Сэндвич-панель
Владельцы патента RU 2484411:
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Технический Центр Информационные Технологии" (RU)
Изобретение относится к конструкциям панелей типа сэндвич для зданий и сооружений, требующих броневой защиты. Сэндвич-панель включает в себя композицию, состоящую из слоев, последовательно размещенных в направлении поражающего воздействия, слоя из стали, слоя, основной составляющей которого является керамика, выполненного из отдельных керамических элементов, полученных спеканием, соединенных высокоэластичным связующим, и слоя-подложки из стали или алюминиевого сплава. Слой из стали выполнен из пластин, уложенных, как минимум, в два ряда со смешением относительно друг друга. Пластины выполнены толщиной 2,0-8,0 мм, площадью 4,0-64,0 мм2, твердостью не менее 360 НВ, шероховатостью поверхности не более Ra 0,8. Основа керамического слоя выполнена из керамических элементов, которые уложены, как минимум, в два ряда, а элементы меньших размеров размещаются во впадинах, образованных элементами большего размера. Поверхностные слои сэндвич-панели выполнены из металлических листов или одного металлического листа, а второго из стекломагниевого листа, облицованного с лицевой стороны декоративным покрытием. Теплоизоляционные слои выполнены в виде слоя из минеральной ваты или чередующихся слоев минеральной ваты и пенополиуретана. Повышается безопасность и защищенность возводимого здания. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к конструкциям панелей типа сэндвич и применяется в современном промышленном, военном и гражданском строительстве, а именно для изготовления наружных ограждающих конструкций, противопожарных перегородок, теплоизоляционных конструкций зданий и сооружений требующих броневой защиты.
Сэндвич-панели, используемые в военном строительстве, стационарных, быстровозводимых объектов с требованием броневой защиты, должны обладать высокими теплоизоляционными свойствами при минимальной толщине панели, высокой прочностью и звукоизоляцией, огнестойкостью и высокой степенью защиты техники и живой силы от поражения стрелкового, включая снайперское, оружия.
Известно устройства для защиты стационарных и транспортных средств (RU 2196952). Устройство включает шторы из стальных сеток типа рабицы или панцирных, размещенные под углом к защищаемому объекту, при этом оно снабжено броневой частью, выполненной в виде трех слоев, прилегающих друг к другу без зазора, при этом наружный слой выполнен из высокопрочной стали с высокой твердостью и имеет толщину, равную калибру пули, второй слой изготовлен из высокотвердой пористой керамики, поры которой наполнены химически активным веществом с окислительными свойствами, и имеет толщину, равную 10…15 калибрам пули, третий слой выполнен из пластичного материала толщиной 0,5…1,0 калибра пули. Кроме этого для защиты объектов в транспортных средствах шторы из стальных сеток размещены в несколько ярусов на наружной или внутренней стороне борта транспортного средства и имеют просвет ячейки не более 0,5 калибра пули.
Недостатками данного устройства применительно к условиям защиты стационарных быстровозводимых объектов являются: низкая степень защиты объекта от воздействия пуль стрелкового оружия калибром от 5,45 до 12,7 мм.
Известно техническое решение (RU 68674, вариант 1), направленное на обеспечение такой же степени защиты объекта от воздействия пуль стрелкового оружия и кумулятивных гранат ручных гранатометов, но более простое в изготовлении. Согласно данному техническому решению многослойная бронезащита включает в себя последовательно размещенные в направлении поражающего воздействия слой из высокопрочной броневой стали, слой, основной составляющей которого является керамика, и слой-подложку. Слой из высокопрочной броневой стали выполняется толщиной 2…8 мм. При этом выбирается сталь, которая имеет твердость не менее 363 НВ, что соответствует диаметру отпечатка не более 3,2 мм (испытание стальным шариком диаметром 10 мм при нагрузке 3000 кгс и выдержке при нагрузке 10 сек) или не менее 39 HRc (испытание алмазным конусом при нагрузке 150 кг, шкала С). Слой, основной составляющей которого является керамика, выполняют толщиной не менее 10 мм из отдельных керамических элементов, соединенных высокоэластичным связующим, которое преимущественно представляет собой полиуретан или резину. Керамические элементы имеют, например, цилиндрическую или сферическую форму и изготовляются посредством спекания, например, оксида алюминия, карбида бора, карбида кремния, нитрида кремния или иных неорганических соединений. Слой-подложка изготавливается из материала, пластичность которого выше, чем у первого слоя. Это также может быть сталь, при этом слой-подложка имеет толщину 2…10 мм. К лучшим результатам приводит изготовление слоя-подложки из алюминиевого сплава с толщиной 4…20 мм. Для более надежного улавливания осколков бронезащиты и боеприпаса после слоя-подложки может возникнуть необходимость дополнительного закрепления нескольких слоев (преимущественно от 4 до 30 слоев) арамидной ткани на основе волокон типа Тварон, Кевлар, Русар, Тексар или им подобного материала. Для той же цели после слоя-подложки может быть дополнительно закреплен, по меньшей мере, один экран из высокомодульного полиэтилена. Данное техническое решение принято в качестве прототипа. Недостатками данного устройства применительно к условиям защиты стационарных быстровозводимых объектов являются: низкая степень защиты объекта от воздействия пуль стрелкового оружия калибром от 5,45 до 12,7 мм. Кроме этого данная многослойная композиция не обладает высокими теплоизоляционными свойствами и звукоизоляцией.
В настоящее время слоистые панели типа сэндвич, используемые для быстровозводимых стационарных объектов, производят с центральным слоем, выполненным из пенопласта на основе полистирола (пенополистирол) или из минеральной ваты. Такой слой утеплителя размещают между наружной и внутренней обшивками, выполненными из алюминиевых или стальных профилированных листов (RU 2156340).
Задачей является создание конструкции сэндвич-панели, позволяющей возводить объекты военного и промышленного назначения, обеспечивающие безопасность и защищенность оборудования и людей и обеспечивающие комфортное пребывание в данных объектах.
В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в повышении стойкости от поражения стрелковым оружием включая снайперское, тепло- и звукоизоляции.
Указанный технический результат достигается сэндвич-панелью, включающей в себя бронезащитную композицию, состоящую из слоев, последовательно размещенных в направлении поражающего воздействия, слоя из стали, слоя, основной составляющей которого является керамика, толщиной не менее 20 мм, выполненного из отдельных керамических элементов, полученных спеканием, например, оксида алюминия, карбида бора, карбида кремния, нитрида кремния или иных неорганических соединений, соединенных высокоэластичным связующим, преимущественно полиуретаном или резиной, и слоя-подложки из стали или алюминиевого сплава, согласно изобретению слой из стали в бронезащитной композиции выполнен из пластин уложенных, как минимум, в два ряда со смешением относительно друг друга, пластины выполненные толщиной 2,0-8,0 мм, имеют площадь 4,0-64,0 мм2, твердость не менее 360 НВ, шероховатость поверхности не более Ra 0,8, основа керамического слоя выполнена из керамических элементов, при этом элементы уложены, как минимум, в два ряда, а элементы меньших размеров размещаются во впадинах, образованных элементами большего размера, поверхностные слои сэндвич-панели выполнены из металлических листов или одного металлического листа, а второго из стекломагниевого листа, облицованного с лицевой стороны декоративным покрытием, а теплоизоляционные слои выполнены либо в виде одного слоя из минеральной ваты или чередующихся слоев минеральной ваты, и пенополиуретана. Кроме этого стальные пластины в бронезащитной композиции в каждом ряду уложены плотно друг к другу, пластины и ряды с пластинами соединены друг с другом высокоэластичным связующим, преимущественно полиуретаном или резиной, на слое-подложке дополнительно закреплено от 4 до 30 слоев арамидной ткани на основе волокон типа Тварон, Кевлар, Русар, Тексар или им подобного материала, керамические элементы большего размера керамического слоя имеют размер в пределах 0,5-1,0 толщины слоя, при этом элементы меньшего размера располагаются со стороны поражающего воздействия, слой-подложка бронезащитной композиции выполнен из стали и имеет толщину 1,5-5,0 мм, слой-подложка бронезащитной композиции выполнен из алюминиевого сплава и имеет толщину 5,0-10,0 мм, металлические листы покрыты антикоррозийным покрытием, грунтовкой и полимерным покрытием, стекломагниевый лист состоит из хлорида магния, оксида магния, перлита, щебня, стекловолокна и клея, устойчивого к действию огня, при следующих объем.% соотношениях:
| хлорид магния | 35 |
| оксид магния | 45 |
| щебень | 10 |
| перлит | 8 |
| стекловолокно | 1 |
| клей | 1, |
декоративное покрытие стекломагниевого листа состоит из полимерной пленки на бумажной основе.
В отличии от прототипа в предлагаемом решении слой из стали в бронезащитной композиции выполнен из пластин, уложенных, как минимум, в два ряда со смешением пластин относительно друг друга, пластины выполнены толщиной 2,0-8,0 мм, имеют площадь 4,0-64,0 мм2, твердость не менее 360 НВ, шероховатость поверхности не более Ra 0,8. Экспериментально установлено, что при пробитии пулей стрелкового оружия, содержащей твердосплавной сердечник, стальной преграды в виде отдельного листа изменение траектории сердечника практически не происходит, происходит снижение скорости. Предлагается выполнить данный слой из отдельных пластин, уложенных в несколько рядов. В этом случае преграда будет не жесткой, пробить отдельную пластину практически невозможно, при движении сердечника происходит изменение траектории движения. Дальнейшее изменение траектории сердечника происходит в керамическом слое. Слой выполнен из керамических элементов, имеющих высокую прочность на сжатие. Это позволяет им выдерживать высокие давления, возникающие при столкновении с сердечником. Меньшие размеры практически не разрушаются при встрече с сердечником, поэтому сердечник меняет направление движения и теряет скорость. Осколки разбитых керамических элементов задерживаются в слое-подложке и слоях арамидной ткани. Исполнение керамических элементов различных размеров и формы, размещение в несколько слоев, а также размещение элементов меньших размеров во впадинах, образованных элементами большего размера, позволяет практически исключить пробитие сэндвич-панели из стрелового оружия пулями, оснащенными сердечниками из твердого сплава. Исполнение поверхностных слоев сэндвич-панели из металлических листов или одного металлического листа, а второго из стекломагниевого листа, облицованного с лицевой стороны декоративным покрытием, и теплоизоляционных слоев в виде одного слоя из минеральной ваты или чередующихся слоев минеральной ваты и пенополиуретана позволяет сохранять комфортные условия при нахождении людей внутри помещения и создать необходимый температурный режим внутри помещения и звукоизоляцию.
Данное техническое решение поясняется графическим материалом, на котором изображено поперечное сечение сэндвич-панель. Габаритные размеры сэндвич-панели могут быть различными.
Для обеспечения эффективной бронезащиты объектов, находящихся внутри помещения (это могут быть взрывчатые вещества, люди и другие объекты, требующие защиты), от поражающего воздействия боеприпаса (на фигуре не показан) объект сооружается из сэндвич-панелей, которые одновременно является элементом строительной конструкции и щитом.
Сэндвич-панель содержит облицовочный слой из стали 1, бронезащитную композицию, состоящую из слоя 2 металлических пластин, уложенных в несколько слоев и соединенных между собой высокоэластичным связующим, слоя 3 из керамических элементов, при этом элементы уложены, как минимум, в два ряда, а элементы меньших размеров размещаются во впадинах, образованных элементами большего размера и соединенных между собой высокоэластичным связующим, слоя 4 из пластичного материала, слоя 5 из арамидной ткани. Необходимый температурный режим и звукоизоляция обеспечиваются слоем 6, выполненным в виде одного слоя из минеральной ваты или чередующихся слоев минеральной ваты и пеннополиуретана и стекломагниевого листа, состоящего из хлорида магния, оксида магния, перлита, щебня, стекловолокна и клея, устойчивого к действию огня.
1. Сэндвич-панель, включающая в себя бронезащитную композицию, состоящую из слоев, последовательно размещенных в направлении поражающего воздействия, слоя из стали, слоя, основной составляющей которого является керамика, толщиной не менее 20 мм, выполненного из отдельных керамических элементов, полученных спеканием, например, оксида алюминия, карбида бора, карбида кремния, нитрида кремния или иных неорганических соединений, соединенных высокоэластичным связующим, преимущественно полиуретаном или резиной, и слоя-подложки из стали или алюминиевого сплава, отличающаяся тем, что слой из стали в бронезащитной композиции выполнен из пластин, уложенных как минимум в два ряда со смещением относительно друг друга, пластины, выполненные толщиной 2,0-8,0 мм, имеют площадь 4,0-64,0 мм2, твердость не менее 360 НВ, шероховатость поверхности не более Ra 0,8, основа керамического слоя выполнена из керамических элементов, при этом элементы уложены как минимум в два ряда, а элементы меньших размеров размещаются во впадинах, образованных элементами большего размера, поверхностные слои сэндвич-панели выполнены из металлических листов или одного металлического листа, а второго из стекломагниевого листа, облицованного с лицевой стороны декоративным покрытием, а теплоизоляционные слои выполнены либо в виде одного слоя из минеральной ваты, или чередующихся слоев минеральной ваты и пенополиуретана.
2. Сэндвич-панель по п.1, отличающаяся тем, что стальные пластины в бронезащитной композиции в каждом ряду уложены плотно друг к другу, пластины и ряды с пластинами соединены друг с другом высокоэластичным связующим, преимущественно полиуретаном или резиной.
3. Сэндвич-панель по п.1, отличающаяся тем, что на слое-подложке дополнительно закреплено от 4 до 30 слоев ткани на основе волокон типа Тварон, Кевлар, Русар, Тексар или им подобного материала.
4. Сэндвич-панель по п.1, отличающаяся тем, что керамические элементы большего размера керамического слоя имеют размер в пределах 0,5-1,0 толщины слоя, при этом элементы меньшего размера располагаются со стороны поражающего воздействия.
5. Сэндвич-панель по п.1, отличающаяся тем, что слой-подложка бронезащитной композиции выполнен из стали и имеет толщину 1,5-5,0 мм.
6. Сэндвич-панель по п.1, отличающаяся тем, что слой-подложка бронезащитной композиции выполнен из алюминиевого сплава и имеет толщину 5,0-10,0 мм.
7. Сэндвич-панель по п.1, отличающаяся тем, что металлические листы покрыты антикоррозийным покрытием, грунтовкой и полимерным покрытием.
8. Сэндвич-панель по п.1, отличающаяся тем, что стекломагниевый лист состоит из хлорида магния, оксида магния, перлита, щебня, стекловолокна и клея, устойчивого к действию огня, при следующих соотношениях, об.%:
| хлорид магния | 35 |
| оксид магния | 45 |
| щебень | 10 |
| перлит | 8 |
| стекловолокно | 1 |
| клей | 1 |
9. Строительная сэндвич-панель по п.1, отличающаяся тем, что декоративное покрытие стекломагниевого листа состоит из полимерной пленки на бумажной основе.
