專利名稱：軟質(zhì)防彈材料防彈性能速度系數(shù)評估法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種物質(zhì)材料性能的評估方法，尤其涉及軟質(zhì)防彈材料防彈性能速度系數(shù)評
估法
背景技術(shù)：
在執(zhí)法領(lǐng)域，根據(jù)不同需要研制各種防彈功能產(chǎn)品的需要不斷增長，軟質(zhì)材料開始應用
于防彈領(lǐng)域，如專利號為200680038809.7的發(fā)明專利公開了--種防吸液性柔性防彈材料及其 生產(chǎn)方法以及由此制造的產(chǎn)品，該材料就是一種柔性復合材料；再如專利號為03803497.2 的發(fā)明專利公開了一種抗穿剌和防彈材料及其制造方法，該專利所述的防彈材料也是一種軟 質(zhì)材料。但是，在軟質(zhì)材料應用于防彈產(chǎn)品研發(fā)設計過程中，現(xiàn)有技術(shù)卻沒有對軟質(zhì)材料防 彈性能的評估給予科學的指導。
作為軟質(zhì)防彈材料的重要性能指標，面密度值發(fā)生變化時，將使得該型防彈材料制作成 的防彈產(chǎn)品的防彈性能發(fā)生變化，彈道極限Vw值也將隨之產(chǎn)生變化，對于同一種防彈材料而 言，由于面密度值的變化是通過單片防彈材料層數(shù)的變化實現(xiàn)的，增加防彈材料層數(shù)時，面 密度值的跳躍性變化，這樣一來防彈性能和彈道極限Vw值都會發(fā)生變化，那么這種變化是怎 么樣卻是理論理論研究的盲點。而且在實際應用中，面密度范圍的各個可變區(qū)間內(nèi)，防彈材 料防彈性能和面密度值的變化有又有著怎樣的規(guī)律，研究表明，作為防彈性能評估過程中的 兩個關(guān)鍵的量化指標一面密度與彈道極限Vs。值，兩者之間的對應關(guān)系對防彈產(chǎn)品的研發(fā)有著 重要的指導意義。經(jīng)過大量實彈射擊試驗并對試驗出的彈道極限Vs。數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)化整理分 析，發(fā)現(xiàn)兩者的變化量之間具有一定的關(guān)聯(lián)。
因此現(xiàn)有技術(shù)對于軟質(zhì)材料的防彈性能缺乏評估方法，將定義一個全新的物理概念，其 意義在于能夠科學的指導防彈材料在防彈類產(chǎn)品設計研發(fā)過程中的應用。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)對軟質(zhì)材料的防彈性能缺乏科學的評估方法的問題，本發(fā)明的目的在 于提供一種軟質(zhì)防彈材料防彈性能速度系數(shù)評估法，該方法是通過定義一個全新的物理量一 速度系數(shù)，能夠更加系統(tǒng)、科學的將軟質(zhì)防彈材料的物理指標(面密度)和性能指標(彈道 極限Vs。值)聯(lián)系起來，是在經(jīng)典比吸能理論基礎上提出的評價軟質(zhì)防彈材料防彈性能的創(chuàng)新 方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的首先，將面密度的變化量與相應的V5。值的變化量之比 首次命名為速度系數(shù)。速度系數(shù)的定義公式如下—F1
速度系數(shù)=——50 50—— 面密度。一面密度
其中公式的分子部分是同種防彈材料彈道極限Vs。值的差值，而分母則為實現(xiàn)上述兩個彈
道極限Vw值時該防彈材料的面密度差值。如果均使用國際主單位，則速度系數(shù)的單位為m3/ (s
g)。從定義公式不難看出，速度系數(shù)即是、。值-而密度曲線上各點的斜率。
然后可以發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律
1. 對于同一種防彈材料而言，由于面密度值的變化是通過單片防彈材料層數(shù)的變化實現(xiàn)的， 增加防彈材料層數(shù)時面密度值的跳躍性變化決定了速度系數(shù)的賦值也是不連續(xù)的。而在實際 應用的面密度范圍的各個可變區(qū)間內(nèi)，我們將速度系數(shù)做線性處理，各個單調(diào)區(qū)間內(nèi)該線性 關(guān)系的斜率大小反應了該型防彈材料在特定面密度范圍內(nèi)的防彈特性的變化規(guī)律。
2. —種防彈材料速度系數(shù)值的離散性越大，表明該材料防彈性能的不規(guī)則性越強。這樣的防
彈材料，往往有著速度系數(shù)值整體較高的"黃金區(qū)間"，在該區(qū)間內(nèi)，增加面密度對防彈性能
的提升占據(jù)主要地位，材料的利用率最好；而在速度系數(shù)值整體趨低的"灰鐵區(qū)間"，增加面 密度(成本)帶來的防彈性能(效益)提升則不明顯。
3. 如果一種防彈材料速度系數(shù)值的變化整體趨于穩(wěn)定，即面密度與Vs。值之間呈準線性變化規(guī) 律，則增加面密度對性能提升具有持續(xù)性效果，對這種材料，需要更多的考慮成本與效益之 間的結(jié)點而非平衡點。
4. 從整體上看，雖然不同材料速度系數(shù)各不相同，但其數(shù)值一般在0. 01 m3/ (s， g) —O. 09 m3/ (s
g)范圍內(nèi)。這意味著增加一片單片面密度為200g/m2的防彈材料層對于Vs。值提升的貢獻在 2m/s-18m/s之間。速度系數(shù)的數(shù)值在不同面密度下的分布，是研究防彈能力提升的"層數(shù)效 應"的關(guān)鍵。
根據(jù)研究的規(guī)律，對于同一種防彈材料而言，可以通過變化單片防彈材料的層數(shù)來構(gòu)建 該種防彈材料的速度系數(shù)數(shù)據(jù)庫，即在每個面密度可變區(qū)間，選取三個基點，都測出相應的 面密度值和彈道極限V5。值，利用公式計算出該面密度區(qū)間的速度系數(shù)，并記下面密度-和V050 值，這樣每個面密度區(qū)間都有一個對應的速度系數(shù)在數(shù)據(jù)庫中可査，并可査出該種材料的面 密度"和V^值。
因此，從定量和定性的角度得出以下結(jié)論引入了速度系數(shù)的物理量之后，產(chǎn)品設計過 程中性能(Vs。值) 一成本(面密度)被"綁定"在一個物理指標上，能夠方便的指導定性化 和定量化工作。
從定性的角度講，防彈材料在可使用的面密度范圍內(nèi)，速度系數(shù)越大，說明防彈性能隨 面密度增加而提升的效果越佳；速度系數(shù)本身的變化越小，說明該材料防彈性能的穩(wěn)定性越 好。而通過研究某防彈材料速度系數(shù)的這種變化規(guī)律，能夠預先判斷出該型材料在什么面密度區(qū)間下能獲得最好的防彈表現(xiàn)，也有助于比較材料之間的防彈設計極限。
從定量的角度講，通過對速度系數(shù)數(shù)據(jù)庫中查閱具體適用的速度系數(shù)值，能夠方便的通
過速度系數(shù)公式計算出目標材料在目標面密度下的Va,值。
通過速度系數(shù)計算Va,值的方法如下-將上述定義公式變形為
為了計算V;,值，應先計算出面密度'的數(shù)值，再查找其對應的速度系數(shù)，面密度。時的 面密度值宜選擇大于面密度'且最鄰近的數(shù)值。
從以上的介紹可見，速度系數(shù)及其相關(guān)的系數(shù)數(shù)據(jù)庫，成為顯性的、易于測量的材料物 理指標和隱性的、不易于測試的彈道極限Vw值之間的聯(lián)系橋梁，從而能夠方便的指導軟質(zhì)防 彈材料性能的評價，這是對當前作為研究主流的比吸能理論的重要補充，是解決目前困囿于 計算用數(shù)據(jù)缺乏現(xiàn)狀的重要創(chuàng)新。
并且，從實用性上，速度系數(shù)法及相關(guān)的數(shù)據(jù)庫涵蓋了當前國內(nèi)外13種最常用的軟質(zhì)防
彈材料及其可用范圍內(nèi)的面密度值，并兼顧了國際通用的5.385mra破片彈頭與國內(nèi)最常見的 7.62mm鉛芯彈頭，基本滿足我國當前防彈裝備研究領(lǐng)域內(nèi)的所有計算性要求。速度系數(shù)法對 防彈產(chǎn)品的設計、對防彈性能的評估具有重要的指導意義，填補了國內(nèi)外空白數(shù)據(jù)空白、開 拓了研究思路，具有很高的實用價值。
具體實施例方式
下面具體實施例對軟質(zhì)防彈材料防彈性能速度系數(shù)評估法作進一步詳細描述，但不作為 對發(fā)明專利的限定。
以使用GF型材料制成的某防彈衣為例，使用作為防7. 62mm鉛芯彈頭的防彈層。
歩驟一通過實驗，構(gòu)件GF型材料的速度系數(shù)數(shù)據(jù)庫；
歩驟二稱量和計算GF型材料制制成的防彈層的面密度為7500g/m、
歩驟三通過GF材料速度系數(shù)數(shù)據(jù)庫査得此面密度范圍內(nèi)的速度系數(shù)為0.025;
歩驟四査出巳知的面密度"和V^值，分別為7616g/V和589. 4m/s;
歩驟五將已知數(shù)據(jù)代入公式，=r/Q-速度系數(shù)X(面密度。—面密度')，
得到V、。值為586. 5m/s:
歩驟六根據(jù)計算出的V^值對軟質(zhì)防彈材料防彈性能進行評估。
權(quán)利要求
1.軟質(zhì)防彈材料防彈性能速度系數(shù)評估法，其特征在于該方法包括(1)構(gòu)建軟質(zhì)防彈材料的速度系數(shù)數(shù)據(jù)庫；(2)稱量和計算軟質(zhì)防彈材料制成的防彈層的面密度；(3)根據(jù)軟質(zhì)防彈材料的面密度在速度系數(shù)數(shù)據(jù)庫中查出對應此面密度范圍內(nèi)的速度系數(shù)；(4)在軟質(zhì)防彈材料的速度系數(shù)數(shù)據(jù)庫中查出該種軟質(zhì)防彈材料的面密度°和V°50值，將已知的數(shù)據(jù)代入公式， id="icf0001" file="A2009100927780002C1.tif" wi="91" he="7" top= "73" left = "61" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>得到Vt50值；(5)根據(jù)計算出的Vt50值對軟質(zhì)防彈材料防彈性能進行評估。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟質(zhì)防彈材料防彈性能速度系數(shù)評估法，其特征在于所述構(gòu) 建軟質(zhì)防彈材料的速度系數(shù)數(shù)據(jù)庫，是指在實驗中，通過變化單片防彈材料的層數(shù)來即在每 個面密度可變區(qū)間選取三個基點，測出相應的面密度值和彈道極限V5。值，利用公式計算出該 面密度區(qū)間的速度系數(shù)，以此構(gòu)建出該種防彈材料的速度系數(shù)數(shù)據(jù)庫。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟質(zhì)防彈材料防彈性能速度系數(shù)評估法，其特征在于在構(gòu)建 速度系數(shù)數(shù)據(jù)庫時，軟質(zhì)防彈材料的面密度"和V;值也一并測出，成為速度系數(shù)數(shù)據(jù)庫的組 成部分。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種軟質(zhì)防彈材料防彈性能速度系數(shù)評估法，該方法包括首先構(gòu)建軟質(zhì)防彈材料的速度系數(shù)數(shù)據(jù)庫；然后稱量和計算軟質(zhì)防彈材料制成的防彈層的面密度；根據(jù)軟質(zhì)防彈材料的面密度在速度系數(shù)數(shù)據(jù)庫中查出對應此面密度范圍內(nèi)的速度系數(shù)；在軟質(zhì)防彈材料的速度系數(shù)數(shù)據(jù)庫中查出該種軟質(zhì)防彈材料的面密度^o和V^o₅₀值，將已知的數(shù)據(jù)代入公式，V⁶₅₀＝V⁰₅₀-速度系數(shù)×(面密度^o-面密度^t)得到V^t₅₀值；并根據(jù)計算出的V^t₅₀值對軟質(zhì)防彈材料防彈性能進行評估。速度系數(shù)法對防彈產(chǎn)品的設計、對防彈性能的評估具有重要的指導意義，填補了國內(nèi)外空白數(shù)據(jù)空白、開拓了研究思路，具有很高的實用價值。
文檔編號G06F17/50GK101661523SQ200910092778
公開日2010年3月3日 申請日期2009年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月24日
發(fā)明者胡志昂, 郝文起 申請人:公安部第一研究所;北京中盾安全技術(shù)開發(fā)公司