Противопульная гетерогенная стальная броня
Владельцы патента RU 2472100:
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" -Госкорпорация "Росатом" (RU)
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" (RU)
Изобретение относится к средствам защиты, в частности к противопульной гетерогенной стальной броне. Броня содержит лицевой и тыльный слои с твердостью лицевого слоя HRC 62-65. Броня получена в результате склеивания лицевого слоя с термически не обработанным тыльным слоем из более вязкого материала с модулем упругости от 1,9×1011 Па до 2,1×1011 Па. Толщина лицевого слоя составляет от 0,5 до 0,8 от общей толщины брони. Достигается улучшение гетерогенной стальной брони от воздействия бронебойных зажигательных пуль стрелкового оружия.
Изобретение относится к средствам защиты индивидуальной, транспортных и стационарных устройств от воздействий пуль стрелкового оружия и может использоваться в различных областях техники и промышленности - в атомной, машиностроении, в банковском деле и др.
Известна двухслойная стальная броня (патент США №3694174, 1972 г.), предназначенная для защиты от бронебойных пуль.
Броня выполнена из двух среднеуглеродистых легированных листов стали, плотно соединенных в брикет, который подвергается термомеханической обработке (горячей прокатке при определенных температурно-временном режиме и степени обжатия) и последующему отпуску в интервале температур 204-482°С. После термомеханической обработки получаем стальную броню с двойными свойствами, характеризующейся значениями твердости HRC 56-60 лицевого слоя и HRC 51-54 тыльного слоя.
Недостатками такой брони является следующее:
1. Данный технологический процесс позволяет изготовить бронезащиту со стабильными термомеханическими свойствами только небольшой толщины и тем самым обеспечивает защиту от пуль малого калибра (до калибра 7,62 мм).
2. Невысокая твердость лицевого слоя и повышенная твердость тыльного слоя, не способствует разрушению пули лицевым слоем и гашения энергии удара пули в более вязком тыльном слое.
3. Гетерогенная стальная броня получается в результате сложной и трудоемкой термомеханической обработки двух среднеуглеродистых легированных листов стали (горячая прокатка при определенном температурно-временном режиме и степени обжатия).
Известна противопульная гетерогенная стальная броня (п. РФ №2090828, 20.09.1997), предназначенная для защиты от пуль стрелкового оружия.
Броня, содержащая лицевой и тыльный слои, получается в результате высокотемпературной химико-термической обработки лицевой поверхности детали из низкоуглеродистой легированной стали. Твердость лицевого и тыльного слоев составляет HRC 62-67 и 46-51 соответственно и толщины лицевого слоя 20-40% от общей толщины брони.
Недостатками такой брони является следующее:
1. Данный технологический процесс позволяет изготовить бронезащиту со стабильными термомеханическими свойствами только небольшой толщины и тем самым обеспечивает защиту от пуль малого калибра (до калибра 7,62 мм).
2. Малая толщина лицевого слоя 20-40% от общей толщины брони не способствует полному разрушению пули и тем самым приводит к пробитию более вязкого тыльного слоя.
3. Гетерогенная стальная броня получается в результате сложной и трудоемкой высокотемпературной химико-термической обработки.
Гетерогенная стальная броня по п. РФ №2090828 выбрана в качестве прототипа.
Задачей, стоящей перед авторами предлагаемого изобретения, является разработка надежной гетерогенной стальной брони от воздействия бронебойно-зажигательных пуль стрелкового оружия с минимальными затратами на габариты.
Техническим результатом предлагаемого решения является повышение защитных свойств гетерогенной стальной брони за счет образования в лицевом стальном слое конуса разрушения (по аналогии с керамическим слоем), что позволит распределять энергию удара на большую площадь и снизить контактные давления на следующий за ним слой.
Технический результат достигается тем, что в качестве лицевого слоя используется сталь с HRC 62-65 и толщиной от 0,5 до 0,8 от общей толщины брони, следующий за ним тыльный слой выполнен из более вязкого материала с модулем упругости от 1,9·1011 Па до 2,1·1011 Па. Слои между собой соединены с помощью клея.
Стойкость к воздействию бронебойно-зажигательных пуль стрелкового оружия и, как следствие, повышение надежности заявляемой гетерогенной стальной брони достигается за счет того, что при попадании пули в лицевой металлический слой толщиной от 0,5 до 0,8 от общей толщины брони происходит ее разрушение, а образовавшиеся осколки улавливаются тыльным слоем. Экспериментально установлено, что выполнение лицевого металлического слоя меньшей толщины чем 0,5 от толщины гетерогенной стальной брони не обеспечивает разрушение сердечника пули и тем самым приводит к пробитию стального тыльного слоя. И наоборот, выполнение лицевого металлического слоя большей толщины чем 0,8 от толщины гетерогенной стальной брони, хотя и обеспечивает разрушение сердечника пули, приводит к значительному увеличению массы и габаритов гетерогенной стальной брони. Тыльный слой из металла с модулем упругости от 1,9·1011 Па до 2,1·1011 Па, т.е. достаточно жесткий слой, практически без пластических деформаций улавливает осколки разрушенного сердечника и металлического твердого слоя и поглощает остаточную энергию удара.
Таким образом, соединение двух металлических слоев с разными механическими характеристиками (лицевого слоя с термически не обработанным тыльным слоем) при помощи клея приводит к гарантированному разрушению сердечника бронебойно-зажигательной пули и исключению пробития тыльного слоя. Все это обеспечивает повышение надежной гетерогенной стальной брони от воздействия бронебойно-зажигательных пуль стрелкового оружия. Данное техническое решение позволяет разрабатывать гетерогенную стальную броню, стойкую к любому типу и калибру пуль.
Гетерогенная стальная броня работает следующим образом.
При попадании пули в лицевой твердый слой происходит образование в нем конуса разрушения и распределения энергии удара на большую площадь. Большая твердость лицевого слоя дробит сердечник на осколки, а достаточно жесткий тыльный слой улавливает осколки разрушенного сердечника и металлического твердого слоя и поглощает остаточную энергию удара.
В качестве примера конкретного промышленного выполнения гетерогенной стальной брони предложено следующее исполнение.
Лицевой металлический слой выполнен из термообработанной стали ШХ15 с твердостью HRC 62-65 толщиной 10 мм. Тыльный слой выполнен из стали 12Х18Н10Т толщиной 5 мм с модулем упругости Е=1,98×1011 Па. Поверхностная плотность брони составляет - 120 кг/м2.
Заявляемая конструкция позволяет решить поставленную задачу по разработке надежной гетерогенной стальной брони от воздействия бронебойно-зажигательных пуль стрелкового оружия и получить новый технический результат.
Проведенные испытания на моделях подтвердили заявляемый технический результат.
Противопульная гетерогенная стальная броня, содержащая лицевой и тыльный слои с твердостью лицевого слоя HRC 62-65, отличающаяся тем, что она получена в результате склеивания лицевого слоя с термически не обработанным тыльным слоем из более вязкого материала с модулем упругости от 1,9·1011 Па до 2,1·1011 Па, толщина лицевого слоя составляет от 0,5 до 0,8 от общей толщины брони.
