RU167891U1 - The composite ceramic armor plates - Google Patents

The composite ceramic armor plates

Info

Publication number
RU167891U1
RU167891U1 RU2016109315U RU2016109315U RU167891U1 RU 167891 U1 RU167891 U1 RU 167891U1 RU 2016109315 U RU2016109315 U RU 2016109315U RU 2016109315 U RU2016109315 U RU 2016109315U RU 167891 U1 RU167891 U1 RU 167891U1
Authority
RU
Grant status
Grant
Patent type
Prior art keywords
composite
layer
layers
characterized
armor plates
Prior art date
Application number
RU2016109315U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Сергеевич Фадеев
Олег Викторович Довгаль
Виктор Иванович Щитов
Юрий Леонидович Чигрин
Николай Михайлович Паладин
Олег Викторович Штанов
Александр Викторович Конаков
Юрий Валерьевич Ларионов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "РОМБ" (ООО "РОМБ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Grant date

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41WEAPONS
    • F41HARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H5/00Armour; Armour plates
    • F41H5/02Plate construction
    • F41H5/04Plate construction composed of more than one layer
    • F41H5/0414Layered armour containing ceramic material
    • F41H5/0428Ceramic layers in combination with additional layers made of fibres, fabrics or plastics

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к бронепреградам и может быть использована для изготовления средств индивидуальной защиты (СИЗ) от бронебойных пуль стрелкового оружия и осколков разорвавшихся боезарядов. The proposed invention relates to bronepregradam and can be used for the manufacture of personal protective equipment (PPE) against armor piercing bullets of small arms and shrapnel unexploded munitions. Задачей предлагаемой полезной модели является обеспечение защиты живой силы и объектов техники от бронебойных пуль с сердечниками, имеющими высокую твердость и остроконечную головную часть. The objective of the proposed utility model is to ensure the protection of troops and technical objects against armor piercing bullet with a core having a high hardness and a pointed head portion. Технический результат, заключается в повышении броневой стойкости бронепанели в уменьшении степени деформации тыльной части бронепанели. The technical result is to increase the resistance armor armor panels in reducing the degree of deformation rear of the armor panels. Технический результат достигается композитной керамической бронепанелью, состоящей из оболочки, имеющей фронтальную, тыльную и торцовую поверхности, фронтального слоя высокой твердости, расположенного в промежуточном слое и композитного основания, выполненного из слоев текстильных тканей на основе высокопрочных, высокомодульных нитей соединенных полимерным связующим, при этом промежуточный слой выполнен в виде нанесенного с двух сторон на фронтальный слой композитного слоя состоящего из слоев ткани соединенных полимерным связующ Technical result is achieved by the composite ceramic armor plates consisting of a shell having front, rear and end surfaces, the front layer of high hardness positioned in the intermediate layer and composite bases made of layers of textile fabrics on the basis of high strength, high modulus filaments connected polymeric binder, wherein the intermediate layer is deposited as two sides on the front layer of a composite layer consisting of layers of fabric interconnected polymeric svyazuyusch м, образуя двустороннее армирование фронтального слоя, при этом фронтальный слой высокой твердости выполнен из керамических плиток толщиной 3-10 мм уложенных, как минимум, в два слоя через разделительный композитный слой толщиной 2-6 мм и покрытых, как минимум, с одной стороны, ударопрочной пленкой толщиной 100-400 мкм, подложки из слоистого стеклотекстолита толщиной 2-10 мм, а нанесение полимерного связующего при соединение слоев ткани в промежуточном слое, композитном основании и разделительном композитном слое выполнено локальным по площади m, forming bilateral frontal reinforcement layer, the front layer of high hardness is made of ceramic rings stacked 3-10 mm thick, in at least two layers via separating composite layer 2-6 mm thick, and coated at least on one side, impact resistant film thickness of 100-400 microns, the substrates of the laminate fiberglass 2-10 mm thick, while applying a polymeric binder with the compound layers of fabric in the intermediate layer, the composite basis and separation composite layer formed on a local area соединения и составляет не более 30% от общей площади. compounds and is not more than 30% of the total area. Кроме этого, локальное соединение слоев ткани в промежуточном слоя, композитном основании и разделительном композитном слое выполнено термореактивным полиуретановым связующим в виде нанесения полос различной ширины, длины. In addition, the local connection layers of fabric in the intermediate layer, the composite base and the separation layer formed composite thermoset polyurethane binder as a coating strips of different widths, lengths.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к бронепреградам и может быть использована для изготовления средств индивидуальной защиты (СИЗ) (бронежилеты, бронещиты, броненакладки и др.) от бронебойных пуль стрелкового оружия и осколков разорвавшихся боезарядов, а также для использования при защите стационарных объектов и транспортных средств (бронемашин, БМП, БТР, автомобилей, летающих аппаратов, емкостей, контейнеров и др.). The proposed utility model relates to bronepregradam and can be used for manufacturing personal protective equipment (PPE) (vests, armored shields, bronenakladki et al.) Against armor piercing bullets of small arms and fragments unexploded munitions, as well as for use in the protection of stationary objects and vehicles ( armored vehicles, infantry fighting vehicles, armored personnel carriers, vehicles, flying vehicles, tanks, containers, and others.).

Известна броня для защитного жилета от поражения пулями с высокой кинетической энергией с целью снижения травмы человека от их воздействия Броня выполнена в виде нескольких расположенных одна рядом с другой плит из твердого материала, помещенных в вязкую на удар оболочку, и образующих компактный блок при соотношении массы блока к площади его тыльной поверхности не менее 2,8 Н/Дм 2 , причем площадь блока не менее 2,5 Дм 2 . Known armor for a protective vest from hitting bullets with high kinetic energy to reduce human injury from their influence Armor made in the form of several spaced one next to the other plates of hard material placed in a viscous impact shell, and forming a compact unit with a ratio of unit weight to its rear surface area of at least 2.8 N / dm 2, wherein the unit area is not less than 2.5 dm 2. (Патент RU 2062430, заявка №5051975 от 23.06.1992, МПК F41H 5/04). (Patent RU 2062430, application №5051975 from 06.23.1992, IPC F41H 5/04).

