[发明专利]一种基于能量转移法衰减冲击波的人员防护装备

说明书

本发明公开一种基于能量转移法衰减冲击波的人员防护装备，装备于人体，包括防弹层，能量衰减层和载荷缓冲层；所述载荷缓冲层与人体直接接触，所述载荷缓冲层外侧通过粘结层粘结有所述能量衰减层；所述能量衰减层外侧通过另一所述粘结层粘结有所述防弹层。本发明作为人员防护装备既能实现弹丸、破片等硬质动量块的侵彻防护，又能减小爆炸冲击波和动量块直接冲击作用于人员体表的冲击能量和载荷，与传统防护装备相比具有更高的防护效能。

技术领域

本发明涉及人员防护领域，特别是涉及一种基于能量转移法衰减冲击波的人员防护装备。

背景技术

人员防护装备是战场上最重要的单兵生命安全保障系统，可有效防止弹丸和爆炸破片对人员躯体部分造成的直接毁伤。然而，弹丸作用于普通防护装备中的防弹组件后，由冲击点产生向内的压缩波，这种压缩波容易造成装备防护层及背衬层的变形凹陷深度增加，同时变形产生的冲量和能量可直接作用于人体，从而产生钝挫伤。另外，爆炸场产生的冲击波也可以通过装备直接作用于人员体表，从而产生冲击波伤。目前的人员防护装备其主要功能是防弹，防弹组件主要分为硬质和柔性两类，其中硬质防弹组件主要由高强度装甲钢、铝合金等金属防弹材料和氧化铝、碳化硅等陶瓷防弹板，其穿戴服用性较差。柔性防弹组件主要由碳纤维、凯夫拉、芳纶、高分子量聚乙烯等超强纤维通过梭织、针织等手段制成的柔性织物，一般防弹等级低于硬质防弹装备。然而，无论哪种形式的防护装备，当前有关冲击和爆炸瞬态压缩波的防护都未涉及。研究发现，爆炸冲击波导致的人员损伤具有较强的隐匿性和滞后性，已成为现代战争士兵致伤致死的主要因素。目前的人员防护装备主要针对破片和弹丸的冲击毁伤进行阻挡防护，包括采用硬质防弹板和高性能织物等组件构成，内部并未考虑爆炸冲击波和弹丸着靶后的冲击能量的衰减和耗散。爆炸冲击波频率高、波长短、传播速度快，在均质的防弹板和织物材料中传播几乎没有损耗，因此可直接穿过当前的人员防护装备作用于人员体表，造成体表的挫伤和内部器官的冲击顿挫等隐匿性伤情。虽然当前防护装备与人员之间设置有软泡沫缓冲层，但其主要功能为增强服用舒适性和减缓低速冲击载荷，厚度十分有限，实验表明较小厚度的弹性软泡沫对冲击波几乎没有衰减作用，且泡沫的瞬态压实有可能造成背衬承受冲击载荷的增强放大。

根据当前公布资料可知，对冲击波和冲击压缩波的防护衰减目前主要通过材料的塑性变形、脆性断裂和粘性热耗散等方式，其中塑性变形和脆性断裂的方式衰减能量都不具有重复、多次抗冲击防护特性；采用粘性耗散方式时需要考虑冲击压缩应力波和冲击波的频率、波长相差较多，通常对冲击波的防护性能较差。可恢复变形的弹性泡沫作为缓冲层时能够延缓波的作用时间，但体积较大，且泡沫一旦压实后对人员作用将会产生冲击增强效应，增大人员损伤。

因此目前亟需一种既能够有效防护弹丸和破片侵彻，又能够衰减爆炸冲击波、弹丸冲击载荷峰值和冲量的防护装备，提高单兵装备防护效能，减少人员战后爆炸冲击波伤和冲击钝挫伤。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于能量转移法衰减冲击波的人员防护装备，以解决上述现有技术存在的问题，减小爆炸冲击波和动量块直接冲击作用于人员体表的冲击能量和载荷，与传统防护装备相比具有更高的防护效能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种基于能量转移法衰减冲击波的人员防护装备，装备于人体，包括防弹层，能量衰减层和载荷缓冲层；所述载荷缓冲层与人体直接接触，所述载荷缓冲层外侧通过粘结层粘结有所述能量衰减层；所述能量衰减层外侧通过另一所述粘结层粘结有所述防弹层。

所述防弹层为硬质防弹插板或柔性防弹织物的一种或多种组合。

所述硬质防弹插板为装甲钢、铝合金材料或氧化铝、碳化硅；所述柔性防弹织物为碳纤维、凯夫拉、芳纶、高分子量聚乙烯纤维的一种或多种支撑织物。

进一步的，硬质防弹插板为高强度装甲钢、铝合金等金属材料，或者为氧化铝、碳化硅等高强度陶瓷材料；所述柔性高性能防弹织物为碳纤维、凯夫拉、芳纶、高分子量聚乙烯纤维的一种或多种通过梭织、纺织等技术制备的具有一定防弹等级的织物；所述防弹层位于整个装备的迎爆/弹面。