Бронезащита

Изобретение относится к средствам защиты от бронебойных пуль и снарядов, в частности к используемым для этих целей композитным броням. Бронезащита в виде совокупности бронеплиток, каждая из которых включает металлическую, полимерную или композитную подложку и скрепленный с ней слой керамического материала с пустотами, заполненными полимером, помещенные в оболочку из полимерного или композитного материала. Слой керамического материала с пустотами выполнен с топологией трижды периодической поверхности минимальной энергии. Слой керамического материала с пустотами может быть выполнен с топологией нескольких различных между собой трижды периодических поверхностей минимальной энергии. Достигается повышение защиты без увеличения массы и габаритов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к средствам зашиты от бронебойных пуль и снарядов, в частности, к используемым для этих целей композитным броням, и может быть использовано для защиты людей, транспортных средств, воздушных и морских судов и т.д.

В течение многих лет для защиты человека и техники использовали металлическую броню из специальных броневых сталей. Эта броня была эффективна для защиты от пуль и снарядов с «мягким» сердечником, выполненным из свинца, медных сплавов или не легированных неупрочненных сталей. Однако после создания и внедрения бронебойных пуль и снарядов с сердечником из упрочненных сталей или специальных твердых материалов эта броня стала неэффективной.

Это обстоятельство стало причиной разработки новых типов конструкции брони, в частности, композитной брони.

Для оценки новизны заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленным устройством признаков.

Известны различные виды композитной брони, например слоистая броня, по патенту США №6497966, состоящая из наружного слоя, выполненного из керамики или сплава с твердостью выше 27HRC, промежуточного слоя из алюминиевого или другого сплава с твердостью менее 27HRC и тыльного слоя из полимерного композиционного материала, причем все три слоя скреплены между собой полимерным намоточным композиционным материалом. Недостатками этого технического решения являются большой вес, низкая эксплуатационная надежность и малая живучесть конструкции.

Известна композитная броня по патенту США №5972819, которая содержит дробяще-отклоняющий и задерживающий слои. Дробяще-отклоняющий слой состоит из отдельных корундовых элементов, выполненных в виде цилиндров с полыми торцами и соединенных в единую панель.

Оси этих элементов расположены по нормали к наружной поверхности брони. Удерживающий слой выполнен из конструкционного материала на основе (Kevlar) или полиэтиленовых волокон (Dyneema) и полимерной матрицы, обеспечивает эффективное поглощение и рассеивание энергии пули. Недостатком этого технического решения его является то, что все положительные свойства брони реализуются лишь при использовании в качестве задерживающего слоя дорогих волокнистых материалов (Dyneema, Kevlar).

Известна композитная броня по патенту РФ №2329455, содержащая дробяще-отклоняющий слой, состоящий из отдельных корундовых элементов, выполненных в виде цилиндров с одним или двумя выпуклыми торцами, соединенных в единую панель связующим на основе полимеров и расположенных своими осями по нормали к наружной поверхности брони, и задерживающий слой, отличающаяся тем, что задерживающий слой выполнен из алюминиевого сплава или стали, дробяще-отклоняющий и задерживающий слои размещены с зазором более 1 мм или между дробяще-отклоняющим и задерживающим слоями размещен слой материала с модулем упругости при сжатии менее 40 ГПа.

Недостатками данного технического решения, принятого нами в качестве прототипа, является большой вес и малая живучесть композитной брони.

Задача изобретения состоит в создании нового типа бронезащиты на основе более высокотехнологичных материалов и инновационных методов, позволяющих без увеличения массы и габаритов бронезащиты повышать ее защитную функцию.

Сущность заявленного технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше обеспечиваемого изобретением технического результата.

Согласно изобретению бронезащита в виде совокупности бронеплиток, каждая из которых включает металлическую, полимерную или композитную подложку и прикрепленный к ней слой керамического материала с пустотами, заполненными полимером, помещенные в оболочку из полимерного или композитного материала, характеризуется тем, что керамический материал выполнен с топологией трижды периодической поверхности минимальной энергии.

Кроме того, заявленное техническое решение характеризуется наличием ряда дополнительных факультативных признаков, а именно:

- керамический материал может быть выполнен с топологиями нескольких различных между собой трижды периодических поверхностей минимальной энергии.

