RU118039U1

RU118039U1 - CERAMIC COMPOSITE BOOK PACKAGE (PACC)

Info

Publication number: RU118039U1
Application number: RU2011152537/11U
Authority: RU
Inventors: Михаил Петрович Брыкин; Алексей Геннадьевич Ботя; Владимир Александрович Безбородов; Валерий Александрович Здохлов; Сергей Васильевич Калинин
Original assignee: Закрытое акционерное общество Корпорация "Защита"
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2011-12-23
Publication date: 2012-07-10

Abstract

1. Пакет композитной брони на основе керамики, содержащий последовательно расположенные металлическую подложку, слой бронекерамики и наружную облицовку, отличающийся тем, что между подложкой и слоем бронекерамики дополнительно размещена пластина из конструкционного материала, по периметру подложки установлена бронерамка, облицовка выполнена из прочного композита, слой бронекерамики скреплен с наружной облицовкой и дополнительной пластиной с использованием полимерного клея. ! 2. Пакет по п.1, отличающийся тем, что слой бронекерамики представляет собой сплошную пластину или набор примыкающих друг к другу бронекерамических элементов. ! 3. Пакет по п.2, отличающийся тем, что в случае использования набора бронекерамических элементов они соединены между собой в слое с использованием полимерного клея. ! 4. Пакет по п.2, отличающийся тем, что в случае использования набора бронекерамических элементов прямоугольной формы соседние параллельные ряды плиток смещены в слое относительно друг друга. ! 5. Пакет по п.1, отличающийся тем, что крепление дополнительной пластины к подложке осуществлено посредством пластичного полимерного связующего. ! 6. Пакет по п.1, отличающийся тем, что подложка выполнена из броневой стали. ! 7. Пакет по п.1, отличающийся тем, что подложка выполнена из магниевых, алюминиевых или титановых сплавов. ! 8. Пакет по п.1, отличающийся тем, что подложка выполнена в виде многослойного пакета баллистической ткани. 1. A package of composite armor based on ceramics, containing a sequentially located metal substrate, a layer of armored ceramics and an outer cladding, characterized in that a plate of structural material is additionally placed between the substrate and the armored ceramic layer, an armored frame is installed around the perimeter of the substrate, the cladding is made of a durable composite, the layer armored ceramics bonded to the outer cladding and an additional plate using polymer glue. ! 2. The package according to claim 1, characterized in that the layer of armored ceramics is a solid plate or a set of armored ceramic elements adjacent to each other. ! 3. A package according to claim 2, characterized in that in the case of using a set of armored ceramic elements, they are connected to each other in a layer using polymer glue. ! 4. The package according to claim 2, characterized in that in the case of using a set of armored ceramic elements of a rectangular shape, adjacent parallel rows of tiles are displaced in the layer relative to each other. ! 5. The package according to claim 1, characterized in that the additional plate is attached to the substrate by means of a plastic polymer binder. ! 6. A package according to claim 1, characterized in that the substrate is made of armor steel. ! 7. A package according to claim 1, characterized in that the substrate is made of magnesium, aluminum or titanium alloys. ! 8. The package according to claim 1, characterized in that the substrate is made in the form of a multilayer ballistic fabric package.

Description

Техническое решение к средствам бронезащиты и может быть использовано автономно, а также в составе бронежилетов или других технических средств для защиты человека или транспортного средства от поражения пулей или иным движущимся предметом, обладающим большой кинетической энергией.The technical solution to the means of armor protection and can be used autonomously, as well as as part of body armor or other technical means to protect a person or a vehicle from being hit by a bullet or other moving object that has great kinetic energy.

Известна (GB, патент 2258389) конструкция пулезащитной бронепанели на основе броневых керамических плиток различного состава, укрепленных с использованием полимерных связующих на слоистых основаниях из стекло- или органокомпозитов.Known (GB, patent 2258389) design bulletproof armored panels based on armored ceramic tiles of various compositions, reinforced with the use of polymer binders on laminated bases of glass or organocomposites.

Основным недостатком этих бронепанелей является низкая живучесть (число попаданий без пробития в единицу площади), не превышающая, как правило, 1 попадания на 1 дм², и недостаточная устойчивость к механическим воздействиям - ударам твердыми предметами или падению на твердый грунт. К тому же наиболее высокие результаты получены на дорогих типах керамики, например плитки из карбида бора, изготовленной методом горячего прессования.The main disadvantage of these armor panels is their low survivability (the number of hits without breaking through per unit area), which usually does not exceed 1 hit per 1 dm ² , and insufficient resistance to mechanical stress - impacts with hard objects or falling onto solid ground. In addition, the highest results were obtained on expensive types of ceramics, for example, boron carbide tiles made by hot pressing.

