Ein Schutzgewebe aus einer Leinwandbindung aus hochfesten Aramidgarnen gleicher linearer Dichte entlang der Kette und des Schusses ermöglicht es, seine Festigkeit zu erhöhen, da Garne mit der gleichen Längskonfiguration und einer gleichen Anzahl von Fäden pro Einheit von verwendet werden Breite in beide Richtungen und ein Verdrehungsfaktor der Fäden von nicht mehr als 4,2 s .p. f-Kristallen, 2 Tab.

Die Erfindung betrifft textilindustrieinsbesondere zu Schutzgeweben für besondere Zwecke, die zur Herstellung von Körperschutz, Schutzkleidung und anderen Zwecken verwendet werden. Bekannte Schutzstoffe für Körperschutz auf der Basis von Fäden aus hochfesten aromatischen Polyamiden (SVM, Armos, Kevlar, Twaron). Praktisch alle bekannten Textilstrukturen von Geweben aus glattem Stoff, Köper und anderen Webmethoden, die aus hochfesten Aramidfäden bestehen, können mehr oder weniger effizient als Mittel zur individuellen Körperschutzausrüstung verwendet werden. Es ist ziemlich offensichtlich, dass die maximale Manifestation der Schutzeigenschaften des Gewebes mit einer optimalen Gewebestruktur erreicht werden kann. Die meisten ballistischen Stoffe aus Aramidfäden (SVM und Armos) (Artikel 6801, TU 17 RSFSR 18-86001-91, Artikel 56319, TU 17 RSFSR 62-10540-83, Artikel AS-21, TU 17 RF 19-57-41 - 93) eine große Durchbiegung aufweisen, wenn sie einer Kugel ausgesetzt sind, und einen Unterschied in den Eigenschaften des Gewebes entlang der Kette und des Schussfadens zeigen, insbesondere das Vorhandensein einer unterschiedlichen Anzahl von Kett- und Schussfäden pro Breiteneinheit, unterschiedliche Bruchlast von der Stoff entlang der Kette und des Schusses, unterschiedlich chemische Zusammensetzung Kette und Schuss usw. Die technische Lösung, die den Ansatz zur Lösung des Problems der Gestaltung von Schutzgewebe am besten veranschaulicht, ist ein Gewebe für den ballistischen Schutz, das im RF-Patent N 2041986, Klasse, beschrieben ist. D 03 D 15/00, wonach das Schutzgewebe mit einer Füllung von 100 - 150% und einem Webdichtigkeitsverhältnis von 0,75: 1 aus einem System von Kett- und Schussfäden mit einer linearen Dichte von 100 - 58,8 tex hergestellt wird auf aromatischen Copolyamiden (Armos), wobei das Verhältnis der Durchmesser des Filaments und der Filamentgarne 1: 300 - 330 beträgt und der Verdrillungsfaktor der Kettfäden 7-15 und das Schussgarn 2-15 beträgt führt zu einer getrennten Arbeit der Kett- und Schussfäden und zu einer Abnahme des ballistischen Widerstands des Gewebes. Ein erhöhter ballistischer Widerstand der Verpackung kann erwartet werden, wenn die maximale Energiemenge einer Kugel oder eines Fragments für die Verformung der Elemente der Verpackung aufgewendet wird. Je größer die Verformung ist, je länger die Wechselwirkungszeit des Geschosses oder Fragments mit den Gewebeschichten in der Packung ist, desto signifikanter ist die Relativbewegung der komplexen und elementaren Fäden in der Wechselwirkungszone und desto geringer ist die Zerstörung der Fäden in der Gewebe der Packung. Eine starke Verformung der Gewebeschichten (das sogenannte "Abblasen") ist jedoch unerwünscht, da dies zu einer erheblichen traumatischen Wirkung auf das Schutzobjekt führen kann. Andererseits wird die Verformung und Zerstörung umso geringer sein, je mehr Energie von der Kugel oder dem Fragment durch die Reibung der Filamente absorbiert wird. Unter diesem Gesichtspunkt trägt die gleichzeitige und gleichmäßige Reibung der Fäden zur maximalen Absorption der Energie des Geschosses oder Fragments in der Wechselwirkungszone des letzteren mit dem Gewebepaket bei. In diesem Fall ist der Krafteffekt gleichmäßig über eine große Masse komplexer und elementarer Fäden verteilt, der dynamische Gesamtwiderstand der Gewebeschichten in der Packung nimmt zu und die Verformung und Zerstörung werden verringert. Dazu ist es notwendig, dass die Kett- und Schussfäden eine komplexe Struktur darstellen, die die individuelle Einbeziehung der Elementarfäden, aus denen sie bestehen, in die Arbeit gewährleistet, und dass die Längskonfiguration der Kett- und Schussfäden bei gleichem Widerstand gleich ist Längsbewegung (Herausziehen) und gleiche Dehnung von gleich gekräuselten Gewinden. In diesem Fall sollte die Anzahl der Kett- und Schussfäden pro Breiteneinheit gleich sein. Das technische Ziel der Erfindung besteht darin, die ballistische Beständigkeit des Schutzgewebes zu erhöhen, wodurch es möglich wird, die Anzahl seiner Schichten bei der Herstellung von Körperschutz zu verringern, sein Gewicht zu verringern und die ergonomischen Eigenschaften zu verbessern. Entscheidung technische Herausforderung der Erfindung wird aufgrund der Tatsache erreicht, dass das Schutzgewebe eines Leinwandgewebes aus hochfesten Aramidfäden gleicher linearer Dichte entlang der Kette und des Schusses gemäß dem Vorschlag aus Fäden mit der gleichen Längskonfiguration und einem gleiche Anzahl von Fäden pro Breiteneinheit in beiden Richtungen, während in diesen Richtungen das Verhältnis der Bruchdehnungen des Gewebes 1,25 nicht überschreitet, unterscheidet sich die Kraft beim Herausziehen einzelner Fäden gleicher Länge um nicht mehr als 20% und der Verdrehungskoeffizient des Gewinde, bestimmt durch die Formel (1), überschreiten 4 nicht. wo ist der Verdrehungskoeffizient; K ist das Ausmaß der Verdrehung, Verdrehungen / m; T - lineare Dichte des Fadens, tex. Die zweite Möglichkeit zur Lösung des technischen Problems der Erfindung ist ein Schutzgewebe aus Leinwandbindung aus hochfestem Aramidfaden mit gleicher linearer Dichte entlang Kette und Schuss, hergestellt aus Fäden mit der gleichen Längskonfiguration und einer gleichen Anzahl von Fäden pro Einheitsbreite in beiden Richtungen, während in diesen Richtungen das Verhältnis der Bruchdehnungen des Gewebes 1,25 nicht überschreitet, unterscheidet sich der Aufwand beim Extrahieren einzelner Fäden gleicher Länge um nicht mehr als 20% und der Verdrehungskoeffizient der Fäden in einer der Richtungen 4 nicht überschreiten. Um das technische Ergebnis der Erfindung zu bestätigen, wurden experimentelle ballistische Gewebe aus Leinwandgewebe aus Aramidfäden (CBM) mit einer Verdrehung von 13, 50 und 100 cr / m und einer linearen Dichte von 58,8 tex und auf ihren hergestellt Basis - kugelsichere Taschen. Die ballistische Beständigkeit des kugelsicheren Stoffpakets wurde nach der Standardmethode bewertet, die am Forschungsinstitut für Spezialausrüstung des Innenministeriums der Russischen Föderation angewendet wurde und die Anforderungen spezieller Schusswaffentests für persönliche Körperschutzmittel erfüllt. Zum Vergleich haben wir Taschen aus Leinwandgewebe, Artikel 56319, getestet. Dieser Stoff in 25 Schichten wird zur Herstellung von Körperschutz für die russische Armee verwendet. Proben von experimentellen ballistischen Geweben, die in Packungen mit 16 oder weniger Schichten von 250 × 250 mm mit festen Kanten gesammelt wurden, wurden auf die Oberfläche eines Mastixblocks (Plastilin) \u200b\u200baufgetragen. Die Tests wurden durch Schüsse von einer PM-Pistole entlang der Normalen aus einer Entfernung von 5 Metern mit normalen Patronen durchgeführt. Während des Testprozesses wurden die Anzahl der gestanzten Schichten, die Art der Zerstörung der Schichten und die Eindringtiefe der hinteren Schichten der Probe in den Plastilinblock (Otulina) bewertet. Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele und Tabellen veranschaulicht. 1 und 2. Beispiel 1 (Haupt). Das Gewebe zum ballistischen Schutz von Leinwandbindung aus Aramidfaden (CBM) mit einer linearen Dichte von 58,8 tex mit einer Verdrehung von 13 Verdrehungen pro Meter entlang der Kette und des Schusses (Verdrehungskoeffizient 0,99) hat eine Flächendichte von 170 g / m² mit Die Anzahl der Kett- und Schussfäden auf 10 cm beträgt 136. Bruchdehnung des Gewebes entlang der Kette 7,8%, entlang des Schusses - 8,5%, die Zugkraft eines einzelnen Fadens 8 cm lang entlang der Kette 0,93 N, entlang des Schusses - 0,9 H. Testergebnisse einer Packung mit 13 Schichten Stoff mit einer Größe von 25 x 25 cm und einer Flächendichte von 2,21 kg / m 2 sind in der Tabelle angegeben. 2, woraus folgt, dass der Stoff eine sehr hohe ballistische Beständigkeit mit einer hohen Gleichmäßigkeit des Brechens der Kett- und Schussfäden aufweist (das Verhältnis beträgt 0,82 gegenüber 0,64 in einem der besten Serienstoffe, Artikel 56319). Beispiel 2 (Haupt). Stoff zum ballistischen Schutz von Leinwandbindung aus Aramidgarn (CBM) mit einer linearen Dichte von 58,8 tex mit einer Verdrehung von 13 Drehungen pro Meter an der Kette (Verdrehungsfaktor 0,99) und 100 Drehungen pro Meter an einem Schuss (Verdrehungsfaktor 7,66) hat eine Flächendichte von 170 kg / m 2 mit einer Anzahl von Kett- und Schussfäden pro 1 cm von 136. Bruchdehnung bei Kette 8,8%, bei Schuss 8,2%, Zugkraft eines einzelnen Fadens 8 cm lang bei Kette 0,8 N. bei Schuss - 0,68N. Die Testergebnisse eines Beutels mit 16 Stofflagen mit einer Größe von 25 x 25 cm und einer Flächendichte von 2,72 kg / m 2 sind in der Tabelle gezeigt. 2, woraus folgt, dass der Stoff eine gute ballistische Beständigkeit mit einer hohen Gleichmäßigkeit des Brechens von Kett- und Schussfäden (Verhältnis 0,83) aufweist. Beispiel 3 (Vergleich). Das Gewebe zum ballistischen Schutz von Leinwandbindung aus Aramidgarn (SVM) mit einer linearen Dichte von 58,8 tex mit einer Verdrehung von 100 Verdrehungen pro Meter entlang Kette und Schuss (Verdrehungsfaktor 7,66) hat eine Oberflächendichte von 170 g / m 2 mit der Anzahl der Kett- und Schussfäden pro 10 cm gleich 136. Zugdehnung des Gewebes entlang der Kette 8,6%, am Schuss 8,1%, die Zugkraft eines einzelnen 8 cm langen Fadens an der Kette 0,58 N, am Schuss - 0,57 H. Die Testergebnisse für eine Packung mit 16 Lagen Stoffen von 25 x 25 cm und einer Flächendichte von 2,72 kg / m 2 sind in der Tabelle angegeben. 2, woraus folgt, dass ein Gewebe mit ausgezeichneten physikalischen und mechanischen Eigenschaften und einer sehr hohen Gleichmäßigkeit des Kett- und Schussfadenbruchs (Verhältnis 0,96) keine Kugel hält. Beispiel 4 (Haupt). Stoff zum ballistischen Schutz von Leinwandbindung aus Aramidgarn (CBM) mit einer linearen Dichte von 58,8 tex mit einer Verdrehung von 13 Drehungen pro Meter an der Kette (Verdrehungsfaktor 0,99) und 50 Drehungen pro Meter am Schuss (Verdrehungsfaktor 3,83) hat eine Flächendichte von 170 g / m 2 mit einer Anzahl von Kett- und Schussfäden pro 10 cm von 136. Bruchdehnung des Gewebes entlang der Kette 8,1%, am Schuss - 8,0%, Zugkraft eines einzelnen Fadens 8 cm lang entlang der Kette 0,95 N, Ente - 0,88 H. Die Testergebnisse einer Packung mit 16 Stofflagen von 25 x 25 cm und einer Flächendichte von 2,72 kg / m 2 sind in der Tabelle gezeigt. 2, woraus folgt, dass der Stoff eine gute ballistische Beständigkeit mit hoher Gleichmäßigkeit der Kett- und Schussschnitte aufweist (Verhältnis 0,9). Beispiel 5 (Vergleich). Das Gewebe zum ballistischen Schutz von Leinwandbindung aus Aramidgarn (SBM) mit einer linearen Dichte von 58,8 tex und einer Verdrehung von 100 Zwirnen pro Meter entlang Kette und Schuss (Verdrehungsfaktor 7,66) hat eine Flächendichte von 176 g / m 2 mit der Anzahl der Kett- und Schussfäden um 10 cm gleich 140. Zugdehnung des Gewebes entlang der Kette 7,2% am Schuss - 6%, Zugkraft eines einzelnen 8 cm langen Fadens an der Kette 0,65 N, am Schuss - 0,48 H. Die Testergebnisse für eine Packung mit 16 Lagen Stoffen mit einer Größe von 25 x 25 cm und einer Flächendichte von 2,82 kg / m 2 sind in der Tabelle angegeben. 2, woraus folgt, dass der Beutel trotz der erhöhten Dichte des Gewebes die Kugel mit geringer Gleichmäßigkeit der Kett- und Schussbrüche passiert (Verhältnis 0,56). Beispiel 6 (Vergleich). Das Gewebe zum ballistischen Schutz von Leinwandbindungen aus Aramidgarn (CBM) mit einer linearen Dichte von 58,8 tex und 100 Drehungen pro Meter an der Kette und am Schuss (Verdrehungsfaktor 7,66) hat eine Oberflächendichte von 183 g / m 2 mit der Anzahl von Kett- und Schussfäden um 10 cm gleich 144. Bruchdehnung des Gewebes an der Kette 8,5%, am Schuss - 5,6%, Zugkraft eines einzelnen Fadens 8 cm lang an der Kette 0,95 N, am Schuss - 0,58 In der Tabelle sind 16 Gewebeschichten mit einer Größe von 25 x 25 cm und einer Flächendichte von 2,93 kg / m 2 angegeben. 2, woraus folgt, dass trotz der noch größeren Dichte des Gewebes (im Vergleich zu Beispiel 5) der Beutel die Kugel nicht hält und der Stoff noch schlechter arbeitet, was aus dem Verhältnis von Kett- und Schussbrüchen ersichtlich ist Gewinde gleich 0,43. Der Wert der Otulina, die beim Testen einer Standardverpackung von 24 Schichten Stoffartikel 56319 gebildet wurde, wurde als 1 angenommen. Gemäß diesem Indikator hatten alle experimentellen Gewebe einen Vorteil (Otulin überschritt 0,75 nicht). Typischerweise wird ballistisch beständiges Gewebe als wirksam angesehen, wenn die Anzahl der gestanzten Schichten des daraus zusammengesetzten gewebten Beutels 50% nicht überschreitet. Die Daten der Beispiele und Tabellen zeigen, dass im Vergleich zu den derzeit für Körperschutzzwecke verwendeten Stoffen, einschließlich Stoffen, die gemäß dem Patent der Russischen Föderation 2041986 hergestellt wurden, der in dieser Erfindung gemäß den Ansprüchen vorgeschlagene Stoff einen höheren Kugelsicherheitsgrad aufweist Eigenschaften, die es ermöglichen, die Anzahl der Schichten aus gewebtem Material bei der Herstellung von Körperschutz zu reduzieren und sein Gewicht zu reduzieren.

Anspruch

1. Schutzgewebe aus Leinwandbindung aus hochfesten Aramidgarnen gleicher linearer Dichte entlang der Kette und des Schusses, gekennzeichnet dadurch, dass das Gewebe aus Garnen mit der gleichen Längskonfiguration und einer gleichen Anzahl von Fäden pro Breiteneinheit in beiden besteht Richtungen, und der Verdrehungskoeffizient der Fäden überschreitet nicht 4,2. Ein Schutzgewebe aus Leinwandbindung aus hochfesten Aramidgarnen gleicher linearer Dichte entlang der Kette und des Schusses, gekennzeichnet dadurch, dass das Gewebe aus Garnen mit der gleichen Längskonfiguration besteht und eine gleiche Anzahl von Gewinden pro Breiteneinheit in beiden Richtungen, und der Verdrehungskoeffizient der Gewinde in einer der Richtungen überschreitet nicht 4 ...

Alle Schutzstrukturen gepanzerter Kleidung können je nach verwendetem Material in fünf Gruppen eingeteilt werden:

Textile (gewebte) Rüstung auf Basis von Aramidfasern

Heute sind ballistische Stoffe auf Basis von Aramidfasern das Grundmaterial für zivile und militärische Körperschutzmittel. Ballistische Stoffe werden in vielen Ländern der Welt hergestellt und unterscheiden sich nicht nur in Namen, sondern auch in ihren Eigenschaften erheblich. Im Ausland sind dies Kevlar (USA) und Twaron (Europa) sowie in Russland eine ganze Reihe von Aramidfasern, die sich in ihren chemischen Eigenschaften erheblich von amerikanischen und europäischen unterscheiden.

Was ist Aramidfaser? Aramid sieht aus wie dünne gelbe Spinnennetzfasern (andere Farben werden selten verwendet). Aus diesen Fasern werden Aramidfäden gewebt, und anschließend wird aus den Fäden ballistisches Gewebe hergestellt. Aramidfaser hat eine sehr hohe mechanische Festigkeit.

Die meisten Experten auf dem Gebiet der Entwicklung gepanzerter Kleidung glauben, dass das Potenzial russischer Aramidfasern noch nicht voll ausgeschöpft ist. Beispielsweise sind Panzerungsstrukturen aus unseren Aramidfasern in Bezug auf das Verhältnis "Schutzeigenschaften / Gewicht" Fremdstrukturen überlegen. Und einige Verbundstrukturen sind in diesem Indikator nicht schlechter als Strukturen aus Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht (UHMWPE). Darüber hinaus ist die physikalische Dichte von UHMWPE 1,5-mal geringer.

Ballistische Stoffmarken:

• Kevlar ® (DuPont, USA)
• Twaron ® (Teijin Aramid, Niederlande)
• SVM, RUSAR® (Russland)
• Heracron® (Colon, Korea)

Metallpanzerung auf Basis von Stahl (Titan) und Aluminiumlegierungen

Nach einer langen Pause seit den Tagen der mittelalterlichen Rüstung bestanden die Panzerplatten aus Stahl und wurden während des Ersten und Zweiten Weltkriegs häufig verwendet. Leichtlegierungen wurden später verwendet. Während des Afghanistan-Krieges verbreiteten sich beispielsweise Körperpanzer mit Elementen aus gepanzertem Aluminium und Titan. Moderne Panzerlegierungen ermöglichen es, die Dicke der Platten im Vergleich zu Platten aus Stahl um das Zwei- bis Dreifache zu reduzieren und damit das Gewicht des Produkts um das Zwei- bis Dreifache zu reduzieren.

Aluminiumpanzerung.Aluminium übertrifft Stahlpanzerungen und bietet Schutz vor panzerbrechenden Kugeln von 12,7 mm oder 14,5 mm. Darüber hinaus ist Aluminium mit einer Rohstoffbasis versehen, technologisch fortschrittlicher, schweißbar und verfügt über einen einzigartigen Splitter- und Minenschutz.

Titanlegierungen.Der Hauptvorteil von Titanlegierungen ist die Kombination aus Korrosionsbeständigkeit und hohen mechanischen Eigenschaften. Um eine Titanlegierung mit vorbestimmten Eigenschaften zu erhalten, wird sie mit Chrom, Aluminium, Molybdän und anderen Elementen legiert.

Keramikpanzerung auf Basis von Keramikverbundelementen

Seit Anfang der 80er Jahre werden bei der Herstellung gepanzerter Kleidung Keramikmaterialien verwendet, die hinsichtlich des Verhältnisses "Schutz / Gewicht" die Metalle übertreffen. Keramik kann jedoch nur in Kombination mit ballistischen Faserverbundwerkstoffen verwendet werden. In diesem Fall ist es notwendig, das Problem der geringen Überlebensfähigkeit solcher Panzerplatten zu lösen. Es ist auch nicht immer möglich, alle Eigenschaften von Keramik effektiv zu realisieren, da eine solche gepanzerte Platte eine sorgfältige Handhabung erfordert.

Im russischen Verteidigungsministerium wurde bereits in den 1990er Jahren die Aufgabe einer hohen Überlebensfähigkeit von Keramikpanzerplatten skizziert. Bis dahin waren Keramikpanzerplatten in dieser Hinsicht den Stahlpaneelen weit unterlegen. Dank dieses Ansatzes haben die russischen Truppen heute eine verlässliche Entwicklung - Panzerplatten der Granit-4-Familie.

Der Großteil der Körperschutzausrüstung im Ausland besteht aus Verbundpanzerplatten, die aus einteiligen Keramikmonoplatten bestehen. Der Grund dafür ist, dass für einen Soldaten während der Feindseligkeiten die Wahrscheinlichkeit, wiederholt im Bereich derselben Rüstungstafel getroffen zu werden, äußerst gering ist. Zweitens sind solche Produkte viel technologischer, d.h. weniger arbeitsintensiv, was bedeutet, dass ihre Kosten viel niedriger sind als die Kosten eines Satzes kleinerer Fliesen.

Verwendete Elemente:

• Aluminiumoxid (Korund);
• Borcarbid;
• Siliziumkarbid.

Verbundpanzerung auf Basis von Polyethylen mit hohem Modul (laminierter Kunststoff)

Bis heute werden Panzerplatten auf der Basis von UHMWPE-Fasern (Polyethylen mit ultrahohem Modul) als die fortschrittlichste Art von gepanzerter Kleidung der Klassen 1 bis 3 (gemessen am Gewicht) angesehen.

UHMWPE-Fasern haben eine hohe Festigkeit und holen Aramidfasern auf. Ballistische Artikel aus UHMWPE haben einen positiven Auftrieb und verlieren im Gegensatz zu Aramidfasern nicht ihre Schutzeigenschaften. UHMWPE ist jedoch für die Herstellung von Körperschutz für die Armee völlig ungeeignet. Unter militärischen Bedingungen besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass der Körperschutz mit Feuer oder glühenden Gegenständen in Kontakt kommt. Darüber hinaus wird Körperschutz häufig als Bettzeug verwendet. Und UHMWPE ist unabhängig von seinen Eigenschaften immer noch Polyethylen, dessen maximale Betriebstemperatur 90 Grad Celsius nicht überschreitet. UHMWPE eignet sich jedoch hervorragend für die Herstellung von Polizeiwesten.

Es ist anzumerken, dass eine weiche Panzerplatte aus einem faserigen Verbundwerkstoff keinen Schutz gegen Kugeln mit einem Hartmetall- oder wärmeverstärkten Kern bieten kann. Das Maximum, das eine weiche Gewebestruktur bieten kann, ist der Schutz vor Pistolengeschossen und Splittern. Zum Schutz vor Kugeln mit Langlaufwaffen müssen Panzerplatten verwendet werden. Wenn sie einer Kugel einer Waffe mit langem Lauf ausgesetzt werden, wird auf kleinem Raum eine hohe Energiekonzentration erzeugt. Darüber hinaus ist eine solche Kugel ein scharfes Schlagelement. Weichgewebe in Beuteln mit angemessener Dicke hält sie nicht mehr. Aus diesem Grund ist es ratsam, UHMWPE in einer Struktur mit einer Verbundbasis aus Panzerplatten zu verwenden.

Die Hauptlieferanten von UHMWPE-Aramidfasern für ballistische Produkte sind:

• Dyneema® (DSM, Niederlande)
• Spectra® (USA)

Kombinierte (mehrschichtige) Rüstung

Materialien für kombinierte Körperschutzpanzer werden in Abhängigkeit von den Bedingungen ausgewählt, unter denen der Körperschutz verwendet wird. Die NIB-Entwickler kombinieren die verwendeten Materialien und verwenden sie zusammen - so konnten die Schutzeigenschaften gepanzerter Kleidung deutlich verbessert werden. Textil-Metall-, Keramik-Organoplastik- und andere Arten kombinierter Rüstungen sind heute weltweit weit verbreitet.

Das Schutzniveau von gepanzerter Kleidung hängt von den darin verwendeten Materialien ab. Die entscheidende Rolle spielen heute jedoch nicht nur die Materialien für den Körperschutz selbst, sondern auch spezielle Beschichtungen. Dank der Fortschritte in der Nanotechnologie werden bereits Modelle entwickelt, deren Schlagfestigkeit um ein Vielfaches erhöht wurde, wobei Dicke und Gewicht erheblich reduziert wurden. Diese Möglichkeit ergibt sich aus der Anwendung eines speziellen Gels mit Nano-Reinigern auf dem hydrophobierten Kevlar, das die Beständigkeit des Kevlar gegenüber dynamischen Stößen um das Fünffache erhöht. Eine solche Panzerung kann die Größe der Körperpanzerung erheblich verringern, während dieselbe Schutzklasse beibehalten wird.

Lesen Sie mehr über die Klassifizierung von PSA.

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dx.doi.org/ 10.18577 / 2307-6046-2014-0-9-6-6

ARAMID LAYER-WOVEN MATERIAL ZUM SCHUTZ GEGEN BALLISTISCH UND AUSWIRKUNGEN

Untersucht wird ein Aramid-Laminatgewebe, das insbesondere für Schutzstrukturen zur Verstärkung des Lüftergehäuses eines Flugzeug-Turbostrahltriebwerks vorgesehen ist, um die Undurchdringlichkeit des Gehäuses bei Zerstörung des Lüfterflügels zu gewährleisten. Der Einfluss der Zusammensetzung und Struktur von Aramid-Laminatgewebe auf seine Schlagfestigkeit und ballistische Beständigkeit wird berücksichtigt.

Einführung

Die Entwicklung der Luftfahrttechnik erfordert eine ständige Verbesserung der Materialien. Die Verwendung moderner Verbundwerkstoffe ermöglicht es, das Gewicht und die Leistungsmerkmale von Produkten zu erhöhen. Die Reduzierung der Flugzeugmasse ist von grundlegender Bedeutung, da Sie so den Treibstoffverbrauch senken und erhöhen können nutzlastd.h. die Anzahl der Passagiere und das Frachtvolumen. Aramid-Kunststoffe als Strukturmaterialien zeichnen sich durch geringe Dichte, hohe Festigkeit und Zähigkeit aus. Organokunststoffe sind multifunktionale Materialien. Je nach Zusammensetzung und Struktur können sie zur Herstellung von Teilen für verschiedene Zwecke verwendet werden - Struktur-, Elektro- und Funktechnik, Wärmedämmung, zum Schutz vor mechanischen und ballistischen Einflüssen.

Wenn Vögel oder Fremdkörper in das Triebwerk des Flugzeugs eindringen, ist es wichtig, dass die Zerstörung der Lüfterblätter die Haut der Flugzeugzelle und des Steuerungssystems nicht beschädigt. Zum Schutz werden Organoplaste (Organit 6N, Organit 6NT) im Lüftergehäuse von Flugzeug-Turbostrahltriebwerken eingesetzt. Mit Organoplast können Sie die Zerstörungszone lokalisieren und die zerstörten Flügel im Lüftergehäuse aufbewahren.

In Übereinstimmung mit den strengeren Anforderungen der AP-23-Normen muss das Motorlüftergehäuse das Lüfterblatt im Falle seiner Zerstörung im Wurzelabschnitt halten. In diesem Fall sollten Sekundäreffekte bei der Zerstörung einer Schaufel (Zerstörung anderer Schaufeln, Zunahme des Rotorungleichgewichts, lokaler Temperaturanstieg) nicht zu so gefährlichen Folgen führen wie das Auftreten eines nicht lokalisierten Feuers, die Streuung von gefährliche Bruchstücke außerhalb des Motorgehäuses.

Für den Lüftergehäusehalter wurde Aramid-Laminatgewebe entwickelt. Die Hochgeschwindigkeits-Schlagfestigkeit eines Aramid-Laminat-Gewebes hängt hauptsächlich von der ballistischen Beständigkeit des Gewebes ab. Das Verfahren zum Fixieren der Gewebeschichten relativ zueinander ist der wichtigste Design- und Technologiefaktor, um eine maximale Umsetzung der ballistischen Eigenschaften des Gewebes in die Zusammensetzung des Produkts sicherzustellen.

Gegenwärtig wurden in Russland und im Ausland große Erfahrungen mit der Verwendung von Stoffen aus hochfesten Aramidfasern (SVM, Rusar, Kevlar, Tvaron) für die Herstellung entladener Schutzstrukturen (Körperschutz, Panzerwagen) gesammelt , usw.).

Es ist bekannt, dass mit einer Abnahme der linearen Dichte von Elementarfasern (Filamenten) der ballistische Widerstand von Geweben zunimmt. Laut den Entwicklern des Gewebes aus Mikrofilamentfäden ist es der kleine Durchmesser der Filamente in Kombination mit der chemischen Struktur des Polymers, der es den Fäden ermöglicht, erheblichen Biegebeanspruchungen ohne Zerstörung standzuhalten und hohe ballistische Eigenschaften des Gewebes bereitzustellen.