Технический результат, получаемый при реализации заявленных существенных признаков, состоит в повышении защитных характеристик бронезащиты. Повышение баллистической стойкости бронезащиты обеспечивается за счет использования взамен широко известных бронеплиток относительно простых форм (плоские и радиусные плитки, цилиндры) керамического материала с топологией трижды периодических поверхностей минимальной энергии (ТППМЭ).

Трижды периодические поверхности с минимальной энергией являются минимальными поверхностями, поскольку основаны на принципе создания наименьшей площади с данной замкнутой кривой в виде границы (пример - мыльная пленка, покрывающая проволочную петлю). Минимальные поверхности являются поверхностями с нулевой средней кривизной. Все эти поверхности являются метрически идентичными, непрерывная деформация представляет собой изгибание поверхности. Таким образом, энергия нагружения распределяется в такой системе наиболее оптимальным путем.

Такой подход обеспечивает увеличение диссипации энергии нагружения (пуля, кумулятивный снаряд и т.д.) по сравнению с традиционными конструкциями. Конструкция элементов должна обеспечивать отклонение от траектории, дробление, вращение (для осколков). Геометрия таких элементов основывается на топологии ТППМЭ. Пустоты в структуре будут заполнены материалом с существенно отличающимся упругим импедансом, например, полимером или композитом. Такая структура представляет собой композит из двух взаимопроникающих фаз, выполненных из материалов с существенно отличающимся упругим импедансом.

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежом, на котором на фиг. 1 представлен вариант керамического слоя с топологией ТППМЭ, а именно, алмаз Шварца, на фиг. 2 - вариант керамического слоя с топологией ТППМЭ, а именно, примитив Шварца, пустоты в котором заполнены полимером, на фиг. 3 - поперечный разрез по заявленной бронезащите.

Бронезащита включает совокупность бронеплиток, каждая из которых содержит подложку 1, изготовленную из стали, цветных сплавов, полимерного или композиционного материала, и играющую роль задерживающего слоя. Бронеплитка 2, выполненная с топологией ТППМЭ, крепится к подложке 1 слоем клея 3. Пустоты в плитке заполнены материалом 4 с существенно отличающимся упругим импедансом, например полимером или композитом. Полимерный или композиционный материал 5, которым обернута сборка, предотвращает разлет осколков.

Бронеплитки 2 полимерным или иным клеем 3 крепится к подложке 1, изготовленной из стали, цветных сплавов, полимерного или композитного материала. Такая бронеплитка выполняет роль дробяще-отклоняющего слоя. Подложка 1 играет роль задерживающего слоя.

При контакте проникающего тела (пули, снаряда) с бронеплиткой происходит его деформация и разрушение, а также изменение траектории движения. При этом форма поверхности на основе топологии ТППМЭ обеспечивает более эффективное изменение траектории движения тела и его осколков (отклонение), а также более эффективную диссипацию энергии нагружения.

Максимальная диссипация энергии нагружения обусловлена ТППМЭ топологией керамической матрицы, которая приводит к максимальному увеличению доли тангенциальной составляющей силы нагружения (пуля, кумулятивный снаряд и т.д.) относительно нормальной составляющей. Заполнение пустот в матрице материалом с существенно отличающимся упругим механическим импедансом приводит к увеличению трещиностойкости композита.

Заявленная бронезащита может быть реализована с использованием известных материалов и технологий и обеспечивает защиту объекта в широком диапазоне скоростей нагружения от 0,5-1 км/с до 8-10 км/с.

1. Бронезащита в виде совокупности бронеплиток, каждая из которых включает металлическую, полимерную или композитную подложку и скрепленный с ней слой керамического материала с пустотами, заполненными полимером, помещенные в оболочку из полимерного или композитного материала, отличающаяся тем, что керамический материал с пустотами выполнен с топологией трижды периодической поверхности минимальной энергии.

2. Бронезащита по п. 1, отличающаяся тем, что керамический материал с пустотами выполнен с топологией нескольких различных между собой трижды периодических поверхностей минимальной энергии.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области бронированной защиты объектов, в частности транспортных средств, и применяется в объектах с комплексной антиосколочной противорикошетной защитой внутреннего объема защищаемого объекта.

Изобретение относится к области вооружений и военной техники, в частности к броневым конструкциям. Бронезащитная преграда содержит гофрированный слой, выполненный из рессорно-пружинной стали, и фронтальный слой из керамического материала.

Изобретение относится к области броневых конструкций, устанавливаемых в частности в камерах специального назначения. Устройство защиты от кумулятивной струи и осколков взрыва содержит установленный в направлении поражающего воздействия перед защищаемым объектом защитный блок, выполненный в виде замкнутой камеры, заполненной защитными элементами.

Изобретение относится к области броневых конструкций, устанавливаемых в частности в камерах специального назначения. Устройство защиты от кумулятивной струи и осколков взрыва содержит установленный в направлении поражающего воздействия перед защищаемым объектом защитный блок, выполненный в виде замкнутой камеры, заполненной защитными элементами.

Изобретение относится к бронетанковой технике. Броневая защита содержит лобовую, тыльную броневые преграды, дно и крышу, образующие полость, в которой размещен наполнитель, выполненный из наклонно сориентированных в полости слоев из одного или разных материалов, препятствующих пробитию поражающими элементами средств поражения.

Группа изобретений относится к пуленепробиваемому изделию и способу изготовления этого изделия. Пуленепробиваемое изделие содержит уплотненный композит, содержащий, по меньшей мере, два слоя, каждый из которых содержит сетку волокон, имеющих прочность, составляющую, по меньшей мере, 800 мн/текс, и в каждом слое волокна пропитаны материалом матрицы.

Изобретение относится к пуленепробиваемым композитным изделиям, характеризующимся улучшенным сопротивлением к изнаночной деформации. Пуленепробиваемое изделие содержит вакуумную панель, которая состоит из первой поверхности, второй поверхности и корпуса.
Изобретение относится к твердому пулестойкому изделию и способу его изготовления. Изделие содержит гибридную панель, содержащую первый пакет из множества объединенных перекрестных сложений, каждое объединенное перекрестное сложение содержит по меньшей мере два слоя выровненных в одном направлении арамидных волокон, и второй пакет, содержащий множество слоев тканого материала.

Изобретение относится к стойкому к проникновению изделию, которое может использоваться для производства защитной одежды, такой как бронежилеты, шлемы, а также щитов или элементов брони, а также к способу его производства.

Изобретение относится к стойкому к проникновению изделию, которое может использоваться для производства защитной одежды, такой как бронежилеты, шлемы, а также щитов или элементов брони, а также к способу его производства.

Изобретение относится к области бронированной защиты объектов, в частности транспортных средств, и применяется в объектах с комплексной антиосколочной, противорикошетной защитой внутреннего объема защищаемого объекта. Многослойная композиционная бронированная стенка преимущественно бронированного транспортного средства содержит металлическую броню, гибкую броню, расположенную внутри защищаемого объема на расстоянии от металлической брони, по меньшей мере один промежуточный слой из податливого материала, расположенный в промежутке между металлической и гибкой броней. В качестве материала промежуточного слоя используют теплошумоизоляционный нетканый иглопробивной материал, выполненный из полиэфирного штапельного волокна. Материал промежуточного слоя прикреплен к поверхности металлической брони. Материал промежуточного слоя скреплен с поверхностью металлической брони при помощи застывающего жидкого теплоизоляционного состава. Достигается повышение эффективности защиты объекта от проникновения в него поражающих элементов при улучшенных свойствах тепловой, звуковой изоляции и огнезащиты. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к военно-оборонной промышленности, в частности к оборонительным сооружениям, предназначенным для защиты военнослужащих, например, на блокпосте. Сборно-разборное защитное сооружение содержит сопряженные между собой без образования сквозных отверстий пазогребневые блоки с выполненными несквозными резьбовыми отверстиями, и соединенные между собой металлическими пластинами, снабженными отверстиями, путем вворачивания в отверстия блоков крепежных элементов. Также описан блок для сборно-разборного защитного сооружения. Сборно-разборное защитное сооружение обеспечивает надежную защиту от пуль, от мелкокалиберных снарядов и осколков снарядов, т.к. не имеет сквозных отверстий. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к средствам защиты от бронебойных пуль и снарядов, в частности к используемым для этих целей композитным броням. Бронезащита в виде совокупности бронеплиток, каждая из которых включает металлическую, полимерную или композитную подложку и скрепленный с ней слой керамического материала с пустотами, заполненными полимером, помещенные в оболочку из полимерного или композитного материала. Слой керамического материала с пустотами выполнен с топологией трижды периодической поверхности минимальной энергии. Слой керамического материала с пустотами может быть выполнен с топологией нескольких различных между собой трижды периодических поверхностей минимальной энергии. Достигается повышение защиты без увеличения массы и габаритов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх