Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava

Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava

Fakulta bezpečnostního inženýrství

Katedra bezpečnostních služeb

Balistická odolnost skel

Student: Bc. Miriam Kadlubcová

Vedoucí bakalářské práce: doc. RNDr. Karla Barčová, Ph.D.

Studijní obor: Technická bezpečnost osob a majetku

Termín zadání diplomové práce: 15. 6. 2017

Termín odevzdání diplomové práce: 13. 4. 2018

Poděkování

Touto cestou bych ráda poděkovala vedoucí mé diplomové práce, paní doc. RNDr. Karle Barčové, Ph.D. za ochotu, poskytnutí odborné pomoci, cenných rad a trpělivost, kterou se mnou měla při vypracovávání mé závěrečné práce.

Anotace

KADLUBCOVÁ, Miriam. Balistická odolnost skel. Diplomová práce: VŠB – TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství, Katedra bezpečnostních služeb. Ostrava, 2018. Vedoucí diplomové práce doc. RNDr. Karla Barčová, Ph.D.

Tato diplomová práce se zabývá balistickou odolností skel, na kterých je aplikována ochranná nebo bezpečnostní fólie. V první – teoretické části jsem se zaměřila na balistiku střel, zejména jsem se věnovala terminální balistice. Následovala teorie výroby a vlastnosti skla. V další části se věnuji teoretickému popisu ochranných a bezpečnostních fólií. Dále následuje teorie palných zbraní a střeliva do palných zbraní a právní vymezení, týkající se zbraní a zbrojních průkazů. Poslední částí teoretického celku je rešerše experimentálních dat. Experimentální část je zaměřená na praktickou zkoušku odolnosti skel s různými typy fólií. Po změření dat následovala analýza a vyhodnocení výsledků.

Klíčová slova: zbraně, sklo, balistika, ochranné a bezpečnostní fólie

Annotation

KADLUBCOVÁ, Miriam. Ballistic resistance of glass. Thesis: VŠB – TU Ostrava, Faculty of safety engineering, Department of security services. Ostrava, 2018. Supervisor doc.

RNDr. Karla Barčová, Ph.D.

The theses deal with ballistic resistance of glass with protective and safety foil.

In first – theoretical part is focused on ballistic of bullet, especially on terminal ballistics.

Next part is about glass production and glass properties. Follows theory about protective and safety foil. Next chapter deals with theory of firearms, ammunition and legislation of firearms and gun licenses. Last part of theoretic section is research of experimental data.

The experimental part is focused on practical exam of resistance of glass with various types of protective and safety foil. After measurement of data followed analysis and evaluation of results.

Key words: gun, glass, ballistics, protection and safety foil

Obsah

Úvod ... 1

1 Rešerše literatury ... 2

2 Balistika ... 1

2.1 Vnější balistika ... 1

2.1.1 Síly působící na střelu ... 1

2.2. Terminální balistika ... 3

2.2.1 Rázové zatěžování ... 3

2.2.2 Základní pojmy geometrie rázu a kritéria účinků projektilů ... 4

3 Sklo ... 9

3.1 Výroba skla ... 9

3.2 Vlastnosti skla ... 10

4 Bezpečnostní a ochranné fólie na skla ... 12

5 Palné zbraně a střelivo ... 13

5.1 Pistole ... 14

5.2 Střelivo ... 14

6 Právní rámec ... 16

7 Rešerše experimentálních dat ... 18

8 Experimentální část ... 20

8.1 Vzorky skel ... 20

8.2 Použité fólie ... 20

8.3 Zbraň a střelivo ... 20

8.4 Postup měření ... 22

8.5 Rychlost a energie střely ... 24

8.6 Výsledky, analýza a zhodnocení výsledků ... 27

Závěr ... 39

Použitá literatura ... 41

Seznam obrázků ... 43

Seznam tabulek ... 44

Příloha 1 ... 45

Seznam použitých zkratek HK – Heckler & Koch

USP – universal selbstlade pistole SCX – bezpečnostní fólie SCX SC4 – ochranná fólie SC4

1

Úvod

V této diplomové práci se budu zabývat balistickou odolností skel, na kterých jsou aplikovány ochranné a bezpečnostní fólie, v různých kombinacích.

Cílem práce je analyzovat průraznost munice využívané ve služebních střelných zbraních v případě různých druhů skel opatřených bezpečnostními fóliemi.

Ve své diplomové práci se budu zabývat balistikou střely, přičemž se zaměřím na vnější a zejména pak terminální balistiku střel. Další kapitoly budou věnovány sklu a jeho výrobě a vlastnostem. Následovat bude teorie ochranných a bezpečnostních fólií, jejich účel a zařazení do kategorií odolnosti dle normy. Bude následovat teorie ke střelným zbraním, kde se zaměřím hlavně na pistole. Nedílnou součástí při používání palných zbraní je také střelivo, které se v nich používá. Kdo může střelnou zbraň držet a používat a za jakých podmínek, je upraveno v zákoně o střelných zbraních a střelivu, o kterém se zmíním v další kapitole. Poslední částí teorie je rešerše experimentálních dat, které již byly k dané nebo podobné problematice zjištěny v minulosti.

Po teoretické části následuje experimentální část, která se skládá z praktického měření dat v laboratoři a následné analýzy a vyhodnocení těchto naměřených dat. Budu se také zabývat skutečností, zda teplota skla a potažmo i fólie má dopad na změnu jejich balistické odolnosti.

2

1 Rešerše literatury

BUCHAR, Jaroslav a Josef VOLDŘICH. Terminální balistika. Praha: Academia, 2003.

ISBN 80-200-1222-2.

Publikace se zabývá účinky interakce střely a cíle. Je rozdělena do šesti hlavních kapitol, kdy první kapitola se zaměřuje na danou interakci a také oblasti, kde je potřeba danou problematiku využívat. Další kapitola pojednává o základních vlastnostech materiálů při tomto způsobu zatěžování a uvádí také základní terminologii. V následující kapitole jsou uvedeny empirické vztahy pro hloubku penetrace projektilu. V této kapitole jsou také zmíněny analytické modely. Čtvrtá kapitola je zaměřena na protitankové projektily.

Následuje kapitola s vybranými numerickými metodami simulace interakce projektil – terč.

Poslední kapitola je věnována některým směrům dalšího rozvoje balistiky. Ve své práci jsem tuto publikaci využila ve 2. kapitole, která je věnována balistice, s hlavním zaměřením na terminální balistiku.

HIRAKAWA, Shunsuke, Akihide SAIMOTO a Takakazu ISHIMATSU. The Critical Angle for Perforation versus Ricochet of a .38 CAL. LRN Bullet on a Windshield. Journal of Forensic Sciences [online]. 2016, 61(4), 1080-1084 [cit. 2018-04- 13]. DOI: 10.1111/1556-4029.13060. ISSN 00221198. Dostupné z:

http://doi.wiley.com/10.1111/1556-4029.13060

Journal of Forensic Sciences je recenzovaný vědecký časopis, který je vydáván Wiley-Blackwellem jménem Americké akademie forenzních věd. Časopis zahrnuje všechny aspekty forenzních věd. V 7. kapitole své práce jsem využila článek zabývající se kritickým úhlem pro perforaci nebo versus odraz střely na čelním skle za použití ráže .38 CAL. LRN.

Vermeij, E., Rijinders, M., Pieper, P.: Interaction of bullets with intermediate targets, Material transfer and damage, Forensic Science International, vol 223, Issue 1-3, 2012 Společnost Forensic Science International je odborně uznávaným akademickým časopisem forenzní vědy. Časopis je editován P. Saukkem (univerzita v Turecku). Pro svou práci jsem využila v 7. kapitole článek o interakci střel s cíli a přenosu stop cílového materiálu na střelu.

1

2 Balistika

Balistika je vědecká disciplína, která se zabývá zkoumáním dráhy letu vržených těles.

Se stále větším rozšířením palných zbraní se balistika v 18. století začala zabývat také ději a jevy souvisejícími s pohybem střely. Postupně se balistika rozdělila na několik specializovaných částí:

- vnitřní balistika – zkoumá děje probíhající v hlavni palné zbraně při výstřelu, - přechodová balistika – zabývá se veškerými jevy na ústí zbraně, včetně pohybu

střely, rušivými vlivy zbraně a prachovými plyny, které na střelu působí v okamžiku opuštění hlavně,

- vnější balistika – studuje děje, které mohou ovlivňovat pohyb střely a dráhu střely ve vzduchu,

- terminální (cílová) balistika – zkoumá průběh vnikání střely do cíle, který má podstatně větší hustotu než vzduch. [4]

2.1 Vnější balistika

Zkoumání pohybu projektilu ve vzduchu od doby, kdy daný projektil opustí ústí hlavně a nepůsobí na něj již žádné povýstřelové jevy, související s vystřelením střely z hlavně, do doby dopadu na překážku nebo terén, tím se zabývá vnější balistika. Na střelu, která letí hmotným prostředím působí celá řada vnějších vlivů, které projektil ovlivňují. [4]

Vlivy, které působí na střelu a týkají se vlastností vzduchu, složení atmosféry, dynamického tlaku nebo součinitele odporu vzduchu jsou popsány v mé bakalářské práci Bezpečnostní rizika při použití airsoftových zbraní.¹

2.1.1 Síly působící na střelu Tíhová síla

Je to základní síla působící na veškerá tělesa, tedy i na letící střelu. Tíhovou sílu FG lze vypočítat jako součin hmotnosti m a tíhového zrychlení g, tedy:

𝐹_𝐺 = −𝑚 ∙ 𝑔 (1)

1 KADLUBCOVÁ, Miriam. Bezpečnostní rizika při použití airsoftových zbraní. Ostrava, 2016. Bakalářská

práce. Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava. Vedoucí práce Doc. RNDr. Karla Barčová, Ph.D.

2 FG … tíhová síla [N]

m … hmotnost [kg]

g … tíhové zrychlení – 9,806 m ∙ s⁻².

Záporné znaménko je zde uvedeno kvůli tomu, že balistický souřadný systém má osu y orientovánu nahoru – proti působení tíhové síly.

Působením odporu vzduchu a tíhové síly je výsledná síla, jejímž důsledkem je pokles rychlosti střely a zakřivení dráhy letu projektilu. [4]

Síly vyvolané vlastním pohybem střely

Střely, které jsou rotačně stabilizované vykonávají složitý pohyb kolem svého těžiště.

Tento pohyb je složen z rotace střely kolem horizontální osy, díky které se projektil chová jako setrvačník. Tímto pohybem vzniká tzv. precese – střela svou podélnou osou opisuje kuželovou plochu a osa leží ve směru translačního pohybu střely. Další složkou tohoto pohybu je kmitání kolem příčné osy, která se neustále mění (nutace). Precesní a nutační pohyb je znázorněn na obrázku 1. [4]

Obrázek 1: Precesní a nutační pohyb rotačně stabilizované střely [4]

Dalším pohybem, který střela vykonává je rotační pohyb kolem podélné osy viz obrázek 2. Tento pohyb způsobí, že střela je neustále obtékána také zespodu. Dané proudění má za následek vznik síly, která u levotočivé střely směřuje doprava a u pravotočivé doleva.

[4]

3

Obrázek 2: Otočný pohyb, který střela vykonává kolem své vodorovné osy na dráze letu [4]

2.2. Terminální balistika

Terminální balistika je obor, který se zabývá vzájemným působením předmětu a překážky. [1]

2.2.1 Rázové zatěžování

Rázové zatěžování pojímá procesy, které jsou typické rychlým, často téměř náhlým uvolněním energie, jako je interakce letícího objektu a překážky, ozáření materiálu laserem v pulsním režimu nebo detonace výbušniny. Charakterizuje jej krátká doba trvání a vysoké rychlosti deformace, v porovnání s ustáleným dynamickým nebo statickým zatěžováním.

Rozhodující charakteristikou rázového zatěžování však není rychlost deformace, ale vlna napětí, respektive napěťový puls. Silové účinky jsou do těles přenášeny vlnami napětí šířícími se konečnou rychlostí, která je závislá především na vlastnostech materiálu.

O míře uplatnění napěťových vln při popisu silových účinků rozhoduje zejména doba trvání zatížení t1 a čas, který je potřebný pro průchod vlny od místa zatížení k nejvzdálenějšímu bodu tělesa a zpět t2. V případě, že je poměr časů t1 a t2 mnohem menší než 1, uvažujeme šíření vlny napětí pro popis silových účinků.

Pro rozličné intenzity zatížení, např. pro rozdílné rychlosti dopadu, vznikají napěťové pulsy. Tyto pulsy mají rozdílné velikosti přenášeného napětí, a proto způsobují různé modifikace vlastností zatěžovaného materiálu. To je také hlavní důvod, proč prozatím neexistuje ucelená teorie reakce materiálů na napěťové pulsy různých velikostí a průběhů.

4 Rozlišujeme tři hlavní typy odezvy:

a) elastická odezva – nedochází k nereverzibilním změnám struktury materiálu, dochází ke změnám optických vlastností, mechanické luminiscenci nebo změně indexu lomu,

b) hydrodynamická odezva – rázy jsou dostatečně intenzivní na to, abychom mohli částečně zanedbat reálné uspořádání materiálu a považovat jej za tekutinu, způsobuje však změny elektrických a magnetických vlastností,

c) pružně plastická odezva – dochází k nereverzibilním změnám struktury, způsobuje plastickou deformaci, fázové přeměny, nukleaci a růst kavit nebo nukleaci a šíření mikrotrhlin. [1]

O tom, který z typů odezvy nastane rozhoduje dopadová rychlost tělesa, v našem případě projektilu, dále materiálové znaky projektilu a v neposlední řadě geometrie vzájemně interagujících těles. Intenzita zatížení je určena prostřednictvím tzv. čísla rázového poškození:

𝐷 = 𝜌 ∙ 𝑉² 𝑌

(2)

𝜌…hustota materiálu [kg·m^-3],

V … dopadová rychlost projektilu [s], Y … mez kluzu nebo mez pevnosti [Pa]. [1]

2.2.2 Základní pojmy geometrie rázu a kritéria účinků projektilů

Projektil může dopadat na cíl různou dopadovou rychlostí v. Tyto rychlosti mohou nabývat hodnot od několika jednotek metrů za sekundu až po hodnoty několika kilometrů za sekundu. Podle teorie Goldsmithe rozeznáváme tyto případy:

a) nízké dopadové rychlosti – do 500 m·s^-1,

b) běžné dopadové rychlosti – od 500 do 1 500 m·s^-1, c) vysoké dopadové rychlosti – od 1 500 do 3 000 m·s^-1, d) extrémně vysoké dopadové rychlosti – nad 3 000 m·s^-1.

5

Při vzájemném působení projektilu a překážky je velmi důležitá také jejich vzájemná poloha. Předpokládejme, že projektil je válcového tvaru, pak je možno znázornit jeho polohu vzhledem k překážce stejně, jako je to znázorněno na obrázku 3. [1]

Obrázek 3: Schéma základních úhlů popisujících geometrii interakce projektilu s rovinným terčem [1]

Pomocí obrázku výše můžeme definovat tyto pojmy:

a) šikmost 𝜷 – úhel mezi vektorem rychlosti v těžiště projektilu a kolmicí k rovině terče,

b) úhel dráhy projektilu 𝜽 – úhel mezi normálou k rovině terče a tečnou k trajektorii těžiště projektilu,

c) úhel vybočení 𝜶 – úhel mezi vektorem rychlosti těžiště projektilu a tečnou trajektorie v těžišti projektilu.

Za pomoci těchto pojmů můžeme tedy rozlišit:

a) normální dopad projektilu – tečna trajektorie projektilu je shodná s vektorem rychlosti projektilu,

b) šikmý dopad projektilu – můžeme rozdělit na šikmý dopad s vybočením nebo bez vybočení. Pokud je vybočení nulové, pak platí 𝜃 = |𝛽|.

Nejčastěji z výše uvedených možností se vyskytuje šikmý dopad s vybočením.

Při setkání projektilu a terče rozlišujeme dva základní případy:

6

a) V případě, že projektil setrvá v terči, nazýváme tento případ penetrace a zavádíme pojem hloubka penetrace.

b) Pokud projektil proletí terčem, zavádíme pojem průraz, respektive perforace.

V případě kolmého dopadu projektilu na rovinný terč dochází při průchodu projektilu tímto terčem k narušování projektilu, kdy se fragmenty částic pohybují zpět v protisměru letu střely, viz obrázek 4. Osově symetrický projektil délky L0 dopadá rychlostí V0 na rovinný terč tloušťky T. Po nárazu projektilu do terče původní hodnoty jeho délky, hmotnosti i rychlosti, klesnou. Za terčem se současně objeví fragmenty jak čela projektilu, tak i ty, které vznikly uvnitř terče. Oba tyto druhy úlomků, které letí dále do prostoru mohou být nebezpečné. [1]

Obrázek 4: Schéma perforace rovinného terče při kolmém dopadu projektilu [1]

Mechanismy perforace mohou být různé v závislosti na tloušťce terče, typu materiálu nebo dopadové rychlosti projektilu. Perforaci dělíme na lokální nebo celkovou (deformace celého terče). Základními typy materiálů pro posuzování perforace jsou tvárné a křehké.

Od tohoto dělení se také odvíjí účinky perforace. Hlavní typy těchto účinků jsou zobrazeny na obrázku 5. [1]

7

Obrázek 5: Schéma základních typů interakce projektilu a terče [1]

V případě šikmého dopadu projektilu na terč zavádíme také pojem úhel odklonu projektilu. Úhel odklonu projektilu popisuje změnu průběhu počáteční dráhy projektilu.

8

Vhodným kvantitativním údajem na posuzování účinků projektilů je balistická mez VL. Balistická mez je hodnota dopadové rychlosti, při které ještě nedojde k perforaci terče.

Stanovit přesnou hodnotu balistické meze pouhým měřením je nemožné, z důvodu rozptylu vlastností projektilu i terče, a také z důvodu nemožnosti dokonalého napodobení dopadové rychlosti. Proto je nutno využívat jiných postupů. Při stanovení balistické meze vždy určíme interval hodnot rychlostí, při kterých může projektil prorazit terč, ale také nemusí. Index L balistické meze označuje pravděpodobnost, se kterou dojde k průrazu terče (např. pro V50 je 50% pravděpodobnost, že dojde k perforaci terče). [1]

9

3 Sklo

Sklo je čirá amorfní anorganická hmota, která je využívána pro své výhodné, především optické vlastnosti. Hojně je využíváno ve stavebnictví k vyplňování dveřních a okenních otvorů, ale také k vytváření archeologických prvků nebo v umělecké oblasti.

Mezi základní charakteristické vlastnosti skla patří:

• křehkost,

• nízká elektrická a tepelná vodivost,

• vysoká propustnost světla,

• odolnost proti chemickým a povětrnostním vlivům,

• při běžných teplotách dobré mechanické vlastnosti,

• homogenita,

• nepropustnost pro plyny a kapaliny. [5]

3.1 Výroba skla

Výrobu skla lze rozdělit do 4 základních procesů, konkrétně příprava vsázky, tavení, následuje tvarování, a nakonec řízené chlazení skleněné hmoty.

Základními surovinami, ze kterých se sklo vyrábí jsou sklářský kámen (obsahuje křemičitý písek, který je tvořen z 60 – 80% SiO2), skleněné střepy (max. 30%, urychlují tavení) a čeřiva (zamezují vzniku bublinek ve skle, např. síran sodný Na2SO4 nebo síran vápenatý CaSO4). Chemická odolnost je zajištěna oxidem vápenatým CaO, který je přidáván jako jemně mletý vápenec CaCO3.

Připravená vsázka se taví ve sklářských pecích a teplota při tavení dosahuje 1 400 – 1 600°C. V první fázi je vsázka zahřáta na tavící teplotu a následně v druhé fázi dochází k reakci jednotlivých složek mezi sebou, tedy čeření a chemická homogenizace taveniny.

Tvarovat sklo lze pomocí několika způsobů, podle budoucího využití daného výrobku.

Tvarování skla probíhá lisováním, válcováním, foukáním nebo float procesem – sklo vstupuje do komory s roztaveným cínem, kde se roztéká a získává hladkou a rovnoměrnou plochu.

10

Chlazení skla probíhá při teplotách pohybujících se mezi 400 – 700°C. Po dokončení všech těchto procesů lze sklo dále zdobit nebo zušlechťovat. Nejčastější způsoby jsou pískování, leptání, rytí, malování na sklo nebo broušení. Speciální úpravou skla je také ohýbání přes nerezovou šablonu. Tato úprava probíhá v elektrických nebo plynových pecích. [16]

3.2 Vlastnosti skla

Vlastnosti skla lze z části ovlivnit složením surovin, ze kterých je vyrobeno. Základní vlastnosti jsou však totožné a jsou obecně uvedeny v tabulce 1. Jsou uváděny rozsahy hodnot tak, aby byla tabulka využitelná pro různé druhy skla. Mezi další velmi důležité vlastnosti patří výborná propustnost záření ve viditelné části spektra – u skla o tloušťce 2 – 3 mm je to až 92%. Se zvyšující se tloušťkou skla propustnost světla klesá. [5]

Tabulka 1: Obecné vlastnosti skel [16]

Vlastnost Velikost [jednotka]

Hustota 2 000 – 3 600 [kg·m^-3]

Pevnost v tlaku 700 – 1 200 [MPa]

Pevnost v tahu 30 – 90 [MPa]

Pevnost v ohybu 40 – 190 [MPa]

Modul pružnosti 50 – 90 [GPa]

Součinitel délkové teplotní roztažnosti 6 ∙ 10⁻⁶− 9 ∙ 10⁻⁶ [K^-1] Součinitel tepelné vodivosti 0,6 – 0,9 [W·m^-1·K^-1] Poissonův součinitel 0,14 – 0,32

Tvrdost (dle Mohrovy stupnice) 6 – 7

Běžně se jako výplň stavebních otvorů používá kromě klasického tabulového skla také sklo bezpečnostní. Toto sklo má za úkol snížit jeho křehkost, tedy zvýšit odolnost. Tohoto efektu se dosahuje vložením polymerní fólie mezi několik tabulí skla. Výhodou takovéhoto skla je, že i po rozbití drží pohromadě, je zde tedy snížené riziko poranění střepy. Druhým typem bezpečnostního skla je tvrzené sklo, které se vyrábí tak, že se velmi rychle ochladí a při rozbití se roztříští na spoustu malých částí, které nemají ostré hrany. [5]

11

Dalším druhem skla, který se používá ve stavebnictví je sklo s drátěnou vložkou tzv.

drátosklo. Tento druh skla je vyráběn válcováním, kdy je do pásu skla rovnoběžně zaválcována drátěná vložka. Využití drátoskla je výhodné především pro jeho požární odolnost. Výhodou skla s drátěnou vložkou je také fakt, že se při rozbití nevysype. Pro tento fakt je v některých zemích, např. v Německu považováno, při dodržení daných instalačních podmínek, za bezpečnostní sklo. [14]

12

4 Bezpečnostní a ochranné fólie na skla

Bezpečnostní fólie na skla představují účinnou bariéru při pronikání pachatele do objektu přes skleněné konstrukční prvky budov. Tyto fólie sice zcela nezabrání vniknutí pachatele do objektu, nýbrž výrazně jeho postup zpomalí. Další výhodou je fakt, že fólie brání prohození předmětů dovnitř objektu a také při poškození drží sklo kompaktní – výrazně se snižuje riziko poranění osob střepy. Fólie jsou také schopny zadržet výraznou část UV záření, čímž chrání také majetek před účinky tohoto záření.

Bezpečnostní fólie se vyrábějí technologií laminování více vrstev.[12]

Některé bezpečnostní fólie za předpokladu, že jsou instalovány na skle o minimální tloušťce 4 mm, splňují podmínky odolnosti P2A dle normy ČSN EN 356 – Sklo ve stavebnictví – bezpečnostní zasklení – zkoušení a klasifikace odolnosti proti ručně vedenému útoku. Tato norma testuje odolnost pomocí dvou zkoušek – pádovou zkouškou tvrdým tělesem a zkoušku sekerou.

Pádová zkouška se provádí pomocí tvrdého nárazového tělesa, konkrétně koule, vyrobené z leštěné oceli o průměru (100 ± 0,2) mm a hmotnosti (4,11 ± 0,06) kg. Zařízení pro uchycení nárazového tělesa musí být konstruováno tak, aby těleso bylo urychlováno jen gravitačními silami a padalo vertikálně. Pro kategorii odolnosti P2A je výška pádu (3 000 ± 50) mm. Zkouška se provádí vždy třemi pokusy.

Zkouška sekerou se provádí testovací sekerou o přesném chemickém složení a přesných parametrech, jak je to popsáno v normě ČSN EN 356, kapitola 6.2. Při zkoušce sekerou je do zkušebního vzorku nejprve zasazeno 12 ran kladivem a následují údery sekerou. Pro třídu odolnosti P2A jsou to 3 záseky, které jsou vedeny do trojúhelníku na třech vzorcích.

Výrobky bezpečnostní kategorie P2A jsou dle ČSN EN 356 vhodné pro: „objekty, kde nejsou značné materiální hodnoty a nacházejí se pod centralizovanou nebo vnitřní fyzickou ochranou (potravinářské obchody, restaurace, bary, úřady, kanceláře, výrobní prostory); při stálém umístění materiálních hodnot v blízkosti výloh a oken musí být třída odolnosti výrobku pro bezpečnostní zasklení zvýšena.“ [2]

13

5 Palné zbraně a střelivo

Jedná se o střelnou zbraň, kde je střela uváděna do pohybu okamžitým uvolněním chemické energie. Tato energie je následně přeměněna v energii tepelnou a mechanickou.

Palné zbraně lze rozdělit pomocí několik různých kritérií. Nejčastější rozdělení je podle automatizace mechanismu:

• jednoranové,

• opakovací,

• samonabíjecí,

• samočinné.

Další dělení může být realizováno dle uzamčení závěru na:

• uzamčené,

• částečně uzamčené (polouzamčené),

• neuzamčené.

Nebo také podle využití:

• sportovní,

• obranné,

• vojenské,

• lovecké.

Ve své diplomové práci se budu zabývat obrannými zbraněmi, které jsou určeny primárně na ochranu osob nebo majetku. Takovouto zbraní může být krátká zbraň, tedy revolver nebo pistole za podmínky, že délka hlavně není větší, než 300 mm nebo celková délka zbraně nepřesáhne 600 mm.

Tyto zbraně jsou určeny ke střelbě na krátké vzdálenosti, kdy je potřeba pohotové střelby. Od těchto parametrů se také odvíjí snadná ovladatelnost zbraně a vysoká rychlost střelby, dostatečná zastavovací schopnost a dobrá bezpečnost zbraně i v nabitém stavu. [6]

14 5.1 Pistole

Pistole je krátká palná zbraň. Vyznačuje se schránkovým zásobníkem na náboje, odkud jsou tyto pohybem závěru posunovány do nábojové komory. Po výstřelu je díky energii prachových plynů nábojnice ze zbraně vyhozena a do nábojové komory je automaticky umístěn nový náboj. Díky automatické funkci zbraně je možná rychlejší střelba, jelikož střelec nemusí po každé ráně ručně nabíjet, ale pouze znovu zamíří a zmáčkne spoušť.

Po vystřelení všech nábojů ze zásobníků zůstává většinou závěr zachycen v zadní poloze.

Tento mechanismus umožňuje rychlé přebití zbraně, jelikož stačí pouze vložit naplněný zásobník a stisknout páku záchytu závěru a pistole je opět připravena ke střelbě. Popis jednotlivých částí zbraně, viz obrázek Obrázek 6. [6]

Obrázek 6: Popis samonabíjecí pistole [6]

5.2 Střelivo

Střelivo je označení pro všechny střely, nábojky a náboje do střelných zbraní. Pro palné zbraně se využívají náboje, které mohou být buď se středovým zápalem (okrajové, bezokrajové, kulové, s dosedacím nákružkem) nebo s okrajovým zápalem (kulové, brokové – s jednotnou nebo hromadnou střelou).

15

U nábojů je podstatnou informací ráže nebo také kalibr. Ráže je smluvní číslo, které přibližně označuje rozměr hlavně a průměr střely. Udává se v mm nebo palcích. Nejběžnější ráží je 9 mm.

Náboj se skládá z nábojnice, střely, zápalky nebo zápalkové slože a nábojnice.

Nejběžněji používaným typem nábojů je 9 mm Luger. Tento náboj disponuje dobrou průrazností, ale má nižší zastavovací schopnost než náboje větších ráží. Řez nábojem 9 mm Luger viz obrázek 7. [6]

Obrázek 7: Náboj 9 mm Luger v řezu [10]

16

6 Právní rámec

Zbraň a náboje, které jsem používala k praktické části mé diplomové práce podléhá zákonu číslo 119/2002 Sb. o střelných zbraních a střelivu ve znění pozdějších předpisů.

Dle §3 výše zmíněného zákona se zbraně a střelivo rozdělují na:

„a) zakázané zbraně, zakázané střelivo nebo zakázané doplňky zbraní - kategorie A (dále jen "zbraně kategorie A"),

b) zbraně podléhající povolení - kategorie B (dále jen "zbraně kategorie B"), c) zbraně podléhající ohlášení - kategorie C (dále jen "zbraně kategorie C") a d) ostatní zbraně - kategorie D (dále jen "zbraně kategorie D"),

e) střelivo do zbraní kategorií A až D, které není zakázané (dále jen "střelivo").

(2) Zbraněmi zařazenými do kategorií A až D se rozumí též hlavní části zbraní, kterých jsou nebo mají být jejich součástí.“ [9]

Podle §5 daného zákona je pistole klasifikována jako zbraň kategorie B. Zbraně kategorie B jsou definovány:

„Zbraněmi kategorie B jsou

a) krátké opakovací nebo samonabíjecí zbraně,

b) krátké jednoranové nebo víceranové zbraně pro střelivo se středovým zápalem,

c) jednoranové nebo víceranové zbraně pro střelivo s okrajovým zápalem, jejichž celková délka je menší než 280 mm,

d) dlouhé samonabíjecí zbraně, jejichž zásobník nebo nábojová schránka a nábojová komora mohou dohromady pojmout více než 3 náboje,

e) dlouhé samonabíjecí zbraně, jejichž zásobník nebo nábojová schránka a nábojová komora nemohou dohromady pojmout více než 3 náboje a u nichž je podávací ústrojí odnímatelné, anebo u nichž není zaručeno, že nemohou být přeměněny běžně dostupnými nástroji na zbraně, jejichž zásobník nebo nábojová schránka a nábojová komora mohou dohromady pojmout více než 3 náboje,

17

f) dlouhé opakovací nebo samonabíjecí zbraně s hladkým vývrtem hlavně, jejichž délka hlavně je menší nebo je rovná 600 mm,

g) samonabíjecí zbraně, pokud mají vzhled samočinných zbraní, a

h) signální zbraně pro použití signálních nábojů ráže větší než 16 mm.“ [9]

K vlastnictví této zbraně je zapotřebí být vlastníkem zbrojního průkazu. Podle § 16 zákona č. 119/2002 Sb. o střelných zbraních a střelivu ve znění pozdějších předpisů je zbrojní průkaz: „Veřejná listina, která fyzickou osobu opravňuje k nabývání vlastnictví a držení zbraně nebo střeliva do těchto zbraní v rozsahu oprávnění stanovených pro jednotlivé skupiny zbrojního průkazu a v rozsahu těchto oprávnění k jejich nošení. Doba platnosti zbrojního průkazu je 10 let. Zbrojní průkaz lze vydat podle posudku o zdravotní způsobilosti s dobou platnosti kratší než 10 let.“

Zbrojní průkazy se podle účelu a používání zbraně dělí do skupin:

„a) A – ke sběratelským účelům,

b) B – ke sportovním účelům, c) C – k loveckým účelům,

d) D – k výkonu zaměstnání nebo povolání, nebo e) E – k ochraně života, zdraví nebo majetku.“ [9]

18

7 Rešerše experimentálních dat

Interakce střel s cíli: deformace a poškození materiálu

Při větších přestřelkách není vždy zcela jasné, která střela byla pro oběť smrtelná, případně kdo ji vypálil. Zkoumáním stop cizích materiálů, které se zaryly do střely nebo na ní utkvěly, mohou podávat rozhodující informace při rekonstrukci trajektorií vystřelených střel. Takováto rekonstrukce může mít značné právní důsledky, jelikož může prokázat, že nebylo úmyslem někoho zabít. Nicméně mikrostopy, které zůstávají na vystřelených střelách jsou často ignorovány.

Mikrostopy na střelách, kolem otvoru vzniklého po průletu střely a odrazových znacích byly zkoumány pomocí SEM/EDX pro dva různé typy střel: poměrně tvrdé střely s celokovovým pláštěm (FMJ) a poměrně měkké olověné střely s oblou špičkou (LRN).

Celkem 179 střel bylo vypáleno do cílů skládajících se z tabulek pěti různých materiálů (MDF, tabule, sádrokarton, sklo a ocel) v přibližných úhlech nástřelu 90°, 10° a 5°. Ze 144 střel vypálených v úhlu nástřelu 90°, 130 střel perforovalo jeden z materiálů a 14 střel perforovalo dva materiály. 35 střel vystřelených pod úhlem 10° a 5°odražených od cílů, vytvořilo odrazové stopy.

Ve většině případů byly na střele nalezeny stopy ze zasažených cílů, a to jak po perforaci, tak po odrazu. Jedinými výjimkami byly perforace 9 mm fólií MDF pomocí střely typu FMJ a stopa po odrazu od skla, v případě, kdy se sklo nerozbilo. Ocelové cíle zanechávají na střele malé, avšak stále detekovatelné stopy železa. Pořadí, v jakém jsou cíle zasaženy se odráží ve stopách nalezených na střele, tj. materiály ze sekundárního cíle byly navrstveny na těch z primárního cíle. Tento výsledek znamená, že je možné detekovat pořadí dopadu střely na analyzovaný materiál.

Stopy střely byly nalezeny také kolem otvoru vzniklého po průletu střely. Stěry z olověných střel jsou někdy viditelné i pouhým okem. Odražené střely vytvářejí pozoruhodné stopy na skle. Kombinace posuvného a zplošťujícího působení zanechává na povrchu střely kapičky a další důkazy tvorby kapaliny. Obecně platí, že měkčí střely LRN jsou náchylnější k ulpívání stop cílového materiálu než tvrdší FMJ střely. Pro perforaci jsou stopové materiály přednostně uloženy v kruhové oblasti okolo (zploštělé nebo nezploštělé) oblé špičky střely. [8]

19

Jednoduchý katapultový systém pro studium účinků dopadu malých projektilů na různá skla opatřených lamináty

Byl navržen a zhotoven katapult, který je schopen vrhat malé žulové úlomky rychlostí mezi 4 a 20 m·s^-1 na sklo strukturou podobný tomu, který se požívá na čelní skla automobilů.

Výsledky série studí využívajících dané zařízení jsou prezentovány s cílem snížení hmotnosti této konstrukce bez ztráty odolnosti vůči nárazu. Ukázalo se, že odolnost laminátů proti nárazu silně závisí na tloušťce vnější vrstvy skla, zatímco vnitřní skleněná vrstva je druhotná a ve většině případů má menší význam. Zkoušky, při kterých byla změněna tloušťka a složení mezivrstvy ukázaly, že tato vrstva nemá žádný vliv, pokud jde o odolnost struktury proti nárazu jako celku. Bylo provedeno chemické zpevnění vnější vrstvy skla a vzhledem k povaze nebylo pozorováno žádné zlepšení. Nakonec byly provedeny testy na dvouvrstvých systémech a tyto výsledky naznačují potenciální úspory hmotnosti tak, aby nedošlo ke ztrátě odolnosti vůči nárazu. [3]

Kritický úhel pro perforaci versus odraz .38 CAL. LRN střely na čelním skle Z forenzního hlediska je důležité vyjasnit stav, kdy je odražená nebo perforovaná střela vystřelena směrem k čelnímu sklu automobilu. Cílem této studie bylo specifikovat kritický úhel, kdy dojde k odrazu vypálené střely. K odhadu výsledku výstřelu byla použita simulace dynamiky tvrdého těla střely společně se zkušebním vypálením .38 CAL. LRN střely.

Jak z numerické simulace, tak z testu střelby bylo zjištěno, že pokud střela dopadne na čelní sklo automobilu pod úhlem menším, než 45°, dojde k perforaci čelního skla, zatímco když byl úhel dopadu střely větší, než 60°, střela se odrazila a na skle zůstalo charakteristické poškození. [15]

20

8 Experimentální část

V experimentální části jsem měla za úkol analyzovat průraznost munice využívané ve střelných služebních zbraních v případě různých druhů skel opatřených bezpečnostními fóliemi.

8.1 Vzorky skel

Pro svou práci jsem použila tři různé typy skel, a to tabulové sklo o tloušťce 6 mm, sklo s drátěnou vložkou, taktéž tloušťky 6 mm a bezpečnostní sklo Connex.

Bezpečnostní sklo Connex

Bezpečnostní sklo Connex je lepené sklo a skládá se z několika vrstev skleněných tabulí, proložených fólií PVB. Při svém experimentu jsem použila sklo, které se skládalo ze dvou vrstev skla, každé o tloušťce 3 mm a jedné vrstvy PVB fólie tloušťky 0,38 mm. [13]

8.2 Použité fólie

Pro svou práci jsem použila dva druhy fólií – ochrannou fólii SC4 a bezpečnostní fólii SCX. Tyto fólie je doporučeno instalovat do interiéru. I po rozbití skla zůstává toto neprůchodné a není tedy nutné jej neprodleně vyměnit.

Ochranná fólie SC4

Tato fólie slouží k ochraně míst, kde hrozí důsledkem rozbití skla, poranění osob. Fólie nespadá do žádné z tříd odolnosti dle ČSN EN 356. [11]

Bezpečnostní fólie SCX

Je to třívrstvá fólie na sklo, která má tloušťku 0,35 mm a bezpečnostní atest P2A dle ČSN EN 356. Fólie je určena ke snižování rizika prohození nebezpečných předmětů, ale i rozbití skla a ke zpomalení napadení objektu pachatelem. [11]

8.3 Zbraň a střelivo

Při experimentu byla použita zbraň HK USP Expert, viz obrázek 8 a střelivo Sellier & Bellot FMJ 9 mm Luger, viz obrázek 9.

21

Heckler & Koch USP Expert – cal. 9 mm x 19 Luger

Ráže zbraně je 9 mm. Zásobník má kapacitu 18 nábojů. Zbraň je dlouhá 221 mm, široká 39,5 mm, její výška je 149 mm a délka hlavně 132 mm. Hmotnost prázdné zbraně je přibližně 930 g a hmotnost prázdného zásobníku 62 g. [18]

HK USP Expert je univerzální samonabíjecí pistole. Vyvinuta byla německou zbrojovkou Heckler & Koch jako služební zbraň zejména pro ozbrojené složky. Některé verze USP, jako například Expert byly vyvinuty zejména pro civilní trh.

Uzamykání závěru je realizováno modifikovaným Browing – Peterss systémem, tzn., že uzamčení závěru je provedeno pomocí zvětšeného kvadratického pláště nábojové komory do výhozního okénka. K odemčení poté dojde prostřednictvím nuceného poklesu hlavně, který je řízen uzamykací kulisou, která je samostatným dílem a nachází se pod nábojovou komorou. Střenky jsou zdrsněny pískovým dezénem. [17]

Obrázek 8: HK USP Expert [Autor]

Sellier & Bellot FMJ 9 mm Luger

Náboj Sellier & Bellot 9 mm Luger je typu FMJ, což znamená, že obsahuje celoplášťovou střelu s olověným jádrem. Konstrukce této střely je velmi tuhá, proto se při dopadu na cíl snadno nedeformuje a při průchodu tělem tak neničí okolní tkáň.

22

Hmotnost střely je 7,5 g a plášť je vyroben z mosazi, která obsahuje 30% zinku a 70% mědi.

Hmotnost náboje je 12,15 g a délka činí 29,69 mm. Krabička obsahuje 50 nábojů. [10]

Obrázek 9: Náboje Sellier & Bellot FMJ 9 mm Luger [Autor]

8.4 Postup měření

Pro experimentální měření bylo nejprve nutné nalepit fólie na skla. Z fólie, která je upravena na velikost skla se nejprve sundá vrchní vrstva fólie, pod kterou se nachází akrylátové lepidlo. Následně je potřeba lehce navlhčit odmaštěnou skleněnou plochu i fólii na straně, na které je vrstva lepidla. Následně přiložíme fólii na sklo a silikonovou stěrkou vytlačujeme vzniklé bublinky. Takto aplikovanou fólii necháme na skle několik týdnů

„vyschnout“, aby na sklo ideálně přilnula.

Samotné testování vzorků probíhalo na balistické lince (viz obrázek 10) v balistické laboratoři na Fakultě bezpečnostního inženýrství Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava.

Měřící část balistické linky je tvořena hradly HS-02, které slouží k měření rychlostí letících předmětů, tedy i střel. Hradla jsou tvořena dvěmi branami. Jedna z bran zaznamenává začátek průletu předmětu a druhá konec průletu (viz obrázek 11) daného předmětu. Průlet je pak zaznamenán jako křivka, viz obrázek 12. [7]

Z naměřených hodnot rychlosti a z hmotnosti střely lze následně vypočítat kinetickou energii, kterou má střela při průletu hradly.

23 Obrázek 10: Balistická linka [Autor]

24 Obrázek 11: Hradla HS-02 [7]

Obrázek 12: Křivka průletu střely hradly

8.5 Rychlost a energie střely

Rychlosti střel byly měřeny hradly HS-02 a jsou uvedeny v tabulce 2. Z daných rychlostí byly vypočítány energie, jež jsou uvedeny v téže tabulce.

25 Stanovení nejistoty hradel

Nejistotu měření hradel spočítáme jako součet nejistoty délky hradel Δs, která je pro danou měřící soustavu rovna hodnotě 0,6 %. Druhou veličinou je nejistota času Δt, která se počítá pro každou ze změřených rychlostí zvlášť. Celková nejistota je tedy rovna součtu nejistoty délky hradel a nejistoty času, tedy: [7]

Δ = Δs + Δt (3)

Abychom získali rozšířenou nejistotu P = 95 %, musíme výslednou celkovou nejistotu vynásobit hodnotou n = 2. Relativní nejistotu k jednotce – rychlosti, vypočítáme:

∆𝑣 = ^∆

100∙ 2 ∙ 𝑣

uBv = ∆𝑣 uAv = sv

uAv = √ ¹

𝑛(𝑛−1)∑(∆𝑣)²

uv = √𝑢_𝐴𝑣² + 𝑢_𝐵𝑣²

Z hodnot rychlostí, které jsme naměřili můžeme vypočítat kinetickou energii střely po průletu hradly. Kinetická energie charakterizuje pohybový stav tělesa a je skalární veličinou. Vypočítáme ji ze vztahu:

𝐸𝑘 = 1

2∙ 𝑚 ∙ 𝑣² (4)

Ek … kinetická energie [J], m … hmotnost [g],

v … rychlost [m·s^-1].

Stanovení nejistoty výpočtu energie uEk = √^𝛿𝐸𝑘

𝛿𝑚𝑢_𝐵𝑚+ ^𝛿𝐸𝑘

𝛿𝑣 𝑢_𝑣

𝛿𝐸_𝑘 𝛿𝑚= ¹

2𝑣²

26

𝛿𝐸_𝑘 𝛿𝑣= ¹

2m2v = mv uEk = √(¹

2𝑣²𝑢_𝐵𝑚)²+ (𝑚𝑣𝑢_𝑣)²

Tabulka 2: Rychlosti a energie střel [Autor]

Měření Rychlost [m·s^-1] uv [m·s^-1] Energie [J] UEk [J]

1 380,50 10,3616 542 925,9375 214,1427

2 379,40 10,3149 539 791,3500 213,4123

3 381,80 10,4168 546 642,1500 215,0066

4 377,90 10,2514 535 531,5375 212,4173

5 382,10 10,4296 547 501,5375 215,2061

6 377,80 10,2472 535 248,1500 212,351

7 376,50 10,1924 531 570,9375 211,4896

8 383,30 10,4808 550 945,8375 216,0045

9 379,00 10,2980 538 653,7500 213,1468

10 378,40 10,2726 536 949,6000 212,7488

11 375,30 10,1419 528 187,8375 210,6951

12 374,40 10,1041 525 657,6000 210,0998

13 380,90 10,3786 544 068,0375 214,4084

15 380,60 10,3658 543 211,3500 214,2091

16 379,90 10,3361 541 215,0375 213,7442

17 377,90 10,2514 535 531,5375 212,4173

18 379,40 10,3149 539 791,3500 213,4123

19 376,40 10,1882 531 288,6000 211,4233

20 379,00 10,2980 538 653,7500 213,1468

21 374,70 10,1167 526 500,3375 210,2982

22 380,50 10,3616 542 925,9375 214,1427

23 368,80 9,8703 510 050,4000 206,4042

24 373,40 10,0621 522 853,3500 209,4387

25 376,40 10,1882 531 288,6000 211,4233

26 378,00 10,2557 535 815,0000 212,4836

27

27 370,60 9,9452 515 041,3500 207,5904

28 374,00 10,0873 524 535,0000 209,8353

29 328,90 8,2773 405 657,0375 180,5206

30 380,70 10,3701 543 496,8375 214,2755

31 326,80 8,1970 400 493,4000 179,1803

32 379,00 10,2980 538 653,7500 213,1468

33 373,40 10,0621 522 853,3500 209,4387

34 376,80 10,2050 532 418,4000 211,6883

35 372,20 10,0119 519 498,1500 208,6461

Průměr 374,55 10,1162 526 630,7879 210,2351

Maximum 383,30 550 945,8375

Minimum 326,80 400 493,4000

V tabulce chybí hodnota 14. měření, z důvodu, že hradla rychlost nezaznamenala a nulová hodnota byla hrubou chybou měření, kterou bylo nutno odstranit.

Rychlost střely při průletu hradly byla v = (374,55±10,12) [m·s^-1].

Kinetická energie, kterou střela měla při průletu hradly byla Ek = (526,63 ± 0,21) [kJ]

8.6 Výsledky, analýza a zhodnocení výsledků

K experimentům jsem měla k dispozici celkem 42 vzorků skel, které jsem polepila fóliemi v různých kombinacích. Přehled všech kombinací je uveden v příloze 1.

Při zkouškách vždy jednoho kusu vzorku samostatně, při pokojové teplotě, se mi podařilo ve všech případech vzorek prostřelit, ať už se jednalo o jakýkoliv druh skla polepený jakoukoliv kombinací fólií. Podstatným zjištěním však byla skutečnost, že přestože všechna skla byla prostřelena, tak velmi záleželo na tom, kde byla fólie nalepena, tedy zda na vstřelové nebo výstřelové straně vzorku.

V případech, kdy byla fólie nalepena na vstřelové straně vzorku, bez ohledu na druh skla i fólie, byla velká část skla z výstřelové strany rozmetána do prostoru a ze zadní strany skla vzniknul „kráter“, viz obrázek 13, a hrozilo by tedy reálné nebezpečí zasažení osob nejen střelou, ale také střepy, které se ze skla uvolnily.

28

Obrázek 13: Connex SC4, vstřel ze strany fólie, vlevo nahoře vstřelová strana, vpravo nahoře výstřelová strana, vlevo dole pohled zboku na vstřelovou stranu, vlevo dole detail výstřelové strany [Autor]

V případech, kdy byla bezpečnostní nebo ochranná fólie nalepena na straně výstřelu, vznikl ve vzorku otvor po střele, avšak zbytek skla sice popraskal, ale nevysypal se, viz obrázek 14. Riziko poranění střelou je tedy srovnatelné s případem, kdy je fólie nalepena na straně vstřelu, ale riziko poranění střepy je, v případě nalepení fólie na výstřelové straně, mnohem nižší.

29

Obrázek 14: Connex SCX fólie vzadu, vlevo nahoře vstřelová strana, vpravo nahoře výstřelová strana, dole detaily výstřelové strany [Autor]

Při polepení vzorku skla kombinací fólií – z jedné stany ochranou fólií a z druhé strany bezpečnostní fólií, bylo sice sklo prostřeleno a mimo střelný kanál popraskalo (udělalo „pavučinu“), ale nevysypalo se, fólie udržely sklo pohromadě. Kromě fragmentů, které s sebou vzala střela, zůstaly všechny ostatní úlomky zachyceny mezi fóliemi a nehrozilo tedy nebezpečí poranění ostrými střepinami. Při této kombinaci dvou různých typů fólií na jednom skle (z každé strany jedna) se jeví výhodněji, aby vstřelová strana byla opatřena ochrannou fólií SC4 a na výstřelové straně byla instalována bezpečnostní fólie SCX. Při tomto uspořádání vznikne na výstřelové straně nejmenší otvor s nejmenším množstvím fragmentů, které zkoušený vzorek opustí. Porovnání dvou výše uvedených případů je zobrazeno na obrázku 13.

30

Obrázek 15: Tabulové sklo SC4 i SCX, horní řada: vlevo vstřelová strana s fólií SCX, uprostřed výstřelová strana s fólií SC4, vpravo šikmý pohled na výstřelovou stranu; dolní řada: vlevo vstřelová strana s fólií SC4, uprostřed detail na výstřelovou stranu s fólií SCX, vpravo výstřelová strana s fólií SCX [Autor]

Za situace, že je nalepena z obou stran skla bezpečnostní fólie SCX, která je pevnější a tužší než ochranná fólie SC4, je situace trochu odlišná. Na vstřelové straně vznikne větší otvor než v předchozích případech, avšak fólie sklo udrží, viz obrázek 16. Nebezpečí poranění střepy tedy není pro osoby na výstřelové straně velké.

V posledním případě byly aplikovány dvě vrstvy fólie na sebe na tabulové sklo.

V případě, kdy byla fólie umístěna na vstřelové straně, vznikl na výstřelové straně největší kráter ze všech testovaných vzorků a nebezpečí poranění střepy je zde ze všech testovaných vzorků největší. Naopak za podmínky, že dvojitá vrstva fólie je na výstřelové straně, je tato kompozice z hlediska ohrožení střepy jedna z nejbezpečnějších, jaké jsem ve svém experimentu testovala. Z důvodu, že dvojitá vrstva fólie je opravdu pevná, došlo při testech k odchlípnutí fólie a tím ke vzniku vzduchové mezery, mezi sklem a fólií. I přes tuto skutečnost však zůstalo sklo na fólii pohromadě a nevysypalo se. Porovnání obou popsaných případů je vyobrazeno na obrázku 15.

31

Obrázek 16: Tabulové sklo s fólií SCX oboustranně, zleva vstřel, výstřel, boční pohled [Autor]

Obrázek 17: Tabulové sklo s fólií SCX, 2 vrstvy fólie na sobě, horní řada fólie na vstřelové straně, zleva: vstřel, výstřel, detail výstřelu; dolní řada fólie na výstřelové straně, zleva:

výstřel s detailem odchlípnutí fólie, vstřel, výstřel [Autor]

32

Vzhledem k tomu, že jednotlivé vzorky, ať už byly polepeny jakoukoliv kombinací fólií, byly vždy prostřeleny, posledním testem skel s fóliemi při pokojové teplotě byl případ, že byly 3 vzorky postaveny za sebou. Konkrétně se jednalo o 3 vzorky tabulového skla o tloušťce 6 mm s bezpečnostní fólií SCX aplikovanou na každém skle z obou stran.

Výsledná kompozice vzorku tedy byla SCX-sklo-SCX-SCX-sklo-SCX-SCX-sklo-SCX.

Takto seskládaný vzorek byl jedním ze dvou případů, kdy se nepodařilo vzorek prostřelit skrz. Všechna skla ve vzorku sice značně popraskala, avšak nevysypala se a prostřelit se podařilo pouze první vrstvu fólie a první vrstvu skla. Druhá vrstva fólie již prostřelena nebyla. Na obrázku 16 vidíme některé pohledy výše popsané kompozice.

Obrázek 18: Tři vzorky tabulového skla s oboustannou aplikací bezpečnostní fólie SCX, nahoře vlevo vstřel v prvním skle, nahoře vpravo zadní strana třetího skla, dole vlevo zadní strana prvního skla, dole vpravo zbytky střely [Autor]

33

Zbytek vzorků, který nebyl uveden výše, jsme zahřáli na 50°C. Důvodem tohoto zahřátí bylo, že jsme chtěli zjistit, zda změna teploty má vliv na fólie z hlediska balistické odolnosti.

Prvním zkoušeným vzorkem o teplotě 50 °C, bylo tabulové sklo tloušťky 6 mm, na kterém byly nalepeny dvě vrstvy bezpečnostní fólie na sobě. Tento vzorek se choval nestandardně oproti vzorkům o pokojové teplotě. Fólie byla umístěna na vstřelové straně.

Vzorek byl prostřelen, avšak fólie, která byla na vstřelové straně se vyboulila v opačném směru, než se pohybovala střela. Střela se při průletu daným vzorkem značně roztříštila a její zbytky byly nalezeny v okolí vzorku. V předešlých případech (kromě jednoho, kdy jsme vzorek neprostřelili) vždy střela zaletěla do dopadového prostoru a nebyli jsme schopni vidět její zbytky takto rozptýlené, jako u tohoto vzorku. Názorná ukázka chování popsaného vzorku je na obrázku 17.

Obrázek 19: Tabulové sklo, zdvojená aplikace SCX, vlevo nahoře vstřel, vpravo nahoře výstřel, vlevo dole detail výstřelu, vpravo dole detail vstřelu [Autor]

34

Další testovaný vzorek byl téhož uspořádání jako předešlý, avšak střelba probíhala tak, že fólie byly umístěny na výstřelové straně. Tento vzorek se choval stejně, jako vzorek pokojové teploty, tedy došlo k prostřelení vzorku, avšak rozbité sklo i střepy zachytila fólie, nedošlo tedy k fragmentaci střepů směrem do chráněného prostoru (za sklem). Stejně jako u vzorku pokojové teploty, došlo i u zahřátého vzorku k odchlípnutí fólie, a tedy vzniku vrstvy vzduchu mezi sklem a fólií.

Následoval testovací vzorek, který se skládal z tabulového skla a bezpečnostní fólie SCX. Tato fólie byla umístěna na vstřelové straně vzorku. Ani tento vzorek nevykazoval žádnou změnu chování, oproti vzorkům pokojové teploty, vzorek byl prostřelen skrz a na výstřelové straně skla byla část tohoto vymetena do chráněného prostoru.

Z důvodu, že se předchozí vzorky chovaly shodně jako vzorky, které měly pokojovou teplotu – všechny byly prostřeleny a jejich balistická odolnost se nezlepšila, přistoupili jsme ke zdvojování skel a kombinacím různých fólií.

Při kombinaci dvou tabulových skel, kdy každé z nich bylo opatřeno bezpečnostní fólií SCX z jedné strany, při instalaci v pořadí SCX-sklo-sklo-SCX došlo k průstřelu vzorku.

Výhodou tohoto uspořádání je fakt, že přestože se sklo vysypalo, veškeré zbytky zůstaly mezi fóliemi a ohrožení prostoru střepy, jak před vzorkem, tak za ním, bylo minimální. Stav jednotlivých částí vzorku je znázorněn na obrázku 18.

V případě drátoskla opatřeného fóliemi, v kompozici sklo-SCX-SCX-sklo, byl výsledek totožný jako při kombinaci SC4-sklo-SC4-sklo-SCX. V obou případech střela proletěla skrz, výhodou skla s drátěnou vložkou však byl fakt, že ze skla, které se vysypalo se stala jemná drť, která nebyla ostrá, tedy riziko zranění osob střepy je nízké.

U vzorku tabulového skla, které bylo složeno způsobem SCX-sklo-SC4-sklo-SC4 i u bezpečnostního skla Connex složeného způsobem SC4-sklo-SC4-sklo-SCX došlo k průstřelu vzorku. U tabulového skla byl otvor po výstřelu velký a byl také vytržen kus fólie. Střela však v tomto případě zůstala z části zachycena ve vzorku a sklo, které by jinak bylo vymeteno ve formě střepů, bylo rozdrceno na prášek a většina zůstala zachycena mezi fóliemi. Bezpečnostní sklo Connex bylo taktéž prostřeleno skrz, avšak oproti předešlému případu se mnohem méně vysypalo. Střela byla taktéž částečně zachycena již v testovaném vzorku. Porovnání fragmentace dvou výše popsaných vzorků, viz obrázek 21.

35

Obrázek 20: Connex SCX dvakrát, vlevo nahoře vstřel, vpravo nahoře zadní strana prvního skla, vlevo dole vstřelová strana druhého skla, vpravo dole výstřelová strana druhého skla [Autor]

Obrázek 21: Porovnání množství fragmentů tabulového skla (nahoře) a skla Connex (dole) [Autor]

36

Posledním testovaným vzorkem byl vzorek tabulového skla, opatřeného bezpečnostní fólií SCX ve složení SCX-sklo-SCX-sklo-SCX. Toto uspořádání skel a fólií se ukázalo jako velmi výhodné, jelikož to byl druhý vzorek, kdy střela neprošla skrz. Střelu zachytila až poslední, tedy třetí vrstva fólie. Vše, co bylo před touto vrstvou bylo prostřeleno, skla se dokonce vysypala, ani fólie je neudržela pohromadě, avšak do chráněného prostoru střela zásluhou poslední vrstvy fólie nepronikla, viz obrázek 22.

Obrázek 22: Dvě vrstvy tabulového skla se třemi vrstvami bezpečnostní fólie [Autor]

Při porovnání jednotlivých skel mezi sebou, za předpokladu, že by byly využity bez bezpečnostní nebo ochranné fólie, vychází z bezpečnostního hlediska nejvýhodněji bezpečnostní sklo. Po průstřelu v něm vznikne nejmenší otvor a díky fólii, která je umístěna mezi skly již od výroby, se sklo nevysype, ale drží pohromadě.

Levnější, ale méně esteticky vzhlednou alternativou k bezpečnostnímu sklu je sklo s drátěnou vložkou. Při průstřelu, když není použita fólie, se taktéž nevysype, avšak otvor

37

po střele je o něco větší. Také nebezpeční zasažení střepy je zde o něco větší než u bezpečnostního skla.

V tomto srovnání, tedy sklo bez fólie, nejhůře obstálo tabulové sklo, které se po nárazu střely roztříštilo a vzniklo opravdu velké množství ostrých střepů. Riziko poranění osob tímto způsobem je zde velmi vysoké.

Po aplikaci ochranné fólie obstály všechna skla srovnatelným způsobem, všechna skla byla prostřelena, ale žádné z nich se nevysypalo, fólie je udržela pohromadě. Výstřelový otvor byl však větší než při použití bezpečnostní fólie.

V případě aplikace bezpečnostní fólie se při vhodných kombinacích skel a fólií jeví jako nejvýhodnější použití tabulového skla. Toto sklo bylo jediným vzorkem, který se při použití více vrstev skla a fólií nepodařilo prostřelit. Při instalaci jednoho kusu skla s jednou vrstvou fólie však bylo prostřeleno i toto sklo. Bezpečnostní sklo Connex i sklo s drátěnou vložkou dopadlo při těchto pokusech stejně – bylo prostřeleno skrz, nikdy se však zcela nevysypalo. Porovnání jednotlivých skel, viz obrázek 23.

38

Obrázek 23: Srovnání tabulového skla (nahoře), bezpečnostního skla Connex (uprostřed) a skla s drátěnou vložkou (dole) v případě, že nebylo opatřeno žádnou fólií (vlevo), byla použita ochranná fólie (uprostřed) a v případě aplikace bezpečnostní fólie (vpravo) [Autor]

39

Závěr

Cílem mé práce bylo analyzovat průraznost munice používané ve služebních střelných zbraních v případě různých druhů skel opatřených bezpečnostními fóliemi.

Pro své experimenty jsem použila 3 druhy skel – konkrétně tabulové sklo tloušťky 6 mm, sklo s drátěnou vložkou a bezpečnostní sklo Connex. V porovnání těchto tří typů skel bez jakékoliv fólie mělo nejlepší výsledek bezpečnostní sklo Connex. Za použití zbraně HK USP Expert a náboje Sellier & Bellot FMJ 9 mm Luger se sice podařilo prostřelit všechna skla, avšak v bezpečnostním skle byl nejmenší vestřelový a hlavně také výstřelový otvor.

Je to z důvodu, že toto sklo už má v sobě instalovánu fólii, která je zalisována mezi 2 vrstvy skla a tímto tedy zmírňuje účinky střely na sklo. Další výhodou takto konstrukčně řešeného skla je fakt, že se při rozbití nevysype, ale udělá pouze „pavučinu“, fólie jej však udrží pohromadě. Sklo s drátěnou vložkou se sice taktéž nevysypalo, za což vděčí právě drátěné vložce. Střela však drátěnou vložku v místě střelného kanálu potrhala, ale zbytek skla i drátěné vložky zůstal vcelku, pouze rozpraskaný. Oproti bezpečnostnímu sklu zde byl větší otvor na straně výstřelu. Klasické tabulové sklo se při střelbě celé roztříštilo na ostré střepy a vysypalo se.

Při použití bezpečnostní fólie se rozdíly mezi chováním skel téměř smazaly. Všechna skla byla prostřelena, ale zároveň žádné z nich se nevysypalo a riziko poranění osob střepy bylo výrazně sníženo. Menší rozdíly však byly viditelné, pokud byla fólie aplikována na vstřelové nebo na výstřelové straně. V případě, kdy byla fólie na vstřelové straně, vzniklo za sklem, tedy v potencionálním chráněném prostoru, více fragmentů odletujícího skla, které by mohly představovat určité riziko pro bezpečnost osob. Naopak při aplikaci fólie na výstřelové straně bylo dosaženo toho, že případné fragmenty skla byly zadrženy bezpečnostní fólií a riziko poranění osob střepy bylo mnohem menší než v předchozím případě.

Při použití více vrstev skla v kombinaci s několika vrstvami bezpečnostní fólie se mi podařilo dosáhnout toho, že vzorek nebyl prostřelen. Z celkového počtu 35 pokusů však tento případ nastal pouze dvakrát. Pokaždé to bylo s použitím několika vrstev tabulového skla a několika vrstev bezpečnostní fólie.

40

Dalším z cílů práce bylo zjistit, zda se balistická odolnost skel s fóliemi změní při změně teploty. Vzorky byly tedy zahřáty na teplotu 50°C. Při testování takto zahřátých vzorků bylo zjištěno, že v některých případech se sice vzorky, které byly opatřeny bezpečnostní fólií, chovaly trochu odlišně než vzorky pokojové teploty, avšak vliv na balistickou odolnost to nemělo. Odlišnosti v chování spočívaly ve skutečnosti, že při některých pokusech se fólie vyboulila v protisměru pohybu střely. U vzorků pokojové teploty se fólie vyboulila vždy ve směru letu střely. Výrazná změna, co se týká kompaktnosti vzorků nebo balistické odolnosti pozorována nebyla.

Při použití ochranných fólií byly výsledky podobné, jako u bezpečnostních fólií, tedy všechny vzorky, jak ty o pokojové teplotě, tak ty, které byly zahřáty na 50°C, byly prostřeleny, ale nevysypaly se. Výstřelový otvor byl však u všech typů skel výrazně větší než při použití bezpečnostní fólie.

Použitá literatura

Tištěné zdroje

[1] BUCHAR, Jaroslav a Josef VOLDŘICH. Terminální balistika. Praha: Academia, 2003. ISBN 80-200-1222-2.

[2] ČSN EN 356. Sklo ve stavebnictví – bezpečnostní zasklení – zkoušení a klasifikace odolnosti proti ručně vedenému útoku. Praha: Český normalizační institut Praha, 2000.

[3] Grant, P.V., Cantwell, W. J.: A Simple Catapult System for Studying the Small Projectile Impact Resistance of Various Glass Laminates, Journal of Testing and Evaluation, vol 27, Issue 3, 1999

[4] KNEUBUEHL, Beat P. Balistika: střely, přesnost střelby, účinek. Praha: Naše vojsko, 2004. ISBN 80-206-0749-8

[5] KOLÁŘ, Karel a Pavel REITERMAN. Stavební materiály: pro SPŠ stavební. Praha:

Grada, 2012. Studium (Grada). ISBN 978-80-247-4070-6.

[6] KOVÁRNÍK, Libor a Miroslav ROUČ. Zbraně a střelivo. Plzeň: Vydavatelství a nakladatelství Aleš Čeněk, 2007. ISBN 978-80-7380-030-7

[7] Návod na použití hradel HS-02, dodáno výrobcem.

[8] Vermeij, E., Rijinders, M., Pieper, P.: Interaction of bullets with intermediate targets, Material transfer and damage, Forensic Science International, vol 223, Issue 1-3, 2012

[9] Zákon č: 119/2002 Sb., zákon o střelných zbraních a střelivu a o změně zákona. In:

Praha: Tiskárna ministerstva vnitra, 2002, částka 52 Internetové zdroje

[10] 9 mm LUGER / 9 mm PARA / 9 × 19. Sellier & Bellot [online]. [cit. 2018-04-10].

Dostupné z: http://www.sellier-bellot.cz/produkty/pistolove-a-revolverove- naboje/pistolove-a-revolverove-naboje/seznam-produktu/detail/290/

[11] Bezpečnostní a ochranné fólie. Next s.r.o. [online]. 2016 [cit. 2018-04-10].

Dostupné z: https://www.next.cz/bezpecnostni-folie

[12] Bezpečnostní fólie. Madico CZ [online]. [cit. 2018-04-10]. Dostupné z:

http://madico.cz/bezpecnostni-fólie/

[13] Bezpečnostní sklo CONNEX s fólií. Sklenářství Lana [online]. Praha [cit. 2018-04- 10]. Dostupné z: http://www.sklenarstvilana.cz/ploche-sklo-connex.php

[14] Drátosklo. Alfaglass sklenářství [online]. Praha, 2017 [cit. 2018-04-10]. Dostupné z: http://www.alfaglass.cz/uvod/dratosklo/

[15] HIRAKAWA, Shunsuke, Akihide SAIMOTO a Takakazu ISHIMATSU. The Critical Angle for Perforation versus Ricochet of a .38 CAL. LRN Bullet on a Windshield. Journal of Forensic Sciences [online]. 2016, 61(4), 1080-1084 [cit.

2018-04-13]. DOI: 10.1111/1556-4029.13060. ISSN 00221198. Dostupné z:

http://doi.wiley.com/10.1111/1556-4029.13060

[16] MAREČEK, Jan. Pozemní stavitelství III [online]. Ostrava: Vysoká škola báňská - Technická univerzita, 2008 [cit. 2018-04-09]. ISBN 978-80-248-1470-4.

[17] Pistole samonabíjecí Heckler & Koch. Alliancze [online]. 2008 [cit. 2018-04-10].

Dostupné z: https://www.alliancze.cz/pistole-heckler-koch-hk-usp-9mm-x-19/d- 70832/

[18] USP Expert | Technical Data. Heckler & Koch [online]. Oberndorf a.N. [cit. 2018- 04-10]. Dostupné z: https://www.heckler-koch.com/en/products/sport/sport/usp- expert/usp-expert/technical-data.html