ЗАЩИТНЫЙ ЭКРАН Российский патент 2000 года по МПК F41H1/02 F41H5/04 

Изобретение относится к защитным экранам из баллистически стойкой ткани, используемым в пуленепробиваемой и противоосколочной одежде типа бронежилетов и бронекомбинезонов.

Предшествующий уровень техники
Защитные экраны, образованные из слоев баллистически стойкой ткани, широко известны. Первоначально они представляли собой плоские структуры из цельнокроенных, скрепленных по толщине и площади слоев ткани (US патент N 3988780, кл. 2-2.5, публ. 2.11.76), затем - аналогичные структуры, скрепленные только по периферии (US патент N 4697285, кл. 2-2.5, публ. 6.10.87).

В известных экранах и отдельные слои, и нити в каждом из слоев ткани были заневолены от перемещения, лишены возможности упруго деформироваться в момент попадания в них пули. Следствием этого был натяг ткани, разрыв нитей и пробивание экрана.

Позже были предприняты попытки ослабить натяг ткани, уложив ее складками (RU патент N 2070704, кл. F 41 H 1/02, публ. 20.12.96, бюлл. 35; полезная модель N 1740, кл. тот же, публ. 16.02.96, бюлл. N 2; EP N 0425394, A1, кл. тот же, публ. 2.05.91, фиг. 4).

Однако и в такой структуре экрана отдельные нити не были активными участниками в процессе противодействия летящей пуле или осколку, поэтому и эффективность защиты обеспечивалась не в полной мере.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является защитный экран по EP N 0425394, фиг. 5, содержащий тканевую основу и уложенные на нее внахлест по отношению друг к другу тканевые защитные элементы - ленты, локально (одной кромкой) закрепленные на тканевой основе.

Известный экран обладает всеми недостатками вышеописанных, так как так же, как и они, не обеспечивает нитям его защитных элементов свободы перемещения.

Защитный экран по EP N 0425394, фиг. 5 выбран в качестве ближайшего аналога (прототипа).

Раскрытие изобретения
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка такого защитного экрана из баллистически стойкой ткани, который обеспечил бы эффективную защиту за счет работы всех составляющих его элементов, включая работу каждой нити его защитных элементов.

Техническим результатом, который может быть получен при использовании изобретения, является повышение баллистической стойкости экрана.

Для решения поставленной задачи в защитном экране, содержащем локально скрепленные между собой, выполненные из баллистически стойкой ткани тканевую основу и уложенные на нее внахлест по отношению друг к другу по меньшей мере в один слой тканевые защитные элементы, согласно изобретению, тканевые защитные элементы выполнены из ткани без текстильных кромок, при этом структура и размер тканевых элементов выбраны с учетом обеспечения подвижности нитей в них, а величина нахлеста выбрана достаточной для гарантированного остаточного перекрывания одного тканевого элемента другим после их взаимного перемещения при изгибании тканевой основы, причем тканевые элементы могут быть выполнены квадратной или прямоугольной формы со стороной квадрата или большей стороной прямоугольника в сложенном или расправленном виде 20-80 мм и скреплены с тканевой основой прочными, а между собой слабопрочными прошивными нитями, при этом натяжение слабопрочных нитей должно быть достаточным для технологического скрепления тканевых элементов между собой, в частности, тканевые элементы могут быть выполнены со стороной квадрата или большей стороной прямоугольника 40-80 мм при величине нахлеста, составляющей 10-20% от размера защитного элемента, а также в качестве прочной прошивной нити может быть выбрана капроновая нить, а в качестве слабопрочной - хлопчатокапроновая нить (75:25), причем тканевые защитные элементы могут быть уложены на тканевую основу параллельными рядами, скреплены с нею порядно по горизонтальным линиям, проходящим по одним и тем же сторонам всех защитных элементов одного ряда, а каждый тканевый защитный элемент может быть образован сложением баллистической ткани в 2-4 раза по типу "платка" до получения заданного размера с образованием линий перегибов, полученные элементы могут быть уложены на тканевую основу группами по четыре линиями перегибов наружу, скреплены с тканевой основой по упомянутым линиям.

Отличительными особенностями тканевого защитного экрана предложенной конструкции являются следующие признаки:
- выполнение тканевых защитных элементов из ткани без текстильных кромок,
- выбор структуры и размера тканевых элементов с учетом обеспечения подвижности нитей в них,
- выбор величины нахлеста достаточной для гарантированного остаточного перекрывания одного тканевого элемента другим после их взаимного перемещения при изгибании тканевой основы,
- выполнение тканевых элементов квадратной или прямоугольной формы со стороной квадрата или большей стороной прямоугольника в сложенном или расправленном виде 20-80 мм,
- скрепление указанных элементов с тканевой основой прочными, а между собой слабопрочными прошивными нитями,
- выбор натяжения слабопрочных нитей достаточным для технологического скрепления тканевых элементов между собой,
- выполнение тканевых элементов со стороной квадрата или большей стороной прямоугольника 40-80 мм,
- размер нахлеста, составляющий 10-20% от размера элемента,
- выбор в качестве прочной прошивной нити капроновой нити,
- выбор в качестве слабопрочной нити - хлопчатокапроновой нити (75:25),
- укладка тканевых защитных элементов на тканевую основу параллельными рядами,
- скрепление указанных элементов с основой порядно по горизонтальным линиям, проходящим по одним и тем же сторонам всех защитных элементов одного ряда,
- образование каждого тканевого защитного элемента сложением баллистической ткани в 2-4 раза по типу "платка" до получения заданного размера с образованием линий перегибов,
- укладка полученных элементов на тканевую основу группами по четыре линиями перегибов наружу,
- скрепление указанных элементов с тканевой основой по упомянутым линиям.

