БИАКСИИЗОТРОПНАЯ ЭНЕРГОПОГЛОЩАЮЩАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ ТКАНЬ ПОРОГОВОГО СРАБАТЫВАНИЯ
BIAXYISOTROPIC ENERGY ABSORBING TECHNICAL FABRICS OF THRESHOLD OPERATION

Изобретение относится к текстильной промышленности и может быть использовано в качестве армирующего тканого каркаса композитов на основе эластомерных материалов преимущественно для изготовления «мягких» топливных баков наземных транспортных средств и летательных аппаратов. Предлагаемая ткань без полимерного покрытия может быть использована в качестве противовзрывных заградительных экранов, нейтрализующих ударные волны взрывных устройств, а также для изготовления специальной защитной одежды, бронежилетов и бронепластин.
Известно, что наиболее эффективным способом гашения кинетической энергии, образованной взрывной волной, является ее механическое преобразование в работу разрыва (разрушения) силовых элементов защитной щитовой перегородки, поставленной на пути ударной волны. В качестве такой защитной перегородки может служить специальная ткань, биаксиизотропная по конструкции и одновременно с этим обладающая программируемыми энергопоглощающими ударогасящими амортизирующими свойствами, проявляющимися при воздействии на нее пороговой нагрузки или взрывной волны.
Биаксиизотропными считаются ткани, выполненные из одинаковых по сырьевому составу и линейной плотности нитей основы и утка с одинаковыми раппортами переплетений по основе и утку. Эти ткани, как правило, имеют близкие по величине, отличающиеся не более чем на ±10%, или равные показатели физико-механических свойств и структурно-геометрические параметры строения в направлениях основы и утка. Такая структура биаксиизотропных тканей обусловлена необходимостью воспринимать в процессе их эксплуатации воздействие одинаковых или близких по величине рабочих нагрузок одновременно в направлении основы и утка.
Основным атрибутом конструкции энергопоглощающих ударогасящих текстильных тканых изделий (тканей, тканых лент и плетеных шнуров) порогового срабатывания является наличие в их составе энергопоглощающих нитевидных элементов, разрываемых под действием заданной пороговой нагрузки, сопровождающихся процессом превращения кинетической энергии движущихся масс в работу разрыва нитей.
Известны биаксиизотропные однослойные, полутораслойные и двухслойные ткани, выполненные из одинаковых по сырьевому составу и линейной плотности нитей основы и утка, с одинаковыми раппортами, переплетениями и технологическими плотностями по основе и утку [1-5].
Эти ткани, обладая комплексом положительных свойств, полностью соответствуют своему целевому назначению, однако из-за отсутствия в их конструкции разрываемых под действием заданной пороговой нагрузки нитевидных элементов не обладают энергопоглощающими ударогасящими амортизирующими свойствами.
Известны также однослойные, полутораслойные и двухслойные тканые ленты порогового срабатывания, содержащие несущие фоновые слои, образованные переплетением основных и уточных нитей и расположенные между ними дополнительные энергопоглощающие ударогасящие амортизирующие нитевидные элементы, разрываемые под действием заданной пороговой нагрузки, приложенной только в одном направлении в виде одновекторной силы, разрывающей ленту вдоль нитей основы, или пары разнонаправленных параллельных сил, раздирающих ленту на два несущих фоновых слоя [6-10].
Из-за обусловленной конструкцией этих лент одновекторной направленности побудительной силы, вызывающей пороговое срабатывание и последующее встречное энергопоглощение и ударогашение воздействующих сил, в них отсутствуют признаки биаксиизотропности, необходимые для гашения кинетической энергии взрывной волны, направленной во все стороны.
Целью настоящего изобретения является создание биаксиизотропной энергопоглощающей ударогасящей амортизирующей технической ткани порогового срабатывания для изготовления «мягких» топливных баков наземных транспортных средств и летательных аппаратов.
Поставленная цель достигается тем, что биаксиизотропная энергопоглощающая техническая ткань порогового срабатывания образована переплетением основных и уточных крученых одинаковых по сырьевому составу и линейной плотности и имеет одинаковые раппорты переплетений по основе и утку. Основа и уток выполнены из двухкомпонентных комбинированных крученых нитей. Составные компоненты нитей отличаются друг от друга показателем разрывного удлинения на величину не менее ±8%, при этом массовая доля компонента с меньшим показателем разрывного удлинения составляет 25÷50% от общей массы комбинированной нити в целом. Линейные заполнения ткани по основе и утку равны между собой и определяются по уравнению:
0(y)
0(y)
сл.
0(y)
Z=[100Rn/(R+1,4641)]±10%,
0(y)
0(y)
сл.
где: Z - линейное заполнение ткани по основе (и утку), %; R - раппорт переплетения ткани по основе (и утку); n - слойность ткани.
При воздействии на такую ткань кинетической энергии, образованной взрывной волной, в ней сначала разорвется только часть компонентов нитей, имеющих меньшую эластичность, работа разрыва которых частично ослабит силу взрывной волны, а оставшаяся часть волокон нитей, взаимодействуя с ослабленной волной, нейтрализует ее разрушающее действие. Будучи только частично разрушенной, ткань задержит движимые взрывной волной поражающие осколки.
Общий вид диаграммы разрыва полоски биаксиизотропной ткани порогового срабатывания по основе (и утку) приведен на фиг. 1.
Предлагаемую ткань изготавливают на микрочелночных, челночных или рапирных ткацких станках, оснащенных эксцентриковыми или программируемыми зевообразовательными механизмами.
Для подтверждения технического результата изобретения были изготовлены экспериментальные ткани предложенной конструкции. Примеры выполнения приведены в таблице 1.
По результатам проведенных стендовых испытаний ткани рекомендованы к опытно-промышленному применению.
На опытно-промышленные партии биаксиизотропных тканей порогового срабатывания марок ТБПС-200/120, ТБПС-200/160, ТБПС-250/200 составлены технические условия ТУ 8378-0678-00302379-2014, а на процесс их производства - технологический регламент.
Список использованных литературных источников
1. ОСТ Ρ 17-15-004-93 «Ткани полиамидные технические для гибких ограждений» (Взамен ГОСТ 23114-78).
2. Патент России №2113566 по кл. D03D 15/00. Ткань для защитной одежды.
3. Патент России №2137868 по кл. D03D 15/00. Ткань «Кольчуга» для защитной одежды.
4. Патент России №2259430 по кл. D03D 15/00. Биаксиизотропная ткань под полимерное покрытие.
5. Патент России №2263438 по кл. A01D 13/00, D03D 15/00. Биаксиизотропная ткань для защитной одежды.
6. Авторское свидетельство СССР №1172954 по кл. D03D 1/00, A62B 35/00, F16F 7/12. Амортизирующая лента.
7. Патент России №2377346 по кл. D03D 1/00. Энергопоглощающая тканая лента порогового срабатывания.
8. Патент России №2394951 по кл. D03D 1/00. Амортизирующая тканая лента порогового срабатывания.
9. Патент России №2394952 по кл. D03D 1/00. Ударопоглощающая тканая лента порогового срабатывания.
10. Патент России №2404302 по кл. D03D 1/00. Страховочная тканая лента порогового срабатывания.