防弹结构和利用该防弹结构的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种防弹结构(100)，其包括由合成纤维的织物制成的至少第一防弹层(110)以及包含第一保持元件(121)的至少第二防弹层(120)，其上约束有多个呈扁平片和/或直丝状元件的形式的细长金属结构(122)，其中所述金属结构(122)被约束在第一保持元件(121)的不同位置处并且从第一保持元件基本上垂直地突出，其中细长金属结构(122)的自由端被约束至所述第一织物层(110)。防弹结构适于在士兵头盔、防弹背心和车辆车身的制造中使用。

A bulletproof structure and a device to use the structure

The invention relates to a bullet proof structure (100), including its made of synthetic fiber fabric at least the first bulletproof layer (110) and includes a first holding element (121) at least second plates (120), the upper layer constraint with a plurality of elongated metal structure of flat sheet and / or straight wire element the form (122), wherein the metal structure (122) is constrained in the first holding element (121) different from the first position and keep the element basically perpendicular to the prominent, slender metal structure (122) of the free end is bound to the first fabric layer (110). The bulletproof structure is suitable for the manufacture of the soldier's helmet, bullet proof vest and vehicle body.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】防弹结构和利用该结构的装置本专利技术总体上涉及防弹系统，并且特别地涉及适于在诸如防弹背心、士兵头盔和坦克车身的防弹装置中采用的防弹结构。防弹结构是通常包含高强纤维层的多层结构，其被构造成捕获子弹并使子弹变形为盘形，从而使子弹的冲击力分散到结构的越来越大的部分上。防弹结构吸收来自变形的子弹能量，从而使子弹在其能够完全穿透该结构之前停止。防弹结构如防弹背心、士兵头盔和车辆车身的部件既具有穿透阻力要求又对传递给其意在防护的本体的冲击能量具有限制。防弹结构通常由诸如聚酰胺和芳族聚酰胺纤维的合成纤维的织物制成，并且还可以包括由例如钢、钛、聚乙烯、陶瓷和玻璃纤维制成的加强镀层构件，其适于增强对来自子弹和尖锐物体的冲击的防护。1992年出版的StuartM.Lee的《增强复合材料手册》和1995年出版的《威灵顿西尔斯产业用纺织品手册》公开了用于吸收冲击、特别是弹道冲击的加强面板。近年来，材料科学的进步为特别旨在用于防弹背心的较软且较轻的防弹结构的发展铺平了道路，该防弹结构可以在没有额外的金属镀层或陶瓷镀层——其通常增加防弹结构的总重量——的辅助下使手枪子弹和步枪子弹停止。例如，专利公开US2014/0304877A1公开了一种利用由诸如镍钛诺的形状记忆材料制成的三维间隔织物构造作为衬底材料的防弹衣。三维间隔织物构造用于减少所谓的“防弹衣后钝性损伤”，即由于防弹衣在弹体撞击到防弹衣的正面时的快速变形导致的非贯穿性损伤。这种变形是捕获弹体的阻滞及能量吸收过程的一部分。由形状记忆材料制成的三维间隔织物构造用作经由纤维的塑性变形和拉伸来吸收能量的纤维垫。通过特别地利用形状记忆材料的超弹性行为，包含三维间隔织物构造的防弹衣可以减少“防弹衣后钝性损伤”。仍然需要进一步改进防弹结构以获得越来越轻的结构，同时本专利技术的目的是提高采用这种结构的装置的安全性并减少冲击和伤害。所述目的利用如下防弹结构来实现，该防弹结构的主要特征在第一项权利要求中公开，而其他特征在其余权利要求中公开。本专利技术所基于的解决方案的思想在于制造一种防弹结构，该防弹结构包括由合成纤维的织物制成的至少第一防弹层(ballisticlayer)以及包含第一保持元件的至少第二防弹层，其上约束有多个呈扁平片和/或直丝状元件的形式的细长金属结构，其中所述金属结构被约束在第一保持构件的不同位置处并且从第一保持元件基本上垂直地突出，并且其中细长金属结构的自由端被约束至所述第一织物层。由于这样的布置，细长金属结构被布置成吸收作用在垂直于平面的方向上的冲击能，该平面又垂直于细长结构，由此根据本专利技术的防弹结构利用细长金属结构的所谓的“屈曲效应”作为消除源自冲击的机械能的手段。这样的屈曲层通过采用可以与现有技术织物防弹层组合的相当轻且机械上简单的结构而允许实现非常高的变形度以及因此的机械能吸收。与US2014/304877A1的三维间隔织物构造相比，根据本专利技术的防弹结构显著更简单，因为细长金属结构并非被针织以形成构造成经由塑性变形和拉伸来吸收能量的三维结构。不同的是，细长金属结构被约束成基本上垂直于第一保持元件，以便在冲击时利用屈曲来作为能量吸收手段。换言之，如果与US2014/304877A1的现有技术防弹结构相比，则细长金属结构的不同的布置允许利用不同的能量吸收机制。根据本专利技术，细长金属结构不需要完全垂直于第一保持元件，当细长金属结构相对于第一保持构件形成70°至90°的角度时，仍可以利用屈曲效应。此外，为了利用屈曲效应来吸收冲击能量，至少90％的细长金属结构相对于第一保持构件形成70°至90°的角度是足够的。与现有技术防弹结构相比，本专利技术的防弹结构在相同的防护等级上更轻，这对于制造防弹背心是特别有利的。本专利技术的防弹结构具有高度的可变形性，这有利地允许为该防弹结构提供任何期望的形状，并且不仅将其用于制造防弹背心，而且用于制造诸如结构呈圆顶形的士兵头盔的物品，或者甚至制造车辆车身的部件，这些部件根据车辆的设计通常具有可变的曲率。通过以下参照附图对本专利技术的实施方案进行的详细且非限制性的描述，根据本专利技术的防弹结构的其他优点和特征对于本领域技术人员而言将变得清楚，在附图中：-图1示意性地示出了根据本专利技术的第一实施方案的防弹结构的截面，所述结构构造为士兵头盔的一部分；-图2示意性地示出了根据本专利技术的第二实施方案的防弹结构的截面，所述结构构造为防弹背心的一部分；-图3示意性地示出了根据本专利技术的第三实施方案的防弹结构的截面，所述结构构造为车辆车身的一部分；-图4是根据本专利技术的防弹结构的第一测试样品的照片；-图5是根据现有技术的防弹结构的第二测试样品的照片；-图6是对图4的样品和图5的样品进行的压缩测试的比较结果的图表。根据本专利技术的防弹结构总体上由附图标记100表示，并且包括由诸如编织或层合的芳族聚酰胺纤维、玻璃纤维或碳纤维的合成纤维的织物制成的至少第一防弹层110。根据本专利技术，防弹结构还包括至少第二防弹层120，第二防弹层120又包括第一保持元件121，其上约束有呈扁平片和/或直丝状元件形式的多个细长金属结构122。金属结构122被约束在保持元件121的不同位置处，并且从保持构件121基本上垂直地突出。因此，细长金属结构122基本上彼此平行。用于制造一个或多个保持元件的合适材料可以是金属、塑料、织物或聚合材料。细长金属结构122可以通过将其胶合在形成于第一保持构件121中的相应腔室中而被约束至第一保持元件121，这在第一保持元件121是由塑料或诸如硅橡胶的弹性体材料制成的板时是优选的，或者细长金属结构122可以在第一保持元件121是像例如防弹织物那样的织物时通过缝合或压配合而被约束至第一保持构件121。细长金属结构122的自由端可以例如通过胶合或缝合而被直接约束至织物层110。替代性地，第二层120可以包括第二保持元件123，细长金属结构122被约束至第二保持元件123，第二保持构件123又被约束至织物层110。根据本专利技术的防弹结构的整体构型使得形成第二防弹层120的细长金属结构布置成在直丝状元件的情况下沿着其长度、即轴向地吸收基本上垂直于第一防弹层110和第一保持构件以及可选地垂直于第二保持构件作用的冲击力。这种构型允许利用细长结构的所谓的“屈曲效应”作为吸收由冲击力引起的机械能的手段。在科学中，屈曲是导致受到压应力的细长结构的失效模式的数学失稳。理论上，屈曲是由静态平衡方程解的歧点引起的。在增大压缩载荷下的某一阶段，在以下两种平衡状态中的一种平衡状态下能够承受更大的载荷：纯压缩状态(没有横向偏移)或侧向变形状态。通过由能够承受大变形的金属材料制造细长金属结构，进而可以吸收大量的机械能。根据本专利技术，细长金属结构122不需要完全垂直于第一保持元件121，当细长金属结构122相对于第一保持元件121形成70°至90°的角度时，也可以利用屈曲效应，即细长金属结构122可以相对于垂直于第一保持构件121的方向倾斜最高达20°。此外，为了利用屈曲效应来吸收冲击能量，至少90％的细长金属结构122相对于第一保持元件121形成70°至90°的角度是足够的。特别适于用于细长金属结构的金属材料是谐波钢、铝及其合金、铜及其合金、钛及其合金、镁及其合金以及镍及其合金。智能金属特别适于制造本专利技术的防弹结构的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防弹结构(100)，其包括由合成纤维的织物制成的至少第一防弹层(110)以及包含第一保持元件(121)的至少第二防弹层(120)，所述第一保持元件(121)上约束有多个呈扁平片和/或直丝状元件的形式的细长金属结构(122)，其中所述金属结构(122)被约束在所述第一保持元件(121)的不同位置处并且从所述第一保持元件(121)基本上垂直地突出，以及其中所述细长金属结构(122)的自由端被约束至所述第一织物层(110)，所述细长金属结构(122)布置成吸收作用在基本上垂直于平面的方向上的冲击能，所述平面又基本上垂直于所述细长结构(122)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.15 IT 1020150000238201.一种防弹结构(100)，其包括由合成纤维的织物制成的至少第一防弹层(110)以及包含第一保持元件(121)的至少第二防弹层(120)，所述第一保持元件(121)上约束有多个呈扁平片和/或直丝状元件的形式的细长金属结构(122)，其中所述金属结构(122)被约束在所述第一保持元件(121)的不同位置处并且从所述第一保持元件(121)基本上垂直地突出，以及其中所述细长金属结构(122)的自由端被约束至所述第一织物层(110)，所述细长金属结构(122)布置成吸收作用在基本上垂直于平面的方向上的冲击能，所述平面又基本上垂直于所述细长结构(122)。2.根据权利要求1所述的防弹结构(100)，其中至少90％的细长金属结构(122)相对于所述第一保持元件(121)形成70°至90°的角度。3.根据权利要求1至2中任一项所述的防弹结构(100)，其中所述细长金属结构(122)的所述自由端直接约束至所述第一防弹层(110)。4.根据权利要求3所述的防弹结构(100)，其中所述细长金属结构(122)的所述自由端通过胶合或缝合而被约束至所述第一防弹层(110)。5.根据权利要求1或2所述的防弹结构(100)，其中所述第二防弹层(120)包括第二保持元件(123)，所述细长金属结构(122)的所述自由端被约束至所述第二保持元件(123)，所述第二保持构件(123)又被约束至所述第一防弹层(110)。6.根据权利要求1至5中任一项所述的防弹结构(100)，其中所述细长金属结构(122)由选自谐波钢、铝及其合金、铜及其合金、钛及其合金、镁及其合金、或镍及其合金的金属材料制成。7.根据权利要求6所述的防弹结构(100)，其中所述细长金属结构(122)由智能金属制成，优选地由超弹性合金制成。8.根据权利要求7所述的防弹结构(100)，其中至少80％、优选至少95％的所述细长金属结构(122)由超弹性合金制成。9.根据权利要求1至8中任一项所述的防弹结构(100)，其中所述细长金属结构(122)之间的相互距离低于所述细长金属结构(122)的长度的0.4倍，所述距离是相对于所述细长金属结构(122)的约束至所述第一保持构件(121)的端部测量的。10.根据权利要求1至9中任一项所述的防弹结构(100)，其中所述第二防弹层的一个或更多个所述保持元件(121、123)由金属、塑料、织物或聚合材料制成。11.一种士兵头盔，其包括根据权利要求1至9中任一项所述的防弹结构(100)，其中所述第一防弹层(110)形成壳体的外表面，所述第二防弹层(120)形成所述壳体的意在面向使用者头部的内层。12.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：马尔科·奇特罗，乔治·韦尔加尼，保罗·巴尔巴泰利，
申请(专利权)人：工程吸气公司，卢得集团有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT