[发明专利]防弹结构和利用该防弹结构的装置

说明书

本发明涉及一种防弹结构(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。

本发明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Stuart M.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US 2014/0304877 A1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，同时本发明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。

本发明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(ballistic layer)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，由此根据本发明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US 2014/304877 A1的三维间隔织物构造相比，根据本发明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US 2014/304877 A1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。