DE60036068T2

DE60036068T2 - Verbesserte beschusssichere anordnung aus gewebe

Info

Publication number: DE60036068T2
Application number: DE60036068T
Authority: DE
Inventors: Fielder Stanton Phoenix LYONS
Original assignee: Simula Inc
Current assignee: BAE Systems Simula Inc
Priority date: 1999-03-12
Filing date: 2000-03-09
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2020-03-10
Also published as: WO2000055565A3; EP1110052A2; DE60036068D1; WO2000055565A9; CA2647155C; CA2331792C; CA2647155A1; US6526862B1; ES2292447T3; EP1110052B1; EP1110052A4; AU5865800A; CA2331792A1; WO2000055565A2; WO2000055565A8

Description

HINTERGRUND
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf durchschusshemmende Kleidungsstücke, wie weiche Körperschutzwesen, und ein Verfahren zum Konstruieren derselben. Schutzeinrichtungen und Textilstoffe dafür sind offenbart zum Beispiel in EP-A-0 967 071 , WO-A-00/42246 und GB-A2 235 929 . Die GB-A-2 235 929 bildet eine Grundlage für die unabhängigen Ansprüche.
Hintergrund der Erfindung
Im Einsatz benötigen Gesetzeshüter, militärisches Personal und Personen in ähnlich gefährlichen Berufen einen Schutz gegenüber Flugkörpern, wie Geschossen, Schrot, Granatsplittern, Messern und Bajonetten. Historisch hat der dieser Anforderungen bewältigende Stand der Technik einen Durchschlagschutz auf Kosten der Mobilität, Flexibilität und der Fähigkeit, Wärme und Feuchtigkeit abzuleiten, bereitgestellt. Durch Verwenden von schweren und steifen Materialien, wie Stahl und Kunststoff, haben schusssichere Kleidungsstücke einen adäquaten Durchschlagschutz geliefert, aber mit einer beachtlichen Unannehmlichkeit für den Benutzer hinsichtlich Gewicht, Dicke, Steifigkeit und Atmungsfähigkeit.
Verschiedene Spezifikationen hinsichtlich der Schusssicherheit erfordern verschiedene minimale Leistungsanforderungen, um zahlreiche Bedrohungsarten zu vereiteln. Ein Beispiel einer Spezifikation hinsichtlich einer Schusssicherheit ist der Standard 0101.03 des National Institute of Justice (NIJ) „Ballistic Resistance of Police Body Armor". Dieser Standard klassifiziert den Körperschutz durch den Grad der Leistungsfähigkeit hinsichtlich einer Schusssicherheit in sechs spezifische Arten. Diese sechs Arten sind mit zunehmenden Sicherheitsgraden die Typen I, II-A, II, III-A, III und IV. Die ersten vier dieser Schutzgrade, die Typen I, II-A, II und III-A, schützen gegen Bedrohungen mit Handfeuerwaffen und sind typischerweise weiche Panzerschutzwesten, die auf einer gewöhnlichen Grundlage getragen werden. Die Typen III und IV sind andererseits typischerweise Hartpanzer, die gegenüber höchsten Bedrohungen schützen, einer 308 Winchester Vollmetallmantel Munition bzw. einer Panzersprengmunition. Für jede der sechs NIJ-Bedrohungsgrade muss der Panzer nicht nur einen spezifizierten Projektiltyp und eine Anzahl von Schüssen abwehren, sondern muss auch die Verformungstiefe in einer Tonhinterfütterung des Panzers auf 44 mm oder weniger begrenzen.
Der NIJ-Typ I liefert einen Schutz gegenüber zum Beispiel einem 28 Spezial Rundkopf Bleigeschoss, das mit 25 g m/s (850 Fuß/Sekunde) auftrifft, eine 22er Hochgeschwindigkeits-Bleikugel für einen langen Gewehrlauf, die mit 320 m/s (1050 Fuß/Sekunde) auftrifft. Der NIJ-Typ II-A liefert einen Schutz zum Beispiel gegenüber einem 357 Magnum Mantel-Flachkopfgeschoss, das mit 381 m/s (1250 Fuß/Sekunde) auftrifft, und 9 mm Vollmantelgeschoss, das mit 332 m/s (1090 Fuß/Sekunde) auftrifft. Der NIJ-Typ II-Standard liefert einen Schutz zum Beispiel gegenüber einer 357er Magnum, die mit 425 m/s (1395 Fuß/Sekunde) auftrifft und einem 9 mm Vollmantelgeschoss, das mit 358 m/s (1175 Fuß/Sekunde) auftrifft.
