铠装、特别是人体铠装

摘要

一种铠装，特别是一种人体的铠装具有至少一层且最好多层的具有在交叉点处穿在线上的钛珠或圆片用作投射物切碎器的纺织冲击织物。该珠状的钛织物层可以与其它冲击织物和设计用以截住并阻挡在人体铠装或其它型式防护装置或铠装中的最后的投射物碎片的铠装结合使用。

说明书

本发明的领域

本发明涉及一种改进的铠装，特别是一种人体铠装，更具体地，涉及一种重量轻的人体铠装，它具有改进的承受被高速子弹穿刺的能力。

本发明的背景

人体铠装以及用于向高速子弹提供阻挡层的其它目的的铠装，在背心或其它结构中，通常包括一刚性板，既可以是陶瓷、钢的也可以是高抗拉强度纤维，诸如：芳族聚酰胺、聚乙烯或使用热固性或其它粘结树酯层压到刚性板中的聚对苯苯并双噁唑纤维。

人体铠装以及用于对高速子弹提供阻挡层的其它目的铠装，在背心或其它结构中，通常包括包含陶瓷圆片或颗粒后文称之为珠子的冲击织物，该珠子形成对子弹的通过的阻挡层。

在Chediak等的专利5824940中发现一种典型的陶瓷防弹织物，该防弹织物包括多层织物以及固定到织物上的陶瓷结构。

在以下专利中公开了利用类似原理的其它铠装：

Clausen等的美国专利    NO.4186648

Sandstrom等的美国专利  NO.4969386

Dunbar等的美国专利     NO.5200256

Groves等的美国专利     NO.5364679

Tarry等的美国专利      NO.5443917

Neal等的美国专利       NO.6035438

Neal等的美国专利       NO.6510777

Groves等的美国专利     NO.5110661

Groves等的美国专利     NO.5087516

Rozner等的美国法定发明注册号H1061

所有这些系统具有不同的缺点，这些缺点中的某一些将在此后详细讨论。但是，使用陶瓷或玻璃珠或类似材料珠子的铠装的主要缺点是在冲击时陶瓷趋于断裂，因此在减低高速子弹的过程中，它自身失去完整性及继续导致速度降低的过程。

陶瓷铠装、或任何其它刚性板铠装的另一原则性缺点是非柔性(刚性)与重量。

现有技术的铠装主要是引进了一些层，所述层设计为通过在子弹经过铠装时在该子弹前面提供一些表面来降低并最终阻挡子弹。

本发明的目的

因此，本发明的主要目的就是提供一种改进的铠装，该铠装重量轻且柔性高，同时该铠装在使用期间不会像目前为止所提供的陶瓷铠装的碎裂那样地被破坏。

本发明的另一目的就是提供一种没有早先系统的缺点的改进的人体铠装。

还有一个目的就是提供一种由所使用的层数决定的用于多种目的的改进的铠装。

发明内容

将变得显而易见的这些目的和其它目的，根据本发明的铠装在下文中获得，该铠装包括：

至少一个投射体破坏层，它具有带纱线交叉点和金属圆片的织造冲击织物，所述金属圆片特别是在交叉点处该纱线穿过的钛圆片；以及

包含冲击织物的至少一层用以阻挡投射物破坏层后面的投射物碎片。

我已经十分惊奇地发现不仅仅可以通过在高速子弹进入铠装的前面放置冲击吸收表面更有效地制造铠装，而且还通过设计铠装的至少一层来使该铠装当子弹经过铠甲时主要沿子弹的侧面起作用以便偏转子弹，以损坏子弹侧面到这样的程度，即铠装中的纤维将更容易地卡住子弹并且通过由于钛圆片与其侧面的接合而物理地损坏子弹体。

更具体地，我已经发现，当钛圆片在冲击织物的纬/经线交叉点处穿在纱线上来构成一种带珠织物时，圆片趋于卡住子弹的侧面且实际上损坏那些侧面并实际上偏转子弹经过铠装的直线路经，使得接合子弹的织物与圆片的纤维的数量显著地增加。此外，由钛金属构成的圆片不是脆的，因此在与子弹接合时不断裂，所以它们保持其整体性并且容易地从其侧面卡住子弹并将投射体撕碎。

