FI101035B - Iskuja kestävä suojavaate - Google Patents

Description

1 101035

Iskuja kestävä suojavaate

Keksintö kohdistuu iskuja kestävään suojavaatteeseen, joka käsittää toisiinsa liitettyjä suljettuja renkaita, jotka muodostavat vaatteen sisälle 5 iskuilta suojaavan kerroksen. Tämän tyyppiset suojarakenteet on yleisesti tunnettu, ja niitä käytetään esimerkiksi lihanleikkaajien liiveissä estämään terävien esineiden tunkeutuminen vaatteen läpi, koska toisiinsa kiinnitetyt suljetut renkaat estävät hyvin sellaisten esineiden läpipääsyn, joiden vaatteen läpi tunkeutuva osa on pitkä leikkaava reuna.

10

Edellä mainittu rakenne on kuitenkin riittämätön, jos halutaan estää sellaisten esineiden läpimeno, jonka vaatteen läpi tunkeutuva osa on pikemminkin terävä kärki, koska tällöin piikin kärki saattaa päästä renkaan läpi, ja kärjen suippenemisesta riippuen esine saattaa päästä tun-15 keutumaan syvällekin yhden renkaan läpi vahingoittaen suojavaatteen kantajaa. Renkaat on tällaisissa suojakerroksissa liitetty toisiinsa siten, että renkaat menevät sisäkkäin, t.s. ne liitetään ketjun tavoin toistensa yhteyteen 2-ulotteiseksi suojaavaksi kerrokseksi. Yksi mahdollinen tämän ongelman ratkaisu olisi tehdä renkaista riittävän pieniä, mutta eri-20 koisen valmistustekniikan johdosta valmistuskustannukset saattavat nousta suuriksi ja mahdollisimman suljetun rakenteen aikaansaaminen saattaa olla valmistusteknisesti jopa mahdotonta. Renkaiden materiaalilla (metallilanka) täytyy olla tietty paksuus, jotta kerroksella olisi riittävä vetolujuus, mutta toisaalta riittävän pienihalkaisijaisten renkaiden 25 muodostaminen paksusta materiaalista saattaa valmistusteknisesti olla vaikeaa, t.s. suhteella sisähalkaisija:materiaalipaksuus täytyy olla joku minimiarvo.

Keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä esitetyt epäkohdat, ja esittää 30 sellainen suojavaate, jolla pystytään tehokkaasti estämään terävien suippojen esineiden tunkeutuminen vaatteen läpi, ja joka näin soveltuu erityisen hyvin henkilöille, jotka työssään saattavat joutua terävällä piikkimäisellä esineellä suoritetun hyökkäyksen kohteeksi, esim. poliiseille ja vanginvartijoille. Tämän tarkoituksen toteuttamiseksi keksinnön 35 mukaiselle suojavaatteelle on pääasiassa tunnusomaista se, että renkaiden läpi on pujotettu pitkänomaisia, rajallisesti taipuvia täyte-elementtejä piikinmuotoisten esineiden tunkeutumisen estämiseksi renkaiden läpi. Yhdellä täyte-elementillä voidaan näin pienentää sitä 2 101035 ympäröivien renkaiden vapaata pinta-alaa iskun suunnassa, ja vaikka yksittäisen renkaan ja sen sisällä olevan täyte-elementin väliin jääkin jonkinverran tyhjää tilaa, on se niin pieni, että piikkimäisen esineen kärjen jälkeen laajeneva osa jää viimeistään siihen kiinni. Täyte-ele-5 mentit ovat riittävän lujia ja rajallisesti taipuvia, mikä tarkoittaa sitä, että ne ovat sen verran jäykkiä, että ne pysyvät paikoillaan esineen tunkeutuessa renkaaseen eivätkä taivu mutkalle esineen kohdalla.

Lisäksi keksinnöllä on eräitä edullisia toteutusvaihtoehtoja, joita on 10 esitetty oheisissa epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa 2—10 sekä jäljempänä tulevassa selityksessä. Materiaaleina täyte-elementeissä käytetään edullisesti metallia tai metalliseosta siten, että ainakin niiden ulkokerros on metallia, esimerkiksi keveämmän, muuta materiaalia olevan ytimen päälle punottua kierrettyä metallivaijeria.

