測量防彈板的背面凹痕的設(shè)備和方法
【專利摘要】以具有準確性、可重復(fù)性和與實際現(xiàn)場使用中的成形耐沖擊復(fù)合物的預(yù)計背面凹痕的改善的相關(guān)性的方式來評價平板耐沖擊復(fù)合物的背面凹痕的設(shè)備和方法。
【專利說明】測量防彈板的背面凹痕的設(shè)備和方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
本申請要求于2011年9月6日提交的共同待審的美國臨時申請序列號61/531，233的權(quán)益，其公開內(nèi)容以引用方式全文并入本文中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及用于與實際現(xiàn)場使用中的成形耐沖擊復(fù)合物的預(yù)計背面凹痕相關(guān)聯(lián)地評價平板耐沖擊復(fù)合物的背面凹痕的設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0003]在防彈衣領(lǐng)域，存在組裝或轉(zhuǎn)化為耐沖擊制品的越來越多的合適材料。這些耐沖擊制品包括用于保護軀干和四肢不受某種威脅傷害的柔軟防彈衣、保護軀干不受更高級別的威脅傷害的模制剛性板、以及保護頭部不受各種威脅傷害的模制剛性頭盔。已知除了阻止子彈或槍彈之外，希望防彈板在彈道事件期間限制或最小化其自身向穿著者的撓曲。這種撓曲在本領(lǐng)域被稱為創(chuàng)傷、鈍力創(chuàng)傷、背面變形或背面凹痕(BFS)。在柔軟防彈衣領(lǐng)域，制品通常直接擱置于或非常接近于使用者的身體，因此，通過將制品直接放置在可變形的油基粘土的平坦塊體上、向制品內(nèi)擊發(fā)槍彈、然后測量在粘土塊中得到的孔的深度或體積，可以測量在現(xiàn)場使用中的彈道事件期間可預(yù)期的BFS的合理逼近或預(yù)測。在模制剛性防彈板領(lǐng)域，對于直接擱置于或非常接近于使用者的身體的模制防彈板來說，相同方案可用來獲得在現(xiàn)場使用中的彈道事件期間可預(yù)期的BFS的合理逼近或預(yù)測。
[0004]然而，對于剛性頭盔防彈板的BFS的這種逼近或預(yù)測要困難得多，這是因為按照規(guī)則頭盔的防彈板部件不直接放置在使用者的頭部上。常規(guī)地，頭盔設(shè)計有可變的偏移或避開距離，該距離由于頭盔內(nèi)部的尺寸和形狀相對于使用者的頭部的尺寸和形狀而將變化。最小距離通常將由附接到頭盔內(nèi)部的一系列襯墊來設(shè)置或限定，并且內(nèi)部束具或保持系統(tǒng)可以甚至更多地增加該距離。已開發(fā)出測量原型或成品頭盔的BFS的方法以逼近在真實的最終使用環(huán)境中成形頭盔的BFS。一種已接受的技術(shù)始于已移除大部分的金屬頭部模型。這些部分填充有粘土，并且粘土被平滑化至人頭部的輪廓的合理逼近。原型頭盔接著被置于該頭部模型上并進行測試。粘土中的孔的深度和體積的測量應(yīng)提供對在頭盔遭遇槍彈時在現(xiàn)場使用中將預(yù)期的BFS的合理逼近。
[0005]當新材料被開發(fā)和評價時，由預(yù)期用于BFS測試的每種材料制造原型頭盔并非總是可取的、成本有效的或明智的。針對更容易制造、在測試期間更容易處理并且產(chǎn)生更容易測量和評價的孔或變形的模制平板進行初步篩選要簡單得多，并且因此是優(yōu)選的。遺憾的是，數(shù)據(jù)顯示，使用直接置于粘土上的模制平板的BFS測量與材料的現(xiàn)場頭盔性能的實際情況不能很好地相對應(yīng)。本發(fā)明提供了一種對本領(lǐng)域的這個問題的解決方案，本發(fā)明提供了用于測試模制平板復(fù)合物以準確地確定實際現(xiàn)場使用中耐沖擊復(fù)合物的預(yù)計背面凹痕的設(shè)備和方法，并且避免了制造頭盔原型的當前需要。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種用于評價纖維材料的背面凹痕的設(shè)備，所述設(shè)備包括:
a)可變形的背襯介質(zhì)，所述可變形的背襯介質(zhì)具有前表面；
b)間隔件，所述間隔件限定與所述可變形的背襯介質(zhì)相鄰的空間，所述間隔件將鄰近所述可變形的背襯介質(zhì)定位的纖維材料與所述可變形的背襯介質(zhì)的前表面間隔開；以及
c)可選地，至少一個支撐件，所述支撐件用于將纖維材料支撐在鄰近所述可變形的背襯介質(zhì)的前表面的位置中。
