ТКАНЬ ДЛЯ БАЛЛИСТИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ Российский патент 1999 года по МПК D03D15/00 

Изобретение относится к текстильной промышленности, в частности к защитной ткани специального назначения, используемой для изготовления бронежилетов, защитной одежды и других целей.

Известны защитные ткани для бронежилетов на основе нитей из высокопрочных ароматических полиамидов (СВМ, Армос, Кевлар, Тварон). Практически, все известные текстильные структуры тканей полотняного, саржевого и др. способов переплетения, изготовленные из высокопрочных арамидных нитей, могут использоваться в качестве средств индивидуальной бронезащиты с большей или меньшей эффективностью. Совершенно очевидно, что максимальное проявление защитных свойств ткани можно достигнуть при оптимальной структуре ткани.

Большинство баллистических тканей из арамидных нитей (СВМ и Армос) (артикул 6801, ТУ 17 РСФСР 18-86001-91, артикул 56319, ТУ 17 РСФСР 62-10540-83, артикул АС-21, ТУ 17 РФ 19-57-41-93) имеют большой запреградный прогиб при воздействии пули и показывают различие в свойствах ткани по основе и утку, в частности, наличие разного количества нитей основы и утка на единицу ширины, разную разрывную нагрузку ткани по основе и утку, разный химический состав основы и утка и др.

Техническим решением, наиболее полно иллюстрирующим подход к решению проблемы конструирования защитной ткани, является ткань для баллистической защиты, описанная в патенте РФ N 2041986, кл. D 03 D 15/00, по которому защитная ткань выполнена с наполнением 100 - 150% и коэффициентом уплотненности переплетения 0,75: 1 из системы основных и уточных нитей линейной плотности 100 - 58,8 текс на основе ароматических сополиамидов (Армос), с соотношением диаметров элементарной и комплексной нити 1:300 - 330, причем коэффициент крутки основных нитей составляет 7 - 15, а уточных 2 - 15. В данном случае упор делается на повышенную разницу таких механических показателей нитей основы и утка, как деформация растяжения и модуль деформации растяжения, что ведет к разобщенной работе нитей основы и утка и к снижению баллистической стойкости ткани.

Повышенную баллистическую стойкость пакета можно ожидать в случае, когда максимальное количество энергии пули или осколка расходуется на деформацию элементов пакета. Чем больше деформация, тем больше время взаимодействия пули или осколка со слоями ткани в пакете, тем существеннее относительное перемещение комплексных и элементарных нитей в зоне взаимодействия и тем меньше разрушение нитей в ткани пакета. Однако большая деформация слоев ткани (т. н. "отдулина") нежелательна, так как она может привести к значительному травматическому воздействию на субъект зашиты. С другой стороны, чем больше энергии пули или осколка будет поглощено трением нитей, тем меньше будет и деформация и разрушение. С этой точки зрения одновременное и единообразное трение нитей способствует максимальному поглощению энергии пули или осколка в зоне взаимодействия последних с тканевым пакетом. В этом случае силовое воздействие равномерно распределяется на большую массу комплексных и элементарных нитей, суммарное динамическое сопротивление слоев ткани в пакете возрастает, а деформация и разрушение снижаются.

Для этого необходимо, чтобы нити основы и утка представляли собой комплексную структуру, обеспечивающую индивидуальное включение в работу составляющих их элементарных нитей, а продольная конфигурация нитей основы и утка была одинаковой, задавая равное сопротивление продольному перемещению (вытаскиванию) и одинаковое удлинение одинаково извитых нитей. При этом количество нитей основы и утка на единицу ширины должно быть равным.

Технической задачей изобретения является повышение баллистической стойкости защитной ткани, что позволяет сократить количество ее слоев при изготовлении бронежилета, снизить его вес и повысить эргономические характеристики.

Решение технической задачи изобретения достигается за счет того, что защитная ткань полотняного переплетения из высокопрочной арамидной нити равной линейной плотности по основе и утку, согласно предложению, выполнена из нитей с одинаковой продольной конфигурацией и равным количеством нитей на единицу ширины в обоих направлениях, при этом по этим направлениям отношение разрывных удлинений ткани не превышает 1,25, усилие при извлечении одиночных нитей равной длины отличается не более, чем на 20% и коэффициент крутки нитей, определяемый по формуле (1), не превышает 4.

