CN108095222A - 一种基于空心微蛋壳的鳞甲拼接式防刺服 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于空心微蛋壳的鳞甲拼接式防刺服，包括多个防刺片组，各所述防刺片组包括分别采用塑性材料经3D打印‑激光烧结技术制成的第一防刺基板和与所述第一防刺基板相连的第二防刺基板，各防刺片组中的第一防刺基板均与相邻防刺片组中的第一防刺基板和第二防刺基板同时连接。与现有防刺服相比，本发明借鉴动物鳞甲分层重叠的排列方式，按照上下分层的排列布局，将所有防刺基板水平排列，降低整体面密度，提高整体的舒适性、灵活性和透热透湿效果；通过将多个中空半椭球壳体依次排列并交错设置，能有效分散刀刺冲击力，增强防刺基板的防刺性能；且其生产工艺简单，效率高，重量轻，原材料节省，成本低，具有良好的市场竞争力。
Description
技术领域
本发明涉及个体防护技术领域，具体的，涉及一种基于空心微蛋壳的鳞甲拼接式防刺服。
背景技术
目前，由于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。国内由于枪支弹药受到严格控制，不法分子把刀具匕首作为主要犯罪器材，尤其现在锋利的刀具比较容易获得，安防人员必须时刻提防锋利刀具带来的危险。因此，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，综上所述，安保工作人员可穿戴的防护装备的防刺性能显得尤为重要。
根据《警用防刺服》(GA68-2008)标准，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，防刺芯片的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。
现有防刺服可分为硬质防刺服、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，虽然防刺性能优异，但其重量和刚性对人体活动有较大影响且舒适性差，搭接和插板等工艺要求高，加工成本高，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，以达到钝化刀具的目的，具有较好的运动灵活性和舒适性，但其制作工艺复杂，生产效率低，制造成本高；软质防刺服主要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，厚度通常达到四五十层，穿着不灵活，湿热传递性能差，容易使人产生生理疲劳，严重时可能产生中暑和体温过高等危险，在穿着舒适度等方面仍具有很大的提高空间。
综上所述，研究设计一种防刺性能优异、重量轻、易于生产且成本低廉、穿着体验效果好的防刺服是我们目前亟需解决的关键技术问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种基于空心微蛋壳的鳞甲拼接式防刺服。
本发明采用如下技术方案：
一种基于空心微蛋壳的鳞甲拼接式防刺服，包括：
多个防刺片组，各所述防刺片组包括分别采用塑性材料经3D打印-激光烧结技术制成的第一防刺基板和与所述第一防刺基板相连的第二防刺基板；
其中，各防刺片组中的第一防刺基板均与相邻防刺片组中的第一防刺基板和第二防刺基板同时相连接。
在上述技术方案中，所述第一防刺基板和第二防刺基板分别包括防刺片体和相对设置在所述防刺片体两侧边缘的第一防刺边框和第二防刺边框，所述第一防刺边框上设有至少两个连接件，所述第二防刺边框上设有至少两个连接通孔；各所述防刺片组中的第一防刺基板的连接件分别与相邻防刺片组中的第一防刺基板的连接通孔和第二防刺基板的连接通孔配合连接。
优选的，在上述技术方案中，所述第一防刺片体和第二防刺片体为长方形片状体，所述第一防刺基板和第二防刺基板还包括相对设置在所述防刺片体两侧边缘的第一连接边框和第二连接边框，所述第一连接边框和第二连接边框同时分别与第一防刺边框和第二防刺边框相邻；各所述防刺片组中的第一防刺基板的第一连接边框与相邻的第二防刺基板的第二连接边框配合连接。
进一步优选的，在上述技术方案中，所述第一防刺片体和第二防刺片体包括多个半椭球组，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。
再进一步优选的，在上述技术方案中，所述第一防刺边框为底面与防刺片体底面平齐且顶面低于防刺片体顶面的平面边框，所述第二防刺边框为底面相对防刺片体底面抬升的中空半椭球的外凸边框。
更一步优选的，在上述技术方案中，所述第一防刺边框上的连接件为端部带凸头的圆柱体结构，所述圆柱体的高度大于连接通孔的深度，所述连接通孔的内径介于所述圆柱体的孔径和所述凸头的外径。
进一步优选的，在上述技术方案中，所述第一连接边框为底部相对防刺片体抬升的中空半椭球的外凸边框，所述第二连接边框为底部相对防刺片体下降的中空半椭球的外凸边框。
再进一步优选的，在上述技术方案中，所述第一防刺片体和第二防刺片体为60×60mm的长方形片状结构，所述中空半椭球的长半轴、短半轴和厚度分别为3.0mm、1.5mm和3.0mm。