[0007]本發(fā)明還提供了一種用于評價纖維材料的背面凹痕的設(shè)備，所述設(shè)備包括:
a)可變形的背襯介質(zhì)，所述可變形的背襯介質(zhì)遵循NIJ標準0101.06并且具有前表面，所述可變形的背襯介質(zhì)包含在開放面夾具中；
b)間隔件，所述間隔件限定與所述可變形的背襯介質(zhì)相鄰的空間，所述間隔件將鄰近所述可變形的背襯介質(zhì)定位的纖維材料與所述可變形的背襯介質(zhì)的前表面間隔開至少約1/8英寸(0.3175cm)，所述間隔件包括具有邊界和由所述邊界限定的內(nèi)部腔體的元件，其中所述可變形的背襯介質(zhì)通過所述腔體暴露，并且其中所述間隔件定位成與所述可變形的背襯介質(zhì)的前表面直接接觸；以及
c)至少一個支撐件，其用于將纖維材料支撐在鄰近所述可變形的背襯介質(zhì)的前表面的位置中。
[0008]本發(fā)明還提供一種用于評價纖維材料的背面凹痕的方法，所述方法包括:
I)提供一種用于評價纖維材料的背面凹痕的設(shè)備，所述設(shè)備包括:
a)可變形的背襯介質(zhì)，其具有前表面；
b)間隔件，其限定與所述可變形的背襯介質(zhì)相鄰的空間，所述間隔件將鄰近所述可變形的背襯介質(zhì)定位的纖維材料與所述可變形的背襯介質(zhì)的前表面間隔開；所述間隔件包括具有邊界和由所述邊界限定的內(nèi)部腔體的元件，其中所述可變形的背襯介質(zhì)通過所述腔體暴露；以及
c)可選地，至少一個支撐件，其用于將纖維材料支撐在鄰近所述可變形的背襯介質(zhì)的前表面的位置中；
II)將纖維材料鄰近所述可變形的背襯介質(zhì)定位，其中所述間隔件定位在所述纖維材料和所述可變形的背襯介質(zhì)之間，所述纖維材料通過所述間隔件與所述可變形的背襯介質(zhì)的所述前表面間隔開；
III)在對應(yīng)于所述間隔件的所述內(nèi)部腔體的目標位置處朝所述纖維材料擊發(fā)至少一個槍彈，并且使得所述槍彈在對應(yīng)于所述間隔件的所述內(nèi)部腔體的位置處沖擊所述纖維材料，并且其中所述槍彈在所述纖維材料上的所述沖擊在所述可變形的背襯介質(zhì)中形成凹陷；以及
IV)測量所述可變形的背襯介質(zhì)中的所述凹陷的深度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1示出具有內(nèi)部腔體和兩個托架支撐件的平板間隔件的前視示意圖。
[0010]圖2示出包括具有內(nèi)部腔體的平板間隔件的設(shè)備的側(cè)視示意圖，其中包含可變形的背襯介質(zhì)的開放面夾具在間隔件的一側(cè)上，并且纖維材料附接到間隔件的另一側(cè)。[0011]圖3示出圖2的設(shè)備的剖視示意圖，示出了在開放面夾具內(nèi)的可變形的背襯介質(zhì)。
[0012]圖4示出平板間隔件的前視示意圖，其具有內(nèi)部腔體和兩個托架支撐件，并且還具有在間隔件的每個拐角處的排氣通道。
[0013]圖5示出符合NIJ標準0101.06的現(xiàn)有技術(shù)的背面凹痕測試裝置的示意圖，其中防彈板直接定位在可變形的背襯材料上。
【具體實施方式】
[0014]根據(jù)本發(fā)明，按照國防部測試方法標準MIL-STD-662F的條款通過向耐沖擊復(fù)合物擊發(fā)槍彈(例如子彈)來評價耐沖擊復(fù)合物的耐穿透性。槍彈沖擊復(fù)合物，并且按照本文所述技術(shù)來測量背面凹痕。
[0015]背面凹痕是在防彈板阻止槍彈穿透之后由子彈沖擊導(dǎo)致的防彈衣的撓曲的深度的度量，其指示由防彈板下面的身體經(jīng)受的潛在鈍傷。如本文所述用于測量BFS的方法是對NIJ標準0101.06中描述的標準方法的修改和替換。在與本文一致的情況下以引用方式并入本文的NIJ標準0101.06確定了一種將由不穿透性槍彈沖擊導(dǎo)致的復(fù)合物的物理變形轉(zhuǎn)移到可變形的粘土背襯內(nèi)的方法，其中粘土與防彈板的背面直接接觸。然后測量粘土的撓曲的深度以確定BFS。本方法利用合適的間隔件將復(fù)合物與粘土間隔開，使得背面變形的大部分優(yōu)選地在氣隙空間內(nèi)部。在現(xiàn)實的頭盔或防彈衣沖擊情況中，背面變形應(yīng)導(dǎo)致與使用者的頭部或身體的最小接觸或不接觸。在實驗室測試環(huán)境中，最希望一些最少量的凹陷接觸粘土以實現(xiàn)BFS的最準確測量。這是因為在彈道沖擊之后，復(fù)合物的一定程度的回縮是典型的，因此僅測量織物變形將引入一些誤差。本系統(tǒng)消除了這樣的誤差。本系統(tǒng)還以最少的粘土接觸實現(xiàn)了 BFS評價。最少的粘土接觸是期望的，因為在重復(fù)測試時粘土干擾可以影響后續(xù)的BFS測量的準確度。例如，在采用與粘土背襯材料表面直接接觸的平坦防彈板的當前BFS測試中，高速槍彈的動能被轉(zhuǎn)移到防彈板，并且能量接著作為貫穿粘土塊的沖擊波而傳遞。該沖擊波干擾粘土，通常導(dǎo)致粘土部分地鼓出其保持夾具之外。這影響測量的準確度并且也需要額外操縱粘土，因為鼓出的粘土表面必須被刮掉以將粘土的前表面設(shè)定成與夾具的開放面齊平。本方法允許僅以最小的粘土干擾進行BFS測量。這有利于準確重復(fù)地進行BFS測試并且減少或完全消除測量誤差，并且實現(xiàn)各次射擊之間的改善的BFS測量一致性。
[0016]圖2示出了本發(fā)明的設(shè)備的側(cè)視示意圖。圖3示出了相同設(shè)備的剖視圖，示出了在開放面夾具內(nèi)的可變形的背襯介質(zhì)。如圖所示，圖2和圖3的設(shè)備包括容納可變形的背襯介質(zhì)34的夾具30。夾具30優(yōu)選地具有由諸如鋼的剛性金屬制成的中空框形形狀。夾具30在本文中為可選的，但優(yōu)選地作為介質(zhì)34的保持裝置。當不存在夾具30時，可變形的背襯介質(zhì)34可用作自立式塊體。當使用自立式塊體時，一定形式的后支撐件是優(yōu)選的。例如，可變形的背襯介質(zhì)34的自立式塊體可抵靠壁或其它平坦支撐結(jié)構(gòu)定位。如圖所示，夾具30具有前表面36和后表面42。根據(jù)本發(fā)明的該方法，前表面36必要地開放以允許暴露可變形的背襯介質(zhì)34，以便允許與選擇用于彈道測試的纖維復(fù)合物樣品接觸。本領(lǐng)域常規(guī)的做法是，利用這樣的夾具進行背面凹痕測試:該夾具也具有封閉的后表面，但在抗彈道穿透性測試(例如V5tl測試)期間具有開放的后表面。因此，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，后表面42優(yōu)選地由可移除的覆蓋件44封閉以進行BFS測試，如圖2和圖3所示?？梢瞥母采w件44可由任何合適材料制成，包括但不限于膠合板或合適的金屬板，例如鋁板。厚的木頭或膠合板針對NIJ標準0101.06的規(guī)范來說是常規(guī)的，并且是在本文中優(yōu)選的。用來制造覆蓋件44的材料并非旨在是限制性的?？梢瞥母采w件44可由諸如一個或多個束帶或帶子的一個或多個加強元件(未示出)可選地固定到所述后表面42。這樣的加強元件的使用是本領(lǐng)域普遍已知的，并且同樣可以用來將纖維材料32固定或幫助固定到間隔件10并且將間隔件10固定或幫助固定到背襯介質(zhì)34。這樣的加強元件的使用是優(yōu)選的，以確保在纖維材料32的后表面和可變形的背襯介質(zhì)34的前表面之間的空間的距離等于或約等于間隔件10的深度22。圖5示出了現(xiàn)有技術(shù)裝置的示例，其使用加強帶子來固定與可變形的背襯介質(zhì)的表面直接接觸的纖維材料。如剛剛描述的，帶子的類似用途在本文中為優(yōu)選的。
[0017]可變形的背襯介質(zhì)34最優(yōu)選地包括由NIJ標準0101.06的BFS測試條款規(guī)定的非硬化油基制模用粘土的均勻塊體或由該均勻塊體組成。NIJ標準0101.06將該粘土確定為Roma Plastilina N0.1油基制模用粘土,但可以使用任何合適的備選方案作為替代品?？蓮男聺晌髦菟够鶢柭腟culpture House, Inc.商購獲得的Roma Plastilina N0.1是優(yōu)選的，因為它包含蠟而不是水，并且因此在使用后保持柔韌且可以重復(fù)地再次使用。可從其它制造商購得的等效的粘土也是可接受的。根據(jù)NIJ標準0101.06規(guī)范,Roma PlastilinaN0.1粘土具有大約5.5英寸(13.97cm)的厚度，并且在BFS測試中，對于可變形的背襯介質(zhì)34來說該相同厚度也是優(yōu)選的。
[0018]背襯介質(zhì)34具有前表面38，其優(yōu)選地為平滑且平坦的，以確保凹陷深度的準確且一致的測量。背襯介質(zhì)34還應(yīng)不含空隙。背襯介質(zhì)34優(yōu)選地完全包含在夾具30內(nèi)，使得前表面38為平面狀的且與夾具30的前表面36完全齊平，即，應(yīng)與由夾具邊緣限定的基準表面平面相平，如由NIJ 0101.06類似地要求的那樣。背襯介質(zhì)34也應(yīng)如由NIJ 0101.06所要求的那樣被調(diào)節(jié)并驗證。
[0019]間隔件10鄰近可變形的背襯介質(zhì)34的前表面38定位。間隔件10最優(yōu)選地與介質(zhì)34的平坦前表面38直接接觸。間隔件10借助于其厚度來限定與所述可變形的背襯介質(zhì)34相鄰的空間，從而將可變形的背襯介質(zhì)34的前表面38與纖維材料32間隔開，使得介質(zhì)34定位成緊鄰間隔件10。如在圖1中可見，纖維材料32優(yōu)選地定位成與間隔件10直接接觸，以便以最高的準確度和可重復(fù)性來執(zhí)行纖維材料32的背面凹痕測試。纖維材料32可以是希望對其進行彈道穿透或背面凹痕測試的任何材料或復(fù)合物。在本文中，纖維材料32的組成或結(jié)構(gòu)均不旨在是限制性的。
[0020]如圖1所示，間隔件10優(yōu)選地包括具有內(nèi)部腔體12的元件，可變形的背襯介質(zhì)34通過該內(nèi)部腔體暴露。如本文所述，可變形的背襯介質(zhì)34通過腔體12的暴露意味著:在腔體12的區(qū)域中，間隔件10的物理部分都不位于纖維材料32和背襯介質(zhì)34之間。這允許由槍彈沖擊導(dǎo)致的纖維材料32的背面變形在適當條件下(即，當纖維材料32的背面變形大至足以穿過腔體12的整個深度時)使得背襯介質(zhì)34中的壓痕壓入背襯介質(zhì)34中。
[0021]如圖1-4所示，優(yōu)選的間隔件10為具有平坦后表面的平坦的優(yōu)選矩形或正方形的面板結(jié)構(gòu)，該后表面適合平放在背襯介質(zhì)34的前表面38上。優(yōu)選的間隔件10具有分別限定間隔件10的長度和寬度的外邊緣18和20。優(yōu)選的間隔件10的內(nèi)部腔體12由內(nèi)邊緣14和16限定。內(nèi)邊緣14和16以及外邊緣18和20的尺寸可以變化，但必須允許設(shè)備發(fā)揮預(yù)期作用，即，間隔件10在槍彈沖擊之前必須阻止纖維材料32直接接觸背襯介質(zhì)34，同時允許纖維材料32在腔體12的區(qū)域內(nèi)的變形足以穿過所述腔體12，從而僅在槍彈沖擊之后背襯介質(zhì)34的前表面38與纖維介質(zhì)32接觸，從而由于所述接觸而造成背襯介質(zhì)34中的可測量壓痕或背襯介質(zhì)34的可測量變形。
[0022]間隔件10的深度22是極其重要的，其等同于腔體12的深度。與邊緣14、16、18和20 —樣，間隔件10的深度22可以變化，但在本發(fā)明的最優(yōu)選的實施例中，間隔件10的深度優(yōu)選地等于或小于1/2”(12.7mm)，以便提供對在實際頭盔制品(其包括常規(guī)襯墊或常規(guī)懸掛/抑制系統(tǒng))中頭盔外殼和人頭部之間的典型間距的適當逼近。優(yōu)選地，間隔件10的深度22為從約1/12” 2.127mm)至約I” (25.4mm)，更優(yōu)選地從約1/8” (3.175mm)至約1/2” (12.7mm)，甚至更優(yōu)選地從約1/4”至約1/2” (12.7mm)。最優(yōu)選地，間隔件10的深度為1/2” (12.7mm)。如上所述，間隔件10限定鄰近可變形的背襯介質(zhì)34的空間，該空間將纖維材料32與背襯介質(zhì)34的前表面間隔開。因此，如圖2和圖3所示，當纖維材料32定位成與間隔件10相鄰并直接接觸時，在纖維材料32的后表面和可變形的背襯介質(zhì)34的前表面之間的空間的距離等于或約等于間隔件10的深度22。
[0023]間隔件10可由任何合適的材料制成。優(yōu)選地，間隔件10由木材、塑料或諸如多用途鋁板錠的剛性金屬材料制成。剛性多用途鋁是優(yōu)選的，因為它是相對廉價的、相對輕質(zhì)的，并且相對容易切割和成形為任何所需形狀。間隔件10可制成為任何可用的規(guī)則或不規(guī)則形狀，但具有類似形狀的腔體的矩形或正方形形狀是優(yōu)選的，如圖1和圖4所示。
[0024]為了將纖維材料32支撐在如圖2和圖3所示的鄰近可變形的背襯介質(zhì)34的前表面且與間隔件10直接接觸的位置中，優(yōu)選的是，纖維材料32被諸如一個或多個托架的至少一個支撐件24支撐和/或保持就位。圖1和圖4示出了包括兩個托架支撐件24的優(yōu)選實施例，一個托架支撐件定位成支撐纖維材料32的底部，另一個定位成支撐纖維材料32的側(cè)面，這在纖維材料32 制造成常規(guī)的正方形或矩形形狀時最有用。如在圖1和圖4中可見，附圖標記26表示從底部支撐托架到腔體12的邊緣14的距離。附圖標記28表示從側(cè)部支撐托架到腔體12的邊緣16的距離。這些距離并非意圖進行限制。在并入時，一個或多個支撐件24可制造為間隔件10的一體元件或者可以是單獨地附接到間隔件10的元件。最優(yōu)選地，所述支撐件附接到間隔件而不是一體元件。
