корпус защитного шлема

Формула изобретения

Корпус защитного шлема, содержащий оболочку из многослойного материала на основе арамидной ткани, подкрепленную изнутри скрепленным с ней элементом жесткости, отличающийся тем, что его оболочка выполнена гибкой из пакетов сухих непропитанных слоев ткани, скрепленных между собой внахлест прошивными высокопрочными нитями, а элемент жесткости выполнен в виде каркаса по форме головы из армированной или неармированной пластмассы или металла, совмещен с оболочкой по всей поверхности и скреплен с нею клеевым соединением, синтетическими или металлическими нитями или с помощью крепежных элементов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к разработкам средств индивидуальной защиты, а именно к защищенным шлемам и может быть использовано в конструкциях их корпусов.

Известен корпус защитного шлема с оболочкой из многослойного материала на основе высокопрочной ткани (патент РФ 2019110, кл. А 42 В 3/00, 1992).

Известен также корпус защитного шлема, содержащий оболочку из многослойного материала на основе арамидной ткани, подкрепленную по периферии элементом жесткости (патент ЕПВ N0226782, кл. A 42 B 3/00, F 41 H 1/04, 1987).

Известные конструкции корпусов защитных шлемов выполнены из композиционных слоистых материалов, содержащих в качестве армирующего материала арамидную ткань и в качестве связующего термопластичную или термореактивную смолу. Подобные защитные шлемы изготавливают прессованием нескольких слоев ткани, предварительно пропитанной связующим.

Одним из наиболее существенных недостатков подобных корпусов шлемов является низкая эффективность использования прочностных свойств волокон наполнителя. Наличие связующего обусловливает снижение, в частности, упругих свойств волокна, что приводит к преимущественному сдвиговому механизму разрушения волокон при попадании пули или осколка, прочностной уровень которого, значительно ниже по сравнению с пределом прочности волокна на растяжение.

Повышение уровня защиты в известных корпусах шлемов связано с увеличением количества слоев ткани и расхода связующего, что, в свою очередь приводит к снижению весовой эффективности конструкции и к увеличению ее стоимости.

Еще одним недостатком корпусов шлемов подобной конструкции является сложность оснастки для их изготовления. Кроме того, принцип формообразования корпуса шлема прессование во многом ограничивает получение шлема оптимальной конфигурации.

Наиболее близким аналогом к изобретению, по совокупности существенных признаков, является корпус защитного шлема по вышеупомянутому патенту ЕПВ N 0226782.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание корпуса защитного шлема такой конструкции, которая была бы легче известной при заданном уровне защиты и обеспечивала бы надежную бестравмовую защиту головы от ударов тупыми и острыми предметами, а также от осколков и пуль огнестрельного оружия.

Поставленная задача решается за счет использования в конструкции корпуса защитного шлема высокопрочной арамидной ткани, не содержащей связующего, которая в сочетании с жесткой подложкой-каркасом обеспечивает достижение новых свойств.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, достигается всей совокупностью известных и новых существенных признаков изобретения.

Для решения поставленной задачи, в корпусе защитного шлема, содержащем оболочку из многослойного материала на основе арамидной ткани, подкрепленную изнутри скрепленным с нею элементом жесткости, оболочка выполнена гибкой из пакетов сухих непропитанных связующим слоев ткани, скрепленных между собой внахлест прошивными высокопрочными нитями, а элемент жесткости выполнен в виде жесткого каркаса по форме головы из армированной или неармированной пластмассы или металла, совмещен с оболочкой по всей поверхности и скреплен с нею клеевым соединением, синтетическими или металлическими нитями или с помощью крепежных элементов.

Отличительными особенностями корпуса защитного шлема являются следующие признаки:

выполнение оболочки шлема гибкой

из пакетов сухих непропитанных связующим слоев арамидной ткани,

скрепленных между собою внахлест

прошивными высокопрочными нитями,

выполнение элемента жесткости в виде жесткого каркаса

по форме головы

из армированной или неармированной пластмассы или металла,

совмещение жесткого каркаса с оболочкой по всей его поверхности,

скрепление жесткого каркаса с оболочкой клеевым соединением, синтетическими или металлическими нитями или с помощью крепежных элементов.