Известна также (WO, заявка 9510751) конструкция пулезащитной панели для бронежилета, содержащая керамическую плитку, принимающую основную часть кинетической энергии пули и размещенную в промежуточном слое панели и находится там в состоянии всестороннего сжатия на величину 6-18% от разрушающего напряжения материала керамики при растяжении.Also known (WO application 9510751) is a bulletproof panel design for a bulletproof vest containing ceramic tile receiving the bulk of the kinetic energy of the bullet and placed in the intermediate layer of the panel and is there in a state of comprehensive compression by 6-18% of the tensile stress of the ceramic material under tension .

Промежуточный слой выполнен на основе усадочной ткани и связующего, способных давать усадку при отверждении или из упруго деформированного отвержденного эластомерного вещества, напряжение сжатия в котором создают на этапе сборки путем прессования. Напряжение всестороннего сжатия, под которым находится керамическая плитка в промежуточном слое, создает дополнительный потенциальный энергетический барьер, препятствующий разрушению керамики под действием растягивающих сил при ударе пули. Кроме того, заложенное на этапе изготовления напряжение всестороннего сжатия керамической плитки препятствует увеличению расстояния между краями образующихся трещин в местах, удаленных непосредственно от точки попадания пули, а также возникновению зазоров между керамической плиткой, промежуточным слоем и основанием в результате деформации последнего и многократного прохождения ударной волны по всем слоям панели. Тем самым повышается живучесть бронежилета, способного выдерживать до двух попаданий пули на 1 дм²поверхности.The intermediate layer is made on the basis of shrink fabric and a binder, capable of shrinking during curing or from an elastically deformed cured elastomeric substance, the compression stress of which is created at the stage of assembly by pressing. Compressive stress, under which the ceramic tile is located in the intermediate layer, creates an additional potential energy barrier that prevents the destruction of ceramics under the action of tensile forces upon impact of a bullet. In addition, the stress of comprehensive compression of the ceramic tile laid down at the manufacturing stage prevents the increase in the distance between the edges of the resulting cracks in places located directly from the bullet’s point of contact, as well as the appearance of gaps between the ceramic tile, the intermediate layer and the base as a result of deformation of the last and repeated passage of the shock wave across all panel layers. This increases the survivability of body armor, capable of withstanding up to two bullet hits on 1 dm ^{2 of the} surface.

Однако, современные тактико-технические требования к индивидуальным средствам бронезащиты формулируют более высокие показатели живучести при воздействии высокоэнергетических бронебойных пуль и пуль повышенной пробиваемости винтовочных патронов калибром 7,62 и выше. Одновременно повышаются требования к уровню защиты человека от контузионной травмы при непробитии защитной композиции и снижению массы средства индивидуальной бронезащиты.However, modern tactical and technical requirements for individual means of armor protection formulate higher survivability when exposed to high-energy armor-piercing bullets and bullets of increased penetration of rifle cartridges of caliber 7.62 and higher. At the same time, the requirements for the level of protection of a person from concussion injuries when the protective composition is not broken and the weight of the individual armor protection means are reduced.

Техническая задача, решаемая посредством разработанного устройства, состоит в создании нового типа композитной броневой панели.The technical problem solved by the developed device is to create a new type of composite armor panel.

Технический результат, получаемый при реализации разработанной керамической броневой панели, состоит в повышении защитных характеристик бронепакета при одновременном упрощении технологии изготовления и обеспечения возможности ремонта.The technical result obtained by the implementation of the developed ceramic armor panel is to increase the protective characteristics of the armored package while simplifying the manufacturing technology and providing the possibility of repair.

