减少防弹衣非贯穿性损伤的方法探讨.pdf
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1、减少防弹衣非贯穿性损伤的方法探讨 林兰天周静 ( 上海工程技术大学,上海,2 0 0 0 6 5 ) 摘要:简述非贯穿性损伤的危害和防弹衣缓冲层的作用,介绍了自行制作的芳纶橡胶布和针刺羊毛毡作缓冲层的实弹射击效 果,分析两种缓冲材料抵抗非贯穿性损伤的作用机理。 关键词:芳纶非贯穿性损伤海普隆羊毛毡防弹衣 中图分类号:佟9 4 1 7 3 3 5 文献标识码:A文章编号:0 2 5 3 9 7 2 1 1 2 0 0 4 ) 0 6 0 0 8 7 0 3 防弹衣的作用旨在抵抗枪弹、弹片的贯穿性损 伤和防止人体器官组织遭受非贯穿性损伤,非贯穿 性损伤( N o n P e n e t m t i
2、 n gT r a u m a ,简称N P T ) 是指子弹 或弹片虽未射穿防弹衣,但在人体防护部位造成的 伤害,例如:皮肤挫伤、开裂,骨折、肋骨软组织挫伤 出血,心内膜下心肌出血,肺表面渗血、出血,严重时 出现肺裂伤,形成气胸、血胸,这种损伤严重时可 以致命。充分发挥防弹衣的抗弹救生作用,减少防 弹衣的N 胛已越来越被研究人员所重视。 当前,世界上防弹衣缓冲层的设计变化很快,曾 先后推出了多种防弹衣抗N P T 的专利或方法。有 人曾在硬性防弹衣背面垫数层芳纶织物作为缓冲 层;也有人用高分子聚乙烯( D Y n e e m a ) 纤维制作缓冲 层;还有人用半硬性聚碳酸酯塑料片、泡沫塑料片
3、、 芳纶非织造布、芳纶针织布、尼龙织物等制作缓冲 层。这些材料各具特色,也各有局限性。本文在 此基础上,主要就防弹衣缓冲层的设计、实践进行了 一定的探讨。 l 防弹衣缓冲层的设计思想与制作 一般用以减少N 阳的防弹衣缓冲层要满足以 下要求:1 ) 能迅速扩散滞留在抗弹层内子弹所传递 的剩余冲击能;2 ) 能较大面积地迅速吸收或转化剩 余冲击能,尽可能减少缓冲层贴身部位物料的应力 集中与局部变形;3 ) 质地柔软,透湿透气;4 ) 重量轻, 价廉耐用。 基于以上要求,分别采用海普隆( 氯磺化聚乙 烯) 涂层的芳纶织物橡胶布和针刺羊毛毡做缓冲层, 比较缓冲性能、分析缓冲机理。 1 1以海普隆涂层的
4、芳纶机织物制作缓冲层 海普隆( 氯磺化聚乙烯) 系橡胶状弹性体,其化 学结构如图1 所示。为单键连接的结构,化学稳定 性好,具有良好的耐气候性、耐臭氧性、耐老化性,弹 性良好,耐挠曲性、耐磨性也较好。 H H 一( 一c H :一c H 2 一c H :一一c H 2 c H 2 一c H 2 一) ”一 c 1 j o , C l 图1 氯磺化聚乙烯分子结构式 由于氯磺酸基的活性,使该聚合物对极性材料 和非极性材料均具有良好的粘结性心o ,芳纶的比模 量大,其机织物具有吸收冲击能力强,传递应力波速 度快,密度低等特点,已是常规防弹衣选用的材料之 一。这里试验所用的橡胶布底布为1 2 2t e
5、 x 芳纶无 捻长丝制成的平纹织物,经纬密度均为1 2 0 根1 0c m 。以芳纶机织物为底布,使用海普隆涂层硫 化后制成的橡胶布能保持海普隆和芳纶原有的优良 特性,在受子弹冲击时,能以较大面积快速吸收剩余 冲击能,作为防弹衣的缓冲层在衣着上无大碍。经 初期实验分析,选择了涂层厚度为0 6 O 8m m 的 双面涂层的橡胶布做防弹衣的缓冲层,确定了0 层、 2 层和4 层橡胶布3 种比较方案。 1 2 以针刺羊毛毡制作缓冲层 在工业上,针刺羊毛毡常被用做减震缓冲材料。 含有鳞片特征的羊毛具有较好的耐气候性和耐挠曲 性,其弹性和弹性回复性也特别好。羊毛毡内的羊 毛彼此纠缠抱合,杂乱无章,在平面
6、上呈各向同性, 在受到冲击时,能量可以均匀地向四周传递,并在较 大面积上产生一定量的急缓弹性变形,快速消耗、吸 收冲击能,不易应力集中。羊毛毡质地柔软,面密度 较橡胶布轻,但不耐水蒸气、易吸潮。这里的实验分 别选择了4m m 和9m m 厚的2 种羊毛毡,确定了 4m m 的2 层和9m m 的1 层2 种比较方案。 2 实验结果分析与作用机理探讨 国际上,检测防弹衣抗N 肼能力的方法一般是 在紧挨防弹衣背面安置1 0c m 厚的、具有一定软硬度 的软性肥皂或粘土衬垫体,射击后测定衬垫体中肥 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www
7、.PDFWatermarkR to remove the watermark 【8 8 】 纺织学报 2 0 0 4 年第6 期 皂或粘土的凹陷最大深 度,有时还检测凹陷最大 直径。凹陷深度越浅,直 径越大,防弹衣抗N P r 能力 越强。美国的N I JS t d 0 1 0 1 0 3 警察防弹背心标 准规定防护后肥皂或粘土 凹陷深度不能超过 4 4 4 5m m 。近年,德国、荷 防弹织物缓冲层粘土层 图2 样靶结构截面图 兰等欧洲国家及北大西洋公约组织已将此标准提高 到2 0m m 。本实验采用具有一定弹性的粘土层为 衬垫体,样靶的结构见图2 。对比试验的实弹射击 采用国产5 4 式手
8、枪,子弹直径7 6 2m m ,弹头重5 5 g ,子弹初速约为4 0 0m s 。在室内标准靶场以5m 距离垂直直射样靶。 2 1 芳纶橡胶布缓冲层的效用与作用机理 试验用的防弹衣样靶尺寸为2 0c m 2 0c m 、总 层数为3 6 层( 防弹层+ 缓冲层) ,具体对比方案与试 验结果见表1 。 表1 芳纶橡胶布缓冲层试验结果对照表 弹着点粘 序号试验方案土最大坑深 ( m m ) 弹坑直径射击后最后 ( m m )几层织物的形状 从表1 可见,方案1 的弹着点粘土凹坑最浅,仅 为方案3 的4 8 ,该值甚至低于目前欧洲国家制定 的防弹衣抗外伤深度的标准。 作为多层织物构成的样靶,当子弹
9、击中后,、冲击 能沿平行与垂直子弹飞行方向在织物上迅速传递, 首先是第一层织物的弹着点周围的经纬纱瞬间产生 变形、伸长、抽拔、摩擦,稍稍消耗子弹的一点冲击 能,此时在小于或等于子弹截面的弹着点上的经纬 纱受到的冲击和产生的伸长最大,若其超过了纱线 的强度与伸长极限,纱线即断裂,弹头穿透该层织 物;若织物的经纬向紧度较小或弹着点处的经纬纱 易于抽拔( 如纱间摩擦力偏小) ,则弹头有可能拨开 经纬纱,穿越此层,直接撞击第二层织物。 同时,由于冲击波的传递,在大于弹孔直径数厘 米( 约4 6c m ) 的直径范围内,经纬纱会以某种分布 产生不同的伸长,以邻近弹着点的纱伸长为最大( 约 3 ) 。产生
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- 减少 防弹衣 贯穿 损伤 方法 探讨
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