Многослойная комбинированная броня


 


Владельцы патента RU 2558962:

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

Изобретение относится к области разработки средств защиты техники от бронебойных пуль. Многослойная комбинированная броня содержит высокотвердый фронтальный слой из керамического блока или элементов, соединенных связующим в монолит, высокопрочный энергоемкий тыльный слой и промежуточный слой. Промежуточный слой выполнен из пластичного материала, имеющего предел текучести 0,05-0,5 от предела текучести тыльного слоя. Достигается повышение бронестойкости комбинированной брони за счет увеличения плотности акустического контакта между слоями.

 

Изобретение относится к области разработки средств защиты техники от бронебойных пуль.

Прогресс в создании высокоэффективных поражающих средств и определяемое им повышение требований к бронезащите обусловило создание 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 керамику высшей категории твердости, при этом задача ее сводится к разрушению закаленного сердечника, вследствие напряжений, возникающих при их высокоскоростном взаимодействии. Тыльный удерживающий слой предназначен для погашения кинетической энергии и блокировки осколков, образующихся в результате ударного взаимодействия пули с керамикой.

Известны технические решения, предназначенные для защиты поверхностей, имеющих сложный геометрический рельеф, - патенты США №5972819 А, 26.10.1999; №6112635 А, 05.09.2000, №6203908 В1, 20.03.2001; патент РФ №2329455, 20.07.2008. Общим в этих решениях является использование в фронтальном высокотвердом слое малоразмерных керамических элементов, 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 овальными поверхностями керамики действует механизм увода или сбивания пули с траектории полета, существенно затрудняющий работу по преодолению керамической преграды. Кроме того, использование в этом случае малоразмерной керамики обеспечивается более высокий по сравнению с плиточным вариантом уровень живучести за счет существенного уменьшения зоны поражения и весьма важная для практики частичная локальная ремонтопригодность конструкций.

Вместе с тем высокая эффективность работы многослойной брони определяется не только свойствами материалов основных слоев, но и условиями их взаимодействия при высокоскоростном ударе, в частности акустическим контактом керамического и тыльного слоев, обеспечивающим возможность частичной передачи упругой энергии в тыльную подложку.

Современные представления о механизме ударного взаимодействия бронебойного сердечника и комбинированной защиты состоят в следующем. На первоначальном этапе при встрече сердечника с броней внедрения его в керамику не происходит ввиду того, что последняя обладает существенно большей твердостью по сравнению с таковой у сердечника, далее происходит разрушение сердечника за счет генерирования в нем высоких напряжений, возникающих при торможении о керамическую преграду, и определяется сложными волновыми процессами, происходящими при этом. Степень разрушения сердечника в основном определяется временем взаимодействия до момента разрушения керамики, при этом акустический контакт между слоями играет ключевую роль в увеличении этого времени за счет частичной передачи упругой энергии в тыловой слой с последующим поглощением и рассеиванием ее.

Известно техническое решение, изложенное в патенте США №6497966 В2, 24.12.2002, где предложена многослойная композиция, состоящая из лицевого слоя, выполненного из керамики или сплава с твердостью выше 27 HRC, промежуточного слоя из сплавов с твердостью менее 27HRC и тыльного слоя из полимерного композиционного материала. При этом все слои скреплены между собой полимерным намоточным материалом.

По сути дела, в этом случае речь идет о двухслойной композиции разрушающего фронтального слоя, изготовленной из материалов, отличающихся по твердости. В рекомендациях авторов этого технического решения предлагается в менее твердом слое использовать углеродистые стали, при этом вопросы об энергетическом обмене фронтального и тыльного слоев не рассматриваются, а предложенный класс материалов не может по своим свойствам служить активным участником переноса упругой энергии в тыловой слой.

Решение вопросов взаимодействия фронтального и тыловых слоев предложено в патенте РФ №2329455, 20.07.2008, который по совокупности общих признаков является наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению и выбран в качестве прототипа. Авторы предлагают использование промежуточного слоя в виде воздушного зазора или упругого материала.

Однако предложенные решения обладают рядом существенных недостатков. Так, на начальном этапе взаимодействия с керамикой упругий волновой предвестник разрушения достигает тыльной поверхности ее и вызывает ее перемещение.

При схлопывании зазора удар внутренней поверхности керамики о подложку может вызывать досрочное разрушение керамики и, следовательно, ускоренное пробитие керамической преграды. Чтобы избежать этого, необходимо или существенно увеличивать толщину керамики, что приведет к неприемлемому увеличению массы брони, или увеличивать толщину зазора, что снизит эффективность защиты из-за раздельного (поэтапного) разрушения отдельных слоев.

Во втором варианте авторы прототипа предлагают поместить между слоями упругую прослойку, которая должна предохранить керамику от разрушения при ударе о тыльную броню. Однако из-за низкого характеристического импеданса упругого материала прослойка не сможет обеспечить акустического контакта слоев, что приведет к локализации энергии в хрупкой керамике и ее досрочному разрушению.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение бронестойкости комбинированной брони.

Техническим результатом изобретения является повышение бронестойкости комбинированной брони за счет увеличения плотности акустического контакта между слоями.

Недостатки прототипа можно устранить, если промежуточный слой будет выполнен из пластичного материала с определенными свойствами, обеспечивающего акустический контакт слоев и передачу упругой энергии в тыл. Вышеуказанное достигается если предел текучести промежуточного слоя составляет 0,05-0,5 от предела текучести материала тыльного слоя.

При наличии промежуточного слоя, выполненного из пластичного материала с пределом текучести 0,05-0,5 от предела текучести материала тыльного слоя, в процессе перемещения керамики под действием упругого волнового предвестника происходит устранение неплотностей и мелких зазоров в прилегающих слоях благодаря пластической деформации последнего. Кроме того, под действием волн напряжений возрастает его плотность, а следовательно, его характеристический импеданс. Все это в совокупности приводит к увеличению плотности акустического контакта между слоями и повышает долю энергии, передаваемой и рассеиваемой в тыльном слое. В результате, за счет наличия промежуточного слоя, выполненного из пластичного материала с пределом текучести 0,05-0,5 от предела текучести материала тыльного слоя, энергия ударного взаимодействия распределяется по всем слоям комбинированной брони, при этом эффективность ее работы существенно возрастает, так как время взаимодействия до разрушения керамики повышается, что, в свою очередь, обеспечивает более полное разрушение высокотвердого сердечника.

Промежуточный слой с пределом текучести более 0,5 предела текучести тыльного слоя не обладает достаточной пластичностью и не приводит к желаемому результату.

Выполнение промежуточного слоя из пластичного материала с пределом текучести менее 0,05 от значения предела текучести материала тыльного слоя не приведет к желаемому результату, так как его выдавливание в процессе ударного взаимодействия происходит слишком интенсивно и описанное выше влияние на механику процессов взаимодействия не оказывается.

Предложенное техническое решение было опробовано в условиях испытательного центра НПО СМ г. Санкт-Петербург. Керамический слой в опытном образце 200×200 мм был изготовлен из корундовых цилиндров марки AJI-1 диаметром 14 мм и высотой 9,5 мм. Тыльный слой изготовили из броневой стали марки Ц-85 (предел текучести = 1600 МПа) толщиной 3 мм. Промежуточный слой изготовили из алюминиевой фольги марки АМЦ (предел текучести=120 МПа) толщиной 0,5 мм. Соотношение пределов текучести промежуточного и тыльного слоев составляет 0,075. Керамические цилиндры и все слои были склеены между собой полимерным связующим на основе полиуретана.

Результаты натурных испытаний показали, что предложенный вариант комбинированной бронезащиты имеет бронестойкость на 10-12% выше по сравнению с прототипом, где промежуточный слой выполнен из упругого материала.

Многослойная комбинированная броня, содержащая высокотвердый фронтальный слой из керамического блока или элементов, соединенных связующим в монолит, высокопрочный энергоемкий тыльный слой и промежуточный слой, отличающаяся тем, что промежуточный слой выполнен из пластичного материала, имеющего предел текучести 0,05-0,5 от предела текучести тыльного слоя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системам реактивной защиты для защиты неподвижных и движущихся объектов от поражающих элементов. Система неподвижно или подвижно установлена или может устанавливаться на обращенной к поражающему элементу (3) стороне подлежащего защите объекта (1) и содержит по меньшей мере одну расположенную под некоторым углом (2) наклона относительно направления поражающего элемента защитную поверхность (4).

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении броневых листов из (α+β)-титанового сплава. Способ изготовления броневых листов из (α+β)-титанового сплава включает подготовку шихты, выплавку слитка состава, мас.%: 3,0-6,0 Al; 2,8-4,5 V; 1,0-2,2 Fe; 0,3-0,7 Mo; 0,2-0,6 Cr; 0,12-0,3 О; 0,010-0,045 С; <0,05 N; <0,05 Н;<0,15 Si; <0,8 Ni; остальное - титан.

Изобретение относится к броневым конструкциям. Устройство защиты от противотанковых кумулятивных гранат представляет собой экран.

Группа изобретений относится к области транспортного машиностроения. Способ установки стекол при бронировании автомобиля по первому варианту заключается в том, что бронированные стекла устанавливаются за штатными при помощи рамки, соединяемой с заходной частью стекла и повторяющей форму стекла, и крепежных элементов.

Изобретение относится к бронированным объектам, преимущественно к электрифицированным танкам с динамической (реактивной) броневой защитой. Бронированный объект содержит защитное устройство динамического типа, которое включает в себя элементы с корпусом и крышкой, установленные на части площади внешней поверхности объекта.

Изобретение относится к искусственным плавленым силикатным керамическим материалам, в частности к составам каменного литья, и предназначено для изготовления пулезащитных броневых пластин (плит) бронежилетов.
Изобретение относится к средствам активной защиты танков и других бронеобъектов. Активная броня содержит ячейки, заполненные взрывчатым веществом.

Изобретение относится к средствам активной защиты танков и других бронеобъектов. Активная броня содержит ячейки (1), в которых находится круглый вкладыш (2) с полыми полуоткрытыми выпуклостями (3).

Группа изобретений относится к производству многослойных гибких броневых материалов для средств индивидуальной защиты. Способ противодействия многослойной брони движению пули, осколка заключается в том, что чередуют слои высокомодульных волокон с веществами, усиливающими противодействие, которые размещают в ячейках, образованных слоями высокомодульных волокон.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве стальных листов бронезащитного назначения для легкобронированных боевых машин, летательных аппаратов, средств индивидуальной защиты.

Изобретение относится к оборонной технике и предназначено для проведения испытаний лицевых металлических преград - основы гетерогенных защитных структур. Способ включает выстреливание бойков со скоростью, большей скорости удара, определение и замер глубины ударного внедрения бойка диаметром d в поверхность металла h (глубина каверны). При этом скорость удара больше или меньше ожидаемой минимальной скорости сплошных пробитий. Определение предельной (минимальной) скорости сплошных пробитий, выше которой получаются сплошные пробития, а ниже - только закономерные пробития, на фоне линейной зависимости малых значений глубины каверны h от скорости удара; преимущества квантованных скоростей удара; однозначных и малых двузначных квантовых чисел n для всех скоростей, на которых получены пробития или каверны увеличенной глубины. Достигается определение наличия и преимущества квантованных скоростей удара, а также повышение точности определения минимальной скорости сплошных пробитий. 4 ил.

Изобретение относится к военной технике, в частности к конструкции броневой защиты, предназначенной для противодействия кумулятивным боеприпасам. Динамическая защита содержит корпус, в котором расположены две параллельные металлические пластины, детонаторы, равномерно расположенные в зазоре между металлическими пластинами, датчики определения координат проникающей кумулятивной струи, закрепленные на внутренних поверхностях пластин. В зазоре между металлическими пластинами расположены сосуды, заполненные жидкостью, внутри сосудов жестко закреплены детонаторы, выполненные в виде управляемых электрических разрядников, силовые электроды которых соединены проводами с выходом электрического накопителя энергии, а поджигающие электроды электрически соединены с выходом генератора поджигающих импульсов, вход которого электрически соединен с датчиками определения координат кумулятивной струи. Достигается повышение надежности работы динамической защиты. 1 ил.

Изобретение относится к средствам защиты техники и экипажа от пуль, осколков и гранатометных гранат. Защитный композитный материал содержит сэндвич, включающий в себя по меньшей мере три слоя, склеенных между собой. Первый и второй слои сэндвича включают в себя по меньшей мере два препрега и уголки титанового сплава или алюминиевого сплава. Третий слой защитного композита имеет сотовую конструкцию и изготавливается из полиуретана. Первый и второй слои сэндвича включают в себя монолиты, образованные из углового профиля. Полки углового профиля расположены под углом 45° к плоскости рабочей поверхности защитного композита. Уголки титанового сплава или алюминиевого сплава соединены между собой по меньшей мере двумя препрегами. Волокна препрега содержат корундовые нанотрубки на поверхности волокна из полиэтиленовой нити, или из стеклонити, или из базальтовой нити, или из ткани, или жгута, или ленты. Достигается повышение защитных свойств за счет конструкции брони. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к бронированным объектам, главным образом к танкам с динамической броневой защитой, и одновременно к средствам маскировки военных объектов с помощью маскировочного покрытия, закрепленного на поверхности объекта. Защитное устройство бронированного военного объекта содержит съемно закрепляемые на участках брони объекта маскировочные квадратные элементы-модули с камуфляжным рисунком в цветовом ассортименте и с выбором той или иной индивидуальной четырехпозиционной ориентацией. В устройстве предусмотрены распределенные по поверхности объекта элементы динамической защиты со съемными квадратными крышками, а маскировочные элементы-модули выполнены в виде жестких пластин, взаимозаменяемых с упомянутыми крышками элементов динамической защиты, с возможностью оперативного изменения камуфляжного рисунка путем замены и/или перестановки двухфункциональных, таким образом, элементов-модулей между элементами динамической защиты. Достигается оперативность замены средств маскировки путем частного применения принципа многофункциональности узлов и деталей машин к элементам динамической защиты и средств маскировки. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх