仿生柔性躯干防护装具及其制备方法与流程

本发明涉及一种仿生柔性躯干防护装具及其制备方法。

背景技术：

冷战结束后，传统的大规模、高强度战场攻防作战相对减少。但是应地域争端、反恐、维和需求，持久的小规模作战无法避免。由于时间持久，士兵遭受步兵轻武器弹丸及破片袭击的风险日益增大，其危险性有时甚至要高于大规模战场军事行动，美国在伊拉克主要军事行动结束后，士兵遭受袭击导致的伤亡人数要大大高于主要战争行动期间，无疑就说明了这一点。为了保护士兵生命安全，维持部队士气与战斗力和保证行动成功，制备具有多功能的单兵弹道防护装备尤为重要。

对于单兵防弹衣，不仅需要具备防弹、防破片、防刺、防火、抗冲击的能力，还需避免防弹衣发生较大变形而导致非贯穿损伤，保证柔性也是提高士兵机动性的重要因素。目前的单兵防护装备主要可分为三类：硬质防护装备、软质防护装备以及复合防护装备。硬质防护装备主要用特种钢、铝合金等金属作防弹材料，这类防护装备尽管可以有效抵挡子弹，但着装笨重，不舒适，而且采用硬质陶瓷，将会产生大量碎片，可能产生二次伤害；软质防护装备，轻巧隐蔽，适体性好，但被子弹击中后变形大，易产生非贯穿性损伤，且对刀具的穿刺不能起到有效防护作用。第三种复合防护装备是当今各国主要研制的方向，即利用变形模量大的硬质钢板、陶瓷和软质、舒适度更好地纤维织物组合，但目前的复合防护装备多为整块防弹插板，不符合人体设计，即不便于行动作战，而且无法应用四肢和颈部防护。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种便于行动作战、穿着舒适的仿生柔性躯干防护装具及其制备方法。

本发明提供的这种仿生柔性躯干防护装具，包括数个复合鳞片，还包括第一凯夫拉外布、衬底防弹纤维布和第二凯夫拉外布，在所述复合鳞片的内端面上粘接有第一凯夫拉内布，在所述复合鳞片的外端面上粘接有第二凯夫拉内布，各复合鳞片在两凯夫拉内布之间交错拼接的并排布置，两凯夫拉内布于复合鳞片外周处缝合连接成复合内袋，第二凯夫拉外布、复合内袋、衬底防弹纤维布和第一凯夫拉外布由外至内平行布置并缝制成一体，两凯夫拉外布于衬底防弹纤维布外周处缝合连接成外封袋。

各复合鳞片均由防弹内层及粘接在该防弹内层外端面的防弹外层复合而成，复合鳞片通过涂覆在防弹内层内端面及防弹外层外端面上的防弹胶粘接于两凯夫拉内布之间。

所述防弹内层由超高分子量聚乙烯抗压板制成，所述防弹外层由防弹陶瓷片或防弹金属片制成。

所述防弹内层与防弹外层为对应的正六边形棱柱体或正四边形棱柱体。

所述防弹内层与防弹外层的厚度相等。

为保证衬底防弹纤维布具备一定的变形能力，所述衬底防弹纤维布由若干整块式超高分子量聚乙烯纤维织物和凯夫拉防弹纤维织物交错叠加缝合而成。

所述衬底防弹纤维布由超高分子量聚乙烯纤维制成。

所述衬底防弹纤维布由凯夫拉防弹纤维制成。

本发明还提供了一种适用于上述仿生柔性躯干防护装具的制备方法，包括如下步骤：

s1、在第一凯夫拉内布外表面上涂覆第一防弹胶，通过该防弹胶将各复合鳞片依次交错拼接的并排粘接在第一凯夫拉内布上；

s2、在复合鳞片外端面上涂覆第二防弹胶，通过该防弹胶将第二凯夫拉内布粘接在各复合鳞片上；

s3、沿复合鳞片的外周围缝合两块凯夫拉内布形成复合内袋；

s4、将上述复合内袋和一块衬底防弹纤维布由外至内叠加放至第二凯夫拉外布和第一凯夫拉外布之间，复合内袋的尺寸不大于衬底防弹纤维布的尺寸，沿复合内袋的外沿边将复合内袋、衬底防弹纤维布和两凯夫拉外布缝制为一体；

s5、沿衬底防弹纤维布的外周围缝合两块凯夫拉外布形成外封袋。

本发明将复合鳞片嵌合平铺布置在两凯夫拉内布间形成复合内袋，再将复合内袋与衬底防弹纤维布由外至内缝合在两凯夫拉外布间，通过复合鳞片使得子弹钝化，消耗大部分能量，通过衬底防弹纤维布具有的高强度和高模量，产生较大变形，起到消散能量，防止鳞片碎片飞出的作用；复合鳞片内外表面与凯夫拉内布进行粘结，可以防止鳞片硬质层破裂后产生的碎片对人体造成二次伤害；复合鳞片侧面不做胶粘处理，可以避免粘合剂凝固影响织物的柔度和透气性，保证鳞片之间具备一定变形能力，从而保证整个防护装备可以灵活变形。本发明既可以起到有效防弹、防破片、防刺的作用，又具有良好的柔韧性，可以根据穿戴者的体形进行设计制备，分别应用于人体躯干、四肢和颈部的防护。

