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.
Esta solicitud reivindica la prioridad de la
Solicitud Provisional de EE.UU. Nº 60/462.890, presentada el 15 de
abril de 2003.
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.
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.
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.
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.
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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