Тканевый бронеэлемент и материал для его изготовления

Изобретение относится к материалам из баллистически стойких тканей, используемых в тканевых бронеэлементах в бронежилетах, бронекомбинезонах и бронешлемах. Заявленный тканевый бронеэлемент состоит из фронтального, тыльного и множества промежуточных слоев. Каждый промежуточный слой выполнен цельнокроеным и состоит из набора фрагментов тканей разной формы, так что набор фрагментов одного слоя отличен от набора фрагментов смежных с ним слоев. Из наборов всех слоев исключены как непригодные фрагменты треугольной формы, очень узкие фрагменты шириной менее 20 мм и фрагменты с углами в вершинах менее 30°. Слои скреплены между собой клеевым соединением, прошивными нитями или с помощью крепежных элементов. Указанные слои выполнены из материала, изготовленного по принципу "лоскутного" одеяла. Фрагменты баллистически стойких тканей в материале уложены внахлест по отношению друг к другу и скреплены друг с другом швами из слабопрочных нитей. Техническим результатом является снижение трудозатрат на изготовление при сохранении защитных характеристик. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к бронеэлементам и материалам из баллистически стойких тканей, используемым в средствах индивидуальной защиты, преимущественно в бронежилетах, бронекомбинезонах и бронешлемах.

В основу изобретений заложен известный принцип гашения динамической энергии пули слоями бронеэлементов, выполненными из фрагментов тканей.

Известен тканевый бронеэлемент, состоящий, по меньшей мере, из двух слоев, выполненных из баллистически стойкой ткани, слоя цельнокроеной основы и слоя тканевых фрагментов правильной геометрической формы, уложенных внахлест по отношению друг к другу, скрепленных между собой слабопрочными, а с основой - прочными прошивными нитями (RU патент №2147363, кл. F 41 Н 1/02, 5/04, опубл. 10.04.2000, бюл.№10).

В известном бронеэлементе прочное закрепление каждого фрагмента (хотя бы и одной стороной) на основе лишает его нити свободы перемещения и тем снижает эффективность защиты.

Известный бронеэлемент сложен и дорог в изготовлении из-за затрат на операции вырезания лоскутов правильной геометрической формы и их точной укладки относительно друг друга и относительно основы.

Известен тканевый бронеэлемент многослойной структуры, образованный фрагментами баллистически стойкой ткани с незакрепленными резаными краями, складываемыми внахлест и подгибаемыми по контуру изделия на 180° (RU патент №2155313, пп.15-18 формулы, кл. F 41 Н 1/02, 5/04, D 03 D 1/00, 15/00, опубл. 27.08.2000, бюл. №24).

В известном бронеэлементе каждый его слой образован фрагментами правильной геометрической формы, линии резов которых ориентированы строго по направлениям нитей основы и утка их тканей. Изготовление и сборка таких фрагментов сложна из-за необходимости точного прокладывания линий резов. Кроме того, бронеэлемент не пригоден для автономного (не в составе бронезащитного устройства, для которого он предназначен) использования из-за незакрепленности фрагментов друг с другом в слоях и слоев фрагментов между собой.

Известен также тканевый бронеэлемент, содержащий между фронтальными и тыльными слоями слои, состоящие из множества фрагментов тканей из высокопрочных, преимущественно арамидных нитей, имеющих правильную геометрическую форму, уложенных в каждом слое внахлест по отношению друг к другу и скрепленных между собой слабопрочными нитями (RU патент №2175035, кл. D 03 D 15/00, F 41 Н 1/02, опубл. 20.10.2001, бюл. №29).

В известном бронеэлементе слои фрагментов не скреплены между собой. Сминание любого из слоев, разрыв слабопрочной нити, скрепляющей фрагменты в отдельно взятом слое, с неизбежностью приведут к нарушению структуры бронеэлемента в целом и к снижению его защитных характеристик.

Известный пакет по той же причине, что и предыдущие известные пакеты, сложен в изготовлении и неэкономичен по расходу дорогостоящей ткани.

Тканевый бронеэлемент по RU патенту №2175035 является наиболее близким к заявляемому по его технической сущности и достигаемому результату и выбран в качестве ближайшего аналога (прототипа).

Известны материалы на основе баллистически стойких тканей, выполненных из высокопрочных, преимущественно арамидных нитей (RU патент №2041986, кл. D 03 D 15/00, 1995; RU патент №2042915, кл. F 41 Н 1/02, 1995; RU патент №2126856, кл. D 03 D 15/00, 1999; RU патент №2175035, кл. D 03 D 15/00, F 41 Н 1/02, опубл. 20.10.2001, бюл. №29).

Известные материалы очень дороги и расход их должен быть предельно разумным и экономичным.

По технической сущности и достигаемому результату материал по RU патенту №2175035 является наиболее близким к заявляемому и выбран в качестве ближайшего аналога (прототипа).

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка более дешевых и простых в изготовлении, но не менее эффективных по своим защитным свойствам, чем их ближайшие аналоги, тканевого бронеэлемента и материала для изготовления этого бронеэлемента.

Техническим результатом, который может быть получен при использовании изобретения, является снижение стоимости, снижение трудозатрат на изготовление бронеэлемента и материала и сохранение их защитных характеристик.

Техническая задача решена за счет разработки особой структуры многофрагментных слоев в бронеэлементе и бронеэлемента в целом, реализованной благодаря разработке нового материала для указанных слоев.

Задача решена применительно к двум изобретениям, объединенным в группу вследствие единого изобретательского замысла с достижением одного и того же технического результата.

Условием объединения является предназначенность одного объекта - материала - для изготовления другого объекта - бронеэлемента, который является основным в данном сочетании.

Для решения поставленной задачи (1-е изобретение) в тканевом бронеэлементе, содержащем фронтальный и тыльный слои и размещенные между ними слои, состоящие из набора фрагментов тканей из высокопрочных, преимущественно арамидных нитей, уложенных в каждом слое внахлест по отношению друг к другу и скрепленных слабопрочными нитями, согласно изобретению слои, размещенные между фронтальным и тыльным слоями, выполнены цельнокроеными и скреплены между собой, при этом набор фрагментов в каждом отдельном из указанных слоев отличен от набора фрагментов в смежных с ним слоях, а форма фрагментов любого из слоев ограничена либо ломаной прямой линией с числом углов более трех и с величиной угла в любой из вершин не менее 30°, либо плавной кривой линией, либо их сочетанием при минимальном расстоянии между противолежащими сторонами 20 мм, при этом кроме фрагментов тканей из арамидных нитей использованы фрагменты тканей из полиэтиленовых нитей, причем вышеуказанные слои скреплены между собой клеевым соединением, прошивными нитями или с помощью крепежных элементов.

Отличительными особенностями заявляемого тканевого бронеэлемента являются следующие признаки:

- выполнение слоев бронеэлемента, размещенных между фронтальным и тыльным слоями, цельнокроеными,

- скрепление указанных слоев,

- отличие набора фрагментов в каждом отдельном из указанных слоев от набора фрагментов в смежных с ним слоях,

- ограничение формы фрагментов любого из вышеуказанных слоев либо ломаной прямой линией с числом углов более трех и с величиной угла в любой из вершин не менее 30°, либо плавной кривой линией, либо их сочетанием при минимальном расстоянии между противолежащими сторонами 20 мм,

- использование, кроме фрагментов тканей из арамидных нитей, фрагментов тканей из полиэтиленовых нитей,

- скрепление вышеуказанных слоев между собой клеевым соединением, прошивными нитями или с помощью крепежных элементов.

Для решения поставленной задачи (2-е изобретение) материал для тканевого бронеэлемента, выполненный из высокопрочных, преимущественно арамидных нитей, согласно изобретению выполнен по принципу “лоскутного одеяла” из фрагментов тканей, при этом фрагменты уложены внахлест по отношению друг к другу и скреплены между собой слабопрочными нитями, а форма фрагментов ограничена либо ломаной прямой линией с числом углов более трех и с величиной угла в любой из вершин не менее 30°, либо плавной кривой линией, либо их сочетанием при минимальном расстоянии между противолежащими сторонами 20 мм, причем кроме фрагментов тканей из арамидных нитей использованы фрагменты тканей из полиэтиленовых нитей.

Отличительными особенностями заявляемого материала являются следующие признаки:

- выполнение материала по принципу “лоскутного одеяла” из фрагментов тканей,

- укладка фрагментов внахлест по отношению друг к другу,

- скрепление фрагментов между собой слабопрочными нитями,

- ограничение формы фрагментов либо ломаной прямой линией с числом углов более трех и с величиной угла в любой из вершин не менее 30°, либо плавной кривой линией, либо их сочетанием при минимальном расстоянии между противолежащими сторонами 20 мм,

- использование, кроме фрагментов тканей из арамидных нитей, фрагментов тканей из полиэтиленовых нитей.

