A testpáncél golyóállóságát befolyásoló tényezőket két szempontból lehet figyelembe venni: a kölcsönhatásban lévő lövedék (golyó vagy repesz) és a golyóálló anyag. Ami a lövedéket illeti, mozgási energiája, alakja és anyaga fontos tényezők, amelyek meghatározzák a lövedéket.
A közönséges golyók, különösen az ólommagos vagy közönséges acélmagos golyók deformálódhatnak, amikor golyóálló anyagokkal érintkeznek. Ebben a folyamatban a golyó kinetikus energiájának jelentős része elhasználódik, ezáltal hatékonyan csökkenti a golyó áthatoló erejét, ami a golyó energiaelnyelő mechanizmusának fontos eleme. A bombák, gránátok és más repeszek vagy golyók által alkotott másodlagos töredékek esetében a helyzet jelentősen eltér. Ezek a repeszek szabálytalan alakúak, éles szélekkel, könnyű súlyúak és kis méretűek, és nem deformálódnak golyóálló anyagok, különösen puha golyóálló anyagok ütközése után. Általánosságban elmondható, hogy az ilyen törmelék sebessége nem nagy, de mennyisége nagy és sűrű.
Az ilyen töredékek puha testpáncél általi energiaelnyelésének kulcsa abban rejlik, hogy a töredékek elvágják, megnyújtják és eltörik a ballisztikus szövet fonalait, és kölcsönhatást okoznak a szövetben lévő fonalak és a szövet különböző rétegei között, ami a szövet általános deformációját eredményezi. A fent említett folyamatokban a töredékek kifelé dolgoznak, ezáltal saját energiájukat fogyasztják. A fenti kétféle testenergia-elnyelési folyamatban az energia kis része a súrlódás révén hőenergiává alakul (szál/szál, rost/golyó), az ütés hatására pedig hangenergiává. Ami a golyóálló anyagokat illeti, a golyóálló anyagoknak nagy szilárdsággal, jó szívóssággal és erős energiaelnyelő képességgel kell rendelkezniük ahhoz, hogy a páncélzat követelményeit a golyók és más lövedékek kinetikus energiájának a lehető legnagyobb mértékben elnyeljék. A testpáncélokhoz, különösen a puha testpáncélokhoz használt anyagok főként nagy teljesítményű szálak. Ezeket a nagy teljesítményű szálakat nagy szilárdság és nagy modulus jellemzi. Bár egyes nagy teljesítményű szálak, mint például a szénszál vagy a bórszál nagy szilárdságúak, alapvetően nem alkalmasak páncélzatra a gyenge rugalmasság, az alacsony törési erő, a fonás és feldolgozás nehézségei, valamint a magas ár miatt.
Pontosabban, ballisztikus szöveteknél golyóálló hatása főként a következő szempontoktól függ: szál szakítószilárdsága, szál szakadási nyúlása és szakadási munkavégzés, szál modulusa, szál orientációja és feszültséghullám átviteli sebessége, szál A szál finomsága, a szál összeállítása, a szál egységnyi felületi tömege, a fonal szerkezete és felületi jellemzői, a szövet szerkezete, a rostháló réteg vastagsága, a hálóréteg vagy a szövetréteg rétegeinek száma stb. Az ütésállósághoz használt szálanyag teljesítménye a szál törési energiájától és a feszültséghullám átviteli sebességétől függ. A feszültséghullámnak a lehető leggyorsabban el kell terjednie, és a szál törési energiája nagy sebességű ütközés esetén a lehető legnagyobb legyen. Az anyag szakítómunkája az az energia, amellyel az anyagnak ellenállnia kell a külső erők által okozott károknak, és ez a szakítószilárdsággal és a nyúlási alakváltozással kapcsolatos függvény. Ezért elméletileg minél nagyobb a szakítószilárdság, annál erősebb az anyag nyúlási deformációs képessége, annál nagyobb az energiaelnyelés lehetősége.
A gyakorlatban azonban a testpáncélhoz használt anyag nem deformálódhat túlzottan, így a testpáncélhoz használt szálnak is nagyobb deformációs ellenállással, azaz nagy modulussal kell rendelkeznie. A fonal szerkezetének a ballisztikai ellenállásra gyakorolt befolyása az egyes szálak szilárdságának kihasználtságában és a fonalnak a különböző fonalszövetek miatti általános nyúlási deformációs képességében mutatkozó különbségnek köszönhető. A fonal törési folyamata elsősorban a szál szakítási folyamatától függ, de mivel aggregátumról van szó, nagy különbségek vannak a szakítómechanizmusban. Ha a szál finomsága finom, akkor a fonalban való összegabalyodás szorosabb, az erő egyenletesebb, így nő a fonal szilárdsága. Ezen túlmenően a fonal szálelrendezésének egyenessége és párhuzamossága, a belső és külső réteg átviteleinek száma, valamint a fonal csavarodása fontos hatással van a fonal mechanikai tulajdonságaira, különösen a szakítószilárdságra és a nyúlásra. szünetben. Ezenkívül a fonal és a fonal, valamint a fonal és a rugalmas test közötti kölcsönhatás miatt a bombázási folyamat során a fonal felületi jellemzői a fenti két hatást erősítik vagy gyengítik. Az olaj és a nedvesség jelenléte a fonal felületén csökkenti a golyók vagy repeszek ellenállását az anyagba való behatoláshoz, ezért az embereknek gyakran meg kell tisztítaniuk és meg kell szárítaniuk az anyagot, és keresniük kell a behatolási ellenállás javításának módjait. A nagy szakítószilárdságú és nagy modulusú szintetikus szálak általában erősen orientáltak, így a szálfelület sima és a súrlódási együttható alacsony. Ha ezeket a szálakat golyóálló szövetekben használják, a szálak közötti energiaátviteli képesség gyenge a bombázás után, és a stresszhullám nem tud gyorsan terjedni, ezáltal csökken a szövet azon képessége, hogy blokkolja a golyókat. A felületi súrlódási együttható növelésének szokásos módszerei, mint például az emelés és a koronafényezés, csökkentik a szál szilárdságát, míg a szövetbevonat módszerével könnyen előidézhető a"hegesztés" a szálak és a szálak között, ami a golyó lökéshullámát eredményezi a fonalban. A visszaverődés oldalról történik, ami miatt a szál idő előtt eltörik. Ennek az ellentmondásnak a feloldására az emberek különféle módszereket dolgoztak ki. Az AlliedSignal (AlliedSignal) egy légtekercseléses kezelőszálat vezetett be a piacra, amely a fonal belsejében lévő szál összegabalyodásával növeli a golyó és a szál közötti érintkezést.
Az 5 035 111 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban eljárást ismertetnek a fonalak súrlódási tényezőjének javítására köpenymag szerkezetű szálak alkalmazásával. A"mag" ebből a szálból egy nagy szilárdságú szál, és a"skin" valamivel kisebb szilárdságú és nagyobb súrlódási együtthatójú szálat használ. Ez utóbbi 5-25%-ot tesz ki. Ehhez hasonló egy másik US 5255241 számú szabadalom által feltalált módszer. A nagy szilárdságú szál felületét vékony, nagy súrlódású polimerréteggel vonja be, hogy javítsa a szövet' fémbehatolásnak ellenálló képességét. A találmány hangsúlyozza, hogy a bevonópolimernek erősen tapadnia kell a nagy szilárdságú szál felületéhez, különben a bombázáskor lehámló bevonóanyag szilárd kenőanyagként működik a szálak között, ezáltal csökkentve a szál felületét. Súrlódási tényező. A szál tulajdonságain és a fonal jellemzői mellett a páncél golyóállóságát befolyásoló fontos tényező a szövet szerkezete. A szoftveres testpáncélon használt szövetszerkezet-típusok közé tartoznak a kötött anyagok, szőtt szövetek, nem vetülékszövetek, tűlyukasztott nem szőtt filcek stb. A kötött anyagok nagyobb nyúlással rendelkeznek, ami előnyös a viselési kényelem javítása érdekében. De az ütésállósághoz használt ilyen nagy nyúlás nagy, nem áthatoló sérülést okoz. Ezen túlmenően, mivel a kötött szövetek anizotróp tulajdonságokkal rendelkeznek, különböző irányú ütésállósággal rendelkeznek. Ezért, bár a kötött anyagoknak előnyei vannak a gyártási költség és a gyártási hatékonyság tekintetében, általában csak szúrásálló kesztyűk, vívóruhák stb. gyártására alkalmasak, és nem használhatók teljes mértékben páncélzatra. A szélesebb körben használt testpáncélok a szövött szövetek, a nem vetülékszövetek és a tűlyukasztott nem szőtt filcek. Ennek a három szövettípusnak az eltérő szerkezete miatt eltérő a golyóálló mechanizmusa, és a ballisztika még nem tud kellő magyarázatot adni. Általánosságban elmondható, hogy miután a golyó eltalálja a szövetet, sugárirányú rezgéshullámot generál az ütközési pont területén, és nagy sebességgel terjed a fonalban.
Amikor a rezgéshullám eléri a fonal összefonódási pontját, a hullám egy része az eredeti fonal mentén átkerül a szövési pont másik oldalára, egy másik része átkerül a fonott fonal belsejébe, és egy része visszaverődik. az eredeti fonal mentén. Menj vissza, és alkoss egy visszavert hullámot. A fenti háromféle szövet közül a szövött anyagnak van a legtöbb összefonódási pontja. A lövedék eltalálása után a golyó mozgási energiája a fonalak kölcsönhatásán keresztül az összefonódási ponton átadható, így a golyó vagy repesz becsapódási ereje nagyobb területen tud elnyelődni. . Ugyanakkor az összefonódási pont láthatatlanul a rögzített vég szerepét tölti be. A rögzített végén kialakuló visszavert hullám és az eredeti beeső hullám ugyanabban az irányban kerül egymásra, ami nagymértékben fokozza a fonal nyújtó hatását, és szakítószilárdságának túllépése után eltörik. Ezen túlmenően, néhány kis repesz eltolja a szövött anyagban lévő egyetlen fonalat, ezáltal csökkentve a repesz behatolási ellenállását. Egy bizonyos tartományon belül, ha a szövet sűrűségét növeljük, a fenti helyzet lehetősége csökkenthető, és a szövött anyag szilárdsága javítható, de a feszültséghullám visszaverődésének és szuperpozíciójának negatív hatása fokozott. Elméletileg a legjobb ütésállóság elérése érdekében egyirányú anyagokat használunk átlapolási pontok nélkül. Ez a" kiindulópontja is; Pajzs" technológia."Pajzs" technológia vagy"unidirectional array" technológia, a United Signal Corporation által 1988-ban piacra dobott és szabadalmaztatott nagy teljesítményű, nem szőtt golyóálló kompozit anyagok előállítására szolgáló módszer. A szabadalmaztatott technológia használatának jogát a holland DSM cég is megkapta. Az ezzel a technológiával készült szövet egy vetülék nélküli szövet. A nem vetülékszövet úgy készül, hogy a szálakat egy irányban párhuzamosan rendezik el, és hőre lágyuló gyantával kötik össze. Ezzel egyidejűleg a szálakat a rétegek között keresztezik, és hőre lágyuló gyantával préselik.
A lövedékek vagy repeszek energiájának nagy részét az ütközési ponton vagy annak közelében lévő szálak nyújtása és eltörése nyeli el. A"Pajzs" A szövet a legnagyobb mértékben képes megőrizni a szál eredeti szilárdságát, és gyorsan eloszlatja az energiát nagyobb területen, és a feldolgozási eljárás viszonylag egyszerű. Az egyrétegű, nem vetülékszövet a laminálás után a puha testpáncél gerincszerkezeteként, a többrétegű pedig kemény golyóálló anyagokként, például golyóálló megerősített betétekként használható. Ha a fenti két szövettípusnál a lövedékenergia nagy részét az ütközési pontban vagy az ütközési pont közelében lévő szálak nyelték el túlzott nyújtás vagy átszúrás révén, hogy a szálak elszakadjanak, akkor a tűvel lyukasztott, nem szőtt filc a golyóálló mechanizmus. strukturált szövet nem magyarázható.
Mivel a kísérletek kimutatták, hogy a tűvel lyukasztott nemszőtt filcben száltörés alig fordul elő. A tűlyukasztott nemszőtt filc nagyszámú rövid szálból áll, nincs összefonódási pont, és szinte nincs fixpontos visszaverődés a deformációs hullámból. A golyóálló hatás a golyó becsapódási energiájának diffúziós sebességétől függ a filcben. Megfigyelték, hogy a repeszcsapás után egy tekercs szálas anyag volt a töredékszimuláló lövedék (FSP) hegyén. Ezért az előrejelzések szerint a lövedéktest vagy repeszdarabok az ütközés kezdeti szakaszában eltompulnak, ami megnehezíti a szöveten való áthatolást. Számos kutatási anyag rámutatott arra, hogy a szál modulusa és a nemez sűrűsége a fő tényezők, amelyek befolyásolják az egész szövet ballisztikus hatását. A tűlyukasztott nem szőtt filceket főleg katonai golyóálló mellényekben használják, főleg golyóálló lapokból.
