Faktorerna som påverkar kroppsrustningens skottsäkra prestanda kan betraktas ur två aspekter: den samverkande projektilen (kula eller splitter) och det skottsäkra materialet. När det gäller projektilen är dess kinetiska energi, form och material viktiga faktorer som bestämmer dess penetration.
Vanliga kulor, särskilt kulor med blykärna eller vanliga stålkärnor, kommer att deformeras när de kommer i kontakt med skottsäkra material. I denna process förbrukas en avsevärd del av kulans kinetiska energi, vilket effektivt minskar kulans penetrationskraft, vilket är en viktig aspekt av kulans energiabsorptionsmekanism. För bomber, granater och andra splitter eller sekundära fragment som bildas av kulor är situationen väsentligt annorlunda. Dessa splitter har oregelbundna former, skarpa kanter, låg vikt och liten storlek och kommer inte att deformeras efter att ha träffat skottsäkra material, särskilt mjuka skottsäkra material. Generellt sett är hastigheten för denna typ av skräp inte hög, men mängden är stor och tät.
Nyckeln till energiabsorptionen av sådana fragment av mjuk kroppsrustning ligger i det faktum att fragmenten skär, sträcker och bryter garnerna i det ballistiska tyget och orsakar interaktionen mellan garnerna i tyget och tygets olika lager, vilket resulterar i den totala deformationen av tyget. I de ovan nämnda processerna arbetar fragmenten utåt och förbrukar därigenom sin egen energi. I ovanstående två typer av kroppsenergiabsorptionsprocess omvandlas en liten del av energin till värmeenergi genom friktion (fiber/fiber, fiber/kula), och omvandlas till ljudenergi genom stötar. När det gäller skottsäkra material måste de skottsäkra materialen ha hög hållfasthet, god seghet och stark energiabsorptionsförmåga för att uppfylla kraven på kroppsskydd för att absorbera den kinetiska energin hos kulor och andra projektiler i största utsträckning. Materialen som används i kroppsskydd, särskilt mjuk kroppsrustning, är huvudsakligen högpresterande fibrer. Dessa högpresterande fibrer kännetecknas av hög hållfasthet och hög modul. Även om vissa högpresterande fibrer som kolfiber eller borfiber har hög hållfasthet, är de i princip inte lämpliga för kroppsskydd på grund av dålig flexibilitet, låg brottkraft, svårighet att spinna och bearbeta samt högt pris.
Specifikt för ballistiska tyger beror dess skottsäkra effekt huvudsakligen på följande aspekter: fiberdraghållfasthet, fiberförlängning vid brott och arbete vid brott, fibermodul, fiberorientering och spänningsvågöverföringshastighet, fiber Fiberns finhet, hur fibern sätts ihop, fibervikten per ytenhet, garnets struktur och ytegenskaper, tygets struktur, tjockleken på fibernätskiktet, antalet skikt i nätskiktet eller tygskiktet, etc. Prestandan hos fibermaterialet som används för slaghållfasthet beror på fiberns brottenergi och spänningsvågens överföringshastighet. Spänningsvågen måste spridas så snabbt som möjligt och sprickenergin hos fibern vid höghastighetspåverkan bör vara så hög som möjligt. Dragbrottsarbetet hos ett material är den energi som materialet har för att motstå skador av yttre krafter, och det är en funktion relaterad till draghållfasthet och töjningsdeformation. Därför, teoretiskt sett, ju högre draghållfasthet, desto starkare töjningsdeformationsförmåga hos materialet, desto större potential för energiabsorption.
Men i praktiken tillåts inte materialet som används för kroppsrustning att ha överdriven deformation, så fibern som används för kroppsskydd måste också ha ett högre motstånd mot deformation, det vill säga en hög modul. Inverkan av strukturen hos garnet på det ballistiska motståndet beror på skillnaden i utnyttjandegraden av enkelfiberstyrkan och den totala töjningsdeformationsförmågan hos garnet på grund av olika garntyger. Garnets brytprocess beror först och främst på fiberns brytningsprocess, men eftersom det är ett aggregat är det stor skillnad i brytmekanismen. Om fibrernas finhet är fin blir intrasslingen i garnet hårdare och kraften mer enhetlig, vilket ökar garnets styrka. Dessutom har rakheten och parallelliteten hos fiberarrangemanget i garnet, antalet överföringar av de inre och yttre lagren och garnets tvinning en viktig inverkan på garnets mekaniska egenskaper, särskilt draghållfastheten och töjningen på rasten. Dessutom, på grund av växelverkan mellan garnet och garnet och garnet och den elastiska kroppen under bombardemangsprocessen, kommer garnets ytegenskaper att ha effekten att stärka eller försvaga de två ovanstående effekterna. Närvaron av olja och fukt på ytan av garnet kommer att minska motståndet hos kulor eller splitter för att penetrera materialet, så människor behöver ofta rengöra och torka materialet och söka sätt att förbättra penetrationsmotståndet. Syntetiska fibrer med hög draghållfasthet och hög modul är vanligtvis högorienterade, så fiberytan är slät och friktionskoefficienten låg. När dessa fibrer används i skottsäkra tyger är förmågan att överföra energi mellan fibrerna dålig efter bombardement och stressvågen kan inte spridas snabbt, vilket minskar tygets förmåga att blockera kulor. Vanliga metoder för att öka ytfriktionskoefficienten, såsom höjning och koronafinish, kommer att minska styrkan hos fibern, medan metoden för tygbeläggning är lätt att orsaka"svetsning" mellan fibrerna och fibrerna, vilket resulterar i kulstötvågen i garnet. Reflexionen sker i sidled, vilket gör att fibern går sönder i förtid. För att lösa denna motsättning har människor kommit på olika metoder. AlliedSignal (AlliedSignal) har introducerat en luftlindad behandlingsfiber på marknaden, som ökar kontakten mellan kulan och fibern genom att fibern trasslar in i garnet.
I US patent nr. 5 035 111 introduceras ett förfarande för att förbättra friktionskoefficienten för garn genom att använda fibrer med mantel-kärnastruktur."kärnan" av denna fiber är en höghållfast fiber, och"huden" använder en fiber med en något lägre hållfasthet och en högre friktionskoefficient. Den senare står för 5% till 25%. Metoden som uppfanns av ett annat US-patent 5255241 liknar denna. Den täcker ytan på den höghållfasta fibern med ett tunt lager av högfriktionspolymer för att förbättra tygets förmåga att motstå metallpenetration. Denna uppfinning understryker att beläggningspolymeren bör ha stark vidhäftning till ytan av den höghållfasta fibern, annars kommer beläggningsmaterialet som lossnar när det bombarderas att fungera som ett fast smörjmedel mellan fibrerna och därigenom reducera fiberns yta. Friktionskoefficient. Förutom fiberegenskaper och garnegenskaper är strukturen på tyget en viktig faktor som påverkar den skottsäkra förmågan hos kroppsskydd. Tygstrukturtyperna som används på mjukvaruskyddet inkluderar stickade tyger, vävda tyger, non-weft-tyger, nålstansade ovävda filtar etc. Stickade tyger har högre töjning, vilket är fördelaktigt för att förbättra bärkomforten. Men denna typ av hög töjning som används för slagtålighet kommer att ge stora icke-penetrerande skador. Dessutom, eftersom stickade tyger har anisotropa egenskaper, har de olika grader av slaghållfasthet i olika riktningar. Därför, även om stickade tyger har fördelar i termer av produktionskostnad och produktionseffektivitet, är de i allmänhet endast lämpliga för tillverkning av stickbeständiga handskar, stängseldräkter, etc., och kan inte helt användas för kroppsskydd. De mer allmänt använda kroppsskydden är vävda tyger, non-weft-tyger och nålstansad non-woven filt. På grund av sina olika strukturer har dessa tre typer av tyger olika skottsäkra mekanismer, och ballistiken kan ännu inte ge en tillräcklig förklaring. Generellt sett, efter att kulan träffar tyget, kommer den att generera en radiell vibrationsvåg i området för anslagspunkten och spridas genom garnet med hög hastighet.