Указанные признаки как бронеэлемента, так и материала являются существенными, так как каждый из них направлен на достижение заявляемого технического результата в соответствии с поставленной задачей. В технических решениях предшествующего уровня техники их использование не обнаружено.

Предложенный тканевый бронеэлемент, как и его ближайший аналог, имеет многослойную конструкцию, слои которой выполнены из фрагментов баллистически стойких тканей, и способен гасить динамическую энергию пули работой, затрачиваемой ею на продергивание нитей ткани фрагментов.

Преимущества заявляемого бронеэлемента перед указанным аналогом заключаются в конструкции многофрагментных слоев и во взаимосвязи этих слоев между собой.

В ближайшем аналоге каждый многофрагментный слой выполнен составным из фрагментов, одинаковых по размеру и форме (преимущественно, в виде квадрата 110×110 или 120×120 мм). Фрагменты изготовлены специально для данного конкретного случая и до него отдельно не существовали. В каждом слое фрагменты известного бронеэлемента уложены одинаково с нахлестом и одинаково скреплены швами. Результатом такой структуры является совпадение мест нахлестов и швов по толщине бронеэлемента и образование в нем утолщений, что негативно отражается на защитных свойствах бронеэлемента.

Отдельные слои из фрагментов в известном бронеэлементе не скреплены между собой. Этим снижена эксплуатационная надежность бронеэлемента ввиду вероятности сгибов и сминания любого из слоев.

Для выполнения достаточно больших по размеру фрагментов в бронеэлементе - в аналоге использована дорогостоящая нерезанная ткань и затрачены большие усилия на вырезание и сшивание фрагментов.

В заявляемом бронеэлементе многофрагментные слои выполнены цельнокроеными. Структура любого из его слоев отлична от смежных с ним слоев, при этом слои скреплены между собой.

Цельнокроеность слоев позволяет резко снизить трудозатраты на изготовление бронеэлемента. Несходство слоев по их структуре, обеспечиваемое разнообразием форм и размеров составляющих их фрагментов, позволяет разнести по слоям места нахлестов и швов, сделать бронеэлемент равномерным по толщине и даже повысить его защитные свойства.

Разнообразие форм и размеров фрагментов достигается использованием в структуре слоев фрагментов практически любых форм, за исключением треугольных, с очень острыми углами (менее 30°) и очень узких (шириной менее 20 мм), т.е. тех, в которых нити не продергиваются, а выдергиваются при попадании пули или осколка. Выдергивание нитей привело бы к нарушению целостности бронеэлемента и к снижению его эффективности как защитного средства.

Скрепленность слоев бронеэлемента между собой обеспечивает ему эксплуатационную надежность. Слои скрепляют полимерным связующим, прошивными нитями или с помощью крепежных элементов типа скобок, заклепок.

Возможность реализации описанного бронеэлемента появилась благодаря разработке нового материала, из которого и были выполнены цельнокроеными слои бронеэлемента.

Для разработки конструкции материала была использована конструкция так называемого “лоскутного одеяла” с учетом ограничений на форму фрагментов, которые диктовала конструкция бронеэлемента.

Пригодный для кроя материал по изобретению выполняют, например, из фрагментов, являющихся отходами от производства бронезащитной одежды. Фрагменты используют в неизменном (после кроя одежды) виде. Их укладывают внахлест по отношению друг к другу и скрепляют слабопрочной, например, хлопкокапроновой нитью. Готовый материал напоминает обычный рулонный материал.

Разнообразие форм фрагментов предложено описать прямыми ломаными или плавными кривыми линиями или их сочетанием ввиду пригодности практически любых фрагментов, за исключением фрагментов с числом углов менее четырех, с углами в вершинах менее 30° и расстоянием между противолежащими сторонами менее 20 мм, как того требовали условия выполнения бронеэлемента.

Разработанный материал позволяет полностью использовать дорогостоящие ткани на основе арамидных, полиэтиленовых или других нитей, применяющиеся в производстве бронезащитной одежды.