Указанные отличительные признаки, каждый в отдельности и все совместно, направлены на решение поставленной задачи и являются существенными.

Использование существенных отличительных признаков в известных решениях не обнаружено, что характеризует соответствие предложенного технического решения критерию "новизна".

Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными обеспечивает решение поставленной задачи и характеризует предложенное техническое решение существенными отличиями по сравнению с известным уровнем техники и аналогами. Данное техническое решение является результатов научно-исследовательской и экспериментальной работы по повышению эффективности защиты от пуль и осколков головы человека без использования известных проектировочных решений, рекомендаций и материалов. Оно обладает неочевидностью, что свидетельствует о соответствии нового технического решения критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид корпуса защитного шлема, на фиг.2 схематическое изображение отдельного пакета слоев арамидной ткани, на фиг.3 показана схема сборки пакетов, на фиг.4а и б представлены варианты скрепления оболочки с жестким каркасом.

Корпус защитного шлема содержит совмещенные по их поверхностям оболочку 1 и жесткий каркас 2, скрепленные между собой клеевым соединением 3 (фиг.1). Оболочка 1 выполнена гибкой из трех пакетов 4 (фиг.2) сухих непропитанных слоев 5 арамидной ткани: центрального 6 (фиг.3) и боковых 7 и 8, скрепленных внахлест прошивными, например, арамидными нитями 9 (фиг.2). Жесткий каркас 2 выполнен по форме головы, например, из полиэтилена высокого давления.

Оболочка 1 и жесткий каркас 2 могут быть скреплены также крепежными элементами, например заклепками 10 (фиг.4а), или синтетическими, например, капроновыми, или металлическими, например стальными, нитями 11 (фиг.4б).

Жесткий каркас 2 может быть изготовлен из неармированной пластмассы, например, полиэтилена, поликарбоната и т.п. из армированной пластмассы, например, стеклопластика, или из легкого металла типа сплавов алюминия.

Для изготовления оболочки может быть использована арамидная ткань полотняного переплетения арт. 5363, толщиной 0,46 мм.

Число пакетов слоев ткани, используемых для изготовления оболочки, может быть различным в зависимости от кроя и формы корпуса шлема. Количество слоев ткани в пакете зависит от требуемого уровня защиты.

Механизм взаимодействия пули с корпусом защитного шлема заключается в следующем. При контакте пули с оболочкой, сухие нити пакета арамидной ткани вовлекаются пулей в поступательное движение, преобразуя кинетическую энергию пули в энергию упругих деформаций волокон, составляющих нити. Одновременно происходит рассеивание энергии от места контакта пули с пакетом в стороны. На эту работу тратится основная часть энергии пули, а оставшаяся часть передается жесткому каркасу, который в свою очередь испытывает упруго-пластические деформации, снижая тем самым остаточную энергию до безопасного уровня.

Пример выполнения. В соответствии с изобретением был изготовлен корпус защитного шлема для защиты от осколков и пуль оружия типа пистолет Макарова. Его оболочка, выполненная из трех пакетов по 16 слоев арамидной ткани вышеописанного типа в каждом, весила 0,7 кг, а жесткий каркас, изготовленный из полиэтилена высокого давления, весил 0,3 кг. Общий вес корпуса составил 1 кг при площади защиты 18 кв. дм. что по сравнению с ближайшим аналогом (1,3 кг) меньше на 30%

Поверхностная плотность материала оболочки (сухой пакет слоев ткани) изготовленного корпуса для заданного уровня защиты составила 4 кг/кв.м. что почти в 2 раза меньше поверхностной плотности материала оболочки корпуса по ближайшему аналогу. Как показывают эксперименты, органопластики обеспечивают тот же уровень защиты при поверхностной плотности 7 8 кг/кв.м.

Изготовленный корпус успешно прошел огнестрельные испытания. Обстрел производился из пистолета Макарова с расстояния 5 м. Было произведено 20 выстрелов в различные области корпуса. Пробитий не зафиксировано.

Таким образом, предложенный корпус защитного шлема обеспечивает надежную защиту головы, удобен в эксплуатации, ремонтопригоден, прост в изготовлении, не требует расходов на дорогостоящее оборудование.

Корпус защитного шлема на основе нового технического решения и критерию "промышленная применимость", т.е. уровню изобретения.