It is extremely important to be aware of the ballistic performances of engineering materials in order to be able to choose the lightest armor providing full ballistic protection in civil and military applications. Therefore, ballistic tests are an important part of armor design process. In this study, ballistic performance of plates made of carbon steel and cold worked tool steel against 7.62 mm AP (armor-piercing) bullets was examined experimentally and numerically in accordance with NIJ standards. Samples in different sizes were prepared to demonstrate the effect of target thickness on ballistic performance. Some of these samples were coated with titanium nitride using physical vapor deposition (PVD) method. After examining all successful and unsuccessful samples at macro and micro levels, factors affecting ballistic performance were determined. Explicit non-linear analyses were made using Ls-Dyna software in order to confirm physical ballistic test results. It was observed that the ballistic features of steel plates used in simulations comply with actual physical test results.
Impact resistance and weight are important features for ballistic materials. Kevlar fibres are the most widely reinforcement for military and civil systems due to its excellent impact resistance and high strength-to-weight ratio. Kevlar fibres or spectra fiber composites are used for designing personal body armour to avoid perforation. In this study, the ballistic impact behaviour of Kevlar/filled epoxy matrix is investigated. Three different fillers, nanoclay, nanocalcite and nanocarbon, were used in order to increase the ballistic impact performance of Kevlar-epoxy composite at lower weight. The filler, nanoclay and nanocalcite, content employed was 1 wt.% and 2 of the epoxy resin-hardener mixture while the nanocarbon were dispersed into the epoxy system in a 0.5%, 1% and 2% ratio in weight relating to the epoxy matrix. Specimens were produced by a hand lay-up process. The results obtained from ballistic impact experiments were discussed in terms of damage and perforation. The experimental tests revealed a number of damage mechanisms for composite laminated plates. In the ballistic impact test, it was observed whether the target was perforated completely penetrated at the back or not. The presence of small amounts of nanoclay and nanocalcite dispersed into the epoxy system improved the impact properties of the Kevlar/epoxy composites. The laminates manufactured with epoxy resin filled by 1 wt.% of nanoclay and 2 wt% nanocalcite showed the best performance in terms of ballistic performance. The addition of nanocarbon reduced ballistic performance of Kevlar-epoxy composites when compared the results obtained for laminates with 0% nanoparticles concentration.
International journal of advanced smart convergence
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v.12
no.2
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pp.117-126
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2023
To improve the overall performance and realism of your game, it is important to calculate the trajectory of a projectile accurately and quickly. One way to increase realism is to use a ballistic model that takes into account factors such as air resistance, density, and wind when calculating a projectile's trajectory. However, the more these factors are taken into account, the more computationally time-consuming and expensive it becomes, creating a trade-off between overall performance and efficiency. Therefore, we present an optimal solution to find a balance between ballistic model accuracy and computation time. We perform ballistic calculations using numerical methods such as Euler, Velocity Verlet, RK2, RK4, and Akima interpolation, and measure and compare the computation time, memory usage (RSS, Resident Set Size), and accuracy of each method. We show developers how to implement more accurate and efficient ballistic models and help them choose the right computational method for their numerical applications.
This paper studies the problem of tracking a re-entry vehicle (RV) in order to predict its impact point on the ground. Re-entry target dynamics combined with super-high speed has a complex non-linearity due to ballistic coefficient variations. However, it is difficult to construct a database for the ballistic coefficient of a unknown vehicle for a wide range of variations, thus the reliability of target tracking performance cannot be guaranteed if accurate ballistic coefficient estimation is not achieved. Various techniques for ballistic coefficient estimation have been previously proposed, but limitations exist for the estimation of non-linear parts accurately without obtaining prior information. In this paper we propose the ballistic coefficient ${\beta}$ model-based interacting multiple model-extended Kalman filter (${\beta}$-IMM-EKF) for precise tracking of an RV. To evaluate the performance, other ballistic coefficient model based filters, which are gamma augmented filter, gamma bootstrapped filter were compared and assessed with the proposed ${\beta}$-IMM-EKF for precise tracking of an RV.
Two kinds of alumina specimens with different grain size (1 and 51 $\mu\textrm{m}$) but same density were prepared by hot-pressing. Fracture strength and fracture toughness of these specimens at low strain rate, sonic velocity, and elastic property were evaluated. Ballistic performance against Cal. 50 AP projectile was characterized by thick-backing method by using A16061-T6 reference block. Mechanical properties measured at low strain rate showed that the specimen with samll grain (SG) were better than specimen with large grain (LG). Fracture strength and fracture toughness of LG specimen were 131 MPa and 3.01 MPa{{{{ SQRT { m} }}, but those of SG specimen were 349 and 4.23, respectively. Sonic velocity and elastic properties of these specimen were similar, but bulk velocity and bulk modulus were different at amount of 4 and 9%. The tendency of ballistic performance was not consistent with the mechnaical properties at low strain rate. The ballistic performance based on quantitative efficiency revealed that the LG specimen (5.13) was ballistically better than the SG specimen (4.00) in spite of their lower mechanical properties.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.14
no.6
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pp.1009-1017
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2011
A Ballistic Missile(BM) is a missile that follows a sub-orbital ballistic flightpath with the objective of delivering one or more wardheads to a predetermined target and An Anti-Ballistic Missile(ABM) is a missile designed to destroy a ballistic missile before reaching its target. The main objective of this study is to assess the requirement of ABM by considering both flight characteristic of the SCUD-B/C, Nodong missiles and intercept performance of ABM in the Lower tier Ballistic Missile Defense(BMD). The Ballistic Missile's flight characteristics, such as trajectory, velocity etc., are estimated by simulation using the physical motion equations. The requirement of ABM is calculated by evaluating whether the BMD forces can defend those when the ballistic missiles attack prime facilities.
As a study on ballistic protection performance of a weapon system that is used in combat simulation, this paper aims to propose an improvement effect of the ballistic protection performance varying with incident angle of a bullet. For this, live-fire ballistic tests were performed to determine either complete penetration(CP) and partial penetration(PP) of three types of general armor plates made of uniformly rolled steel plates against a small caliber threat using 5.45 mm bullets with various speed. The major test parameter was the material of the weapon system and incident angle of the bullet with the target. Further, to quantitatively analyze the ballistic protection performance, three existing measurement methods were used for ballistic limit velocity. The test results showed that the ballistic protection performance with the incident angle of 30 degrees was 4% to 14% varying with the material of the armor plates greater than that of 0 degrees, which was approximately 1.1 times the performance improvement on average when compared to the conventional angle of incidence of the 0 degree. Those test results are expected to contribute to developing a more realistic combat simulation addressing the parameter improving the ballistic protection performance of an armor plate.
IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications
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v.17
no.6
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pp.355-365
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2022
This paper addresses the problem of real-time tracking a high-speed ballistic target. Particle filters can be considered to overcome the nonlinearity in motion and measurement models in the ballistic target. However, it is difficult to apply particle filters to real-time systems because particle filters generally require much computation time. This paper proposes an accelerated particle filter using graphics processing unit (GPU) for real-time ballistic target tracking. The real-time performance of the proposed method was tested and analyzed on a widely-used embedded system. The comparison results with the conventional particle filter on CPU (central processing unit) showed that the proposed method improved the real-time performance by reducing computation time significantly.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.27
no.1
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pp.31-42
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2024
In this study, the methodology of determination of base bleed motor data for base bleed projectile based on the NATO standard trajectory model, especially STANAG 4355 Method 2 were presented. Ground combustion experiments and aerodynamic performance firing tests were conducted to determine the drag reduction motor data of the base bleed projectile and this data was described based on the NATO standard ballistic model. The derived drag reduction motor data were input into the ballistic equations to complete the ballistic model and it was confirmed that the calculated predicted trajectory from the ballistic model matched well with the measured trajectory from the aerodynamic performance firing tests.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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