盔甲的进化:对保护你安全的装备的调查

不同的摩托车装甲保护白色背景
图通过:Dainese

这是我们现在认为理所当然的事情:99.9%的夹克,手套,裤子和靴子,我们购买的骑马会有某种形式的CE 1级装甲。我们期望它在脚跟和脚趾,脚踝以上,膝盖,肘部和肩膀。事实上,它已经成为一项根深蒂固的运动和爱好,甚至在50年前,甚至连专注的概念都不像真的摩托车骑具在旅游奖杯和大奖赛之外的比赛尚未建立。

摩托车现在已经有125年的历史了,这意味着头盔、骑具和最终的装甲都是在希尔德布兰德和沃尔夫穆勒售出第一辆量产摩托车后的三分之一的时间内出现的。事实上,在摩托车总寿命的三分之一的时间里,研究和开发的速度只有20世纪70年代摩托车本身经历的爆炸式发展才能与之相比,这让我们今天拥有了所有主要的细分市场,这是令人惊讶的。

因此,让我们回顾一下历史,研究一下我们是如何在个人防护装备方面走到今天的,此外,我们还将看看至今仍在发明或发现的新技术和材料。

起源:咖啡馆赛车手,皮革,和英国高速公路

坦率地说,如果20世纪六七十年代的咖啡馆赛车运动没有发生,摩托车护甲可能不会发展得这么快。这些人是最初的速度狂人,他们改装了自行车,在英国的高速公路系统上进行短距离冲刺。18luck新利娱乐在线正是这些勇敢的——有时是完全疯狂的——灵魂将摩托车推到了咖啡馆赛之前从未达到的速度。

正是通过咖啡馆赛车,第一辆持续速度超过100英里/小时的摩托车诞生了。虽然20世纪60年代以18luck新利娱乐在线前的一些自行车可以达到100英里每小时,但在过热或出现某种故障之前,它们只能坚持几英里。也正是由于这些持续的高速,事故开始发生,赛车手会失去控制而撞车,或者爆胎,或者受到100种不同情况中的任何一种,并会在人行道上滑倒、翻滚或侧手翻。

在一些撞车事故发生后,咖啡馆赛车手的制服发生了变化。一开始是a皮马衣戴上拉链并系紧,咖啡馆赛车手也是第一批经常使用头盔的人。皮革驾驶手套开始被大量购买,以保护骑手的手,很快,摩托车专用手套出现在市场上。

全皮赛车服,曾经被认为只有像马恩岛TT这样的东西才有必要,但如果你真的想要以最大的速度获得最短的检查点之间的时间,就必须拥有它。

如果没有这些通常相当疯狂和叛逆的骑手,穿着合适的装备以任何速度骑行的流行可能不会发展得这么快
如果没有这些通常相当疯狂和叛逆的骑手,穿着合适的装备以任何速度骑行的流行可能不会发展得这么快。图像通过CafeRacerTV

整个20世纪70年代,专业齿轮制造商开始出现。其中一家公司是1972年在意大利科尔塞雷萨(Colceresa)创立的,创始人是当时年仅20岁的利诺·戴尼塞(Lino Dainese)。制造的第一件齿轮是一套皮革摩托车越野裤但很快,他的装备在其他形式的比赛中也有了需求,因为他积极推广保护装备的使用,并迅速调整生产,尽可能多地瞄准蓬勃发展的市场。

1975年,15次世界赛车冠军贾科莫·阿戈斯蒂尼(Giacomo Agostini)成为第一个由Dainese赞助的职业车手,并穿着全套为大奖赛级使用的皮革比赛。20世纪70年代,全球性的咖啡赛车运动开始慢慢失去动力,那些仍然致力于这项事业的人几乎总是穿着一套Dainese皮革

1975年,贾科莫·阿戈斯蒂尼在雅马哈YZR750赛车上穿着全皮赛车
1975年,戴内斯赞助的第一位骑手贾科莫·阿戈斯蒂尼(Giacomo Agostini)穿着全套比赛皮衣。这辆自行车是雅马哈YZR750。图像通过雅马哈欧盟

利诺·戴恩内斯(Lino Dainese)的装备卖了这么多,他要求他的设计团队开始考虑更多的东西,而不仅仅是骑手要穿的皮革。有没有办法在不增加体积的情况下增加保护?有什么方法可以防止骑手在撞车时滑出皮革时被擦伤烫伤吗?如何保护骑手的背部和脊椎?最后一个问题,也是最中肯的一个问题,是一切的开端。

多年来的盔甲

这一年是1979年,Dainese的设计师们,肩负着上面列出的问题,深入思考如何在不牺牲舒适或笨重的情况下,为他们的产品增加更多的价值和保护。没有人确切地知道它是如何开始的,但其中一位设计师,出于某种原因,想到了一只龙虾,灯泡就在他们的头顶上熄灭了。

如你所知,龙虾的尾巴有铰接的盔甲。如果它们不这样做,它们就不能“跳跃”向前,用尾巴有力地踢住猎物。这种盔甲是由一系列坚硬的、相互锁扣的钢板组成的,逐渐演变成既坚固又轻便的盔甲。1979年下半年,Dainese发行了有史以来第一张摩托车背部保护器这是一系列坚硬的联锁板,由坚固但轻质的塑料制成,背面是抗冲击泡沫。

当然,它卖得并不好。很少有骑手愿意考虑穿“盔甲”去骑马,尽管更有安全意识的骑手和许多专业赛车手购买并使用它们,但需要穿盔甲去骑马仍然被视为一个弱点。然而,一件事改变了一切,证明了盔甲的存在。

第一个背部保护器长什么样
第一个背部保护器长什么样。图像通过PinkBike

利诺·戴尼塞仍然对摩托车比赛充满热情,他坚持他公司赞助的所有车手都要在皮衣下面戴上背部保护套。由于这家意大利装备制造商现在为车队和车手带来了大量的赞助资金,所有人都同意了。弗雷迪·斯宾塞(Freddie Spencer)就是这些赞助的车手之一,他更广为人知的名字是“快弗雷迪”(Fast Freddie),是20世纪80年代最伟大的职业赛车手之一。就在世界锦标赛在南非的快速技术赛道Kyalami Circuit举行前几天,他得到了一个背部保护器。

利诺·戴尼塞坚持让弗雷迪·斯宾塞穿上背部护具,因为他得到了赞助,弗雷迪在开始第一次训练之前就把盔甲套进了皮衣里。当他在赛道上的一条直道上快速行驶时,他的碳后轮本田赛车爆炸了,弗雷迪几乎立刻被撞到了高处。他重重地摔了下来,直挺挺地仰面朝下,摔在一条表示拐弯的路缘上,那在当时是一块凸起的柏油路面。

观众们都屏住了呼吸,因为经常能看到像他这样严重的撞车事故的骑手被担架抬出赛道,痛苦不堪,有时甚至瘫痪。弗雷迪站了起来,这使大家都大吃一惊。不仅如此,他还离开了跑道,完全没有受伤的迹象。后来从他的皮衣中取出背部保护器,很明显,有几块装甲已经裂开了,但他的脊椎没有受伤。

弗雷迪·斯宾塞骑着他1985年的本田NSR 500二冲杆在他的Dainese皮革和穿着Dainese背部保护下面
弗雷迪·斯宾塞骑着他1985年的本田NSR 500二冲杆在他的Dainese皮革和穿着Dainese背部保护下面。正是因为有了背部保护装置,他才得以从一场可能导致瘫痪的车祸中逃生。图像通过澳大利亚摩托车新闻

从那天起,装甲的发展就开始了快速的发展。其他摩托车齿轮制造商,如新成立的摩托车齿轮部Alpinestars,开始研究和设计自己的背部护具。研究了新材料,如粘弹性泡沫,硬壳塑料,甚至是轻质航空航天级铝,与Dainese的第一个背部保护器相同的层状风格。

摩托车皮革也得到了巨大的反思,与第一膝盖滑块随着赛车的速度越来越快,转弯时需要越来越18luck新利娱乐在线深的倾斜。到20世纪90年代中期,摩托车手套开始有了记忆泡沫支撑的坚硬塑料指节,主要由Dainese、Alpinestars和新形成的流行手套驱动Rev 'It齿轮公司在他们的第一件夹克中,缝在肩膀、肘部甚至前臂上的永久附着的盔甲,为我们现在期望每个装备制造商遵循的标准设定了标准。

Rev 'It装备的原始装甲通常是硬塑料衬里有舒适的泡沫,或者在高端部件中,铝衬里有同样的泡沫。但下一个重大发现是,有一种塑料可以被制成具有延展性或坚硬的岩石——当它以柔软、可延展性的形式使用时,它表现出出色的力分布。如果受到足够猛烈的撞击,它甚至会自我粉碎以耗散能量。

这种材料被称为热塑性聚氨酯,也称为TPU。很快,它就成为了背部护具、肘部盔甲、肩膀盔甲、靴子盔甲帽、膝盖滑块等等的首选材料。没有人真正知道是谁发现它是摩托车装备的绝佳材料,但在1995年至1998年之间,它突然出现在所有东西中。

就在新千禧年到来之前,盔甲的下一步来自于一对滑雪板选手。理查德·帕尔默和菲利普·格林白天是材料科学家,周末是熟练的滑雪板运动员。在他们的日常工作中,他们已经开始用一种具有非牛顿性质的膨胀液(由剪切力引起的刚性)进行实验。这种液体可以拿着、倒着、像水一样摇晃,但一旦被用力撞击,它就会立刻变硬,变成固体。

理查德·帕尔默和菲利普·格林在2019年,他们在1999年发明了D3O装甲。
理查德·帕尔默和菲利普·格林在2019年,他们在1999年发明了D3O装甲。图像通过促红细胞生成素

受到滑雪爱好的启发,两人从雪花的自然形状中汲取灵感,将液体与聚合物混合,制成了一种灵活的橡胶状塑料材料,这种材料是六边形矩阵。它随着尸体移动,但在被击中的瞬间,它变硬了。由于矩阵是一组充满三角形的六边形,这是自然界中最坚固的形状之一,它只增加了装甲接受和分配冲击能量的能力。

他们将这种新材料融入到滑雪板夹克中,发现这种材料非常轻,可以随穿着者移动,但当他们在测试中擦身或有时故意摔倒时,这种材料也会为他们“承受撞击”。在为他们新发现的材料申请了专利后,D3O诞生了

摩托车装备制造商几乎立即看到了这种材料的好处,在获得专利的一年内,D3O装甲就被自豪地纳入其中图标齿轮, Alpinestars, KLIM,以及几乎任何你能想到的其他名字。

这激发了一些大公司对非牛顿材料的大量投资,Alpinestars公司在本世纪头十年结束时开发了他们的核子系列装甲。然而,还有另一家新成立的装备公司(最初是制造雪地摩托装备)创新了装甲领域的“下一件大事”,并将我们带到了今天。

摩托车装甲的现在与未来

KLIM成立于1999年,他们看到了非牛顿材料的功效——尽管他们花了很长时间来开发它,但在2010年左右,他们发布了第一个版本的冲击泡沫。不像以前的软泡沫的齿轮公司的产品,用来支持装甲在齿轮的舒适,这一次,泡沫护甲。通过用非牛顿材料制作轻质泡沫,他们的齿轮超轻,但仍然提供与D3O或TPU相同的保护水平。

很快,其他制造商也开始生产超轻泡沫,Rev 'It创新了一系列背部保护装置,这些保护装置由紧密结合的抗冲击泡沫板制成。但KLIM的创新还没有结束。他们最近开发的装甲,出现在短短几年前,Poron XRD,是原来的非牛顿冲击泡沫的进化。

Poron在分子水平上更紧密地结合在一起,使用了一套不同于原始泡沫的材料,但非常轻。它允许空气和水分通过,但在撞击物体时比碳钢更坚硬。

KLIM Poron XRD显示在KLIM达喀尔Pro手套的指关节
KLIM Poron的XRD显示在指关节处KLIM达喀尔专业手套在这里审查。

回顾这些突破,很明显,装甲在创新和进化方面没有任何放缓的迹象。我们在仅仅40多年的时间里就取得了这样的成就,那么未来十年最有可能采取的步骤是什么呢?

最近有一些严肃的研究和发展,将非牛顿泡沫与一种被称为Dyneema的纤维交织在一起。在肉眼看来,它是一种牛仔布,但不要被这种感觉欺骗了,因为这种材料的强度是钢的15倍,耗散能量的效率比芳纶和凯夫拉纤维高出40%,天然防水,在强烈的紫外线下不会褪色或分解。它也很轻,可以浮在水面上,而且天然疏油和耐化学物质。

Dyneema已经被用于摩托车牛仔裤好几年了,通常有芳纶或凯夫拉层,因为它的耐磨性是普通牛仔布的5倍。如果你穿上同样厚度的牛仔牛仔裤和Dyneema牛仔裤,你会在半秒内穿破牛仔,而新材料的牛仔裤只需要不到4秒的时间。

Dyneema:看起来像牛仔布,但耐磨性是牛仔布的5倍,技术上是防弹的。
Dyneema:看起来像牛仔布,但耐磨性是牛仔布的5倍,技术上是防弹的。图像通过Dyneema牛仔裤。

他们的想法是,将Dyneema的强度与冲击泡沫的非牛顿特性混合在一起,就可以制成一种超轻的装甲“三明治”,泡沫层和Dyneema层交替使用。由于冲击泡沫非常灵活,而Dyneema是一种编织纤维织物,盔甲会自然地跟随你的身体运动,甚至比冲击泡沫或D30更好。然而,当你摔倒时,它会提供一层与牛皮相当的额外耐磨层,而冲击泡沫会吸收冲击的能量,并将其分布在整个三明治上。

加州理工学院和新加坡南洋理工大学的科学家目前正在研究的另一种有趣的盔甲形式是一种新型织物,它本质上是一系列3d打印的相互连接的八面体,使用一种化学成分,使每个八面体的作用与非牛顿泡沫相同。它目前的工作名称是“结构化织物”,它的作用就像D3O盔甲一样,但和普通的棉质t恤一样薄。从本质上讲,你可以穿着一件由结构化织物制成的卫衣骑马,而不是把盔甲放在卫衣里就是盔甲.很酷的东西。

来自新加坡南洋理工大学的信息幻灯片,解释了结构织物装甲的工作原理
来自新加坡南洋理工大学的信息幻灯片,解释了结构织物装甲的工作原理。图像通过南大新加坡。

结构化织物的令人兴奋之处在于它也是可调的。例如,沿着前臂、肘部、肩膀和脊柱,你可以将织物编织成这样,在受到冲击时,它会像钢铁一样坚硬,而腋下和身体两侧可以调整得不那么僵硬。这种织物的另一个惊人特性是,它像天然牛皮一样耐磨,但又像棉花一样柔韧。

如果你真的对科学感兴趣,有一个非常关于它的复杂而深入的研究论文:新加坡南洋理工大学结构织物纸

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