[0025]如前所述，間隔件10可以使用諸如束帶或帶子的加強元件固定到背襯介質(zhì)34的前表面38。在備選的優(yōu)選實施例中，間隔件10可以經(jīng)由諸如線材、線絲或繩索(優(yōu)選線材)的懸掛裝置(未示出)保持或懸掛在鄰近背襯介質(zhì)34的這樣的位置中。在該實施例中，懸掛裝置可經(jīng)由安裝元件40附接到間隔件10。安裝元件40可以是螺釘或任何合適的替代品。安裝元件的類型并非意圖進行限制。懸掛裝置優(yōu)選地連接到夾具30或經(jīng)由吊鉤48鉤掛在夾具30上，從而將間隔件10安裝在夾具30上。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，間隔件10既懸掛在夾具30上，又利用諸如束帶或帶子的加強元件固定到背襯介質(zhì)34。
[0026]此外，雖然希望抵靠間隔件10緊密地保持纖維材料32，但已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，這樣可能潛在地造成空氣被截留在纖維材料32的面板和間隔件10的表面之間。這是有問題的，因為優(yōu)選的是單個纖維材料32被使用多次以積累多個數(shù)據(jù)點，但當槍彈沖擊材料32時，沒有合適的排放路徑的截留空氣可能損壞纖維材料32，或者可以影響纖維材料32的背面變形的形狀/深度。這可以影響結(jié)果的可靠性和/或防止纖維材料32的再次使用。如圖4所示，該問題可通過將間隔件10制造成包括凹陷到間隔件10的邊界內(nèi)的一個或多個排氣通道46來解決。一個或多個排氣通道46位于間隔件10與相鄰纖維材料32的分界面處并且優(yōu)選地從內(nèi)部腔體12的邊緣或拐角延伸穿過間隔件10邊界的拐角或外邊緣18和/或20中的至少一個。最優(yōu)選地，間隔件10包括多個排氣通道46，每個通道46既延伸穿過所述間隔件10邊界的外邊緣或拐角，又延伸穿過所述間隔件10邊界的內(nèi)邊緣或拐角，其中所述間隔件10的所述內(nèi)邊緣限定間隔件10的腔體12。
[0027]圖5中示出了用于背面凹痕測試的現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)裝置。槍彈從定位在離背襯材料夾具距離A處的測試武器被擊發(fā)。位于測試武器和背襯材料夾具之間的是啟動和停止觸發(fā)器I和2，它們用來測量朝防彈板測試板擊發(fā)的槍彈的速度。如由圖5中的飛行線所示，擊發(fā)的槍彈將首先穿過啟動觸發(fā)器I和2 (其將信號發(fā)送至計時器I)，然后穿過停止觸發(fā)器I和2(其將信號發(fā)送至計時器2)。來自這些信號的數(shù)據(jù)被用來計算槍彈速度。如圖5所示的距離A、B和C由針對各種類型的防彈板的NIJ標準0101.06規(guī)定。對于第1、I1、II_A和II1-A類防彈板來說，A為5m ;而對于第III和IV類防彈板來說，A為1.5m。對于第1、
I1、I1-A和II1-A類防彈板來說，B必須為2m的最小值；而對于第III和IV類防彈板來說，B必須為1.2m的最小值。對于所有防彈板類型來說，C為大約1.5m。這些確定的距離為標準化的NIJ要求并且在本文中僅僅為了舉例說明而提供。本發(fā)明的背面凹痕測試裝置優(yōu)選地與該常規(guī)的現(xiàn)有技術(shù)裝置相同，不同的是在纖維材料32和背襯材料34之間存在間隔件10。圖5的現(xiàn)有技術(shù)裝置需要將防彈測試面板安置成與背襯材料直接接觸。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選測試方案，背襯介質(zhì)34被保持在夾具30中，而不是使用背襯介質(zhì)34作為不帶夾具的自立式粘土塊。夾具30可由將組件升高到所需高度的支架支撐并固定到該支架，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的。間隔件10經(jīng)由線材被安裝在夾具30上，該線材經(jīng)由安裝螺釘40附接到間隔件10?？稍趯㈤g隔件10安裝在夾具30上之前或之后將纖維材料32定位在間隔件10上，其中纖維材料32定位成鄰近可變形的背襯介質(zhì)34，使得間隔件10定位在纖維材料32和可變形的背襯介質(zhì)34之間，如本文所述。纖維材料32和間隔件10接著使用類似于圖5所示加強帶子的兩個可調(diào)整的帶子最優(yōu)選地固定到夾具30?？烧{(diào)整的帶子可以定位成在不在位于腔體12前方的纖維材料32的區(qū)域內(nèi)的任何位置中與纖維材料32的前部接觸。