Указанные отличительные признаки предлагаемой конструкции являются существенными, поскольку каждый в отдельности и все совместно они направлены на решение поставленной задачи.

В заявляемом тканевом защитном экране его тканевые защитные элементы имеют структуру, разработанную с учетом метода свободных границ, способную быстро рассеивать и гасить кинетическую энергию летящей пули. Гашение кинетической энергии происходит за счет обеспечения нитям в тканевых защитных элементах высокой степени подвижности, благодаря чему при воздействии на элементы ударной нагрузки нити не натягиваются как струны и не рвутся, а, легко вытягиваясь, увлекаются летящим предметом в зону воздействия с образованием воронки из вытянутых волокон. Высокую степень подвижности нитям обеспечивает отсутствие на ткани, из которой вырезают элементы текстильных кромок.

Размер тканевых защитных элементов определен экспериментальным путем с учетом того, чтобы возникающие в элементах напряжения не достигали разрушающих пределов и чтобы не пострадала подвижность волокон в элементе. Как показала практика, оптимальными являются элементы с размерами 20-80 мм. При использовании более мелких элементов (< 20 мм) существует угроза полного выдергивания нити летящей пулей с разрушением экрана в этом месте. Кроме того, мелкие элементы усложняют технологию пошива. В более крупных элементах (> 80 мм) нити теряют свою подвижность и появляется эффект "натянутой струны".

Скрепление элементов заявляемого экрана выбрано с учетом достижения необходимой прочности связи тканевых защитных элементов с тканевой основой и одновременно с учетом обеспечения максимально возможной подвижности как самих элементов, так и составляющих их нитей между собой. Максимально возможной подвижности того и другого достигают, не закрепляя защитные элементы между собой, но, как показала практика, незакрепленные небольшие по размеру (20-25 мм) элементы иногда заворачиваются, нарушая структуру экрана. Поэтому предлагается, при необходимости, скреплять защитные элементы слабопрочной нитью, мгновенно разрушающейся при действии ударной нагрузки.

Тканевые защитные элементы размещены с нахлестом по отношению друг к другу. Величина нахлеста должна исключать образование незащищенных участков экрана при изгибании его основы. На практике нахлест составляет 10-20% от выбранного размера защитного элемента.

Небольшие размеры тканевых защитных элементов предоставляют возможность вырезать их из отходов баллистической ткани. При этом из небольших кусков ткани вырезают квадраты или прямоугольники необходимых размеров, а большие куски складывают в 2-4 раза до получения квадратов или прямоугольников заданных размеров. В обоих случаях добиваются наличия незакрепленных или слабо закрепленных линий срезов с большой свободой перемещения нитей. Это позволяет увеличить массу, вовлекаемую в движение при попадании пули или осколка, увеличить площадь пятна контакта по толщине экрана.

Описание чертежей и примеров реализации изобретения
Изобретение поясняется описанием конкретных, но не ограничивающих его примеров реализации и прилагаемыми чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид одного из вариантов заявляемого защитного экрана, на фиг. 2 - то же, другой вариант.

Защитный экран для бронеодежды содержит тканевую основу 1 и несколько слоев (для упрощения на чертежах показан один слой) тканевых защитных элементов 2, локально (одной или двумя сторонами, например) скрепленных с основой 1 прочной прошивной нитью 3 (фиг. 1, 2).

Тканевая основа 1 и защитные элементы 2 выполнены из непропитанной (сухой) баллистически стойкой ткани, например, из арамидной ткани типа АРМОС. В качестве прочной нити 3 использована капроновая нить.

Тканевая основа 1 выполнена цельнокроенной и предназначена для рассеивания остаточной кинетической энергии. Одновременно она служит основанием для размещения и закрепления защитных элементов 2.

В варианте изобретения, показанном на фиг. 1, каждый защитный элемент имеет форму квадрата и не имеет текстильной кромки (все кромки должны быть срезаны). Элементы 2 уложены на тканевую основу 1 параллельными рядами с нахлестом друг по отношению к другу как в одном ряду, так и в смежных рядах. Каждый ряд элементов 2 скреплен с основой 1 прочной прошивной нитью 3, проходящей по одним и тем сторонам всех элементов 2 одного ряда. Со смежными элементами 2 каждый из элементов 2 скреплен слабопрочной, например, хлопчатокапроновой (75:25) нитью 4.

