ЗАЩИТНЫЙ ШЛЕМ

Полезная модель относится к разработкам средств индивидуальной защиты, а именно к защитным шлемам, способным предохранить голову человека от ударов и от поражения пулями и/или осколками и может быть использована в экипировке военнослужащих, сотрудников МВД и др.
Известны металлические защитные шлемы в виде стальных армейских касок (М.В.Синельников и др. Средства индивидуальной бронезащиты. Санкт-Петербургский университет МВД России. 2000 г. с.330-334). Корпус такого шлема (например, каски типа СШ-68), выполненный из броневой стали, имеет недостаточную противопульную и противоосколочную стойкость, при взаимодействии с поражающим средствами достаточно легко деформируется, прогибается внутрь. Кроме того, образуется вторичный поражающий фактор в виде остаточного потока осколков корпуса и поражающих элементов, что в сумме может привести к травмированию с летальным исходом. В связи с этим традиционные стальные каски типа СШ-68 необходимо модернизировать.
Известны защитные шлемы, корпуса которых изготовлены из слоистых полимерных материалов. В соответствии с патентом Франции (№2426238, кл. F41H, 1980), чтобы изготовить такой шлем, необходимо предварительно раскроить каждый из слоев баллистической ткани, осуществить пропитку их связующим на основе клеевой композиции, укладку слоев по определенной схеме и осуществить формовку шлема. При этом наряду со сложным и трудоемким процессом изготовления происходит выделение вредных веществ в окружающую атмосферу. Кроме того, прочность такого шлема не может обеспечить необходимого уровня защиты.
Известна также технология изготовления защитного шлема, описанная в патенте RU №2097187, кл. В29С 43/20, опубл. 27.11.1997. В соответствии с указанным патентом набирают пакет из чередующихся слоев баллистической (арамидной) ткани и термопластичных материалов, используемых в качестве связующего, и проводят прессование при температуре, превышающей температуру размягчения прослоек. В результате получают корпус защитного шлема из многослойного полимерного материала при снижении трудоемкости и улучшении экологических факторов.
Однако такой шлем требует большого количества дорогостоящей арамидной ткани.
Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения является защитный шлем, содержащий металлическую основу, забрало, подпор, подтулейное устройство, вкладыш и нижний пояс (подбородочный ремень). Подпор шлема выполнен из тканево-полимерной композиции, имеет постоянную или переменную толщину и изготовлен в виде сегментов. (Свидетельство на пол. модель RU №2429, кл. F41H 1/04, опубл. 16.07.1996).
Основным недостатком известного защитного шлема является то, что не достигается оптимальное соотношение защитных свойств и веса изделия.
Предлагаемая полезная модель направлена на решение задачи повышения защитных свойств шлема при снижении общего веса изделия.
Техническим результатом полезной модели является получение защитного шлема с минимальным весом за счет использования минимального количества слоев технической ткани в составе тканево-полимерного подпора при минимальном количестве прослоек. Кроме того, при выбранном соотношении содержания ткани и прослоек в составе тканево-полимерного подпора обеспечивается оптимальная прочность подпора, гарантирующая максимальную противопульную и противоосколочную стойкость и снижение запреградного действия пуль и осколков до безопасного уровня.
Поставленная техническая задача решается тем, что предложен защитный шлем, включающий металлический корпус, подтулейное устройство, подбородочный ремень и тканево-полимерный подпор, причем корпус и подпор окантованы по периметру лентой из тканых или нетканых полимерных материалов или резины. При этом тканево-полимерный подпор выполнен многослойным и содержит 6-12 слоев из высокопрочной и износостойкой технической ткани типа ТПБ-П с содержанием полиэстера 100% общей (суммарной) толщиной 2,5-6,5 мм и связующие прослойки, выполненные из эпоксидной смолы, общей (суммарной) толщиной 0,3-1,5 мм, обеспечивающие адгезионное взаимодействие между слоями ткани. Тканево-полимерный подпор выполнен на внутренней стороне металлического корпуса и повторяет его форму. Кроме того, металлический корпус и подпор неразъемно соединены при помощи эпоксидной смолы или при помощи эпоксидной смолы и механического крепления.
В настоящее время к защитным шлемам предъявляются повышенные требования по защите головы.
При взаимодействии с современными поражающими средствами металлический корпус шлема подвергается такому воздействию, что с тыльной стороны отмечается:
- деформация или прогиб металлического корпуса;
- остаточный поток осколков, приводящих к серьезной травме головы или даже к летальному исходу.
При изготовлении шлема могут быть использованы высокопрочные, легкие и износостойкие технические ткани.
Заявитель и авторы заявляемой полезной модели предлагают использовать для изготовления многослойного тканево-полимерного подпора защитных шлемов техническую ткань ТПБ-П с содержанием полиэстера 100%.
Баллистическая устойчивость мягких защитных пакетов, изготовленных из этих тканей имеет показатель V50 на уровне 592-597 м/с, который превышает нормируемый 550 м/с.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен защитный шлем.
Защитный шлем содержит металлический корпус 1, внутри которого неразъемно установлен тканево-полимерный подпор 2 на основе технической ткани, при этом в нем закреплены подтулейное устройство 3 и подбородочный ремень 4, а по периметру корпус и подпор совместно окантованы лентой 5 из тканых или нетканых полимерных материалов или резины.
Металлический корпус шлема может быть выполнен из высокопрочной или броневой стали, обладающей бронезащитными свойствами. При этом, корпус шлема выполнен из броневой стали, а тканево-полимерный подпор выполняют из 6-12 слоев высокопрочных тканей из 100% полиэстера.
Прослойки, обеспечивающие адгезионное взаимодействие между слоями ткани, могут быть выполнены в том числе из клея. Например, в качестве клеевого связующего могут быть использованы эпоксидные смолы.
Тканево-полимерный подпор может быть выполнен из технической ткани из полиэстера из цельных или из сегментированных кусков ткани с разрезами, позволяющими уложить ткань по форме шлема без складок либо с заданным нахлестом.
Однако при изготовлении шлема слои тканево-полимерного подпора более целесообразно выполнять из цельных или сшитых кусков технической ткани, чтобы снизить трудоемкость и оптимально использовать прочность неповрежденных волокон.
Для увеличения уровня защитных свойств и компенсации утонения корпуса металлического шлема в его купольной части он дополнительно может содержать тканево-полимерный усиливающий элемент, установленный в купольной части корпуса. То есть толщина тканево-полимерного подпора может изменяться в разных зонах шлема, в частности, за счет изменения количества слоев ткани и прослоек в различных зонах шлема.
Тканево-полимерный подпор устанавливают на внутренней стороне металлического корпуса, повторяя его форму. Металлический корпус и тканево-полимерный подпор могут быть неразъемно соединены между собой при помощи клея, например эпоксидной смолы, либо при помощи клея и механического крепления одновременно.
Металлический корпус и подпор совместно окантованы лентой, выполненной, например из тканых или нетканых полимерных материалов или резины.
При конструировании защитного шлема толщина подпора является переменной величиной, зависящей от нескольких параметров. Во-первых, она зависит от выбранной толщины металлического корпуса. Во-вторых, она зависит от необходимого уровня (класса) защиты. В-третьих, от технологических параметров прессования подпора, выбранных при его изготовлении.
Шлем также снабжен также подтулейным устройством, выполненным в виде системы ремней, наружный из которых жестко закреплен на корпусе шлема и снабжен шлевками, через которые проходит ремень индивидуальной подгонки, при этом устройство имеет полупетли, установленные с возможностью обеспечения их стягивания под куполом шлема. Такое исполнение подтулейного устройства обеспечивает снижение динамического воздействия на голову и улучшает фиксацию шлема на голове при его эксплуатации.
При увеличении толщины металлического корпуса надежность защиты повышается, однако при этом значительно повышается вес шлема в целом.
Оптимальным вариантом предлагаемой полезной модели, по мнению авторов, является защитный шлем, включающий металлический корпус, подтулейное устройство, подбородочный ремень и тканево-полимерный подпор. Корпус и подпор шлема окантованы по периметру лентой из тканых или нетканых полимерных материалов или резины, а металлический корпус выполнен из броневой или высокопрочной стали. При этом тканево-полимерный подпор выполнен многослойным и содержит 6-12 слоев технической ткани ТПБ-П с содержанием полиэстера 100% суммарной толщиной 2,5-6,5 мм и связующие прослойки, выполненные из эпоксидной смолы толщиной 0,3-1,5 мм.
Используемая техническая ткань ТПБ-П с содержанием полиэстера 100% обладает высокой прочностью, износостойкостью и выдерживает ударные нагрузки, а также отлично держит форму.
Кроме того, ткань не намокает, не рассыпается при раскрое и не расползается.
Проведенный авторами заявки патентно-информационный поиск показал, что в доступных источниках технической информации сведения о защитных шлемах с упомянутыми выше отличительными признаками отсутствуют, в следствии чего, заявляемая для патентования полезная модель соответствует критерию "новизна".
Пример.
Изготовлен защитный шлем серии "СШ-68", включающий металлический корпус из броневой стали толщиной 1,2-1,4 мм, подтулейное устройство, подбородочный ремень и тканево-полимерный подпор. При этом корпус и подпор совместно окантованы по периметру лентой. Лента может быть изготовлена из натуральных волокон, из тканых или нетканых полимерных материалов или резины. Ткано-полимерный подпор выполнен многослойным и установлен на внутренней стороне корпуса и полностью повторяет его форму. Подпор содержит 8 слоев технической высокопрочной ткани с содержанием 100% полиэстера, изготовленной по ТУ 8288-004-18098910-00 и 7 прослоек из эпоксидной смолы толщиной 0,5 мм. Подпор неразъемно закреплен к металлическому корпусу с помощью эпоксидной смолы.
Общая толщина подпора в составе шлема составляет 5.5 мм.
В результате многочисленных испытаний защитных шлемов серии "СШ-68" с используемыми в них тканево-полимерными подпорами, изготовленными из технической ткани ТПБ-П с содержанием полиэстера 100% были достигнуты следующие результаты:
- изделие снижает вероятность поражения головы человека от пуль пистолета ПМ кал. 9,0 мм (патрон 57-Н-181С с пулей Пст, стальной сердечник) с дистанции 5 м;
- изделие снижает вероятность поражения головы человека от осколков при воздействии стального шарика диаметром 6,3 мм, массой 1,1 г при скорости не более 400-450 м/с с дистанции 5 м.;
- изделие сохраняет защитные характеристики и работоспособность при температуре окружающей среды от минус 30 до плюс 70°С и относительной влажности воздуха не более 98%;
- надежность изделия от воздействия пуль и осколков при температуре (плюс 20±10)°С и относительной влажности воздуха не более 98% составляет не более 6 попаданий.
Изготовление защитного шлема в соответствии с параметрами, указанными в формуле полезной модели, позволяет получить шлем с минимальным весом 1,90-2,1 кг., поскольку количество слоев огне-термостойкой ткани и прослоек в составе тканево-полимерного подпора является минимальным, но при этом обеспечивается оптимальная прочность подпора, гарантирующая максимальную противопульную и противоосколочную стойкость и снижение запреградного действия пуль и осколков до безопасного уровня.
Таким образом, защитный шлем, согласно испрашиваемой полезной модели, обеспечивает высокую степень бронезащиты и удобство в эксплуатации.