I fattori che influenzano le prestazioni antiproiettile dell'armatura possono essere considerati da due aspetti: il proiettile che interagisce (proiettile o schegge) e il materiale antiproiettile. Per quanto riguarda il proiettile, la sua energia cinetica, la forma e il materiale sono fattori importanti che ne determinano la penetrazione.
I proiettili ordinari, in particolare i proiettili con anima in piombo o con anima in acciaio, si deformano quando entrano in contatto con materiali antiproiettile. In questo processo viene consumata una parte considerevole dell'energia cinetica del proiettile, riducendo così efficacemente la forza di penetrazione del proiettile, che è un aspetto importante del meccanismo di assorbimento dell'energia del proiettile. Per bombe, granate e altre schegge o frammenti secondari formati da proiettili, la situazione è significativamente diversa. Queste schegge hanno forme irregolari, spigoli vivi, peso leggero e dimensioni ridotte e non si deformano dopo aver colpito materiali antiproiettile, in particolare materiali antiproiettile morbidi. In generale, la velocità di questo tipo di detriti non è elevata, ma la quantità è grande e densa.
La chiave per l'assorbimento di energia di tali frammenti da parte dell'armatura morbida risiede nel fatto che i frammenti tagliano, allungano e rompono i fili del tessuto balistico e causano l'interazione tra i fili nel tessuto e i diversi strati del tessuto, con conseguente deformazione complessiva del tessuto. Nei suddetti processi, i frammenti lavorano verso l'esterno, consumando così la propria energia. Nei due tipi precedenti di processo di assorbimento dell'energia corporea, una piccola parte dell'energia viene convertita in energia termica attraverso l'attrito (fibra/fibra, fibra/proiettile) e convertita in energia sonora attraverso l'impatto. In termini di materiali antiproiettile, al fine di soddisfare i requisiti dell'armatura per assorbire l'energia cinetica di proiettili e altri proiettili nella massima misura, i materiali antiproiettile devono avere un'elevata resistenza, una buona tenacità e una forte capacità di assorbimento dell'energia. I materiali utilizzati nell'armatura, in particolare l'armatura morbida, sono principalmente fibre ad alte prestazioni. Queste fibre ad alte prestazioni sono caratterizzate da elevata resistenza e alto modulo. Sebbene alcune fibre ad alte prestazioni come la fibra di carbonio o la fibra di boro abbiano un'elevata resistenza, sostanzialmente non sono adatte per l'armatura a causa della scarsa flessibilità, del basso potere di rottura, della difficoltà di filatura e lavorazione e del prezzo elevato.
In particolare, per i tessuti balistici, il suo effetto antiproiettile dipende principalmente dai seguenti aspetti: resistenza alla trazione della fibra, allungamento della fibra a rottura e lavoro a rottura, modulo della fibra, orientamento della fibra e velocità di trasmissione dell'onda di stress, fibra La finezza della fibra, il modo in cui la fibra è assemblata, il peso della fibra per unità di area, la struttura e le caratteristiche della superficie del filato, la struttura del tessuto, lo spessore dello strato di rete in fibra, il numero di strati dello strato di rete o dello strato di tessuto, ecc. le prestazioni del materiale fibroso utilizzato per la resistenza all'urto dipendono dall'energia di rottura della fibra e dalla velocità di trasmissione dell'onda di sollecitazione. È necessario che l'onda di sollecitazione si diffonda il più rapidamente possibile e l'energia di frattura della fibra sotto un impatto ad alta velocità dovrebbe essere la più alta possibile. Il lavoro di rottura per trazione di un materiale è l'energia che il materiale deve resistere ai danni da forze esterne, ed è una funzione correlata alla resistenza alla trazione e alla deformazione per allungamento. Pertanto, in teoria, maggiore è la resistenza alla trazione, maggiore è la capacità di deformazione per allungamento del materiale, maggiore è il potenziale di assorbimento di energia.
Tuttavia, in pratica, il materiale utilizzato per l'armatura non può avere una deformazione eccessiva, quindi la fibra utilizzata per l'armatura deve avere anche una maggiore resistenza alla deformazione, cioè un alto modulo. L'influenza della struttura del filato sulla resistenza balistica è dovuta alla differenza nel tasso di utilizzo della resistenza della singola fibra e alla capacità complessiva di deformazione dell'allungamento del filato a causa dei diversi tessuti del filato. Il processo di rottura del filato dipende in primo luogo dal processo di rottura della fibra, ma poiché è un aggregato, c'è una grande differenza nel meccanismo di rottura. Se la finezza della fibra è fine, l'intreccio nel filo è più stretto e la forza è più uniforme, aumentando così la forza del filo. Inoltre, la rettilineità e il parallelismo della disposizione delle fibre nel filato, il numero di trasferimenti degli strati interno ed esterno e la torsione del filato hanno un'influenza importante sulle proprietà meccaniche del filato, in particolare sulla resistenza alla trazione e sull'allungamento in pausa. Inoltre, a causa dell'interazione tra il filato e il filato e il filato e il corpo elastico durante il processo di bombardamento, le caratteristiche superficiali del filato avranno l'effetto di rafforzare o indebolire i suddetti due effetti. La presenza di olio e umidità sulla superficie del filato ridurrà la resistenza dei proiettili o delle schegge a penetrare nel materiale, quindi le persone spesso hanno bisogno di pulire e asciugare il materiale e cercano modi per migliorare la resistenza alla penetrazione. Le fibre sintetiche con elevata resistenza alla trazione e alto modulo sono generalmente altamente orientate, quindi la superficie della fibra è liscia e il coefficiente di attrito è basso. Quando queste fibre vengono utilizzate in tessuti antiproiettile, la capacità di trasferire energia tra le fibre è scarsa dopo il bombardamento e l'onda di stress non può diffondersi rapidamente, riducendo così la capacità del tessuto di bloccare i proiettili. I metodi ordinari per aumentare il coefficiente di attrito superficiale, come l'innalzamento e la finitura corona, ridurranno la resistenza della fibra, mentre il metodo di rivestimento del tessuto è facile da causare la"saldatura" tra le fibre e le fibre, con conseguente onda d'urto proiettile nel filo La riflessione si verifica lateralmente, provocando la rottura prematura della fibra. Per risolvere questa contraddizione, le persone hanno escogitato vari metodi. AlliedSignal (AlliedSignal) ha introdotto sul mercato una fibra di trattamento ad aria compressa, che aumenta il contatto tra il proiettile e la fibra mediante l'intreccio della fibra all'interno del filo.
Nel brevetto US n. 5,035,111 viene introdotto un metodo per migliorare il coefficiente di attrito dei filati utilizzando fibre con struttura guaina-anima. Il"core" di questa fibra è una fibra ad alta resistenza, e la"pelle" utilizza una fibra con una resistenza leggermente inferiore e un coefficiente di attrito più elevato. Quest'ultimo rappresenta dal 5% al 25%. Il metodo inventato da un altro brevetto USA 5255241 è simile a questo. Riveste la superficie della fibra ad alta resistenza con un sottile strato di polimero ad alto attrito per migliorare la capacità del tessuto di resistere alla penetrazione del metallo. Questa invenzione sottolinea che il polimero di rivestimento dovrebbe avere una forte adesione alla superficie della fibra ad alta resistenza, altrimenti il materiale di rivestimento che si stacca quando viene bombardato agirà come un lubrificante solido tra le fibre, riducendo così la superficie della fibra. Coefficiente d'attrito. Oltre alle proprietà della fibra e alle caratteristiche del filato, un fattore importante che influenza la capacità antiproiettile dell'armatura è la struttura del tessuto. I tipi di struttura del tessuto utilizzati sull'armatura del software includono tessuti a maglia, tessuti, tessuti non di trama, feltri non tessuti agugliati, ecc. I tessuti a maglia hanno un allungamento maggiore, che è vantaggioso per migliorare il comfort di indossamento. Ma questo tipo di elevato allungamento utilizzato per la resistenza agli urti produrrà grandi danni non penetranti. Inoltre, poiché i tessuti a maglia hanno caratteristiche anisotrope, hanno diversi gradi di resistenza agli urti in direzioni diverse. Pertanto, sebbene i tessuti a maglia presentino vantaggi in termini di costi di produzione ed efficienza di produzione, sono generalmente adatti solo per la produzione di guanti resistenti alle coltellate, tute da scherma, ecc. e non possono essere completamente utilizzati per armature. Le armature per il corpo più utilizzate sono i tessuti, i tessuti non di trama e i feltri non tessuti agugliati. A causa delle loro diverse strutture, questi tre tipi di tessuti hanno meccanismi antiproiettile diversi e la balistica non può ancora dare una spiegazione sufficiente. In generale, dopo che il proiettile ha colpito il tessuto, genererà un'onda di vibrazione radiale nell'area del punto di impatto e si diffonderà attraverso il filo ad alta velocità.
Quando l'onda di vibrazione raggiunge il punto di intreccio del filo, parte dell'onda verrà trasmessa lungo il filo originale all'altro lato del punto di intreccio, un'altra parte verrà trasferita all'interno del filo intrecciato e una parte verrà riflessa lungo il filo originale. Torna indietro e forma un'onda riflessa. Tra i suddetti tre tipi di tessuti, il tessuto ha i punti più intrecciati. Dopo essere stato colpito dal proiettile, l'energia cinetica del proiettile può essere trasmessa attraverso l'interazione dei fili nel punto di intreccio, in modo che la forza d'urto del proiettile o della scheggia possa essere assorbita in un'area più ampia. . Ma allo stesso tempo, il punto di intreccio svolge invisibilmente il ruolo di un fine fisso. L'onda riflessa formata all'estremità fissa e l'onda incidente originale saranno sovrapposte nella stessa direzione, il che migliora notevolmente l'effetto di allungamento del filo e si rompe dopo aver superato la sua resistenza alla rottura. Inoltre, alcune piccole schegge possono spingere via un singolo filo nel tessuto, riducendo così la resistenza alla penetrazione delle schegge. Entro un certo intervallo, se la densità del tessuto viene aumentata, la possibilità della situazione di cui sopra può essere ridotta e la resistenza del tessuto può essere migliorata, ma l'effetto negativo della riflessione e della sovrapposizione dell'onda di stress sarà migliorato. In teoria, per ottenere la migliore resistenza all'urto è necessario utilizzare materiali unidirezionali senza punti di intreccio. Questo è anche il punto di partenza del"Scudo" tecnologia."Scudo" tecnologia, o"array unidirezionale" tecnologia, è un metodo per produrre materiali compositi antiproiettile non tessuto ad alte prestazioni lanciato e brevettato da United Signal Corporation nel 1988. Il diritto di utilizzare questa tecnologia brevettata è stato concesso anche alla società olandese DSM. Il tessuto realizzato con questa tecnologia è un tessuto senza trama. Il tessuto senza trama viene realizzato disponendo le fibre in parallelo in una direzione e legandole con una resina termoplastica. Allo stesso tempo, le fibre vengono incrociate tra gli strati e pressate con una resina termoplastica.
La maggior parte dell'energia di un proiettile o di una scheggia viene assorbita allungando e rompendo le fibre in corrispondenza o in prossimità del punto di impatto. Il"Scudo" il tessuto può mantenere la massima resistenza originale della fibra e disperdere rapidamente l'energia in un'area più ampia e la procedura di lavorazione è relativamente semplice. Il tessuto senza trama a strato singolo può essere utilizzato come struttura portante dell'armatura morbida dopo essere stato laminato e il multistrato può essere utilizzato come materiali antiproiettile duri come inserti rinforzati antiproiettile. Se nei suddetti due tipi di tessuti, la maggior parte dell'energia del proiettile viene assorbita dalle fibre nel punto di impatto o vicino al punto di impatto attraverso un eccessivo allungamento o perforazione per rompere le fibre, allora il feltro non tessuto agugliato è Il meccanismo antiproiettile del tessuto strutturato non può essere spiegato.
Perché gli esperimenti hanno dimostrato che la rottura delle fibre si verifica difficilmente nel feltro non tessuto agugliato. Il feltro non tessuto agugliato è composto da un gran numero di fibre corte, non vi è alcun punto di intreccio e non vi è quasi alcun punto fisso di riflessione dell'onda di deformazione. L'effetto antiproiettile dipende dalla velocità di diffusione dell'energia d'urto del proiettile nel feltro. È stato osservato che dopo essere stato colpito da una scheggia, c'era un rotolo di materiale fibroso sulla punta del Fragment Simulating Projectile (FSP). Pertanto, si prevede che il corpo del proiettile o la scheggia diventi smussato nella fase iniziale dell'impatto, rendendo difficile la penetrazione nel tessuto. Molti materiali di ricerca hanno evidenziato che il modulo della fibra e la densità del feltro sono i principali fattori che influenzano l'effetto balistico dell'intero tessuto. I feltri non tessuti agugliati sono utilizzati principalmente nei giubbotti antiproiettile militari realizzati principalmente con fogli antiproiettile.