更一步优选的，在上述技术方案中，所述第一防刺边框和第二防刺边框的宽度为12mm，所述第一防刺边框的厚度为6mm；所述第一连接边框和第二连接边框的宽度为7.95mm。更一步优选的，在上述技术方案中，所述塑性材料为PA3200尼龙粉末。
与现有技术相比，本发明所提供的防刺服具有如下优点：
(1)本发明所提供的防刺服采用动物鳞甲分层重叠的排列方式，按照上下分层的排列布局，将所有防刺基板水平排列，改善单块防刺基板重叠排列的倾斜角度，降低了防刺芯片整体的面密度，提高了防刺芯片整体的灵活性，此外，相邻防刺片之间的缝隙能有效降低防刺服的热湿阻，不会带来生理疲劳，最终满足穿戴者具有良好的舒适性、灵活性和透热透湿效果，市场前景广阔；
(2)本发明所提供的防刺服通过将多个中空半椭球壳体依次排列并交错设置，所有防刺片的外表面构造均为凸面，能有效分散刀刺冲击力，增强防刺芯片的防刺性能，而且其重量轻，原材料节省，成本低；
(3)本发明所提供的防刺服通过3D打印-激光烧结工艺制成，因而具有生产工艺简单、一体成型和成型速度快的优点。同时，可根据不同穿戴者的身型的3D数据做适当调整，提高穿戴者的舒适度，具有良好的市场竞争力。
附图说明
图1为根据本发明实施例所提供的基于空心微蛋壳的鳞甲拼接式防刺服的连接结构的立体示意图；
图2为根据本发明实施例所提供的基于空心微蛋壳的鳞甲拼接式防刺服的连接结构的俯视图；
图3为根据本发明实施例所提供的基于空心微蛋壳的鳞甲拼接式第一防刺基板结构的立体示意图；
图4为根据本发明实施例所提供的基于空心微蛋壳的鳞甲拼接式第一防刺基板的俯视图；
图中：
防刺片组100，第一防刺基板1，第二防刺基板2，防刺片体11，第一防刺边框12，连接件121，第二防刺边框13，连接通孔131，第一连接边框14，第二连接边框15。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的保护范围。
如图1和图2所示，该防刺服包括多个防刺片组100。由多个防刺片组100构成的防刺服的外形可以根据实际的使用需求进行适当地更改。在本申请中，该防刺服通过采用仿生学原理并借鉴动物鳞甲分层重叠的结构来进行设计。这样，便可设计出防刺强度高、穿着舒适并且轻盈的防刺服。容易理解，仿生学是本领域的技术人员所熟知的，为了节约篇幅起见，此处不做详述。
各防刺片组100包括分别采用塑性材料经3D打印-激光烧结技术制成的第一防刺基板1和与所述第一防刺基板1相连的第二防刺基板2，其中，各防刺片组100中的第一防刺基板1均与相邻防刺片组100中的第一防刺基板1和第二防刺基板2同时相连接。
该第一防刺基板1和第二防刺基板2均采用具有粘性的塑性材料并经3D打印制成。这样，由于本申请的防刺服通过3D打印制成，因而，具有生产工艺简单、一体成型和成型速度快的优点。另外，本申请中的防刺服的制作材料均为塑性材料，由于塑性材料普遍具有密度小的特性，因而，由塑性材料制造而成的防刺服相对于现有的防刺服而言，具有质量轻的优点，这样，就不会给使用者带来穿着笨重以及不舒适的感觉。
在一个实施例中，具体地，在三维制图软件SolidWorks中绘制结构模型，然后保存为STL格式文件导入设备打印操作系统，设置参数进行加工，利用3D打印-激光烧结技术加工成型，即构成了本申请的防刺服。
各防刺片组100中的第一防刺基板1均与相邻防刺片组100中的第一防刺基板1和第二防刺基板2同时相连接。这样，本申请的防刺服1采用拼接技术完成，因而，使得相邻的防刺片组100以及第一防刺基板1和第二防刺基板2之间能够进行相对的转动，从而大大地提高了防刺服整体的灵活性，进一步地，在使用者进行一些动作时，会比较方便，不会因受防刺服的限制而发生活动受限的情况。
在一个实施例中，如图3和图4所示，第一防刺基板1和第二防刺基板2分别包括防刺片体11和相对设置在所述防刺片体11两侧边缘的第一防刺边框12和第二防刺边框13，所述第一防刺边框12上设有至少两个连接件121，所述第二防刺边框13上设有至少两个连接通孔131；各所述防刺片组100中的第一防刺基板1的连接件121分别与相邻防刺片组100中的第一防刺基板1的连接通孔131和第二防刺基板2的连接通孔131配合连接。
具体地，第一防刺基板1和第二防刺基板2为长方形片状体，所述第一防刺基板1和第二防刺基板2还包括相对设置在所述防刺片体11两侧边缘的第一连接边框14和第二连接边框15，所述第一连接边框14和第二连接边框15同时分别与第一防刺边框12和第二防刺边框13相邻；各所述防刺片组100中的第一防刺基板1的第一连接边框14与相邻的第二防刺基板2的第二连接边框15配合连接。
在另一个实施例中，第一防刺片体1和第二防刺片体2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。
具体地，第一防刺边框12为底面与防刺片体11底面平齐且顶面低于防刺片体11顶面的平面边框，所述第二防刺边框13为底面相对防刺片体11底面抬升的中空半椭球的外凸边框。
具体地，所述第一连接边框14为底部相对防刺片体11抬升的中空半椭球的外凸边框，所述第二连接边框15为底部相对防刺片体11下降的中空半椭球的外凸边框。
详细地，第一防刺边框12上的连接件121为端部带凸头的圆柱体结构，所述圆柱体的高度大于连接通孔131的深度，所述连接通孔131的内径介于所述圆柱体的孔径和所述凸头的外径。
在另一个实施例中，如图2-4所示，为本发明提供的防刺基板包括多个半椭球组，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，多个中空半椭球组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依次排列并交错设置，在防刺芯片中空半椭球壳体的结构使其在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，中空半椭球壳体采用尼龙材料制成，该中空半椭球壳体优选采用PA3200尼龙粉末材料制成，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。
综上所述，本申请的防刺服由于通过3D打印制成，因而，具有生产工艺简单、一体成型和成型速度快的优点。此外，本申请中的防刺服的制作材料均为塑性材料，然而，由于塑性材料普遍具有密度小的特性，因而，由塑性材料制造而成的防刺服相对于现有的防刺服而言，具有质量轻的优点，与现有的“金字塔”结构的防刺服相比，本申请的防刺服的面密度下降了11％，仅为6.51kg/m2，这样，就不会给使用者带来穿着笨重以及不舒服的感觉。
另外，通过将防刺基板的外表面构造为微蛋壳结构的凸面，因而，当刀刺到该防刺基板上时，能够分散一定的刀刺冲击力，从而增强了该防刺基板的抗刀刺的能力，进一步提升了该防刺基板的结构强度，因此，无需再增厚该防刺基板的厚度，这样便相对式地减轻了该防刺基板的重量。
上述实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于木文所示的这些实施例，而是要符合与木文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种基于空心微蛋壳的鳞甲拼接式防刺服，其特征在于，包括：
多个防刺片组，各所述防刺片组包括分别采用塑性材料经3D打印-激光烧结技术制成的第一防刺基板和与所述第一防刺基板相连的第二防刺基板；
其中，各防刺片组中的第一防刺基板均与相邻防刺片组中的第一防刺基板和第二防刺基板同时相连接。
2.根据权利要求1所述的鳞甲拼接式防刺服，其特征在于，所述第一防刺基板和第二防刺基板分别包括防刺片体和相对设置在所述防刺片体两侧边缘的第一防刺边框和第二防刺边框，所述第一防刺边框上设有至少两个连接件，所述第二防刺边框上设有至少两个连接通孔；各所述防刺片组中的第一防刺基板的连接件分别与相邻防刺片组中的第一防刺基板的连接通孔和第二防刺基板的连接通孔配合连接。
3.根据权利要求2所述的鳞甲拼接式防刺服，其特征在于，所述第一防刺基板和第二防刺基板为长方形片状体，所述第一防刺基板和第二防刺基板还包括相对设置在所述防刺片体两侧边缘的第一连接边框和第二连接边框，所述第一连接边框和第二连接边框同时分别与第一防刺边框和第二防刺边框相邻；各所述防刺片组中的第一防刺基板的第一连接边框与相邻的第二防刺基板的第二连接边框配合连接。
4.根据权利要求3所述的鳞甲拼接式防刺服，其特征在于，所述第一防刺片体和第二防刺片体包括多个半椭球组，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。
5.根据权利要求4所述的鳞甲拼接式防刺服，其特征在于，所述第一防刺边框为底面与防刺片体底面平齐且顶面低于防刺片体顶面的平面边框，所述第二防刺边框为底面相对防刺片体底面抬升的中空半椭球的外凸边框。
6.根据权利要求5所述的鳞甲拼接式防刺服，其特征在于，所述第一防刺边框上的连接件为端部带凸头的圆柱体结构，所述圆柱体的高度大于连接通孔的深度，所述连接通孔的内径介于所述圆柱体的孔径和所述凸头的外径。
7.根据权利要求4所述的鳞甲拼接式防刺服，其特征在于，所述第一连接边框为底部相对防刺片体抬升的中空半椭球的外凸边框，所述第二连接边框为底部相对防刺片体下降的中空半椭球的外凸边框。
8.根据权利要求5-7任一项所述的鳞甲拼接式防刺服，其特征在于，所述第一防刺片和第二防刺片为60×60mm的长方形片状结构，所述中空半椭球的长半轴、短半轴和厚度分别为3.0mm、1.5mm和3.0mm。
9.根据权利要求8所述的鳞甲拼接式防刺服，其特征在于，所述第一防刺边框和第二防刺边框的宽度为12mm，所述第一防刺边框的厚度为6mm；所述第一连接边框和第二连接边框的宽度为7.95mm。
10.根据权利要求8所述的鳞甲拼接式防刺服，其特征在于，所述塑性材料为PA3200尼龙粉末。
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- 2017-12-19 CN CN201711375417.6A patent/CN108095222B/zh active Active
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