Bei der Auswahl eines verstärkenden Füllstoffs für ein Aramid-gewebtes Laminat für einen Lüftergehäusehalter ist neben der ballistischen Beständigkeit eine wichtige Anforderung die Korrosionssicherheit des Aramid-Gewebes in Bezug auf Metalle. Korrosionssicherheit ist das wichtigste Merkmal von Luftfahrtmaterialien. Ätzende (ätzende) Materialien sind Materialien, die sich in freisetzen können außenumgebung saure oder alkalische ätzende Produkte. Die Korrosionsaktivität wird anhand des Säuregehalts des Materials, ausgedrückt unter Verwendung des pH-Werts des Wasserextrakts, sowie anhand der Konzentration von Cl "- und SO 4 ² -Ionen im Wasserextrakt der zerkleinerten Probe des Materials bewertet. Für Luftfahrtmaterialien sollte der pH-Wert des wässrigen Extrakts innerhalb von 6 bis 7 liegen, der Gehalt an Cl-Ionen sollte 0,02% nicht überschreiten; SO 4 ² Ionen - bis zu 0,05%. Ballistische Stoffe aus neutralen Aramidgarnen, entwickelt von ZAO KShF Peredovaya Tekstilshchitsa, erfüllen diese Anforderungen. Der Zweck dieser Arbeit ist es, die Eigenschaften von Aramid-Laminatgewebe in Abhängigkeit von seiner Zusammensetzung, Struktur und den bei seiner Herstellung verwendeten technologischen Methoden zu untersuchen.

Materialen und Methoden

Zur Verstärkung des Aramid-Laminatgewebes wurde ein Stoff aus einer neutralen heimischen Aramidfaser gewählt. Der Stoff hat eine hohe ballistische Beständigkeit, eine erhöhte Beständigkeit gegen Feuchtigkeitsaufnahme, auch aufgrund einer wasserabweisenden Imprägnierung. Der Stoff hat hohe technologische Eigenschaften (hohe Dimensionsstabilität der Textilstruktur und Flexibilität) und kann zur Herstellung eines Produkts durch Wickeln verwendet werden.

Schichten aus Aramid-Laminatgewebe für die Haltevorrichtung des Lüftergehäuses müssen relativ zueinander befestigt werden, um ihre Verschiebung während des Betriebs zu verhindern und die Leistung des Produkts sicherzustellen. Das Polymermaterial zum Verbinden der Gewebeschichten muss eine hohe Haftung und chemisch-technologische Verträglichkeit mit Aramidfasern aufweisen.

Zum Verbinden der Schichten aus Aramidgewebe wurden zwei Klebstoffe verwendet - VKR-27 und VK-3. Der Vorteil des VKR-27-Klebers ist seine Fähigkeit, bei Raumtemperatur auszuhärten. Die Besonderheit dieses Klebers besteht darin, dass er beim Aufwickeln des Produkts direkt auf den Stoff aufgetragen werden sollte, dh bei der Herstellung des Produkts eine "nasse" Wicklung verwenden sollte. VK-3-Kleber - heißhärtender Kleber. Der Vorteil dieses Klebstoffs ist die Möglichkeit, Prepregs auf seiner Basis herzustellen (durch vorläufige Anwendung auf Aramidgewebe), die bei der Herstellung von Produkten nach dem "trockenen" Wickelverfahren verwendet werden können. VKR-27- und VK-3-Klebstoffe ermöglichen es, die ballistischen Eigenschaften des Gewebes als Teil eines Aramid-Laminatgewebes zu realisieren. Die technologischen Eigenschaften der Klebstoffe ermöglichen ihre lokale Dosierung auf den verstärkenden Füllstoff während der Herstellung des Produkts durch das "Nass" (VKR-27-Kleber) oder "Trocken" -Verwicklungsverfahren (VK-3-Kleber).

VKR-27- und VK-3-Klebstoffe weisen eine hohe Klebrigkeit auf, was die Möglichkeit einer Schichtverschiebung während der Herstellung eines Produkts durch Aufwickeln ausschließt. Es ist wichtig, dass bei Verwendung dieser Klebstoffe diese lokal auf die Oberfläche des Gewebes aufgetragen werden können, um lokale Fixierungszonen der Gewebeschichten relativ zueinander zu erzeugen.

Der Bereich und die Art der Verteilung der Fixierungszonen der Schichten aus Aramidgewebe können die Gewichtseigenschaften und den ballistischen Widerstand des Aramidlaminatgewebes beeinflussen. Um diese Regelmäßigkeiten zu identifizieren, wurden Studien über die Auswirkung der Methode zur Fixierung von Gewebeschichten (Verbindung von Gewebeschichten über die gesamte Oberfläche, lokale Gelenke verschiedener Bereiche) auf die ballistischen Eigenschaften von Aramid-Schichtgewebe und eine Bewertung der Die Eigenschaften eines solchen Materials wurden mit verschiedenen Stellen lokaler Fixierungszonen von Schichten durchgeführt.

Um die Wirkung von Fixierungsmethoden auf die ballistische Beständigkeit des Aramid-Laminatgewebes zu untersuchen, polymermaterial auf verschiedene Weise auf Aramidgewebe (Abb. 1):

Gleichmäßiges Aufbringen von Polymermaterial auf die gesamte Stoffoberfläche (100% der Stoffoberfläche);

Lokale Anwendung in Form von 5 bis 20 mm breiten Streifen, die 10 bis 50% der Stoffoberfläche einnehmen.

Abbildung 1. Gleichmäßiger Auftrag des Klebstoffs auf die gesamte Oberfläche des Gewebes ( ein) und lokales Aufbringen von Klebstoff in Form von 5 bis 20 mm breiten Streifen, die 10 bis 50% der Stoffoberfläche einnehmen ( b)

Bei lokaler Anwendung wurde die Position der Zonen zum Aufbringen von Klebestreifen auf die Oberfläche des Gewebes variiert: parallel zu den Fäden der Stoffbasis oder in einem Winkel zu den Fäden der Basis.

Ballistische Tests von Proben aus Aramid-Laminatgewebe wurden an Proben mit einer Größe von 240 × 240 mm und einer Dicke von 4,5–5,4 mm durchgeführt. Die ballistische Aktion wurde mit einer Stahlkugel mit einem Gewicht von 1 g und einem Durchmesser von 6,35 mm aus einem ballistischen Lauf mit einem Kaliber von 7 mm gemäß GOST RV8470-001-2008 mit der Bestimmung der Geschwindigkeit u 50 durchgeführt
50% Nichtdurchdringung (Ballgeschwindigkeit, bei der die Wahrscheinlichkeit der Nichtdurchdringung eines Hindernisses 50% beträgt).

Mit einem Schlagbolzen (Stahlzylinder 20 g, Ø14 mm, 17 mm lang) wurden Tests zur Hochgeschwindigkeits-Schlagwirkung von Proben aus Aramid-Laminatgewebe durchgeführt. Um den Schlagbolzen im Lauf der Waffe zu verteilen, wurden Hülsen verwendet, bei denen es sich um dünnwandige Gläser aus Glasfaser Ø 39,8 mm mit einer Wandstärke von 1 mm handelte. Am Boden des Glases befindet sich ein Gegenstück mit einem Durchmesser von 14 mm und einer Länge von 7 mm, um den Schlagbolzen zu halten. Eine runde 2 mm dicke Leiterplatte wird in den Boden der Hülse gedrückt, um sie zu verstärken. Um die Hülse einzufangen, wurde eine Falle in Form einer massiven 70-mm-Unterlegscheibe und eines 25-mm-Durchgangslochs vor der Probe installiert. Beim Auftreffen auf die Falle zerbrach der zylindrische Teil der Hülse in kleine Fragmente, sein hinterer, massivster Teil war in der Falle verzögert, und der zylindrische Impaktor flog weiter mit der gleichen Geschwindigkeit auf die Probe zu. Der Testaufbau und die Ansicht der Probe nach den Schlagversuchen sind in Abb. 1 dargestellt. 2.

Abbildung 2. Testaufbau ( ein) und Probentyp ( b) Aramid-Laminatgewebe nach Hochgeschwindigkeitsaufprall

Die folgenden Parameter wurden als Kriterium zur Beurteilung der Beständigkeit des mit Aramid laminierten Gewebes gegen Hochgeschwindigkeitsaufprall verwendet:

Schlaggeschwindigkeit vor und hinter der Probe;

Restliche Ausbuchtung der Probe nach dem Aufprall.

Ergebnisse

Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse der durchgeführten ballistischen Tests von Proben aus Aramid-Laminatgewebe, die sich in der Größe des Fixierungsbereichs der Gewebeschichten relativ zueinander und in der Art der Verteilung der Fixierungszonen im Volumen unterscheiden des Materials.

Tabelle 1

Ballistische Beständigkeit von Aramid-laminierten Gewebeproben

abhängig von den Methoden zur Fixierung der Gewebeschichten

* Der ballistische Widerstandskoeffizient wird als Verhältnis von u 50 des Aramid-Laminatgewebes zu u 50 des Stoffbeutels berechnet.

Es wurde festgestellt, dass mit einer Verringerung der Fläche der Fixierungszonen (lokale Verbindung) von 100 auf 10% die Implementierung des ballistischen Widerstands des Gewebes von 0,89 auf 0,97 zunimmt, um hohe ballistische Eigenschaften zu erzielen des Gewebes und reduzieren das Gewicht des Produkts, ist es ratsam, eine lokale Verbindung von Gewebeschichten zu verwenden.

Die Ergebnisse von Tests auf Beständigkeit gegen Hochgeschwindigkeitsaufprall von Proben aus Aramid-Laminatgewebe mit lokaler Schichtverbindung sind in der Tabelle dargestellt. 2.

Tabelle 2

Haltbarkeit von Prototypen aus Aramid-Laminatgewebe

zu schnellem Aufprall

* Proben von Aramid-Laminatgewebe und Aramid-Stoffbeutel enthalten die gleiche Anzahl von Schichten.

Als Ergebnis der durchgeführten Studien wurde festgestellt, dass die Prototypen des laminierten Aramid-Gewebematerials hinsichtlich der Beständigkeit gegen Hochgeschwindigkeitsstöße der Verpackung des ursprünglichen Verstärkungsfüllstoffs nicht unterlegen sind. Während des Tests werden die Ergebnisse des Experiments stark von der Position des Schlägers beeinflusst, wenn dieser mit der Probe in Kontakt kommt: Die schwersten Aufprallbedingungen treten auf, wenn der Schläger von der Rippe getroffen wird.

Die lokale Fixierung der Schichten des Schichtgewebes stellt eine mechanische Verbindung zwischen den Schichten her, fixiert jedoch gleichzeitig nicht alle Verstärkungsfasern starr, was es ermöglicht, eine hohe Schlagfestigkeit eines solchen Materials aufgrund seiner zu gewährleisten Fähigkeit zu großen Verformungen und Absorption von Aufprallenergie durch Reibung zwischen einzelnen Fasern.

Diskussion und zusammenfassung

Der ballistische Widerstand des laminierten Gewebes wird durch die Verteilung der Fixierungszonen beeinflusst. Proben von laminiertem Gewebe mit einer gleichmäßigeren Verteilung der Fixierungszonen im Volumen des Materials mit einer Verschiebung der Zonen relativ zueinander entlang der Dicke des Materials weisen den höchsten ballistischen Widerstand auf.

Die hohe Beständigkeit des Aramid-Laminatgewebes gegen Stöße und ballistische Effekte ermöglicht es uns, diese Materialien als vielversprechend für die Herstellung von Schutzstrukturen verschiedener Typen zu betrachten - Haltevorrichtungen für das Lüftergehäuse von Turbostrahltriebwerken, Paneelen und Trennwänden, die die Sicherheit gewährleisten Betrieb von Flugzeugstrukturen in Notsituationen (Zerstörung von Mechanismen, Kugeln für ballistische Schäden und Fragmente von Sprengkörpern).

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Es gibt weltweit mehrere Händler, die ballistische Kevlar-Stoffe anbieten. Es gibt verschiedene Arten von Stoffen, dick und dünn. Der im Interceptor-System verwendete Stoff (US-Streitkräfte, afghanische / irakische Streitkräfte) besteht aus 30 bis 34 Schichten eines sehr dünnen Kevlar-Gewebes. Ich konnte dies nicht bestätigen, aber ich glaube, dass 12 Schichten "dickeren" Kevlar gleichbedeutend sind, um die IIIA auszurichten. Ich konnte diesen speziellen Stoff (dünne Version) nicht erwerben, fand aber einen chinesischen, europäischen und amerikanischen Händler für andere Marken. Andere Variationen des Kevlar-Gewebes sind erheblich dicker als der Kevlar Interceptor und erfordern daher weniger Schichten, um einen Schutz der Stufe IIIA zu schaffen. Illinois beschreibt einen Stoff, den ich letztendlich gekauft habe (direkt von einem Händler oder über das eBay-Konto eines Händlers verkauft):

Verkäufer: Infinity, Ort: www.armorco.com

Kevlar® 29 Styles 745 Bullet Resistant Fabric. Es besteht aus Dupont (TM) Aramid-Garnen und wird beim Weben auf Webstühlen zu Stoff gewebt. Es wird hauptsächlich in Sicherheits- und Personenschutzmärkten eingesetzt. Es kann in vielen persönlichen Schutzanwendungen gefunden und verwendet werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf: kugelsichere Westen, Kfz-Rüstungen, Kabinentürpanzer, kugelsichere Bänder und viele nicht ballistische industrielle Anwendungen.

SPEZIFIKATION: Stoffspezifikationen: Gewicht: 14 oz. Sq.yd ... Breite: 50 "Breite ... Denier: 3000 ... Webart: Normal ... Dicke: 24,1 (mil) 0,61 (mm) ... Zugfestigkeit: Länge & Breite Spezifikation (Länge): 1600 (lbf / in) (Breite): 1800 (lbf / in) ... Fadenzahl: 17 x 17

Kevlar kann in mehrere Lagen gestickt werden und ist nicht nadelbeständig. Es kann mit einem Klebstoff auf Polyurethanbasis geklebt werden. Es kann auch mit verwendet werden Epoxidharze und in spaltbaren Anwendungen vakuumverpackt. KEVLAR-STOFF - In allen 50 US-Bundesstaaten und in der EU ist es völlig legal, kugelsicheres Kevlar-Tuch zu besitzen, zu besitzen, zu transportieren oder zu versenden. So wie; Jeder kann legal ballistischen Kevlar-Stoff kaufen und seine eigene Rüstung der Stufe IIIA herstellen / nähen.

Endnote: Offensichtlich sind mehrere Lagen / Schichten dieses Stoffes erforderlich, um etwas kugelsicher zu machen. Ich empfehle dringend, Kevlar-Scheren am selben Ort zu kaufen, an dem normale Scheren die Arbeit nicht richtig erledigen.

Ich habe das folgende ballistische Material von einem Lieferanten gekauft: infinityfrp.com oder dessen Partner: Armorco.com (10 Yards / 9 Kevlar-Stoffe) und infinitycomposites.com oder deren Partner: Armorco.com (flexible Kevlar-Verbindungsplatte der Stufe IIIA)

Ich habe 1 flexible Verbundplatte mit schwarzer Gummilaminierung von ca. 1,4 x 1,4 m gekauft. Ich sagte ihnen, sie sollten es in 4 Teile schneiden, um die Versandkosten von USD 600 auf USD 150 zu senken. Preis für komplexe Platten: ca. 700 USD.

Ich kaufte auch 10 Yards (USD 35 pro Yard) Kevlar ballistischen Stoff. Sie haben tatsächlich viel mehr Stoff als ein Quadratmeter, da der Stoff 1,27 Meter breit ist und auf einer Rolle geliefert wird. 8 Yards reichten für 4 Schichten DAPS (Deltamuskelschutz + Achselschutz) Verstärkung / Boost, ballistischer Gürtel / Gürtel (Hüft- und Po-Schutz - 12 Schichten), 2 Knieschützer (14 Schichten) und 2 Stiefelschutz (12 Schichten)

Sterbender Nylonstoff (zum Färben von camo-gefärbten ballistischen Außenbeuteln)

Sie werden oft feststellen, dass Sie nur dann tarnfarbene Punkte erhalten können, wenn Sie die Punkte schwarz färben müssen. Ich habe den Fehler gemacht, „Black Spray-on-Paint“ aus Großbritannien zu importieren, was sich als wertlos herausstellte. Denken Sie daran, dass alle Hartschalen / -beutel von Kevlar aus Nylon bestehen, die keinen normalen Wasserfarbstoff auf Wasserbasis absorbieren, der für Stoffe auf Baumwollbasis bestimmt ist. Sie müssen eine von zwei folgenden Optionen auswählen, um das Nylongewebe zu färben:

1. Kaufen Sie eine spezielle Nylonform, die durch Handwäsche oder maschinelle Verarbeitung aufgetragen wird. Dieser Prozess kann ziemlich chaotisch sein.

2. Kaufen Sie einfach große Permanentmarker (basierend auf Spiritus) und bestellen Sie eine zusätzliche Nachfüllung.

Ich entschied mich für Option 2. Und aufgrund der Tatsache, dass ich die Lackierphase nicht richtig geplant hatte, kaufte ich 12 große schwarze Permanentmarker (auf Spiritusbasis). 12 Marker reichten aus, um 6 Artikel zu färben (1 Weste, 4 Stück DAPS, 2 Achsel- + 2 Deltamuskelbeutel und einige andere kleine Stücke. 12 Permanentmarker im Einzelhandel für 112 Euro. Wenn Sie entsprechend planen, müssen Sie nur 1 bestellen im großen schwarzen Permanentmarker + ein Zusatz, der Sie 20 Euro kostet.