CN109579618B - 一种复合防弹衣 - Google Patents

Abstract

一种复合防弹衣，由外至内包括吸弹层、防护层、缓冲层以及吸能层；该吸弹层用于吸收子弹以避免流弹的产生，包括两碳纤维层和铝泡沫层，该铝泡沫层夹杂于两碳纤维层之间；该缓冲层用于将点冲击转换为面冲击；该吸收层用于吸收缓冲层的变形。本发明能有效避免流弹的产生以及过大的冲击力造成作战人员肋骨骨折的危险。

Description

一种复合防弹衣

技术领域

本发明涉及安全防护设备技术领域，具体涉及一种复合防弹衣。

背景技术

随着现代科技的发展，军事防护用品也越来越受到重视，防弹衣是用来防止弹头以及弹片对人造成伤害的单人防护用具。这对士兵的生命安全起着十分重要的保障，因此对防弹衣的防护性能提出了更高的性能要求。

现有的防弹衣主要是通过钢板、硬质合金或者氧化铝等陶瓷材料作为防护板来防止弹头弹片等对人造成伤害。但是传统的防弹衣由于最外层采用钢板，当子弹击中防弹衣时，子弹会有很大的概率发生弹射形成流弹，这可能会导致子弹反弹对其他的作战人员造成伤害；另外当现有的防弹衣被子弹击中时，由于受到力的冲击作用，虽然可以阻拦子弹对人体造成贯穿伤害，但是由于巨大的冲击力，仍会造成作战人员肋骨骨折等损伤。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的防弹衣结构过于简单、抵抗变形能力差，不能有效减少子弹与防弹衣碰撞后的冲击力以及子弹与防弹衣碰撞容易产生流弹等问题，提出一种复合防弹衣，旨在优化现有的防弹衣结构，能有效避免流弹的产生以及过大的冲击力造成作战人员肋骨骨折的危险。

本发明采用如下技术方案：

一种复合防弹衣，其特征在于：由外至内包括吸弹层、防护层、缓冲层以及吸能层；该吸弹层用于吸收子弹以避免流弹的产生，包括两碳纤维层和铝泡沫层，该铝泡沫层夹杂于两碳纤维层之间；该缓冲层用于将点冲击转换为面冲击；该吸能层用于吸收缓冲层的变形。

优选的，所述防护层为氧化铝陶瓷防护层。

优选的，所述缓冲层为负泊松比结构的缓冲层，其结构胞元是四角星形，同一行的胞元通过四角星的角连接在一起，相邻两行的胞元则是通过互补的形式错位连接。

优选的，所述吸能层包括内面板，其表面平铺有吸能胞。

由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、有效减少子弹与刚性防弹衣碰撞后可能产生的流弹。

子弹与传统的防弹衣钢板碰撞后，由于子弹直接与刚性材料接触碰撞，由于角度的偏差，因此会导致子弹在刚性面上产生偏移，从而产生流弹。所产生的流弹很有可能会对周围的作战人员产生伤害，因此我们应该尽量避免流弹的产生。

本发明通过改进传统的防弹衣，即在子弹与防弹衣的刚性结构碰撞之前，设置有密度较小的吸弹层，旨在防止子弹与刚性陶瓷碰撞之后会产生的角度偏移。当子弹与最外的吸弹层碰撞之后，子弹首先挤压最外层碳纤维并且将冲击力传递给下层的铝泡沫，铝泡沫受力压缩密度变大。这意味着，当子弹穿透碳纤维和铝泡沫之后由于周围的铝泡沫受挤压密度变大，子弹在该层发生偏移时不会产生过大的位移影响其他地方的吸能层结构，并且子弹会嵌入该层之中，从而有效避免流弹的产生。

2、可以有效避免过大冲击变形导致人员肋骨骨折的危险

本发明设计的复合结构防弹衣，在传统防弹衣硬质陶瓷板后设置有缓冲层和吸能层。缓冲层的目的是使子弹撞击防弹衣的点冲击转换为面冲击，从而大大降低了该点的冲击力。

当子弹的冲击力由防护层的氧化铝陶瓷传递给负泊松比缓冲层时，负泊松比结构具有很强的抗断裂能力，并且具有很强的韧性，这可以大大地增加子弹的受力面，起到缓冲力的作用。紧接着在缓冲层之后设置有吸能层，吸能层的目的是吸收缓冲层的变形，避免该变形直接传递给作战人员。吸能层由圆锥球胞平铺在一面板制成，当缓冲层受力变形之后会将变形首先传递给吸能胞，吸能胞受力变形，由于相邻吸能胞的间隔很小，所以当吸能胞变形到一定程度时，会影响其周围的吸能球胞，随着变形的深入，受影响的吸能胞也越多，这使得变形变得更加困难。正是由于这种变形—吸能球胞这种负反馈调节机制，可以最大限度的减少来自缓冲层的变形传递给作战人员，从而有效避免了因为过大的冲击力使得穿着防弹衣的作战人员肋骨骨折等的危险。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2为图1的局部放大图；

图3是吸弹层结构示意图；

图4是一层缓冲层结构组成示意图；

图5是吸能层结构示意图。

图中：100、防护层，200、吸弹层，201、碳纤维层；202、铝泡沫层；300、缓冲层，400、吸能层，401、吸能胞。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。

参见图1至图5，本发明提供的复合结构防弹衣，由外及内主要包括吸弹层200、防护层、缓冲层300以及吸能层400等，各层胶合。

其中吸弹层200包括两碳纤维层201和铝泡沫层202，铝泡沫层202夹杂于两碳纤维层201之间。碳纤维和传统的金属材料相比，具有强度大、模量高、密度低、线膨胀系数小等特点，铝泡沫作为填充材料密度小并且具有高吸收冲击能力。该层结构的目的是使子弹与防弹衣碰撞之后，防弹衣可以吸收子弹从而避免流弹的产生。

碳纤维具有很好的硬度，当子弹首先与碳纤维层201即碳纤维板接触时，碳纤维板会将集中的力扩散至较大面积的周围区域，由此碳纤维板夹层的铝泡沫层202会随之挤压，密度变得相对其他地方的铝泡沫较高。这种碳纤维板引起的局部密度变大有利于子弹在吸弹层200中由弹射而引起的位移不会超过该区域，这样子弹不会破坏其他地方的吸弹层200结构，有利于防弹衣更加均匀承受子弹的能力。另外当子弹射向防弹衣时，由于吸弹层200的铝泡沫密度很小子弹很容易穿透吸弹层，进而与第二层的防护层100产生碰撞。本发明的防护层100采用氧化铝陶瓷防护层。

传统的防弹衣产生流弹的原因是因为子弹直接接触刚性防护材料，从而导致子弹产生偏角。本发明在子弹直接接触刚性材料之前设置有密度较小的吸弹层200，目的是当子弹与刚性防护材料产生偏角之后，由于子弹完全浸入吸弹层200中，所以碰撞产生的流弹只会在吸弹层200中位移，不会弹射至其他地方，从而有效避免流弹对周围作战人员的伤害。

本发明防弹衣第三层缓冲层300采用一种负泊松比结构，该结构胞元是四角星形，同一行的胞元通过四角星的角连接在一起，相邻两行的胞元则是通过互补的形式错位连接。

负泊松比结构提高了材料的剪切模量、材料的抗缺口性能、抗断裂性能以及材料的回弹韧性等。当子弹碰撞第二层的氧化铝陶瓷防护层100后，势必会产生大量的能量，子弹将大量的能量通过陶瓷传递给负泊松比结构，由于负泊松比具有很高的韧性、各向角度延展性以及抗断裂能力，所以通过该结构可以将子弹所带来的的冲击尽可能的放大，即由最开始的点冲击经过负泊松比结构变为面冲击，从而使得冲击力逐步扩散变小。

本发明第四层即吸能层400，包括若干吸能胞401和内面板，该吸能胞401为圆锥球，其平铺在内面板上，该圆锥球可通过上下模具冲压成型，其材质为铝或其它。当第三层的负泊松比结构吸收子弹冲击后由点力变为面力之后，由于受到力的作用还是会产生相对位移。所以该吸能层400的目的是与上一层的缓冲层300形成互补的优势，充分吸收由负泊松比缓冲层300所带来的残余面力，从而可以有效防止由于过大的变形直接传递给作战人员导致肋骨断裂等的危险。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (3)

1.一种复合防弹衣，其特征在于：由外至内包括吸弹层、防护层、缓冲层以及吸能层；该吸弹层用于吸收子弹以避免流弹的产生，包括两碳纤维层和铝泡沫层，该铝泡沫层夹杂于两碳纤维层之间；该缓冲层用于将点冲击转换为面冲击；该吸能层用于吸收缓冲层的变形；所述缓冲层为负泊松比结构的缓冲层，其结构胞元是四角星形，同一行的胞元通过四角星的角连接在一起，相邻两行的胞元则是通过互补的形式错位连接。

2.如权利要求1所述的一种复合防弹衣，其特征在于：所述防护层为氧化铝陶瓷防护层。

3.如权利要求1所述的一种复合防弹衣，其特征在于：所述吸能层包括内面板，该内面板表面平铺有吸能胞。

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