كيفية تحسين أداء الخوذة المقاومة للرصاص من حيث مقاومة التقوس

التعريف الأساسي لأداء مقاومة التقوس ومعايير الصناعة

يشير أداء مقاومة التقوس في الخوذة الواقية من الرصاص إلى قدرة غلاف الخوذة والبطانة الداخلية على تجنب التقوس الدائم عند التعرض ل impacts عالية السرعة (مثل من الرصاص أو شظايا القذائف) أو اصطدامات صلبة. عادةً، يكون الحد الأقصى لعمق التقوس المسموح به ≤15 مم، وفقًا للمعايير مثل NIJ STD 0106.01 وGA 293. ويُعد هذا الأداء مؤشرًا حيويًا لقياس سلامة الحماية التي توفرها الخوذة، لأنه يؤثر بشكل مباشر على احتمالية بقاء المستخدم على قيد الحياة في حالات الاصطدامات غير النافذة.

ترقيات المواد: بناء أساس متين لحماية من التكور

1. تطوير مواد الغلاف

المواد المركبة ذات الألياف عالية المعامل كخيار مفضل: اختيار مواد مركبة من ألياف عالية المعامل مثل البولي إيثيلين عالي الوزن الجزيئي جدًا (UHMWPE) وألياف الأراميد (كفلار) من الدرجة IIIA أو أعلى. تحسين المتانة التأثيرية من خلال زيادة الكثافة المساحية للليف (مُوصى بـ ≥600غ/م²). تمتلك هذه الألياف قوة كسر تزيد عن 3.5 غيغاباسكال، ويمكنها بشكل فعّال تفريق طاقة التأثير وتقليل التكور المحلي.

تصميم الطبقة الوسيطة المركبة من السيراميك: صفائح سيراميك مركبة من الألومينا (Al₂O₃) أو كربيد السيليكون (SiC) (بسمك 3-5 مم) على الجانب الداخلي لغلاف الليف. الاستفادة من صلابة السيراميك العالية لمنع تركيز الإجهاد عند نقطة التأثير، ودمج ذلك مع تخفيف المتانة الذي توفره طبقة الليف، مشكلةً بذلك نظام حماية مزدوج من "المقاومة الصلبة + الامتصاص اللين".

2. تحسين مواد البطانة

بطانة رغوة البولي يوريثان (PU) عالية الكثافة: استبدال المواد التقليدية من نوع EVA ببطانات من رغوة البولي يوريثان عالية الكثافة (كثافة ≥80 كجم/م³). وبمعدل ارتداد انضغاطي ≥90%، يمكن لهذه البطانات امتصاص الطاقة من خلال التشوه المرن عند حدوث التصادم، ومنع انتقال التعرجات من الغلاف إلى الرأس.

هيكل نواة ألومنيوم عسلي مبتكر: دمج نوى خلايا ألومنيوم على شكل عسل في بطانة البولي يوريثان (حجم خلية العسل: 5-8 مم؛ وسمك الجدار: 0.1-0.2 مم). والاستفادة من الاستقرار الانضغاطي لهيكل العسل لتوزيع تأثير الصدمات بشكل أكبر وتقليل خطر التعرجات المحلية.

ابتكار في تصميم الهيكل: تحسين مسارات نقل القوة

1. تحسين نصف قطر السطح المنحني

اعتماد تصميم "يشبه الكرة" لغطاء الخوذة. التحكم في نصف قطر انحناء الجزء العلوي ليكون بين 120-150 مم، ونصف قطر الانحناء الجانبي ليكون بين 80-100 مم. وهذا يتجنب تركيز طاقة التصادم الناتج عن التصاميم المسطحة أو ذات الانحناء الصغير، ويعمل على توزيع الطاقة على كامل غطاء الخوذة من خلال توجيه السطح المنحني.

2. هيكل مركب متعدد الطبقات

تنفيذ هيكل مركب ثلاثي الطبقات يتكون من "غطاء خارجي + طبقة وسادة + بطانة داخلية":

يُصنع الغطاء الخارجي من مواد مركبة مدعمة بالألياف؛

تستخدم طبقة الوسادة هلام السيليكا أو المطاط البيوتيلي (بسمك 5-8 مم)؛

تُصنع البطانة الداخلية من رغوة البولي يوريثان (PU).

تُلصق الطبقات الثلاث معًا بإحكام من خلال عملية صب بالضغط الساخن. ومن خلال الاستفادة من الفروقات في معامل المرونة للمواد المختلفة، يتم امتصاص طاقة التصادم وتبددها تدريجيًا، مما يمنع حدوث تقعير بسبب عدم كفاية صلابة المادة الواحدة.

3. تصميم تعزيز الحواف

أضف شرائط تقوية من ألياف الكربون (بعرض 15-20 مم وسمك 2-3 مم) إلى حواف الخوذة. يعزز هذا مقاومة الحافة للتأثير، ويمنع التعرجات أو التشوهات الموضعية أثناء الاصطدامات الجانبية، ويعمل على تحسين الاستقرار الهيكلي العام للخوذة.

تحسينات في العمليات: ضمان أداء المواد والهياكل

1. عمليات القولبة الدقيقة

(1) قوالب الغلاف: استخدم قولبة الضغط للغلاف، مع التحكم بدرجة حرارة القولبة بين 120-150 درجة مئوية والضغط عند 2-3 ميجا باسكال. يضمن ذلك امتزاج الألياف بالراتنج بشكل كامل، ويقلل المسامية الداخلية (≤1%)، ويزيد كثافة المادة – وبالتالي تجنب انخفاض أداء مقاومة التعرج الموضعي الناتج عن عيوب في العملية.

(2) قوالب البطانة: اعتمد عملية صب الحقن المُتَورِّمة المتكاملة للبطانة لضمان تجانس التوسيع الرغوي وإزالة نقاط تركيز الإجهاد الناتجة عن فقاعات الهواء أو عدم تجانس الكثافة.

2. تقنية ربط الواجهة

استخدم لاصقات قائمة على راتنجات الإيبوكسي (مقاومة القص ≥15 ميجا باسكال) لتثبيت الغلاف والطبقة الوسائطية والبطانة الداخلية معًا من خلال الربط بالضغط الساخن. ويمنع هذا التقشير بين الطبقات، ويكفل نقل فعّال للطاقة الناتجة عن التصادم بين الطبقات، ويتفادى حدوث تقعيرات محلية ناتجة عن ترخي الطبقات فيما بينها.