测量防弹板的背面凹痕的设备和方法

测量防弹板的背面凹痕的设备和方法
【专利摘要】以具有准确性、可重复性和与实际现场使用中的成形耐冲击复合物的预计背面凹痕的改善的相关性的方式来评价平板耐冲击复合物的背面凹痕的设备和方法。
【专利说明】测量防弹板的背面凹痕的设备和方法
[0001]相关申请的交叉引用
本申请要求于2011年9月6日提交的共同待审的美国临时申请序列号61/531，233的权益，其公开内容以引用方式全文并入本文中。
【技术领域】
[0002]本发明涉及用于与实际现场使用中的成形耐冲击复合物的预计背面凹痕相关联地评价平板耐冲击复合物的背面凹痕的设备和方法。
【背景技术】
[0003]在防弹衣领域，存在组装或转化为耐冲击制品的越来越多的合适材料。这些耐冲击制品包括用于保护躯干和四肢不受某种威胁伤害的柔软防弹衣、保护躯干不受更高级别的威胁伤害的模制刚性板、以及保护头部不受各种威胁伤害的模制刚性头盔。已知除了阻止子弹或枪弹之外，希望防弹板在弹道事件期间限制或最小化其自身向穿着者的挠曲。这种挠曲在本领域被称为创伤、钝力创伤、背面变形或背面凹痕(BFS)。在柔软防弹衣领域，制品通常直接搁置于或非常接近于使用者的身体，因此，通过将制品直接放置在可变形的油基粘土的平坦块体上、向制品内击发枪弹、然后测量在粘土块中得到的孔的深度或体积，可以测量在现场使用中的弹道事件期间可预期的BFS的合理逼近或预测。在模制刚性防弹板领域，对于直接搁置于或非常接近于使用者的身体的模制防弹板来说，相同方案可用来获得在现场使用中的弹道事件期间可预期的BFS的合理逼近或预测。
[0004]然而，对于刚性头盔防弹板的BFS的这种逼近或预测要困难得多，这是因为按照规则头盔的防弹板部件不直接放置在使用者的头部上。常规地，头盔设计有可变的偏移或避开距离，该距离由于头盔内部的尺寸和形状相对于使用者的头部的尺寸和形状而将变化。最小距离通常将由附接到头盔内部的一系列衬垫来设置或限定，并且内部束具或保持系统可以甚至更多地增加该距离。已开发出测量原型或成品头盔的BFS的方法以逼近在真实的最终使用环境中成形头盔的BFS。一种已接受的技术始于已移除大部分的金属头部模型。这些部分填充有粘土，并且粘土被平滑化至人头部的轮廓的合理逼近。原型头盔接着被置于该头部模型上并进行测试。粘土中的孔的深度和体积的测量应提供对在头盔遭遇枪弹时在现场使用中将预期的BFS的合理逼近。
[0005]当新材料被开发和评价时，由预期用于BFS测试的每种材料制造原型头盔并非总是可取的、成本有效的或明智的。针对更容易制造、在测试期间更容易处理并且产生更容易测量和评价的孔或变形的模制平板进行初步筛选要简单得多，并且因此是优选的。遗憾的是，数据显示，使用直接置于粘土上的模制平板的BFS测量与材料的现场头盔性能的实际情况不能很好地相对应。本发明提供了一种对本领域的这个问题的解决方案，本发明提供了用于测试模制平板复合物以准确地确定实际现场使用中耐冲击复合物的预计背面凹痕的设备和方法，并且避免了制造头盔原型的当前需要。
【发明内容】

[0006]本发明提供了一种用于评价纤维材料的背面凹痕的设备，所述设备包括:
a)可变形的背衬介质，所述可变形的背衬介质具有前表面；
b)间隔件，所述间隔件限定与所述可变形的背衬介质相邻的空间，所述间隔件将邻近所述可变形的背衬介质定位的纤维材料与所述可变形的背衬介质的前表面间隔开；以及
c)可选地，至少一个支撑件，所述支撑件用于将纤维材料支撑在邻近所述可变形的背衬介质的前表面的位置中。
[0007]本发明还提供了一种用于评价纤维材料的背面凹痕的设备，所述设备包括:
a)可变形的背衬介质，所述可变形的背衬介质遵循NIJ标准0101.06并且具有前表面，所述可变形的背衬介质包含在开放面夹具中；
b)间隔件，所述间隔件限定与所述可变形的背衬介质相邻的空间，所述间隔件将邻近所述可变形的背衬介质定位的纤维材料与所述可变形的背衬介质的前表面间隔开至少约1/8英寸(0.3175cm)，所述间隔件包括具有边界和由所述边界限定的内部腔体的元件，其中所述可变形的背衬介质通过所述腔体暴露，并且其中所述间隔件定位成与所述可变形的背衬介质的前表面直接接触；以及
c)至少一个支撑件，其用于将纤维材料支撑在邻近所述可变形的背衬介质的前表面的位置中。
[0008]本发明还提供一种用于评价纤维材料的背面凹痕的方法，所述方法包括:
I)提供一种用于评价纤维材料的背面凹痕的设备，所述设备包括:
a)可变形的背衬介质，其具有前表面；
b)间隔件，其限定与所述可变形的背衬介质相邻的空间，所述间隔件将邻近所述可变形的背衬介质定位的纤维材料与所述可变形的背衬介质的前表面间隔开；所述间隔件包括具有边界和由所述边界限定的内部腔体的元件，其中所述可变形的背衬介质通过所述腔体暴露；以及
c)可选地，至少一个支撑件，其用于将纤维材料支撑在邻近所述可变形的背衬介质的前表面的位置中；
II)将纤维材料邻近所述可变形的背衬介质定位，其中所述间隔件定位在所述纤维材料和所述可变形的背衬介质之间，所述纤维材料通过所述间隔件与所述可变形的背衬介质的所述前表面间隔开；
III)在对应于所述间隔件的所述内部腔体的目标位置处朝所述纤维材料击发至少一个枪弹，并且使得所述枪弹在对应于所述间隔件的所述内部腔体的位置处冲击所述纤维材料，并且其中所述枪弹在所述纤维材料上的所述冲击在所述可变形的背衬介质中形成凹陷；以及
IV)测量所述可变形的背衬介质中的所述凹陷的深度。
【专利附图】

【附图说明】
[0009]图1示出具有内部腔体和两个托架支撑件的平板间隔件的前视示意图。
[0010]图2示出包括具有内部腔体的平板间隔件的设备的侧视示意图，其中包含可变形的背衬介质的开放面夹具在间隔件的一侧上，并且纤维材料附接到间隔件的另一侧。[0011]图3示出图2的设备的剖视示意图，示出了在开放面夹具内的可变形的背衬介质。
[0012]图4示出平板间隔件的前视示意图，其具有内部腔体和两个托架支撑件，并且还具有在间隔件的每个拐角处的排气通道。
[0013]图5示出符合NIJ标准0101.06的现有技术的背面凹痕测试装置的示意图，其中防弹板直接定位在可变形的背衬材料上。
【具体实施方式】
[0014]根据本发明，按照国防部测试方法标准MIL-STD-662F的条款通过向耐冲击复合物击发枪弹(例如子弹)来评价耐冲击复合物的耐穿透性。枪弹冲击复合物，并且按照本文所述技术来测量背面凹痕。
[0015]背面凹痕是在防弹板阻止枪弹穿透之后由子弹冲击导致的防弹衣的挠曲的深度的度量，其指示由防弹板下面的身体经受的潜在钝伤。如本文所述用于测量BFS的方法是对NIJ标准0101.06中描述的标准方法的修改和替换。在与本文一致的情况下以引用方式并入本文的NIJ标准0101.06确定了一种将由不穿透性枪弹冲击导致的复合物的物理变形转移到可变形的粘土背衬内的方法，其中粘土与防弹板的背面直接接触。然后测量粘土的挠曲的深度以确定BFS。本方法利用合适的间隔件将复合物与粘土间隔开，使得背面变形的大部分优选地在气隙空间内部。在现实的头盔或防弹衣冲击情况中，背面变形应导致与使用者的头部或身体的最小接触或不接触。在实验室测试环境中，最希望一些最少量的凹陷接触粘土以实现BFS的最准确测量。这是因为在弹道冲击之后，复合物的一定程度的回缩是典型的，因此仅测量织物变形将引入一些误差。本系统消除了这样的误差。本系统还以最少的粘土接触实现了 BFS评价。最少的粘土接触是期望的，因为在重复测试时粘土干扰可以影响后续的BFS测量的准确度。例如，在采用与粘土背衬材料表面直接接触的平坦防弹板的当前BFS测试中，高速枪弹的动能被转移到防弹板，并且能量接着作为贯穿粘土块的冲击波而传递。该冲击波干扰粘土，通常导致粘土部分地鼓出其保持夹具之外。这影响测量的准确度并且也需要额外操纵粘土，因为鼓出的粘土表面必须被刮掉以将粘土的前表面设定成与夹具的开放面齐平。本方法允许仅以最小的粘土干扰进行BFS测量。这有利于准确重复地进行BFS测试并且减少或完全消除测量误差，并且实现各次射击之间的改善的BFS测量一致性。
[0016]图2示出了本发明的设备的侧视示意图。图3示出了相同设备的剖视图，示出了在开放面夹具内的可变形的背衬介质。如图所示，图2和图3的设备包括容纳可变形的背衬介质34的夹具30。夹具30优选地具有由诸如钢的刚性金属制成的中空框形形状。夹具30在本文中为可选的，但优选地作为介质34的保持装置。当不存在夹具30时，可变形的背衬介质34可用作自立式块体。当使用自立式块体时，一定形式的后支撑件是优选的。例如，可变形的背衬介质34的自立式块体可抵靠壁或其它平坦支撑结构定位。如图所示，夹具30具有前表面36和后表面42。根据本发明的该方法，前表面36必要地开放以允许暴露可变形的背衬介质34，以便允许与选择用于弹道测试的纤维复合物样品接触。本领域常规的做法是，利用这样的夹具进行背面凹痕测试:该夹具也具有封闭的后表面，但在抗弹道穿透性测试(例如V5tl测试)期间具有开放的后表面。因此，在本发明的优选实施例中，后表面42优选地由可移除的覆盖件44封闭以进行BFS测试，如图2和图3所示。可移除的覆盖件44可由任何合适材料制成，包括但不限于胶合板或合适的金属板，例如铝板。厚的木头或胶合板针对NIJ标准0101.06的规范来说是常规的，并且是在本文中优选的。用来制造覆盖件44的材料并非旨在是限制性的。可移除的覆盖件44可由诸如一个或多个束带或带子的一个或多个加强元件(未示出)可选地固定到所述后表面42。这样的加强元件的使用是本领域普遍已知的，并且同样可以用来将纤维材料32固定或帮助固定到间隔件10并且将间隔件10固定或帮助固定到背衬介质34。这样的加强元件的使用是优选的，以确保在纤维材料32的后表面和可变形的背衬介质34的前表面之间的空间的距离等于或约等于间隔件10的深度22。图5示出了现有技术装置的示例，其使用加强带子来固定与可变形的背衬介质的表面直接接触的纤维材料。如刚刚描述的，带子的类似用途在本文中为优选的。
[0017]可变形的背衬介质34最优选地包括由NIJ标准0101.06的BFS测试条款规定的非硬化油基制模用粘土的均匀块体或由该均匀块体组成。NIJ标准0101.06将该粘土确定为Roma Plastilina N0.1油基制模用粘土,但可以使用任何合适的备选方案作为替代品。可从新泽西州斯基尔曼的Sculpture House, Inc.商购获得的Roma Plastilina N0.1是优选的，因为它包含蜡而不是水，并且因此在使用后保持柔韧且可以重复地再次使用。可从其它制造商购得的等效的粘土也是可接受的。根据NIJ标准0101.06规范,Roma PlastilinaN0.1粘土具有大约5.5英寸(13.97cm)的厚度，并且在BFS测试中，对于可变形的背衬介质34来说该相同厚度也是优选的。
[0018]背衬介质34具有前表面38，其优选地为平滑且平坦的，以确保凹陷深度的准确且一致的测量。背衬介质34还应不含空隙。背衬介质34优选地完全包含在夹具30内，使得前表面38为平面状的且与夹具30的前表面36完全齐平，即，应与由夹具边缘限定的基准表面平面相平，如由NIJ 0101.06类似地要求的那样。背衬介质34也应如由NIJ 0101.06所要求的那样被调节并验证。
