Wkłady balistyczne - historia i teraźniejszość.

W związku z dokonanym przez Rosję najazdem na teren sąsiadującej z Polską Ukrainy, możemy obserwować niespotykany w ostatniej dekadzie popyt na stal (i nie tylko). Klienci nie do końca wierząc w pewność łańcuchów dostaw, zaczęli nabywać stal na zapas, co pamiętają tylko najstarsi handlowcy. Dla hurtowników to radość (o ile materiał jest dostępny), dla hutników – czas wytężonej pracy, dla klientów oznacza to niepewność jutra, bo czy materiał dziś zabezpieczony na potrzeby produkcji nie zostanie w hurtowniach wykupiony w międzyczasie? Szczególnie podwyższonym zainteresowaniem cieszą się ostatnio stale twarde (około 450-550HB) w grubościach 6 i 8 mm. Tak, tak – potrzeba wkładów balistycznych. Co ciekawe, do produkcji używane są blachy z gatunku Hardox®, tak dobrze znane rolnikom i producentom koparek oraz trudnościeralnych przenośników ślimakowych. Czy są one właściwym substytutem stali Armox®, Ramor® od SSAB albo Mars® od Industeel, a w handlu dostępny jest także SWEBOR ARMOR™? W prasie oraz w ogłoszeniach internetowych dotyczących zakupu wkładów balistycznych do kamizelek kuloodpornych (zwłaszcza tych będących „kopiuj-wklej” z ogłoszeń anglojęzycznych), często napotykamy oznaczenia stali AR500, AR550, itd. Polak będący pomysłową jednostką ludzką próbuje to skojarzyć sobie ze znanymi stalami Armox® typu 500 i choć do Armox® jeszcze wrócimy i w dużym błędzie nie będziemy, to oznaczenie to odnosi się do Abrasion Resistant, czyli odporności na ścieranie, a wartość liczbowa odpowiada twardości stali w skali Brinell’a (HB). Warto wspomnieć, że by spełniać swą rolę, płyty stalowe są hartowane na wskroś, a nie powierzchniowo, a hutnicze badanie ich twardości widoczne na atestach wykonywane jest w przypadku powyższych gatunków 1 mm w głąb materiału. Czy powinna być to w ogóle stal? Armia amerykańska używa przecież tylko ceramicznych wkładów do kamizelek kuloodpornych. Otóż na te pytanie postaram się odpowiedzieć w dalszej części artykułu.

W latach 80-tych XIX wieku Ned Kelly i jego ludzie (australijscy buntownicy) wykorzystywali lemiesze jako kuloodporne osłony, a niesławny rewolwerowiec Jim Miller nosił na sobie płytę stalową w 1894, co stało się później inspiracją dla Neila Zemeckis’a i Boba Gale’a w słynnej scenie pojedynku w Powrocie do przyszłości III. To jednak Polacy są uważani za wynalazców właściwych kamizelek i płyt kuloodpornych. Kazimierz Żegleń, polski zakonnik ze Zgromadzenia Zmartwychwstańców opatentował płytę (oraz bezdętkowe i nieprzebijalne opony) w USA, które wynalazł Jan Szczepanik, zwany „polskim Edisonem”. Wykorzystane warstwy napiętego na cienkiej blasze jedwabiu, którymi obita została kareta króla Hiszpanii Alfonsa stały się sławne po zniweczeniu zamachu na jego życie. Temat kamizelek oraz płyt kuloodpornych został potem jednak nieco zapomniany ze względu na pojawienie się nowych rodzajów uzbrojenia. Choć w Chicago w latach dwudziestych każdy „szanujący się” gangster nosił wielowarstwową jedwabną kamizelkę, to chroniły one raczej przed najmniejszymi pistoletami Derringera podczas karcianych niesnasek i kulami z policyjnej broni palnej wystrzeliwanymi z pewnej odległości. Natomiast nawet obszyte płytkami stalowymi mogły zatrzymać jeden, dwa pociski. Dlatego też karabiny Thompson produkowano z bębnowymi magazynkami o pojemności 50 lub 100 pocisków, a strzelano z nich z bliskich odległości, co ilością kul niwelowało ich celność (twardy spust oraz silne uderzenie zamka praktycznie uniemożliwiało precyzyjne strzelanie z tej broni). W 1965 roku nastąpił kolejny przełom technologiczny – Stephanie Louise Kwolek – amerykańska chemiczka polskiego pochodzenia i zespół, na którego czele stała stworzyli polimer, z którego wytwarzany jest kevlar. Tu docieramy do czasów nam współczesnych. Kevlar i warstwy aramidowe pokryte korundem powstrzymują broń białą, lecz od uchronienia nas przed dzisiejszą bronią palną potrzebne jest coś więcej. Wracamy do stali, lecz nie tak już cienkiej jak u Jana Szczepanika oraz na pewno metalurgicznie bardziej przemyślanej i dopracowanej.

