CN105526830A - 一种仿生防刺芯片及防刺装备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种仿生防刺芯片，包括多个半椭球组，所述半椭球组由多个中空半椭球壳体沿预设方向依次排列组成，多个所述半椭球组之间呈并排交错设置。本发明还涉及一种包括所述仿生防刺芯片的防刺装备。本发明具有优良的防刺性能，轻质、生产工艺简单，穿着舒适度高，成本降低，而且能够有效降低防刺芯片的面密度，从而降低防刺装备的整体质量。

Description

一种仿生防刺芯片及防刺装备
技术领域
本发明涉及安全防护技术领域，尤其涉及一种仿生防刺芯片及防刺装备。
背景技术
目前，各种形式的社会暴力犯罪事件不断增多，士兵、警察、及各种从事安全保卫工作的特殊人员的生命安全面临着日益严峻的挑战。安保工作人员在与犯罪分子搏斗的过程中，需要防护装备保护自身重要的部位不受刺刀、匕首等尖锐利器的伤害，其防刺性能显得尤为重要。
警用防刺服为必备防护装备，防刺服一般由防刺芯片和外套组成，其中，防刺芯片主要作用是在外界的匕首、刺刀等锐器刺向着装者时能够消耗一部分能量，阻止利器的刺入，从而保障穿着人员的生命安全。现有的防刺服一般分为硬质防刺服、半硬半软质防刺服和软质防刺服，其中，硬质防刺服的核心材料是金属等硬质基板，虽然防护性能优异，但对防刺服的运动灵活性和舒适性上有较大限制，而且此类防刺服的重量一般较重，通常大于3.5kg；半硬半软质防刺服主要使用金属与高性能纤维作为复合材料以使刀具钝化，虽然改善了防刺服的运动灵活性和舒适性，但是制作工艺复杂，生产效率低，成本偏高；软质防刺服主要是以高性能化学纤维织物，如超高分子模量聚乙烯纤维为核心材料制成，目前主要采用多层高性能纤维叠加，厚度较厚，在穿着舒适度方面仍具有提高的空间。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提供一种仿生防刺芯片及防刺装备，其具有优良的防刺性能，而且轻质、生产工艺简单，穿着舒适度高，成本降低。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种仿生防刺芯片，包括多个半椭球组，所述半椭球组由多个中空半椭球壳体沿预设方向依次排列组成，多个所述半椭球组之间呈并排交错设置。
其中，所述中空半椭球壳体采用尼龙材料制成。
其中，多个所述中空半椭球壳体复合成一体式结构。
其中，所述中空半椭球壳体的底面形状为环形。
其中，所述环形的内圆半径为2-3mm。
其中，所述环形的外圆半径为7-8mm。
其中，所述中空半椭球壳体内壁顶点与底面之间的距离为4-6mm。
其中，所述中空半椭球壳体外壁顶点与内壁顶点之间的距离为3-5mm。
本发明还包括一种防刺装备，所述防刺装备包括所述仿生防刺芯片。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的一种仿生防刺芯片及防刺装备，通过将多个中空半椭球壳体依次排列并交错设置，使防刺芯片具有优良的防刺性能，而且减轻重量，节约原材料，缩短生产周期，减少成本；同时，由该防刺芯片制成的防刺装备整体质量降低，能够提高装备的穿着舒适度和灵活度。
附图说明
图1为本发明提供的仿生防刺芯片的结构示意图；
图2为本发明提供的仿生防刺芯片的前视示意图；
图3为本发明提供的仿生防刺芯片的仰视示意图；
图4为本发明提供的仿生防刺芯片的俯视示意图；
图5为图4中A-A剖视示意图；
图6为图4中B-B剖视示意图；
图7为本发明提供的半椭球组的剖面示意图。
图中，1：半椭球组；2：中空半椭球壳体。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“中”、“水平”、“竖直”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1、图2、图3和图4所示，为本发明提供的一种仿生防刺芯片，包括多个半椭球组1，半椭球组1由多个中空半椭球壳体2沿预设方向依次排列组成，多个中空半椭球组1之间呈并排交错设置，将防刺芯片设置成多个中空半椭球壳体2依次排列并交错设置，并且多个中空半椭球壳体2的横截面形状呈蜂窝状，在防刺芯片受到锐器攻击时能够将受力分散，具有优良的防刺性能，有利于保障穿着人员的生命安全，而且轻质、生产工艺简单，穿着舒适度高，成本降低。
优选的，中空半椭球壳体2采用尼龙材料制成，该中空半椭球壳体2优选采用尼龙PA3200材料制成，其具有良好的综合性能，包括力学性能、耐磨损性和优异的机械性能，且摩擦系数低，有一定的阻燃性，易于加工；中空半椭球壳体2为单层结构，以便于降低防刺芯片结构生产工艺的复杂性，由于尼龙材料本身具有良好的机械性能和力学性能，在满足防刺功能的同时，还能大幅度降低防刺装备的整体重量。
优选的，多个中空半椭球壳体2复合成一体式结构，通过使用机械设计软件SolidWorks对防刺芯片结构进行设计，并将尼龙PA3200粉末通过3D打印技术一次制造成型，以便于缩短产品的生产周期，提高生产率和降低生产成本。
优选的，中空半椭球壳体2的底面形状为环形，应用仿生学原理，将蛋壳形状与防刺芯片结合起来，能够在防刺芯片受到锐器攻击时有利于将受力分散，并有效提高防刺芯片的防刺性能；半椭球壳体2模拟“蛋壳”结构，其壳体具有一定厚度，保证壳体的强度，进而保证防刺芯片的防刺性能。
优选的，环形的内圆半径为2-3mm，环形的外圆半径为7-8mm，中空半椭球壳体2内壁顶点与底面之间的距离为4-6mm，中空半椭球壳体2外壁顶点与内壁顶点之间的距离为3-5mm，其中，中空半椭球壳体2底部的厚度为5mm，中空半椭球壳体2顶部的厚度不大于壳体底部的厚度，节约原材料，降低成本，增大防刺芯片底部的强度，能够快速消耗一部分攻击能量，从而保障穿着人员的生命安全；如图4和图5所示，图中A-A向可以表示为水平方向，每两个半椭球壳体2交叉重叠的部分在水平方向上的距离为1-2mm，即图中t3为1-2mm；如图4和图6所示，图中B-B向可以表示为竖直方向，半椭球中轴面处于正上方两个水平方向半椭球壳体2的交叉处，交叉4-5mm，即图中t4为4-5mm。
实施例一
如图7所示，中空半椭球壳体2底面内圆半径为r，其中r＝2mm，壳体底部厚度为t1，其中t1＝5mm，壳体顶部厚度为t2，其中t2＝5mm，壳体2的中轴线与可以内壁的交点距离底面的高度为h，其中h＝4.8mm；中空半椭球壳体2沿水平方向上的交叉为1.5mm，沿竖直方向上的交叉为5mm，经计算，该壳体结构的面密度为7.5kg/m2。
实施例二
实施例二与实施例一的区别仅在于：中空半椭球壳体2底面内圆半径r为2.5mm，壳体顶部厚度为t2为4mm，壳体的中轴线与可以内壁的交点距离底面的高度为h为6mm；中空半椭球壳体2沿水平方向上的交叉为2mm，沿竖直方向上的交叉为4.5mm，经计算，该壳体结构的面密度为8kg/m2。
在本发明的实施例一和实施例二中，防刺芯片的面密度均不大于8kg/m2，而且按照公共安全行业标准GA68-2008中防护面积0.3㎡计算，该防刺芯片重量均小于2.4Kg，该防刺芯片在面密度和重量上具有很大优势；同时，该防刺芯片还能够满足刺入角为0°和45°时的24J重锤冲击作用。
本发明还包括一种防刺装备，防刺装备包括仿生防刺芯片，其中，防刺装备可以是防刺服，也可以是佩戴在身上的防刺用具或武器等，将该防刺芯片用于到防刺设备中，在满足防刺功能的同时能够减轻装备的整体重量，简化生产工艺，降低成本。
综上所述，本发明提供的仿生防刺芯片和防刺装备，防刺性能优异，制作工艺简单，质量轻，穿着舒适度高，成本低，而且能够有效降低防刺芯片的面密度，从而降低防刺装备的整体质量。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种仿生防刺芯片，其特征在于，包括多个半椭球组(1)，所述半椭球组(1)由多个中空半椭球壳体(2)沿预设方向依次排列组成，多个所述半椭球组(1)之间呈并排交错设置。
2.根据权利要求1所述的仿生防刺芯片，其特征在于，所述中空半椭球壳体(2)采用尼龙材料制成。
3.根据权利要求1所述的仿生防刺芯片，其特征在于，多个所述中空半椭球壳体(2)复合成一体式结构。
4.根据权利要求1所述的仿生防刺芯片，其特征在于，所述中空半椭球壳体(2)的底面形状为环形。
5.根据权利要求4所述的仿生防刺芯片，其特征在于，所述环形的内圆半径为2-3mm。
6.根据权利要求4所述的仿生防刺芯片，其特征在于，所述环形的外圆半径为7-8mm。
7.根据权利要求1所述的仿生防刺芯片，其特征在于，所述中空半椭球壳体(2)内壁顶点与底面之间的距离为4-6mm。
8.根据权利要求1所述的仿生防刺芯片，其特征在于，所述中空半椭球壳体(2)外壁顶点与内壁顶点之间的距离为3-5mm。
9.一种防刺装备，其特征在于，所述防刺装备包括根据权利要求1-8任一项所述的仿生防刺芯片。
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