När vibrationsvågen når sammanvävningspunkten för garnet, kommer en del av vågen att överföras längs originalgarnet till andra sidan av sammanvävningspunkten, en annan del kommer att överföras till insidan av det sammanflätade garnet, och en del kommer att reflekteras längs originalgarnet. Gå tillbaka och bilda en reflekterad våg. Bland ovanstående tre typer av tyger har det vävda tyget de flesta sammanvävningspunkterna. Efter att ha träffats av kulan kan kulans kinetiska energi överföras genom växelverkan mellan garnerna vid sammanvävningspunkten, så att stötkraften från kulan eller splittern kan absorberas i ett större område. . Men samtidigt spelar sammanvävningspunkten rollen som ett fast slut osynligt. Den reflekterade vågen som bildas vid den fasta änden och den ursprungliga infallande vågen kommer att läggas över i samma riktning, vilket avsevärt förstärker töjningseffekten av garnet, och går av efter att ha överskridit dess brottstyrka. Dessutom kan en del små granatsplitter skjuta bort ett enda garn i det vävda tyget, och därigenom minska granatets penetrationsmotstånd. Inom ett visst intervall, om tygets densitet ökas, kan möjligheten för ovanstående situation minskas och styrkan hos det vävda tyget kan förbättras, men den negativa effekten av reflektionen och överlagringen av spänningsvågen kommer att vara förbättras. Teoretiskt sett är för att erhålla bästa slagtålighet att använda enkelriktade material utan sammanflätade punkter. Detta är också utgångspunkten för"Shield" teknologi."Sköld" teknologi, eller"enriktad array" teknologi, är en metod för att producera högpresterande non-woven skottsäkra kompositmaterial som lanserades och patenterades av United Signal Corporation 1988. Rätten att använda denna patenterade teknologi beviljades även det holländska företaget DSM. Tyget som tillverkas med denna teknik är ett väftfritt tyg. Det icke-inslagstyg görs genom att fibrerna arrangeras parallellt i en riktning och binds samman med ett termoplastiskt harts. Samtidigt korsas fibrerna mellan skikten och pressas med ett termoplastiskt harts.
Det mesta av energin från en kula eller splitter absorberas genom att sträcka och bryta fibrerna vid eller nära islagspunkten."Shield" tyg kan bibehålla fiberns ursprungliga styrka i största utsträckning och snabbt sprida energin till ett större område, och bearbetningsproceduren är relativt enkel. Enkellagers non-weft-tyget kan användas som ryggradsstrukturen i den mjuka kroppsrustningen efter att ha laminerats, och flerskiktet kan användas som hårda skottsäkra material såsom skottsäkra förstärkta insatser. Om i de ovanstående två typerna av tyger absorberas det mesta av projektilenergin av fibrerna vid islagspunkten eller nära islagspunkten genom överdriven sträckning eller genomborrning för att bryta fibrerna, då är den nålstansade ovävda filten Den skottsäkra mekanismen för strukturerat tyg kan inte förklaras.
Eftersom experiment har visat att fiberbrott knappast inträffar i den nålstansade nonwovenfilten. Den nålstansade ovävda filten är sammansatt av ett stort antal korta fibrer, det finns ingen sammanvävningspunkt och det finns nästan ingen fixpunktsreflektion av töjningsvågen. Den skottsäkra effekten beror på diffusionshastigheten för kulanslagsenergin i filten. Det observerades att efter att ha träffats av splitter fanns en rulle av fibröst material på spetsen av Fragment Simulating Projectile (FSP). Därför förutsägs det att projektilkroppen eller splitter blir trubbig i det inledande skedet av stöten, vilket gör det svårt att penetrera tyget. Många forskningsmaterial har påpekat att fibermodulen och filtens densitet är de viktigaste faktorerna som påverkar den ballistiska effekten av hela tyget. Nålstansad non-woven filt används främst i militära skottsäkra västar huvudsakligen gjorda av skottsäkra lakan.
