Як покращити стійкість до утворення вм’ятин у кулеметних шоломів

Основне визначення стійкості до вм’ятин та галузеві стандарти

Стійкість броньового шолома до вм’ятин — це здатність корпусу шолома та внутрішньої підкладки уникати постійних вм’ятин під час ударів на високій швидкості (наприклад, від куль або осколків) чи ударів тупим предметом. Зазвичай максимально допустима глибина вм’ятини становить ≤15 мм, що відповідає стандартам, таким як NIJ STD 0106.01 та GA 293. Цей показник є важливим критерієм оцінки захисної цілісності шолома, оскільки безпосередньо впливає на ймовірність виживання носія при ударах, що не пробивають шолом.

Оновлення матеріалів: створення міцного фундаменту для захисту від вм’ятин

1. Оновлення матеріалів оболонки

Композити з високомодульних волокон як переважний вибір: використовуйте композити з високомодульних волокон, таких як ультрависокомолекулярний поліетилен (UHMWPE) та арамідні (Кевлар) волокна класу IIIA або вище. Покращте ударну в’язкість шляхом збільшення поверхневої густини волокна (рекомендовано ≥600 г/м²). Ці волокна мають межу міцності на розрив понад 3,5 ГПа, що ефективно розсіює енергію удару та зменшує локальні вм’ятини.

Конструкція проміжного шару з композитної кераміки: композитні пластини з оксиду алюмінію (Al₂O₃) або карбіду кремнію (SiC) товщиною 3–5 мм розташовані з внутрішнього боку волокнистої оболонки. Використання високої твердості кераміки запобігає концентрації напружень у точці удару, поєднуючись із демпфуванням від волокнистого шару, утворюючи двосторонню систему захисту «твердий опір + м’яке поглинання».

2. Оптимізація матеріалів внутрішньої підкладки

Пінистий поліуретан (PU) високого ступеня щільності: замінити традиційні матеріали EVA на пінисті лайнерів з поліуретану високої щільності (щільність ≥80 кг/м³). Зі здатністю до відновлення після стиснення ≥90%, ці лайнери можуть поглинати енергію шляхом пружної деформації в момент удару, запобігаючи передачі вмятин на корпусі до голови.

Інноваційна сотова алюмінієва серцевина: вбудовування алюмінієвих сплавних сот у PU-лайнер (розмір комірок сота: 5-8 мм; товщина стінки: 0,1-0,2 мм). Використання стискальної стійкості сотової структури для додаткового розподілу ударного навантаження та зменшення ризику місцевих вмятин.

Інновація у конструкції: Оптимізація шляхів передачі зусиль

1. Оптимізація радіусу вигнутої поверхні

Використовує дизайн «сфероподібної» форми для корпусу шолома. Контролює радіус кривини верхньої частини на рівні 120–150 мм, а радіус бічної кривини — 80–100 мм. Це запобігає концентрації ударної енергії, викликаній плоскими або слабко вигнутими конструкціями, і розподіляє енергію по всьому корпусу шолома за рахунок відведення по вигнутій поверхні.

2. Багатошарова композитна структура

Застосовується тришарова композитна структура, що складається з «корпусу + буферного шару + внутрішньої підкладки»:

Корпус виготовлений із композитних матеріалів із волоконним підсиленням;

Буферний шар виготовлений із силіконового гелю або бутилового гуми (товщиною 5–8 мм);

Внутрішня підкладка виготовлена з пінополіуретану (PU).

Три шари міцно скріплені між собою методом гарячого пресування. Завдяки різниці модулів пружності різних матеріалів, ударна енергія поступово поглинається та розсіюється, запобігаючи утворенню вмятин через недостатню жорсткість окремого матеріалу.

3. Конструкція з підсиленням країв

Додайте смуги з вуглепластику (15-20 мм завширшки, 2-3 мм завтовшки) до країв шолома. Це підвищує стійкість краю до ударів, запобігає локальним вм'ятинам або деформації під час бічних ударів і покращує загальну структурну стабільність шолома.

Покращення процесів: забезпечення продуктивності матеріалів і конструкцій

1. Точні процеси формування

(1) Формування оболонки: використовуйте пресування для формування оболонки, контролюючи температуру формування на рівні 120–150 °C та тиск 2–3 МПа. Це забезпечує повне просочення волокон смолою, зменшує внутрішню пористість (≤1%) і підвищує щільність матеріалу — усуваючи зниження локальної стійкості до вм'ятин через технологічні дефекти.

(2) Формування внутрішнього шару: застосовуйте цілісний процес лиття піни для внутрішнього шару, щоб забезпечити рівномірність пініння та усунути точки концентрації напружень, спричинені бульбашками повітря або неоднорідною щільністю.

2. Технологія зчеплення інтерфейсів

Використовуйте клеї на основі епоксидної смоли (міцність на зсув ≥15 МПа) для надійного з'єднання оболонки, буферного шару та внутрішньої підкладки за допомогою гарячого пресування. Це запобігає розшаруванню, забезпечує ефективну передачу енергії удару між шарами та усуває локальні вмятини, спричинені ослабленням між шарами.