RU149093U1

RU149093U1 - ARMORED PROTECTION

Info

Publication number: RU149093U1
Application number: RU2013116296/11U
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Афанасьев; Михаил Петрович Кужель; Рамис Мавлявиевич Тагиров; Александр Валерьевич Шебалов
Priority date: 2013-04-09
Filing date: 2013-04-09
Publication date: 2014-12-20

Abstract

1. Бронезащитная преграда, состоящая из фронтального керамического слоя и подложки, отличающаяся тем, что подложка выполнена из металла с пределом прочности при растяжении 0,4×10-2,5×10Па, фронтальный керамический слой соединен с подложкой фиксирующим элементом.2. Бронезащитная преграда по п.1, отличающаяся тем, что толщина подложки составляет 0,4-0,9 от толщины фронтального керамического слоя.3. Бронезащитная преграда по п.1, отличающаяся тем, что фронтальный керамический слой, подложка и фиксирующий элемент склеены между собой.1. An armored barrier consisting of a front ceramic layer and a substrate, characterized in that the substrate is made of metal with a tensile strength of 0.4 × 10-2.5 × 10 Pa, the front ceramic layer is connected to the substrate by a fixing element. 2. An armored barrier according to claim 1, characterized in that the thickness of the substrate is 0.4-0.9 of the thickness of the front ceramic layer. An armored barrier according to claim 1, characterized in that the front ceramic layer, the substrate and the fixing element are glued together.

Description

Полезная модель относится к средствам индивидуальной защиты, защиты приборов, транспортных и стационарных устройств от воздействий пуль стрелкового оружия, осколков поля боя и может использоваться в различных областях техники и промышленности - в атомной, машиностроении, в банковском деле и др.The utility model relates to personal protective equipment, protection of devices, transport and stationary devices from the effects of small arms bullets, fragments of the battlefield and can be used in various fields of technology and industry - in nuclear, mechanical engineering, banking, etc.

Известна двухслойная стальная броня (патент США №3694174А; МПК В23К 20/227, В32В 15/01, F41H 5/04; опубл. 26.09.1972 г.), предназначенная для защиты от бронебойных пуль.Known two-layer steel armor (US patent No. 3694174A; IPC B23K 20/227, B32B 15/01, F41H 5/04; publ. 09/26/1972), designed to protect against armor-piercing bullets.

Броня выполнена из двух среднеуглеродистых легированных листов стали, плотно соединенных в брикет, который подвергается термомеханической обработке (горячей прокатке при определенных температурно-временном режиме и степени обжатия) и последующему отпуску в интервале температур 204-482°C. После термомеханической обработки получается стальная броня с двойными свойствами, характеризующаяся значениями твердости HRC 56-60 лицевого слоя и HRC 51-54 тыльного слоя.The armor is made of two medium-carbon alloyed steel sheets tightly joined into a briquette, which is subjected to thermomechanical processing (hot rolling under certain temperature-time conditions and the degree of compression) and subsequent tempering in the temperature range 204-482 ° C. After thermomechanical processing, steel armor with double properties is obtained, characterized by hardness values HRC 56-60 of the front layer and HRC 51-54 of the back layer.

Недостатками такой брони является следующее:The disadvantages of such armor are the following:

1. Данный технологический процесс позволяет изготовить бронезащиту со стабильными термомеханическими свойствами только небольшой толщины, и тем самым, обеспечивает защиту от пуль малого калибра (до калибра 7,62 мм).1. This process allows to make armor protection with stable thermomechanical properties of only a small thickness, and thereby provides protection against small-caliber bullets (up to 7.62 mm).

2. Невысокая твердость лицевого слоя и повышенная твердость тыльного слоя не способствует разрушению пули лицевым слоем и гашению энергии удара пули более вязким тыльным слоем.2. The low hardness of the front layer and the increased hardness of the back layer does not contribute to the destruction of the bullet by the front layer and the damping of the energy of impact of the bullet by a more viscous back layer.

3. Большой удельный (на единицу поверхности) вес, вследствие использования в качестве лицевого и тыльного слоя стали, приводящий к утяжелению конструкции.3. A large specific (per surface unit) weight, due to the use of steel as the front and back layer, leading to a heavier structure.

Известна комбинированная броневая защита (патент ЕПВ №1701130А1; МПК F41H 5/04; опубл. 13.09.2006 г.), предназначенная для защиты от бронебойных пуль и осколков поля боя.Known combined armor protection (EPO patent No. 1701130A1; IPC F41H 5/04; publ. 09/13/2006), designed to protect against armor-piercing bullets and fragments of the battlefield.

