Як покращити значення V50 кулеметних шоломів

Основне визначення та промислове значення значення V50. Значення V50 (швидкість при 50% ймовірності проникнення) є ключовим показником для вимірювання захисних властивостей кулеметних шоломів. Воно вказує на середню швидкість, при якій снаряд певної маси проникає крізь шолом із 50% ймовірністю. Вище значення V50 свідчить про більш високу стійкість шолома до ударів на великій швидкості.

Відповідно до національних та міжнародних стандартів, таких як NIJ STD 0106.01 та GA 293, значення V50 вимагає встановлення умов тестування залежно від типів снарядів (наприклад, 9mm Para, 5.56mm SS109) та маси снарядів (наприклад, 8 г, 4,01 г). Покращення значення V50 безпосередньо пов’язане зі здатністю каски захищати життя користувача, що робить його ключовим показником оцінки ефективності в галузях, таких як військова та поліцейська техніка, а також засоби безпеки.

Ключові технології для покращення значення V50

1、Оновлення матеріалової системи: Узагальнення основ вибору захисних матеріалів: Пріоритет надається сучасним куленепробивним волокнам, таким як ультрависокомолекулярне поліетиленове волокно (UHMWPE) та араміди (Kevlar, Twaron). Їх міцність на розрив (≥3,5 ГПа) та модуль пружності (≥120 ГПа) значно перевищують показники традиційних скловолокон. Наприклад, питома міцність волокна UHMWPE у 15 разів вища, ніж у сталі; воно може поглинати кінетичну енергію снаряду за рахунок руйнування волокон та їхнього ковзання, значно підвищуючи значення V50. Рекомендується вибирати продукти з лінійною густиною волокна ≤1500 дтекс та відсотком подовження при розриві 1,5–3 % для забезпечення ефективності поглинання енергії.

2. Оптимізація попередньої обробки волокон: Модифікація плазми та обробка з'єднання агента (наприклад, силан з'єднання агента KH-550) використовуються для підвищення міжмірної сили зв'язку між волокон і матрицею, запобігання відлучення волокна-молоки під час удару снаряду і зменшення невдачі захисту. Після попередньої обробки поверхнева грубота волокон повинна збільшитися більш ніж на 30%, а міцність стрижу на поверхні повинна бути ≥8MPa.

3, Покращення матричних смол: Використовуються модифіковані матриці, такі як епоксидні смоли та поліуретанові смоли, з наповнювачами (наприклад, нано-кремній, порошок вуглецевого волокна), доданими в дозі 5% -10% для підвищення жорсткості удару та теплостійкості Процес витримання смоли оптимізований (температура: 120-150 °C, тиск: 0,8-1,2 МПа), щоб забезпечити відсутність порів або деламінації всередині композитного матеріалу.

Оптимізація конструктивного проектування: посилення буферного використання енергії

1, Структура на шарах шолома: Використовується сендвіч-структура «волокно-армований композитний матеріал + буферний шар + внутрішня оболонка». Зовнішній шар виготовлений із 3-5 шарів ламінатів з волокна UHMWPE (волокна розташовані під кутами, наприклад, 0°/90°/45°), що забезпечує підвищену стійкість до проникнення; середній буферний шар виготовлений із піни EVA або поліуретанової піни (густина: 0,3–0,5 г/см³) товщиною 5–8 мм, яка поглинає енергію удару снаряду за рахунок стиснення та деформації піни; внутрішня оболонка виготовлена з нейлонової сітки або губки з високими показниками поглинання енергії, забезпечуючи комфорт та додаткове демпфування.

2. Оптимізація кривини та товщини: Вигнутість оболонки шолома розроблено відповідно до контуру голови людини (радіус верхньої дуги: 120–150 мм, радіус бічної дуги: 80–100 мм), щоб уникнути концентрації напруження під час вертикального удару снарядів. Товщину ключових зон захисту (наприклад, лобова частина, боки) збільшено на 10–15%, тоді як товщину не ключових зон оптимізовано для контролю загальної ваги (вага військового шолома ≤1,8 кг).

3、Конструкція захисту країв: Краї оболонки шолома оброблено з облямовкою (наприклад, обгорнуто кевларовим шпагатом), щоб запобігти розтріскуванню волокон на краях під час удару снаряду; встановлено конструкції проти рикошету (наприклад, мікро-дуговий дизайн краю) для відведення снаряду та зменшення ймовірності проникнення.