Защитная структура

 

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.

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.

Формула изобретения

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.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3