Pytanie nurtujące nas obecnie to, co wybrać: tworzywo sztuczne, ceramikę czy stal? Co ochroni nas lepiej? Odpowiedź jest jak zwykle w takich przypadkach niejednoznaczna, czyli ostrożne: „to zależy”.

1. Stal

Za:
- Nie trzeba dbać o stal tak samo jak o ceramikę, polietylen czy kevlar: stal może wytrzymać przypadkowe uderzenia, czy "puknięcia" podczas transportu i/lub w warunkach polowych, a zatem mogą być również dostarczane jako zrzuty zaopatrzenia;
- Stal jest najtańszym materiałem na wkłady balistyczne;
- Stal może przyjąć wielokrotne uderzenia bez zniszczenia wkładu i pozostawiania Cię bezbronnym;
- Stal może być używana bardziej dyskretnie niż większość płyt z polietylenów o ultrawysokiej masie cząsteczkowej i ceramicznych.

Przeciw:
- Ponieważ stal nie pochłania całej energii, energia pocisku przemieszczającego się z prędkością 1000m/s zostanie przekazana przez wkład do klatki piersiowej; Stal uratuje Ci życie przed penetracją pocisku, ale najprawdopodobniej połamaniu ulegną żebra, mostek, a przy niefortunnym trafieniu zapadnięciu mogą ulec płuca;
- Stal trudniej dopasować do twojego ciała, więc jest o wiele bardziej niewygodna niż jakikolwiek inny pancerz – rozwiązaniem jest możliwość zakupu panelu stalowo-gumowego, lub podklejanie następnie pianki czy gąbki, jednak traci na tym i tak utrudniony komfort ruchu oraz dyskrecja;
- Stal jest najcięższym ze wszystkich użytych na wkłady balistyczne materiałów – jeden wkład to 3-6kg w zależności od klasy (wkłady ceramiczne, to połowa tego wykonane z polietylenu jeszcze mniej);
- Pociski są specjalnie projektowane do pokonania stalowego pancerza;
- Pancerz stalowy stawia opór pociskowi pochłaniając go, rozbijając go, lub przekierowując jego trajektorię, z czego dwie ostatnie opcje są najniebezpieczniejsze i stanowią powód by nie zakrzywiać wkładów stalowych; Kula, która nie trafi pod kątem prostym może „ześlizgnąć się” po nim lub odbić się od wkładu stalowego i rykoszetować w ramię, nogę, szyję lub inną miękką tkankę, tudzież osobę obok; Pomijając życie i zdrowie osób znajdujących się w otoczeniu, uszkodzeniu może ulec wyposażenie, magazynki z amunicją lub sprzęt komunikacyjny.

2) Ceramika (i pamiętajmy, że wkłady ceramiczne są obecnie, ze względu na swą kruchość, łączone z kevlarem i/lub polietylenem).

Za:
- Lekkość – ceramiczny wkład często waży około 2-3kg;
- Ceramika dużo lepiej pochłania i rozprasza energię niż stal, co skutkuje mniejszym prawdopodobieństwem połamanych żeber, złamanego mostka i zapadniętych płuc;
- Ceramika lepiej radzi sobie z naddźwiękowymi pociskami niż stal; - Można i często już dodaje się Kevlar do ceramiki, aby zmniejszyć siłę pocisku; Ta personalizacja zapewnia lepszą ochronę płytom ceramicznym.

Przeciw:
- Ceramiczne wkłady balistyczne są często grubsze i ograniczają mobilność żołnierza, dodatkowo rzutując na aspekt dyskrecji (może bagatelizowany na froncie wojennym, lecz niekoniecznie w pracy policji, czy służbach antyterrorystycznych);
- Ceramiczne wkłady balistyczne nie radzą sobie z wieloma trafieniami na tym samym obszarze; Gdy ceramiczny wkład balistyczny zostanie uderzony, zwykle pęka na jeden lub więcej kawałków (np. 7mm pocisk przeważnie bezpowrotnie uszkadza 8-10 cm2 wkładu); Świetnie zatrzymuje jeden do trzech pocisków, ale stal jest lepsza w zatrzymywaniu ich większej ilości;
- Ceramiczne wkłady balistyczne są znacznie droższe niż ich stalowe odpowiedniki;
- Ceramiczne wkłady balistyczne wymagają więcej pielęgnacji i konserwacji niż stal; Ceramika przetrwa tylko około 5-7 lat, w przeciwieństwie do 15-20 lat w przypadku stali; Przekłada się to również na problemy z transportem i wymianą.

Fot. 3. Pocisk i rozbryzg, który może być niebezpieczny dla osób stojących obok i samego noszącego stalowy wkład balistyczny, o ile nie zostanie on zabezpieczony przed tym zagrożeniem powłokami. (źródło: SSAB).

3) Polietylen (UHMWPE - ultra-high-molecular-weight polyethylene - polietylen o ultrawysokiej masie cząsteczkowej). Tu parę słów o tym „co to?” dla niewtajemniczonych. Na polietylenowe wkłady balistyczne stosuje się określony rodzaj polietylenu, zwanego polietylenem o ultrawysokiej masie cząsteczkowej (UHMWPE). UHMWPE jest oceniany jako najtrwalszy wyprodukowany termoplast. Wiadomo, że ma doskonałą obojętność chemiczną, samosmarność i odporność na uderzenia. Udowodniono również, że jest 15 razy bardziej odporna na ścieranie niż stal węglowa.

Za:
- UHMWPE to najlżejsza kamizelka kuloodporna na tej liście (jak dotąd);
- Posiada najwyższą obojętność chemiczną spośród wymienionych powyżej wkładów; Oznacza to, że jeśli chemikalia rozleją się lub zostaną rzucone na twój pancerz, nie wejdzie on z nimi w żadną reakcję uwalniając szkodliwe substancje; Pomaga to chronić użytkownika przed reakcjami chemicznymi na ciele;
- UHMWPE ma fenomenalną samosmarność; Oznacza to, że zbroja zmniejsza tarcie o wszystko, czego dotknie; Dzięki temu zbroja może się swobodnie poruszać i jest trwalsza niż ceramika i stal;
- Potrafi (tak jak stalowe wkłady balistyczne) zatrzymać wiele pocisków w tym samym miejscu, nie pękając (jak ceramiczne), ale też nie odbijając (jak stalowe) ani nie zmniejszając swojej skuteczności (jak wcześniej wymieniane);
- Wkłady z UHMWPE nie są kruche – można ją zatem swobodnie transportować bez obaw o pęknięcia.

Przeciw:
- UHMWPE jest zdecydowanie droższy niż ceramika i stal;
- Wkłady z UHMWPE są zdecydowanie grubsze, co rzutuje na poziom dyskrecji przy jego noszeniu oraz może potencjalnie utrudniać ruchy;
- Ślad węglowy, ekologiczne aspekty, recykling… jakby państwo najeżdżające czyjś kraj przejmowało się tymi mankamentami paląc, bombardując i wysadzając co się da w tym huty, zakłady chemiczne, stacje benzynowe itd. Jak widać, istnieje wiele poważnych argumentów „za” i „przeciw”, przy czym w realiach wojny jaka rozpętana została przez Federację Rosyjską za naszą wschodnią granicą, stalowe wkłady balistyczne wydają się być rozwiązaniem może nieidealnym, lecz najbardziej optymalnym. Stanowi o tym ich łatwość transportowania (poza masą), mała grubość wkładu (o tym zaraz jeszcze), ekonomia ich masowej produkcji. Biorąc pod uwagę, że nasi ukraińscy sąsiedzi prowadzą wojnę obronną oraz atakują z zasadzek, komfort ruchu i ciężar schodzą tu na plan dalszy na rzecz odporności na wielokrotne trafienia.

