CN108375318A

CN108375318A - 用于防弹头盔的装甲套件

Info

Publication number: CN108375318A
Application number: CN201710652641.9A
Authority: CN
Inventors: A.雅各布·甘诺尔
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-01-29
Filing date: 2017-08-02
Publication date: 2018-08-07

Abstract

本发明涉及头盔，该头盔是经设计以保护其佩戴者免受弹道冲击和弹片影响的头盔，尤其涉及由芳族聚酰胺纤维或超高分子量聚乙烯纤维材质的壳层构成的头盔。此类头盔众所周知，且为用于执法和类似军事用途的当前标准。本文中所描述的本发明允许头盔佩戴者快速且有效地将轻质陶瓷护甲嵌板附接到其头盔的外部，所述嵌板随后为佩戴者提供保护以免受更严重的威胁，所述威胁的程度达到且包含以每秒超过3000英尺行进的步枪弹，例如美军的M855。本发明的嵌板可快速移除，提供模块化和可调式覆盖，且经工程改造可适合于多种头盔设计。

Description

用于防弹头盔的装甲套件

技术领域

本发明总体上涉及附加装甲和保护性防弹头盔。更具体来说，本发明涉及附加装甲套件，其可增强轻质防弹头盔的保护能力。

背景技术

装甲装置：

防弹头盔通常用来吸收来自枪炮发射的射弹和爆炸引发的弹片碎片的冲击。头盔是最基本的基础性装甲组件，且通常由交织或层压纤维(最常见的是对位芳族聚酰胺(克维拉(kevlar))或超高分子量聚乙烯(UHMWPE))制成。

尽管其具有许多优点，例如，包含轻质构造、足以承受作战所伴随的快速装卸场景以及可耐久性使用等优点，但克维拉和UHMWPE头盔在正常使用中被评定为不能阻止来自步枪弹的直接射中。克维拉和UHMWPE头盔通常被评定为NIJ IIIa级标准，所述标准规定头盔必须抵抗被规定质量为8.1g(125gr)且速度为448m/s±9.1m/s(1470ft/s±30ft/s)的.357SIGFMJ平头型(FN)子弹以及规定质量为15.6g(240gr)且速度为436m/s±9.1m/s(1430ft/s±30ft/s)的.44大发射能量半金属外壳空心头(SJHP)子弹穿透。没有已知头盔被评定为更高标准；现有已知的头盔有时被评定为更低的标准，例如II级或IIa级。

相比之下，硬防弹衣通常被评定为NIJ III级(步枪)标准，所述标准规定防弹衣必须抵抗被规定质量为9.6g(147gr)且速度为847m/s±9.1m/s(2780ft/s±30ft/s)的7.62mmFMJ钢外壳子弹(美军称为M80)穿透。显而易见地，获得III级评定比IIIa评定要困难得多。而且，同样显而易见地，防弹衣所使用的III级标准与战时作战行动更为相关，因为步枪是世界上战斗人员的主要战场武器(且较之其它武器优势巨大)。

头部创伤占到了致命战斗损伤的较大比例。来自“持久自由军事行动”的伤亡统计显示，头部/颈部损伤显著多于胸部和腹部损伤相加的总和。而且，头部和颈部创伤通常比身体其它部位(例如，四肢)的战斗损伤更为致命，在所述其它部位处，战斗创伤极少是致命的。

尽管弹片和碎片诱发的头部损伤是一个重大问题，但大比例的致命战斗头部损伤是由高速度子弹穿透造成。众多研究支持这一结论，例如Gofrit等人的“战争损伤的准确解剖位置(Accurate Anatomical Location ofWarInjuries)”，其指出，尽管头部(额头以上)仅占身体表面积的3％，但其经受了接近15％的致命性子弹创伤。相比之下，头部经受的所有致命性子弹碎片创伤仅为6.6％，这表明现代防弹头盔对这一威胁应该提供更为充分的保护。

必须指出，对应于头骨额叶骨头以上的区域的头部前部承受了绝大部分的子弹创伤(在Gofit等人的研究中超过70％)，这提示，此区域尤其可得益于更有效的防弹保护。

因此，迫切需要能够抵御战场上通常遇到的步枪弹的防弹头盔，所述步枪弹通常来自例如7.62×39mm、5.56×45mm、5.8x42mm、5.45x39mm、7.62×54mmR和7.62×51mm的弹夹。从前述弹夹发射的枪弹的速度范围通常在2,200(7.62×39mm)到大致3,300英尺/秒(5.56×45mm SS109)。冲击能量范围在大致1,100ft·lbf到2,500ft·lbf。由步枪弹产生的速度和冲击能量远远超过(在一些情况下，大于两倍)防弹头盔通常被评定为能阻止的.44大发射能量枪弹的速度和冲击能量。

当前，还没有头盔或头盔用附加套件能够抵御全速度、钢芯步枪弹，例如常用的5.56×45mm M855。

发明内容

本发明提供一种用于使防弹头盔可抵御所述步枪弹的头盔附加组合件。而且，其重量相对较轻、可移除、能够调整以提供适应性的覆盖和保护水平、能够直接支持夜视和其它策略性装备，且能够适合于多种头盔设计和配置。

一种用于附接到防弹头盔的头盔附加组合件，包括：框架，其牢固地接合到厚度为3mm以上的陶瓷护甲元件，所述陶瓷护甲元件通过与防弹头盔所共用的前螺栓和后螺栓而附接到所述头盔的外壳，且其中所述陶瓷护甲元件和框架上钻有三孔或单孔或多孔图案钻孔，以允许直接附接光学、夜视以及其它策略性装备。

其中，所述框架是由以下多种中的一种的金属构成：铝、铝合金、镁、镁合金、铁、铁合金、钛、钛合金、铍、铍合金、非晶态金属合金。

所述框架是由以下多种中的一种的刚性复合材料构成：碳纤维编织物、单向碳纤维、芳族聚酰胺纤维、M5纤维、e型玻璃纤维、s型玻璃纤维。

所述组合件通过穿过钻到所述组合件和头盔中的小孔的螺钉或销钉而附接到所述头盔的壳体的外部。

所述组合件通过维可牢尼龙搭扣附接到所述头盔的壳体的外部。

所述框架由编织纤维构成，所述编织纤维构成的框架包封所述陶瓷护甲元件。

所述陶瓷护甲元件的材料选自以下材料中的一种或多种的混合：碳化硅、碳化硼、次氧化硼、氧化铝、氮化硅、硼化硅、硼化铝、硼化镁、硼化钾、硼化钇、六硼化钙、碳化钠硼、硅化镁、硼化铝镁、硼化铍、碳化钛、硼化钛、碳化钨、硼化钨、多晶硼、立方氮化硼、多晶金刚石。

所述陶瓷护甲元件的材料由陶瓷-金属复合物，其是由上述提及的所述材料中的一种或多种结合硅、铝、钛、铁、镁、铍、钪、铬、锆、钴、镍、钼、铜及其合金中的一个或者多个构成。

所述陶瓷护甲元件的材料是利用氮化硼纳米管、碳纳米管、石墨烯、氮化硼纳米片或其它纳米粒子加强件加强的纳米复合材料。

所述附加组合件可附接到所述头盔的不同位置。

本发明允许头盔佩戴者快速且有效地将轻质陶瓷护甲附加组合件粘附到头盔的外部，所述附加组合件随后为佩戴者提供保护以免受更严重的威胁，所述威胁的程度达到且包含以每秒超过3000英尺行进的步枪弹，例如美军的M855。本发明的附加组合件可快速移除，提供模块化和可调式覆盖，且经工程改造可适合于多种头盔设计。

附图说明

图1是本发明具体实施方式的装置的俯视图；

图2是本发明具体实施方式的装置的后视图；

图3是本发明具体实施方式的装置的正视图。

具体实施方式

如图1中所示，本发明的装甲系统将由两个到三个层组成：厚度为3到8mm的陶瓷层；高强度编织复合物的包层或框架；可选地，在陶瓷层后方的薄金属层。

理想情况下，陶瓷层由理论密度小于2.65克/立方厘米的陶瓷制成，例如次氧化硼(B₆O)、硼化硅(SiB₆)，或碳化硼(约B_4.3C到B_10.36C)。然而，其可以由较重陶瓷制成，例如碳化硅(SiC)、氮化硅(Si₃N₄)、氧化铝(Al₂O₃)，或所属领域的技术人员当前已知的其它装甲级陶瓷材料。陶瓷撞击面与由刚性芳族聚酰胺或超高分子量聚乙烯制得的防弹头盔相结合共同抵御射来的射弹和弹片。

优选情况下，包层或框架由例如TorayT800的高强度碳纤维复合物制成。然而，其可由标准级碳纤维组成，例如TorayT300、刚性芳族聚酰胺、e型玻璃纤维或s型玻璃纤维复合物、M5纤维复合物、玄武岩纤维复合物，或所属领域的技术人员当前已知的其它高强度编织材料。框架的作用是增大陶瓷的多击性能(multi-hitperformance)、缓解冲击之后的散裂，且充当结构框架。

不同于现有的步枪防弹头盔的设计(其依赖于厚厚的超高分子量聚乙烯层)，本发明的装置被证明更适合用于现代战场使用。超高分子量聚乙烯适合于抵御铅芯和某些低碳钢芯威胁，但不能抵御具有硬化钢芯的射弹，例如常见的M855、M855A1、M80A1和所谓的穿甲弹。前述M855、M855A1和M80A1枪弹虽未称为穿甲弹，但始终能穿透仅依赖于超高分子量聚乙烯的装甲。然而，本发明的陶瓷设计能够阻挡所有的上述威胁以及更多威胁。

