Объемно-комбинированная броня



Объемно-комбинированная броня
Объемно-комбинированная броня
Объемно-комбинированная броня
Объемно-комбинированная броня
Объемно-комбинированная броня

 


Владельцы патента RU 2476809:

Закрытое акционерное общество "Научно-производственное объединение специальных материалов" (RU)

Изобретение относится к области разработки средств защиты техники от бронебойных пуль. Объемно-комбинированная броня содержит высокотвердый слой из плотноупакованных керамических цилиндров с выпуклыми торцами, соединенных связующим в монолит и высокопрочный энергоемкий тыльный слой, при этом оси керамических элементов фронтального слоя располагаются под углом 60-85° по отношению к плоскости брони. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и эффективности бронезащиты. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

С появлением высокоэффективных поражающих средств и повышением требований к бронезащите ресурс традиционных металлических броневых материалов оказался исчерпанным, что привело к созданию многослойной комбинированной брони.

Идеология комбинированной защиты заключается в сочетании нескольких слоев разнородных материалов с приоритетными свойствами, включающем фронтальный слой из особотвердых материалов и высокопрочный энергоемкий тыльный слой.

В качестве материалов фронтального слоя используют освоенную в промышленном производстве керамику высшей категории твердости: корунд, карбиды кремния и бора. Задача керамики сводится к нарушению целостности (скалывание, дробление, частичное или полное разрушение) закаленного сердечника вследствие напряжений, возникающих при высокоскоростном взаимодействии хрупких, высокотвердых материалов.

Тыльный удерживающий слой предназначен для погашения кинетической энергии и блокировки осколков, образующихся в результате ударного взаимодействия с керамикой. В качестве тыловых материалов широкое распространение получили металлическая броня и композитные бронематериалы на основе клееных или прессованных высокомодульных арамидных (Kevlar, Twaron, Famaston) или полиэтиленовых (Dyneema) волокон.

Известны технические решения (патент №2180425 и авт.свид. НПО СМ), где комбинированная броня содержит высокопрочный лицевой слой из керамических плиток и энергоемкую подложку из металлических или композитных материалов. Броня такого типа получила широкое распространение для защиты поверхностей с простой геометрией: плоских или имеющих фиксированный радиус.

Однако, если защищаемая поверхность имеет сложный геометрический рельеф, что имеет место на практике применительно к реальным объектам защищаемой военной техники, то керамические плитки не смогут обеспечивать акустический контакт с подложкой, что существенно снижает эффективность бронезащиты, вследствие концентрации и накопления разрушающей энергии в лицевом керамическом слое без частичной передачи ее в подложку.

Поэтому для облицовки сложных геометрических поверхностей используют малоразмерные керамические элементы, как правило в виде тел вращения, наибольшее распространение среди которых получили элементы в виде цилиндров. При этом эффективность работы керамики повышают за счет использования выпуклых покатых торцов с одной или обеих сторон цилиндров. В этом случае при встрече поражающего средства с покатыми поверхностями керамики действует механизм увода или обивания пули с траектории полета, существенно затрудняющий работу по преодолению керамической преграды.

Защиту такого типа с учетом характера ее взаимодействия с поражающими элементами принято называть «дисперсионной» керамической броней. Использование в этом случае малоразмерной керамики обеспечивает, наряду с вышеуказанным, также более высокий по сравнению с плиточным вариантом уровень живучести за счет уменьшения зоны поражения и весьма важную для практики частичную локальную ремонтопригодность.

Из известных типов многослойной брони близкими аналогами к заявляемому изобретению являются технические решения, изложенные в патентах США №5972819, №6112635, №6203908 и патенте РФ №2329455. Общим существенным признаком аналогов является использование во фронтальном слое отдельных плотноупакованных керамических цилиндров с выпуклыми торцами, соединенных связующим в монолит. При этом оси керамических цилиндров расположены по нормали к плоскости последующих слоев.

Вместе с тем из анализа схемы упаковки керамических цилиндров, представленной на рис.1, следует, что пространство, образующееся при сопряжении соседних элементов («стык»), является наиболее уязвимым с точки зрения пробития. При точном попадании в стык или вблизи его, преодоление керамической преграды сводится к скалыванию кромок соседних цилиндров, при этом объем разрушаемого керамического материала, а следовательно, и затрачиваемая на это энергия невелики. Количественные характеристики, рассчитанные для случая использования патрона Б32 винтовки СВД и цилиндров диаметром 14 мм следующие:

- площадь сердечника диаметром 5,8 мм - 26,4 мм2;

- площадь стыкового пространства -7,7 мм2 (~30% от площади сердечника);

- площадь разрушаемых керамических сегментов 3×6,24 мм2 (~70% от площади сечения сердечника).

В этом случае механизм сбивания пули с траектории не действует, более того, свободное от керамики стыковое пространство работает как направляющая, стабилизирующая сердечник в полете.

В итоге низкий уровень взаимодействия с керамикой позволяет полностью или частично сохранить целостность, а следовательно, и высокую пробивную способность сердечника. Вышеизложенное обусловливает нестабильность защитных характеристик рассматриваемых структур, а для того, чтобы гарантированно исключить пробитие при попадании пули в стык цилиндров, потребуется чрезмерное увеличение толщины отдельных слоев, а следовательно, и всей защитной конструкции в целом.

Устранение недостатков, выявленных в конструкциях аналогов, в качестве наиболее близкого из которых выбран патент США №5972819, достигается в предложенном изобретении тем, что фронтальный слой выполнен из керамических цилиндров, расположенных под углом 60-85° к плоскости тылового слоя.

Отклонение осей цилиндров от нормали существенно затрудняет задачу по преодолению сердечником керамической преграды. Так, из анализа схемы упаковки, представленной на рис.2, следует, что при угле наклона 75° площадь стыкового пространства в плане уменьшается более чем в 4 раза (от 7,7 мм2 до 1,8 мм2). В этом случае для прямого проникновения в стык необходимо изменение траектории пули, что качественно снижает пробивающую способность сердечника. При ударе же по прямой объем разрушаемого керамического материала становится значительным, при этом боковые поверхности цилиндров приобретают, наряду с торцами, способность работать на сбивание и увод с траектории пули, становясь дополнительным препятствием на пути сердечника.

В случае если угол наклона керамических цилиндров по отношению к плоскости брони будет более 85°, положительный эффект оказывается незначительным. Результаты проведенных экспериментов показали, что при углах наклона более 85° имеют место случаи пробития композиции с характером поражения аналогичным наблюдавшемуся ранее при испытаниях композиции наиболее близкого аналога.

При углах наклона менее 60° стабильность броневых характеристик обеспечивается неполным образом. Случаи пробития редки, но все же имеют место. При этом поражение тыльного слоя характеризуется глубокими лунками углублений зачастую без пробития, но с надрывами и трещинами на выпучинах с тыла. Снижение бронестойкости при больших углах наклона осей следует связать с локальным уменьшением толщины керамического слоя (проекция m-n, рис.3) за счет смещения торцов соседних элементов при наклоне (с 3 мм при 15° наклона, m-n=7 мм до 7 мм при 30° наклона, m-n=4 мм).

Для обеспечения более полного акустического контакта между высокотвердым, но хрупким лицевым слоем и энергоемким тыльным слоем, а также для повышения технологичности при изготовлении и точности расположения керамических цилиндров, тыльный слой может быть выполнен с рифлением, обеспечивающим фиксацию требуемого геометрического расположения керамических элементов (рис.3).

Эффективность предложенного в изобретении технического решения подтверждена результатами пулевых испытаний. Изготовленный опытный образец (рис.4) включал в себя:

- тыльный слой 150×200×3 мм из закаленной стали марки СПС-43 с твердостью 56-58 HRC;

- фронтальный слой из корундовых цилиндров с выпуклым торцом маркиАЛ1 диаметром 14 мм и высотой 9,5 мм, соединенных в монолит клеевым связующим на основе полиуретана. Угол наклона цилиндров - 75° к плоскости тыльного слоя.

Слои соединены между собой тем же связующим. Обстрел проводился бронебойно- зажигательными пулями Б-32 из винтовки СВД с расстояния 10 м испытания проводились по стандартным методикам в аттестованном центре НПО СМ г.СПб.

Из анализа состояния тыльного слоя после обстрела, представленного на рис.5, следует, что предложенная композиция обладает высоким потенциалом бронестойкости. Так, в районе отпечатков от выстрелов, внедрения в стальной тыл практически не наблюдается, а лунки углублений не превышают 2-3мм.

Уровень бронестойкости комбинированной брони, выполненной в соответствии с предлагаемым изобретением, превышает наиболее близкий аналог на 10-15%.

Заявленное техническое решение по структуре многослойной брони является новым, так как совокупность отличительных признаков изобретения, в том числе и в частных случаях, неизвестна из литературных данных и практического опыта работ в этой области.

Решение имеет изобретательский уровень, так как предложенное не следует явным образом для специалиста из анализа отечественного и зарубежного уровня техники.

Заявленное решение промышленно применимо для защиты техники от бронебойных пуль, что следует из результатов проведенных натурных испытаний образцов.

При практическом внедрении изобретения следует иметь в виду, что направление отклонения осей керамики от нормали может быть изменено для различно ориентированных поверхностей и панелей техники и выбираться с учетом приоритетного направления обстрела защищаемой поверхности. Это обстоятельство позволяет существенно расширить диапазон вариантов использования изобретения.

1. Объемно-комбинированная броня, содержащая высокотвердый слой из плотно упакованных керамических цилиндров с выпуклыми торцами, соединенных связующим в монолит и высокопрочный энергоемкий тыльный слой, отличающаяся тем, что оси керамических элементов фронтального слоя располагаются под углом 60-85° по отношению к плоскости брони.

2. Броня по п.1, отличающаяся тем, что тыльный слой выполнен с рифлением, обеспечивающим фиксацию требуемого геометрического положения керамических элементов.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области индивидуальной защиты человека и касается материала, защищающего от колющего и баллистического ударов, и способа его изготовления.

Изобретение относится к разработке композиционных материалов и конструкций, используемых для защиты людей и объектов от воздействия поражающих элементов огнестрельного оружия.

Изобретение относится к элементам системы защиты от баллистических поражающих элементов и холодного оружия. .

Изобретение относится к броневой преграде для защиты объектов от поражения различными типами боеприпасов. .
Изобретение относится к гибким панелям, содержащим слоистые материалы для применения в области мягкой пуленепробиваемой одежды. .

Изобретение относится к комбинированным средствам индивидуальной защиты и транспортировки индивидуальной боевой и походной экипировки. .

Изобретение относится к средствам бронезащиты и может быть использовано автономно или в составе бронежилетов и других технических средств защиты человека. .

Изобретение относится к области вооружения и экипировки, к разработкам средств защиты и может быть использовано для изготовления бронезащиты ног саперов и сотрудников спецподразделений.
Изобретение относится к области индивидуальной защиты человека от огнестрельного и холодного оружия, а именно к бронежилетам, щитам. .

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты работников сельскохозяйственного производства

Изобретение относится к технологии производства баллистически стойких изделий, в частности, композиционных материалов, имеющих высокую прочность на истирание
Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты от поражения пулями, осколками и холодным оружием с одновременным поддержанием человека на поверхности воды
Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты от поражения нулями, осколками и холодным оружием с одновременным поддержанием человека на поверхности воды

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты от поражения пулями, осколками и холодным оружием, а именно к защитным жилетам

Изобретение относится к специальному снаряжению, предназначенному для индивидуальной защиты от огнестрельного оружия и транспортировки элементов экипировки

Изобретение относится к текстильной и легкой промышленности и касается устойчивого к пробиванию изделия для изготовления защитной одежды, такой как пуленепробиваемые жилеты. Изделие содержит множество слоев тканых полотен из нитей с разрывным удлинением менее 8%, измеренным по EN 12562, при этом в пределах, по меньшей мере, одного отдельного слоя тканого полотна имеются, по меньшей мере, две группы областей. Области первой группы обладают первой плотностью DG1 ткани по Вальцу, равной от 8% до 80%. Области второй группы обладают второй плотностью DG2 ткани по Вальцу, равной от 8% до 80%. Разница между DG1 и DG2 составляет, по меньшей мере, 3%. Изобретение обеспечивает создание изделия, обладающего высокими антибаллистическими свойствами. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл., 3 пр.

Изобретение относится к области вооружения и экипировки, к разработкам средств защиты и может быть использовано для изготовления бронезащиты, преимущественно от осколков, ног саперов и сотрудников спецподразделений. Способ изготовления броневставки для поножей защиты голени и бедра из полимерных композиционных материалов, при котором на оправку наматывают баллистические слои спиральных обоих направлений и кольцевых жгутов из арамидных волокон, пропитанных эластичным синтетическим связующим, приформовывают подложку нетканого материала из арамидных волокон, расчесанных и разрыхленных до извитых мононитей, пропитанного тем же связующим, соединяя ее встык вдоль оправки, затем со стороны, противоположной этому стыку, укладывают обечайку бронеэкрана из высокотвердого материала, например керамическую, приматывая ее более чем двумя витками нити, на полувитки нитей, перекрывая стык подложки, укладывают аналогичную симметричную обечайку, располагая в зазорах между керамикой легко разрушаемый материал, например гипс или деревянную рейку, приматывая уже обе обечайки аналогичной нитью, окончательно бронеэкран прижимают сначала спиральным слоем, аналогичным баллистическому, затем кольцевым. Техническим результатом изобретения является создание более технологичной броневставки повышенной надежности работы. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к снаряжению спасателей в сфере чрезвычайных ситуаций. Легкий защитный костюм спасателя с защитным жилетом состоит из брюк с чулками, рубахи с капюшоном, двупалых перчаток и подшлемника. Защитный жилет от электромагнитного излучения состоит из тканевой подкладки, которая соединена с защитной оболочкой. В тканевой подкладке закреплены упругие каркасные стойки посредством фиксаторов па поясном ремне. Защитная оболочка крепится на упругих каркасных стойках и выполнена трехслойной. Первый слой обращен в окружающую оператора среду и выполнен в виде связанных между собой колец. Третий слой обращен к телу оператора и выполнен из перфорированного полимерного материала. Второй слой расположен между первым и третьим слоями и выполнен упругим из упругих сетчатых элементов. В качестве материала колец использована нержавеющая сталь, которая обработана композиционным материалом с повышенными защитными свойствами от электромагнитного излучения. Технически достижимый результат - повышение эффективности защиты спасателя от электромагнитного воздействия. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх