RU184168U1 - Композиционная броневая преграда - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к комбинированным броневым конструкциям, в частности к устройствам защиты различных видов объектов, например от стрелкового оружия.

Броневая преграда включает дробяще-отклоняющий слой 1, состоящий из ряда бронеполос 2, соединенных жестко между собой в X - образном исполнении с центральным углом ϕ=60-90°, и отнесенных одна от другой по глубине на расстояние, соизмеримое с двумя длинами пуль стрелкового оружия, дробяще-отклоняющий слой 1 жестко связан с броневым слоем 3. На поверхности энергопоглощающей пластины 6 размещены керамические элементы 7, выполненные в виде сборных керамических сфер 8, состоящих из шестигранных 9 и пятигранных 10 призм со сферическим основанием, закрепленных в матричной сотовидной структуре 11 из высокопрочных полимерных волокон с помощью герметика.

Дестабилизирующий эффект траектории пули на дробяще-отклоняющем слое 1 достигается за счет образования первоначального угла рикошета при соприкосновении пули, после прохождения керамического слоя 7, с наклонной поверхностью бронеполос 2.

Description

Полезная модель относится к комбинированным броневым конструкциям, в частности к устройствам защиты различных видов объектов, например от стрелкового оружия.

В настоящее время актуальной задачей является создание защитных устройств от пулевого воздействия с минимально возможными габаритно-массовыми характеристиками. Как правило, броневые преграды представляют собой двух- или многослойную композиционную структуру.

Известна композитная броня, содержащая смещенные относительно друг друга по глубине бронированные плиты, расположенные между ними ряд бронированных слоев, наклоненный каждый под значительным углом к плоскости тыльной плиты, а между бронированными слоями металлических плит образованы воздушные промежутки или резиновые прокладки (Заявка Великобритании N 2191275, МПК F41H 5/04).

Недостатком указанной композитной брони является то, что она предназначена в основном для защиты от скользящих поражающих элементов и не обеспечивает высокой эффективности защиты при прямом попадании поражающего элемента.

Известно также техническое решение - броневая преграда, содержащая чередующийся ряд гофр с экранирующим элементом у их оснований (Патент США N 3636895, МПК F41H 5/04).

Недостатком указанной броневой преграды является то, что она не обеспечивает необходимую эффективность защиты от поражающих элементов при попадании в ослабленную зону между гофрами, что обусловлено возникновением в этой зоне эффекта принудительной фокусировки продуктов разрушения поражающего элемента и разрушение преграды.

Наиболее близким техническим решением, которое может быть принято в качестве прототипа, является композиционная броневая преграда (Патент RU N 140126, МПК F41H 5/04, опубликован 27.04.2014 г.), содержащая чередующийся ряд бронированных слоев, с расположенным на подложке отклоняюще-дробящим экраном, выполненным из набора отдельных бронеэлементов, установленных в направлении, пересекающем первые бронеполосы, т.е. X - образном положении с центральным углом ϕ=60-90°, жестко связанных между собой и отнесенных одна от другой по глубине на расстояние, соизмеримое с двумя длинами пуль стрелкового оружия, с внутренней стороны подложка защищена слоями арамидной ткани, а с лицевой стороны дробяще-отклоняющий экран защищен подложкой, демпфирующим слоем и слоем керамических элементов, выполненных в виде полусферических элементов, скрепленных с наружной облицовкой, подложкой и между собой в слое, а также в местах примыкания их торцов друг к другу с помощью герметика.

Основным недостатком композиционной броневой преграды является то, что попадание подкалиберной пули встык между элементами из керамики приводит к интенсивному разрушению их торцевых поверхностей в зоне удара. Это разрушение также усиливается за счет влияния краевых эффектов. В конечном результате в стыке между керамическими элементами увеличивается зазор и пуля пробивает слои бронированной преграды насквозь.

Задачей предполагаемой полезной модели является повышение пулестойкости броневой преграды, надежности защиты охраняемого объекта, от воздействия пуль стрелкового оружия.

Сущность полезной модели заключается в том, что композиционная броневая преграда, содержащая ряд чередующихся бронированных слоев, с расположенным на подложке отклоняюще-дробящим слоем, выполненным из набора отдельных бронеэлементов, установленных в направлении, пересекающем первые бронеполосы, т.е. X - образном положении с центральным углом ϕ=60-90°, жестко связанных между собой и отнесенных одна от другой по глубине на расстояние, соизмеримое с двумя длинами пуль стрелкового оружия, опирающихся на подложку, с внутренней стороны подложка защищена слоями арамидной ткани, а с лицевой стороны дробяще-отклоняющий слой защищен подложкой, демпфирующим слоем, а слой керамических элементов выполнен в виде сборных керамических сфер, состоящих из шестигранных и пятигранных призм со сферическим основанием, закрепленных в матричной сотовидной структуре из высокопрочных полимерных волокон с помощью герметика, керамические элементы скреплены с наружной облицовкой, подложкой и между собой в дробящее-отклоняющем слое с помощью герметика.

