Бронежилеты. Теория и практика

Очень часто о бронеодежде, в частности, о бронежилетах рассказывают чудеса и утверждают, что такие приспособления для защиты человека нарушают все известные законы физики. Действительно, если мыслить таким образом, то производителей столь необходимой одежды можно по праву назвать волшебниками. Насколько такое мнение оправданно, попытаемся рассказать в статье.

Нередко попадание пули пистолета в рассматриваемую одежду идентифицируют с падением на индивида кирпича с пятого этажа. Это объясняется тем, что площадь кирпича аналогична поверхности, на которой разделяет ударную силу бронежилет, а по энергии пуля и кирпич имеют примерно аналогичные параметры. На самом деле, энергия пули или патрона 9 на 19 (при учете того, что ее масса 8 грамм, а скорость – 365 м/с). Это недалеко от показателей, свойственных армейским патронам стандартного образца. А энергия падающего кирпича при весе 4 килограмма примерно одинакова – порядка 530 Дж. Если рассматривать этот пример более подробно, то вот что получается.

Снаряд в общей практике описывается двумя показателями. Это масса и скорость, кроме того, энергия и импульс. Безусловно, сюда еще можно добавить размеры, конфигурацию материала, но в данном случае, они не столь важны. Энергия, как известно, определяется определенной формулой, mv²/2, импульс - mv, где v – скорость снаряда, а m – его масса. Как уже выяснилось, энергии кирпича и пули равны. В том случае, если рассчитали импульс, то получили для пули значение 2.9 кгм/с², а для кирпича - 65 кгм/с², что является большим в 20 раз. По закону, который рассказывает о сохранении импульса, он не может взяться из пустоты. При нахождении пули в бронежилете импульс не возрастает в 20 раз, это просто не представляется возможным. Именно поэтому, такое сравнение кирпича и пули, не является грамотным и корректным. Если говорить о существующей реальности, то определенная доля энергии преобразуется в тепло.

Исследования, проводимые в этой области, привели к тому, что характер повреждения человека, зависит, прежде всего, от энергии, которая передалась телу. Этот параметр принято называть удельной энергией. При таком показателе, который имеет параметры больше 50 Дж/см², человеку наносятся довольно тяжелые травмы:

• переломы костей;
• ранения проникающего свойства.

При небольшом показателе энергии удельного порядка, травмы имеют или скорость среднего, или малого порядка.

В том случае если просчитать такой показатель для пули пистолета малокалиберного типа, применяющего патроны стандартного типа (масса пули 2,6 грамм, скорость при залпе из пистолета – 270 м/с, диаметр 5, 6 мм), то он определяется цифрой 386 Дж/см² для ПМ Макарова.

Таким образом, становится совершенно очевидным, что любое оружие огнестрельного назначения, даже маломощное, способно нанести тяжелейшие повреждения человеческому телу в месте попадания в него пули. Разрешено полагать, что для заброневой травмы малого типа удельная энергия, которая передается бронежилетом телу, должна быть менее 12.5 Дж/см² (четвертой части от удельной энергии, гарантирующей тяжелые травмы).

При расчете о том, какую удельную энергию передает бронежилет мягкого свойства при нахождении в нем пули с диаметром патрона 9 на 19, следует иметь в виду, что он демонстрируется исключительно для иллюстрации и основан на теории. Данное обстоятельство делает затруднительным факт применения его в практической деятельности. При нахождении пули в рассматриваемой одежде, совместно с ней принимается шевелиться часть брони, который имеет диаметр около 10 сантиметров. Масса мягкой брони определяется показателем - 60 г/дм² или 0.6 г/см^2. Исходя из этого, масса брони, которая принимает участие в остановке пули, имеет 47 грамм. Если центральная часть этого круга находится в движении вместе с пулей, то ее пределы (края) остаются в неподвижном состоянии и практически не принимают участия в рассматриваемом процессе. Можно считать с большой долей вероятности, что «эффективная масса» этого участка составляет где-то четвертую часть от ее массы реального значения.

Теперь цель определения энергии кинетического вида, которую формирует и передает через некоторое время броня телу, сводится к простым вычислениям, которые известны каждому школьнику, хорошо знающему физику и ее законы. Эти расчеты говорят о столкновении двух тел твердого типа и о характере такого взаимодействия, названного неупругим. При таких расчетах, пользуются законом сохранения энергии. Он гласит о том, что общий импульс брони и пули при столкновении тождественен импульсу после такого действия. На этом и производятся математические вычисления. Еще раз отметим, что все имеющиеся на сегодняшний момент времени, расчеты, являются оптимистическими. Нужно учитывать, что все расчеты могут применяться только для иллюстрации. А те физические процессы или явления, которые происходят при попадании пули в броню, в реальности намного сложнее как для расчетов, так и для уяснения.