ES2288207T3 - Dispositivo de absorcion de energia para blindaje antibalas corporal. - Google Patents

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Abstract

Un panel antibalas (43, 58) para uso en un chaleco antibalas (10) que comprende una pluralidad de capas de material antibalas (44) y un armazón estructural semirrígido (62) unido rígidamente a las capas de material antibalas (44), caracterizado porque el armazón estructural semirrígido (62) incluye una pluralidad de miembros que definen una pluralidad de aberturas pasantes (66) en el armazón estructural semirrígido (62).

Description

Dispositivo de absorción de energía para blindaje antibalas corporal.
Referencia a solicitud(es) relacionada(s)
Esta solicitud reivindica la prioridad de la Solicitud Provisional de EE.UU. Nº 60/462.890, presentada el 15 de abril de 2003.
Campo de la invención
Esta invención se refiere a chalecos protectores y, más particularmente, a blindaje corporal conocido comúnmente como chaleco antibalas, que incorpora una estructura de armazón semirrígido unido al paquete antibalas.
Antecedentes de la invención
Los chalecos antibalas han salvado las vidas de muchos agentes de la ley en los últimos años. Como resultado, los departamentos de seguridad han hecho obligatorio para sus agentes llevar un chaleco antibalas mientras están de servicio.
Los chalecos antibalas han estado disponibles en los últimos años como un panel protector que tiene capas superpuestas de un material textil hecho de fibras tejidas de alta resistencia a la tracción. Se han usado con éxito en chalecos antibalas tejidos de una fibra de aramida conocida como Kevlar, por ejemplo, debido a las propiedades de alta absorción de energía del material textil. El material también es razonablemente ligero y flexible, lo cual proporciona comodidad mejorada comparada con chalecos previos que estaban hechos de metal y por lo tanto eran más pesados y más rígidos. La comodidad de un chaleco antibalas es sumamente importante, especialmente para agentes de la ley, debido a la acumulación de calor que se produce por llevar un chaleco pesado y rígido durante las largas horas que un agente está de servicio. La resistencia a penetración de proyectiles es un factor principal al diseñar un chaleco antibalas; y capas protectoras añadidas pueden ofrecer mayor protección contra proyectiles que tienen los niveles más altos de amenaza, pero las capas protectoras añadidas también añaden peso no deseado y rigidez del chaleco.
Además de capas de tejido de Kevlar, los chalecos antibalas se han hecho de otras fibras y compuestos de alta resistencia para reducir peso y mejorar la flexibilidad del chaleco. Sin embargo, los chalecos antibalas que usan los materiales más ligeros y más flexibles también deben ofrecer los niveles mínimos requeridos de protección contra penetración por diferentes tipos de proyectiles. Cuanto más flexibles son los materiales textiles antibalas, más amontonamiento y deformación de la cara posterior se produce tras impactar un proyectil. Un chaleco no debe ser demasiado flexible donde no se puede proteger al usuario.
Los chalecos antibalas son certificados regularmente sometiéndolos a ensayos antibalas para medir su capacidad de proteger contra diferentes proyectiles disparados desde diferentes tipos de armas a diversos ángulos. Un ensayo antibalas usado comúnmente en la industria es el Estándar 0101.03 Nivel de amenaza IIIA del Instituto Nacional de Justicia (NIJ) que, en términos generales, es un estándar de alto rendimiento que requiere que el chaleco antibalas impida la penetración de munición específica para 0,44 Magnum y 9 mm disparados a una velocidad de al menos 1400 pies por segundo (426,77 m/s). Además de impedir tal penetración del proyectil, la "deformación de la cara posterior" también es un factor de ensayo requerido en el ensayo de certificación del Estándar 0101.03 Nivel de amenaza IIIA del NIJ. La deformación de la cara posterior mide el nivel de trauma experimentado por un proyectil que no penetra el panel de ensayo. Según este ensayo, la contención de marca de impacto en la cara posterior (bfs) máxima admisible para blindaje corporal blando requiere una bfs máxima admisible de 44 mm para munición del 0.44 Magnum y 9 mm.