У данного технического решения есть ряд недостатков, а именно, бронепанель не монолитна, а разделена на секции (плиты), плита, даже если она не будет пробита, нанесет сильнейшую травму человеку в связи с тем, что площадь плиты значительно меньше площади всего блока. In this technical solution has a number of drawbacks, namely, armor plates are not monolithic, and is divided into sections (plates), oven, even if it is not broken, cause seriously injured person due to the fact that the plate area is significantly smaller than the area of ​​the block. Кроме этого, если плита выполнена из стали, то с учетом веса вязкой оболочки ее толщина должна находится в пределах 3,0-3,5 мм, что не является препятствием для пуль с закаленными стальными сердечниками, имеющими остроконечную головную часть. Furthermore, if the plate is made of steel, in the light weight shell viscous its thickness should be in the range 3.0-3.5 mm, which is not an obstacle for bullets with hardened steel core, having a pointed head portion. Если твердым материалом является керамика, то для обеспечения ее работоспособности в составе бронепанели ей необходим жесткий подпор с тыльной стороны, в противном случае, она будет просто раскалываться ввиду очень высокой хрупкости, пропуская сердечник пули. If the solid material is a ceramic, it is to ensure it is working as a part of the hard armor panels it needs backwater from the back side, otherwise, it will just break up because of the very high fragility, skipping core bullets. При попадании сердечника пули в стык, между блоками, он практически беспрепятственно проходит через бронепанель. After contact with the bullet core at a junction between the blocks, it passes through substantially unhindered armor plates.

Известно техническое решение, состоящее из композиционной системы, состоящей из четырех слоев: лицевого высокотвердого слоя керамики толщиной 1,5±0.2 мм одного из материалов: оксид алюминия -Аl2O3, карбид кремния - SiC, карбид бора - В4O, подслоя, состоящего из пластичного и вязкого никель-алюминиевого (Ni+Al) сплава толщиной 0,1-0,15 мм, бронепанели из высокопрочной конструкционной стали и тканевого бронеслоя из ткани ТСВМ. Known technical solution consisting of a composite system consisting of four layers: the facial high hard ceramic layer thickness of 1.5 ± 0.2 mm of one of the materials: -Al2O3 alumina, silicon carbide - SiC, boron carbide - V4O, the underlayer consisting of a plastic and viscous nickel-aluminum (Ni + Al) alloy 0.1-0.15 mm thick, armor panels of high-strength structural steel and tissue bronesloya TSVM of tissue. Бронепанель обладать двумя важными свойствами, а именно, высокой твердостью поверхностного слоя, способного разрушить острую головную часть термоупрочненного стального сердечника пули БЗ-43 и необходимой вязкостью металла стальной бронепанели, достаточной для поглощения энергии удара пули без образования трещин и разрушения стальной брони. Armor plates have two important features, namely, a high hardness surface layer capable of destroying sharp head portion heat strengthened steel core bullet BZ-43, and the required viscosity steel armor panels of metal, sufficient to absorb the impact energy of the bullet without the formation of cracks and destruction of the steel armor. (Патент RU №2296288, заявка №2005117979 от 10.06.2005 г, МПК F41H 1/02 (2006.01) (Patent RU №2296288, application №2005117979 from 10.06.2005 g, IPC F41H 1/02 (2006.01)

Проведенные авторами предлагаемого изобретения исследования механизма пробития аналогичных бронепреград бронебойными патронами с сердечником из твердого сплава, имеющего остроконечную головную часть, показали, что высокопрочная сталь не является преградой для твердосплавного сердечника. Conducted by the authors of the present invention similar study breaking mechanism bronepregrad armor-piercing ammunition with a core of cemented carbide having a pointed head portion showed that the high-strength steel is not an obstacle for the carbide core. В месте контакта сердечника и преграды, это достаточно малая площадь контакта, концентрируется огромное количество энергии, которой достаточно, что бы расплавить высокопрочную сталь, с сохранением остроконечной формы головной части сердечника. At the point of contact of the core and the barrier is a sufficiently small contact area concentrates tremendous amount of energy which is sufficient, which would melt the high-strength steel with a pointed shape retaining head part core. Тонкий поверхностный слой из высокопрочной керамики дает множество мелких осколков, в силу низкой трещиностойкости (коэффициент интенсивности напряжений К не более 4-5 МПа*м 1/2 ) и также не разрушает сердечник из твердого сплава. The thin surface layer of high strength ceramics gives many small fragments due to their low fracture toughness (stress intensity factor K 1c of not more than 4.5 MPa · m 1/2) and also does not destroy the core of the cemented carbide.

Чтобы при соударении твердосплавного сердечника пули с бронепреградой не происходило мелкой дефрагментации металлокерамических элементов, основной слой бронепреграды должна иметь твердость сопоставимую с твердость сердечника пули, иметь высокую трещиностойкость (коэффициент интенсивности напряжений К МПа*м 1/2 ) сопоставимую с трещиностойкостью твердого сплава марки ВК8, Данное техническое решение не обладает данными свойствами. To carbide core upon impact with a bullet did not occur bronepregradoy shallow defragmentation cermet elements bronepregrady core layer should have a hardness comparable to the hardness of the bullet core, have a high fracture toughness (stress intensity factor K 1c MPa · m 1/2) with comparable fracture toughness cemented carbide grade VK8 , This technical solution does not possess these properties.

Известна конструкция пулезащитной бронепанели позволяющая решить задачу пулестойкости и живучести средств бронезащиты, в частности бронежилета. Known design, bulletproof armor panels which allows to solve the problem bulletproof body armor and survivability of funds, in particular body armor. Пулезащитная бронепанель, состоит из оболочки, фронтального слоя высокой твердости, расположенного в промежуточном слое и композитного основания, при этом промежуточный слой выполнен в виде нанесенной с двух сторон на фронтальный слой высокомодульной текстильной структуры, например ткани из арамидных или углеродных нитей или стеклоткани с полимерным связующим, например эпоксидным, полиуретановым или фенольным, образуя двустороннее армирование фронтального слоя, а композитное основание выполнено в виде плоской решетчатой фермы, прич Bulletproof armor panels, consists of a shell, the front layer of high hardness positioned in the intermediate layer and the composite base, wherein the intermediate layer is in the form applied on both sides of a front layer of high modulus textile structures such fabrics of aramid or carbon fibers or glass fabric with a polymeric binder such as epoxy, phenolic or polyurethane, forming bilateral frontal reinforcement layer and the composite base is made in the form of a flat lattice girder, wherein ем несущие слои композитного основания выполнены из текстильного материала, например ткани, нетканой UD-структуры и проч. em base composite support layers made of a textile material such as fabrics, nonwoven UD-structure and so on. на основе высокопрочных, высокомодульных, комплексных и элементарных нитей, а равномерно распределенная узловая связь между слоями осуществлена полимерным связующим. on the basis of high strength, high modulus, complex and filaments, and uniformly distributed nodal connection between the layers carried by a polymeric binder. Кроме этого двустороннее армирование фронтального слоя выполнено эквидистантно, частота равномерно распределенной узловой связи между слоями фермы задается плотностью переплетения комплексных нитей текстильной структуры, составляющей слой или способом нанесения связующего, полимерное связующее проходит между комплексными нитями, не проникая вглубь их, связывая только периферийные элементарные волокна. Additionally bilateral reinforcement frontal layer formed equidistantly frequency evenly distributed nodal connections between layers farm given density interlacing multifilament yarns of the fabric body constituting layer or a method of applying the binder, the polymeric binder extends between the complex yarns without penetrating deep into their tying only the peripheral filaments. (Патент RU №2437053, заявка: 2010138206 от 15.09.2010, МПК F41H 1/02). (Patent RU №2437053, application: 2010138206 from 15.09.2010, IPC F41H 1/02).

Данное техническое решение принято в качестве прототипа. This technical solution is taken as a prototype.

Указанная конструкция пулезащитной панели для бронежилета, позволяет в основном решить задачи обеспечения пулестойкости и живучести бронепанелей от патронов имеющих стальные сердечники. This construction bulletproof vest panel, allows to basically solve the problem of providing bulletproof armor plates and vitality of having a steel core ammunition. Керамическая плитка, принимающая основную часть кинетической энергии пули, размещенная в промежуточном слое бронепанели при соударении с сердечником пули из твердого сплава разрушается на мелкие фрагменты. Ceramic tile receiving the major part of the kinetic energy of the bullet, placed in the intermediate layer armor panels when hitting the bullet core of the cemented carbide disintegrates into small fragments. Керамический материал обладает низкой трещиностойкостью. The ceramic material has low fracture toughness. Последующие слой бронепанели обладают высокой вязкость разрушения, что не позволяет образовавшимся частицам керамики и оставшейся части пули пройти на вылет, но тем не менее образуется большая выпучина с тыльной стороны. Follow-layer armor panels exhibit high fracture toughness, which prevents the ceramic particles formed and the remaining part to pass the bullet flight, but nevertheless large bulge formed on the rear side. Кроме этого, данная бронепаненель имеет не высокую живучесть. In addition, this bronepanenel has high survivability.

Современные тактико-технические требования к средствам бронезащиты формулируют более высокие показатели живучести при воздействии высокоэнергетических бронебойных пуль и пуль повышенной пробиваемости винтовочных патронов калибром 7,62 и выше. Current tactical and technical requirements to the means of armor formulate higher survivability indicators when exposed to high-energy armor piercing bullets and enhanced penetration of rifle bullets of 7.62 caliber or higher. Одновременно повышаются требования к уровню защиты человека от контузионной травмы при непробитии защитной композиции, при этом изделия должны быть технологичны, относительно легкими и экономичными при производстве. Simultaneously, the requirements to the level of protection of human contusion injury with no penetration protective composition, wherein the products must be manufacturable, relatively easy and economical to manufacture.

Задачей предлагаемой полезной модели является обеспечение защиты живой силы и объектов техники от бронебойных пуль с сердечниками, имеющими высокую твердость и остроконечную головную часть. The objective of the proposed utility model is to ensure the protection of troops and technical objects against armor piercing bullet with a core having a high hardness and a pointed head portion.

В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в повышении броневой стойкости бронепанели в уменьшении степени деформации тыльной части бронепанели. In the process solutions of the problem is achieved technical result consists in increasing the armored resistance armor panels in reducing the degree of deformation rear of the armor panels.

Технический результат достигается композитной керамической бронепанелью, состоящей из оболочки, имеющей фронтальную, тыльную и торцовую поверхности, фронтального слоя высокой твердости, расположенного в промежуточном слое и композитного основания, выполненного из слоев текстильных тканей на основе высокопрочных, высокомодульных нитей соединенных полимерным связующим, при этом промежуточный слой выполнен в виде нанесенного с двух сторон на фронтальный слой композитного слоя состоящего из слоев ткани соединенных полимерным связующ Technical result is achieved by the composite ceramic armor plates consisting of a shell having front, rear and end surfaces, the front layer of high hardness positioned in the intermediate layer and composite bases made of layers of textile fabrics on the basis of high strength, high modulus filaments connected polymeric binder, wherein the intermediate layer is deposited as two sides on the front layer of a composite layer consisting of layers of fabric interconnected polymeric svyazuyusch м, образуя двустороннее армирование фронтального слоя, при этом фронтальный слой высокой твердости выполнен из керамических плиток толщиной 3-10 мм уложенных слоями через разделительный композитный слой толщиной 2-6 мм и покрытых m, forming bilateral frontal reinforcement layer, the front layer of high hardness is made of ceramic tiles 3-10 mm thick layered composite through the separating layer 2-6 mm thick and coated

4 4

ударопрочной пленкой толщиной 100-400 мкм, подложки из слоистого стеклотекстолита толщиной 2-10 мм, нанесение полимерного связующего при соединение слоев ткани в промежуточном слое, композитном основании и разделительном композитном слое выполнено локальным по площади соединения и составляет не более 30% от общей площади. impact resistant film thickness of 100-400 microns, the substrates of the laminate fiberglass 2-10 mm thick, coating of the polymeric binder in the compound layers of fabric in the intermediate layer, the composite basis and separation composite layer formed by local area and the compound is not more than 30% of the total area. Кроме этого, площадь плитки первого фронтального слоя в 1,1-3,0 раза меньше площади плитки второго тылового слоя, локальное соединение слоев ткани в промежуточном слое, композитном основании и разделительном композитном слое выполнено термореактивным полиуретановым связующим в виде нанесения полос различной ширины, длины, направленности и прерывистости, композитное основание состоит из слоев арамидной, базальтовой и стекло ткани, композитное основание состоит из слоев арамидной, базальтовой и углеродной ткани, композитные промежуточны In addition, the first frontal area of ​​the layer of tiles 1.1-3.0 times less than the area of ​​the second tile rear layer, a local connection of the fabric layers in the intermediate layer, the composite base and the separation layer formed composite thermoset polyurethane binder as a coating strips of different widths, lengths , orientation and discontinuity base composite composed of layers of aramid, basalt and glass cloth, base composite composed of layers of aramid, carbon and basalt fabric composite intermediate и разделительные слои состоит из, слоев арамидной ткани соединенных термореактивным полиуретановым связующим твердостью 75-98 ед. and spacer layers consists of layers of Aramid fabric connected hardness thermosetting polyurethane binder 75-98 units. по Шору А, композитный промежуточный слой состоит из чередующихся слоев арамидной, базальтовой и стекло - ткани соединенных термореактивным полиуретановым связующим твердостью 75-98 ед. Shore A composite intermediate layer consists of alternating layers of aramid, basalt and glass - fabric connected thermosetting polyurethane binder hardness 75-98 units. по Шору А, композитный промежуточный слой состоит из чередующихся слоев арамидной, базальтовой и углеродной ткани соединенных термореактивным полиуретановым связующим твердостью 75-98 ед. Shore A composite intermediate layer consists of alternating layers of aramid, carbon and basalt fabric connected hardness thermosetting polyurethane binder 75-98 units. по Шору А, композитный промежуточный слой состоит из чередующихся слоев арамидной, базальтовой, углеродной, стекло - ткани соединенных термореактивным полиуретановым связующим твердостью 75-98 ед. Shore A composite intermediate layer consists of alternating layers of aramid, basalt, carbon, glass - fabric connected thermosetting polyurethane binder hardness 75-98 units. по Шору А, материал подложки из слоистого стеклотекстолита имеет прочность на разрыв не менее 392 мПа, ударную вязкость по Шарпи не менее 123 кДж/м 2 , площадь одной керамической плитки равна 400-4000 мм 2 , оболочка выполнена из полиуретана толщиной 0,5-5,0 мм на фронтальной и тыльной поверхностях и в форме полусферы высотой 5-15 мм на торцовой поверхности, поверхность плитки со стороны, Shore A substrate material of fiberglass laminate has a tensile strength of at least 392 MPa, a Charpy impact strength of not less than 123 kJ / m 2, the area of one tile is equal to 400-4000 mm 2, the sheath is made of polyurethane thickness 0,5- 5.0 mm on the front and back surfaces and a shape of a cup height of 5-15 mm on the front surface side surface tile,

5 5

обращенной к фронтальной стороне бронепанели, имеет шероховатость Ra3,2-Ra0,05, площадь подложки равна 30000-100000 мм 2 , керамические плитки находятся к контакте с соседними плитками, зазор между контактирующими гранями плиток находится в пределах 0,01-0,10 мм, керамические плитки имеют форму прямоугольника или шестиугольника и изготовлены из материала на основе Al 2 O 3 или SiC или В 4 С. facing the front side of the armor panels has a roughness Ra3,2-Ra0,05, substrate area is 30000-100000 mm 2, to the ceramic tiles are in contact with neighboring tiles, the gap between the contacting faces of rings is in the range 0.01-0.10 mm , ceramic tiles have a shape of a rectangle or a hexagon and are made of a material based on Al 2 O 3 or SiC or B 4 C.

Большинство бронепанелей имеют недостаточный уровень живучести и защиты от заброневой контузионной травмы, особенно при повторных воздействиях. Most of the armor plates have insufficient levels of survivability and protection from zabronevoy contusion injury, especially when repeated exposure. Это обусловлено нарушением монолитности фронтального керамического слоя и, как следствие, при повторных попаданиях пули в бронепанель увеличивается деформации защитных слоев тыльной стороны. This is due to a violation of the monolithic ceramic front layer and, consequently, result in repeated bullets armor plates increases deformation protective layers of the rear side. Данный недостаток значительно снижается в предлагаемой конструкция пулезащитной бронепанели за счет того, что фронтальный слой высокой твердости выполнен из керамических плиток толщиной 3-10 мм уложенных, как минимум, в два слоя через разделительный композитный слой толщиной 2-6 мм и покрытых, как минимум, с одной стороны, ударопрочной пленкой толщиной 100-400 мкм, подложки из слоистого стеклотекстолита толщиной 2-10 мм, а нанесение полимерного связующего при соединение слоев ткани в промежуточном слое и композитном основании выполнено локаль This disadvantage is greatly reduced in the proposed design, bulletproof armor panels due to the fact that the front layer of high hardness is made of ceramic rings stacked 3-10 mm thick, in at least two layers via separating composite layer 2-6 mm thick and coated with at least on the one hand, impact resistant film thickness of 100-400 microns, the substrates of the laminate fiberglass 2-10 mm thick, while applying a polymeric binder with the compound layers of fabric in the intermediate layer and locally performed based composite ым по площади соединения и составляет не более 30% от общей площади. th area and the compound is not more than 30% of the total area.

