BIZTONSÁGTECHNIKA
FRANK GYÖRGY
LÖVEDÉKÁLLÓ VÉDŐBETÉTBE BECSAPÓDÓ, ÁTHATOLÁST NEM OKOZÓ LÖVEDÉK HATÁSMECHANIZMUSA (A BABT JELENSÉG) BEHIND ARMOUR BLUNT TRAUMA (BABT) IS THE SPECTRUM OF NON PENETRATING INJURIES TO THE-TORSO RESULTING FROM THE IMPACT OF PROJECTILES ON PERSONAL ARMOURS A testpáncélok létjogosultságát alátámasztja, hogy alkalmazásuk óta több mint 2800 rendőr (US) életét mentették meg. Az a rendőr, aki nem viseli a testpáncélt, annak 14 szer nagyobb az esélye a halálos sérülésre, mint annak, aki viseli a védőeszközt. Tény, hogy túl sok katona halt meg vagy szenvedett sérüléseket különböző konfliktusokban. Az iraki háborúban az elmúlt öt évben (2008): meghalt több mint 4000 amerikai katona, sérült kb. 30 000 katona, meghalt több mint 12 000 iraki katona, sérültek száma ismeretlen. A rendszeresített egyéni védőeszközök védelmi fokozatai megfeleltek: a NIJ szabvány IIIA védelmi szintnek, a NATO STANAG 2920 (repeszálló) szabványnak. A cikk szerzőjének célja bemutatni: (1) a BABT jelenséget, amely akkor fordul elő, amikor lövedék csapódik be a védőpanelbe, de nem történik áthatolás, (2) a „ballisztikai plasztilinokkal” szemben támasztott követelményeket. A cikk a szerző saját kísérleteinek és méréseinek figyelembevételével készült The necessity of body armour has been underlined by saving more than 2800 US police officer’s life since their use. An officer who is not wearing armor is 14 times more likely to suffer a fatal injury than an officer who is wearing armor. The hard fact is that too many soldiers are killed or injured in different conflicts, just in Iraq during the last five years (2008): More than 4.000 US soldiers are killed, approx. 30.000 are injured, more than 12.000 Iraq forces are killed, unknown numbers injured. The standard personal protection used is according to: NIJ standard in level IIIA, NATO Stanag 2920 (Fragmentation). In this article the author introduces (1) the Behind Armour Blunt Trauma (BABT) may occur when personal protective armour is impacted and deforms dynamically to stop a projectile, (2) the requirements for Armor Backing Material. The facts of this article were based on the author’s own experiences.
141
A jelenleg iránymutatónak tekinthető szabványok szerint a lövedékálló védőmellény akkor felel meg a követelményeknek, ha megfelel a kivitelezési és címkézési követelményeknek és a választott szabványban előírt vizsgálatkor a védőeszköz minden része megfelel a behatolással és alakváltozással szemben támasztott követelményeknek mind száraz, mind nedves kondicionálás esetében. Szabványokra vonatkozólag szükséges megemlíteni, hogy a piaci igényeknek való megfelelésre és a hatékonyságra való tekintettel javasolt az összes szabványt 10 éves korszerűsítési ciklusba sorolni (Szabványügyi Közlöny 1. szám, 2010.január, 42. old) Hivatkozva azokra a közelmúltban végzett ballisztikai mérésekre, amelyeknek részese voltam, megerősítik annak a véleménynek a hangsúlyozását, hogy a lövedékálló védőmellényeknek ma már nem elegendő megfelelni csak az aránylag nagy sebességgel becsapódó lövedékek behatolással és az alakváltozással szemben támasztott követelményeinek. A korszerű értékeléseknél már a BABT jelenséget is szükséges lenne figyelembe venni, hiszen a BABT jelenség miatt akkor is keletkezhet végzetes sérülés, ha nem történik lövedék behatolás az eszközt viselő biológiai szövetébe és megfelelő mértékű a traumahatás. Vagyis az értékelések körébe kellene vonni a lövedékálló védőbetétbe becsapódó, áthatolást nem okozó lövedék lehetséges hatásmechanizmusát is. Ahol a „hatásmechanizmus” kifejezés alatt a becsapódó lövedék okozta hatások, változások, folyamatok összessége értendő.
