Захисний пристрій

Реферат: Захисний пристрій, який має перший внутрішній опірний шар (2), виготовлений зі сталі зі 2 значенням навантаження руйнування, що дорівнює або перевищує 30000 кг/см , і повністю 2 еластичної у межах 0-10000 кг/см , і щонайменше один другий шар (3), виготовлений з полімерного матеріалу. UA 113341 C2 (12) UA 113341 C2 UA 113341 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід стосується захисного пристрою, зокрема, для предметів або конструкцій для захисту від ударних хвиль людей або предметів усередині. Захисні пристрої відомі, наприклад, з патентних публікацій WO2007/042877 і WO2010/049802 на ім'я того ж заявника і того ж винахідника, що й цей винахід. Ці конструкції мають ядро зі стійкого матеріалу і зовнішню оболонку, яка може бути пробита і виготовлена з полімерного матеріалу. Стійке ядро виготовлено з матеріалу, здатного протидіяти тілу, що пробиває, і для цього воно може бути виготовлено, наприклад, зі сталевої маківки, зміцненої кільцевими поперечними деталями. Полімерний шар покриття призначено для розривання при проникненні тіла, що пробиває, так, щоб перешкодити рикошету тіла, що пробиває, після удару об стійке ядро. Хоч ці відомі пристрої працюють оптимально з точки зору опору тілам, що пробивають, їх конструкція не розроблена спеціально для опору ударам, зокрема, таким, які виникають внаслідок ударних хвиль від вибухів. Необхідний опір тілам, що пробивають, (дія яких сконцентрована на малій площі) вимагає, щоб матеріали, які використовують для стійкого ядра, мали високу твердість, навіть ціною загальної крихкості стійкого ядра. Серед матеріалів, які використовують, є деякі сорти зміцненого скла або волокнистий цемент. Вказана вище крихкість робить таку конструкцію непридатною для опору ударам, таким як вибухова ударна хвиля, оскільки твердість, забезпечена цими матеріалами, не захищає від ударів, і таким чином, структура є недостатньо ефективною для такого застосування. Метою винаходу є захисний пристрій, ефективний проти ударних хвиль (так званих, "ударних хвиль"). Винахід також стосується способу виготовлення захисного пристрою. Додаткові властивості і переваги винаходу буде зрозуміло з наведеного нижче опису бажаного варіанту втілення винаходу, що не обмежує винахід, ілюстрованого кресленнями, на яких: - фіг. 1 - поперечний розріз захисного пристрою згідно з винаходом, - фіг. 2 - друге застосування пристрою з фіг.1, - фіг. 3 - третє застосування пристрою згідно з винаходом, - фіг. 4 - четверте застосування пристрою згідно з винаходом. На кресленнях, що додаються, показано захисний пристрій згідно з винаходом, який має захисну структуру 1. Структура 1 має перший, внутрішній опірний шар 2, який утворює опірний шар структури 1. Внутрішній шар 2 виготовлено з еластичної сталі, яка має металургійну структуру і термічну обробку для покращення еластичних характеристик. Бажано, щоб сталь мала навантаження руйнування, що дорівнює або перевищує 30000 2 кг/см , і була достатньо еластичною (тобто, з повним еластичним поверненням без текучості 2 або постійної деформації) від 0 до щонайменше 20 000 кг/см . Вказані вище значення міцності забезпечує пластина товщиною 6-8 мм. У бажаному варіанті втілення винаходу для внутрішнього шару 2 використовують загартовану і відпущену небалістичну сталь (термін "небалістична" означає тверду і дуже крихку сталь внаслідок високого вмісту марганцю). Бажано, щоб сталь, яку використовують, мала меншу твердість, ніж у балістичної сталі. Точніше, сталь, яку використовують, має твердість меншу, ніж 72 по шкалі C Роквела. Перший шар 2 має товщину 1-10 мм, бажано 7 мм. Структура 1 також має другий шар 3, який контактує з першим шаром 2 і виготовлений з полімерного матеріалу (який містить полімери,співполімери або їх суміш). Бажано, щоб полімерний матеріал, який використовують для другого шару 3, був одним з таких матеріалів: поліамід, поліуретан, поліпропілен, полівінілхлорид (ПВХ) і похідні з цих матеріалів (композиція двох або більше з цих матеріалів у попередньо визначених співвідношеннях). Переважно товщина другого шару 3 становить 6-9 мм. Перший шар має серію каналів 7, призначених для прийому другого шару 3 для отримання з'єднання шарів 2 і 3, які не можуть ковзати один відносно одного. Практично шар 3 прикріплено до шару 2 не тільки завдяки контакту бічних поверхонь 8, а також всередині каналів 7. Переважно структура 1 також має шар покриття 4, розміщений для покриття першого і другого шарів 2, 3. 