МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПУЛЕЗАЩИТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2000 года по МПК F41H1/02 

Заявляемое изобретение относится к материалам для средств индивидуальной защиты и может быть использовано в броневых жилетах, шлемах и т.п., предназначенных для защиты от пуль ручного огнестрельного и колюще-режущего оружия, а также осколков.

Известен материал для пулезащитного средства, состоящий из слоев ткани из арамидного волокна, подстилающих слоев поликарбоната и вспененного пластика (1).

При попадании пули в такой материал волокна ткани раздвигаются острым концом пули, не создавая необходимого сопротивления проникновению пули и погашению ее скорости. Этим объясняется низкая эффективность такого материала против остроконечных поражающих предметов (пуль и осколков).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является материал для пулезащитного средства, состоящий из фторопластовой пленки, слоев ткани из арамидного волокна, слоя поликарбоната и вспененного пластика (2).

Применение в данном материале фторопластовой пленки повышает защитные свойства материала за счет сваривания фторопластовой пленки как с волокнами ткани, так и с поверхностью пули. Это предотвращает раздвигание волокон ткани при проникновении пули в материал.

Волокна ткани работают на разрыв и продергивание нитей в структуре ткани.

При этом энергия, затрачиваемая пулей на продергивание нитей, много больше энергии, затрачиваемой пулей на разрыв этих нитей. Но продергивание нитей возможно только вблизи краев кроя ткани и не имеет места при достаточно большом удалении от краев, что снижает защитные свойства материала в изделии.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение защитных свойств материала по всей поверхности изделия.

Материал для пулезащитного средства по заявляемому изобретению состоит из двух или нескольких пакетов, каждый из которых включает в себя слой фторопластовой пленки и слои ткани из высокопрочного волокна.

Отличительным признаком является то, что во внешнем пакете слои ткани из высокопрочного волокна набираются из кусков, размер и плотность плетения ткани которых обеспечивают продергивание нитей ткани без их обрыва при проникновении пули в слои ткани, и усилие динамического продергивания нитей ткани находится в пределах 0,6 - 0,9 от усилия динамического разрыва этих нитей.

Указанные отличительные признаки обеспечивают большую диссипацию кинетической энергии пули при прохождении ее сквозь пакет, поскольку работа на продергивание нитей превышает работу на их разрыв в несколько раз. Благодаря этому уменьшается необходимое число слоев ткани при сохранении тех же защитных свойств материала, что уменьшает затраты на ткань и улучшает эргономические характеристики изделий, например бронежилета, за счет уменьшения веса и увеличения гибкости изделия. Экспериментальным путем установлено, что размер кусков и плотность плетения ткани, при которых усилие динамического продергивания нитей ткани составляет 0,6 - 0,9 от усилия динамического разрыва этих нитей, обеспечивает наибольшее торможение пули с гарантированной эффективностью защиты.

При изучении других технических решений в данной области технические признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых на фиг. 1 изображен материал для пулезащитного средства в разрезе; на фиг. 2 и 3 - схема взаимодействия пули и материала для пулезащитного средства на разных стадиях процесса.

Материал для пулезащитного средства состоит из двух или нескольких пакетов, в данном случае на фиг. 1 - 3 изображено два пакета, из них внешний 1 и внутренний 2. Каждый пакет 1 и 2 содержит слой 3 из фторопластовой пленки и слои 4 ткани из высокопрочного, например арамидного, волокна. Внешний пакет 1 набран из кусков фторопластовой пленки 3 и кусков ткани 4 таким образом, чтобы они перекрывали друг друга внахлест. Куски сшиты между собой в пакете 1 нитками из арамидного волокна. Пакет 2 состоит из слоя 3 фторопластовой пленки и слоев 4 ткани цельного кроя.

При попадании пули 5 от короткоствольного оружия в материал на первой стадии фторопластовая пленка 3 предотвращает раздвигание волокон ткани 4 под носиком пули 5. При энергии пули до 200 Дж фторопластовая пленка остается целой (фиг. 2). Слои ткани 4 уплотняются под носиком пули 5 и образуют прогиб. При энергии пули 5 более 200 Дж происходит прорыв фторопластовой пленки 3 в виде круга, равном 3-4 диаметрам пули (фиг. 3). Фторопластовая пленка 3 обволакивает пулю 5, при этом происходит сваривание фторопластовой пленки 3 как с боковой поверхностью пули 5, так и с волокнами ткани 4. Нити ткани 4, сваренные через фторопластовую пленку 3 с поверхностью пули 5, при продвижении пули в пакете вытягиваются из кусков ткани без разрыва. Это обеспечивается подбором размера кусков ткани 4. При достаточно больших размерах куска сопротивление на продергивание нити превышает прочность нити на разрыв, и энергия пули расходуется на упругую деформацию нити до момента ее обрыва. Это происходит при небольших перемещениях на малом временном промежутке и при малых затратах энергии.

В процессе продергивания нитей ткани 4 пулей 5 происходит замедление не только в продольном перемещении пули в пакете 1, но и в скорости вращения пули. На носике пули 5 при ее проникновении в пакет 1 начинает наматываться ком из нитей ткани 4 с различным сопротивлением в разных направлениях, обусловленным "кусочной" структурой подстилающих слоев ткани 4. Несимметричность сопротивления вращения и осевого сопротивления нитей при продергивании их из ткани 4 опрокидывает вращающуюся пулю на бок, что увеличивает сопротивление ее продвижению в пакете 1, увлекая большее число нитей ткани 4 в деформацию и продергивание.

Экспериментально установлено, что наибольший эффект дает пакет 1, состоящий из фторопластовой пленки 3 и семи слоев ткани 4, составленных из кусков размером 12 х 12 см, набранных с перекрытием 2-3 см. Имеющий такую конструкцию пакет 1 эффективно разворачивает остроконечную пулю при скоростях до 460 м/с. Подстилающий пакет 2 улавливает эту пулю без сквозного проникновения через материал пакета.

При этом материал сердечника пули не играет роли.

Погашение энергии пули за счет продергивания нитей ткани 4 и опрокидывание ее в пакете 1 позволяет создать материал для пулезащитного средства, обеспечивающий эффективную защиту от пуль короткоствольного оружия вне зависимости от типов их сердечников. В сравнении с прототипом при одинаковых уровнях защиты поверхностная плотность материала уменьшается на величину от 20 до 50%.

Эксперименты также показали, что в кусках ткани 4 размером 12 х 12 см соотношение динамического усилия продергивания нитей ткани к динамическому усилию разрыва этих нитей находится в пределах 0,6-0,9 в зависимости от места приложения усилия на куске. Увеличение размеров приводит к обрыву нитей и уменьшению диссипации энергии пули, уменьшение - также к уменьшению диссипации энергии пули за счет уменьшения работы продергивания нити, что в обоих случаях приводит к необходимости увеличения количества слоев ткани 4.

Таким образом, использование заявляемого изобретения позволяет уменьшить число слоев ткани 4 в сравнении с прототипом (2) при сохранении защитных свойств или повысить защитные свойства при сохранении числа слоев ткани.

Источники информации
1. Заявка Великобритании N 2198628, кл. 6 F 41 H 1/02, 1988.

2. Патент РФ N 2056615, 6 F 41 H 1/02, 20.03.93.

Изобретение относится к материалам для средств индивидуальной защиты и может быть использовано в бронежилетах, шлемах и т. п., предназначенных для защиты от пуль ручного огнестрельного оружия и от осколков. Предложенный материал для пулезащитного средства состоит из двух или нескольких пакетов, каждый из которых включает в себя слой фторопластовой пленки и слои ткани из высокопрочного волокна. Слои ткани внешнего пакета набирают из кусков, размер которых и плотность плетения ткани которых обеспечивают продергивание нитей ткани без их обрыва при проникновении пули в слои ткани. При этом ткань выбирают так, что величина усилия на динамическое продергивание нитей ткани находится в пределах 0,6-0,9 от усилия на динамический разрыв этих нитей. Техническим результатом изобретения является повышение защитных свойств материала по всей поверхности изготовленного из него изделия. 3 ил.

Материал для пулезащитного средства, состоящий из двух или нескольких пакетов, каждый из которых включает в себя слой фторопластовой пленки и слои ткани из высокопрочного волокна, отличающийся тем, что слои ткани внешнего пакета набирают из кусков, размер которых и плотность плетения ткани которых обеспечивают продергивание нитей ткани без их обрыва при проникновении пули в слои ткани, при этом усилие на динамическое продергивание нитей ткани находится в пределах 0,6 - 0,9 от усилия на динамический разрыв этих нитей.