Бронематериал фронтального слоя бронепанели

Изобретение относится к области материалов многослойных бронепанелей, использующихся для индивидуальной защиты и для защиты вооружения, военной и специальной техники. Композиционный бронематериал включает карбид бора и армирующие волокна. При этом материал дополнительно содержит полимерное связующее - матрицу, абразивный минеральный материал с размером частиц не более 140 мкм при следующем соотношении компонентов в мас.%: полимерное связующее 7-29, абразивный минеральный материал 2-20, сверхтвердый минеральный наполнитель 50-87, высокопрочные армирующие волокна до 15. Высокопрочные армирующие волокна имеют длину не менее 1,7 мм. Сверхтвердый минеральный наполнитель карбид бора В4С полифракционный: 120 мкм - 75 мас.% и 40 мкм - 25 мас.%. Пористость бронематериала составляет менее 0,5 об.%. Обеспечивается улучшение физико-механических и прочностных характеристик материала, повышение баллистической эффективности и снижение себестоимости. 1 табл.

 

Изобретение относится к области материалов для многослойных бронепанелей, в частности, представляет собой материал, использующийся в бронепанелях для индивидуальной защиты и защиты вооружения, военной и специальной техники.

Известен композиционный бронематериал (заявка Японии 61-50131, МПК G22G 1/10, 1986), включающий матрицу из алюминиевого или магниевого сплава, армированного нановолокном, содержащую более 80% оксида алюминия (глинозема), остальное - диоксид кремния, причем 50-60 мас.% глинозема составляет α-фаза, остальное - γ-фаза.

Недостатками этого материала являются низкие прочностные характеристики и высокая себестоимость.

Наиболее близким к заявленному решению является композиционный материал (патент РФ №2517146, МПК С04В 35/80), включающий матрицу из оксида алюминия, легированную оксидом магния в количестве 0,1-0,4 об.%, и упрочнитель, выполненный из армирующих волокон, состоящих из многослойных углеродных нанотрубок в количестве 0,1-20 об.%.

Недостатками этого материала являются низкая баллистическая эффективность, значения физико-механических свойств материала не отвечают требованиям, предъявляемым к материалам для военной и специальной техники и для средств индивидуальной защиты. Также недостатками этого материала являются высокая себестоимость и сложная технология производства.

Задачей изобретения является улучшение физико-механических, в том числе прочностных, характеристик материала, повышение баллистической эффективности и снижение себестоимости.

Задача достигается тем, что предложен композиционный бронематериал, включающий оксид алюминия и армирующие волокна, отличающийся тем, что он дополнительно содержит полимерное связующее (матрицу), а также абразивный минеральный материал размером частиц более 140 мкм, при следующем соотношении компонентов в мас. %:

полимерное связующее 7-29
абразивный минеральный материал 2-20
сверхтвердый минеральный наполнитель 50-87
высокопрочные армирующие волокна до15

причем высокопрочные волокна имеют длину не менее 1,7 мм, пористость бронематериала составляет 0,5 об.%.

В качестве полимерного связующего используют фенольные смолы.

В качестве абразивного минерального материала используют карбид бора В4С полифракционный: частицы с размером 120 мкм - 75 мас.% и частицы с размером 40 мкм - 25 мас.%. Фракции карбида бора 120 мкм и 40 мкм выпускаются промышленностью в больших количествах, имеют невысокую себестоимость, в процессе изготовления бронематериала не требуется использование высокотемпературных печей и другого сложного оборудования, энергозатраты при производстве заявляемого бронематериала низкие, поэтому себестоимость заявленного бронематериала ниже, чем у известных прототипов.

В качестве высокопрочных армирующих волокон используют либо арамидное волокно, либо стеклянное волокно.

Авторы экспериментально установили, что совокупность всех существенных признаков и именно в заявленном соотношении компонентов обеспечит достижение поставленной задачи - улучшение физико-механических свойств, в том числе повышение прочностных характеристик и баллистической эффективности, а также обеспечит низкую стоимость материала.

Фракционный состав с плакированием полимерной пленкой сверхтвердого минерального наполнителя и абразивного материала для создания бронематериала выбираются из нижеследующих соображений.

Для получения максимальной концентрации минеральной фазы в бронематериале объемное содержание крупных и, например, двух других (средних и мелких) зернистостей минеральных порошков находится в следующем соотношении: 77,5% - 17,5% - 5%, т.е. крупные абразивные и сверхтвердые порошки в большей мере определяют общую концентрацию полифракционных зерен в готовом бронематериале. Поэтому использование минеральных порошков крупной зернистости без покрытия, в большей мере определяющих концентрацию бронематериала, способствует получению их высокого объемного содержания благодаря тому, что порошки без покрытия занимают меньший объем и, соответственно, в форме их может быть размещено больше. Крупные порошки образуют условный каркас бронематериала, а порошки средних и мелких зернистостей располагаются в свободных пространствах между крупными абразивными порошками, поэтому полимерное покрытие на порошках средних и мелких зернистостей, вводимых в смесь, не снижает существенно общую концентрацию. В то же время тонкое полимерное покрытие на средних и мелких порошках значительно улучшает условие пропитываемости формируемого бронематериала пропиточными матричными органическими расплавами, способствуя перемещению фронта расплава полимера (смолы) вглубь и в поперечном направлении пропитываемой заготовки за счет растекания жидкого полимера не только по стенкам формы, но и по покрытию на минеральных порошках средней и мелкой зернистости.

