Czynniki, które wpływają na kuloodporność kamizelek kuloodpornych, można rozpatrywać w dwóch aspektach: oddziałujący pocisk (pocisk lub odłamek) i materiał kuloodporny. Jeśli chodzi o pocisk, jego energia kinetyczna, kształt i materiał są ważnymi czynnikami decydującymi o jego penetracji.
Zwykłe pociski, zwłaszcza kule z rdzeniem ołowiowym lub zwykłym rdzeniem stalowym, odkształcą się, gdy wejdą w kontakt z materiałami kuloodpornymi. W procesie tym zużywana jest znaczna część energii kinetycznej pocisku, co skutecznie zmniejsza siłę penetracji pocisku, co jest ważnym aspektem mechanizmu pochłaniania energii pocisku. W przypadku bomb, granatów i innych odłamków lub odłamków wtórnych utworzonych przez pociski sytuacja jest znacząco odmienna. Odłamki te mają nieregularne kształty, ostre krawędzie, są lekkie i niewielkie, i nie odkształcą się po uderzeniu w materiały kuloodporne, zwłaszcza miękkie materiały kuloodporne. Ogólnie rzecz biorąc, prędkość tego rodzaju odłamków nie jest duża, ale ich ilość jest duża i gęsta.
Kluczem do pochłaniania energii takich odłamków przez miękką kamizelkę kuloodporną jest to, że odłamki przecinają, rozciągają i łamią przędze tkaniny balistycznej oraz powodują interakcję między przędzami w tkaninie a różnymi warstwami tkaniny, co skutkuje ogólnym odkształceniem tkaniny. W wyżej wymienionych procesach fragmenty działają na zewnątrz, zużywając w ten sposób własną energię. W powyższych dwóch typach procesów pochłaniania energii przez ciało, niewielka część energii jest przekształcana w energię cieplną poprzez tarcie (włókno/włókno, włókno/pocisk) i przekształcana w energię dźwięku poprzez uderzenie. Jeśli chodzi o materiały kuloodporne, aby spełnić wymagania kamizelek kuloodpornych, aby w jak największym stopniu pochłaniać energię kinetyczną pocisków i innych pocisków, materiały kuloodporne muszą mieć wysoką wytrzymałość, dobrą wytrzymałość i silne zdolności pochłaniania energii. Materiały stosowane w kamizelkach kuloodpornych, zwłaszcza miękkich, to głównie włókna wysokowydajne. Te wysokowydajne włókna charakteryzują się dużą wytrzymałością i wysokim modułem. Chociaż niektóre wysokowydajne włókna, takie jak włókno węglowe lub włókno borowe, mają wysoką wytrzymałość, zasadniczo nie nadają się na kamizelki kuloodporne ze względu na słabą elastyczność, niską siłę łamania, trudności w przędzeniu i przetwarzaniu oraz wysoką cenę.
W szczególności, w przypadku tkanin balistycznych, jego kuloodporność zależy głównie od następujących aspektów: wytrzymałość włókna na rozciąganie, wydłużenie włókna przy zerwaniu i praca przy zerwaniu, moduł włókna, orientacja włókna i prędkość przenoszenia fali naprężeń, włókno Grubość włókna, sposób składa się włókno, masa włókien na jednostkę powierzchni, struktura i właściwości powierzchni przędzy, struktura tkaniny, grubość warstwy siatki z włókien, liczba warstw warstwy siatki lub warstwy tkaniny itp. wydajność materiału włóknistego użytego do odporności na uderzenia zależy od energii zerwania włókna i prędkości transmisji fali naprężeń. Fala naprężeń musi rozprzestrzeniać się tak szybko, jak to możliwe, a energia pękania włókna pod wpływem uderzenia z dużą prędkością powinna być tak wysoka, jak to możliwe. Praca przy rozciąganiu materiału to energia, jaką materiał musi wytrzymać uszkodzenie przez siły zewnętrzne i jest to funkcja związana z wytrzymałością na rozciąganie i odkształceniem przy wydłużeniu. Dlatego teoretycznie im wyższa wytrzymałość na rozciąganie, tym większa zdolność materiału do odkształcania przy wydłużeniu, tym większy potencjał absorpcji energii.
Jednak w praktyce materiał stosowany na kamizelki kuloodporne nie może mieć nadmiernego odkształcenia, więc włókno stosowane na kamizelki kuloodporne musi mieć również wyższą odporność na odkształcenia, to jest wysoki moduł. Wpływ struktury przędzy na odporność balistyczną wynika z różnicy w szybkości wykorzystania wytrzymałości pojedynczego włókna i ogólnej zdolności przędzy do odkształcania przy wydłużeniu z powodu różnych tkanin przędzy. Proces łamania przędzy zależy przede wszystkim od procesu łamania włókna, ale ponieważ jest to kruszywo, istnieje duża różnica w mechanizmie łamania. Jeśli grubość włókna jest drobna, splątanie w przędzy jest mocniejsze, a siła jest bardziej równomierna, co zwiększa wytrzymałość przędzy. Ponadto prostoliniowość i równoległość ułożenia włókien w przędzy, ilość przeniesień warstwy wewnętrznej i zewnętrznej oraz skręt przędzy mają istotny wpływ na właściwości mechaniczne przędzy, zwłaszcza wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie na przerwie. Ponadto, ze względu na oddziaływanie między przędzą i przędzą oraz przędzą i elastycznym elementem podczas procesu bombardowania, właściwości powierzchni przędzy będą miały wpływ na wzmocnienie lub osłabienie powyższych dwóch efektów. Obecność oleju i wilgoci na powierzchni przędzy zmniejszy odporność pocisków lub odłamków na penetrację materiału, dlatego ludzie często muszą czyścić i suszyć materiał oraz szukać sposobów na poprawę odporności na penetrację. Włókna syntetyczne o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie i wysokim module są zwykle silnie zorientowane, dzięki czemu powierzchnia włókna jest gładka, a współczynnik tarcia niski. Gdy włókna te są stosowane w tkaninach kuloodpornych, zdolność do przenoszenia energii między włóknami po bombardowaniu jest słaba, a fala naprężeń nie może szybko się rozprzestrzeniać, zmniejszając w ten sposób zdolność tkaniny do blokowania pocisków. Zwykłe metody zwiększania współczynnika tarcia powierzchniowego, takie jak podciąganie i wykańczanie koronowe, zmniejszą wytrzymałość włókna, podczas gdy metoda powlekania tkaniny łatwo powoduje&„spawanie &”; między włóknami a włóknami, co powoduje powstanie fali uderzeniowej pocisku w przędzy. Odbicie następuje w bok, powodując przedwczesne pękanie włókna. Aby rozwiązać tę sprzeczność, ludzie wymyślili różne metody. AlliedSignal (AlliedSignal) wprowadził na rynek włókno do obróbki nawijanej powietrzem, które zwiększa kontakt między pociskiem a włóknem poprzez splątanie włókna wewnątrz przędzy.
W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5,035,111, wprowadzono sposób polepszania współczynnika tarcia przędzy przez zastosowanie włókien strukturalnych typu osłona-rdzeń."rdzeń" tego włókna jest włóknem o wysokiej wytrzymałości, a"skóra" wykorzystuje włókno o nieco niższej wytrzymałości i wyższym współczynniku tarcia. Ta ostatnia stanowi od 5% do 25%. Sposób wynaleziony w innym patencie USA 5255241 jest podobny do tego. Powleka powierzchnię włókna o wysokiej wytrzymałości cienką warstwą polimeru o wysokim współczynniku tarcia, aby poprawić odporność tkaniny' na penetrację metalu. Niniejszy wynalazek podkreśla, że polimer powlekający powinien mieć silną adhezję do powierzchni włókna o wysokiej wytrzymałości, w przeciwnym razie materiał powlekający, który złuszcza się podczas bombardowania, będzie działał jako stały smar między włóknami, zmniejszając w ten sposób powierzchnię włókna. Współczynnik tarcia. Oprócz właściwości włókien i właściwości przędzy, ważnym czynnikiem wpływającym na zdolność kuloodporności kamizelek kuloodpornych jest struktura tkaniny. Rodzaje struktury tkaniny stosowane w zbroi programowej obejmują dzianiny, tkaniny, włókniny niewątkowe, filce włókninowe igłowane itp. Dzianiny mają większą rozciągliwość, co jest korzystne dla poprawy komfortu noszenia. Ale ten rodzaj wysokiego wydłużenia stosowany do odporności na uderzenia spowoduje duże uszkodzenia niepenetrujące. Ponadto, ponieważ dzianiny mają właściwości anizotropowe, mają różny stopień odporności na uderzenia w różnych kierunkach. Dlatego też, chociaż dzianiny mają zalety pod względem kosztów produkcji i wydajności produkcji, generalnie nadają się tylko do produkcji odpornych na przekłucia rękawic, kombinezonów szermierczych itp. i nie mogą być w całości wykorzystane do produkcji kamizelek kuloodpornych. Szerzej stosowanymi kamizelkami kuloodpornymi są tkaniny, tkaniny niewątkowe i igłowane filce włókninowe. Ze względu na różne struktury te trzy rodzaje tkanin mają różne mechanizmy kuloodporne, a balistyka nie może jeszcze dać wystarczającego wyjaśnienia. Mówiąc ogólnie, po uderzeniu pocisku w tkaninę wygeneruje promieniową falę wibracyjną w obszarze punktu uderzenia i rozchodzi się po przędzy z dużą prędkością.
Kiedy fala wibracyjna osiągnie punkt przeplatania przędzy, część fali zostanie przeniesiona wzdłuż oryginalnej przędzy na drugą stronę punktu przeplatania, inna część zostanie przeniesiona do wnętrza przeplatanej przędzy, a część zostanie odbita wzdłuż oryginalnej przędzy. Wróć i utwórz odbitą falę. Spośród powyższych trzech rodzajów tkanin, tkanina posiada najwięcej punktów przeplatania. Po trafieniu pociskiem energia kinetyczna pocisku może być przekazywana poprzez wzajemne oddziaływanie włókien w punkcie przeplatania, dzięki czemu siła uderzenia pocisku lub odłamka może zostać pochłonięta na większym obszarze. . Ale jednocześnie punkt przeplatania pełni w niewidoczny sposób rolę stałego końca. Odbita fala utworzona na nieruchomym końcu i pierwotna fala padająca zostaną nałożone w tym samym kierunku, co znacznie wzmacnia efekt rozciągania przędzy i pęka po przekroczeniu jej wytrzymałości na zerwanie. Ponadto niektóre małe odłamki mogą odepchnąć pojedynczą przędzę z tkaniny, zmniejszając w ten sposób odporność odłamka na penetrację. W pewnym zakresie, jeśli gęstość tkaniny zostanie zwiększona, możliwość wystąpienia powyższej sytuacji może zostać zmniejszona, a wytrzymałość tkaniny może ulec poprawie, ale negatywny wpływ odbicia i superpozycji fali naprężeń będzie wzmocniony. Teoretycznie najlepszą odpornością na uderzenia jest zastosowanie materiałów jednokierunkowych bez punktów przeplatania. Jest to również punkt wyjścia"Tarcza" technologia."Tarcza" technologia, czyli"jednokierunkowa tablica" technologii, to metoda wytwarzania wysokowydajnych włóknin kuloodpornych materiałów kompozytowych wprowadzona na rynek i opatentowana przez United Signal Corporation w 1988 roku. Prawo do stosowania tej opatentowanej technologii uzyskała również holenderska firma DSM. Tkanina wykonana w tej technologii jest tkaniną bezwątkową. Tkanina bezwątkowa powstaje poprzez ułożenie włókien równolegle w jednym kierunku i spajanie ich żywicą termoplastyczną. Jednocześnie włókna są krzyżowane między warstwami i prasowane żywicą termoplastyczną.
Większość energii pocisku lub odłamka jest pochłaniana przez rozciąganie i łamanie włókien w punkcie uderzenia lub w jego pobliżu."Tarcza" tkanina może w największym stopniu zachować pierwotną wytrzymałość włókna i szybko rozpraszać energię na większym obszarze, a procedura przetwarzania jest stosunkowo prosta. Jednowarstwowa tkanina bez wątku może być stosowana jako szkielet miękkiej kamizelki kuloodpornej po laminowaniu, a wielowarstwowa może być stosowana jako twarde materiały kuloodporne, takie jak wzmocnione wkładki kuloodporne. Jeżeli w powyższych dwóch rodzajach tkanin większość energii pocisku jest pochłaniana przez włókna w miejscu uderzenia lub w pobliżu miejsca uderzenia poprzez nadmierne rozciąganie lub przebijanie w celu zerwania włókien, to igłowany włókninowy filc jest kuloodpornym mechanizmem strukturalna tkanina nie może być wyjaśniona.
Ponieważ eksperymenty wykazały, że pękanie włókien prawie nie występuje w igłowanym filcu włókninowym. Filc włókninowy igłowany składa się z dużej liczby krótkich włókien, nie ma punktu przeplatania i prawie nie ma stałego punktu odbicia fali naprężeniowej. Efekt kuloodporności zależy od szybkości dyfuzji energii uderzenia pocisku w filcu. Zaobserwowano, że po uderzeniu odłamkiem, na czubku pocisku symulującego fragment (FSP) znajdowała się rolka materiału włóknistego. Dlatego przewiduje się, że korpus pocisku lub odłamek stępi się w początkowej fazie uderzenia, co utrudnia przebicie tkaniny. Wiele materiałów badawczych wskazuje, że moduł włókna i gęstość filcu są głównymi czynnikami wpływającymi na efekt balistyczny całej tkaniny. Filce włókninowe igłowane stosowane są głównie w wojskowych kamizelkach kuloodpornych, wykonanych głównie z blach kuloodpornych.
