Факторы, влияющие на противопульные характеристики бронежилета, можно рассматривать с двух сторон: взаимодействующий снаряд (пуля или осколок) и пуленепробиваемый материал. Что касается снаряда, его кинетическая энергия, форма и материал являются важными факторами, определяющими его проникновение.
Обычные пули, особенно пули со свинцовым сердечником или обычные пули со стальным сердечником, деформируются при контакте с пуленепробиваемыми материалами. В этом процессе расходуется значительная часть кинетической энергии пули, тем самым эффективно снижая проникающую силу пули, что является важным аспектом механизма поглощения энергии пулей. Для бомб, гранат и других осколков или вторичных осколков, образованных пулями, ситуация существенно иная. Эти шрапнели имеют неправильную форму, острые края, легкий вес и небольшие размеры и не деформируются при попадании пуленепробиваемых материалов, особенно мягких пуленепробиваемых материалов. Вообще говоря, скорость такого мусора невелика, но количество большое и плотное.
Ключ к поглощению энергии таких фрагментов мягкой бронежилетом заключается в том, что фрагменты разрезают, растягивают и разрывают нити баллистической ткани и вызывают взаимодействие между нитями в ткани и различными слоями ткани. что приводит к общей деформации ткани. В вышеупомянутых процессах фрагменты работают вовне, потребляя, таким образом, свою собственную энергию. В двух вышеупомянутых типах процесса поглощения энергии телом небольшая часть энергии преобразуется в тепловую энергию посредством трения (волокно / волокно, волокно / пуля) и преобразуется в звуковую энергию при ударе. Что касается пуленепробиваемых материалов, чтобы соответствовать требованиям бронежилета к максимальному поглощению кинетической энергии пуль и других снарядов, пуленепробиваемые материалы должны обладать высокой прочностью, хорошей ударной вязкостью и высокой способностью поглощать энергию. Материалы, используемые в бронежилетах, особенно мягких бронежилетах, в основном представляют собой волокна с высокими эксплуатационными характеристиками. Эти высокоэффективные волокна характеризуются высокой прочностью и высоким модулем упругости. Хотя некоторые высокоэффективные волокна, такие как углеродное волокно или борное волокно, обладают высокой прочностью, они в основном не подходят для бронежилетов из-за плохой гибкости, низкой разрушающей способности, сложности прядения и обработки и высокой цены.
В частности, для баллистических тканей его пуленепробиваемый эффект в основном зависит от следующих аспектов: прочность волокна на разрыв, удлинение волокна при разрыве и работа при разрыве, модуль упругости волокна, ориентация волокна и скорость передачи волны напряжения, волокно. собранные волокна, вес волокна на единицу площади, структура и характеристики поверхности пряжи, структура ткани, толщина волоконного сетчатого слоя, количество слоев сетчатого слоя или тканевого слоя и т. д. Характеристики используемого волокнистого материала для ударопрочности зависят от энергии разрыва волокна и скорости передачи волны напряжения. Волна напряжения должна распространяться как можно быстрее, а энергия разрушения волокна при высокоскоростном ударе должна быть как можно большей. Работа на разрыв материала при растяжении - это энергия, которой материал должен противостоять повреждению под действием внешних сил, и это функция, связанная с пределом прочности при растяжении и деформацией при удлинении. Следовательно, теоретически, чем выше предел прочности при растяжении, тем выше способность материала к деформации при удлинении, тем выше потенциал поглощения энергии.
Однако на практике материал, используемый для бронежилета, не должен иметь чрезмерную деформацию, поэтому волокно, используемое для бронежилета, также должно иметь более высокое сопротивление деформации, то есть высокий модуль упругости. Влияние структуры пряжи на баллистическую стойкость обусловлено различием в степени использования прочности отдельных волокон и общей способности пряжи к деформации при удлинении из-за различных тканей пряжи. Процесс разрыва пряжи в первую очередь зависит от процесса разрыва волокна, но поскольку это агрегат, существует большая разница в механизме разрыва. Если тонина волокна тонкая, переплетение пряжи более плотное, а сила более равномерная, что увеличивает прочность пряжи. Кроме того, прямолинейность и параллельность расположения волокон в пряжи, количество перемещений внутреннего и внешнего слоев и скручивание пряжи имеют важное влияние на механические свойства пряжи, особенно на прочность на разрыв и удлинение. при перерыве. Кроме того, из-за взаимодействия между пряжей и пряжей и пряжей и эластичным телом во время процесса бомбардировки поверхностные характеристики пряжи будут иметь эффект усиления или ослабления двух вышеуказанных эффектов. Присутствие масла и влаги на поверхности пряжи снижает сопротивление пулям или шрапнели проникновению в материал, поэтому людям часто необходимо очищать и сушить материал и искать способы улучшить сопротивление проникновению. Синтетические волокна с высокой прочностью на разрыв и высоким модулем обычно имеют высокую ориентацию, поэтому поверхность волокна гладкая, а коэффициент трения низкий. Когда эти волокна используются в пуленепробиваемых тканях, способность передавать энергию между волокнами после бомбардировки ухудшается, и волна напряжения не может быстро распространяться, что снижает способность ткани блокировать пули. Обычные методы увеличения коэффициента поверхностного трения, такие как поднятие и обработка коронным разрядом, уменьшают прочность волокна, в то время как метод покрытия ткани легко может вызвать сварку" между волокнами и волокнами, в результате чего в нити образуется ударная волна пули. Отражение происходит в боковом направлении, вызывая преждевременное разрушение волокна. Чтобы разрешить это противоречие, люди придумали разные методы. AlliedSignal (AlliedSignal) представила на рынке волокно с воздушной намоткой, которое увеличивает контакт между пулей и волокном за счет спутывания волокна внутри пряжи.
В патенте США № 5035111 представлен способ улучшения коэффициента трения пряжи за счет использования волокон со структурой оболочка-сердцевина." ядро & quot; из этого волокна является высокопрочным волокном, и&"кожа" использует волокно с немного меньшей прочностью и более высоким коэффициентом трения. Последний составляет от 5% до 25%. Метод, изобретенный другим патентом США 5255241, аналогичен этому. Он покрывает поверхность высокопрочного волокна тонким слоем полимера с высоким коэффициентом трения, чтобы улучшить способность ткани' сопротивляться проникновению металла. В этом изобретении подчеркивается, что полимер покрытия должен иметь сильную адгезию к поверхности высокопрочного волокна, в противном случае материал покрытия, который отслаивается при бомбардировке, будет действовать как твердая смазка между волокнами, тем самым уменьшая поверхность волокна. Коэффициент трения. Помимо свойств волокна и характеристик пряжи, важным фактором, влияющим на пуленепробиваемость бронежилета, является структура ткани. Типы структуры ткани, используемые в бронежилете с программным обеспечением, включают трикотажные ткани, тканые материалы, нетканые материалы, нетканые полотна с прошивкой и т. Д. Трикотажные ткани имеют более высокое удлинение, что способствует повышению комфорта при ношении. Но такое высокое удлинение, используемое для ударопрочности, приведет к большим непробивающим повреждениям. Кроме того, поскольку трикотажные ткани обладают анизотропными характеристиками, они обладают разной степенью ударопрочности в разных направлениях. Следовательно, хотя трикотажные полотна имеют преимущества с точки зрения стоимости производства и эффективности производства, они, как правило, подходят только для изготовления устойчивых к ударам перчаток, фехтовальных костюмов и т. Д. И не могут полностью использоваться для бронежилетов. Чаще всего используются нательные доспехи из тканых материалов, нетканых материалов и нетканого полотна с иглопробивными отверстиями. Из-за своей разной структуры эти три типа тканей имеют разные пуленепробиваемые механизмы, и баллистика пока не может дать достаточного объяснения. Вообще говоря, после того, как пуля попадает в ткань, она генерирует радиальную волну вибрации в области точки удара и распространяется по нити с высокой скоростью.
Когда волна вибрации достигает точки переплетения пряжи, часть волны будет передаваться вдоль исходной пряжи на другую сторону точки переплетения, другая часть будет перенесена внутрь переплетенной пряжи, а часть будет отражена по исходной пряжи. Вернитесь назад и сформируйте отраженную волну. Среди трех вышеупомянутых типов тканей тканая ткань имеет наибольшее количество точек переплетения. После попадания пули кинетическая энергия пули может передаваться за счет взаимодействия нитей в точке переплетения, так что сила удара пули или осколка может быть поглощена на большей площади. . Но при этом точка переплетения незаметно играет роль неподвижного конца. Отраженная волна, сформированная на фиксированном конце, и исходная падающая волна будут наложены в одном направлении, что значительно усиливает эффект растяжения пряжи и ломается после превышения ее прочности на разрыв. Кроме того, небольшая шрапнель может оттолкнуть одну пряжу тканого полотна, тем самым снижая сопротивление шрапнели проникновению. В пределах определенного диапазона, если плотность ткани увеличивается, возможность вышеупомянутой ситуации может быть уменьшена, а прочность тканого материала может быть улучшена, но отрицательный эффект отражения и наложения волны напряжения будет повышенная. Теоретически для получения наилучшей ударопрочности следует использовать однонаправленные материалы без точек переплетения. Это также отправная точка" Shield" технологии." Щит" технология, или" однонаправленный массив" Технология - это метод производства высокопроизводительных нетканых пуленепробиваемых композитных материалов, запущенный и запатентованный United Signal Corporation в 1988 году. Право на использование этой запатентованной технологии также было предоставлено голландской компании DSM. Ткань, изготовленная по этой технологии, представляет собой ткань без утяжеления. Нетканая ткань изготавливается путем параллельного расположения волокон в одном направлении и связывания их термопластичной смолой. В то же время волокна перекрещиваются между слоями и прессуются термопластичной смолой.
Большая часть энергии пули или осколка поглощается за счет растяжения и разрыва волокон в точке удара или вблизи нее." Щит" ткань может в максимальной степени сохранять исходную прочность волокна и быстро рассеивать энергию на большую площадь, а процедура обработки относительно проста. Однослойная нетканая ткань может использоваться в качестве основной структуры мягкой бронежилета после ламинирования, а многослойная может использоваться в качестве твердых пуленепробиваемых материалов, таких как пуленепробиваемые армированные вставки. Если в вышеупомянутых двух типах тканей большая часть энергии снаряда поглощается волокнами в точке удара или около точки удара из-за чрезмерного растяжения или прокалывания для разрыва волокон, то нетканый войлок с иглопробивным отверстием является пуленепробиваемым механизмом структурированная ткань не может быть объяснена.
Потому что эксперименты показали, что в нетканом фетре, перфорированном иглой, практически не происходит обрыва волокна. Иглопробивной нетканый войлок состоит из большого количества коротких волокон, в нем нет точки переплетения и практически отсутствует отражение волны деформации в фиксированной точке. Пуленепробиваемость зависит от скорости распространения энергии удара пули в войлоке. Было замечено, что после попадания осколка на кончик снаряда, имитирующего фрагмент (FSP), был рулон волокнистого материала. Следовательно, прогнозируется, что тело снаряда или шрапнель затупятся на начальной стадии удара, что затруднит проникновение в ткань. Многие исследовательские материалы указывают на то, что модуль волокна и плотность войлока являются основными факторами, влияющими на баллистический эффект всей ткани. Иглопробивные нетканые войлоки в основном используются в военных бронежилетах, в основном из пуленепробиваемых листов.
