ЗАЩИТНАЯ СТРУКТУРА Российский патент 1997 года по МПК F41H1/02 D03D1/00 D03D15/00 

Изобретение относится к области создания защитных материалов и применяется в средствах индивидуальной бронезащиты.

Тканевые материалы, преимущественно из химических волокон, широко применяются в средствах индивидуальной защиты.

Известна защитная структура, содержащая слои синтетических тканей, соединенные между собой швейной строчкой с определенным шагом [1]
Недостатком известной защитной структуры является недостаточная эффективность гашения динамического воздействия, кроме того, в результате прошивания слоев структура утрачивает гибкость и эластичность.

Наиболее близким аналогом изобретения является защитная структура, содержащая расположенные друг за другом слои из разнородных синтетических нитей, лицевые из которых выполнены из нитей на основе высокомодульных полиамидных волокон типа СВМ, а тыльные слои выполнены из полиамидных волокон [2]
Недостатком данной защитной структуры является то, что в ней не указан комплекс физико-механических характеристик волокон, влияющий на скорость пробития преграды и на степень гашения динамического воздействия.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении эксплуатационных характеристик увеличении сопротивления пробитию и эффективному гашению динамического последствия при обстреле при низкой массе и хорошей гибкости структуры.

Для достижения данного технического результата в защитной структуре, содержащей расположенные друг за другом слои из разнородных синтетических тканей, лицевые из которых выполнены из нитей на основе высокомодульных полиамидных волокон типа СВМ, а тыльные слои выполнены из полиамидных волокон, высокомодульные полиамидные волокна имеют предел прочности при растяжении не ниже 2000 мН/м² и относительное удлинение при разрыве не менее 1% а полиамидные волокна имеют предел прочности при растяжении не ниже 600 мН/м² при относительном удлинении при разрыве не менее 10% при этом соотношение лицевых и тыльных слоев ткани находится в пределах 2:(1^oC4) по массе.

На чертеже показана схема строения защитной структуры.

Защитная структура содержит: лицевые 1 слои тканей из высокомодульных высокопрочных полиамидных волокон, тыльные тканевые слои 2, выполненные из эластичных полиамидных волокон, лицевую защитную пластину 3, амортизирующую прокладку 4 и формоустойчивую пластину 5.

На первых стадиях взаимодействия из-за высоких скоростей нагружения и большого инерционного сопротивления тканевые слои 2 не успевают в достаточной степени прогнуться и поглотить за счет этого большое количество энергии, т. е. разрушаются без развития большой степени деформации. Поэтому для этих лицевых слоев 1 более важным свойством является не пластичность, а прочность, которой обладают высокомодульные полиамидные волокна.

По мере гашения скорости средства поражения прогиб преграды возрастает, при этом перед средством поражения формируются концентрические поверхности, повторяющие его фронтальную поверхность, радиус кривизны (и соответственно и площадь поверхности) тканых слоев, вовлеченных в процесс взаимодействия, увеличивается по мере приближения к тыльной поверхности преграды. При этом нагрузки также распределяются на большую площадь, а их интенсивность (напряжения) уменьшается. С учетом этой особенности взаимодействия для тыльных слоев 2 эффективными оказываются хотя и менее прочные, но зато более пластичные полиамидные волокна, которые обеспечивают гашение динамического воздействия.

Другим существенным качеством высокомодульных волокон помимо их высокой прочности является также очень высокий модуль упругости (около 50-150 GPa, что на порядок выше, чем у полиамидных волокон). Это качество определяет большую скорость распространения звука и соответственно упругих деформаций.

Таким образом, за время взаимодействия упругая деформация в тканых слоях 2 из высокомодульных волокон успевает распространиться на значительную площадь и через расположенные за ними тканые слои 2 из полиамидных волокон, динамическое воздействие передается на защищаемые участки тела также на большую площадь и меньшей интенсивности.

При этом снижению динамического воздействия способствуют также рассеивание энергии на границе разнородных материалов, обладающих различными плотностью (1,4 г/см³ лицевые и 1,1 г/см³ тыльные) и модулем упругости, и большая сжимаемость тканей из полиамидных волокон.

Перечисленные факторы проявляются в различной степени для различных средств поражения, наиболее характерными и важными из которых (для данного типа защиты) являются пистолетные пули и средства поражения осколочного типа.

Влияние физико-механических характеристик волокон и соотношение лицевых 1 и тыльных 2 слоев по массе на защитные свойства структур (скорость пробития и степень динамического воздействия) поясняется данными, приведенными в таблице.

В качестве критерия динамического воздействия в соответствии с действующей методикой оценки проводится глубина отпечатка в пластилиновом блоке в месте поражения при испытаниях пулями для пистолета Макарова.

Оценка скорости пробития преград производилась с использованием стальных шариков, имитирующих осколки.

Кроме влияния на защитные свойства структуры, тип используемых волокон в существенной мере определяет также комплекс эксплуатационных и эргономических характеристик.

Более мягкие и эластичные по своей природе полиамидные волокна (в сравнении с высокомодульными полиамидными) придают эти свойства и структурам, в которые они входят.

В защитной одежде, в структуру которой входят полиамидные волокна, образуется меньше морщин (которые особенно сильно проявляются из-за сравнительно большой толщины структуры). Такая защитная одежда лучше облегает тело. Поэтому одежда более комфортна, при одинаковых размерах защищает большую поверхность тела, а сама структура защиты не видна при внешнем осмотре. Это качество позволяет использовать структуру при создании защитной одежды для скрытого ношения. Одежда не стесняет движения и обеспечивает возможность выполнения профессиональных действий.

Для повышения защитных свойств целесообразно структуру оснастить лицевой защитной пластиной 3 из металлических, керамических или других защитных материалов.

Целесообразно также для лучшего гашения динамического воздействия с тыльной стороны дополнительно установить амортизатор из легких эластичных материалов 4 и снабдить легкой формоустойчивой пластиной 5 для распределения удара на большую площадь.

Использование: в защитных материалах, преимущественно для средств индивидуальной бронезащиты. Сущность изобретения: защитная структура содержит тканые лицевые слои, выполненные из высокомодульных полиамидных волокон типа СВМ, и тыльные тканые слои, выполненные из полиамидных волокон. Высокомодульные полиамидные волокна имеют предел прочности при растяжении не ниже 2000 мН/м² и относительное удлинение при разрыве не менее 1%. Полиамидные волокна имеют предел прочности при растяжении не ниже 600 мН/м² при относительном удлинении при разрыве не менее 10%. Соотношение лицевых и тыльных слоев ткани находится в пределах 2:1-4 по массе. 1 табл., 1 ил.

Защитная структура, содержащая расположенные друг за другом слои из разнородных синтетических тканей, лицевые из которых выполнены из нитей на основе высокомодульных полиамидных волокон типа СВМ, а тыльные слои выполнены из полиамидных волокон, отличающаяся тем, что высокомодульные полиамидные волокна имеют предел прочности при растяжении не ниже 2000 мН/м² и относительное удлинение при разрыве не менее 1% а полиамидные волокна имеют предел прочности при растяжении не ниже 600 мН/м² при относительном удлинении при разрыве не менее 10% при этом соотношение лицевых и тыльных слоев ткани находится в пределах 2 1 4 по массе.