Выполнение оболочки из полиуретана толщиной 0,5-5,0 мм на фронтальной и тыльной поверхностях в форме полусферы высотой 5-15 мм на торцовой поверхности позволяет повысить живучесть в условиях повышенной влажности и ударных нагрузок при падении бронепанели с большой высоты. Execution of polyurethane shell thickness of 0.5-5.0 mm on the front and back surfaces in a form of hemisphere 5-15 mm at the end face can increase in height survivability under conditions of high humidity and shock armor panels when falling from a height. Выполнение промежуточного слоя и композитного основания в виде многослойных структур состоящую из слоев арамидной ткани покрытых термореактивным полиуретановым связующим твердостью 75-98 ед. Execution of the intermediate layer and the base as a composite multilayer structures consisting of layers of Aramid fabric coated with a thermosetting polyurethane binder hardness 75-98 units. по Шору А и чередующихся слоев базальтовой и арамидной ткани покрытых полимерным связующим твердостью 90-98 ед. Shore A and alternating layers of basalt and aramid fabrics coated with a polymeric binder hardness of 90-98 units. по Шору А Shore A

6 6

позволяют значительно уменьшить степень деформации тыльной части пулезащитной бронепанели и снизить степень заброневой контузии. can significantly reduce the amount of deformation of the rear portion, bulletproof armor panels and reduce the zabronevoy contusion.

На основе проведенных авторами исследований по механизмам разрушения бронепанелей имеющих различные виды керамических плиток и проведенных математических расчетов разрушения преград при соударении с бронебойными сердечниками, было установлено, что покрытие керамических плиток со стороны противоположной удару, ударопрочной пленкой, приводит к увеличению фрагментов керамической плитки при ее разрушении, значительно сокращается зона образования круговых трещин. On the basis of sponsored research on the mechanisms of destruction armor panels having different types of ceramic tiles and mathematical calculations destruction obstacles when colliding with the armor-piercing core, it was found that the coating of ceramic tiles on the side opposite impact, impact resistant film leads to an increase fragments tile at its destruction significantly reduces the formation area of ​​circular cracks. Нанесение ударопрочной пленки с двух сторон, снижает фронтальный откол фрагментов керамического материала, что способствует разрушению сердечника на более мелкие фрагменты. Application of impact resistant film on both sides, reduces front spall fragments of ceramic material, which contributes to the destruction of the core into smaller fragments. Также были определены требования к микроструктуре керамических плиток, их геометрическим размерам, к механическим свойствам подложки из высокопрочного пластика, взаимному расположению чередующихся слоев для основы и промежуточного слоя, материалов, из которых возможно изготовление данных композиций, способных противостоять пулям с бронебойными сердечниками. Also identified requirements microstructure of ceramic tiles, their geometric dimensions of the substrate to mechanical properties of high-strength plastic, the mutual arrangement of alternating layers of the warp and the intermediate layer, the materials from which the data is possible to produce compositions capable of resisting bullets with armor-piercing core. Наличие дополнительных оболочек и слоев, выполненных из различных материалов, способствуют значительному повышения защитных свойств бронепанели и расширяют область их использования от бронежилетов до использования при защите стационарных объектов и транспортных средств (бронемашин, БМП, БТР, автомобилей, летающих аппаратов, емкостей, контейнеров и др.). The presence of additional membranes and layers made of various materials contribute significantly increase the protective properties of the armor panels and expanding their field of use of body armor to be used for the protection of stationary objects and the vehicle (armored vehicles, infantry fighting vehicles, armored personnel carriers, vehicles, flying vehicles, tanks, containers, etc. )..

На фигуре 1 схематично представлена пулезащитная бронепанель имеющая фронтальную, тыльную и торцовую поверхности, где позициями обозначены следующие элементы: оболочка 1 выполнена из полиуретана толщиной 0,5-5,0 мм на фронтальной и тыльной поверхностях и в форме полусферы высотой 5-15 мм на торцовой поверхности, фронтальный слой высокой твердости 2, выполнен из керамических плиток толщиной 3-10 мм уложенных, как минимум, в два слоя 2.1 и 2.2 через разделительный композитный слой 2.6 толщиной 2-6 мм и покрытых как минимум, с одной Figure 1 schematically shows, bulletproof armor plates having front, rear and end surfaces, wherein the following elements are denoted by reference numerals: the shell 1 is made of polyurethane 0.5-5.0 mm thick on the front and back surfaces and a hemisphere 5-15 mm in height end surface, a front layer of high hardness 2 is made of ceramic rings stacked 3-10 mm thick, in at least two layers 2.1 and 2.2 through 2.6 isolating composite layer 2-6 mm thick and coated with at least one

7 7

стороны, ударопрочной пленкой 2.3, 2.4 толщиной 100-400 мкм, подложки 2.5 из слоистого стеклотекстолита толщиной 2-10 мм, промежуточный слой 3 выполненный в виде нанесенного с двух сторон на фронтальный слой высокой твердости 2 композитного слоя состоящего из слоев ткани соединенных полимерным связующим, композитное основание 4 выполненного из слоев текстильных тканей на основе высокопрочных, высокомодульных нитей соединенных полимерным связующим, полимерное связующее при соединение слоев ткани в промежуточном слое, композитном основании и разд side impact resistant film 2.3 2.4 100-400 microns thick, the substrate 2.5 of fiberglass laminate 2.10 mm thick intermediate layer 3 made in the form of a supported from both sides on the front layer of high hardness layer 2 of the composite consisting of layers of fabric interconnected by a polymeric binder, composite base 4 made of layers of textile fabrics on the basis of high strength, high modulus filaments connected polymeric binder, the polymeric binder with the compound layers of fabric in the intermediate layer, the base and the composite section елительного композитного слоя выполнено локальным по площади соединения и составляет не более 30% от общей площади. elitelnogo composite layer formed by local area and the compound is not more than 30% of the total area.