Tyle już wspominane było w artykule o „dyskrecji” wkładu. O co chodzi? Czy to nie jest parametr będący kluczowy dla ochrony lotnisk, ochroniarzy dygnitarzy, itp.? Owszem. Jednak pamiętajmy, że tak widoczne „poduchy” mogą sprawić, że decyzja strzelca o oddaniu strzału padnie na zupełnie inną część ciała niż duży i widoczny korpus. Dodatkowo poza całym rynsztunkiem, te parę centymetrów może w skrajnych sytuacjach krępować ruchy. Jak grube są zatem wkłady stalowe, że pomimo tylu wad wciąż wybierane są przez niektóre oddziały specjalne, policję (zwłaszcza w krajach Ameryki Południowej)? Dla porównania powstała tabela (Tab.1.), jaką grubość musi mieć stalowy wkład balistyczny by sprostać europejskiej normie EN.1063 i spełnić warunki dla klasy FB6, lub jej bardziej popularnemu odpowiednikowi: amerykańskiej N.I.J. 0108.01 dla klasy III (różnice to odpowiednio dla naboju 7,62x51: 9,5g a 9,7g masy pocisku, 10m i 15m testowej odległości oddania strzału oraz 830m/s i 838m/s prędkości). Podsumowaniem tej tabeli jest waga wkładu wykonanego z danej grubości blachy o wymiarach 250x300mm.

Definitywnym zwycięzcą jest tutaj co prawda stal Armox®, gdzie wkład balistyczny ze stali Armox®500 musi mieć 6,5mm, ze stali Armox®600 5mm, a dla Armox®Advance tylko 4,5mm. Jednak pamiętajmy, że są to dane od producentów, podczas gdy przydałoby się niezależne laboratorium, które przeprowadziłoby badania nad przesłanymi próbkami. Dlaczego? Ponieważ w badaniu wykonanym dla jednego z producentów wkładów wykonanym przez Wojskowy Instytut Techniki Pancernej i Samochodowej w Sulejówku, wkład wykonany z blachy SWEBOR ARMOR™ 500 o grubości 6mm przy 6 strzałach oddanych w każdą z 3 różnych próbek przy prędkościach uderzenia ok. 840m/s (więc wyższych niż zakładane) odnotował „brak przebicia” dla każdego oddanego strzału. Co przy założeniach producenta, że 14,5mm jest bezpieczne, zakłada więcej niż solidny inżynierski naddatek.

Z drugiej strony zastosowania tych stali to nie tylko wkłady balistyczne, ale i blachy montowane w bankach, gdzie huta woli zdjąć z siebie ewentualną odpowiedzialność. Do tych właśnie zastosowań SSAB produkuje stal Ramor® będącą dedykowaną dla opancerzania pojazdów, banków lub strzelnic. Industeel na swych stronach sam proponuje rozwiązania konstrukcyjne, jak odpowiednio przekładanie cieńszymi warstwami MARS®a powietrzem skutkować może lepszą ochroną przed zmasowanym ostrzałem. Ale… odeszliśmy od tematu. Czy można dedykowane blachy kuloodporne, przechodzące rygorystyczne badania i wytwarzane pod odpowiednio wysokim reżimem produkcyjnym, zastąpić blachami równie twardymi, o zbliżonych parametrach chemicznych i udarnościowych, lecz jednak dedykowanych przemysłowi kopalnianemu i rolniczemu? Przewrotnie podpowiem, że nawet ukraiński Velmet (producent osprzętu militarnego w tym kamizelek kuloodpornych i wkładów balistycznych do nich) przyznaje się do stosowania Hardox®a 500 nie tylko do kulołapów na strzelnicach, ale też jako „budżetowego ekwiwalentu” Armox®a 600, więc zakładam, że pewne testy były z ich strony wykonywane. Choć, czy to trochę nie brzmi jak: „pewna firma robi te silniki z tego materiału, to my ze szwagrem kupimy coś podobnego i na CNC sami zrobimy”? W sytuacji nadzwyczajnej, jaką jest wojna, napiszę, że można, bo gdybym to ja siedział w okopie lub ostrzeliwanym budynku i to mi szrapnele by gwizdały o różnych porach dnia i nocy koło uszu, to wolałbym dostać wkład taki niż żaden. Warto może by było jednak próbki tych wkładów wysłać na badania w większej liczbie sztuk i pochylić się nad wynikami, bo nie mają one na pewno takiej powtarzalności wykonania, jak blachy dedykowane i posiadające odpowiednie certyfikaty. Innym tematem jest to, że obrót koncesjonowanym towarem obwarowany jest szeregiem przepisów i dokonywać nie może go byle kto, więc podejście praktyczne bierze tu górę. Oby służyły jak najlepiej, a zdobyta wiedza nie musiała się nam nigdy przydać.

j.dyrda@oberon.pl
www.oberon.pl