因此本发明在于将入射子弹切碎以及截获其碎片，而与投射物的钝化不同，以及定位珠子或圆片，使得其边缘呈现给投射物(由于将圆片穿在纱线上)。

根据本发明的特征，织造的冲击织物由高抗拉强度的纤维构成，诸如：芳族聚酰胺、超高分子量的聚乙烯或对聚苯苯并双噁唑、在市场上以Spectra、Golaflex、Kevlar、Twaron、Zylon、DYNEEMA等命名的纤维或织物的PBO等。钛圆片可以是任何尺寸，该尺寸使之可以容易地在冲击织物的交叉点处被固定到纬纱和经纱二者之上，已经发现直径为3/32英寸并且厚度为1/32英寸的圆片特别有效。作为一般情况，圆片直经的范围可以是0.1到0.5英寸，厚度从0.01到0.025英寸并可以具有一个在中心的或偏心的直径在0.01到0.2英寸的孔。

可以使用任何市售的钛金属或钛金属合金，或者其它高抗拉强度的可延展的金属或合金，所述圆片不一定是圆形的而是可以具有不规则的或多边形的外周边，铠装应该具有至少一层冲击织物和多个钛圆片，虽然可以有多层并且冲击织物的一层或多层和钛圆片由一或多层冲击织物支持，该圆片可具有非圆形的孔或者纬纱和经纱经过的多个孔。

如果需要，一种粘结剂可以将圆片在交叉点粘结到纱线上。

根据本发明的特征，可以将一或多层钛圆片冲击织物与一或多支持冲击织物层在适当的织物壳中组合，所述壳最好也以冲击材料构成人体铠装。

可以根据本发明使用2至25个带珠层，优选5至20甚至更好为6至15层。在织物上可使用的纱线是20denier到1500denier(dtex)，最好是50到100denier。带珠织物的每层钛圆片密度是10到500/平方英寸，优选50到250/平方英寸且更好为75到150/平方英寸。纱线的密度对经纱和纬纱二者的每一英寸来说在5到100根纱线的范围。

通过改变带珠部分内的带珠层的数目和/或冲击织物部分内的冲击织物层的数目和/或带珠层和冲击织物层的组合的数目和/或各种部分内的市面上出售的冲击织物的类型(铠装行业内常用的)，可以达到冲击保护的不同等级。例如，通过3层带珠织物与5层冲击织物的组合，可以达到对子弹的保护如同美国司法部规范对警察人体铠装NIJ 010.04的I级，通过将6层带珠织物与15层Gold Flex组合可达到NIJ的III级。

附图说明

从以下参考附图所作的描述，以上和其它目的、特征和优点将变得更容易明白，其中：

图1是示意地截多层铠装的横截面；

图2是根据本发明的铠装层示意型式的平面视图；

图3-6是根据本发明可以使用的钛圆片的4幅图；

图7是截钛珠子中心孔的横剖视图；以及

图8是复合铠装的图，它包括在本发明的多层投射物层切碎层及冲击织物和适当的罩层。

具体实施方式

尽管我已经描述了一种使用本发明的基本的投射物切碎织物的铠装并已经用作人体铠装，但可以理解到这种基本的材料也可以用作车辆的装甲，用以防护并作为抵抗所有类型投射体的铠装，和通过将它与相同材料的其它层或冲击织物或二者组合甚至使用现有技术的投射体阻挡和能量吸收层该材料可用于任何保护级。

根据本发明的铠装的基本结构如图1所示。

该铠装10包括由薄织物层11和12代表的罩层材料，在该两层11、12之间与任意数量的冲击织物层14一起设置任意数量的钛珠投射体切碎层13用以抓取并阻挡已经被钛珠切碎的投射物的颗粒。

在图1中表示成圆片15的钛珠固定在冲击织物的纬纱16和经纱17中，该冲击织物在其交叉点处包括高抗拉强度的纤维诸如芳香聚酰胺、聚乙烯或PBO纱线。

可以理解，冲击织物14可以由来自芳香聚酰胺、聚乙烯、PBO高抗拉强度纤维组的相同的纱线或不同的纱线构成，并可以设置任意数量的层。

例如，圆片铠装的两层或多层可以被无圆片的冲击织物、现有技术的陶瓷带珠织物或者其任何的组合分隔开来。

在图2中，我已经表示了在其交叉点具有圆形钛珠的经纱16和纬纱17，所有的钛圆片在同一方向定位并有规则地在交叉点处分布。

如果希望的话，带有反向定位的钛圆片和相对于图2的层交错排列的附加层可以与其组合在一起。此外，可以穿过钛圆片或绕过钛圆片的对角纱线和19可以与经纱及纬线相互编织。

通常，钛珠将具有3/32英寸的直经和1/32英寸十15％的厚度。该钛珠可以具有中心孔或偏心孔，规则的周边或不规则的周边或者规则的结构或不规则的多边形。例如，在图3中，我已经表示具有圆孔21的环状钛圆片20，而在图4中钛珠22是三角形具有圆形孔23。在图5中圆片24的周边是不规则的，而孔25是圆形的，在图6中则提供一星形圆片26，具有圆形孔27。所述星形圆片的尖端可以是均匀的，或者如图6所示是不规则的。

