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警用防护产品——防弹衣
作者:an888    发布于:2021-12-03 13:23    文字:【】【】【

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  中国安防行业网2016/6/24 13:40:00关键字:警用,防护,防弹衣浏览量:

  防弹衣又叫避弹衣,避弹背心,防弹背心,避弹服,单兵护体装具等,用于防护弹头或弹片对人体的伤害。防弹衣主要由衣套和防弹层两部分组成。衣套常用化纤织品制作。防弹层是用金属(特种钢、铝合金、钛合金)、陶瓷片(刚玉、碳化硼、碳化硅、氧化铝)、玻璃钢、尼龙(PA)、凯夫拉(KEVLAR)、超高分子量聚乙烯纤维(DOYENTRONTEXFiber)、液体防护材料等材料,构成单一或复合型防护结构。防弹层可吸收弹头或弹片的动能,对低速弹头或弹片有明显的防护效果,在控制一定的凹陷情况下可减轻对人体胸、腹部的伤害。防弹衣包括步兵防弹衣、飞行人员防弹衣和炮兵防弹衣等。按照外观还可分为防弹背心,全防护防弹衣,女士防弹衣等类型。

  一、防弹衣发展历程作为一种重要的个人防护装备,防弹衣经历了由金属装甲防护板向非金属合成材料的过渡,又由单纯合成材料向合成材料与金属装甲板、陶瓷护片等复合系统发展的过程。人体装甲的雏形可追溯至远古,原始民族为防止身体被伤害,曾用天然纤维编织带作为护胸的材料。武器的发展迫使人体装甲必须有相应的进步。早在19世纪末期,用在日本中世纪的铠甲上的真丝也用在了美国生产的防弹衣上。1901年,威廉?麦肯雷总统被暗杀事件发生后,防弹衣引起了美国国会的瞩目。尽管这种防弹衣可防住低速的手枪子弹(弹速为122米/秒),但无法防住步枪子弹。于是,在第一次世界大战中,出现了以天然纤维织物为服装衬里,配以钢板制成的防弹衣。厚实的丝绸服装也一度曾是防弹衣的主要组成部分。但是,真丝在战壕中变质较快,这一缺陷加上防弹能力有限和真丝的高额成本,使真丝防弹衣在第一次世界大战中受到了美国军械部的冷落,未能普及。在第二次世界大战中,弹片的杀伤力增加了80%,而伤员中70%因躯干受伤而死亡。各参战国,尤其是英、美两国开始不遗余力地研制防弹衣。1942年10月,英军首先研制成功了由三块高锰钢板组成的防弹背心。而在1943年度,美国试制和正式采用的防弹衣就有23种之多。这一时期的防弹衣以特种钢为主要防弹材料。1945年6月,美军研制成功铝合金与高强尼龙组合的防弹背心,型号为M12步兵防弹衣。其中的尼龙66(学名聚酰胺66纤维)是当时发明不久的合成纤维,它的断裂强度(gf/d:克力/旦)为5.9~9.5,初始模量(gf/d)为21~58,比重为1.14克/(厘米)3,其强度几乎是棉纤维的二倍。朝鲜战争中,美陆军装备了由12层防弹尼龙制成的T52型全尼龙防弹衣,而海军陆战队装备的则是M1951型硬质“多隆”玻璃钢防弹背心,其重量在2.7~3.6千克之间。以尼龙为原料的防弹衣能为士兵提供一定程度的保护,但体积较大,重量也高达6千克。70年代初,一种具有超高强度、超高模量、耐高温的合成纤维——凯夫拉(Kevlar)由美国杜邦(DuPont)公司研制成功,并很快在防弹领域得到了应用。这种高性能纤维的出现使柔软的纺织物防弹衣性能大为提高,同时也在很大程度上改善了防弹衣的舒适性。美军率先使用Kevlar制作防弹衣,并研制了轻重两种型号。新防弹衣以Kevlar纤维织物为主体材料,以防弹尼龙布作封套。其中轻型防弹衣由6层Kevlar织物构成,中号重量为3.83千克。随着Kevlar商业化的实现,Kevlar优良的综合性能使其很快在各国军队的防弹衣中得到了广泛的应用。Kevlar的成功以及后来的特沃纶(Twaron)、斯派克特(Spectra)的出现及其在防弹衣的应用,使以高性能纺织纤维为特征的软体防弹衣逐渐盛行,其应用范围已不限于军界,而逐渐扩展到警界和政界。然而,对于高速枪弹,尤其是步枪发射的子弹,纯粹的软体防弹衣仍是难以胜任的。为此,人们又研制出了软硬复合式防弹衣,以纤维复合材料作为增强面板或插板,以提高整体防弹衣的防弹能力。综上所述,近代防弹衣发展至今已出现了三代:第一代为硬体防弹衣,主要用特种钢、铝合金等金属作防弹材料。这类防弹衣的特点是:服装厚重,通常约有20千克,穿着不舒适,对人体活动限制较大,具有一定的防弹性能,但易产生二次破片。第二代防弹衣为软体防弹衣,通常由多层Kevlar等高性能纤维织物制成。其重量轻,通常仅为2~3千克,且质地较为柔软,适体性好,穿着也较为舒适,内穿时具有较好的隐蔽性,尤其适合警察及保安人员或政界要员的日常穿用。在防弹能力上,一般能防住5米以外手枪射出的子弹,不会产生二次弹片,但被子弹击中后变形较大,可引起一定的非贯穿损伤。另外对于步枪或机枪射出的子弹,一般厚度的软体防弹衣难以抵御。第三代防弹衣是一种复合式的防弹衣。通常以轻质陶瓷片为外层,Kevlar等高性能纤维织物作为内层,是防弹衣主要的发展方向。印度MKU公司最新研制出的新型防弹衣(Instavest),号称是目前世界上穿、脱速度最快的防弹衣。这款防弹衣的最大亮点就是能迅速穿上和脱下。它专门设计有快速拉环,只要拉动此环,整件防弹衣就能轻松脱下。据介绍,脱下该防弹衣只需1秒钟时间,穿上这款防弹衣则需要45秒。二、防弹衣技术水平几千年来,盔甲的基本用途变化不大。首先,它阻止武器或者飞弹接触身体。其次,它分散武器的能,降低冲击造成的伤害。尽管不是任何场合下都有效,但盔甲基本上能保护人们免受严重伤害或者死亡,尤其是来自那些正式武器。(一)防弹衣过去几年,人们不得不研制更坚固先进的盔甲来抵御不断升级的武器。然而,尽管有些改进,现代盔甲仍然和古代那些有些相似的缺点。无论是用金属板还是纤维层制成,盔甲常常很笨重。有些盔甲很坚硬,所以用作手臂、腿和脖子处的防护就有些不切实际。所以,中世纪的盔甲都有缝隙和关节连接,这样穿戴者才能活动。现代的盔甲一般仅能防护头部和躯干。然而,一种新型的护甲兼有柔韧和轻量的特点。更不可思议的是,这种改进竟然是在原有护甲材料上增添液体。这种液体盔甲将很好地取现代防弹衣。士兵警察们最终可能用此来防护手臂和腿部。在研究中的两类液体护甲都是在凯夫拉纤维(一种广泛用于防弹衣的合成纤维,译者注)的基础上发展起来的。当子弹或榴霰弹击中凯夫拉防弹衣时,材料层通过大面积表面分散冲击。子弹在通过凯夫拉纤维层的过程中,能量耗损并减速。原理就如同在受到撞击时,汽车的气囊分散冲击并缓冲人体一样。尽管凯夫拉是纤维,但凯夫拉纤维做的护甲却不像其他衣服一样能弯折。阻碍子弹需要20到40左右的纤维层,这么一叠纤维就很硬了。同样这样的护甲也很重——即便除去内部用作额外保护的陶瓷防护层,一件通常也10磅(4.5公斤)多。然而,有两种不同的流体,能让凯夫拉防弹衣使用更少的纤维层,使其更轻便柔韧。两者都有一个共同点——它们对刺激有强烈的反应。(二)液体防弹衣液体防弹衣:重仅为传统防弹衣一半。英国BAE系统公司研制一种神奇的新型液体防弹衣。这一具有革命性的发明采用一种名为“剪切增稠液”的液体,该液体在受到子弹冲击时会变硬从而起到阻挡子弹的作用。新型液体防弹衣可以为士兵提供史无前例的有效保护,同时又能保证他们自由灵活地运动,不再受到笨重的传统防弹衣的限制。作为全球著名的防御、航空宇宙、安全公司,BAE系统公司所研制的新型液体防弹衣质量更轻、防御保护效果更好,弹性和灵活性都得到大大加强。“剪切增稠液”还可以喷涂于两层凯夫拉尔之间,制成超强超薄防弹衣。本来,凯夫拉尔材料的强度就是钢铁的五倍,因此它也被认为是标准的防弹衣材料。这种新型超强超薄防弹衣比普通的防弹衣要薄得多,而重量只相当于普通的一半。“剪切增稠液”中自由悬浮着许多特殊粒子。当液体因为被子弹冲击而被搅乱时,其中的特殊粒子相互碰撞,形成了对这种搅动的抵抗力。当搅动力足够大时,这些粒子其实就已被相互“锁定”。当子弹高速撞击这种材料时,“剪切增稠液”防弹衣就会吸引撞击能量,并迅速变得极其坚硬。三、防弹衣发展趋势未来的防弹衣不仅需要更有效的防御性,还要轻便舒适,开发新材料和优化结构是关键所在。(一)新材料的开发我国已经跻身防弹新材料研发的前列。作为防弹衣的一种新型特殊材料的碳纳米管,其强度为钢的一百倍,而重量只有钢的1/6。清华大学与南风集团合作的纳米粉体产业化工程化中心近期宣布,双方共同开发的每小时十五公斤碳纳米管的批量生产技术已经通过中国教育部的鉴定,这标志着中国率先实现了碳纳米管生产的产业化。蜘蛛丝具有特殊的抗韧性和抗冲击力,再加上特有的柔软性,是未来防弹材料发展的必然趋势。但是直接从蜘蛛上提取蛛丝,因为喂养和自身的缺陷几乎不现实。成都天友公司研制开发转OEM1基因桑树工程和转蜘蛛丝蛋白基因工程,实现了从蜘蛛转蛋白基因到家蚕,解决了最根本的原料问题,推进了丝质防弹衣的早日诞生。美国科学家目前正在研发一种液体防弹衣,这种防弹衣正常情况下很是柔软,充满了弹性,遇到突然袭击就变得像钢铁一样坚硬,将子弹拒之门外。这种防弹衣最突出的特点就是能保护到那些普通防弹衣无法保护的部位,例如脖子、胳膊和腿,因为它完全可以像普通的衣服那样穿起来。美国、加拿大的科学家最近成功地合作开发出人类有史以来比钢还坚硬四、五倍的“生物钢”(Bio-Steel)———“人造基因蜘蛛丝”。通过将蜘蛛身上抽取的蜘蛛丝基因植入山羊体内,使山羊奶含有蜘蛛蛋白,然后经过特殊的“纺线程序”,把山羊奶中的蜘蛛丝蛋白纺成“人造基因蜘蛛丝”。这种人造蜘蛛丝有蚕丝的质感,弹性极强,比钢铁坚硬却又柔软无比,集坚韧与结实于一身,可用来制造柔软的防弹衣。(二)适体性结构设计美军新改进的PJlSGT采用独到的适体性设计,其背部的防弹层分为四部分:上背部由相互叠合的三块防弹层组成,并分别与下背部的另一块防弹层搭接。这一结构使防弹背心能够适应人体在做各种不同动作时所引起的体形变化。采用了弹性带和折扣的垫肩使上臂的活动更为灵活。随着新型防弹材料问世,防弹衣的性能将会进一步提高。先进的防弹技术会带给执勤的警员们更好的保护。更多支持单位:中华人民共和国公安部科技信息化局 主办单位:中国安全防范产品行业协会

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