Были изготовлены материалы с различным содержанием компонентов.

Примеры конкретного выполнения материала сведены в таблицу.

Экспериментальные данные, приведенные в таблице, показали, что составы №2, 5, 8 имеют наиболее высокие физико-механические характеристики.

Из приведенных примеров видно, что бронематериал в заявленном диапазоне обладает высокими физико-механическими характеристиками и имеет высокую баллистическую эффективность.

Изготовление бронематериала не требует сложного специального оборудования, использование высокотемпературных печей, дорогостоящего сырья, поэтому себестоимость его будет низкой по сравнению с известными материалами (этого класса).

Заявленный бронематериал по сравнению с известными обладает преимуществами за счет физико-механических характеристик, высокой баллистической эффективности, и может быть использован в бронепанелях для индивидуальной защиты и защиты вооружения, военной и специальной техники.

Источники информации

1. Заявка Японии 61-50131, МПК G22G 1/10, 1986 - аналог.

2. Патент РФ №2517146, МПК СО 413 35/80, 27.05.2014 - прототип.

Композиционный бронематериал, включающий карбид бора, армирующие волокна, отличающийся тем, что он дополнительно содержит полимерное связующее - матрицу, абразивный минеральный материал с размером частиц не более 140 мкм при следующем соотношении компонентов в мас. %: полимерное связующее 7-29, абразивный минеральный материал 2-20, сверхтвердый минеральный наполнитель 50-87, высокопрочные армирующие волокна до 15, причем высокопрочные армирующие волокна имеют длину не менее 1,7 мм, сверхтвердый минеральный наполнитель карбид бора В4С полифракционный: 120 мкм - 75 мас.% и 40 мкм - 25 мас.%, а пористость бронематериала составляет менее 0,5 об.%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области противопульной и противоосколочной защиты для обустройства блок-постов, КПП, полевых штабов, медсанчастей, казарм, складов, техники, караульных вышек, стрелковых полигонов.

Изобретение относится к военно-оборонной промышленности, в частности к оборонительным сооружениям, предназначенным для защиты военнослужащих, например, на блокпосте.

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 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.

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 области создания внутренней антиосколочной антирикошетной защиты подвижных и стационарных бронеобъектов. Антиосколочная и антирикошетная защита, содержащая броневую защиту (1), внутреннюю защиту (2) и устройство крепления (6) внутренней защиты (2) к броневой защите (1).

Изобретение относится к снаряжению, имеющему систему индивидуальной защиты, пригодную для переноски на плечах пользователя. Снаряжение содержит заплечную сумку (2), имеющую два наплечных ремня (4) и по крайней мере одно первое верхнее отделение (6), доступное снаружи через первое приводимое в действие запорное средство (8).
Предлагаются пуленепробиваемое изделие и способ его изготовления Изделие содержит по меньшей мере один консолидированный композит, содержащий слой А и слой В, соединенные один с другим.

Группа изобретений относится к области измерительной техники, а именно к способу контроля качества композитных броневых преград из ткани и устройству для его осуществления.

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 баллистическим материалам и касается композитного, пулестойкого, единого материала и способа его изготовления. Материал формируют в виде перекрещивающейся композиции из N двухслойных структурированных, единичных элементов, где 1≤N≤8, органической тонкой пленки, прикрепленной к двум их сторонам, причем угол перекрещивания каждого смежного слоя составляет 45-90°.

Изобретение относится к броневым конструкциям, в частности к слоистым пулестойким материалам из баллистической ткани, и может быть использовано при изготовлении средств индивидуальной защиты: бронежилетов, защитной одежды, бронешлемов и их элементов.

Изобретение относится к пуленепробиваемым волокнистым композитам и касается пуленепробиваемых однонаправленных лент или изделий с жесткой структурой и низким значением глубины отпечатка и способов их изготовления.

Изобретение относится к пуленепробиваемым композитам и касается однонаправленной ленты и композита с жесткой структурой на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена и способа их изготовления.

Изобретение относится к средствами защиты человека от воздействия взрыва, а именно - к средствам защиты человека от взрыва случайно оброненной им боевой гранаты при ее метании в учебных целях.

Изобретение относится к методам оценки эффективности бронебойных боеприпасов и брони при их соударении и может быть использовано при создании новых боеприпасов и новой брони для защиты объектов.

Изобретение относится к области материалов многослойных бронепанелей, использующихся для индивидуальной защиты и для защиты вооружения, военной и специальной техники. Композиционный бронематериал включает карбид бора и армирующие волокна. При этом материал дополнительно содержит полимерное связующее - матрицу, абразивный минеральный материал с размером частиц не более 140 мкм при следующем соотношении компонентов в мас.: полимерное связующее 7-29, абразивный минеральный материал 2-20, сверхтвердый минеральный наполнитель 50-87, высокопрочные армирующие волокна до 15. Высокопрочные армирующие волокна имеют длину не менее 1,7 мм. Сверхтвердый минеральный наполнитель карбид бора В4С полифракционный: 120 мкм - 75 мас. и 40 мкм - 25 мас.. Пористость бронематериала составляет менее 0,5 об.. Обеспечивается улучшение физико-механических и прочностных характеристик материала, повышение баллистической эффективности и снижение себестоимости. 1 табл.

Наверх