На его базе можно изготавливать бронеэлементы как для бронеодежды (бронежилеты, бронекомбинезоны), так и для бронешлемов, в конструкцию которых входят бронеслои из баллистической ткани (см. RU патент №2128457, класс А 42 В 3/00, опубл. 10.04.99).

Слои бронеэлементов для любого из вышеназванных средств бронезащиты выкраивают так, как их выкраивали бы из нерезанной ткани: каждый слой как одно целое. Такие бронеэлементы дешевле и проще по технологии исполнения.

Изобретение поясняется чертежами, представленными на фигурах 1-4. На фиг.1 представлен тканевый бронеэлемент, общий вид, на фиг.2 - два многофрагментных слоя бронеэлемента, выбранные произвольно для иллюстрации несхожести наборов фрагментов по слоям, на фиг.3 - примеры форм фрагментов и на фиг.4 - вид материала, из которого изготовлены многофрагментные слои бронеэлемента.

Тканевый бронеэлемент состоит из фронтального 1, тыльного 2 и множества промежуточных 3 слоев (фиг.1). Слои 3 размещены между слоями 1 и 2.

Каждый слой 3 (фиг.2) выполнен цельнокроеным и состоит из множества фрагментов 4, уложенных внахлест по отношению друг к другу с образованием мест 5 нахлестов и скрепленных между собой по местам 5 швами 6 из слабопрочных нитей.

Слои 3 из фрагментов 4 точечно скреплены между собой в местах 7 эпоксидным связующим.

Фрагменты 4, составляющие слои 3, имеют в большинстве своем неправильную форму, что объясняется результатом кроя одежды (фиг.3). Их форму можно описать ломаной прямой линией 8, плавной кривой линией 9 или их сочетанием.

Слои 3 выполнены из материала, показанного на фиг.4. Фрагменты 4 материала набраны из отходов арамидной ткани, уложены внахлест по отношению друг к другу с образованием мест 5 нахлестов и скреплены друг с другом швами 6 из хлопкокапроновых нитей.

Слой 1 бронеэлемента выполнен из камуфляжной ткани, а слой 2 - из подкладочной ткани. Слои 1 и 2 могут быть выполнены из одинаковой ткани, сшиты вместе с образованием чехла для бронеэлемента.

Заявленные тканевые бронеэлемент и материал для выполнения этого бронеэлемента изготавливают в швейных цехах производства бронезащитной одежды на соответствующем швейном оборудовании.

1. Тканевый бронеэлемент, содержащий фронтальный и тыльный слои и размещенные между ними слои, состоящие из набора фрагментов тканей из высокопрочных, преимущественно, арамидных нитей, уложенных в каждом слое внахлест по отношению друг к другу и скрепленных слабопрочными нитями, отличающийся тем, что слои, размещенные между фронтальным и тыльными слоями, выполнены цельнокроеными и скреплены между собой, при этом набор фрагментов в каждом отдельном из указанных слоев отличен от набора фрагментов в смежных с ним слоях.

2. Тканевый бронеэлемент по п.1, отличающийся тем, что форма фрагментов любого из слоев, размещенных между фронтальным и тыльным слоями, ограничена либо ломаной прямой линией с числом углов более трех и с величиной угла в любой из вершин не менее 30°, либо плавной кривой линией, либо их сочетанием при минимальном расстоянии между противолежащими сторонами 20 мм.

3. Тканевый бронеэлемент по п.1, отличающийся тем, что слои, размещенные между фронтальным и тыльными слоями, дополнительно содержат фрагменты тканей из полиэтиленовых нитей.

4. Тканевый бронеэлемент по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что его слои, размещенные между фронтальным и тыльными слоями, состоящие из набора фрагментов тканей, скреплены между собой клеевым соединением, прошивными нитями или с помощью крепежных элементов.

5. Материал для тканевого бронеэлемента, отличающийся тем, что он выполнен по принципу "лоскутного одеяла" из фрагментов тканей из арамидных нитей и из фрагментов тканей из полиэтиленовых нитей, при этом фрагменты уложены внахлест по отношению друг к другу и скреплены между собой слабопрочными нитями, а форма его фрагментов ограничена либо ломаной прямой линией с числом углов более трех и с величиной угла в любой из вершин не менее 30°, либо плавной кривой линией, либо их сочетанием, при минимальном расстоянии между противолежащими сторонами 20 мм.