no. 6 (108)

81--89

EN

The main goal of this research was to develop a method of predicting the durability of soft ballistic inserts made of a high-strength composite based on polyethylene ultra-high molecular weight (UHMWPE) fibres. The research presents a program of tests on the simulated use of composite ballistic inserts elaborated in order to predict the durability as well as changes in the ballistic, physical and mechanical properties occurring due to conditions of use. The research program took the following three procedures of the aging simulation of the ballistic inserts into account: procedure 1 – applying a mechanical load to the insert; procedure 2 – applying a mechanical load along with a temperature cycle to the insert; procedure 3 – applying a mechanical load, temperature cycle and liquid solution simulating human perspiration to the insert. The procedures were verified experimentally by examining inserts made out of soft composite polyethylene Dyneema® SB 21. Also verification by means of the Snedecor’s F-test was carried out. It was shown that the effect of mechanical loading, temperature cycling, and the solution simulating human perspiration influences the progress of degradation of the polyethylene material. The research work included testing new ballistic inserts made of a polyethylene composite, as well as ones subjected to simulation ageing. To investigate the correlation between the natural ageing process and the simulated one, ballistic inserts used under natural conditions for 5, 7, 9 and 13 years were examined. Selected samples were used for the determination of mechanical and ballistic property variation as well as changes in their chemical structure. Changes in the microstructure of the ballistic material were assessed by DSC analysis and infrared spectroscopy (FTIR-ATR).

PL

Głównym celem realizowanych prac było opracowanie metody prognozowania trwałości miękkich wkładów balistycznych wykonanych z wysokowytrzymałego kompozytu na bazie polietylenu o bardzo dużym ciężarze cząsteczkowym(UHMWPE). W artykule przedstawiono program badań symulacji użytkowania kompozytowych wkładów balistycznych, który opracowano celem prognozowania trwałości, a tym samym przewidywania zmian parametrów balistycznych, fizyko-mechanicznych wkładów ochronnych, zachodzących pod wpływem warunków eksploatacji. Wnioskowanie odnośnie zmian stanu technicznego wyrobów balistycznych pod wpływem warunków przechowywania i użytkowania wymagało zweryfikowania opracowanej metodyki badawczej i przeprowadzenia badań uwzględniających metodę przyspieszonego starzenia. W ramach pracy badaniom poddano nowe pakiety balistyczne wykonane z kompozytu polietylenowego, jak również poddane starzeniu laboratoryjnemu. Celem zbadania korelacji między procesami starzenia naturalnego i symulowanego zbadano pakiety balistyczne użytkowane w warunkach naturalnych przez 5, 7, 9 i 13 lat. Dla wytypowanych próbek zostały przeprowadzone badania właściwości mechanicznych i balistycznych oraz zmian ich struktury chemicznej. Zmiany w strukturze materiałów balistycznych oceniono za pomocą metod: analizy termicznej DSC, spektroskopii w podczerwieni (FTIR-ATR).

15

Wstęp do modelowania wybuchu bocznego ładunku IED na kabinę pojazdu specjalnego zgodnie z normami

Barnat W., Moneta G., Panowicz R., Sławiński G.

Systems : journal of transdisciplinary systems science

|

2012

|

Vol. 16, nr 3

39-47

PL

Przedstawiono wyniki wstępnych analiz numerycznych oddziaływania wybuchu bocznego ładunku IED na kabinę pojazdu specjalnego zgodnie z założeniami opracowywanej normy. Na ich podstawie zaproponowane zostaną wytyczne do modyfikacji zaprojektowanego kadłuba poddanemu działaniu ładunku krytycznego mające zapewnić maksymalną ochronę pojazdu oraz znajdującą się w jego wnętrzu załogi przed skutkami ataku na nich przy użyciu min czy IED.

EN

The article presents preliminary numerical analyses of side explosion next to special vehicle's cab with regards to new-developed standards. The results were used to modify the existing hull and enhance its protection capabilities against critical charge to provide better protection for personnel inside.

