Jak działają tarcze kuloodporne

1. Ochrona oparta na materiale
1) Materiały włókniste (np. kevlar i polietylen o ultrawysokiej masie cząsteczkowej): Materiały te składają się z długich, mocnych włókien. Podczas uderzenia pocisku włókna rozpraszają jego energię. Pocisk próbuje przebić się przez warstwy włókien, ale włókna rozciągają się i odkształcają, pochłaniając energię kinetyczną pocisku. Im więcej warstw tych materiałów włóknistych, tym więcej energii można pochłonąć i tym większa szansa na zatrzymanie pocisku.
2) Materiały ceramiczne: Niektóre osłony kuloodporne wykorzystują wkładki ceramiczne. Ceramika to bardzo twardy materiał. Gdy pocisk uderza w osłonę ceramiczną, twarda powierzchnia ceramiczna rozbija pocisk na mniejsze kawałki. Zmniejsza to energię kinetyczną pocisku, a pozostała energia jest absorbowana przez znajdujące się pod nią warstwy osłony, takie jak materiały włókniste lub płyta nośna.
3) Stal i stopy metali: Metalowe osłony kuloodporne opierają się na wytrzymałości i gęstości metalu. Gdy pocisk uderza w metal, odkształca się on, pochłaniając jego energię. Grubość i rodzaj użytego metalu decydują o skuteczności osłony w zatrzymywaniu różnych rodzajów pocisków. Grubsze i mocniejsze metale wytrzymują pociski o większej prędkości i sile.

2. Projektowanie konstrukcyjne w celu ochrony
1) Zakrzywione kształty: Wiele tarcz kuloodpornych ma zakrzywiony kształt. Taka konstrukcja pomaga odbijać pociski. Gdy pocisk uderza w zakrzywioną powierzchnię, zamiast uderzyć prostopadle i przenieść całą energię na skoncentrowany obszar, zostaje przekierowany. Zakrzywiony kształt rozkłada siłę uderzenia na większą powierzchnię tarczy, zmniejszając prawdopodobieństwo przebicia.
2) Konstrukcja wielowarstwowa: Większość tarcz kuloodpornych składa się z wielu warstw. W tych warstwach łączone są różne materiały, aby zoptymalizować ochronę. Na przykład, typowa tarcza może mieć zewnętrzną warstwę z twardego, odpornego na ścieranie materiału (np. cienkiej warstwy metalu lub wytrzymałego polimeru), następnie warstwy materiałów włóknistych pochłaniających energię, a następnie warstwę podkładową, która zapobiega odpryskom (odrywaniu się małych fragmentów materiału tarczy i powodowaniu obrażeń wtórnych) i dodatkowo rozprasza energię pocisku.