Комбинированная броневая конструкция имеет многослойную структуру, составленную из взаимно соединенных защитных слоев различных материалов. Конструкция состоит из внешнего металлического поддона с плоской базовой поверхностью и огибающим бортиком. В поддоне размещена многослойная структура, состоящая из взаимно соединенных защитных слоев различных материалов.Combined armor design has a multilayer structure, composed of mutually connected protective layers of various materials. The design consists of an external metal pallet with a flat base surface and an envelope rim. In the pallet there is a multilayer structure consisting of mutually connected protective layers of various materials.

1. Она решает задачу защиты от воздействия пуль и осколков только для плоских поверхностей.1. It solves the problem of protection against the effects of bullets and fragments only for flat surfaces.

2. Комбинированная броневая защита получается в результате сложной и трудоемкой сборки.2. Combined armor protection results from a complex and time-consuming assembly.

Наиболее близким аналогом является бронезащитная преграда (патент РФ №2133433, МПК F41H 1/02, F41H 5/04, опубл. 20.07.1999 г.), предназначенная для защиты от пуль стрелкового оружия.The closest analogue is an armored barrier (RF patent No. 2133433, IPC F41H 1/02, F41H 5/04, publ. 07/20/1999), designed to protect against small arms bullets.

Защитная преграда состоит из фронтального керамического слоя и подложки из целлюлозосодержащего материала с удельным весом 1,05-1,30 г/см³.The protective barrier consists of a front ceramic layer and a substrate of cellulose-containing material with a specific gravity of 1.05-1.30 g / cm ³ .

1. При воздействии бронебойно-зажигательной пули по броне возможно зажигание пиротехническим составом подложки из целлюлозосодержащего материала. В результате этого невозможна надежная защита объекта от воздействия зажигательного состава пули.1. When exposed to armor-piercing incendiary bullets on the armor, it is possible to ignite with a pyrotechnic composition of a substrate of cellulose-containing material. As a result of this, reliable protection of the object from the effects of the incendiary composition of the bullet is impossible.

2. Данное технологическое решение позволяет изготовить бронезащиту обеспечивающую защиту от пуль малого калибра (до калибра 7,62 мм). Для защиты от пуль большего калибра и более энергоемких осколков необходимо значительное увеличение толщины подложки, что приведет к увеличению габаритных размеров бронезащиты.2. This technological solution allows the manufacture of armor protection providing protection against small-caliber bullets (up to 7.62 mm). To protect against bullets of larger caliber and more energy-intensive fragments, a significant increase in the thickness of the substrate is necessary, which will lead to an increase in the overall dimensions of the armor.

Задачей полезной модели является разработка надежной защиты объекта от воздействия бронебойно-зажигательных пуль стрелкового оружия и высокоэнергетических осколков поля боя минимальной толщины.The objective of the utility model is to develop reliable protection of the object from the effects of armor-piercing incendiary bullets of small arms and high-energy fragments of the battlefield of minimum thickness.

Техническим результатом предлагаемого решения является повышение защитных свойств бронезащитной преграды за счет «заневоливания» фронтального керамического слоя, что позволит более активно разрушать поражающий элемент и снизить контактные давления на следующий за ним слой, а применение более энергоемкой подложки позволит уменьшить ее толщину.The technical result of the proposed solution is to increase the protective properties of the armor barrier due to the "covering" of the front ceramic layer, which will more actively destroy the damaging element and reduce contact pressure on the next layer, and the use of a more energy-intensive substrate will reduce its thickness.

Технический результат достигается тем, что в бронезащитной преграде, состоящей из фронтального керамического слоя и подложки, подложка выполнена из металла с пределом прочности при растяжении 0,4×10⁹-2,5×10⁹ Па, фронтальный керамический слой соединен с подложкой фиксирующим элементом. Толщина подложки составляет 0,4-0,9 от толщины фронтального керамического слоя. Фронтальный керамический слой, подложка и фиксирующий элемент могут быть склеены между собой.The technical result is achieved by the fact that in an armored barrier consisting of a front ceramic layer and a substrate, the substrate is made of metal with a tensile strength of 0.4 × 10 ⁹ -2.5 × 10 ⁹ Pa, the front ceramic layer is connected to the substrate by a fixing element . The thickness of the substrate is 0.4-0.9 of the thickness of the front ceramic layer. The front ceramic layer, the substrate and the fixing element can be glued together.

Использование, в отличие от известных аналогов, более энергоемкого металлического материала с пределом прочности при растяжении от 0,4·10⁹ до 2,5·10⁹ Па позволяет уменьшить толщину подложки на 20-50%. Введение фиксирующего элемента позволяет создать подпор фронтального керамического слоя, что способствует более эффективному разрушению пули.The use, in contrast to the known analogues, of a more energy-intensive metal material with a tensile strength from 0.4 · 10 ⁹ to 2.5 · 10 ⁹ Pa can reduce the thickness of the substrate by 20-50%. The introduction of the fixing element allows you to create a blockage of the front ceramic layer, which contributes to a more effective destruction of the bullet.

Стойкость к воздействию бронебойно-зажигательных пуль стрелкового оружия и высокоэнергетических осколков поля боя и, как следствие, повышение надежности заявляемой защитной преграды достигается за счет того, что при проникании поражающего элемента в «заневоленный» фиксирующим элементом фронтальный керамический слой происходит эффективное воздействие на поражающий элемент (осколок, пуля) за счет запасенной энергии, реализуемой в сходящемся к оси пробоины движении частиц фронтального керамического слоя. Запасание энергии «заневоленным» фронтальным керамическим слоем происходит за счет энергии проникающего поражающего элемента. Благодаря высоким характеристикам упругости и прочности сопротивления при сжатии керамические материалы способны кратковременно запасать значительную часть энергии при проникании поражающего элемента. Помимо энергетической составляющей происходит перераспределение энергии на большую площадь за счет образующего конуса разрушения во фронтальном слое. Образующиеся вторичные осколки улавливаются подложкой. Экспериментально установлено, что выполнение металлической подложки меньшей толщины, чем 0,4 от толщины фронтального керамического слоя не обеспечивает улавливание вторичных осколков и поглощение остаточной энергии удара, а выполнение подложки большей толщины, чем 0,9 от толщины фронтального слоя приводит к увеличению толщины и массы защитной преграды. Подложка из металла с пределом прочности при растяжении 0,4·10⁹-2,5·10⁹Па, это достаточно жесткий слой, практически без пластических деформаций улавливает осколки разрушенного сердечника и фронтального керамического слоя и поглощает остаточную энергию удара.Resistance to the effects of armor-piercing incendiary bullets of small arms and high-energy fragments of the battlefield and, as a result, increasing the reliability of the claimed protective barrier is achieved due to the fact that when the striking element penetrates into the front-layer ceramic layer "laden" with the fixing element, an effective effect on the striking element occurs ( fragment, bullet) due to the stored energy realized in the motion of particles of the frontal ceramic layer converging to the axis of the hole. The energy is stored in the “ousted” frontal ceramic layer due to the energy of the penetrating damaging element. Due to the high characteristics of elasticity and compressive strength, ceramic materials are capable of briefly storing a significant part of the energy upon penetration of the damaging element. In addition to the energy component, energy is redistributed over a large area due to the generatrix of fracture in the frontal layer. The resulting secondary fragments are captured by the substrate. It was experimentally established that the implementation of a metal substrate of a thickness less than 0.4 of the thickness of the front ceramic layer does not provide for the capture of secondary fragments and absorption of residual impact energy, and the implementation of a substrate of a greater thickness than 0.9 of the thickness of the front layer leads to an increase in thickness and mass protective barrier. A metal substrate with a tensile strength of 0.4 · 10 ⁹ -2.5 · 10 ⁹ Pa, it is a fairly hard layer, practically without plastic deformation, it picks up fragments of the destroyed core and front ceramic layer and absorbs the residual impact energy.

Таким образом, бронезащитная преграда, состоящая из «заневолен-ного» фронтального керамического слоя и металлической подложки с пределом прочности при растяжении 0,4·10⁹-2,5·10⁹Па приводят к гарантированному разрушению сердечника бронебойно-зажигательной пули и высокоэнергетических осколков поля боя и исключению пробития подложки. Данное техническое решение позволяет разрабатывать бронезащитную преграду, стойкую к любому типу и калибру пуль и осколков поля боя.Thus, an armored barrier, consisting of a “covered” front ceramic layer and a metal substrate with a tensile strength of 0.4 · 10 ⁹ -2.5 · 10 ⁹ Pa, leads to guaranteed destruction of the core of the armor-piercing incendiary bullet and high-energy fragments battlefield and the exclusion of penetration of the substrate. This technical solution allows you to develop an armored barrier that is resistant to any type and caliber of bullets and fragments of the battlefield.

На фиг.1 представлен обобщенный эскиз бронезащитной преграды, где 1 - фронтальный керамический слой, 2 - металлическая подложка, 3 - фиксирующий элемент.Figure 1 presents a generalized sketch of an armored barrier, where 1 is a frontal ceramic layer, 2 is a metal substrate, 3 is a fixing element.

Бронезащитная преграда работает следующим образом:Armored barrier works as follows:

При попадании поражающего элемента в «заневоленный» фронтальный керамический слой происходит образование в нем конуса разрушения и распределения энергии удара на большую площадь, а также активное воздействие частиц фронтального керамического слоя на поражающий элемент. Большая твердость лицевого слоя дробит поражающий элемент на осколки, а достаточно жесткий тыльный слой улавливает осколки разрушенного поражающего элемента и фронтального керамического слоя, при этом поглощает остаточную энергию удара.When the striking element enters the “ousted” frontal ceramic layer, a cone of destruction and distribution of impact energy over a large area are formed in it, as well as the active influence of particles of the frontal ceramic layer on the striking element. The high hardness of the face layer splits the damaging element into fragments, and a sufficiently hard back layer picks up the fragments of the destroyed damaging element and the front ceramic layer, while absorbing the residual impact energy.

В качестве примера конкретного промышленного выполнения бронезащитной преграды предложены следующие:The following are proposed as an example of a specific industrial implementation of an armored barrier:

1. Для защиты от бронебойно-зажигательной пули калибра 12,7 мм фронтальный керамический слой 1 выполнен из карбида кремния толщиной 13 мм. Подложка 2 выполнена из стали 26ГСМ толщиной 7 мм с пределом прочности при растяжении σ_в=1,5×10⁹Па. Фиксирующий элемент 3 для закрепления фронтального керамического слоя 1 выполнен из стали 12X18H10T. Поверхностная плотность брони составляет - 105 кг/м.1. To protect against armor-piercing incendiary bullet caliber 12.7 mm, the front ceramic layer 1 is made of silicon carbide 13 mm thick. The substrate 2 is made of steel 26GSM with a thickness of 7 mm with a tensile strength σ _in = 1.5 × 10 ⁹ Pa. The fixing element 3 for fixing the front ceramic layer 1 is made of steel 12X18H10T. The surface density of the armor is - 105 kg / m.

2. Для защиты от пули Б-32 калибра 7,62 мм фронтальный керамический слой 1 выполнен из карбида кремния толщиной 8 мм. Подложка 2 выполнена из стали 20XH3A толщиной 5 мм с пределом прочности при растяжении σ_в=0,9×10⁹ Па. Фиксирующий элемент 3 для закрепления фронтального слоя выполнен из стали 12X18H10T. Поверхностная плотность брони составляет - 72 кг/м².2. For protection against a B-32 bullet of 7.62 mm caliber, the front ceramic layer 1 is made of silicon carbide 8 mm thick. The substrate 2 is made of steel 20XH3A with a thickness of 5 mm with a tensile strength σ _in = 0.9 × 10 ⁹ Pa. The fixing element 3 for fixing the front layer is made of steel 12X18H10T. The surface density of the armor is - 72 kg / m ² .

Заявляемая конструкция позволяет решить поставленную задачу по разработке надежной бронезащитной преграды от воздействия бронебойно-зажигательных пуль стрелкового оружия, высокоэнергетических осколков поля боя и получить новый технический результат.The inventive design allows us to solve the problem of developing a reliable armor barrier from the effects of armor-piercing incendiary bullets of small arms, high-energy fragments of the battlefield and to obtain a new technical result.

Проведенные испытания на моделях подтвердили заявляемый технический результат.The tests on the models confirmed the claimed technical result.

Claims

1. Armored barrier, consisting of a front ceramic layer and a substrate, characterized in that the substrate is made of metal with a tensile strength of 0.4 × 10 ⁹ -2.5 × 10 ⁹ Pa, the front ceramic layer is connected to the substrate by a fixing element.

2. Armored barrier according to claim 1, characterized in that the thickness of the substrate is 0.4-0.9 of the thickness of the front ceramic layer.

3. Armored barrier according to claim 1, characterized in that the front ceramic layer, the substrate and the fixing element are glued together.