16

Numeryczne badanie oddziaływania fali wtórnej na załogę pojazdu

Barnat W., Panowicz R., Moneta G.

Systems : journal of transdisciplinary systems science

|

2012

|

Vol. 16, nr 3

49-55

PL

Przedstawiono wstęp do modelowania wybuchu na pojazd z uwzględnieniem fali wtórnej oddziaływującej na pojazd. Ze względu na zobrazowanie zjawiska kadłub ciężkiego pojazdu gąsienicowego dostosowano do uwypuklenia zjawiska poprzez pocienienie ścian bocznych. Podobne parametry pancerza bocznego posiadają pojazdy słabo opancerzone stosowane powszechnie na świecie.

EN

Article presents introduction to modeling blast wave impact on a vehicle taking into account the reflected (secondary) wave. For the purpose of the analysis thick hull walls were thinned to outline the effect. Presented methodology can be adopted to analyze hulls of commonly used light armored vehicles.

17

Numeryczna analiza wpływu elastomerowego elementu tłumiącego siedziska pojazdu wojskowego obciążonego IED na organizm ludzki

Barnat W., Panowicz R., Sławiński G., Sybilski K., Moneta G.

Systems : journal of transdisciplinary systems science

|

2012

|

Vol. 16, nr 3

57-64

PL

Przedstawiono wyniki modelowania wpływu oddziaływania fali ciśnienia pochodzącej od wybuchu miny lub IED na człowieka znajdującego się w lekkoopancerzonym transporterze kołowym. Otrzymane wyniki świadczą, że siły i przeciążenia działające na wybrane organy człowieka są tak duże, że mogą skutkować poważnymi obrażeniami. Analizy rozszerzono o badanie elementów hiperelastycznych, które doskonale nadają się do zastosowania w elementach tłumiących.

EN

The paper presents some numerical results of mine or IED blast wave effects on wheeled light armored vehicle personnel. The analyses show that g-forces on several human organs are so high that they lead to severe injuries or death. Additional analyses of hyperelastic elements showed enhanced damping capabilities which will be further studied.

18

Koncepcja osobistej osłony balistycznej z wykorzystaniem tkanin aramidowych i węglików spiekanych

Juskowiak E., Rybczyński R., Kurowski J., Jamroziak K.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2012

|

[R.] 18, nr 3

217-221

PL

W pracy wykonano badania porównawcze próbek materiałowych o przeznaczeniu na kompozytowe, osobiste osłony balistyczne. Celem badań było sprawdzenie zachowania się w materiale balistycznym węglika spiekanego podczas prób na przestrzelenie. Metodą formowania w autoklawie wykonano 3 typy próbek. Były to próbki wzmocnione tkaniną aramidową w układzie: tkanina aramidowa z jedną warstwą płytek z węglika spiekanego i tkanina aramidowa z dwiema warstwami płytek z węglika spiekanego. Układy warstwowe tkanin aramidowych i węglików spiekanych nasycano żywicą epoksydową. Dodatkowo badaniu poddano próbkę handlową wykonaną z 5 warstw tkanin aramidowych na matrycy elastomerowej. Wszystkie cztery typy próbek badano pod kątem ich odporności na amunicję pistoletową 9x19 mm Parabellum. Próbki zostały ostrzelane z odległości 10m, oddając co najmniej trzy strzały do każdej. Pozytywne wyniki (brak przestrzelenia) zarejestrowano dla próbek: próbka wzmocniona aramidem bez węglików oraz próbka wzmocniona Aramisem z podwójną warstwą węglików spiekanych. Próbka z pojedynczą warstwą węglików spiekanych została przestrzelona. W kolejnych badaniach postuluje się użycie spoiw elastyczniejszych od zastosowanych np. elastomerowych, złagodzenie ostrych krawędzi płytek węglikowych oraz przełożenie warstwy płytek tkaniną aramidową.

EN

The paper presents a comparative study of samples of materials intended for use as composite personal armor. The aim of the study was to examine the behavior of sintered carbides in ballistic material in ballistic resistance test. 3 types of samples were made by molding in an autoclave. These samples were reinforced with aramid fabric, aramid fabric with one layer of tiles of sintered carbides and aramid fabric with two layers of sintered carbides. Layered systems of aramid fabrics and sintered carbides were impregnated in epoxy resin. Additionaly, a commercial sample of aramid fabrics bonded with elastomer was studied. All four types of samples were tested for their resistance to the ammunition 9x19 mm Parabellum. Each sample was shot from a 10m distance at leat three times. The sample with aramid only and sample reinforced with aramid and double layer of sintered carbides have passed this test. A sample of a single layer of sintered carbides was shoot trough. In further studies saturants more flexible from used for example elastomeric, sharping the edges of sintered carbides and covering the layer of sintered carbides with aramid layer are postulated.

19

Włókna w balistyce - dziś i jutro

Wesołowska M., Delczyk-Olejniczak B.

Techniczne Wyroby Włókiennicze

|

2011

|

Nr 1/2

41-50

PL

Włókna sztuczne najnowszej generacji, takie jak Kevlar ®, Twaron®, Dyneema®, Spectra®, M5® charakteryzuje przede wszystkim bardzo duża wytrzymałość na rozciąganie. W artykule omówiono ich najważniejsze właściwości w aspekcie zastosowania w wyrobach ochronnych. Przedstawione zostaną także przykładowe rozwiązania konstrukcyjne z udziałem materiałów na bazie scharakteryzowanych włókien (kulo- i odłamkoodporne kamizelki i hełmy oraz tarcze balistyczne). W zarysie zostaną przedstawione nowinki naukowe na temat włókien nowej generacji.

EN

Man-made fibres of the latest generation, like Kevlar®, Twaron®, Dyneema®, Spectra®, M5® feature before all very high tensile strength. The article shall present their properties most important concerning the application into protective products. Moreover, the examples of design solution with materials applied which are based on described fibres (bullet- and fragment-proof vest, helmets and ballistic shields) shall be presented. Some scientific novelties about new-generation fibres shall be also drawn.

20

Obecne i przyszłe trendy rozwojowe włókienniczych wyrobów balistycznych, Cz. 2

Struszczyk M. H., Łandwijt M., Olejnik M.

Techniczne Wyroby Włókiennicze

|

2011

|

Nr 1/2

27-33

PL

W artykule przeprowadzono ocenę technologii włókienniczych wyrobów balistycznych biorąc pod uwagę (i) skalę koniecznych nakładów na realizację badań i wdrożenia, (ii) skalę korzyści wdrożenia ich do praktyki oraz (iii) ewentualnych barier ograniczających badania i wdrożenie w analizowanym obszarze. Opisano obecny stan zaawansowania badań nad włókienniczymi wyrobami balistycznymi w kraju i za granicą, stopień gotowości do wdrożenia do praktyki oraz prawdopodobne kierunki dalszych badań. Przeprowadzono także analizę prawdopodobnych trendów rozwojowych z uwagi na rosnący popyt, w tym możliwości eksportu polskich technologii innowacyjnych, oraz czynniki stymulujące rozwój badań i wdrażania innowacji. Określono i omówiono sieci powiązań technologii włókienniczych wyrobów balistycznych w analizowanym obszarze technologii i w całym przemyśle włókienniczym (wzajemne zależności i wpływy technologii)

EN

The paper presents an assessment of technologies of textile ballistic products, concerning (i) scale of necessary expenses for realisation of research and implementation, (ii) scale of benefits from introducing them into the practice, and (iii) potential barriers that limit the research and implementation into the scope being analyzed. The current state of advancement of research on the textile ballistic products home and abroad is described, as well as the rate of readiness for introduction into the practice, and probable directions of further research. The analysis of probable development trends was also done, regarding the growing demand, including the possibilities of export of innovative Polish technologies and factors which stimulate development of research and introducing the innovations. The network of relations (mutual dependencies and influences) between technologies of textile ballistic products within the analysed technology area and whole textile industry was determined and discussed.