專利名稱:鎧裝、特別是人體鎧裝的制作方法
鎧裝、特別是人體鎧裝
本發(fā)明的領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的鎧裝，特別是一種人體鎧裝，更具體地，涉及一種重量輕的 人體鎧裝，它具有改進(jìn)的承受被高速子彈穿刺的能力。
本發(fā)明的背景
人體鎧裝以及用于向高速子彈提供阻擋層的其它目的的鎧裝，在背心或其它結(jié)構(gòu) 中，通常包括一剛性板，既可以是陶瓷、鋼的也可以是高抗拉強度纖維，諸如芳族聚酰胺、 聚乙烯或使用熱固性或其它粘結(jié)樹酯層壓到剛性板中的聚對苯苯并雙噁唑纖維。
人體鎧裝以及用于對高速子彈提供阻擋層的其它目的鎧裝，在背心或其它結(jié)構(gòu) 中，通常包括包含陶瓷圓片或顆粒后文稱之為珠子的沖擊織物，該珠子形成對子彈的通過 的阻擋層。
在Chediak等的專利58M940中發(fā)現(xiàn)一種典型的陶瓷防彈織物，該防彈織物包括 多層織物以及固定到織物上的陶瓷結(jié)構(gòu)。
在以下專利中公開了利用類似原理的其它鎧裝
Clausen等的美國專利NO.4186648[0009]Sandstrom等的美國專利NO.4969386[0010]Dunbar等的美國專利NO.5200256[0011]Groves等的美國專利NO.5364679[0012]Tarry等的美國專利NO.5443917[0013]Neal等的美國專利NO.6035438[0014]Neal等的美國專利NO.6510777[0015]Groves等的美國專利NO.5110661[0016]Groves等的美國專利NO.5087516
Rozner等的美國法定發(fā)明注冊號H1061
所有這些系統(tǒng)具有不同的缺點，這些缺點中的某一些將在此后詳細(xì)討論。但是，使 用陶瓷或玻璃珠或類似材料珠子的鎧裝的主要缺點是在沖擊時陶瓷趨于斷裂，因此在減低 高速子彈的過程中，它自身失去完整性及繼續(xù)導(dǎo)致速度降低的過程。
陶瓷鎧裝、或任何其它剛性板鎧裝的另一原則性缺點是非柔性(剛性)與重量。
現(xiàn)有技術(shù)的鎧裝主要是引進(jìn)了一些層，所述層設(shè)計為通過在子彈經(jīng)過鎧裝時在該 子彈前面提供一些表面來降低并最終阻擋子彈。
本發(fā)明的目的
因此，本發(fā)明的主要目的就是提供一種改進(jìn)的鎧裝，該鎧裝重量輕且柔性高，同時 該鎧裝在使用期間不會像目前為止所提供的陶瓷鎧裝的碎裂那樣地被破壞。
本發(fā)明的另一目的就是提供一種沒有早先系統(tǒng)的缺點的改進(jìn)的人體鎧裝。
還有一個目的就是提供一種由所使用的層數(shù)決定的用于多種目的的改進(jìn)的鎧裝。
發(fā)明內(nèi)容
將變得顯而易見的這些目的和其它目的，根據(jù)本發(fā)明的鎧裝在下文中獲得，該鎧 裝包括
至少一個投射體破壞層，它具有帶紗線交叉點和金屬圓片的織造沖擊織物，所述 金屬圓片特別是在交叉點處該紗線穿過的鈦圓片；以及
包含沖擊織物的至少一層用以阻擋投射物破壞層后面的投射物碎片。
我已經(jīng)十分驚奇地發(fā)現(xiàn)不僅僅可以通過在高速子彈進(jìn)入鎧裝的前面放置沖擊吸 收表面更有效地制造鎧裝，而且還通過設(shè)計鎧裝的至少一層來使該鎧裝當(dāng)子彈經(jīng)過鎧甲時 主要沿子彈的側(cè)面起作用以便偏轉(zhuǎn)子彈，以損壞子彈側(cè)面到這樣的程度，即鎧裝中的纖維 將更容易地卡住子彈并且通過由于鈦圓片與其側(cè)面的接合而物理地?fù)p壞子彈體。