附图说明

图1为本发明中仿生柔性躯干防护装具的结构示意图。

图2为图1中a-a处剖视放大结构示意图。

图3为本发明中复合鳞片的轴侧结构示意图。

图中示出的标记及所对应的构件名称为：

1、第一凯夫拉外布；2、衬底防弹纤维布；3、第一凯夫拉内布；4、第一防弹胶；5、复合鳞片；6、第二防弹胶；7、第二凯夫拉内布；8、第二凯夫拉外布；51、防弹内层；52、防弹外层；53、第三防弹胶。

具体实施方式

从图1至图3可以看出，本发明这种仿生柔性躯干防护装具，包括第一凯夫拉外布1、衬底防弹纤维布2、第一凯夫拉内布3、第一防弹胶4、数个复合鳞片5、第二防弹胶6、第二凯夫拉内布7和第二凯夫拉外布8，

复合鳞片5由两种不同材料的防弹内层51和防弹外层52复合而成，防弹外层52通过第三防弹胶53粘接在防弹内层51的外端面上，其中，防弹内层51由超高分子量聚乙烯抗压板制成，防弹外层52由防弹陶瓷片或防弹金属片制成，防弹内层51与防弹外层52为厚度相等、横截面相同的正六边形棱柱体；

复合鳞片5的防弹内层51内端面通过第一防弹胶4与第一凯夫拉内布3粘接连接，复合鳞片5的防弹外层55外端面通过第二防弹胶6与第二凯夫拉内布7粘接连接，各复合鳞片5依次交错拼接的并排粘接在第一凯夫拉内布3和第二凯夫拉内布7之间，各复合鳞片4的侧面自由接触；

位于复合鳞片5外侧四周的第一凯夫拉内布3和第二凯夫拉内布7通过缝纫线缝合连接成一体，形成嵌合有复合鳞片5的复合内袋；

衬底防弹纤维布2和第一凯夫拉外布1由外至内的平行布置在复合内袋内侧，第二凯夫拉外布8平行布置在复合内袋外侧，

第二凯夫拉外布8、复合内袋、衬底防弹纤维布2和第一凯夫拉外布1通过缝纫线共同缝制成一体；

位于衬底防弹纤维布2外侧四周的第一凯夫拉外布1和第二凯夫拉外布8通过缝纫线缝合连接成一体，形成嵌合有复合内袋和衬底防弹纤维布2的外封袋。

在本发明中，防弹陶瓷片的材质为碳化硅(sic)、碳化硼(b4c)或氧化铝(al2o3)中的一种，防弹金属片的材质为钛合金。

在本发明中，根据不同的防护等级要求，衬底防弹纤维布2可由若干整块式超高分子量聚乙烯纤维织物和凯夫拉防弹纤维织物交错叠加缝合而成，也可由单独的超高分子量聚乙烯纤维制成，还可由单独的凯夫拉防弹纤维制成。

从图3可以看出，在本发明中，单个复合鳞片5的底边长为12mm、厚度即高为10mm。

本发明通过借鉴单个犰狳鳞片的软硬分层结构和多个犰狳鳞片的拼接覆盖模式进行仿生设计，克服了传统硬质防护装备厚重、行动不灵活、易产生二次碎片和软质防护装备的变形大、不耐切割的缺陷，而且有效保证了两种刚度差异较大材料的变形协调性能，可有效抵挡高速子弹或爆炸碎片，不仅兼具轻质、适体、耐切割、变形小、无二次碎片伤害的优点，而且鳞片状防弹片的排列方式给予了一定的灵活性，保证了良好的变形协调和灵活性。

实施例二

本实施例与实施例一的不同之处在于，各复合鳞片5的防弹内层51与防弹外层52还可采用厚度相等、横截面相同的正四边形棱柱体。

本发明这种仿生柔性躯干防护装具的制备方法，包括如下步骤：

s1、使用两种不同材料的防弹内层51和防弹外层52复合粘接形成复合鳞片5，防弹内层51与防弹外层52为厚度相等、横截面相同的正六边形棱柱体或正四边形棱柱体；

根据第一凯夫拉外布1的大小及防弹要求，裁剪对应大小的衬底防弹纤维布2、第一凯夫拉内布3、第二凯夫拉内布7和第二凯夫拉外布8；

在第一凯夫拉内布3的外表面上涂上第一防弹胶4，通过第一防弹胶4将各复合鳞片5依次交错拼接的并排粘接在第一凯夫拉内布3上；

s2、在各复合鳞片5防弹外层52的外端面上涂上第二防弹胶6，通过第二防弹胶6将第二凯夫拉内布7粘接在各复合鳞片5外端面上；

s3、通过缝纫线沿位于外侧的复合鳞片5的外周围缝合第一凯夫拉内布3和第二凯夫拉内布7，形成嵌合有复合鳞片5的复合内袋；

s4、将第二凯夫拉外布8、上述复合内袋、衬底防弹纤维布2和第一凯夫拉外布1由外至内水平叠加，复合内袋布置在衬底防弹纤维布2的中心位置处，复合内袋的外边缘不伸出衬底防弹纤维布2的外边缘，通过缝纫线沿复合内袋的外沿边将第二凯夫拉外布8、复合内袋、衬底防弹纤维布2和第一凯夫拉外布1缝制为一体；

s5、通过缝纫线沿衬底防弹纤维布2的外周围缝合第一凯夫拉外布1和第二凯夫拉外布8，形成嵌合有复合内袋和衬底防弹纤维布2的外封袋。