15

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa kuva 1 esittää etukuvantona keksinnön mukaisen suojavaatteen 20 suojakerroksen rakennetta ja sen kiinnitystä, kuva 2 esittää keksinnössä käytettäviä täyte-elementtejä perspek-tiivikuvantona, ja 25 kuva 3 esittää keksinnön mukaisen suojavaatteen yläosaa pysty-leikkauksena.

Kuvassa 1 on esitetty edestä päin nähtynä, eli iskujen suunnasta nähtynä keksinnön mukaisen suojavaatteen iskuilta suojaava kerros 1. Suo-30 jaavan kerroksen perusrakenne muodostuu renkaista 2, jotka on liitetty toisiinsa sulkemalla niitä toistensa sisään ketjun tavoin. Renkaat liittyvät näin toisiinsa edestä päin nähtynä 2-ulotteiseksi kerrokseksi, joka ei pääse helposti purkautumaan, koska se muodostuu toisiinsa pysyvästi liitetyistä suljetuista renkaista. Tämän tyyppinen rengasverkko on ra-35 kenteeltaan aikaisemmin tunnettu, ja se muodostetaan hitsaamalla lyhyitä metallilangan, kuten teräslangan pätkiä päistään yhteen renkaiden muodostamiseksi ja liittämiseksi toisiinsa. Myös valmistusmenetelmä sekä siinä käytetyt laitteet ovat aikaisemmin tunnettuja.

3 101035 Käytännössä tason suunnassa levittäytyvä rengasverkkorakenne on saatu aikaan siten, että siinä on yhdensuuntaisia rengasrivejä 1a, jolloin yhdessä rivissä renkaat ovat kallistuneet pääasiassa yhdensuuntaisiksi 5 tiettyyn terävään kulmaan päätasoon nähden, ja vierekkäisessä rivissä renkaat ovat kallistuneet vastakkaiseen suuntaan päätasoon nähden suurinpiirtein samansuuruiseen kulmaan kerroksen 1 päätasoon nähden. Kaksi vierekkäistä rengasriviä 1a on aina liitetty toisiinsa siten, että kahden peräkkäisen saman rivin 1a renkaan 2 läpi kulkee sama 10 viereisen rivin 1a rengas 2, joka siis on kallistuneena samansuuruiseen, mutta vastakkaissuuntaiseen terävään kulmaan kerroksen päätasoon nähden kuin em. kaksi rengasta. Näin kerros muodostuu vierekkäisistä riveistä 1a, joista aina joka toisen renkaat 2 ovat oleellisesti yhdensuuntaiset. Renkaiden materiaalina on yleisimmin teräs, mutta myös titaani 15 voi tulla kysymykseen, jos se on riittävän hyvin hitsattavissa.

Rengasrivit 1a muodostavat kerroksen 1 tason suunnassa suoria väyliä, joiden läpi on pujotettu pitkänomaisia täyte-elementtejä 3. Yksi täyte-elementti 3 kulkee näin peräkkäisten saman rivin 1a renkaiden 2 20 läpi siten, että se täyttää renkaan sisään muuten jäävää tyhjää tilaa. Elementit 3 ovat rajallisesti taipuvia, jolloin ne taipuvat sen verran, jotta kerroksessa on vaatteen käytön vaatimaa taipumista täyte-elementtien 3 pituussuunnassa. Täyte-elementtien pituussuuntaa vastaan kohtisuorassa suunnassa suojaava kerros 1 on taipuisampi, koska vierekkäiset 25 rengasrivit 1a pääsevät kääntymään toistensa suhteen täyte-elementtien estämättä, ja edullisin täyte-elementtien 3 sijoitussuunta vaatteeseen nähden onkin se, että ne kulkevat pystyssä, jolloin vaate mukautuu hyvin pystyn kehonosan, kuten esim. rinnan, vatsan ja selän ympärille. Ylhäältä alas suuntautuvat rengasrivit 1a on tällöin kiinnitetty ylä-30 päistään vastaavien täyte-elementtien 3 yläpäihin jollain sopivalla ratkaisulla, esimerkiksi kuvassa 1 esitetyllä elementin 3 yläpäähän kiinnitetyllä korvakkeella 6, joka on yhdistetty ylimpään renkaaseen 2 kiinni-tyssilmukalla 7. Näin pitkänomaiset täyte-elementit 3 pitävät samalla kerroksen 1 riittävän laajana pystysuunnassa ja estävät sen valumisen 35 alas. Riittää, että tällaisia kiinnityskohtia on vain joissakin pitkänomaisissa täyte-elementeissä 3 tietyin välein. Vastaavasti pitkänomaisten elementtien alapäihin voidaan muodostaa samanlaiset kiinnityskohdat, , 101035 4 jotta varmistettaisiin, että kerros 1 ei valu keskelle toisessa suunnassa esimerkiksi siinä tapauksessa, että vaate on väliaikaisesti ylösalaisin olevassa asennossa säilytyksen aikana.

5 Kuvasta 1 käy vielä ilmi, kuinka kerros 1 voidaan kiinnittää taustamateriaaliin esim. langan 8 avulla, joka kulkee tietyin välimatkoin leveys-suunnassa rengasrivien 1a yläpäissä olevien renkaiden 2 läpi. Samalla tavalla kerros 1 voidaan kiinnittää sivureunoistaan ja alareunastaan taustamateriaaliin, jota kuvataan jäljempänä.

10

Kuvassa 2 on esitetty tarkemmin täyte-elementin 3 rakenne. Pitkänomaisella elementillä 3 on riittävä leveys kerroksen 1 tason suunnassa, jotta se täyttää hyvin renkaan 2 sisätilaa. Tämän leveyden ja renkaan sisähalkaisijan suhde on edullisesti sellainen, että (D-d)/2 on enintään 3 15 mm, edullisesti enintään 2,5 mm ja edullisimmin enintään 2 mm, jolloin kaavassa D on renkaan sisähalkaisija pitkänomaisen elementin 3 leveyssuunnassa ja d on pitkänomaisen elementin 3 leveys, eli em. raja-arvot ovat elementin molemmille puolille jäävien tyhjien tilojen leveys siinä tapauksessa, että elementti kulkee suurin piirtein renkaiden 2 kes-20 keitä. Kuten kuvasta 1 käy ilmi, näitä tyhjiä renkaiden sisäosia peittää myös osaksi viereisten rengasrivien renkaiden 2 materiaali.

Jotta elementille 3 saataisiin riittävä leveys ja lujuus tekemättä siitä liian raskasta, se valmistetaan edullisimmin komponenttilangasta, jossa on 25 metallia oleva ulkokuori 3b, joka kestää hyvin iskuja, ja ulkokuorta kevyempää materiaalia oleva ydin 3a. Ydin voi olla esim. synteettisestä polymeerikuidusta, luonnonkuidusta, keraamikuidusta tai ulkokuorta ke-vyemmästä metallikuidusta tehty lanka, jonka ympärille on monistettu, kerrattu, kertokerrattu tai punottu metallifilamentit ulkokerrokseksi 3b, 30 jolloin muodostuu riittävän kevyt, mutta luja ja jäykkä metallivaijeri. Metalli voi olla esimerkiksi muodostettu teräs-, titaani- tai alumiinifila-menteista, mukaanlukien lejeeringit ja eri filamenttien yhdistelmät.

Lisäksi voidaan käyttää metalliydintä ja muovipinnoitetta komponentti-35 langassa, tai lasi-, hiili-, tai metallikuitua tai jotain niiden kombinaatiota ydinlankana ja sen päällä pultruusiolla aikaansaatua muovipinnoitetta.

Myös sellainen kombinaatio on mahdollinen, että metalliytimen ympärillä on luonnonkuitua oleva pintakerros.

5 101035

Luonnollisesti täyte-elementit voivat olla kokonaan samaa kuitumateriaalia, ja jäykkyyden kannalta sopivin on metallia, kuten terästä, titaania, alumiinia, tai jotain niiden lejeerinkiä olevat filamentit, jotka on 5 monistettu, kerrattu, kertokerrattu tai punottu langaksi.