1 UA 113341 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Шар покриття 4 виготовлено з полімерного матеріалу, який містить переважно гуму або нейлон або, краще, є поліамідом, поліетиленом або поліуретаном на основі нейлону і містить кількість гуми в межах 20-40 %. Переважно шар покриття 4 має товщину 4-20 мм. Другий шар 3 має виступи 9 на зовнішній поверхні, щоб отримати завершене з'єднання з шаром покриття 4. Завдяки використанню вказаних вище матеріалів шари 2, 3, 4 з'єднано один з одним з можливістю ковзання, і таким чином разом забезпечують значну взаємодію при згинанні. Така конфігурація дозволяє прогин більший, ніж у структурі з цими ж шарами, але розміщеними з можливістю вільного ковзання по дотичній. Іншими словами, матеріали різних шарів 2, 3, 4 об'єднано разом, таким чином посилюючи взаємне з'єднання. Другий шар 3 і шар покриття 4 розміщено на шарі 2 з допомогою термічного лиття під тиском. Таким способом досягають збільшення ударної міцності і поглинання загальної кінетичної енергії всього захисного пристрою і в той же час зберігають високу еластичність. Це призводить до більшої здатності поглинання енергії, що є корисним, зокрема, при поглинанні ударних хвиль, наприклад, викликаних землетрусами, вибухами або пострілами. Додатково наявність другого шару 3 забезпечує протирикошетний ефект, здатний утримувати будь-які фрагменти, принесені ударною хвилею, таким чином запобігаючи їх рикошету від другого опірного шару 2 і їх поверненню у навколишнє середовище. Згідно з винаходом вищевказаний захисний пристрій 1 може бути застосовано у різних типах одягу, таких як жилети або, у загальному випадку, в інших типах захисної обшивки для автомобілів, катерів, літальних апаратів або нерухомих конструкцій, таких як, наприклад, приміщення або кабіни для випробування двигунів або турбін, щоб у випадку виходу з ладу двигуна або турбіни запобігти неконтрольованому вилітанню у навколишнє середовище частин і їх рикошету від стін, ураження інших об'єктів або операторів. У бажаному варіанті втілення першим кроком способу виготовлення захисного пристрою є накладання (термічним литтям під тиском) другого шару 3 на перший шар 2 для отримання напівзакінченого продукту з накладених двох шарів, а наступним кроком є накладання (термічним литтям під тиском) на вказаний напівзакінчений продукт шару покриття 4. На фіг. 2 показано другий варіант захисного пристрою згідно з винаходом, який має структуру 1 з першим 2a і другим 2b опірними шарами, на які для отримання двох модулів 10a, 10b окремо встановлено, бажано термічним литтям під тиском, відповідні перший 3a і другий 3b шари. Потім два вищевказані напівзакінчені продукти10a і 10b повністю обгортають шаром покриття 4, щоб отримати цільний модуль 10. Зрозуміло, що кількість опірних шарів 2 і полімерних шарів 3 також може бути більшою, ніж два, залежно від того, для яких конкретних умов експлуатації призначений об'єкт (одяг, автомобіль, будівля, …), який планують захищати структурою 1 згідно з винаходом. На фіг. 3 показано третій варіант втілення захисного пристрою 1, який має множину структур 1, з'єднаних з допомогою наскрізних фіксуючих елементів 5 для отримання з'єднання 11, наприклад, жорстких з'єднуючих стрижнів, що проходять крізь структуру 1. Це рішення дозволяє змінювати опірність з'єднання 11 залежно від конкретних умов, для експлуатації в яких призначений об'єкт (одяг, автомобіль, будівля, …), який планують захищати пристроєм згідно з винаходом. На фіг. 4 показано додатковий варіант втілення захисного пристрою згідно з винаходом, який має першу структуру 1, з'єднану з модулем 10 (описаним з посиланням на фіг. 2), зі з'єднанням 11 (описаним з посиланням на фіг. 3) або з одинарною структурою 1 з допомогою засобів з'єднання 6, наприклад, наскрізних жорстких стрижнів. В цьому рішенні між структурою 1 і модулем 10 (або з'єднанням 11) є щонайменше один проміжок 12, переважно 2-30 см. Проміжок заповнено газом, переважно повітрям. Крім зміни опірності всього пристрою, збільшення або зменшення опірних шарів 1, з яких він складається, це рішення також дозволяє розподіляти ударну хвилю від вибухів або пострілів. А саме: наявність проміжку 12 дозволяє направляти ударну хвилю у бічні вихідні канали, і таким чином уникати додаткового навантаження на задню частину 14 захисного пристрою. Зрозуміло, що об'єкт винаходу, зображений на фіг. 4, може мати послідовність структур 1 і послідовність модулів 10 (або з'єднань 11), розділених відповідними проміжками 12. Винахід досягає набору цілей. 2 UA 113341 C2 5 Його переваги стосовно опірності ударним хвилям, зокрема, викликаним землетрусами, вибухами або пострілами полягають у тому, що захисний пристрій забезпечує достатню здатність деформуватись, яка забезпечена, головним чином, механічними характеристиками опірного шару, виготовленого зі сталі, що дозволяють підтримувати структурну цілісність, іншими словами, опірність до розпаду, викликаного ударною хвилею. У той же час, ефект від наявності другого шару, виготовленого з полімерного матеріалу дозволяє зупиняти відірвані фрагменти, запобігаючи рикошету від опірного шару, і таким чином запобігати небезпечному потраплянню у навколишнє середовище. 10 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 25 30 35 40 45 50 1. Захисний пристрій, що має щонайменше одну захисну структуру (1), яка має перший внутрішній стійкий шар (2), виготовлений зі сталі, та щонайменше один другий шар (3), виготовлений з полімерного матеріалу та розміщений у контакті з першим шаром (2), який відрізняється тим, що сталь, з якої виготовлено перший внутрішній стійкий шар (2), здатна 2 витримувати руйнівне навантаження, що дорівнює або перевищує 30 000 кг/см , та є цілком 2 пружною у межах від 0 до щонайменше 10 000 кг/см . 2. Захисний пристрій за п. 1, який має множину структур (1) і також має з'єднувальний засіб (5, 6) для утримання структур (1) з'єднаними одна з одною. 3. Захисний пристрій за п. 2, який відрізняється тим, що щонайменше дві структури (1) відділено одна від одної проміжком (12) шириною 2-30 см. 4. Захисний пристрій за п. 3, в якому проміжок заповнено газом, переважно повітрям. 5. Захисний пристрій за будь-яким з попередніх пунктів, в якому з'єднувальний засіб (5, 6) має множину з'єднувальних стрижнів (5, 6), пропущених крізь захисні структури (1). 6. Пристрій за п. 1, в якому структура має щонайменше один другий шар (3), виготовлений з полімерного матеріалу, вибраного з групи, що складається з поліаміду, поліуретану, поліпропілену, ПВХ та похідних цих матеріалів. 7. Пристрій за будь-яким з попередніх пунктів, що має третій покривний шар (4), виготовлений з найлонвмісного полімерного матеріалу, що містить частку гуми у відсотках, яка складає 2040 %. 8. Пристрій за будь-яким з попередніх пунктів, в якому перший стійкий шар (2) має множину каналів (7) для другого шару (3). 9. Пристрій за будь-яким з попередніх пунктів, в якому другий шар (3) має множину виступів (9) для збільшення сили зчеплення між другим шаром (3) та покривним шаром (4). 10. Пристрій за будь-яким з попередніх пунктів, в якому перший шар (2) має товщину 1-10 мм, а другий шар (3) має товщину 6-9 мм. 11. Пристрій за п. 4, в якому третій покривний шар (4) має товщину 4-20 мм. 12. Пристрій за будь-яким з попередніх пунктів, який має щонайменше два стійких шари (2а, 2b), з'єднаних із щонайменше двома відповідними полімерними шарами (3а, 3b), та утримуваних разом за допомогою одного загального покривного шару (4). 13. Спосіб виготовлення захисного пристрою, який полягає в тому, що виготовляють перший стійкий шар (2) зі сталі і формують на першому шарі (2) щонайменше один другий шар (3), виготовлений з полімерного матеріалу, отримуючи структуру з двома шарами, який відрізняється тим, що сталь, якою користуються під час виготовлення першого стійкого шару 2 (2), здатна витримувати руйнівне навантаження, що дорівнює або перевищує 30 000 кг/см , та є 2 цілком пружною у межах від 0 до щонайменше 10 000 кг/см . 14. Спосіб за п. 13, в якому на двошаровій структурі формують покривний шар (4), виготовлений з найлонвмісного полімерного матеріалу, що містить частку гуми у відсотках, яка складає 2040 %. 15. Спосіб за п. 13 або 14, в якому операція формування є литтям під тиском. 3 UA 113341 C2 4 UA 113341 C2 5 UA 113341 C2 Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6