Общими существенными признаками известного устройства и заявляемого технического решения является наличие броневой преграды, содержащей ряд, чередующихся бронированных слоев, один из которых выполнен в виде керамического дробяще-отклоняющего слоя.

Дестабилизирующий эффект полета пули на керамическом слое достигается за счет смещения положения керамических элементов при соприкосновении пули со сборными керамическими сферами бронеэлементов и образования первоначального угла рикошета, а плотность прилегания боковых граней керамических элементов исключает интенсивное разрушение их торцевых поверхностей в зоне удара. При этом в керамической сфере разрушаются только отдельные элементы сборных керамических сфер, состоящие из шестигранных и пятигранных призм со сферическим основанием, закрепленных в матричной сотовидной структуре из высокопрочных полимерных волокон с помощью герметика.

Условия фрагментации сердечника создаются первоначально в области контакта пули с полусферической фронтальной поверхностью керамической преградой, где преобладают зоны с одномерным сжатием, а затем, при наклонном проникновении в последующий слой преграды, в области с большими сдвиговыми напряжениями. Фрагментация пули происходит за счет образования максимальных касательных напряжений при ударе сердечника пули под углом. При этом разрушение носит разрывной характер за счет преобладающего влияния растягивающих напряжений.

При взаимодействии с последующей панелью броневой преграды, выполняющей роль энергопоглощающей преграды, взаимодействует не монолитный высокоскоростной сердечник поражающего элемента, а несколько фрагментов, разнесенных по площади и углу отклонения и ослабленных в значительной степени скоростью проникновения.

Блокирующие свойства броневой преграды обеспечиваются организацией косого удара при встрече пули с внутренней преградой, выполненной в X - образном положении бронеполос с центральным углом ϕ=60-90°, жестко связанных между собой и отнесенных одна от другой по глубине на расстояние соизмеримое с двумя длинами пуль стрелкового оружия, последующие энергопоглощающие преграды задерживают отдельные фрагменты сердечника с полным гашением их скорости и удержанием в слоях преграды.

Общий вид предлагаемой полезной модели представлен в соответствии с фиг. 1, а на фиг. 2. фиг. 3, фиг. 4 и фиг. 5 представлены керамические элементы в виде сборных керамических сфер, состоящих из шестигранных и пятигранных призм со сферическим основанием, закрепленных в матричной сотовидной структуре из высокопрочных полимерных волокон с помощью герметика.

Броневая преграда, включает дробяще-отклоняющий слой 1, состоящий из ряда бронеполос 2, соединенных жестко между собой в X - образном исполнении с центральным углом ϕ=60-90°, и отнесенных одна от другой по глубине на расстояние, соизмеримое с двумя длинами пуль стрелкового оружия, дробяще-отклоняющий слой 1 жестко связан с броневым слоем 3, выполненным, например, из стали 2П(98) толщиной 4 мм, с внутренней стороны подложка 3 защищена слоями арамидной ткани 4, а с лицевой стороны дробяще-отклоняющий слой 1 защищен подложкой 5, выполненной из стали 2П(98) толщиной 2 мм, поверх которой может быть закреплена энергопоглощающая пластина 6, выполненная, например, из алюминиевого сплава АМГ6-М толщиной 8 мм, на поверхности которой размещаются керамические элементы 7, выполненные в виде сборных керамических сфер 8, состоящих из шестигранных 9 и пятигранных 10 призм со сферическим основанием, закрепленных в матричной сотовидной структуре 11 из высокопрочных полимерных волокон с помощью герметика, керамические элементы 7 скреплены с наружной облицовкой 12, энергопоглощающей пластиной 6, подложкой 5 и между собой в дробящее-отклоняющем слое 1 с помощью герметика.

Дестабилизирующий эффект траектории пули на отклоняюще-дробящем экране 1 достигается за счет образования первоначального угла рикошета при соприкосновении пули, после прохождения керамического слоя 7, с наклонной поверхностью бронеполос 2 (центральный угол ϕ=60-90°).

Условия фрагментации сердечника создаются первоначально в области контакта пули с наружной броневой преградой 12, где преобладают зоны с одномерным сжатием, а затем, при наклонном проникновении в последующий слой керамических элементов 7, в области с большими сдвиговыми напряжениями. Фрагментация пули происходит за счет образования максимальных касательных напряжений при ударе сердечника пули под углом. При этом разрушение носит разрывной характер за счет преобладающего влияния растягивающих напряжений. В зависимости от задач, которые может выполнять броневая преграда, она может компоноваться в пакет, жестко связанных между собой болтовым соединением однотипных броневых преград, отнесенных одна к другой по глубине на заданное расстояние.