где α - коэффициент крутки;
К - величина крутки, кручений/м;
Т - линейная плотность нити, текс.

Вторым вариантом решения технической задачи изобретения является защитная ткань полотняного переплетения из высокопрочной арамидной нити равной линейной плотности по основе и утку, выполненная из нитей с одинаковой продольной конфигурацией и равным количеством нитей на единицу ширины в обоих направлениях, при этом по этим направлениям отношение разрывных удлинений ткани не превышает 1,25, усилие при извлечении одиночных нитей равной длины отличается не более, чем на 20% и коэффициент крутки нитей одного из направлений не превышает 4.

Для подтверждения технического результата изобретения были изготовлены экспериментальные баллистические ткани полотняного переплетения из арамидных нитей (СВМ) с круткой 13, 50 и 100 кр./м и с линейной плотностью 58,8 текс и на их основе - пулезащитные пакеты. Баллистическая стойкость пулезащитного тканевого пакета оценивалась по стандартной методике, принятой в НИИ спецтехники МВД РФ и отвечающей требованиям специальных огнестрельных испытаний средств индивидуальной бронезащиты. Для сравнения были испытаны пакеты из ткани полотняного переплетения артикула 56319. Данная ткань в 25 слоев используется при изготовлении бронежилетов для Российской армии.

Образцы экспериментальных баллистических тканей, собранные в пакеты из 16 и менее слоев размером 250 х 250 мм с закрепленными краями прикладывались к поверхности мастичного (пластилинового) блока. Испытания проводили выстрелами из пистолета ПМ по нормали с дистанции 5 метров штатными патронами. В процессе испытаний оценивали количество пробитых слоев, характер разрушения слоев, глубину внедрения тыльных слоев образца в пластилиновый блок (отдулина).

Изобретение иллюстрируется следующими примерами и табл. 1 и 2.

Пример 1 (основной). Ткань для баллистической защиты полотняного переплетения из арамидной нити (СВМ) линейной плотности 58,8 текс с круткой 13 кручений на метр по основе и утку (коэффициент крутки 0,99) имеет поверхностную плотность 170 г/м² при числе нитей основы и утка на 10 см равном 136. Разрывное удлинение ткани по основе 7,8%, по утку - 8,5%, усилие вытаскивания одиночной нити длиной 8 см по основе 0,93 H, по утку - 0,9 H. Результаты испытаний пакета из 13 слоев ткани размером 25 х 25 см и поверхностной плотностью 2,21 кг/м² приведены в табл. 2, из которой следует, что ткань обладает очень высокой баллистической стойкостью при высокой равномерности обрыва нитей основы и нитей утка (соотношение 0,82 против 0,64 у одной из лучших серийных тканей артикула 56319).

Пример 2 (основной). Ткань для баллистической защиты полотняного переплетения из арамидной нити (СВМ) линейной плотности 58,8 текс с круткой 13 кручений на метр по основе (коэффициент крутки 0,99) и 100 кручений на метр по утку (коэффициент крутки 7,66) имеет поверхностную плотность 170 кг/м² при числе нитей основы и утка на 1 см равном 136. Разрывное удлинение ткани по основе 8,8%, по утку 8,2%, усилие вытаскивания одиночной нити длиной 8 см по основе 0,8 H, по утку - 0,68Н. Результаты испытаний пакета из 16 слоев ткани размером 25 х 25 см и поверхностной плотностью 2,72 кг/м² приведены в табл. 2, из которой следует, что ткань обладает хорошей баллистической стойкостью при высокой равномерности обрыва нитей основы и утка (соотношение 0,83)
Пример 3 (сравнительный). Ткань для баллистической защиты полотняного переплетения из арамидной нити (СВМ) линейной плотности 58,8 текс с круткой 100 кручений на метр по основе и утку (коэффициент крутки 7,66) имеет поверхностную плотность 170 г/м² при числе нитей основы и утка на 10 см равном 136. Разрывное удлинение ткани по основе 8,6%, по утку 8,1%, усилие вытаскивания одиночной нити длиной 8 см по основе 0,58 H, по утку - 0,57 H. Результаты испытаний пакета из 16 слоев ткани размером 25 х 25 см и поверхностной плотностью 2,72 кг/м² приведены в табл. 2, из которой следует, что ткань с отличными физико-механическими показателями и очень высокой равномерностью обрыва нитей основы и утка (соотношение 0,96) не держит пулю.