更具體地，我已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鈦圓片在沖擊織物的緯/經(jīng)線交叉點處穿在紗線上來 構(gòu)成一種帶珠織物時，圓片趨于卡住子彈的側(cè)面且實際上損壞那些側(cè)面并實際上偏轉(zhuǎn)子彈 經(jīng)過鎧裝的直線路經(jīng)，使得接合子彈的織物與圓片的纖維的數(shù)量顯著地增加。此外，由鈦金 屬構(gòu)成的圓片不是脆的，因此在與子彈接合時不斷裂，所以它們保持其整體性并且容易地 從其側(cè)面卡住子彈并將投射體撕碎。
因此本發(fā)明在于將入射子彈切碎以及截獲其碎片，而與投射物的鈍化不同，以及 定位珠子或圓片，使得其邊緣呈現(xiàn)給投射物(由于將圓片穿在紗線上)。
根據(jù)本發(fā)明的特征，織造的沖擊織物由高抗拉強度的纖維構(gòu)成，諸如芳族聚酰 胺、超高分子量的聚乙烯或?qū)郾奖讲㈦p噁唑、在市場上以Spectra、Golaflex、Kevlar, Twaron,ZyIon,DYNEEMA等命名的纖維或織物的PBO等。鈦圓片可以是任何尺寸，該尺寸使 之可以容易地在沖擊織物的交叉點處被固定到緯紗和經(jīng)紗二者之上，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)直徑為3/32 英寸并且厚度為1/32英寸的圓片特別有效。作為一般情況，圓片直經(jīng)的范圍可以是0. 1到 0. 5英寸，厚度從0. 01到0. 025英寸并可以具有一個在中心的或偏心的直徑在0. 01到0. 2 英寸的孔。
可以使用任何市售的鈦金屬或鈦金屬合金，或者其它高抗拉強度的可延展的金屬 或合金，所述圓片不一定是圓形的而是可以具有不規(guī)則的或多邊形的外周邊，鎧裝應(yīng)該具 有至少一層沖擊織物和多個鈦圓片，雖然可以有多層并且沖擊織物的一層或多層和鈦圓片 由一或多層沖擊織物支持，該圓片可具有非圓形的孔或者緯紗和經(jīng)紗經(jīng)過的多個孔。
如果需要，一種粘結(jié)劑可以將圓片在交叉點粘結(jié)到紗線上。
根據(jù)本發(fā)明的特征，可以將一或多層鈦圓片沖擊織物與一或多支持沖擊織物層在 適當(dāng)?shù)目椢餁ぶ薪M合，所述殼最好也以沖擊材料構(gòu)成人體鎧裝。
可以根據(jù)本發(fā)明使用2至25個帶珠層，優(yōu)選5至20甚至更好為6至15層。在織 物上可使用的紗線是20denier到1500denier (dtex)，最好是50到lOOdenier。帶珠織物 的每層鈦圓片密度是10到500/平方英寸，優(yōu)選50到250/平方英寸且更好為75到150/ 平方英寸。紗線的密度對經(jīng)紗和緯紗二者的每一英寸來說在5到100根紗線的范圍。
通過改變帶珠部分內(nèi)的帶珠層的數(shù)目和/或沖擊織物部分內(nèi)的沖擊織物層的數(shù) 目和/或帶珠層和沖擊織物層的組合的數(shù)目和/或各種部分內(nèi)的市面上出售的沖擊織物的 類型(鎧裝行業(yè)內(nèi)常用的)，可以達(dá)到?jīng)_擊保護(hù)的不同等級。例如，通過3層帶珠織物與5層 沖擊織物的組合，可以達(dá)到對子彈的保護(hù)如同美國司法部規(guī)范對警察人體鎧裝MJ 010. 04的I級，通過將6層帶珠織物與15層Gold Flex組合可達(dá)到NIJ的III級。


從以下參考附圖所作的描述，以上和其它目的、特征和優(yōu)點將變得更容易明白，其 中
圖1是示意地截多層鎧裝的橫截面；
圖2是根據(jù)本發(fā)明的鎧裝層示意型式的平面視圖；
圖3-6是根據(jù)本發(fā)明可以使用的鈦圓片的4幅圖；
圖7是截鈦珠子中心孔的橫剖視圖；以及
圖8是復(fù)合鎧裝的圖，它包括在本發(fā)明的多層投射物層切碎層及沖擊織物和適當(dāng)
的罩層。
具體實施方式
盡管我已經(jīng)描述了一種使用本發(fā)明的基本的投射物切碎織物的鎧裝并已經(jīng)用作 人體鎧裝，但可以理解到這種基本的材料也可以用作車輛的裝甲，用以防護(hù)并作為抵抗所 有類型投射體的鎧裝，和通過將它與相同材料的其它層或沖擊織物或二者組合甚至使用現(xiàn) 有技術(shù)的投射體阻擋和能量吸收層該材料可用于任何保護(hù)級。
根據(jù)本發(fā)明的鎧裝的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。
該鎧裝10包括由薄織物層11和12代表的罩層材料，在該兩層11、12之間與任意 數(shù)量的沖擊織物層14 一起設(shè)置任意數(shù)量的鈦珠投射體切碎層13用以抓取并阻擋已經(jīng)被鈦 珠切碎的投射物的顆粒。
在圖1中表示成圓片15的鈦珠固定在沖擊織物的緯紗16和經(jīng)紗17中，該沖擊織 物在其交叉點處包括高抗拉強度的纖維諸如芳香聚酰胺、聚乙烯或PBO紗線。
可以理解，沖擊織物14可以由來自芳香聚酰胺、聚乙烯、PBO高抗拉強度纖維組的 相同的紗線或不同的紗線構(gòu)成，并可以設(shè)置任意數(shù)量的層。
例如，圓片鎧裝的兩層或多層可以被無圓片的沖擊織物、現(xiàn)有技術(shù)的陶瓷帶珠織 物或者其任何的組合分隔開來。
在圖2中，我已經(jīng)表示了在其交叉點具有圓形鈦珠的經(jīng)紗16和緯紗17，所有的鈦 圓片在同一方向定位并有規(guī)則地在交叉點處分布。
如果希望的話，帶有反向定位的鈦圓片和相對于圖2的層交錯排列的附加層可以 與其組合在一起。此外，可以穿過鈦圓片或繞過鈦圓片的對角紗線和19可以與經(jīng)紗及緯線 相互編織。
通常，鈦珠將具有3/32英寸的直經(jīng)和1/32英寸十15%的厚度。該鈦珠可以具有 中心孔或偏心孔，規(guī)則的周邊或不規(guī)則的周邊或者規(guī)則的結(jié)構(gòu)或不規(guī)則的多邊形。例如，在 圖3中，我已經(jīng)表示具有圓孔21的環(huán)狀鈦圓片20，而在圖4中鈦珠22是三角形具有圓形 孔23。在圖5中圓片M的周邊是不規(guī)則的，而孔25是圓形的，在圖6中則提供一星形圓片 26，具有圓形孔27。所述星形圓片的尖端可以是均勻的，或者如圖6所示是不規(guī)則的。
在圖7中，我已經(jīng)表示一圓片觀，具有孔四，其邊緣30是圓形的，所以該圓片將造 成切斷線的較小的危險。[0053]在圖8中，我已經(jīng)表示一種鎧裝31，該鎧裝由前已描述的多個圓片鎧裝層32、33組 裝成，在該鎧裝層中每一層的圓片34、35定位成不同的方向，且層到層交錯排列。在這些層 之間可以設(shè)置沖擊織物，但是，至少設(shè)置一層織造沖擊織物36作為抗跳彈的層以阻擋被圓 片撕碎的投射物的顆粒。沖擊織物的另一層37也可以用作所述目的，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有益的是設(shè)置 至少另一層鈦圓片切碎層38，在至少一沖擊層37后面，在該沖擊層37后面設(shè)置另一織造沖擊 纖維39。如已經(jīng)被描述的，也可以設(shè)置覆蓋層40和41。箭頭42代表投射物所指向的方向。
在使用中，圓片鎧裝層的鈦圓片用作接合并切碎投射物，當(dāng)它扎入圓片鎧裝層和 圓片鎧裝層的織物和附加的織造沖擊織物時，阻擋投射物被切碎成的顆粒。