Действие броневой преграды заключается в следующем: пуля внедряется в наружную облицовку 12, пробивает ее и вступает в контакт с полусферической фронтальной поверхностью одного из нескольких керамических элементов 7, выполненных в виде сборных керамических сфер 8, состоящих из шестигранных 9 и пятигранных 10 призм со сферическим основанием, закрепленных в матричной сотовидной структуре 11, смещая конкретную керамическую сферу 8, состоящих из шестигранных 9 и пятигранных 10 призм со сферическим основанием, закрепленных в матричной сотовидной структуре 11, настолько, насколько позволяет слой герметика и прочность керамического элемента 9 или 10. Происходит дестабилизация траектории пули, стальной сердечник бронебойной пули начинает разрушать керамический элемент шестигранных 9 или пятигранных 10 призм со сферическим основанием и одновременно разрушается сам. Сломанный сердечник продолжает разрушение составного керамического элемента 7 за счет своей кинетической энергии. Происходит дальнейшая дестабилизация пули при проникновении в керамический элемент 7. Разрушению всего блока препятствует податливость керамических шестигранных 9 и пятигранных 10 призм со сферическим основанием, как в направлении действия пули, так и в перпендикулярном направлении, за счет перемещения соседних керамических элементов 7 в слое герметика. Крупные осколки керамических шестигранных 9 и пятигранных 10 призм со сферическим основанием удерживаются наружной облицовкой 12, что обеспечивает сохранение защитных свойств в непосредственной близости от точки попадания.

Толщина листа наружной облицовки 12 менее 1,0 мм недостаточна для удержания осколков пули и керамики при воздействии пули крупного калибра, а более 3 мм - приводит к неоправданному утяжелению конструкции и увеличению материалоемкости.

При встрече с керамическим элементом 7 пуля начинает разрушаться и отклоняться от первоначальной траектории полета. При этом большая часть ее энергии расходуется на приведение в колебательное движение соседних керамических элементов 7, что в принципе напоминает «бильярдный эффект». В керамических элементах 7 разрушаются шестигранные 9 или пятигранные 10 призмы со сферическим основанием, что гасит энергию ударной и звуковой волны, и предотвращает разрушение соседних керамических элементов 7. В результате этого «ослабленная», полуразрушенная пуля и образовавшиеся при этом осколки дестабилизируются на боковых поверхностях керамических элементов шестигранных 9 и пятигранных 10 призм со сферическим основанием керамического элемента 7.

При возможном проникновении поражающего элемента через керамические элементы 7 и демпфирующий слой 6, подложку 5 происходит дальнейшее разрушение сердечника поражающего элемента и его фрагментация на отдельные мелкие осколки, задерживающиеся внутри броневой преграды с дальнейшей дестабилизацией траектории поражающего элемента на дробяще-отклоняющем слое 1.

При достижении поражающим элементом лицевой стороны дробяще-отклоняющего слоя 1, выполненного из бронеполос 2, соединенных жестко между собой в X - образном исполнении с центральным углом ϕ=60-90°, и отнесенных одна от другой по глубине на расстояние соизмеримое с двумя длинами пуль стрелкового оружия, происходит дальнейшая дестабилизация траектории сердечника. Дробяще-отклоняющий слой 1, жестко связан с броневым слоем 3, например, выполненным из стали 2П(98) толщиной 4 мм, что обеспечивает гарантированное не пробитие броневой преграды.

Ослабленная в процессе увязания в слоях броневой преграды пуля легко улавливается последующим броневым слоем 3. Защитный эффект здесь достигается не за счет упрочнения брони, а в результате рассеивания энергии бронебойного сердечника в плоскости наружной броневой преграды 8, отклонения его от первоначальной траектории движения керамическими элементами 7 с уменьшением энергетики пули с последующим поглощением энергии пули энергопоглощающей пластиной 6, окончательной дестабилизацией траектории пули дробяще-отклоняющим слоем 1 и гарантированным непробитием броневого слоя 3, с удержанием возможных вторичных осколков слоями арамидной ткани 4.

Броневые слои 3, 5 могут выполняться как однослойными, так и многослойными (дополнительное размещение слоя АМГ6-М 6, стали 2П(98)), что позволяет более эффективно варьировать жесткостью и нерегулярностью поведения подложки и более эффективно затормаживать разрушенную пулю и вторичные осколки за счет расслоения при ударе и последующей деформации каждого отдельного слоя с максимальной реализацией их прочностных свойств в целом.

Ремонтопригодность броневой преграды повышается за счет того, что замена поврежденных керамических элементов производится элементами шестигранных 9 и пятигранных 10 призм со сферическим основанием, с использованием стандартного инструмента, в том числе может производиться и замена керамических элементов 7.