Для достижения указанного технического результата предложен использовать пакет композитной брони на основе керамики (ПКБК). Указанный пакет содержит последовательно расположенные металлическую подложку, слой бронекерамики и наружную облицовку, причем между подложкой и слоем бронекерамики дополнительно размещена пластина из конструкционного материала, по периметру подложки установлена бронерамка, облицовка выполнена из прочного композита, слой бронекерамики скреплен с наружной облицовкой и дополнительной пластиной с использованием полимерного клея, при этом облицовка, керамика и дополнительная пластина соединены с подложкой любым известным образом. В большинстве вариантов реализации слой бронекерамики представляет собой сплошную пластину или набор примыкающих друг к другу бронекерамических элементов. В случае использования набора бронекерамических элементов они предпочтительно соединены между собой в слое с использованием полимерного клея. В случае использования набора бронекерамических элементов прямоугольной формы соседние параллельные ряды плиток могут быть смещены в слое относительно друг друга. В некоторых вариантах реализации механическое крепление дополнительной пластины к подложке осуществлено посредством пластичного полимерного связующего. В некоторых вариантах реализации подложка выполнена из броневой стали или из магниевых, алюминиевых или титановых сплавов, а также в виде многослойного пакета баллистической ткани. Выбор материала подложки зависит от условий и назначения использования пакета.To achieve the specified technical result, it is proposed to use a package of composite armor based on ceramics (PKBK). The specified package contains a sequentially located metal substrate, a layer of armored ceramic and an outer lining, and a plate of structural material is additionally placed between the substrate and an armored ceramic layer, an armored ceramic is installed around the substrate, the lining is made of a durable composite, the armored ceramic layer is bonded to the outer lining and an additional plate using polymer glue, with the lining, ceramics and an additional plate connected to the substrate in any known manner. In most embodiments, the armored ceramic layer is a continuous plate or a set of adjacent armored ceramic elements. In the case of using a set of armored ceramic elements, they are preferably interconnected in a layer using polymer glue. In the case of using a set of rectangular armored ceramic elements, adjacent parallel rows of tiles can be offset in the layer relative to each other. In some embodiments, the mechanical fastening of the additional plate to the substrate is accomplished by means of a plastic polymer binder. In some embodiments, the substrate is made of armored steel or of magnesium, aluminum or titanium alloys, as well as in the form of a multilayer package of ballistic fabric. The choice of substrate material depends on the conditions and intended use of the package.

Как отмечено выше пакет композитной брони состоит из металлической подложки, слоя бронекерамики (сплошная пластина или набор примыкающих друг к другу бронекерамических элементов) и наружной облицовки, при этом между подложкой и слоем бронекерамики дополнительно размещена пластина из конструкционного материала. Подложка может быть выполнена из высокопрочной качественной легированной стали, а облицовка представляет собой пластину из конструкционного материала того же типа, что и дополнительная пластина.As noted above, a composite armor package consists of a metal substrate, a layer of armored ceramic (a solid plate or a set of adjacent armored ceramic elements) and an outer lining, while a plate of structural material is additionally placed between the substrate and the armored ceramic layer. The substrate can be made of high-strength high-quality alloy steel, and the lining is a plate of structural material of the same type as the additional plate.

Слой бронекерамики скреплен с наружной облицовкой и дополнительной пластиной с использованием полимерного клея. Отдельные элементы, составляющие слой бронекерамики, между собой в слое также скрепляют посредством полимерного клея. Полученный пакет соединяют с подложкой механически.The armored ceramic layer is bonded to the outer lining and an additional plate using polymer glue. The individual elements that make up the armored ceramic layer are also bonded to each other in the layer by means of polymer glue. The resulting package is connected to the substrate mechanically.

В случае использования керамических плиток прямоугольной формы, соседние параллельные ряды плиток предпочтительно смещают в слое относительно друг друга во избежание образования стыков четырех соседних плиток.In the case of using rectangular ceramic tiles, adjacent parallel rows of tiles are preferably displaced in the layer relative to each other in order to avoid the formation of joints of four adjacent tiles.

Данная композиция позволяет повысить стойкость бронепреграды к воздействию средств поражения и снизить заброневое (запреградное) воздействие.This composition allows to increase the resistance of the armor barrier to the impact of weapons and to reduce the armor (barrage) impact.

Применение известной конструкции дополнительно обеспечивает снижение веса единицы площади поверхности бронезащиты по сравнению с листовой броневой сталью при идентичных классах защиты и на повышение конструкционной прочности. Соответственно, разработанное техническое решение позволяет повысить класс защиты бронепреграды без увеличения массы в случае замены листовой броневой стали пакетом композитной брони.The use of the known design additionally provides a reduction in the weight of a unit of the surface area of the armor protection compared to sheet armor steel with identical protection classes and to increase structural strength. Accordingly, the developed technical solution allows to increase the protection class of armored obstacles without increasing the mass in case of replacement of sheet armor steel with a composite armor package.

Как отмечено ранее, бронезащитная преграда представляет собой многослойную композиционную структуру.As noted earlier, the armored barrier is a multilayer composite structure.

Слой бронекерамических элементов принимает на себя удар высокоскоростного поражающего элемента. Задача этого слоя бронепанели сводится к поглощению максимального количества энергии пули или осколков взрывных устройств, разрушению пули и распределению оставшейся кинетической энергии по максимальной площади подложки, находящейся под ней.A layer of armored ceramic elements takes on the impact of a high-speed striking element. The task of this layer of the armored panel is to absorb the maximum amount of energy from a bullet or fragments of explosive devices, destroy the bullet and distribute the remaining kinetic energy over the maximum area of the substrate underneath.

Бронекерамика отличается высокими показателями плотности, ударной вязкости, трещинностойкости, модуля упругости при изгибе.Armored ceramics is characterized by high density, impact strength, fracture toughness, flexural modulus.

При попадании пули или осколка в один из керамических элементов происходит его разрушение, которое сопровождается ударной и звуковой волнами. Слои пластичного полимерного клеевого связующего, которые выполняют функцию смазки, как между самими керамическими элементами, так и между керамическим слоем и пластинами из конструкционного материала, позволяют устранить распространение трещинообразования на соседние к поврежденному бронекерамическому элементу.When a bullet or a fragment hits one of the ceramic elements, its destruction occurs, which is accompanied by shock and sound waves. The layers of plastic polymer adhesive binder, which perform the function of lubrication, both between the ceramic elements themselves and between the ceramic layer and the plates of structural material, can eliminate the propagation of cracking adjacent to the damaged armored ceramic element.

В случае использования керамических плиток прямоугольной формы, смещением соседних параллельных рядов керамических плиток в слое относительно друг друга предотвращается образование наиболее уязвимых мест - стыков четырех соседних плиток. Уход от подобных стыков позволяет повысить конструкционную прочность бронепреграды и получить многослойную бронепреграду с одинаковой противопульной стойкостью по всей поверхности.In the case of using rectangular ceramic tiles, the displacement of adjacent parallel rows of ceramic tiles in the layer relative to each other prevents the formation of the most vulnerable places - joints of four adjacent tiles. Avoiding such joints makes it possible to increase the structural strength of the armored barrier and to obtain a multilayer armored barrier with the same bulletproof resistance over the entire surface.

Материал наружной облицовки и дополнительной пластины обладает высокой прочностью, биологической и влагостойкостью, имеет незначительный вес, не токсичен и имеет высокую температуру воспламенения, является материалом с заданными свойствами.The material of the outer lining and the additional plate has high strength, biological and moisture resistance, has low weight, is non-toxic and has a high ignition temperature, is a material with desired properties.

Облицовка, представляющая собой пластину из конструкционного материала с выше описанными свойствами, исключает возможный разлет осколков керамики, пули и взрывных устройств, тем самым, устраняя обратный выброс частиц разрушенной плитки или пули (осколка), и гасит их кинетическую энергию, исключая повреждение находящихся рядом объектов.The lining, which is a plate made of a structural material with the properties described above, eliminates the possible expansion of ceramic fragments, bullets and explosive devices, thereby eliminating the backward ejection of particles of the destroyed tile or bullet (fragment), and extinguishes their kinetic energy, eliminating damage to nearby objects .

Использование дополнительной пластины, устанавливаемой между слоем бронекерамики и подложкой, позволяет более эффективно затормаживать разрушенную пулю, осколки взрывных устройств и разрушенной керамики за счет расслоения пластины при ударе.The use of an additional plate installed between the layer of armored ceramics and the substrate allows more efficient braking of the destroyed bullet, fragments of explosive devices and destroyed ceramics due to the delamination of the plate upon impact.

Также дополнительная пластина служит для возможности предварительного изготовления пакета из керамики, облицовки и собственно дополнительной пластины с последующей установкой полученного пакета на подложку.Also, an additional plate serves to enable pre-fabrication of a package of ceramics, cladding and actually an additional plate with subsequent installation of the resulting package on a substrate.

Подложка служит основанием для всего бронепакета. Ее функциями являются полное поглощение кинетической энергии осколков пули, взрывных устройств и керамики, задержка этих осколков внутри бронепреграды и обеспечение прочности всей конструкции.The substrate serves as the basis for the entire armored package. Its functions are the complete absorption of the kinetic energy of the fragments of a bullet, explosive devices and ceramics, the delay of these fragments inside the armor barrier and ensuring the strength of the entire structure.

При изготовлении пакета по периметру подложки механическим способом устанавливают бронерамку, ограничивающую площадь бронепакета и позволяющую минимизировать краевой эффект.In the manufacture of the package around the perimeter of the substrate mechanically set armored, limiting the area of the armored package and minimizing the edge effect.

Пакет композитной брони на основе керамики разработанной конструкции обеспечивает защиту объекта от бронебойных пуль БЗ-32 калибра 7,62 мм, летящих со скоростью до 840 м/с, что соответствует 6а классу защиты по ГОСТ Р 50963-96.A package of composite armor based on ceramics of the developed design provides protection of the object from armor-piercing bullets BZ-32 of 7.62 mm caliber, flying at a speed of up to 840 m / s, which corresponds to protection class 6a according to GOST R 50963-96.

Поверхностная плотность многослойной бронепреграды составляет порядка 81…82 кг/м². Запреградное воздействие - не более 20 мм.The surface density of a multilayer armored barrier is about 81 ... 82 kg / m ² . Restricted exposure - not more than 20 mm.

За счет подбора материалов, их рационального конструктивного оформления и размещения получена комбинированная броневая преграда, обладающая повышенной стойкостью к воздействию средств поражения по сравнению с монолитной (цельной) преградой равного веса.Due to the selection of materials, their rational design and placement, a combined armor barrier was obtained, which has increased resistance to the effects of weapons compared to a monolithic (solid) barrier of equal weight.

Высокие защитные характеристики достигаются максимальным сочетанием выгодных свойств керамики и усиливающих пластин из конструкционного материала: энергия пули и осколков взрывных устройств гасится за счет высокой удельной сопротивляемости удару керамики и работы армирующих волокон пластин из конструкционного материала на растяжение и скольжение.High protective characteristics are achieved by the maximum combination of the advantageous properties of ceramics and reinforcing plates made of structural material: the energy of the bullet and fragments of explosive devices is extinguished due to the high specific resistance to ceramic impact and the reinforcing fibers of the structural material plates tensile and sliding.

Достоинствами данной конструкции являются целостность пакета, его компактность, надежность, удобство монтажа и демонтажа при необходимости замены поврежденной бронекерамики, простота изготовления.The advantages of this design are the integrity of the package, its compactness, reliability, ease of installation and dismantling, if necessary, replace damaged armored ceramics, ease of manufacture.

Изготовление бронепреград на основе описанного пакета является высоко технологичным, так как позволяет сначала изготавливать несущую часть бронепакета (подложка с установленной на ней по периметру бронерамкой), а затем монтировать на нее механическим способом предварительно изготовленные пакеты из керамики, облицовки и дополнительной пластины.The manufacture of armored barriers on the basis of the described package is highly technological, since it allows you to first produce the bearing part of the armored package (the substrate with the armor plate installed on it around the perimeter), and then mount on it mechanically the prefabricated packages of ceramics, cladding and an additional plate.

Пакет композитной брони на основе керамики разработанной конструкции позволяет повысить защитные характеристики бронепакета при одновременном упрощении технологии изготовления и обеспечения возможности ремонта.A package of composite armor based on ceramics of the developed design allows to increase the protective characteristics of the armored package while simplifying the manufacturing technology and providing the possibility of repair.

Claims

1. A package of ceramic-based composite armor containing a sequentially placed metal substrate, a layer of armored ceramic and an outer lining, characterized in that an additional plate of structural material is placed between the substrate and the layer of armored ceramic, an armored plate is installed around the perimeter of the substrate, the lining is made of a durable composite layer armored ceramics bonded to the outer lining and an additional plate using polymer glue.

2. The package according to claim 1, characterized in that the armored ceramic layer is a continuous plate or a set of adjacent armored ceramic elements.

3. The package according to claim 2, characterized in that in the case of using a set of armored ceramic elements they are interconnected in a layer using polymer glue.

4. The package according to claim 2, characterized in that in the case of using a set of rectangular armored ceramic elements, adjacent parallel rows of tiles are displaced in the layer relative to each other.

5. The package according to claim 1, characterized in that the mounting of the additional plate to the substrate is carried out by means of a plastic polymer binder.

6. The package according to claim 1, characterized in that the substrate is made of armored steel.

7. The package according to claim 1, characterized in that the substrate is made of magnesium, aluminum or titanium alloys.

8. The package according to claim 1, characterized in that the substrate is made in the form of a multilayer package of ballistic fabric.