根據(jù)各種型式的層的數(shù)目，所有種類的投射物可以被阻擋或攔住。例如，155層可 以攔住反坦克子彈而32層圓片鎧裝和織造沖擊織物能攔住所有的手槍子彈，而僅僅大約 20層就能攔住低動力手槍子彈。
特定例子
防彈組合件的結(jié)構(gòu)是6層18" X 18"帶珠的織物，該織物然后具有在其后6“設(shè) 置的 15 層的 Honeywell 的 ‘‘GoldFlex，，材料。該 GoldFlex 也是由 1500denier “沖擊”尼 龍織物包裝。
因此，在鎧裝的術(shù)語中，該防彈組合件是6層鈦珠織物，1層1500denier沖擊尼龍、 15 層 GoldFlex、1 層 1500denier 沖擊尼龍。
6層帶珠的織物具有直經(jīng)0. 125英寸X厚度0. 034英寸的鈦圓片，在中心有直徑 0. 05英寸的孔，所述鈦圓片與ISOdenier芳香聚酰胺紗線在經(jīng)線和緯紗方向織造為珠子。 材料的每平方英寸具有大約100個圓片(10X10)?？傊?，該6層的厚度大約0.400英寸。
沖擊尼龍和GoldFlex織物二者是市售的。GoldFlex的總厚度大約是0. 300英寸。 尼龍加另外的0. 100英寸。組合的GoldFlex與尼龍具有0. 96磅/平方英尺(psf)的“面 積密度”。
防彈組合件的總重量(組合的帶珠織物GoldFlex與尼龍)是5. 1磅，具有2. 7psf 的面積密度。
在室外來復(fù)槍的平均范圍內(nèi)在初夏一天(大約70° F/70%相對濕度)，在距 0. 308 口徑來復(fù)槍(步槍)槍口 16英尺的距離處在一木質(zhì)框架上懸掛防彈組合件。厚度 0.020英寸的6061-T6鋁“目擊者”板在GoldFlex/尼龍部分后面6〃放置。該來復(fù)槍安 置在混凝土座的上部的砂袋上。然后市售的美國鷹0.308 口經(jīng)WinChesterl50格令(9.72 克)FMJ Boat Tail子彈以所述的(但未測量)2820fps的初速度射擊該鎧裝，被組合件第 12層的GoldFlex部分完全阻擋。鋁板沒有變形或扎入。
試驗的這一方法除去子彈的速度未被計時器測量而外，接近用于鎧裝材料的美國 司法部的規(guī)范，NIJ 0108. 01，的III級保護(hù)。還有，除去沒有用沖擊粘土的鈍化損傷測量外 NIJ 0108. 01試驗與NIJ0101.04相同。但是，由于在NIJ 0108. 01型式的試驗中沒有鋁目 擊者板的沖擊，應(yīng)該可以達(dá)到NIJ 0101.04 III級的鈍化損傷保護(hù)。
盡管我提出使用所述的鈦珠或圓片，但代之可使用其它高強度材料或者外加珠 子或圓片。特別是可以使用一種Vascomax合金/復(fù)合物諸如Vascomax C—300 (0. 1 % 鋁、0. 02 % 碳、8. 8% 碳、0. 05 % 錳、4. 8% 鉬、18. 5% 鎳、0. 005% 磷、0. 005%硫、0. 05% 硅、 和0. 73%鈦、其余為鐵)、因科鎳合金(NiCrfe)、鋼或者硬涂層陽極化的鋁(例如硬涂層6061-T6AL)。
除去指出的長絲和纖維外，織物可以使用任何足夠抗拉強度的纖維或金屬絲，包 括金屬細(xì)絲及諸如那些用蜘蛛絲等制成的秘傳的細(xì)絲。
此外，盡管在紗線上穿的圓片將自動將圓片或珠子的邊緣呈現(xiàn)給投射物，但珠子 可以交替地保持在適當(dāng)位置或者將它們用膠或系結(jié)在織物上。
權(quán)利要求
1.一種鎧裝，包括至少一具有織造沖擊織物的投射物破壞層，在緯線與經(jīng)線之間有紗線的交叉點和抵抗 在投射物沖擊時碎裂的金屬圓片并且由緯紗和經(jīng)紗中的至少一根在交叉點處通過該金屬 圓片；定位所述圓片使其邊緣呈現(xiàn)給扎入投射物破壞層的投射物的側(cè)面并切碎該投射物； 以及包含沖擊織物的至少一層，用以阻擋所述投射物破壞層后面的投射物碎片， 所述圓片是圓形的或者所述圓片具有不規(guī)則或多邊形的輪廓。
2.權(quán)利要求
1所述的鎧裝，其特征在于，所述織造沖擊織物包括抵抗投射物沖擊時碎 裂的高抗拉強度的纖維，并且所述纖維選自芳香聚酰胺、聚乙烯和對聚苯苯并雙卩惡唑紗 線。
3.權(quán)利要求
2所述的鎧裝，其特征在于，所述紗線具有19與1500dteX之間的denier。
4.權(quán)利要求
3所述的鎧裝，其特征在于，所述沖擊織物具有5根紗線/英寸到100根紗線/英寸的線密度。
5.權(quán)利要求
1所述的鎧裝，該鎧裝包括多個所述投射物破壞層和在構(gòu)成身體鎧裝的沖 擊織物殼中的用于阻擋投射物碎片的多個所述層。
6.權(quán)利要求
1所述的鎧裝，其特征在于，所述圓片由鈦、鈦合金，或其它高抗拉強度可 延展的金屬或合金構(gòu)成。
7.權(quán)利要求
1所述的鎧裝，其特征在于，所述織造沖擊織物包括投射物沖擊時抵抗碎 裂的高抗拉強度纖維，并且所述纖維選自芳香聚酰胺、聚乙烯或?qū)郾奖讲㈦p卩惡唑纖維。
8.—種在鎧裝中使用的投射體破壞層，包括具有緯紗與經(jīng)紗之間交叉點的織造沖擊織 物和在投射物沖擊時抵抗破碎的金屬圓片，該金屬圓片固定在所述交叉點中的一些處，并 且金屬圓片包括能夠撕碎進(jìn)入所述層的投射體的金屬，所述圓片由緯線與經(jīng)線中的至少一 個在所述交叉點處通過，所述圓片定位成使其邊緣呈現(xiàn)給扎入投射體破壞層中的投射體的 側(cè)面并切碎該投射體。
9.權(quán)利要求
8所述的投射物破壞層，其特征在于，所述圓片由鈦、鈦合金或者其它高抗 拉強度可延展的金屬或合金構(gòu)成。
10.權(quán)利要求
9所述的投射物破壞層，其特征在于，所述織物包括投射物沖擊時抵抗碎 裂的由高抗拉強度纖維紡制的至少一根紗線，并且所述纖維選自芳香聚酰胺、聚乙烯或?qū)?聚苯苯并雙卩惡唑纖維。
11.權(quán)利要求
10所述的投射物破壞層，其特征在于，所述圓片以10到500/平方英寸的 密度提供。
12.權(quán)利要求
11所述的投射物破壞層，其特征在于，所述織物具有5至100根紗線/英 寸的緯紗和經(jīng)紗的線密度。
13.權(quán)利要求
12所述的投射物破壞層，其特征在于，所述紗線具有10至1500dtex直徑。
14.一種用于鎧裝的投射物破壞結(jié)構(gòu)，包括權(quán)利要求
8所述的多個層。
15.權(quán)利要求
14所述的結(jié)構(gòu)，包括2至155層。
16.在一種鎧裝中的至少一個投射物損壞層，該至少一個投射物損壞層包括具有珠子的織物，珠子邊緣定位成接合進(jìn)入的投射物的側(cè)面并切碎該投射物，同時所述織物抓住被 切碎投射物的碎片。
專利摘要
一種鎧裝，特別是一種人體的鎧裝具有至少一層且最好多層的具有在交叉點處穿在線上的鈦珠或圓片用作投射物切碎器的紡織沖擊織物。該珠狀的鈦織物層可以與其它沖擊織物和設(shè)計用以截住并阻擋在人體鎧裝或其它型式防護(hù)裝置或鎧裝中的最后的投射物碎片的鎧裝結(jié)合使用。
文檔編號F41H5/04GKCN1816728SQ200480018926
公開日2011年5月25日 申請日期2004年6月30日
發(fā)明者小羅伯特·L·馬勒 申請人:小羅伯特·L·馬勒導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (8),