Такое техническое решение позволяет при попадании пули в броневую преграду в зону отклоняюще-дробящего экрана 1, осуществлять ее окончательную дестабилизацию, разрушение и удержание. Подложка 3 получает незначительные повреждения без сквозного пробития. Стойкость к воздействию подкалиберных пуль стрелкового оружия, при попадании пули во фронтальную плоскость, достигается за счет того, что происходит дестабилизация пули при ее контакте с поверхностями элементов из керамики. Пуля отклоняется от первоначального направления движения, начинает разворачиваться, процесс ее разрушения усиливается. Подложки 3 броневой преграды достигает незначительная часть пули (0,2-0,3 от ее начальной длины). Далее пуля теряет свою устойчивость и разворачивается. При взаимодействии с подложкой 3 происходит ее интенсивное торможение. Конструкция броневой преграды выполнена таким образом, что стыки между соседними бронеэлементами не являются слабым звеном, а сферическая фронтальная поверхность одного из нескольких керамических элементов являются гарантией дестабилизации траектории пули и становятся полезными, с точки зрения реализации процессов дестабилизации движения пули, разворота и усиления ее разрушения при внедрении в защитные слои. Угол наклона бронеполос, соединенных жестко между собой в X - образном исполнении с центральным углом ϕ=60-90°, выбран из условия реализации рикошета подкалиберной пули. Бронеполосы 2 отнесены одна от другой по глубине на расстояние соизмеримое с двумя длинами пуль стрелкового оружия, что гарантирует непробитие броневой преграды.

Таким образом, заявляемое техническое решение обеспечивает надежную защиту охраняемого объекта от воздействия подкалиберных пуль стрелкового оружия за счет комплексного сочетания слоев керамической защиты, подложек, энергопоглощающих пластин, арамидной ткани и дробящее-отклоняющего слоя.

На тыльной стороне конструкции может находиться опорный слой из арамидного материала типа кевлар, который поглощает вторичные осколки.

Блокирующие свойства броневой преграды обеспечиваются организацией косого удара, при встрече поражающего элемента с внешней поверхностью керамических элементов, последующими разрушениями и дальнейшей дестабилизацией пули в дробяще-отклоняющем слое, броневой плите и энергопоглощающих преградах с полным гашением их скорости в слоях преграды.

Данное конструктивное решение и оптимальные характеристики керамики получены на основании большого числа экспериментов. В предложенной броневой преграде повышается эффективность работы керамического материала, который дестабилизирует пулю и поглощает энергию сердечника пули за счет сочетания свойств, характерных только для реакционно-связанных материалов (высокая микротвердость, практически нулевая пористость, внутренние микронапряжения), а окончательная дестабилизация и задержание пули происходит в отклоняюще-дробящем слое.

Техническим результатом предлагаемого решения является повышение защитных свойств броневой преграды к воздействию подкалиберных пуль стрелковых систем, путем изменения траектории движения пули, за счет многократной дестабилизации пули и поглощения ее энергии за счет предложенной композиции защитных слоев.

Технический результат, полученный при использовании полезной модели, выражается в обеспечении защиты объекта от попадания нескольких бронебойных пуль Б-32 калибра 7,62 мм СВД, летящих со скоростями до 840 м/с, при расстоянии между попаданиями в объекте не менее 5 калибров, что соответствует 6а классу ГОСТ Р 50744-95, ГОСТ Р 50963-96.

Таким образом, предложенная композиционная броневая преграда позволяет обеспечить высокие защитные свойства объектов от бронебойных пуль стрелкового оружия, в том числе крупнокалиберных, за счет повышения стойкости, живучести и ремонтопригодности многослойных броневых преград с керамическими материалами.

Claims (1)

1. Композиционная броневая преграда, содержащая ряд чередующихся бронированных слоев, с расположенным на подложке дробяще-отклоняющим слоем, выполненным из набора отдельных бронеэлементов, установленных в направлении, пересекающем первые бронеполосы, т.е. X-образном положении с центральным углом ϕ=60-90°, жестко связанные между собой и отнесенные одна от другой по глубине на расстояние, соизмеримое с двумя длинами пуль стрелкового оружия, и опирающиеся на подложку, с внутренней стороны подложка защищена слоями арамидной ткани, а с лицевой стороны дробяще-отклоняющий слой защищен подложкой и демпфирующим слоем, отличающаяся тем, что слой керамических элементов выполнен в виде сборных керамических сфер, состоящих из шестигранных и пятигранных призм со сферическим основанием, закрепленных в матричной сотовидной структуре из высокопрочных полимерных волокон с помощью герметика, керамические элементы скреплены с наружной облицовкой, подложкой и между собой в дробяще-отклоняющем слое с помощью герметика.

Images