而且，本发明的装置不会干扰夜视装备(NVG)、防弹护目镜和其它形式的策略性眼罩。进一步地优选地，本发明的装置经设计可与夜视装备和策略性工具一起结合使用。

皮卡汀尼导轨可以接合或附接到本发明的装置的所有表面。通信和目标获取装备由此可以附接到本发明的附加元件。

图1描绘本具体实施方式的装置的侧视图。其图示出附接到外部碳纤维壳层2的陶瓷层1。孔3用于附接夜视或其它策略性装备。狭槽4和6用于将装甲附加元件附接到头盔壳5。外部碳纤维包层具有编织性质，且允许将其与下层陶瓷区别开来。

图2描绘本具体实施方式的装置的后视图。狭槽7和8用于附接到头盔壳层。在所述图2中所示的本具体实施方式的表现形式中，后板9支撑侧板10和11。

图3描绘本具体实施方式的装置的正视图。孔12、13、14用于附接夜视装备以及其它策略性装备的其它零件。在所述图3中所示的本具体实施方式的表现形式中，螺栓15和16支撑前板19、侧板18和17。

因此，本具体方式提供的一种装甲装置，其能够抵御程度达到且包含硬化钢芯步枪弹的威胁，充分地保护头部的最脆弱部位，可以在不需要时快速移除，也可以支持夜视和策略性装备，且适合于常用装甲头盔，例如MICH、ACH、FAST和其它设计。

如所属领域的普通技术人员应了解，本具体实施方式的装置可大大减少或消除现有技术中用于防弹头部保护的装置的缺点和缺陷。

应注意，在本发明中使用时，术语“包括(comprises、comprising)”以及从词根项“包括(comprise)”导出的其它术语希望是开放性术语，其包含任何所陈述特征、元件、步骤或组件的存在，且不希望排除一个或多个其它特征、元件、整体、步骤、组件或其群组的存在或添加。

尽管显而易见，本文中公开的本发明的说明性实施例实现本申请的目的，但应了解，所属领域的普通技术人员可以设计众多修改和其它实施例。因此，应了解，希望所附权利要求书涵盖此类修改和实施例，所述修改和实施例属于本发明的保护范围内。

Claims

1.一种用于附接到防弹头盔的头盔附加组合件，其特征在于，包括：框架，其牢固地接合到厚度为3mm及以上的陶瓷护甲元件，所述陶瓷护甲元件通过与防弹头盔所共用的前螺栓和后螺栓而附接到所述头盔的外壳，且其中所述陶瓷护甲元件和框架上钻有三孔或单孔或多孔图案钻孔，以允许直接附接光学、夜视以及其它策略性装备。

2.根据权利要求1所述的组合件，其特征在于，所述框架是由以下多种中的一种金属构成：铝、铝合金、镁、镁合金、铁、铁合金、钛、钛合金、铍、铍合金、非晶态金属合金。

3.根据权利要求1所述的组合件，其特征在于，所述框架是由以下多种中的一种刚性复合材料构成：碳纤维编织物、单向碳纤维、芳族聚酰胺纤维、M5纤维、e型玻璃纤维、s型玻璃纤维。

4.根据权利要求1所述的组合件，其特征在于，所述组合件通过穿过钻到所述组合件和头盔中的小孔的螺钉或销钉而附接到所述头盔的壳体的外部。

5.根据权利要求1所述的组合件，其特征在于，所述组合件通过维可牢尼龙搭扣附接到所述头盔的壳体的外部。

6.根据权利要求1所述的组合件，其特征在于，所述框架由编织纤维构成，所述编织纤维构成的框架包封所述陶瓷护甲元件。

7.根据权利要求1所述的组合件，其特征在于，所述陶瓷护甲元件的材料是选自以下材料中的一种或多种的混合：碳化硅、碳化硼、低氧化硼(B₆O)、氧化铝、氮化硅、硼化硅、硼化铝、硼化镁、硼化钾、硼化钇、六硼化钙、碳化钠硼、硅化镁、硼化铝镁、硼化铍、碳化钛、硼化钛、碳化钨、硼化钨、多晶硼、立方氮化硼、多晶金刚石。

8.根据权利要求1所述的组合件，其特征在于，所述陶瓷护甲元件的材料是陶瓷-金属复合物，其是由权利要求7中提及的所述材料中的一种或多种结合硅、铝、钛、铁、镁、铍、钪、铬、锆、钴、镍、钼、铜及其合金中的一种或者多种构成。

9.根据权利要求1所述的组合件，其特征在于，所述陶瓷护甲元件的材料是利用氮化硼纳米管、碳纳米管、石墨烯、氮化硼纳米片或其它纳米粒子加强件加强的纳米复合材料。

10.根据权利要求1所述的组合件，其特征在于，所述附加组合件可附接到所述头盔的不同位置。