Existe una necesidad de proporcionar un chaleco antibalas que sea ligeramente razonable, sea delgado y sea cómodo, y también sea capaz de cumplir las especificaciones para proyectiles de alto rendimiento de, por ejemplo, el NIJ. Proporcionar tal chaleco a un coste razonablemente bajo para el nivel de alto rendimiento comparable también es un objetivo deseable. Existen otros casos en los que los chalecos más ligeros son más deseables aun cuando no puedan cumplir los estándares de Nivel de amenaza IIIA. En este caso el reto es producir un chaleco ligero capaz de cumplir los estándares de certificación del NIJ Niveles de amenaza II y IIA. Es deseable un chaleco sumamente ligero con un peso por unidad de superficie inferior a una libra por pie cuadrado (4886,1 g/m^{2}) que cumpla los estándares de Nivel II y IIA.
Tal diseño de chaleco que cumpla estos requisitos se desvela en la patente de EE.UU. del solicitante Nº 5.619.748, (patente 748) cuya descripción se incorpora a este documento por referencia. El chaleco de la patente '748 es comercializado por Safari Land Ltd., Inc. con el nombre comercial Hyperlite y es un chaleco antibalas que se puede ocultar.
El documento WO00/45118A, que forma una base para el preámbulo de la reivindicación 1, describe un chaleco antibalas que tiene un panel frontal para proteger el pecho y el estómago del usuario y un panel dorsal para proteger la espalda. Cada uno de los paneles frontal y posterior comprende capas de material antibalas situadas dentro de una capa de revestimiento.
Un problema asociado con los chalecos antibalas que se pueden ocultar, de blindaje corporal blando disponibles actualmente es que cuando se dispara al chaleco el paquete antibalas puede retorcerse o estropearse exponiendo potencialmente áreas del usuario a munición subsiguientes. Otro problema continuado de los chalecos antibalas que se pueden ocultar existentes es que cuando se llevan durante periodos de tiempo prolongados, el usuario se recalienta o, debido a la flexibilidad del material antibalas, el paquete antibalas puede descolgarse formando arrugas rígidas en la parte inferior del soporte.
Por consiguiente, existe una necesidad de un diseño de chaleco mejorado que se pueda ocultar que trate los inconvenientes de los diseños de chalecos previos, concretamente que mejore el comportamiento antibalas y la comodidad y que reduzca el peso rediciendo simultáneamente el trauma no penetrante.
Resumen de la invención
La presente invención proporciona un panel antibalas para uso en un chaleco antibalas que comprende una pluralidad de capas de material antibalas y un armazón estructural semirrígido unido rígidamente a las capas de material antibalas.
Preferentemente el armazón está cosido en la parte superior o entre las múltiples capas de material textil antibalas contenidas dentro de un paquete antibalas. El armazón sostiene los materiales textiles antibalas y actúa para distribuir la energía en un suceso antibalas. La estructura de armazón está cortada en una forma geométrica con áreas abiertas dispersas a través de la estructura de armazón. El tamaño, forma y grosor exactos de las áreas abiertas variará basándose en el tamaño del panel antibalas u otros factores relacionados con cada material textil antibalas o tipo de proyectil que el chaleco antibalas está diseñado para detener. Las múltiples capas de material antibalas a los que está unida la estructura de armazón pueden estar compuestos de fibras de Kevlar, Spectra, nilón o Zylon tejidas o no tejidas, u otros materiales antibalas conocidos. Típicamente, la estructura de armazón está colocada en el lado orientado al ataque del chaleco con no más del 50% de las capas de material textil antibalas delante de la estructura de armazón. Como el armazón es semirrígido, impide que el paquete antibalas se descuelgue y permite el que el chaleco se lleve en una condición holgada, reduciendo así la acumulación de calor y mejorando la comodidad del usuario.
En un suceso antibalas, el proyectil golpea los materiales antibalas y la energía se transfiere a la estructura de armazón a través de las fibras de los materiales textiles antibalas. Cuando la bala entra en contacto con la superficie, se expande, se retuerce y se enreda en las fibras, y se produce tensión en las fibras estiradas entre la estructura de armazón del chaleco antibalas. A medida que el material textil se amontona alrededor de la bala, la estructura de armazón se carga. La estructura de armazón que es flexible ofrece resistencia a la cantidad de desplazamiento y giro del material antibalas dentro del área central de impacto. La estructura de armazón reduce así la cantidad de depresión del trauma de la cara posterior causado por el proyectil frenado. La estructura de armazón, sosteniendo el material textil antibalas, reduce la posibilidad de amontonamiento o movimiento del panel después de un suceso antibalas.
Un chaleco antibalas del tipo de blindaje corporal blando comprende preferentemente una pluralidad de primeras capas flexibles superpuestas apiladas en un lado de ataque del chaleco, y una pluralidad de segundas capas flexibles superpuestas apiladas en un lado del cuerpo del chaleco. Preferentemente, cada primera capa flexible comprende una capa delgada, flexible, de tejido hecho de fibras poliméricas de alta resistencia a la tracción. Las capas individuales de tejido forman un primer panel de tejido blando, flexible, para el chaleco. Preferentemente, cada segunda capa flexible comprende una lámina de plástico delgada, flexible, sin perforar reforzada con fibra que comprende un conjunto de fibras de plástico incrustadas en una matriz resinosa termoplástica que forma cada lámina delgada. Las segundas capas están superpuestas entre sí y como combinación se denominan segundo panel del chaleco. El primer y el segundo paneles están situados ambos en la parte frontal y la parte dorsal del chaleco. Aunque este es un paquete antibalas preferido, en la presente invención se contempla el uso de cualquier tipo y número de paquetes antibalas que cumplan cualquier nivel de amenaza. El chaleco de la presente invención está diseñado preferentemente para poder ocultarse, sin embargo, ha de entenderse que los conceptos inventivos son aplicables igualmente a chalecos antibalas que se llevan por fuera de la ropa o uniformes de los usuarios. El paquete antibalas de la presente invención es aplicable igualmente a otros tipos de prendas protectoras aparte de chalecos.
El chaleco antibalas de la presente invención incorpora cierres de corchetes de nilón con extremos redondeados para abrochar el panel frontal al panel dorsal, y se unen para estirar el correaje de neopreno o elástico convencional. Los chalecos, u otras prendas de la presente invención, también pueden usar hebillas, cremalleras y otros sistemas de cierre.
Más particularmente, el chaleco antibalas de la presente invención incorpora un sistema de armazón hecho de plástico de baja densidad, material compuesto u otros materiales semirrígidos que está unido al paquete antibalas para mejorar la seguridad y comportamiento del chaleco. El sistema de armazón está unido directamente al material textil antibalas de un paquete antibalas en el chaleco. El sistema de armazón distribuye la energía por la superficie del paquete antibalas, reduciendo así el trauma al usuario y mejorando también el comportamiento antibalas del paquete. El sistema de armazón permite la producción de chalecos antibalas de menor coste y peso más ligero. El sistema de armazón ofrece resistencia a la cantidad de desplazamiento del paquete antibalas y giro del material dentro del centro del área del impacto. El sistema de armazón reduce así la cantidad de depresión o trauma de la cara posterior causado por la detención del proyectil. Por consiguiente, se reduce la herida causada por trauma de fuerza no penetrante, mejorando así la seguridad del chaleco. Como el sistema de armazón reduce la cantidad de desplazamiento de desplazamiento de material, puede reducirse la cantidad de materiales antibalas, proporcionando así un sistema antibalas efectivo que es más ligero y de menor grosor, lo cual mejora la comodidad del usuario y reduce el coste global para fabricar el chaleco. La estructura de armazón aumenta el comportamiento V-50 de las configuraciones actuales de paneles antibalas.
Breve descripción de los dibujos
Estas y otras características y ventajas de la presente invención se entenderán del todo por referencia a los dibujos y la descripción detallada siguiente en la que:
la Fig. 1 es una vista frontal de un chaleco antibalas de la presente invención;
la Fig. 2 es una vista posterior del chaleco antibalas de la Fig. 1;
la Fig. 3 es una vista en corte parcial del panel frontal del chaleco antibalas de la presente invención;
la Fig. 4 es un detalle de la Fig. 1 que ilustra el acceso al panel o paquete antibalas;
la Fig. 5 es una vista frontal del paquete o panel antibalas que incorpora un armazón semirrígido; y
las Figs. 6A-6D son vistas frontales de diseños de armazones de configuraciones alternativas.
Descripción detallada de la invención
En las Figs. 1 y 2 se muestra un chaleco antibalas 10 de la presente invención. El chaleco antibalas 10 es un chaleco que se puede ocultar del tipo de blindaje corporal blando llevado comúnmente por agentes de la ley. El chaleco antibalas incluye un panel frontal 12 y un panel dorsal 14. El panel frontal 12 protege el pecho y el estómago del usuario mientras que el panel dorsal 14 protege la espalda del usuario. Ambos paneles frontal y dorsal protegen los costados del usuario como se analizará con más detalle a continuación.
El panel frontal 12 puede incluir un panel central trapezoidal 16 y material textil compatible con corchetes situado a lo largo de la parte superior 18 y los laterales 20 del panel frontal 12. La parte superior 18 y los laterales 20 proporcionan una gran área para que los cierres de corchete 22 aseguren el panel frontal y el panel dorsal entre sí alrededor del usuario. La parte superior 18 y los laterales 20 permiten la colocación de cierres 22 en cualquier ubicación para proporcionar un ajuste óptimo para el usuario particular. Correas de compuesto de neopreno 24 situadas en la parte superior y los laterales del chaleco antibalas se unen a los cierres 22 para asegurar los paneles frontal y dorsal entre sí. Como se ve mejor en la Fig. 2, las correas 24 para conectar la parte superior de los paneles frontal y dorsal pueden estar cosidas típicamente al panel dorsal y/o como con las correas 24 situadas en los laterales del chaleco antibalas, pueden insertarse dentro de un bolsillo 26 que incluye una sección de cierres de corchete 28 cosidos dentro de un bolsillo para conexión de las correa de neopreno 24. La colocación de bolsillos para las correas 24 puede estar situada en la parte superior, los laterales o ambas ubicaciones del chaleco. Como se indica por las flechas de dirección 30, las correas de neopreno 24 proporcionan ajuste de las correas en múltiples direcciones. Además, las correas pueden estar formadas con una superficie contorneada para procurar comodidad adicional de las correas. El correaje 24 es un compuesto laminado de neopreno y nilón que proporciona más adaptabilidad y libertad de movimiento. El compuesto de neopreno es producido comercialmente por Rubatex de Santa Fe Springs, California. Alternativamente, puede usarse nilón para las correas.
Como se muestra en la Fig. 3, el panel frontal, así como el panel dorsal, incluye un material de forro 40 que es adyacente al cuerpo 42 del usuario y se extiende alrededor del borde del panel hasta el exterior del chaleco antibalas. El material puede ser perforado o de construcción sólida y es un material absorbente de humedad que absorbe la humedad del cuerpo y su alrededor hacia el exterior del chaleco para evaporación. La humedad del cuerpo es transferida para proporcionar un efecto de refrigeración por evaporación. El material absorbente de humedad preferido es un material antimicrobiano comercializado bajo el nombre comercial Microsafe de Rentex, Inc. de Montreal, Canadá. Contenido dentro del material de forro 40 está el panel antibalas 43 que comprende las capas individuales de material antibalas 44 situadas dentro de una capa de revestimiento 46. La capa 46 comprende una capa superior 48 y una capa inferior 50 bordadas entre sí por la costura interna 52. En la Fig. 8 se muestran separaciones entre el material de forro 40 y las capas superior e inferior 48 y 50, y entre las capas 48 y 50 y el material antibalas 44 sólo de manera que estos componentes pueden ilustrarse fácilmente. Ha de entenderse que en el chaleco real no están presentes separaciones de manera que la protección balística se extiende prácticamente de borde a borde en los paneles frontal y dorsal.
Como se muestra en las Figs. 1 y 2, el material de forro 40 se extiende alrededor de la superficie exterior del chaleco y está cosido a la superficie exterior de los paneles frontal y dorsal 18 y 20 para formar una costura 54 que permite que el paquete antibalas se extienda completamente hasta el borde de los paneles frontal y dorsal. Como resultado, el paquete antibalas proporciona superficies más protectoras y de este modo se crea un blindaje corporal más protector.
Como se muestra en la Fig. 4, el panel frontal 12 incluye una abertura 56 para acceder al panel antibalas 58. La abertura está colocada en el exterior del panel frontal par producir una superficie blanda contra el cuerpo. Una cremallera 60 u otro mecanismo de cierre adecuado se extiende a través de la anchura de la abertura. La cremallera permite acceso fácil para sacar el panel o paquete antibalas.
Como se ve en la Fig. 2, el chaleco antibalas incluye orificios de inspección visual 63 colocados en el exterior de la prenda. En la Fig. 2, los orificios de inspección visual están situados en la superficie exterior del panel dorsal. Los orificios de inspección permiten al usuario ver que el paquete o panel antibalas está en su sitio sin abrir la prenda, mejorando así el nivel de seguridad. Los orificios de inspección visual son dos ventanillas de malla, u otro material adecuado para ventanillas por el que pueda verse el panel antibalas.
Como se muestra en la Fig. 1, los faldones de retención 74 y 76 están cosidos al borde inferior de los paneles frontal y dorsal respectivamente. Preferentemente, los faldones están construidos de materiales textiles o mallas extensibles que se meten dentro de los pantalones del usuario para sujetar el chaleco durante el movimiento. Considerando que el material textil está hecho de un material extensible, los faldones mejoran la libertad de movimiento sujetando mientras tanto el chaleco en su sitio al sentarse o estar de pie.
Como se muestra en las Figs. 3, 5 y 6A-D, el chaleco antibalas de la presente invención incluye un armazón 62 unido a las capas de material antibalas 44. El armazón está hecho de plástico de baja densidad, material compuesto u otro material semirrígido que se une a las capas de material textil antibalas 44 mediante bordado de Kevlar 64. Otros procedimientos de unión del armazón al material antibalas son contemplados por la invención, como pegar o laminar el armazón a los materiales. El armazón distribuye la energía por la superficie del panel antibalas, reduciendo así el trauma al usuario mejorando a la vez el comportamiento antibalas. Aunque las Figs. 3 y 5 ilustran que el armazón está unido sobre la superficie de los materiales antibalas, ha de entenderse que el armazón puede colocarse dentro de las múltiples capas de material textil antibalas. Considerando que el armazón está hecho de un material semirrígido, el armazón sostiene el material textil antibalas y actúa para distribuir la energía en un suceso antibalas. Más específicamente, el armazón puede estar cortado en una pieza de lámina de plástico de polietileno flexible u otro plástico o material compuesto flexible. El armazón puede tener entre 0,010 y 0,090 pulgadas (entre 0,254 y 2,284 mm) de grosor y está cortado en una forma geométrica con una pluralidad de aberturas 66 dispersas por la superficie del armazón. El tamaño, forma y grosor exactos de las aberturas pueden variar basados en el tamaño del panel antibalas u otros factores relacionados con el material textil antibalas específico o el tipo de nivel de amenaza que se requiere que cumpla el blindaje. Las Figs. 6A-D son ejemplos de diferentes diseños de armazones. El material antibalas puede estar compuesto de fibras de Kevlar, Spectra, nilón o Zylon tejidas o no tejidas, o cualquier otro material antibalas comercializado. Por ejemplo, el armazón se usará en paneles antibalas de cuerpo blando que pesen menos de 1,59 libras por pie cuadrado (7,73 kg/m^{2}) y más particularmente para paneles que pesen menos de 0,50 libras por pie cuadrado (2,46 kg/m^{2}). El armazón 62 está situado en el lado orientado al ataque del chaleco antibalas y cuando esté situado entre las capas se coloca de manera que no más del 50% del material textil antibalas estará en la parte superior del armazón.