Der NIJ-Typ III-A Panzerungsstandard erfordert den höchsten Schutzgrad für Bedrohungen mit Handfeuerwaffen. Er liefert einen Schutz zum Beispiel gegenüber einer 44er Magnum Blei Semi-Wadcutter Geschosse mit Gaschecks, die mit einer Geschwindigkeit von 427 m/s (1400 Fuß/Sekunde) oder weniger auftreffen und 9 mm Vollmantelgeschosse, die mit einer Geschwindigkeit von 427 m/s (1400 Fuß/Sekunde) oder weniger auftreffen. Ein den Typ III-A Standard befriedigender Panzer liefert auch einen Schutz gegenüber geringerer Bedrohungsgrade vom Typ I, Typ II-A und Typ II.
Die Typen III und IV sind für leistungsstarke Kugel- bzw. Panzersprengprojektile und werden typischerweise während taktischer Operationen verwendet, bei welchen ein höherer Schutz erforderlich ist. Der Typ III Panzer schützt gegenüber 7,62 mm Vollmantelgeschossen (US Militärbezeichnung M80), die mit einer Geschwindigkeit von 838 m/s (2750 Fuß/Sekunde) oder weniger auftreffen, während er gleichzeitig einen Schutz gegenüber Bedrohungen geringerer NIJ Panzerungsgrade bereitstellt. Der Panzerungstyp IV schützt gegenüber 30 bis 60 Panzerexplosionsladungen, die mit einer Geschwindigkeit von 869 m/s (2850 Fuß/Sekunde) auftreffen.
Einige durchschusshemmende Kleidungsstücke des Standes der Technik verwenden in Verbindung mit gewebtem Material verstärkte Kunststoffplatten, die dick, unhandlich und schwer zu verbergen sind. Zusätzlich zur Behinderung der Mobilität erzeugt diese Konstruktion eine Sicherheitsgefahr Angreifer das durchschusshemmende Kleidungsstück sehen können und stattdessen auf den Kopf zielen. Ein Beispiel dieser Arten von Kleidungsstücken sind Westen, die hergestellt werden von Safari Land unter dem Produktnamen Hyper-Lite^TM, welche Platten aus verstärktem Kunststoffhybrid, Spectra Shield^TM, beinhalten. Die Spectra Shield^TM Platten sind weniger flexibel als Gewebematerial und führen zu einer Weste, die steif, dick und unkomfortabel zu tragen ist. Ferner belüftet der undurchlässige Kunststoff nicht und leitet Wärme oder Feuchtigkeit nicht ab, was einen zusätzlichen Komfortnachteil für den Benutzer verursacht.
Weitere durchschusshemmende Kleidungsstücke des Standes der Technik vermeiden den steifen verstärkten Kunststoff und verwenden stattdessen ausschließlich Textilgewebeplatten. Zum Beispiel offenbart US Patent Nr. 5,479,659 ein durchschusshemmendes Kleidungsstück aus Textilgewebe, das eine Weste erzeugt, die flexibler, verdeckbar und tragbarer ist als die Westen, die verstärkten Kunststoff verwenden. Obwohl diese Art einer Textilgewebeweste im Vergleich zu kunststoffverstärkten Westen leicht ist, belastet die Weste nach wie vor den Benutzer mit einem beachtlichen Gewicht pro Einheitsfläche (bezeichnet als Flächengewicht) in der Größenordnung von 4,88 kg/m² (1,0 lbs/ft²) für eine aus Aramidfasern gestaltete Weste, welche die Anforderungen des NIJ Grades III-A erfüllt.
Um das Flächengewicht weiter zu verringern, die Leistungsfähigkeit aber beizubehalten, verwenden Hersteller gestapelte Textilfasern aus hochleistungsfähiger p-Phenylenbenzobisoxazol (PBO) Faser, zum Beispiel Zylon^® von Toyobo, Inc. Gegenwärtig wird die leichteste weiche Körperpanzerung hergestellt durch Second Chance Body Armor, Inc. unter dem Produktnamen Ultima^TM. Unter Erfüllung der NIJ-Standards sind die Flächengewichte Ultima^TM 2,39 kg/m² (0,49 lbs/ft²) für NIJ 0101.03 Typ II-A, 3,93 kg/m² (0,60 lbs/ft²) für NIJ 0101.03 Typ II und 3,76 kg/m² (0,77 lbs/ft²) für JIJ 0101.09 Typ III-A. Obwohl das Flächengewicht im Vergleich zu anderem Stand der Technik verringert wurde, ist die Second Chance Ultima^TM noch nicht optimal.
In allem sollte das durchschusshemmende Kleidungsstück komfortabel zu tragen sein und sollte eine Durchschusssicherheit liefern, die die für seine Verwendung anwendbaren Standards erfüllt. Für das Bereitstellen von Komfort sollte das durchschusshemmende Kleidungsstück flexibel sein, sollte dünn und verdeckbar sein, sollte eine adäquate Belüftung liefern, die dem Benutzer ermöglicht, Wärme und Feuchtigkeit abzuleiten, und äußerst wichtig, sollte leicht sein, um die Gesamtbelastung auf den Benutzer zu minimieren. Ein Schwerpunkt auf den Komfort überträgt sich direkt auf einen verbesserten Schutz, da komfortable Kleidungsstücke häufiger als lästige Kleidungsstücke getragen werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist eine verbesserte Textilstoffpanzerung zur Verwendung in durchschusshemmenden Kleidungsstücken in Übereinstimmung mit Anspruch 1. Die Textilstoffpanzerung ist aus hochleistungsfähigen Textilfasern konstruiert, die in Übereinstimmung mit Anspruch 14 in einer quasi-isotropischen Ausrichtung angeordnet sind. Diese quasi-isotropische Ausrichtung ist effektiver hinsichtlich einer Verteilung der Auftreffenergie bei minimalem Flächengewicht im Vergleich zu Verfahren des Standes der Technik, die einfach Textillagen stapeln.
Die erste bevorzugte Ausführungsform verwendet p-Phenylenbenzobisoxazol (PBO)-Fasern, wie dies im Handel erhältlich sind als gesponnenes Zylon^®-AS, 500-Denier. Die PBO-Faser sorgt für eine größere Schneidfestigkeit gegenüber jeder anderen hochleistungsfähigen Faser.
Die zweite bevorzugte Ausführungsform verwendet Aramidfasern, zum Beispiel Kevlar^TM, KM2^TM oder Twaron^TM.
Eine dritte bevorzugte Ausführungsform verwendet Polyethylenfasern mit ultra hohem Molekulargewicht, zum Beispiel Spectra^TM oder Dyneema^TM.
Abwechselnde Lagen der hochleistungsfähigen Textilfaser werden in einer quasi-isotropen Ausrichtung positioniert. Diese Ausrichtung erzeugt ein Kleidungsstück, das weniger als jede vorherige weiche Textilstoffpanzerung wiegt, aber nach wie vor eine äquivalente Durchschusssicherheit in Übereinstimmung mit den Spezifikationen hinsichtlich Geschwindigkeit und stumpfe Einwirkung des NIJ-Standards 0101.03 sorgt. Die vorliegende Erfindung liefert eine Durchschusssicherheit, die äquivalent ist zu den Kleidungsstücken des Standes der Technik des NIJ-Grades III-A, bei einer signifikanten Reduktion des Flächengewichts, das heißt, einer Reduktion des Flächengewichts von mehr als 10% auf weniger als 3,37 kg/m² (0,69 lbs/ft²), wenn die PBO-Faser verwendet wird, im Vergleich zu den 3,76 kg/m² (0,77 lbs/ft²) von Second Chance Ultima^TM. Zusammen mit einer Reduktion des Flächengewichts liefert die verbesserte Textilpanzerung dem Benutzer ein leichteres, flexibleres, kompakteres und bezüglich Wasserdampfs atmungsfähigeres Kleidungsstück.
Um die quasi-isotrope Ausrichtung zu erhalten, ist die Hochleistungsfaser zu einem Textilstoff mit gleichseitiger Leinwandbindung gewebt, zum Beispiel in etwa 10 × 10 Fäden/cm (25 × 25 Fäden/Inch) und etwa 0,112 kg/m² (3,3 oz/yd²). Mehrere Lagen des Textilstoffes werden kombiniert, um das durchschusshemmende Füllstoffmaterial für eine Weste zu erzeugen. Die Anzahl von Textilstofflagen wird bestimmt durch die durchschusshemmende Anforderung, zum Beispiel den geforderten NIJ- Grad. Die einzelnen Textilstofflagen werden so abgewechselt, dass die Ketten- und Schussrichtung einer Textilstofflage in einem im Wesentlichen anderen Winkel zu der Ketten- und Schussrichtung der zweiten Lage ausgerichtet ist. Ein im Wesentlichen anderer Winkel liegt im Bereich von 20 bis 70°, wobei in diesem Bereich Beispiele geeigneter Ausrichtungswinkel umfassen 45°, 22,5°, 30°, 60° und 67,5°. Das Positionieren jeder Lage im Hinblick auf angrenzende Lagen erzeugt die quasi-isotrope Ausrichtung.
Als eine Alternative zum Positionieren von Textilstofflagen in Ausrichtungswinkeln, kann der Textilstoff selbst mit seinen Fasern in einem anderen Winkel als 0/90° ausgerichtet sein, um die quasi-isotrope Ausrichtung zu erzeugen. Diese Ausrichtung kann herbeigeführt werden unter Verwendung neuartiger Webverfahren oder anderen Verfahren als einem Wegvorgang.
Der gewebte Textilstoff wird geschnitten, so dass die Größe und die Form für jede Westenkomponente passen, wodurch ein maßgeschneiderter Sitz geschaffen wird. Textilschneider schneiden alle Rohmaterialien für den durchschusshemmenden Füllstoff, Decklagen und Träger.
Die mehreren Lagen aus orientiertem, geschnittenen Textilstoff werden dann vorzugsweise mit einem Nähvorgang durchgesteppt, zum Beispiel eine 25 bis 51 mm (1 bis 2 Inch) Diamantmusternaht unter Verwendung eines hochleistungsfähigen Fadens, wie Kevlar^TM. Die Naht überdeckt die Fläche des gesamten durchschusshemmenden Füllstoffmaterials der Weste. Obwohl vorgezogen, wird ein Nähen nicht für die vorliegende Erfindung benötigt, um die vorgesehene Leistungsfähigkeit zu erhalten.
Der durchschusshemmende Füllstoff wird dann zum Schutz gegenüber der Umwelt und ultravioletter Strahlung in einer Hülle angeordnet. Der Füllstoff und die Hülle werden dann in einem Träger der Textilweste angeordnet, der so ausgebildet ist, dass dieser unterhalb einer Uniform oder eines Hemdes zum verdeckten Schutz ge tragen werden kann. Der CoolMax^TM von Dupont ist ein Beispiel eines geeigneten Westen-Trägerstoffes, der auf der Innenseite des Trägers getragen werden kann, während ein Poly-Baumwoll-Mischstoff typischerweise für die Außenfläche des Trägers verwendet wird. Der Träger wird mit verstellbaren Schulter- und Seitenriemen zusammengenäht. Vorzugsweise ist das Gewebe aus Nylon und sind die Befestiger alle ein Haken- und Schlingensystem.
Die Erfindung arbeitet in der folgenden Weise. Der durchschusshemmende Füllstoff liefert den durchschusshemmenden Schutz. Wenn ein Geschoss oder ein anderes Projektil auf die Weste einschlägt, wird die kinetische Energie von dem Projektil in den durchschusshemmenden Füllstoff übertragen. Die quasi-isotrope Ausrichtung der Faserlagen liefert eine weitreichende Verteilung der Energie und verringert ein Schlagtrauma weitestgehend. Die Fasern in dem Textilstoff werden gezogen und die Steppung oder Naht der Textillagen reduziert das Schlagtrauma weiter, wie dies durch die Verformungstiefe in einer Ton-Hinterfütterung definiert ist.
Demgemäß ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine durchschusshemmende Textilpanzerung mit vorher unerreichbarem minimalem Flächengewicht, Masse und Dicke, die noch globale ballistische Standards erfüllt, zum Beispiel die NIJ-Spezifikationen zur Geschwindigkeit und zum Schlagtrauma, Standard 0101.03 Typ III-A und weniger.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine durchschusshemmende Textilpanzerung zu schaffen, die flexibel ist und dem Benutzer ermöglicht, sich frei zu bewegen und alle Funktionen durchzuführen, die er ohne die Panzerung durchführen könnte.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine durchschusshemmende Textilpanzerung zu schaffen, die gut belüftet, atmungsaktiv ist und eine Verteilung von Wärme und Feuchtigkeit ermöglicht, wodurch es in heißen Klimabereichen für den Benutzer kühl und bequem bleibt.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine durchschusshemmende Textilpanzerung von minimaler Dicke zu schaffen, derart, dass ihre Verwendung unter anderen Kleidungsstücken unauffällig ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gewebte textile durchschusshemmende Panzerung zu schaffen, unter Verwendung einer allgemein erhältlichen Hochleistungsfaser (z.B., Zylon^®, Kevlar^TM, Twaron^TM, Spectra^TM, Dyneema^TM oder KM2^TM), die in einer quasi-isotropen Ausrichtung angeordnet sind.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mehrzweck-Schutzkleidung unter Verwendung einer durchstich- und/oder schnitthemmenden Textilpanzerung zu schaffen.
Es ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen durchschusshemmendes Kleidungsstück zu schaffen, das durch den gesamten Füllstoff durch genäht werden kann, was den Zusammenbau des Kleidungsstücks leichter macht als die arbeitsintensivere Konstruktion von Füllstoffen des Standes der Technik, in welcher zwei oder mehr separate Füllstoffpakete zusammengesteppt werden. Zudem kann die vorliegende Erfindung mit jedem Nähverfahren verwendet werden.
Diese und weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung werden in größerem Detail in der detaillierten Beschreibung der Erfindung, den angehängten Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen beschrieben. Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung ausgeführt, werden aus der Beschreibung deutlich oder können bei der praktischen Umsetzung der Erfindung erfahren werden.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm des durchschusshemmenden Kleidungsstückes;
1A ist ein schematisches Diagramm eines Querschnitts des in 1 gezeigten durchschusshemmenden Kleidungsstückes entlang einer Linie 1A-1A;
2 ist ein schematisches Diagramm des durchschusshemmenden Füllstoffes;
3 ist ein schematisches Diagramm einer Schnittansicht des durchschusshemmenden Füllstoffes;
3A ist ein schematisches Diagramm einer Draufsicht einer Textillage des durchschusshemmenden Füllstoffes;
3B ist ein schematisches Diagramm einer Draufsicht einer Textillage des durchschusshemmenden Füllstoffes;
3C ist ein schematisches Diagramm von Textillagen des durchschusshemmenden Füllstoffes, die in einer quasi-isotropen Ausrichtung als eine Weste zusammengebaut sind.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die 1 und 1A sind schematische Diagramme der primären Komponenten des durchschusshemmenden Kleidungsstückes, einschließlich eines äußeren Westenträgers 11, einer Schutzhülle 12 für den durchschusshemmenden Füllstoff, einen durchschusshemmenden Füllstoff 13 und eine Fasernaht 14. Beim Untersuchen der Konstruktion von innen nach außen wird der durchschusshemmende Füllstoff 13 durch die Fasernaht 14 zusammengehalten und wird in der Schutzhülle 12 aufgenommen, welche wiederum in dem äußeren Westenträger 11 aufgenommen wird.
Der äußere Westenträger 11 wird mit den einstellbaren Schulterriemen 15 und Seitenriemen 16 zusammengenäht. In der bevorzugten Ausführungsform ist das Gewebe des Westenträgers Nylon und sind alle Befestiger Haken und Schlingen.
Die durchschusshemmende Füllstoffhülle 12 ist vorzugsweise aus einem leichten wasserfesten Material, um den durchschusshemmenden Füllstoff 13 gegenüber einer umweltbedingten Beschädigung zu schützen (z. B. Schweiß, Körperöle, petrochemische Flecken und ultraviolettes Licht).
2 zeigt den durchschusshemmenden Füllstoff 13 in die Form einer Weste geschnitten und durch die Fasernaht 14 in einem Diamantmuster zusammengehalten, vorzugsweise etwa 25 × 51 mm (1'' × 2'') breite Diamantformen mit 90° Ecken.
Die 3, 3A, 3B und 3C zeigen die quasi-isotrope mehrfache Lagenkonstruktion des ballistischen Füllstoffs 13. 3 ist ein schematisches Diagramm einer Schnittansicht des durchschusshemmenden Füllstoffes, die die abwechselnden Lagen 35 und 36 zeigt, wie sie durch die Naht 14 zusammengehalten werden. 3A zeigt eine 0/90° Lage 35, mit Kett- und Schussrichtung der Textillage bei 0° und 90°. 3B zeigt eine –45/+45° Lage 36 mit der Kett- und Schussrichtung der Textillage bei –45° und +45°. Sowohl die 0/90! Lage 35 als auch die –45/+45° Lage 36 sind aus Hochleistungsfasern konstruiert, die einen Webstoff mit gleichzeitiger Leinwandbindung verwebt sind.
3C zeigt ein Beispiel, wie die Textillagen in einer quasi-isotropen Ausrichtung in einer Weste zusammengebaut sind. Jede Textillage ist mit 45° in Bezug zu einer angrenzenden Lage ausgerichtet. Wie in 3C gezeigt ist, ist die erste Lage 38 mit den Kettfäden in der 0° Position ausgerichtet und hat die zweite Lage 39 die Kettfäden in der 45° Position. Obwohl nicht dargestellt, würde eine dritte Lage die Kettfäden wieder in der 0° Position haben und würde sich dieses Muster über mehrere Lagen wiederholen.
In der bevorzugten Ausführungsform hat das resultierende Textilgewebe etwa 10 × 10 Fäden/cm (25 × 25 Fäden/Inch) und etwa 0,112 kg/m² (3,3 oz/yd²). Ein schwerer Textilstoff als 0,112 kg/m² (3,3 oz/yd²) kann verwendet werden, aber die Leistungsfähigkeit neigt dazu, sich mit zunehmendem Gewicht des Textilstoffes zu verringern. Ein leichterer Textilstoff als 0,112 kg/m² (3,3 oz/yd²) kann verwendet werden, aber benötigt zusätzliche Kosten für weitere Lagen und erzeugt Schwierigkeiten bei der Handhabung der erhöhten Anzahl von Lagen, um eine Beschädigung des Gewebes zu vermeiden.
Wie in den 3 und 3C gezeigt ist, werden einzelne Textillagen gestapelt, so dass die Kett- und Schussrichtung der 0/90° Lage 35 in einem Winkel von 45° zu der Kett- und Schussrichtung der –45/+45° Lage 36 ausgerichtet ist. Die wechselnden Kett- und Schussrichtungen erzeugen die quasi-isotrope Ausrichtung der Textillagen.
In der bevorzugten Ausführungsform beträgt der Ausrichtungswinkel 45°. Andere geeignete Winkel können jedoch 22,5°, 30°, 60° und 67,5° umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Zudem könnten inkrementale Ausrichtungswinkel verwendet werden, um die Reaktion der verwendeten speziellen Hochleistungsfaser zu optimieren.
In 3 ist die Anzahl der abwechselnden Lagen nur zu Darstellungszwecken gezeigt. Die genaue Zahl der Textillagen wird bestimmt durch anwendbare ballistische Spezifikation, zum Beispiel den geforderten NIJ-Typ. Unter Verwendung einer PBO-Faser, wie Zylon^®, erfordert die vorliegende Erfindung eine minimale Anzahl von Lagen und deshalb ein minimales Flächengewicht, um den anwendbaren globalen Schutzstandard, zum Beispiel die NIJ-Standards, zu erfüllen. Zum Beispiel benötigt die vorliegende Erfindung, um einen Typ II-A-Schutz zu schaffen, etwa 19 Lagen in quasi-isotroper Ausrichtung, mit einem Flächengewicht von etwa 2,15 kg/m² (0,44 lbs/ft²). Um einen Typ II-Schutz zu schaffen, benötigt die vorliegende Erfindung etwa 23 Lagen in quasi-isotroper Ausrichtung mit einem Flächengewicht von etwa 2,59 kg/m² (0,53 lbs/ft²). Schließlich benötigt die vorliegende Erfindung, um einen Typ III-A-Schutz zu schaffen, etwa 30 Lagen in einer quasi-isotropen Ausrichtung, mit einem Flächengewicht von etwa 3,37 kg/m² (0,69 lbs/ft²). Zudem könnte die vorliegende Erfindung in Abhängigkeit von der Qualität der Faser, dem Gewebe und der Naht jeden Schutzgrad mit bis zu etwa drei Lagen weniger erreichen, was die Flächengewichtsbereiche für jeden Grad wie folgt ergibt: etwa 1,81 bis 2,15 kg/m² (0,37 bis 0,44 lbs/ft²) für Typ II-A, etwa 2,25 bis 2,59 kg/m² (0,46 bis 0,53 lbs/ft²) für Typ II und etwa 3,03 bis 3,37 kg/m² (0,62 bis 0,69 lbs/ft²) für Typ III-A. So liefert die vorliegende Erfindung deutliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik beim Minimieren des Flächengewichts und der Dicke der Textilpanzerung.

Ein jüngerer Test durch ein zertifiziertes NIJ-Labor zeigt ein spezifisches Beispiel für die höhere Leistungsfähigkeit der vorliegenden Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik. Das Labor testete sowohl die vorliegende Erfindung als auch ein Design des Standes der Technik in Übereinstimmung mit JIJ 0101.03 für den Grad III-A. Die Tabelle 1 unten fasst die Ergebnisse wie folgt zusammen: Tabelle 1:

Panzerung Design	Flächen-Gewicht (lbs/ft²) kg/m²	9 mm Vollmantelgeschoss		44 Magnum
		Mittelwert RSS* (mm)	Mittelwert V₅₀** (ft/s) m/s	Mittelwert RSS* (mm)	Mittelwert V₅₀** (ft/s) m/s
Vorliegende Erfindung	(0,69) 3,37	26	(1808) 551	34	(1756) 535
8. Generation Second Chance Ultima	(0,77) 3,75	26	(1758) 536	36	(1635) 498

*Mittelwert RSS (Rückseitensignatur) = Mittel von vier 1. Schuss-Tonverformungsmessungen
**Mittelwert V₅₀ = Mittelwert von zwei V₅₀ Geschwindigkeitstests

Wenn die Textillagen gestapelt und in Kleidungszuschnitte geschnitten sind, werden die Lagen zusammengenäht, um den ballistischen Füllstoff zusammenzustellen. 2 zeigt den vollständig konstruierten durchschusshemmenden Füllstoff 13, wobei mehrere Lagen Textilstoff zusammengenäht sind. Das Nähen kann mit einer beliebigen geeigneten Hochleistungsfaser erfolgen, wie beispielsweise p-Phenylenbenzobisoxazol, Aramid und Polyethylen mit ultra hohem Molekulargewicht. In der bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Naht 14 mit einem Hochleistungsfaden Kevlar^TM in einem etwa 25 × 51 mm (1'' bis 2'') Diamantmuster, wobei die Ecken der Diamanten 90°-Winkel haben. Wie in 2 gezeigt ist, überdeckt die Naht 14 die gesamte Fläche des durchschusshemmenden Füllstoffes 13. Vorzugsweise sind die Textillagen über die gesamte Oberfläche der Panzerung unter Verwendung eines Fadens Kevlar^TM, Größe FF, mit 3,2 bis 3,6 Stichen pro cm (8 bis 9 Stichen pro Inch) zusammengenäht. Andere Nähtechniken, wie solche, die eine höhere Flexibilität verleihen, können jedoch verwendet werden, um die Tragbarkeit des Kleidungsstückes zu verbessern.
Die vorstehende Offenbarung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurde zu Zwecken der Darstellung und Beschreibung präsentiert. Es ist nicht beabsichtigt, dass dies erschöpfend ist, oder die Erfindung auf die offenbarten präzisen Formen zu beschränken. Viele Variationen und Modifikationen der hier beschriebenen Ausführungsformen werden für den Fachmann im Lichte der obigen Offenbarung deutlich. Der Schutzbereich der Erfindung wird nur die hier angehängten Ansprüche definiert und durch eine Äquivalente.

Claims

Durchschusshemmende Panzerung mit wenigstens drei Lagen (35, 36; 38, 39) eines durchschusshemmenden Materials, wobei die wenigstens drei Lagen einen einzigen hochleistungsfähigen Fasertyp umfassen und eine einer gegebenen Lage zugeordnete wechselnde Orientierung in einer Ketten- und Schussrichtung haben, wobei eine Ketten- und Schussrichtung in einer ersten Lage und eine Ketten- und Schussrichtung in einer zweiten Lage angrenzend an die erste Lage wesentlich unterschiedlich sind, wobei die erste Lage und die zweite Lage in einer quasi isotropen Orientierung positioniert sind, und wobei eine Ketten- und Schussrichtung einer dritten Lage angrenzend an die zweite Lage und nicht angrenzend an die erste Lage in etwa die gleiche ist, wie diejenige der ersten Lage, wobei die zweite Lage und die dritte Lage in einer quasi-isotropen Position positioniert sind, und wobei die erste Lage, die zweite Lage und die dritte Lage zusammengenäht sind.
Durchschusshemmende Panzerung nach Anspruch 1, in welchem ein zwischen der Ketten- und Schussrichtung der ersten Lage und der zweiten Lage gebildeter Winkel von 20° bis 70° Grad beträgt.
Durchschusshemmende Panzerung nach Anspruch 1, in welcher die durchschusshemmende Panzerung eine ausreichende Anzahl von Lagen umfasst, um ein 44er Magnum Blei Semi-Wadcutter Geschoss mit Gascheck, das mit einer Geschwindigkeit von 427 m/s (1400 ft/s) auftrifft und ein 9 mm Vollmantelgeschoss, das mit einer Geschwindigkeit von 427 m/s (1400 ft/s) auftrifft, mit einer Verformungstiefe in einer Ton-Hinterfütterung hinter der durchschusshemmenden Panzerung, die auf 44 mm oder weniger begrenzt ist, abzuwehren.
Durchschusshemmende Panzerung nach Anspruch 1, in welcher die wenigstens drei Lagen eine Flächendichte von etwa 3,03 bis 3,71 kg/m² (0,62 bis 0,76 lbs/ft²) haben und eines von einem 44er Magnum Blei Semi-Wadcutter Geschoss mit Gascheck, das mit einer Geschwindigkeit von 427 m/s (1400 ft/s) auftrifft, und einem 9 mm Vollmantelgeschoss, das mit einer Geschwindigkeit von 427 m/s (1400 ft/s) auftrifft, mit einer Verformungstiefe in einer Ton-Hinterfütterung hinter der durchschlaghemmenden Panzerung, die auf 44 mm oder weniger beschränkt ist, abwehren.
Durchschusshemmende Panzerung nach Anspruch 1, in welcher die wenigstens drei Lagen eine Flächendichte von etwa 1,81 bis 2,34 kg/m² (0,37 bis 0,48 lbs/ft²) haben und eines von einem 357er Magnum Mantel-Flachkopfgeschoss, das mit 381 m/s (1250 ft/s) auftrifft, und einem 9 mm Vollmantelgeschoss, das mit 332 m/s (1090 ft/s) auftrifft, mit einer Verformungstiefe in einer Ton-Hinterfütterung hinter der durchschlaghemmenden Panzerung, die auf 44 mm oder weniger beschränkt ist, abwehren.
Durchschlaghemmende Panzerung nach Anspruch 1, in welcher die wenigstens drei Lagen eine Flächenmasse von etwa 2,25 bis 2,88 kg/m² (0,46 bis 0,59 lbs/ft²) haben und eines von einem 357er Magnum, das mit etwa 425 m/s (1395 ft/s) auftrifft, und einem 9 mm Vollmantelgeschoss, das mit etwa 358 m/s (1175 ft/s) auftrifft, mit einer Verformungstiefe in einer Ton-Hinterfütterung hinter der durchschusshemmenden Panzerung, die auf 44mm oder weniger beschränkt ist, abwehren.
Durchschlaghemmende Panzerung nach Anspruch 1, in welcher die wenigstens drei Lagen durch Nähen (14) über die gesamte Fläche der ersten Lage und der zweiten Lage aneinander angebracht sind.
Durchschusshemmende Panzerung nach Anspruch 7, in welcher das Nähmaterial eine Hochleistungsfaser in einem Diamantmuster ist, wobei jeder Diamant des Diamantmusters etwa 25 mm (1 inch) bis 51 mm (2 inch) breit ist.
Durchschusshemmende Panzerung nach Anspruch 8, in welcher das Nähmaterial eine Faser ist aus der Gruppe bestehend aus im Wesentlichen p-Phenylenbenzobisoxazol, Aramid und Polyethylen mit ultra hohem Molekulargewicht.
Durchschusshemmende Panzerung nach Anspruch 1, in welcher die Hochleistungsfaser ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus im Wesentlichen p-Phenylenbenzobisoxazol, Aramid und Polyethylen mit ultra hohem Molekulargewicht.
Durchschusshemmende Panzerung nach Anspruch 1, in welcher die wenigstens drei Lagen aus einem Textilstoff mit gleichseitiger Leinwandbindung bestehen.
Durchschusshemmende Panzerung nach Anspruch 11, in welcher der Textilstoff mit gleichseitiger Leinwandbindung etwa 10 × 10 Fäden/cm (25 × 25 Fäden/inch) und etwa 0,112 kg/m² (3,3 oz/yd²) hat.
Durchschusshemmende Panzerung nach Anspruch 1, in welcher die Ketten- und Schussrichtung der ersten Lage und dritten Lage eines Trios von aufeinander folgenden Lagen 0/90° Grad ist und in welcher die Ketten- und Schussrichtung der zweiten Lage des Trios aufeinander folgender Lagen 0/45° Grad ist.
Verfahren zum Konstruieren einer durchschusshemmenden Kleidung, mit: (a) Aufbauen einer ersten Lage aus einem durchschusshemmendem Material mit einer ersten Ketten- und Schussrichtung; (b) Aufbringen einer zweiten Lage eines durchschusshemmendem Materials mit einer zweiten Ketten- und Schussrichtung auf der Oberseite der ersten Lage, derart, dass die erste Ketten- und Schussrichtung in einem Winkel liegt, der sich wesentlich von der zweiten Ketten- und Schussrichtung unterscheidet, wobei die erste Lage und die zweite Lage zueinander in einer quasi-isotropen Orientierung positioniert sind; und (c) Aufbringen ein oder mehrerer zusätzlicher Lagen aus durchschusshemmendem Material auf der zweiten Lage, wobei jede Ketten- und Schussrichtung jeder Lage der Mehrzahl von Lagen in einem Winkel liegt, der sich wesentlich von einer angrenzenden Ketten- und Schussrichtung einer angrenzenden Lage unterscheidet, wobei aufeinanderfolgende Paare von Lagen der durchschusshemmenden Kleidung jeweils zueinander eine quasi-isotrope Orientierung bilden, und wobei eine Ketten- und Schussrichtung einer ersten Lage und einer dritten Lage eines aufeinanderfolgenden Trios von Lagen etwa die gleiche ist; und (d) Zusammennähen der ersten Lage, der zweiten Lage und der einen oder mehreren zusätzlichen Lagen.
Verfahren nach Anspruch 14, in welchem das Zusammennähen der ersten Lage, der zweiten Lage und der einen oder mehreren zusätzlichen Lagen ein Nähen über einer Gesamtfläche der ersten Lage, der zweiten Lage und der ein oder mehreren zusätzlichen Lagen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, in welchem das Nähen über eine Gesamtfläche ein Nähen mit einer Hochleistungsfaser in einem in etwa 25 mm (1 inch) bis 50 mm (2 inch) Diamantmuster umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner mit: (e) Einsetzen der ersten Lage, der zweiten Lage und der ein oder mehreren zusätzlichen Lagen in eine Schutzhülle (12); und (f) Einsetzen der Schutzhülle in einen Träger (11).
Verfahren nach Anspruch 14, in welchem das Aufbauen der ersten Lage aus durchschusshemmendem Material ein Weben von Hochleistungsfasern zu einer ersten Schicht mit einer gleichseitigen Leinenbindung umfasst, und wobei die zweite Lage aus durchschusshemmendem Material eine Hochleistungsfaser umfasst, die in eine zweite Schicht mit gleichseitiger Leinenbindung eingewoben ist.