Пример 4 (основной). Ткань для баллистической защиты полотняного переплетения из арамидной нити (СВМ) линейной плотности 58,8 текс с круткой 13 кручений на метр по основе (коэффициент крутки 0,99) и 50 кручений на метр по утку (коэффициент крутки 3,83) имеет поверхностную плотность 170 г/м² при числе нитей основы и утка на 10 см равном 136. Разрывное удлинение ткани по основе 8,1%, по утку - 8,0%, усилие вытаскивания одиночной нити длиной 8 см по основе 0,95 H, по утку - 0,88 H. Результаты испытаний пакета из 16 слоев ткани размером 25 х 25 см и поверхностной плотностью 2,72 кг/м² приведены в табл. 2, из которой следует, что ткань обладает хорошей баллистической стойкостью при высокой равномерности обрывов нитей основы и утка (соотношение 0,9).

Пример 5 (сравнительный). Ткань для баллистической защиты полотняного переплетения из арамидной нити (СБМ) линейной плотности 58,8 текс с круткой 100 кручений на метр по основе и по утку (коэффициент крутки 7,66) имеет поверхностную плотность 176 г/м² при числе нитей основы и утка на 10 см равном 140. Разрывное удлинение ткани по основе 7,2%, по утку - 6%, усилие вытаскивания одиночной нити длиной 8 см по основе 0,65 H, по утку - 0,48 H. Результаты испытаний пакета из 16 слоев ткани размером 25 х 25 см и поверхностной плотностью 2,82 кг/м² приведены в табл. 2, из которой следует, что, несмотря на повышенную плотность ткани, пакет пропускает пулю при низкой равномерности обрывов нитей основы и утка (соотношение 0.56).

Пример 6 (сравнительный). Ткань для баллистической защиты полотняного переплетения из арамидной нити (СВМ) линейной плотности 58,8 текс с круткой 100 кручений на метр по основе и по утку (коэффициент крутки 7,66) имеет поверхностную плотность 183 г/м² при числе нитей основы и утка на 10 см равном 144. Разрывное удлинение ткани по основе 8,5%, по утку - 5,6%, усилие вытаскивания одиночной нити длиной 8 см по основе 0,95 H, по утку - 0,58 H. Результаты испытаний пакета из 16 слоев ткани размером 25 х 25 см и поверхностной плотностью 2,93 кг/м² приведены в табл. 2, из которой следует, что несмотря на еще большую плотность ткани (по сравнению с примером 5), пакет не держит пулю и ткань работает еще хуже, что видно из соотношения обрывов нитей основы и утка, равного 0,43.

Величина отдулины, образующаяся при испытании стандартного пакета из 24 слоев ткани артикула 56319, была принята за 1. По этому показателю все экспериментальные ткани имели преимущество (отдулина не превышала 0,75).

Обычно баллистически стойкая ткань считается эффективной, если количество пробитых слоев тканого пакета, собранного из нее, не превышает 50%.

Данные примеров и таблиц показывают, что по сравнению с применяемыми в настоящее время для целей бронезащиты тканями, в том числе и с тканями, изготовленными по патенту РФ 2041986, предлагаемая в данном изобретении ткань в соответствии с формулой изобретения обладает более высокими пулезащитными свойствами, что позволяет сократить количество слоев тканого материала при изготовлении бронежилета и уменьшить его вес.

Защитная ткань полотняного переплетения из высокопрочной арамидной нити равной линейной плотности по основе и утку позволяет повысить ее прочность за счет ее выполнения из нитей с одинаковой продольной конфигурацией и равным количеством нитей на единицу ширины в обоих направлениях, и коэффициентом крутки нитей не превышающим 4. 2 с.п.ф-лы, 2 табл.

1. Защитная ткань полотняного переплетения из высокопрочной арамидной нити равной линейной плотности по основе и утку, отличающаяся тем, что ткань выполнена из нитей с одинаковой продольной конфигурацией и равным количеством нитей на единицу ширины в обоих направлениях, а коэффициент крутки нитей не превышает 4. 2. Защитная ткань полотняного переплетения из высокопрочной арамидной нити равной линейной плотности по основе и утку, отличающаяся тем, что ткань выполнена из нитей с одинаковой продольной конфигурацией и равным количеством нитей на единицу ширины в обоих направлениях, а коэффициент крутки нитей одного из направлений не превышает 4.