[0019]间隔件10邻近可变形的背衬介质34的前表面38定位。间隔件10最优选地与介质34的平坦前表面38直接接触。间隔件10借助于其厚度来限定与所述可变形的背衬介质34相邻的空间，从而将可变形的背衬介质34的前表面38与纤维材料32间隔开，使得介质34定位成紧邻间隔件10。如在图1中可见，纤维材料32优选地定位成与间隔件10直接接触，以便以最高的准确度和可重复性来执行纤维材料32的背面凹痕测试。纤维材料32可以是希望对其进行弹道穿透或背面凹痕测试的任何材料或复合物。在本文中，纤维材料32的组成或结构均不旨在是限制性的。
[0020]如图1所示，间隔件10优选地包括具有内部腔体12的元件，可变形的背衬介质34通过该内部腔体暴露。如本文所述，可变形的背衬介质34通过腔体12的暴露意味着:在腔体12的区域中，间隔件10的物理部分都不位于纤维材料32和背衬介质34之间。这允许由枪弹冲击导致的纤维材料32的背面变形在适当条件下(即，当纤维材料32的背面变形大至足以穿过腔体12的整个深度时)使得背衬介质34中的压痕压入背衬介质34中。
[0021]如图1-4所示，优选的间隔件10为具有平坦后表面的平坦的优选矩形或正方形的面板结构，该后表面适合平放在背衬介质34的前表面38上。优选的间隔件10具有分别限定间隔件10的长度和宽度的外边缘18和20。优选的间隔件10的内部腔体12由内边缘14和16限定。内边缘14和16以及外边缘18和20的尺寸可以变化，但必须允许设备发挥预期作用，即，间隔件10在枪弹冲击之前必须阻止纤维材料32直接接触背衬介质34，同时允许纤维材料32在腔体12的区域内的变形足以穿过所述腔体12，从而仅在枪弹冲击之后背衬介质34的前表面38与纤维介质32接触，从而由于所述接触而造成背衬介质34中的可测量压痕或背衬介质34的可测量变形。
[0022]间隔件10的深度22是极其重要的，其等同于腔体12的深度。与边缘14、16、18和20 —样，间隔件10的深度22可以变化，但在本发明的最优选的实施例中，间隔件10的深度优选地等于或小于1/2”(12.7mm)，以便提供对在实际头盔制品(其包括常规衬垫或常规悬挂/抑制系统)中头盔外壳和人头部之间的典型间距的适当逼近。优选地，间隔件10的深度22为从约1/12” 2.127mm)至约I” (25.4mm)，更优选地从约1/8” (3.175mm)至约1/2” (12.7mm)，甚至更优选地从约1/4”至约1/2” (12.7mm)。最优选地，间隔件10的深度为1/2” (12.7mm)。如上所述，间隔件10限定邻近可变形的背衬介质34的空间，该空间将纤维材料32与背衬介质34的前表面间隔开。因此，如图2和图3所示，当纤维材料32定位成与间隔件10相邻并直接接触时，在纤维材料32的后表面和可变形的背衬介质34的前表面之间的空间的距离等于或约等于间隔件10的深度22。
[0023]间隔件10可由任何合适的材料制成。优选地，间隔件10由木材、塑料或诸如多用途铝板锭的刚性金属材料制成。刚性多用途铝是优选的，因为它是相对廉价的、相对轻质的，并且相对容易切割和成形为任何所需形状。间隔件10可制成为任何可用的规则或不规则形状，但具有类似形状的腔体的矩形或正方形形状是优选的，如图1和图4所示。
[0024]为了将纤维材料32支撑在如图2和图3所示的邻近可变形的背衬介质34的前表面且与间隔件10直接接触的位置中，优选的是，纤维材料32被诸如一个或多个托架的至少一个支撑件24支撑和/或保持就位。图1和图4示出了包括两个托架支撑件24的优选实施例，一个托架支撑件定位成支撑纤维材料32的底部，另一个定位成支撑纤维材料32的侧面，这在纤维材料32 制造成常规的正方形或矩形形状时最有用。如在图1和图4中可见，附图标记26表示从底部支撑托架到腔体12的边缘14的距离。附图标记28表示从侧部支撑托架到腔体12的边缘16的距离。这些距离并非意图进行限制。在并入时，一个或多个支撑件24可制造为间隔件10的一体元件或者可以是单独地附接到间隔件10的元件。最优选地，所述支撑件附接到间隔件而不是一体元件。
[0025]如前所述，间隔件10可以使用诸如束带或带子的加强元件固定到背衬介质34的前表面38。在备选的优选实施例中，间隔件10可以经由诸如线材、线丝或绳索(优选线材)的悬挂装置(未示出)保持或悬挂在邻近背衬介质34的这样的位置中。在该实施例中，悬挂装置可经由安装元件40附接到间隔件10。安装元件40可以是螺钉或任何合适的替代品。安装元件的类型并非意图进行限制。悬挂装置优选地连接到夹具30或经由吊钩48钩挂在夹具30上，从而将间隔件10安装在夹具30上。在本发明的一个优选实施例中，间隔件10既悬挂在夹具30上，又利用诸如束带或带子的加强元件固定到背衬介质34。
[0026]此外，虽然希望抵靠间隔件10紧密地保持纤维材料32，但已经发现的是，这样可能潜在地造成空气被截留在纤维材料32的面板和间隔件10的表面之间。这是有问题的，因为优选的是单个纤维材料32被使用多次以积累多个数据点，但当枪弹冲击材料32时，没有合适的排放路径的截留空气可能损坏纤维材料32，或者可以影响纤维材料32的背面变形的形状/深度。这可以影响结果的可靠性和/或防止纤维材料32的再次使用。如图4所示，该问题可通过将间隔件10制造成包括凹陷到间隔件10的边界内的一个或多个排气通道46来解决。一个或多个排气通道46位于间隔件10与相邻纤维材料32的分界面处并且优选地从内部腔体12的边缘或拐角延伸穿过间隔件10边界的拐角或外边缘18和/或20中的至少一个。最优选地，间隔件10包括多个排气通道46，每个通道46既延伸穿过所述间隔件10边界的外边缘或拐角，又延伸穿过所述间隔件10边界的内边缘或拐角，其中所述间隔件10的所述内边缘限定间隔件10的腔体12。
[0027]图5中示出了用于背面凹痕测试的现有技术的常规装置。枪弹从定位在离背衬材料夹具距离A处的测试武器被击发。位于测试武器和背衬材料夹具之间的是启动和停止触发器I和2，它们用来测量朝防弹板测试板击发的枪弹的速度。如由图5中的飞行线所示，击发的枪弹将首先穿过启动触发器I和2 (其将信号发送至计时器I)，然后穿过停止触发器I和2(其将信号发送至计时器2)。来自这些信号的数据被用来计算枪弹速度。如图5所示的距离A、B和C由针对各种类型的防弹板的NIJ标准0101.06规定。对于第1、I1、II_A和II1-A类防弹板来说，A为5m ;而对于第III和IV类防弹板来说，A为1.5m。对于第1、
I1、I1-A和II1-A类防弹板来说，B必须为2m的最小值；而对于第III和IV类防弹板来说，B必须为1.2m的最小值。对于所有防弹板类型来说，C为大约1.5m。这些确定的距离为标准化的NIJ要求并且在本文中仅仅为了举例说明而提供。本发明的背面凹痕测试装置优选地与该常规的现有技术装置相同，不同的是在纤维材料32和背衬材料34之间存在间隔件10。图5的现有技术装置需要将防弹测试面板安置成与背衬材料直接接触。
[0028]根据本发明的优选测试方案，背衬介质34被保持在夹具30中，而不是使用背衬介质34作为不带夹具的自立式粘土块。夹具30可由将组件升高到所需高度的支架支撑并固定到该支架，如本领域技术人员将理解的。间隔件10经由线材被安装在夹具30上，该线材经由安装螺钉40附接到间隔件10。可在将间隔件10安装在夹具30上之前或之后将纤维材料32定位在间隔件10上，其中纤维材料32定位成邻近可变形的背衬介质34，使得间隔件10定位在纤维材料32和可变形的背衬介质34之间，如本文所述。纤维材料32和间隔件10接着使用类似于图5所示加强带子的两个可调整的带子最优选地固定到夹具30。可调整的带子可以定位成在不在位于腔体12前方的纤维材料32的区域内的任何位置中与纤维材料32的前部接触。
[0029]一旦该系统的所有元件就位，测试者就可以进行到在对应于所述间隔件10的内部腔体12的目标位置处朝纤维材料12击发至少一个枪弹，使得枪弹在对应于所述间隔件10的内部腔体12的位置处冲击纤维材料32。造成纤维材料32的变形(该变形足以延伸穿过腔体12的深度22并与可变形介质34的前表面38接触)的枪弹的任何冲击将在可变形的背衬介质34中形成可测量的凹陷或压痕。然后使用熟知的技术来测量背衬介质34中的该凹陷的深度，并且凹陷深度代表材料的背面凹痕。击发枪弹和测量BFS的这些步骤可以使用类似的枪弹并以相等或相似的击发速度重复至少一次，并且在测量的BFS深度在各次射击之间存在差异时可以计算凹陷的平均深度。
[0030]根据诸如被测试的纤维材料32的类型、枪弹类型和枪弹速度的条件，可能的是，纤维材料32的变形可能没有大至足以延伸穿过间隔件10的整个深度22，从而不能留凹痕于可变形的背衬材料34中。在这样的情况下，测试应使用具有减小的深度22的间隔件10重复进行，因为一般来讲，一定的粘土接触对于准确测量BFS是必要的。因此，较低能量的威胁和/或具有较大面密度的纤维复合物将需要使用具有较小深度22的间隔件10，以确保最少的粘土接触。
[0031]应当理解，存在对本文所述的优选设备组件的各种可预知的备选方案。例如，代替使用具有内部腔体12的框状平板间隔件10，例如，通过使背衬材料34凹陷到夹具30内达所需距离，使得背衬材料34的前表面38不与夹具30的前表面36完全齐平，可以实现在纤维材料32和背衬材料34之间的所需间距。在该实施例中，于是，在纤维材料32和背衬材料34之间的夹具30部分将构成间隔件10。背衬材料34的前表面38应保持平坦和平面状的。在该实施例中，纤维材料32可定位成与夹具36的前表面接触，但不与背衬材料34的前表面38接触。在另一个可预知的实施例中，组件可以被这样设置，例如，其中背衬材料34 (或者保持在夹具30内或者不保持在夹具30内)被放在地面上或某个其它平坦表面上，然后将间隔件10放在背衬材料34或夹具30上面，并且然后将纤维材料32放在间隔件10上面，在具有或不具有加强元件/带子的情况下，利用重力将每个元件保持在其正确位置。例如，自立式介质块34可放在地面上，使得前表面38面向上方，并且击发组件设置成从可变形介质34上方击发。在又一个可预知的实施例中，可使用管(可充气或不可充气)、杆、由金属、木材、塑料或任何其它合适材料制成的带子、或适合实现本文所述目的的任何其它间隔装置将纤维材料32固定在邻近可变形的背衬介质32但与所述背衬介质32间隔开的位置中，其中所述管、杆、带子或其它间隔装置可包括彼此连接或彼此断开的多个间隔装置。因此，本发明的设备旨在涵盖至少包括如下部件的任何组件:a)可变形的背衬介质，其具有前表面；以及b)至少一个间隔件，其限定邻近所述可变形的背衬介质的空间，所述至少一个间隔件将邻近所述可变形的背衬介质定位的纤维材料与所述可变形的背衬介质的前表面间隔开。
[0032]下面的示例用来说明本发明。
[0033]示例
NIJ标准0101.04第IIIA类概述了用于测量柔软防弹板的BFS的标准方法，其中防弹板样品被安置成与可变形的粘土背衬材料的表面接触。测试了用于具有三种不同的复合物面密度的模制面板的四种不同材料的背面凹痕。每个面板按照NIJ标准0101.06的标准化方法进行测试，其中待测试的面板被安置成与可变形粘土的前表面直接接触(记为“面板直接位于粘土上-无气隙”)，以及每个面板按照本发明的方法进行测试，该方法利用如图1-4所示在复合物制品和粘土块之间的定制加工的框架式平板间隔件，所述间隔件具有内部腔体，内部腔体具有英寸(12.7_)的腔体深度(记为“面板与粘土间隔开-1/2”气隙”)。