在图7中，我已经表示一圆片28，具有孔29，其边缘30是圆形的，所以该圆片将造成切断线的较小的危险。

在图8中，我已经表示一种铠装31，该铠装由前已描述的多个圆片铠装层32、33组装成，在该铠装层中每一层的圆片34、35定位成不同的方向，且层到层交错排列。在这些层之间可以设置冲击织物，但是，至少设置一层织造冲击织物36作为抗跳弹的层以阻挡被圆片撕碎的投射物的颗粒。冲击织物的另一层37也可以用作所述目的，已经发现有益的是设置至少另一层钛圆片切碎层38，在至少一冲击层37后面，在该冲击层37后面设置另一织造冲击纤维39。如已经被描述的，也可以设置覆盖层40和41。箭头42代表投射物所指向的方向。

在使用中，圆片铠装层的钛圆片用作接合并切碎投射物，当它扎入圆片铠装层和圆片铠装层的织物和附加的织造冲击织物时，阻挡投射物被切碎成的颗粒。

根据各种型式的层的数目，所有种类的投射物可以被阻挡或拦住。例如，155层可以拦住反坦克子弹而32层圆片铠装和织造冲击织物能拦住所有的手枪子弹，而仅仅大约20层就能拦住低动力手枪子弹。

特定例子

防弹组合件的结构是6层18″×18″带珠的织物，该织物然后具有在其后6″设置的15层的Honeywell的“GoldFlex”材料。该GoldFlex也是由1500denier“冲击”尼龙织物包装。

因此，在铠装的术语中，该防弹组合件是6层钛珠织物，1层1500denier冲击尼龙、15层GoldFlex、1层1500denier冲击尼龙。

6层带珠的织物具有直经0.125英寸×厚度0.034英寸的钛圆片，在中心有直径0.05英寸的孔，所述钛圆片与180denier芳香聚酰胺纱线在经线和纬纱方向织造为珠子。材料的每平方英寸具有大约100个圆片(10×10)。总之，该6层的厚度大约0.400英寸。

冲击尼龙和GoldFlex织物二者是市售的。GoldFlex的总厚度大约是0.300英寸。尼龙加另外的0.100英寸。组合的GoldFlex与尼龙具有0.96磅/平方英尺(psf)的“面积密度”。

防弹组合件的总重量(组合的带珠织物GoldFlex与尼龙)是5.1磅，具有2.7psf的面积密度。

在室外来复枪的平均范围内在初夏一天(大约70°F/70％相对湿度)，在距0.308口径来复枪(步枪)枪口16英尺的距离处在一木质框架上悬挂防弹组合件。厚度0.020英寸的6061--T6铝“目击者”板在GoldFlex/尼龙部分后面6″放置。该来复枪安置在混凝土座的上部的砂袋上。然后市售的美国鹰0.308口经Winchester150格令(9.72克)FMJ Boat Tail子弹以所述的(但未测量)2820fps的初速度射击该铠装，被组合件第12层的GoldFlex部分完全阻挡。铝板没有变形或扎入。

试验的这一方法除去子弹的速度未被计时器测量而外，接近用于铠装材料的美国司法部的规范，NIJ 0108.01，的III级保护。还有，除去没有用冲击粘土的钝化损伤测量外NIJ 0108.01试验与NIJ0101.04相同。但是，由于在NIJ 0108.01型式的试验中没有铝目击者板的冲击，应该可以达到NIJ 0101.04 III级的钝化损伤保护。

尽管我提出使用所述的钛珠或圆片，但代之可使用其它高强度材料或者外加珠子或圆片。特别是可以使用一种Vascomax合金/复合物诸如Vascomax C--300(0.1％铝、0.02％碳、8.8％碳、0.05％锰、4.8％钼、18.5％镍、0.005％磷、0.005％硫、0.05％硅、和0.73％钛、其余为铁)、因科镍合金(NiCrFe)、钢或者硬涂层阳极化的铝(例如硬涂层6061-T6AL)。

除去指出的长丝和纤维外，织物可以使用任何足够抗拉强度的纤维或金属丝，包括金属细丝及诸如那些用蜘蛛丝等制成的秘传的细丝。

此外，尽管在纱线上穿的圆片将自动将圆片或珠子的边缘呈现给投射物，但珠子可以交替地保持在适当位置或者将它们用胶或系结在织物上。