Такой же тканевый защитный экран можно изготовить из прямоугольных защитных элементов 2.

Вариантом защитного экрана по данному изобретению является конструкция из больших кусков баллистической ткани, из которых при сложении их в 4 раза, например, образуют квадраты или прямоугольники заданных размеров.

Примером такого экрана служит экран, показанный на фиг. 2, состоящий из основы 1 и защитных элементов 2, каждый из которых сложен вчетверо с образованием квадрата. Элементы 2 набраны группами по четыре, уложены их свободными (незагнутыми) сторонами навстречу друг другу, а линиями перегибов наружу, прошиты прочной нитью 3 по линиям перегибов 5 и слабопрочной нитью 4 - по краям свободных сторон.

Число слоев тканевых защитных элементов 2 в одном экране зависит от назначения одежды и класса защиты. С повышением класса защиты оно увеличивается. Большое число слоев элементов (> 30, 2-й класс защиты) технологически трудно закрепить на одной тканевой основе 1, поэтому общее число слоев разбивают на равные количества и пришивают к разным основам. Следует отметить, что количество слоев элементов в экране, изготавливаемом по 2-му варианту, исчисляется с учетом слоев ткани, участвующих в сложении, например, при 4-кратном сложении число слоев будет меньше вчетверо, чем в экране, изготавливаемом по 1-му варианту.

В подтверждение разработки были изготовлены образцы защитных экранов, включающие по 10 слоев защитных элементов. Испытания выстрелом из пистолета Макарова с расстояния 5 м подтвердили преимущества заявляемого экрана. В зоне попадания в него пули образовалась воронка на глубину 6 слоев со спутанными, вытянутыми нитями, а с тыльной стороны - небольшая выпучина.

Образец экрана, изготовленный в соответствии с прототипом, оказался пробитым.

Промышленная применимость
Заявляемая конструкция тканевого защитного экрана изготавливается швейным способом на стандартном оборудовании швейного производства.

Изобретение относится к защитным экранам из баллистически стойкой ткани, используемым в пуленепробиваемой и противоосколочной одежде типа бронежилетов или бронекомбинезонов. Техническим результатом изобретения является повышение баллистической стойкости за счет вовлечения в работу противодействия летящей пуле или осколку всех составляющих экрана, включая нити ткани, из которых изготовлены его защитные элементы. Защитный экран состоит из тканевой основы и не имеющих текстильных кромок, уложенных внахлест, тканевых защитных элементов, локально скрепленных с основой прочными прошивными нитями. Между собой элементы не скреплены или прошиты слабопрочными нитями с натяжением, достаточным для их технологического скрепления. Размер элементов выбран экспериментально и составляет 20 - 80 мм. Величина нахлеста при укладке элементов на основу должна обеспечивать целостность экрана при его изгибании. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Защитный экран, содержащий локально скрепленные между собой, выполненные из баллистически стойкой ткани, тканевую основу и уложенные на нее внахлест по отношению друг к другу, по меньшей мере в один слой, тканевые защитные элементы, отличающийся тем, что тканевые защитные элементы выполнены из ткани без текстильных кромок, при этом структура и размер тканевых элементов выбраны с учетом обеспечения подвижности нитей в них, а величина нахлеста выбрана достаточной для гарантированного остаточного перекрывания одного тканевого элемента другим после их взаимного перемещения при изгибании тканевой основы. 2. Защитный экран по п.1, отличающийся тем, что тканевые элементы выполнены квадратной или прямоугольной формы со стороной квадрата или большей стороной прямоугольника в сложенном или расправленном виде 20 - 80 мм и скреплены с тканевой основой прочными, а между собой слабопрочными прошивными нитями, при этом натяжение слабопрочных нитей выбрано достаточным для технологического скрепления тканевых элементов между собой. 3. Защитный экран по п.2, отличающийся тем, что тканевые элементы выполнены со стороной квадрата или большей стороной прямоугольника 40 - 80 мм, а величина нахлеста составляет 10 - 20% от размера защитного элемента. 4. Защитный экран по п. 2, отличающийся тем, что в качестве прочной прошивной нити выбрана капроновая нить, а в качестве слабопрочной - хлопчатокапроновая нить (75 : 25). 5. Защитный экран по п.1, отличающийся тем, что тканевые защитные элементы уложены на тканевую основу параллельными рядами, скреплены с нею порядно по горизонтальным линиям, проходящим по одним и тем же сторонам всех защитных элементов одного ряда. 6. Защитный экран по п.1, отличающийся тем, что каждый тканевый защитный экран образован сложением баллистической ткани в 2 - 4 раза по типу "платка" до получения заданного размера с образованием линий перегибов, полученные элементы уложены на тканевую основу группами по четыре линиями перегибов наружу, скреплены с тканевой основой по упомянутым линиям.