[0029]一旦該系統(tǒng)的所有元件就位，測試者就可以進行到在對應(yīng)于所述間隔件10的內(nèi)部腔體12的目標位置處朝纖維材料12擊發(fā)至少一個槍彈，使得槍彈在對應(yīng)于所述間隔件10的內(nèi)部腔體12的位置處沖擊纖維材料32。造成纖維材料32的變形(該變形足以延伸穿過腔體12的深度22并與可變形介質(zhì)34的前表面38接觸)的槍彈的任何沖擊將在可變形的背襯介質(zhì)34中形成可測量的凹陷或壓痕。然后使用熟知的技術(shù)來測量背襯介質(zhì)34中的該凹陷的深度，并且凹陷深度代表材料的背面凹痕。擊發(fā)槍彈和測量BFS的這些步驟可以使用類似的槍彈并以相等或相似的擊發(fā)速度重復(fù)至少一次，并且在測量的BFS深度在各次射擊之間存在差異時可以計算凹陷的平均深度。
[0030]根據(jù)諸如被測試的纖維材料32的類型、槍彈類型和槍彈速度的條件，可能的是，纖維材料32的變形可能沒有大至足以延伸穿過間隔件10的整個深度22，從而不能留凹痕于可變形的背襯材料34中。在這樣的情況下，測試應(yīng)使用具有減小的深度22的間隔件10重復(fù)進行，因為一般來講，一定的粘土接觸對于準確測量BFS是必要的。因此，較低能量的威脅和/或具有較大面密度的纖維復(fù)合物將需要使用具有較小深度22的間隔件10，以確保最少的粘土接觸。
[0031]應(yīng)當理解，存在對本文所述的優(yōu)選設(shè)備組件的各種可預(yù)知的備選方案。例如，代替使用具有內(nèi)部腔體12的框狀平板間隔件10，例如，通過使背襯材料34凹陷到夾具30內(nèi)達所需距離，使得背襯材料34的前表面38不與夾具30的前表面36完全齊平，可以實現(xiàn)在纖維材料32和背襯材料34之間的所需間距。在該實施例中，于是，在纖維材料32和背襯材料34之間的夾具30部分將構(gòu)成間隔件10。背襯材料34的前表面38應(yīng)保持平坦和平面狀的。在該實施例中，纖維材料32可定位成與夾具36的前表面接觸，但不與背襯材料34的前表面38接觸。在另一個可預(yù)知的實施例中，組件可以被這樣設(shè)置，例如，其中背襯材料34 (或者保持在夾具30內(nèi)或者不保持在夾具30內(nèi))被放在地面上或某個其它平坦表面上，然后將間隔件10放在背襯材料34或夾具30上面，并且然后將纖維材料32放在間隔件10上面，在具有或不具有加強元件/帶子的情況下，利用重力將每個元件保持在其正確位置。例如，自立式介質(zhì)塊34可放在地面上，使得前表面38面向上方，并且擊發(fā)組件設(shè)置成從可變形介質(zhì)34上方擊發(fā)。在又一個可預(yù)知的實施例中，可使用管(可充氣或不可充氣)、桿、由金屬、木材、塑料或任何其它合適材料制成的帶子、或適合實現(xiàn)本文所述目的的任何其它間隔裝置將纖維材料32固定在鄰近可變形的背襯介質(zhì)32但與所述背襯介質(zhì)32間隔開的位置中，其中所述管、桿、帶子或其它間隔裝置可包括彼此連接或彼此斷開的多個間隔裝置。因此，本發(fā)明的設(shè)備旨在涵蓋至少包括如下部件的任何組件:a)可變形的背襯介質(zhì)，其具有前表面；以及b)至少一個間隔件，其限定鄰近所述可變形的背襯介質(zhì)的空間，所述至少一個間隔件將鄰近所述可變形的背襯介質(zhì)定位的纖維材料與所述可變形的背襯介質(zhì)的前表面間隔開。
[0032]下面的示例用來說明本發(fā)明。
[0033]示例
NIJ標準0101.04第IIIA類概述了用于測量柔軟防彈板的BFS的標準方法，其中防彈板樣品被安置成與可變形的粘土背襯材料的表面接觸。測試了用于具有三種不同的復(fù)合物面密度的模制面板的四種不同材料的背面凹痕。每個面板按照NIJ標準0101.06的標準化方法進行測試，其中待測試的面板被安置成與可變形粘土的前表面直接接觸(記為“面板直接位于粘土上-無氣隙”)，以及每個面板按照本發(fā)明的方法進行測試，該方法利用如圖1-4所示在復(fù)合物制品和粘土塊之間的定制加工的框架式平板間隔件，所述間隔件具有內(nèi)部腔體，內(nèi)部腔體具有英寸(12.7_)的腔體深度(記為“面板與粘土間隔開-1/2”氣隙”)。
[0034]所用間隔件由1/2”多用途鋁板錠制成，該鋁板錠具有18”X 18”X 1/2” (LX WXD)的尺寸。內(nèi)部腔體具有10” X 10” X 1/2”(LXWXD)的尺寸。I英寸寬的鋁托架附接到間隔件，如圖1所示，托架定位成垂直于彼此。每個托架定位成離內(nèi)部腔體大約I”。間隔件使用線材安裝在夾具上，該線材利用兩個1/2”安裝螺釘附接到間隔件。被測試的每個模制面板的尺寸測量為大約12” X 12”(LXW)，且具有由表I和2中所示的所選復(fù)合物面密度確定的變化的深度。夾具填充有5.5”厚的Roma Plastilina N0.1油基模制用粘土的正方形塊，其具有大約24”X24”X5” (LXffXD)的尺寸，并且所述塊與夾具的前表面齊平。夾具為由鋼制成的剛性中空框形結(jié)構(gòu)，其具有開放的前表面和開放的后表面，并且具有大約24”X24”X5” (LXffXD)的尺寸。不使用后覆蓋件，但作為后覆蓋件的厚的膠合板片材(近似尺寸:24” X24” X3/4”(LXWXD))是可用的。如圖4所示，在每個拐角中具有排氣通道的單獨的間隔件(近似尺寸:3/16” X 1/4”(DXW))也可用但不被使用。所有測試都在大約72 T的室溫下進行。在對應(yīng)于間隔件的內(nèi)部腔體的目標位置處朝復(fù)合物制品擊發(fā)槍彈。槍彈在對應(yīng)于間隔件的內(nèi)部腔體的位置處沖擊復(fù)合物制品(示例12除外)，每次槍彈沖擊在粘土中形成可測量的凹陷。在示例12中，面板變形的整個深度未能延伸超出間隔件的深度且因此小于1/?’。表1中的所有BFS測量值均僅涉及按照本方法的粘土中的凹陷的深度，而不考慮間隔件元件的深度，即，表1中的BFS測量值不包括復(fù)合物和粘土之間的實際距離。
[0035]示例 1-12
面板與粘土間隔開-1/2"氣隙
【權(quán)利要求】
1.一種用于評價纖維材料的背面凹痕的設(shè)備，所述設(shè)備包括: a)可變形的背襯介質(zhì)，所述可變形的背襯介質(zhì)具有前表面； b)間隔件，所述間隔件限定與所述可變形的背襯介質(zhì)相鄰的空間，所述間隔件將鄰近所述可變形的背襯介質(zhì)定位的纖維材料與所述可變形的背襯介質(zhì)的前表面間隔開；以及 c)可選地，至少一個支撐件，所述支撐件用于將纖維材料支撐在鄰近所述可變形的背襯介質(zhì)的前表面的位置中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述間隔件包括具有邊界和由所述邊界限定的內(nèi)部腔體的元件，其中所述可變形的背襯介質(zhì)通過所述腔體暴露。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述間隔件包括平坦的剛性板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述間隔件限定鄰近所述可變形的背襯介質(zhì)的為至少約1/2英寸(1.27cm)的空間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述可變形的背襯介質(zhì)被包含在開放面框形夾具中，其中所述間隔件包括具有內(nèi)部腔體的平板，所述內(nèi)部腔體具有至少約1A英寸(1.27cm)的深度，其中所述可變形的背襯介質(zhì)通過所述腔體暴露，并且其中所述間隔件定位成與所述可變形的背襯介質(zhì)的前表面直接接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述可變形的背襯介質(zhì)被包含在具有開放的前表面和開放的后表面兩者的夾具中，其中所述夾具的所述開放的后表面由可移除的覆蓋件至少部分地覆蓋，其中所述可移除的覆蓋件可選地由增強元件固定到所述后表面上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括鄰近所述可變形的背襯介質(zhì)定位的纖維材料，其中所述間隔件定位在所述纖維材料和所述可變形的背襯介質(zhì)之間，并且所述纖維材料通過所述間隔件與所述可變形的背襯介質(zhì)的前表面間隔開。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述至少一個支撐件和所述間隔件包括單個元件，所述單個元件既將纖維材料支撐在鄰近所述可變形的背襯介質(zhì)的前表面的位置中，還將鄰近所述可變形的背襯介質(zhì)定位的纖維材料與所述可變形的背襯介質(zhì)的前表面間隔開。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述間隔件包括具有邊界和由所述邊界限定的內(nèi)部腔體的元件，并且其中所述間隔件還包括凹陷在所述邊界內(nèi)的至少一個排氣通道，所述至少一個通道延伸穿過所述邊界的至少一個邊緣并且設(shè)置在所述間隔件與相鄰的纖維材料的分界面處。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，所述間隔件包括多個排氣通道，每個通道延伸穿過所述邊界的外邊緣且穿過所述邊界的內(nèi)邊緣，其中所述邊界的所述內(nèi)邊緣限定所述間隔件的所述腔體。
11.一種用于評價纖維材料的背面凹痕的設(shè)備，所述設(shè)備包括: a)可變形的背襯介質(zhì)，所述可變形的背襯介質(zhì)遵循NIJ標準0101.06并且具有前表面，所述可變形的背襯介質(zhì)包含在開放面夾具中； b)間隔件，所述間隔件限定與所述可變形的背襯介質(zhì)相鄰的空間，所述間隔件將鄰近所述可變形的背襯介質(zhì)定位的纖維材料與所述可變形的背襯介質(zhì)的前表面間隔開至少約1/8英寸(0.3175cm)，所述間隔件包括具有邊界和由所述邊界限定的內(nèi)部腔體的元件，其中所述可變形的背襯介質(zhì)通過所述腔體暴露，并且其中所述間隔件定位成與所述可變形的背襯介質(zhì)的前表面直接接觸；以及c)至少一個支撐件，其用于將纖維材料支撐在鄰近所述可變形的背襯介質(zhì)的前表面的位置中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，還包括鄰近所述可變形的背襯介質(zhì)定位的纖維材料，所述纖維材料由至少一個支撐件支撐在鄰近所述可變形的背襯介質(zhì)的前表面的位置中，所述纖維材料通過所述間隔件與所述可變形的背襯介質(zhì)的前表面間隔開。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，所述間隔件包括具有邊界和由所述邊界限定的內(nèi)部腔體的元件，并且其中所述間隔件還包括凹陷在所述邊界內(nèi)的至少一個排氣通道，所述至少一個通道延伸穿過所述邊界的至少一個邊緣并且設(shè)置在所述間隔件與相鄰的纖維材料的分界面處。
14.一種用于評價纖維材料的背面凹痕的方法，所述方法包括: I)提供一種用于評價纖維材料的背面凹痕的設(shè)備，所述設(shè)備包括: a)可變形的背襯介質(zhì)，其具有前表面； b)間隔件，其限定與所述可變形的背襯介質(zhì)相鄰的空間，所述間隔件將鄰近所述可變形的背襯介質(zhì)定位的纖維材料與所述可變形的背襯介質(zhì)的前表面間隔開；所述間隔件包括具有邊界和由所述邊界限定的內(nèi)部腔體的元件，其中所述可變形的背襯介質(zhì)通過所述腔體暴露；以及 c)可選地，至 少一個支撐件，其用于將纖維材料支撐在鄰近所述可變形的背襯介質(zhì)的前表面的位置中； II)將纖維材料鄰近所述可變形的背襯介質(zhì)定位，其中所述間隔件定位在所述纖維材料和所述可變形的背襯介質(zhì)之間，所述纖維材料通過所述間隔件與所述可變形的背襯介質(zhì)的所述前表面間隔開； III)在對應(yīng)于所述間隔件的所述內(nèi)部腔體的目標位置處朝所述纖維材料擊發(fā)至少一個槍彈，并且使得所述槍彈在對應(yīng)于所述間隔件的所述內(nèi)部腔體的位置處沖擊所述纖維材料，并且其中所述槍彈在所述纖維材料上的所述沖擊在所述可變形的背襯介質(zhì)中形成凹陷；以及 IV)測量所述可變形的背襯介質(zhì)中的所述凹陷的深度。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中步驟III)和IV)使用類似的槍彈并且以相等或類似的擊發(fā)速度重復(fù)至少一次，并且計算所述可變形的背襯介質(zhì)中的凹陷的平均深度。
【文檔編號】G01M7/08GK103907007SQ201280054245
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月6日
【發(fā)明者】A.巴特納加, H.G.阿迪夫, D.A.赫斯特, T.Y-T.譚, T.巴特爾特, B.D.阿維森 申請人:霍尼韋爾國際公司