[0034]所用间隔件由1/2”多用途铝板锭制成，该铝板锭具有18”X 18”X 1/2” (LX WXD)的尺寸。内部腔体具有10” X 10” X 1/2”(LXWXD)的尺寸。I英寸宽的铝托架附接到间隔件，如图1所示，托架定位成垂直于彼此。每个托架定位成离内部腔体大约I”。间隔件使用线材安装在夹具上，该线材利用两个1/2”安装螺钉附接到间隔件。被测试的每个模制面板的尺寸测量为大约12” X 12”(LXW)，且具有由表I和2中所示的所选复合物面密度确定的变化的深度。夹具填充有5.5”厚的Roma Plastilina N0.1油基模制用粘土的正方形块，其具有大约24”X24”X5” (LXffXD)的尺寸，并且所述块与夹具的前表面齐平。夹具为由钢制成的刚性中空框形结构，其具有开放的前表面和开放的后表面，并且具有大约24”X24”X5” (LXffXD)的尺寸。不使用后覆盖件，但作为后覆盖件的厚的胶合板片材(近似尺寸:24” X24” X3/4”(LXWXD))是可用的。如图4所示，在每个拐角中具有排气通道的单独的间隔件(近似尺寸:3/16” X 1/4”(DXW))也可用但不被使用。所有测试都在大约72 T的室温下进行。在对应于间隔件的内部腔体的目标位置处朝复合物制品击发枪弹。枪弹在对应于间隔件的内部腔体的位置处冲击复合物制品(示例12除外)，每次枪弹冲击在粘土中形成可测量的凹陷。在示例12中，面板变形的整个深度未能延伸超出间隔件的深度且因此小于1/?’。表1中的所有BFS测量值均仅涉及按照本方法的粘土中的凹陷的深度，而不考虑间隔件元件的深度，即，表1中的BFS测量值不包括复合物和粘土之间的实际距离。
[0035]示例 1-12
面板与粘土间隔开-1/2"气隙
【权利要求】
1.一种用于评价纤维材料的背面凹痕的设备，所述设备包括: a)可变形的背衬介质，所述可变形的背衬介质具有前表面； b)间隔件，所述间隔件限定与所述可变形的背衬介质相邻的空间，所述间隔件将邻近所述可变形的背衬介质定位的纤维材料与所述可变形的背衬介质的前表面间隔开；以及 c)可选地，至少一个支撑件，所述支撑件用于将纤维材料支撑在邻近所述可变形的背衬介质的前表面的位置中。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述间隔件包括具有边界和由所述边界限定的内部腔体的元件，其中所述可变形的背衬介质通过所述腔体暴露。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述间隔件包括平坦的刚性板。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述间隔件限定邻近所述可变形的背衬介质的为至少约1/2英寸(1.27cm)的空间。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述可变形的背衬介质被包含在开放面框形夹具中，其中所述间隔件包括具有内部腔体的平板，所述内部腔体具有至少约1A英寸(1.27cm)的深度，其中所述可变形的背衬介质通过所述腔体暴露，并且其中所述间隔件定位成与所述可变形的背衬介质的前表面直接接触。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述可变形的背衬介质被包含在具有开放的前表面和开放的后表面两者的夹具中，其中所述夹具的所述开放的后表面由可移除的覆盖件至少部分地覆盖，其中所述可移除的覆盖件可选地由增强元件固定到所述后表面上。
7.根据权利要求1所述的设备，还包括邻近所述可变形的背衬介质定位的纤维材料，其中所述间隔件定位在所述纤维材料和所述可变形的背衬介质之间，并且所述纤维材料通过所述间隔件与所述可变形的背衬介质的前表面间隔开。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个支撑件和所述间隔件包括单个元件，所述单个元件既将纤维材料支撑在邻近所述可变形的背衬介质的前表面的位置中，还将邻近所述可变形的背衬介质定位的纤维材料与所述可变形的背衬介质的前表面间隔开。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述间隔件包括具有边界和由所述边界限定的内部腔体的元件，并且其中所述间隔件还包括凹陷在所述边界内的至少一个排气通道，所述至少一个通道延伸穿过所述边界的至少一个边缘并且设置在所述间隔件与相邻的纤维材料的分界面处。
10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述间隔件包括多个排气通道，每个通道延伸穿过所述边界的外边缘且穿过所述边界的内边缘，其中所述边界的所述内边缘限定所述间隔件的所述腔体。
11.一种用于评价纤维材料的背面凹痕的设备，所述设备包括: a)可变形的背衬介质，所述可变形的背衬介质遵循NIJ标准0101.06并且具有前表面，所述可变形的背衬介质包含在开放面夹具中； b)间隔件，所述间隔件限定与所述可变形的背衬介质相邻的空间，所述间隔件将邻近所述可变形的背衬介质定位的纤维材料与所述可变形的背衬介质的前表面间隔开至少约1/8英寸(0.3175cm)，所述间隔件包括具有边界和由所述边界限定的内部腔体的元件，其中所述可变形的背衬介质通过所述腔体暴露，并且其中所述间隔件定位成与所述可变形的背衬介质的前表面直接接触；以及c)至少一个支撑件，其用于将纤维材料支撑在邻近所述可变形的背衬介质的前表面的位置中。
12.根据权利要求11所述的设备，还包括邻近所述可变形的背衬介质定位的纤维材料，所述纤维材料由至少一个支撑件支撑在邻近所述可变形的背衬介质的前表面的位置中，所述纤维材料通过所述间隔件与所述可变形的背衬介质的前表面间隔开。
13.根据权利要求11所述的设备，其中，所述间隔件包括具有边界和由所述边界限定的内部腔体的元件，并且其中所述间隔件还包括凹陷在所述边界内的至少一个排气通道，所述至少一个通道延伸穿过所述边界的至少一个边缘并且设置在所述间隔件与相邻的纤维材料的分界面处。
14.一种用于评价纤维材料的背面凹痕的方法，所述方法包括: I)提供一种用于评价纤维材料的背面凹痕的设备，所述设备包括: a)可变形的背衬介质，其具有前表面； b)间隔件，其限定与所述可变形的背衬介质相邻的空间，所述间隔件将邻近所述可变形的背衬介质定位的纤维材料与所述可变形的背衬介质的前表面间隔开；所述间隔件包括具有边界和由所述边界限定的内部腔体的元件，其中所述可变形的背衬介质通过所述腔体暴露；以及 c)可选地，至 少一个支撑件，其用于将纤维材料支撑在邻近所述可变形的背衬介质的前表面的位置中； II)将纤维材料邻近所述可变形的背衬介质定位，其中所述间隔件定位在所述纤维材料和所述可变形的背衬介质之间，所述纤维材料通过所述间隔件与所述可变形的背衬介质的所述前表面间隔开； III)在对应于所述间隔件的所述内部腔体的目标位置处朝所述纤维材料击发至少一个枪弹，并且使得所述枪弹在对应于所述间隔件的所述内部腔体的位置处冲击所述纤维材料，并且其中所述枪弹在所述纤维材料上的所述冲击在所述可变形的背衬介质中形成凹陷；以及 IV)测量所述可变形的背衬介质中的所述凹陷的深度。
15.根据权利要求14所述的方法，其中步骤III)和IV)使用类似的枪弹并且以相等或类似的击发速度重复至少一次，并且计算所述可变形的背衬介质中的凹陷的平均深度。
【文档编号】G01M7/08GK103907007SQ201280054245
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年8月31日 优先权日:2011年9月6日
【发明者】A.巴特纳加, H.G.阿迪夫, D.A.赫斯特, T.Y-T.谭, T.巴特尔特, B.D.阿维森 申请人:霍尼韦尔国际公司