A becsapódó lövedék energiája „kalapácsütésre” emlékeztető hatást fejt ki az eszközt viselő testére
142
BIZTONSÁGTECHNIKA
A BABT egy betűszónak (mozaikszónak) azon fajtája, mely több szóból álló kifejezés egyes szavainak kezdőbetűiből áll össze, nevezetesen a Behind Armour Blunt Trauma angol szavak kezdőbetűiből. Ez a kifejezés magyarra fordítva: „páncél mögötti tompa sérülés”. A kifejezés értelmezése pedig, hogy a testpáncélba becsapódó, lefékeződő lövedék energiája „kalapácsütésre” emlékeztető hatást kifejtve adódik át az eszközt viselő testének. Ennek a kalapácsütésnek hatása lehet a testpáncélt viselő testének tompított sérülése (blunt trauma): pl. felületi zúzódás, felhasadás, belső sérülés stb.
A ballisztikai vizsgálat Sokat segített a lövedékálló védőbetétbe becsapódó, áthatolást nem okozó lövedék lehetséges hatásmechanizmusának elemzésében az előzetesen elvégzett részletes irodalomkutatás. Ugyanis számos szakirodalom foglalkozik a lövedékálló védőbetétbe becsapódó lövedék védőbetét szerkezetre és a viselőre gyakorolt hatásainak kutatásával, a viselő testének modellezésével, a kialakuló nyomások kimutatásával stb. Az irodalomkutatással párhuzamosan száraz kondicionálás mellett végzett lövéspróbák is igazolták a lövedékálló védőbetétekbe becsapódó lövedékek hatásait, olyan esetekben, amikor az eszközt viselő testébe nem történik lövedék behatolás.
Mellkasmodell mérésre előkészítve
143
Ezeknél a vizsgálatoknál szerzett tapasztalat az, hogy a védőbetét ugyan néhány lövés felöli rétege megállítja a behatoló lövedéket, de ennek ellenére nagymértékben roncsolódnak a védőbetét utolsó rétegei a test felöli oldalon akkor is, ha azok lágyabb vagy keményebb anyagból készült rétegek. A jelenség különös érdekessége, hogy a lefékeződött vizsgáló lövedék és a test felöli oldalon roncsolódott rétegek között aránylag nagyszámú sérüléstől mentes réteg marad. Ballisztikai laboratóriumban megtartott kísérlet alkalmával a lövések állványon elhelyezett ballisztikai mérőcsőből lettek leadva a lövedékálló védőbetétekre, szabványban meghatározott találati geometria pontjaira. A lövedéksebességek mérése két optikai fénykapuval érzékelő műszerrel történt, az adatokat pedig számítógép elemezte és rögzítette. A traumahatást a minta mögött elhelyezett, adott méretű és konzisztenciájú plasztilin tömbben keletkező lenyomatmélységek határozták meg. A becsapódó vizsgáló lövedékek hatásmechanizmusainak analízise pedig a ballisztikai védőanyag rétegekben keletkezett lőcsatornák méretváltozásai, elhelyezkedései, a hőhatás következményei, a vizsgáló lövedékek deformációi (gombásodásai), roncsolódásai és a lövedékálló védőbetét rétegek delaminalizálódásai, elváltozásai alapján történt.
Egy lövedék becsapódásától. 35 ms idő eltelte után a szegycsont környezetében kialakult blunt trauma hatása modellen mérve (9 mm-es lövedék, 425 m/s becsapódási sebesség)
144
BIZTONSÁGTECHNIKA
Továbbá figyelembe lett véve a mérési eredményt valamilyen formában még befolyásolni képes dolog: pl. a plasztilin konzisztencia változás sebessége és a környezet hőmérséklet összefüggés, a közös állványon elhelyezett két fénykapu távolságának hőmérséklettől való függése, a becsapódási szög lehetséges eltérése az előírt becsapódási szögtől, a plasztilintömb vastagság és a lövedék becsapódás nyomán keletkezett lenyomat mélység közötti lehetséges összefüggés stb.
Egy vizsgálólövés elemzése a BABT jelenség megértéséhez A végrehajtott lövéspróbák módot nyújtanak arra, hogy segítségükkel elemezhető legyen a lövedékálló védőbetétbe becsapódó, áthatolást nem okozó lövedék hatásmechanizmusa, végső soron a BABT jelenség A következőkben az egyik vizsgálólövés eredményeinek elemzésére kerül sor, amikor is egy 431.9 m/sec sebességgel becsapódó, 9x19 mm FMJ Parbellum vizsgálólövedék a védőbetét felületére ható nyomó erővel, a lövedék környezetében lévő első réteget a nyugalmi helyzetéből, a lövés irányába kimozdítja, préselve maga előtt a többi réteget és a háttéranyagot (plasztilin) is.
Maximális elmozdulásánál a lövedék sebesség nullára csökken
145
A becsapódott/behatolt lövedék a védőanyagban egy domborulatot alakított ki, aminek a végső alakja adta a plasztilin anyagban mérhető lenyomat mélységet. A vizsgáló lövedék behatolása során, a védőbetétbe ütközése következtében deformálódott (gombásodott), s lassulva, mind nagyobb nyílásokat szakítva a rétegekben a gombásodott átmérőnek megfelelően, bizonyos rétegszám átszakítása után megállt, rendszerint, szokásosnál jobban darabokra tört köpennyel. RÉTEG 1 2 3 4 5 6 7
TALÁLAT KÖZPONTJA ÉS A MINTA OLDAL SZÉLÉTŐL A TÁVOLSÁG (MM) 93 90 90 90 88 86 78**
NYÍLÁS ÁTMÉRŐ (MM) 6* 7* 8* 8* 9* 10*
* Lövedék elhaladása után a rugalmas anyagban keletkezett nyílás erre a mértre húzódott össze. ** a 7. rétegbe beágyazódott a 30 mm átmérőre gombásodott 9x19 mm FMJ Parabellum lövedéke, áthatolás nem történt.
Az áthatoló lövedék mozgási energia csökkenés oka: szakítja, széttolja az elemi szálakat, kitép darabokat, rétegeket a felmelegedés összehegeszt, szerkezetet elmozdít
146
BIZTONSÁGTECHNIKA
Célszerű lenne további kísérletekkel tisztázni a köpeny szokásosnál jobban darabokra törésének okát, okait. A megállás előtti fázisban a gombásodott lövedék az utolsó átszakított réteget követő réteget megbontva, de azt nem átszakítva megcsúszott.
9x19 mm FMJ Parbellum vizsgálólövedék deformációja (gombásodása) védőbetétbe lőve és a köpenydarabok
A megcsúszás eshetősége nagyobb 0 fokos becsapódási szögtől való eltérés esetében. A lövedék megcsúszás veszélyes jelenség, mivel a rétegek közül esetleg kicsúszva, a gombásodott lövedék maradék energiájával megsebesítheti (akár végzetesen is) a védőeszköz viselőjét vagy másokat..
A szakadt köteg végződése (50 x-es mikroszkóp nagyítás) nem vágott, bojtos
147
A vizsgáló lövedék a védőanyag rétegekben, a becsapódási pontból kiinduló, sugárirányú ráncokat alakított ki akkor, amikor a lövedék áthatolt és akkor is amikor csak nyomta a rétegeket. Egyes ráncok határolta rétegek kisebb, nagyobb mértékben delaminalizálódtak. Továbbá a védőbetét test felöli oldalán lévő utolsó rétegeket a becsapódó lövedék által kifejtett repesztő nyomás rápréselte a háttéranyagban (plasztilinban) kialakuló, gömbsüveg formájú lenyomatba. A test felöli oldalon az utolsó rétegek sérüléseinek, repedéseinek keletkezései úgy, hogy közben nagyszámú sérüléstől mentes réteg marad a lefékeződött vizsgáló lövedék és a test felöli oldalon roncsolódott rétegek között, az utolsó rétegekre fokozottan ható repesztő nyomással magyarázható. Repesztő nyomás a vizsgáló lövedék becsapódás hatására keletkezik, aminek következtében a védőanyag réteg (ek) kidudorodnak és a fellépő feszültség nagyságától függően átrepedhetnek. Az átrepedés pillanatában fellépő nyomás a repesztőnyomás. A repesztőnyomás, a szakítóerőhöz hasonlóan, kizárólag azonos védőanyagok összehasonlítására alkalmas.
Plasztilin „fröcskölődött” a test felöli oldalon az utolsó rétegben megnyílt nyíláson keresztül a mögötte lévő rétegre
Külön figyelmet érdemel a lövéspróbán szerzett az a tapasztalat, hogy a test felöli oldalon, a kiszakadt utolsó réteg mögötti rétegre, a rétegen megnyílt nyíláson keresztül, a háttéranyagból (plasztilinból) kiszakított 148
BIZTONSÁGTECHNIKA
anyag részek „fröcskölődtek” kisebb, nagyobb foltokban. Tekintettel arra, hogy a plasztilin tömb feladata részben az, hogy szimulálja a becsapódó lövedék hatásait az emberi testben, igaz csak erősen megközelítő módon, a kifröcskölődött anyagból élőerő sérülésre lehet gondolni. A jelenség megnyugtató magyarázata az eddig elvégzett ballisztikai vizsgálatokkal nem adható meg. Sajnos, hogy az áttanulmányozott szakirodalom sem tartalmazott erre a jelenségre való utalást, ezért a következő lövéspróbák céljai között szerepel ennek a jelenségnek a részletesebb tanulmányozása.
Összefoglalás — Lövedékálló védőmellények minősítésénél célszerű lenne a BABT jelenséget is figyelembe venni, különös tekintettel az észlelt plasztilin „kifröcskölődésre”, delaminalizálódásokra; — Tanulmányozni kellene a BABT jelenség által okozható sérüléseket, amelyekre a „kifröcskölődés” utal; — Részletesebben kellene foglalkozni a lövedékálló védőmellényben esetleg megcsúszó, kicsúszó lövedék okozta veszély elhárításának megoldásaival; — A BABT jelenség minimalizálására célszerű lenne PE hablemez helyett vizsgálni a fém habok (cellular metals) alkalmazhatóságát; — Testpáncélok értékeléséhez, a piaci igényeknek való megfelelésre és a hatékonyságra való tekintettel, csak 10 évnél korábban kiadott szabványok alkalmazása javasolható.
149
Felhasznált irodalom 1. Ballisztikai vizsgálatoknál készített saját jegyzetek 2009. 2. Eur.Ing. Frank György: Ballisztikai kerámia alkalmazása testpáncélokban karabély-és puskatöltények lövedékei ellen. Bolyai szemle. 2008. XVII. évf. 3. szám. 3. Eur.Ing. Frank György 2008. évben elhangzott előadásai a Zrínyi Miklós Nemzetvédelmi Egyetemen és a Rendőrtiszti Főiskolán 43. Eur.Ing. Frank György: A ballisztikai kerámiák alkalmassága. Biztonság. XXI. évf. 2009/1. szám 5. Eur.Ing. Frank György: Lövedékálló védőpanel ballisztikai vizsgálata. Biztonság. XXII. évf. 2010/1. szám
150
