Стенд для определения защитных свойств бронежилета

Полезная модель относится к устройствам для испытания амортизационной способности бронежилета при воздействии ударной нагрузки.
Известен стенд для определения защитных свойств бронежилетов (RU 2397468), который содержит горизонтально расположенную и заполненную жидкостью цилиндрическую емкость с размещенной с фронтальной стороны мембраной, установленный перед цилиндрической емкостью со стороны мембраны ударный механизм с линией удара, расположенной по оси цилиндрической емкости, и расположенный в цилиндрической емкости датчик давления сферической формы с центром на линии удара. Ударный механизм выполнен в виде маятника. Мембрана может быть выполнена из резины толщиной 2-2,5 мм. Изобретение обеспечивает единство количественной оценки защитных свойств бронежилета при ударах в различные его зоны при различном атмосферном давлении и при различных температурных условиях.
Кроме того, крепление стенда к станине осуществляется с помощью ножек, расположенных в нижней части цилиндрической емкости. Удар по оси цилиндрической емкости при указанном креплении вызывает усилие, приводящее к образованию опрокидывающего момента.
Однако этот стенд имеет существенные недостатки: плоская мембрана, которая после заполнения стенда жидкостью принимает не сферическую форму, форма сферы нарушается из-за давления столба жидкости, который значительно продавливает нижнюю часть мембраны. Нарушение формы при испытании бронежилетов с пластинами приводят к изменению импульса давления в связи соприкосновением части пластины с корпусом цилиндра стенда; при этом опрокидывающий момент вызывает сотрясение жидкости, что дают значительные расхождения результатов от положения бронежилета и энергии ударника. Опрокидывающий момент и сотрясение жидкости так же связан системой крепления цилиндра па станине стенда. Ножки крепятся в нижней части цилиндрической емкости. Перенос точек крепления цилиндра в горизонтальную плоскость, проходящую через линию удара, исключит опрокидывающий момент.
Импульс передается жидкости через мембрану, которая по периметру располагается ниже прижимного кольца. Этот недостаток и приводит к соприкосновению защиты к корпусу. Так как жидкость практически несжимаема, то свойства имитатора туловища будут определяться свойствами мембраны. Она должна быть эластичной, и слабо растягиваться при воздействии давления. Из известных материалов такими свойствами обладает полиуретан. Определенные виды его соответствуют этим нормам. Мембрана, изготовленная из полиуретана, сохраняет первоначальную форму и после заполнения емкости жидкостью.
Задача полезной модели состоит в разработке стенда, лишенного вышеперечисленных недостатков.
Технический результат состоит в повышении точности результатов при ударах в различные зоны защиты бронежилета.
Результат достигается за счет того, что стенд для определения защитных свойств бронежилета содержит горизонтально расположенную емкость с размещенным с фронтальной стороны эластичным элементом – мембраной. Мембрана выполнена выпуклой, боковая поверхность ее имеет форму цилиндрического кольца высотой не менее 10 мм. Фронтальная часть мембраны имеет форму сферы, цилиндрическая и фронтальная части плавно сопряжены. Мембрана крепится к емкости кольцом. Мембрана выполнена из полиуретана.
С фронтальной стороны цилиндрической емкостью установлен ударный механизм с линией удара, расположенной по оси цилиндрической емкости. Емкость снабжена датчиком давления, установленным на линии удара. Кроме того, стенд содержит горизонтальные направляющие с установленной на них рамой, снабженной вертикальными направляющими с установленной на них вешалкой для крепления бронежилета. А крепление цилиндра производят в горизонтальной плоскости, проходящей по оси производства удара.
На фиг.1 представлена схема стенда для испытаний защитных свойств бронежилетов. На фиг.2 представлен чертеж мембраны. На фиг.3 показаны места крепления жесткой емкости к станине стенда.
Стенд (фиг.1) включает жесткую емкость 1, выполненную в виде цилиндра 2, ось которого расположена горизонтально, фронтальная сторона цилиндра перекрыта мембраной 3, выполненной выпуклой из эластичного материала, например, полиуретана. В нижней части цилиндра помещен датчик давления 4, центр которого расположен на линии производства удара, т.е. по оси цилиндра. Датчик электрически соединен с регистрирующей аппаратурой 5. В нижней части цилиндра установлен штуцер 6 и вентиль 7 для заполнения емкости жидкостью. В верхней части установлен вентиль 8 для удаления воздуха из системы при заполнении емкости жидкостью. Перед емкостью со стороны эластичного элемента установлен ударник 9. Ударник выполнен в виде маятника и служит для производства удара с нормированной энергией. Кроме того, в непосредственной близости к мембране установлена рама 10 с вешалкой 11, на которую надевается бронежилет (не показан). Рама установлена на направляющих 12, что позволяет перемещать ее вправо или влево, а вешалка установлена на вертикальных направляющих 13 рамы 10, что позволяет перемещать ее вверх или вниз.
Мембрана 3 (фиг. 2) выполнена выпуклой, ее боковая часть (поверхность) имеет форму цилиндрического кольца высотой не менее 10 мм, фронтальная часть мембраны имеет форму сферы, цилиндрическая (боковая) и фронтальная части плавно сопряжены.
Стенд работает следующим образом: перед работой заполняют внутреннюю полость емкости 1 жидкостью и после заполнения закрывают вентиль 8. Для подготовки стенда к работе производят удар по эластичному элементу. Для чего отклоняют маятник 9 на определенный угол, соответствующий нормированной энергии, и отпускают. Ударник 9 производит удар по центру эластичного элемента 3. При ударе в жидкой среде емкости имитатора возникает импульс давления, который регистрируется с помощью аппаратуры 5. После калибровки на вешалку 11 одевают бронежилет. Путем перемещения рамы 10 по горизонтальным направляющим, а вешалки по вертикальным направляющим производят сопоставление точки удара на бронежилете с центром эластичного элемента 3. И производят удар по бронежилету (например, метаемым элементом). Переданный импульс давления регистрируют аппаратурой и сохраняют показания. С помощью разработанных способов обработки импульсов давления при ударах по защищенному и незащищенному стенду производят оценку защитных свойств бронежилетов при ударах в различные зоны бронежилета (например, по способу RU2254544). Конструкция мембраны позволяет разместить фронтальную поверхность над цилиндром стенда в месте крепления на расстоянии не менее 10 мм, тем самым исключить жесткий контакт с цилиндром. А крепление цилиндра (фиг.3) к станине 14 в местах 15 горизонтальной плоскости, проходящей по оси производства удара, снизит встряхивания жидкости при воздействии удара по оси цилиндра, что повысит точность замеров.
Таким образом, стенд позволяет повысить количественную оценку защитных свойств бронежилета при ударах в различные зоны защиты.
Источники информации
1. Патент № RU 2397468 C2. Стенд для определения защитных свойств бронежилетов. Авторы: П.В.Трофимов, С.М.Логаткин, Е.П.Тырнов и др. Подача: 2008.09.25.
2. Патент № RU 2254544 C2. Способ определения защитных свойств средств индивидуальной защиты. / П.В.Трофимов, В.А.Знахурко, Т.С.Романова, В.Г.Михеев, С.М.Логаткин, Е.П.Тырнов. - Заявл. 25.03.2003.