Kuvan 3 ylemmässä osassa on esitetty poikkileikkaukseltaan edullinen täyte-elementti 3. Tässä täyte-elementin poikkileikkauksen mitta kerroksen 1 tason suunnassa on suurempi kuin tasoa vastaan kohtisuo-10 rassa suunnassa, ja tämän muotoinen tason suunnassa leveä elementti täyttää hyvin renkaiden sisäosan, joka on tason suunnassa katsottuna soikea. Tällainen "litteä" lankarakenne voidaan valmistaa esim. punomalla.

15 Mikä tahansa täyte-elementtien 3 rakenne tai muoto onkin, niillä tulisi olla riittävä jäykkyys jotta ne pysyisivät terävän esineen tiellä estäen tunkeutumisen. Kimmokertoimen voidaan katsoa korreloivan näiden jäykkyysominaisuuksien kanssa, ja suositeltavia ovat täyte-elementit, joiden kimmokerroin on 40 kN/mm2 tai enemmän.

20

Kuvassa 3 on esitetty eräs esimerkki keksinnön mukaisesta suojavaatteesta pitkittäisleikkauksena pystysuunnassa eli täyte-elementtien 3 suunnassa. Suojaava kerros 1 sijaitsee vaatteen sisällä, jolloin siitä ulospäin on sijoitettu ballistisesta kankaasta muodostettu kerros 4, joka 25 suojaa luodeilta. Tässä käytetään edullisesti kangasta, koska iskettäessä tämän kerroksen 4 puolelta piikkimäisellä esineellä kuituja irtoaa . kankaasta ja ne esineen mukana kulkeutuessaan täyttävät lisää suojaavassa kerroksessa 1 renkaiden 2 ja elementin 3 välistä tyhjää tilaa. Kerros 4 voi olla mitä tahansa tunnettua ballistista kuitumateriaa-30 lia, jolla on tunnetusti ammusten energiaa absorboivat ominaisuudet, esim. aramidikuitua, VECTRAN-kuitua (täysaromaattinen polyesteri, HBA-HNA-kopolymeeri) tai PE-kuitua (UHMPE, erittäin suurimolekyyli-nen polyeteeni). Sisäpuolelle, eli vartalon puolelle suojaavaa kerrosta 1 on sijoitettu suhteellisen paksu huokoinen eristekerros 5, joka voi olla 35 esimerkiksi vaahtomuovia. Tämän kerroksen tarkoituksena on lisätä 6 101035 etäisyyttä iskuja vastaanottavan kerroksen 1 etupinnasta vartaloon ja lisätä myös käyttömukavuutta. Eristyskerros 5 toimii myös taustamateriaalina, johon suojaava kerros 1 voidaan kiinnittää edellä kuvatulla tavalla ompelemalla langalla. Ballistisella kankaalla ja iskuilta suojaavalla 5 kerroksella 1 varustettu suojavaate toimii hyvin sekä "nopeilta" iskuilta (luodit) että "hitailta" iskuilta (teräaseet) suojaavana vaatteena. Myös kerroksen 1 sisäpuolella voi olla ballistinen kangas, jolloin saadaan tehostettu suoja luoteja vastaan.

10 Suojavaatteen kokonaispaksuudessa suojaava kerros 1 sijaitsee selvästi keskitason ulkopuolella eli sen suunnan puolella, josta tulevia iskuja se on tarkoitettu pysäyttämään. Sisäpuolella sijaitseva paksu eristyskerros 5 kykenee painumaan kokoon, jolloin se lievittää isku-energiaa. Lisäksi suojavaate on uiko- ja sisäpinnoilta päällystetty vielä 15 sopivalla pintakerroksella 9, joka muodostaa tavallaan pussin suojaa-van kerroksen 1 ympärille ja suojaa sisälle jääviä kerroksia 4, 5 kulutukselta.

Keksinnön mukainen vaatekappale on esimerkiksi suojaliivi 10, joka voi 20 suojata kehoa rinnan tai sekä rinnan että selän puolelta ja jolla on sinänsä tunnettu rakenne. Keksinnön mukaista ratkaisua voidaan kuitenkin soveltaa myös takkeihin tai muihin vaatekappaleisiin. Lisäksi suojaava kerros 1 voi sijaita vain osassa vaatetta esim. tärkeimpien kehonosien suojana.

25 Käytännössä eräs suojaava kerros 1 valmistettiin metallirengasverkos-ta, joka oli muodostettu n. 0,8 mm paksuisista langoista, jotka oli hitsattu päistään renkaiksi, joiden sisähalkaisija oli n. 5,5 mm. Renkaiden muodostamien rengasrivien läpi pujotettiin suoria n. 2 mm paksuisia te-30 räsvaijereita, joiden ydin oli puuvillalankaa. Eurooppalaisen standardin EN 412:1993 mukaan tehdyissä iskukokeissa (piikin leveys 3 mm, pu-dotuskappaleen paino terän kanssa 1035 g) havaittiin kerroksen estävän tehokkaasti terävien piikkimäisten esineiden tunkeutumisen sellaiselle syvyydelle, jossa siitä olisi vaaraa suojavaatteen käyttäjälle.

35 Käytettäessä aramidikuidusta valmistettua ballistista kangasta kerroksen 1 etupuolella saatiin suoja nikkelivaippaisia luoteja vastaan, joita ammuttiin 4 m päästä 9 mm käsiaseella.

7 101035

Keksintö ei edellä ole rajoitettu ainoastaan kuvissa esitettyyn rakenteeseen, vaan sitä voidaan muunnella patenttivaatimusten esittämän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Täyte-elementtejä 3 voidaan käyttää myös rakenteeltaan muunkaltaisten rengasverkkojen yhteydessä, jossa 5 ne täyttävät renkaiden sisään jääviä tyhjiä tiloja keksinnön tarkoitusten toteutumiseksi. Lisäksi keksintö ei ole rajoittunut vain edellä mainittuihin valmistusmateriaaleihin, vaan siinä voidaan käyttää mainitsemattomia tai vielä tuntemattomia materiaaleja, joilla saadaan edulliset suojausominaisuudet.

Claims (10)

1. Iskuja kestävä suojavaate, joka käsittää toisiinsa liitettyjä suljettuja renkaita (2), jotka muodostavat vaatteen sisälle iskuilta suojaavan ker- 5 roksen (1), tunnettu siitä, että renkaiden (2) läpi on pujotettu pitkänomaisia, rajallisesti taipuvia täyte-elementtejä (3) piikinmuotoisten esineiden tunkeutumisen estämiseksi renkaiden (2) läpi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suojavaate, tunnettu siitä, että 10 täyte-elementit (3) on pujotettu yhdensuuntaisina yhdensuuntaisten rengasrivien (1a) läpi.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen suojavaate, tunnettu siitä, että rengasrivit (1a) muodostuvat tasoiltaan yhdensuuntaisista peräkkäisistä 15 renkaista (2), joista aina kaksi peräkkäistä on liitetty toisiinsa molempien renkaiden (2) läpi menevällä vierekkäisen rengasrivin renkaalla (2), jonka taso on kulmassa näiden renkaiden tasoja vastaan.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen suojavaate, tunnettu siitä, 20 että täyte-elementit (3) on sijoitettu siten, että ne suuntautuvat ylhäältä alas vaatteen käyttöasennossa.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen suojavaate, tunnettu siitä, että renkaat (2) on kiinnitetty täyte-elementtien (3) yläpäihin kerroksen (1) 25 kasaanmenon estämiseksi.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen suojavaate, tunnettu siitä, että ainakin ulkokerros (3b) täyte-elementeissä (3) on metallia tai metalliseosta. 30

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen suojavaate, tunnettu siitä, että täyte-elementeissä (3) on ulkokerrosta (3b) kevyempi ydin (3a).

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1—7 mukainen suojavaate, tunnettu 35 siitä, että täyte-elementin (3) poikkileikkauksella on suurempi mitta kerroksen (1) tason suunnassa kuin tasoa vastaan kohtisuorassa suunnassa. 9 101035

8 101035

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen suojavaate, tunnettu siitä, että iskulta suojaavasta kerroksesta (1) ulospäin on sijoitettu ballistisesta kankaasta muodostettu kerros (4).

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen suojavaate, tun nettu siitä, että se on suojaliivi (10). 101035