Экспериментально проверено и расчеты показали, что при исполнении композитной керамической бронепанели по предлагаемому техническому предложению ее пробитие пулей снаряженной бронебойным сердечником не происходит. And experimentally verified the calculations showed that the performance of ceramic composite armor panels for the proposed technical proposal of its penetration of armor-piercing core bullet curb happens.

При описании процесса взаимодействия бронепанели пулезащитной с летящей пулей рассматривается случай ее не пробития. When describing the interaction process, bulletproof armor panels with flying bullet consider the case it is not punctured.

При попадании пули в бронепанель, с высокой кинетической энергией, происходит поэтапное поглощение энергии пули и ее разрушение. When a bullet hit armor panels with high kinetic energy, occurs gradual absorption energy of the bullet and its destruction. Часть кинетической энергии пули, очень не значительная, затрачивается на пробитие оболочки 1. Задача оболочки 1 и промежуточного слоя 3 уменьшить область разрушения керамики в форме усеченного конуса, обращенного меньшим основанием к фронтальной поверхности и большим основанием к подложке. Part of the kinetic energy of the bullet, is not very significant, expended to break through the shell 1. The shell 1 and the task of the intermediate layer 3 to reduce the area of ​​destruction of ceramics in the form of a truncated cone, the small base facing the front surface and the large base to the substrate. По имеющимся литературным данный ((Материалы и защитные структуры для локального и индивидуального бронирования. / В.А Григорян, И.Ф. Кобылкин, В.М. Маринич, Е.Н. Чистяков. - М. Изд. РадиоСофт, 2008 - 406 с., стр. 159-176)) диаметром меньшего основания, составляет порядка 4 диаметра ударника, это так называемая, центральная зона раздробленной керамики. . According to the literature ((Materials and protective structures for local and individual booking / VA Grigoryan, IF Kobylkin, VM Marinich, EN Chistyakov -. RadioSoft M. Publishing House, 2008 -. 406 p., p. 159-176)), the smaller base diameter is approximately the diameter of the striker 4, that is so-called central zone of fragmented ceramic. Кроме данной зоны образуется периферийная зона с регулярными радиальными и круговыми трещинами, диаметр которых Besides the zone peripheral zone formed at regular radial and circumferential cracks whose diameter

8 8

составляет порядка 8 диаметров ударника. It is about 8 diameters impactor. Эти трещины возникают вдоль границы, разделяющей внутреннюю сжатую (это фронтальная зона разрушения керамической плитки) и внешнюю растянутую (это тыловая зона разрушения керамической плитки) радиальными напряжениями области материала керамики. These cracks arise along the boundary between the inner compressed (this frontal zone fracture of ceramic tiles) and an outer stretched (this rear zone fracture tiles) radial stress field of ceramics material. Периферийная зона имеет крупные фрагменты, которые удерживаются промежуточным слоем 3 и оболочкой 1 повышая живучесть бронепанели. The peripheral zone has a large fragments, which are held by the intermediate layer 3 and the envelope 1 increasing survivability armor panels. Наши наблюдения показывают, что покрытие ударопрочной пленкой с фронтальной стороны керамических плиток, размеры фрагментов на которые разрушается керамический слой увеличиваются. Our observations show that the impact-resistant coating film on the front side of the tiles, the sizes of fragments into which collapses ceramic layer are increased.

Тыловая зона разрушения имеет форму конуса, практически для всех броневых керамик угол раствора конуса изменяется в пределах 2α==110°…130°. Rear fracture zone has a conical shape, almost all ceramic armor cone angle varies 2α == 110 ° ... 130 °. Разрушение тыловой керамики на начальной стадии формирования и ускорения конической области можно уподобить пористому телу, состоящему из тесно прилегающих друг к другу керамических фрагментов и обладающему определенной сдвиговой прочностью вследствие трения между фрагментами, особенно в условиях действия сжимающих напряжений. Destruction ceramics rear at the initial stage of formation and acceleration of the conical region can be compared to the porous body consisting of closely adjacent to each other and ceramic fragments possessing specific shear strength due to friction between the fragments, particularly under the action of compressive stresses. Если сдвиговые напряжения превышают силы трения, то возможно пластическое деформирование разрушенной керамики, которое может сопровождаться как дополнительным разрушением керамических фрагментов, так и увеличением объема разрушенной керамики вследствие их разворота. If the shear stress exceeds the frictional force, it is possible plastic deformation destroyed ceramics, which may be accompanied by further destruction of both ceramic fragments, and increasing amount destroyed ceramics due to their reversal. Все это приводит к тому, что, во-первых, проникание остатков сердечника в разрушенную керамику сопровождается не только инерционным, но и прочностным сопротивлением, во-вторых, разрушенный керамический конус под действием сил взаимодействия с проникающей пулей ускоряется как твердое тело и включает во взаимодействие последующие слои подложки еще до подхода к ним бронебойного сердечника. All this leads to the fact that firstly the penetration of the core residues destroyed ceramics is accompanied not only inertial but and strength resistance, secondly destroyed ceramic cone under the forces of interaction with the penetrating bullet is accelerated as a rigid body and comprises reacting subsequent layers of the substrate before the approach to them armor-piercing core. Наличие разделительного композитного слоя 2.6 из слоев арамидной ткани, жесткого и прочного второго керамического слоя 2.2 и подложки 3 из высокопрочного пластика является препятствием для дальнейшего продвижения разрушенного керамического конуса с фрагментами сердечника. The presence of the separation layer of the composite layers 06/02 of aramid fabrics, hard and durable ceramic layer of the second substrate 3 and 2.2 of durable plastic is an obstacle to further advancement destroyed ceramic cone with core fragments. Происходит прочностное Durability comes

9 9

сопротивление разрушенной керамики первого слоя 2.1, увеличивается и происходит дальнейшее разрушение фрагментов сердечника. Breaking strength ceramic first layer 2.1, is further increased and the destruction of the core fragments. Далее поток фрагментов сердечника и керамической плитки передает свою кинетическую энергию разделительному слою 2.6, керамическому слою 2.2 основанию 4, промежуточному слою 3 и оболочке 1 где и поглощается неупругой и упругой составляющими деформации композита основания. Next, the flow of the core fragments and tile transfers its kinetic energy release layer 2.6, 2.2 base ceramic layer 4, intermediate layer 3 and the envelope 1 which is absorbed and inelastic and elastic components of composite base deformation.

Предлагаемое техническое решение повышает живучесть средства бронезащиты, способного выдерживать до 2-3 попаданий пули на один квадратный дециметр поверхности. The proposed solution increases the survivability of the means of body armor capable of withstanding up to 2-3 bullets hit per square decimeter of surface.

Производство бронепанели технологично и может быть осуществлено на действующем оборудовании машиностроительных заводов. Production and technologically armor panels can be carried out on existing equipment engineering plants.

Claims (14)

  1. 1. Композитная керамическая бронепанель, имеющая фронтальную, тыльную и торцовую поверхности, состоящая из оболочки, фронтального слоя высокой твердости, расположенного в промежуточном слое, и композитного основания, выполненного из слоев текстильных тканей на основе высокопрочных, высокомодульных нитей, соединенных полимерным связующим, при этом промежуточный слой выполнен в виде нанесенного с двух сторон на фронтальный слой композитного слоя, состоящего из слоев ткани, соединенных полимерным связующим, образуя двустороннее армиров 1. A composite ceramic armor plates having front, rear and end surfaces, consisting of a shell, the front layer of high hardness positioned in the intermediate layer, and composite bases made of layers of textile fabrics on the basis of high strength, high modulus filaments connected polymeric binder, wherein the intermediate layer is formed as a coated on both sides of the front layer of a composite layer consisting of layers of fabric interconnected by a polymeric binder, forming the reinforcing bilateral ние фронтального слоя, отличающаяся тем, что фронтальный слой высокой твердости выполнен из керамических плиток толщиной 3-10 мм, уложенных слоями через разделительный композитный слой толщиной 2-6 мм и покрытых ударопрочной пленкой толщиной 100-400 мкм, подложка выполнена из слоистого стеклотекстолита толщиной 2-10 мм, а нанесение полимерного связующего при соединении слоев ткани в промежуточном слое, композитном основании и разделительном композитном слое выполнено локальным по площади соединения и составляет не более 30% от общей площади. of the front layer, characterized in that a front layer of high hardness is made of ceramic tiles 3-10 mm thick, layered composite through the separating layer 2-6 mm thick and covered with impact-resistant film thickness of 100-400 microns, a substrate made of fiberglass laminate thickness 2 -10 mm, and the coating binder polymer when combined layers of fabric in the intermediate layer, the composite basis and separation composite layer formed by local area and the compound is not more than 30% of the total area.
  2. 2. Композитная керамическая бронепанель по п.1, отличающаяся тем, что площадь плитки первого фронтального слоя в 1,1-3,0 раза меньше площади плитки второго фронтального слоя. 2. The composite ceramic armor plates according to claim 1, characterized in that the first frontal area of ​​the tile layer in 1.1-3.0 times less than the area of ​​the second tile of the front layer.
  3. 3. Керамическая бронепанель по п.1, отличающаяся тем, что локальное соединение слоев ткани в промежуточном слое, композитном основании и разделительном композитном слое выполнено термореактивным полиуретановым связующим в виде нанесения полос различной ширины, длины, направленности и прерывистости. 3. Ceramic armor panels according to claim 1, characterized in that the local connection layers of fabric in the intermediate layer, the composite base and the separation layer formed composite thermoset polyurethane binder as a coating strips of different widths, lengths, and orientation of the discontinuity.
  4. 4. Композитная керамическая бронепанель по п.1, отличающаяся тем, что композитное основание состоит из слоев арамидной, базальтовой и стеклоткани. 4. The composite ceramic armor plates according to claim 1, characterized in that the base consists of a composite of layers of aramid, fiberglass and basalt.
  5. 5. Композитная керамическая бронепанель по п.1, отличающаяся тем, что композитное основание состоит из слоев арамидной, базальтовой и углеродной ткани. 5. The composite ceramic armor plates according to claim 1, characterized in that the base consists of a composite of layers of aramid, carbon and basalt fabric.
  6. 6. Композитная керамическая бронепанель по п.1, отличающаяся тем, что композитные промежуточный и разделительный слои состоят из слоев арамидной ткани, соединенных термореактивным полиуретановым связующим твердостью 75-98 ед. 6. The composite ceramic armor plates according to claim 1, characterized in that the intermediate composite and the separating layers consist of layers of Aramid fabric connected thermosetting polyurethane binder hardness 75-98 units. по Шору А. Shore A.
  7. 7. Композитная керамическая бронепанель по п.1, отличающаяся тем, что композитный промежуточный слой состоит из чередующихся слоев арамидной, базальтовой и стеклоткани, соединенных термореактивным полиуретановым связующим твердостью 75-98 ед. 7. The composite ceramic armor plates according to claim 1, characterized in that the composite intermediate layer consists of alternating layers of aramid, glass basalt and connected hardness thermosetting polyurethane binder 75-98 units. по Шору А. Shore A.
  8. 8. Композитная керамическая бронепанель по п.1, отличающаяся тем, что композитный промежуточный слой состоит из чередующихся слоев арамидной, базальтовой и углеродной ткани, соединенных термореактивным полиуретановым связующим твердостью 75-98 ед. 8. The composite ceramic armor plates according to claim 1, characterized in that the composite intermediate layer consists of alternating layers of aramid, carbon and basalt fabric connected hardness thermosetting polyurethane binder 75-98 units. по Шору А. Shore A.
  9. 9. Композитная керамическая бронепанель по п.1, отличающаяся тем, что композитный промежуточный слой состоит из чередующихся слоев арамидной, базальтовой, углеродной, стеклоткани, соединенных термореактивным полиуретановым связующим твердостью 75-98 ед. 9. The composite ceramic armor plates according to claim 1, characterized in that the composite intermediate layer consists of alternating layers of aramid, basalt, carbon, glass, connected thermosetting polyurethane binder hardness 75-98 units. по Шору А. Shore A.
  10. 10. Композитная керамическая бронепанель по п.1, отличающаяся тем, что материал подложки из слоистого стеклотекстолита имеет прочность на разрыв не менее 392 мПа, ударную вязкость по Шарпи не менее 123 кДж/м 2 . 10. The composite ceramic armor plates according to claim 1, characterized in that the substrate material of the fiberglass laminate has a tensile strength of at least 392 MPa, a Charpy impact strength of not less than 123 kJ / m 2.
  11. 11. Композитная керамическая бронепанель по п.1, отличающаяся тем, что площадь одной керамической плитки равна 400-4000 мм 2 . 11. The composite ceramic armor plates according to claim 1, characterized in that the area of one tile is equal to 400-4000 mm 2.
  12. 12. Композитная керамическая бронепанель по п.1, отличающаяся тем, что оболочка выполнена из полиуретана толщиной 0,5-5,0 мм на фронтальной и тыльной поверхностях и в форме полусферы высотой 5-15 мм на торцовой поверхности. 12. The composite ceramic armor plates according to claim 1, characterized in that the sheath is made of polyurethane of thickness 0.5-5.0 mm on the front and back surfaces and a shape of a cup height of 5-15 mm on the end face.
  13. 13. Композитная керамическая бронепанель по п.1, отличающаяся тем, что поверхность плитки со стороны, обращенной к фронтальной стороне бронепанели, имеет шероховатость Ra3,2 - Ra0,05. 13. The composite ceramic armor plates according to claim 1, characterized in that the tile surface on the side facing the front side of the armor panels has a roughness Ra3,2 - Ra0,05.
  14. 14. Композитная керамическая бронепанель по п.1, отличающаяся тем, что площадь подложки равна 30000-100000 мм 2 . 14. The composite ceramic armor plates according to claim 1, characterized in that the area of the substrate is 30000-100000 mm 2.
RU2016109315U 2016-03-16 2016-03-16 The composite ceramic armor plates RU167891U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016109315U RU167891U1 (en) 2016-03-16 2016-03-16 The composite ceramic armor plates

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016109315U RU167891U1 (en) 2016-03-16 2016-03-16 The composite ceramic armor plates

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU167891U1 true RU167891U1 (en) 2017-01-11

Family

ID=58451389

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016109315U RU167891U1 (en) 2016-03-16 2016-03-16 The composite ceramic armor plates

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU167891U1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4633756A (en) * 1984-05-21 1987-01-06 Rudoi Boris L Bullet proof armor shield
RU2385444C1 (en) * 2009-04-22 2010-03-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Армоком-Центр" (ООО НПП "Армоком-Центр") Multilayer packet for apparatus for personal protection from impact action (versions)
RU2437053C1 (en) * 2010-09-15 2011-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "ТЕХИНКОМ" Ballistic protection armoured panel
CN105026877A (en) * 2013-03-12 2015-11-04 耐克创新有限合伙公司 Multi-component impact protection device for athletics

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4633756A (en) * 1984-05-21 1987-01-06 Rudoi Boris L Bullet proof armor shield
RU2385444C1 (en) * 2009-04-22 2010-03-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Армоком-Центр" (ООО НПП "Армоком-Центр") Multilayer packet for apparatus for personal protection from impact action (versions)
RU2437053C1 (en) * 2010-09-15 2011-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "ТЕХИНКОМ" Ballistic protection armoured panel
CN105026877A (en) * 2013-03-12 2015-11-04 耐克创新有限合伙公司 Multi-component impact protection device for athletics

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3509833A (en) Hard faced ceramic and plastic armor
US6826996B2 (en) Structural composite armor and method of manufacturing it
US4111097A (en) Armor
US7601654B2 (en) Molded ballistic panel with enhanced structural performance
US6825137B2 (en) Lightweight ballistic resistant rigid structural panel
US4131053A (en) Armor plate
US20080307553A1 (en) Method And Apparatus For Protecting Against Ballistic Projectiles
US5763813A (en) Composite armor panel
US6703104B1 (en) Panel configuration composite armor
US20110107904A1 (en) Synergistically-Layered Armor Systems and Methods for Producing Layers Thereof
US6203908B1 (en) Composite armor
US6408734B1 (en) Composite armor panel
US5471905A (en) Advanced light armor
US20080104735A1 (en) Mosaic extremity protection system with transportable solid elements
US7077048B1 (en) Multi-layered trap ballistic armor
US20070089597A1 (en) Lightweight composite armor
US8096223B1 (en) Multi-layer composite armor and method
US5972819A (en) Ceramic bodies for use in composite armor
US4030427A (en) Armor plate
US5349893A (en) Impact absorbing armor
Cheeseman et al. Ballistic impact into fabric and compliant composite laminates
US6575075B2 (en) Composite armor panel
US20090126557A1 (en) Armor and method of making same
US6370690B1 (en) Lightweight fragmentation resistant body armor configuration
US6912944B2 (en) Ceramic armour systems with a front spall layer and a shock absorbing layer