El armazón controla el trauma no penetrante y reduce la cantidad de materiales antibalas requeridos para construir un chaleco antibalas efectivo, lo cual puede reducir el coste, peso y grosor, produciendo así chalecos antibalas más ligeros y más delgados, lo cual también mejora la comodidad del usuario. Los ensayos han demostrado que el armazón puede mantener el proyectil en la superficie del paquete antibalas.
En un suceso antibalas, el proyectil golpea los materiales antibalas y se transfiere energía al armazón a través de las fibras del material textil antibalas. Cuando una bala entra en contacto con la superficie, se expande y se enreda en las fibras, y se produce tensión en las fibras estiradas entre los miembros individuales, por ejemplo, 68A y 68B. A medida que el material antibalas se amontona alrededor del proyectil, se carga el armazón. El armazón flexible ofrece resistencia a la cantidad de desplazamiento y giro del material antibalas dentro del centro del área de impacto. Esta condición reduce así la cantidad de depresión o trauma de la cara posterior causado por el proyectil frenado. Además de sostener el material antibalas, el armazón reduce la posibilidad de que el material antibalas se amontone o mueva después de un suceso antibalas.
Se realizaron ensayos VO y V50 para paquetes antibalas que incorporan un armazón como el que se desvela en este documento cumpliendo los resultados perfectamente los estándares del NIJ. Los paquetes antibalas pesaban 0,39, 0,49 y 0,59 libras por pie cuadrado (1,86, 2,38 y 2,86 kg/m^{2}) y los armazones eran de 0,0060 ó 0,0030 pulgadas (0,15 ó 0,076 mm) de grosor. Se utilizaron proyectiles del 357 Magnum y 9 mm.

Claims (10)

1. Un panel antibalas (43, 58) para uso en un chaleco antibalas (10) que comprende
una pluralidad de capas de material antibalas (44) y un armazón estructural semirrígido (62) unido rígidamente a las capas de material antibalas (44), caracterizado porque el armazón estructural semirrígido (62) incluye una pluralidad de miembros que definen una pluralidad de aberturas pasantes (66) en el armazón estructural semirrígido (62).
2. El panel antibalas de la reivindicación 1 en el que el armazón estructural semirrígido (62) está cosido al material antibalas (44).
3. El panel antibalas de la reivindicación 1 en el que el armazón estructural semirrígido (62) está pegado al material antibalas (44).
4. El panel antibalas de la reivindicación 1 en el que el armazón estructural semirrígido (62) es de plástico.
5. El panel antibalas de la reivindicación 4 en el que el armazón estructural semirrígido (62) es de polietileno.
6. El panel antibalas de la reivindicación 1 en el que el armazón estructural semirrígido (62) está unido a una superficie superior del material antibalas (44).
7. El panel antibalas de la reivindicación 1 en el que el armazón estructural semirrígido (62) está incrustado dentro de las capas de material antibalas (44).
8. El panel antibalas de la reivindicación 7 en el que menos del 50% de las capas del material antibalas (44) está en la parte superior del armazón estructural semirrígido (62).
9. El panel antibalas de la reivindicación 1 en el que el armazón estructural semirrígido (62) está configurado para absorber energía de un proyectil que entra en las capas de material antibalas (44).
10. Un chaleco antibalas (10) que comprende un primer y un segundo paneles antibalas (43, 58) según la reivindicación 1, en el que el primer panel antibalas (43, 58) está dispuesto en la parte frontal del chaleco;
el segundo panel antibalas (43, 58) está dispuesto en la parte dorsal del chaleco; y
el primer y el segundo paneles antibalas están unidos entre sí por conectores.
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