RU205981U1 - Подтулейное устройство бронешлема с подушками из микросфер - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области вооружения и экипировки, к разработкам средств защиты и может быть использована для изготовления бронешлемов из слоистых полимерных композиционных материалов с демпферами подтулейного устройства.Полезная модель направлена на разработку подтулейного устройства, которое обеспечивает повышение ударостойкости (травмобезопасности) бронешлема при кондиционном поражении высокоскоростным поражающим элементом, вторичным осколком (например, фрагментом грунта) и воздушной ударной волной, образующимися при взрыве боеприпаса.Повышение ударостойкости достигается за счет регулировки высоты накладок подтулейного устройства независимо от их орнаментального дизайна, обеспечивая величину безопасного зазора между наружной поверхностью объекта защиты (головы) и внутренней поверхностью корпуса бронешлема, которая должна превышать размер запреградного выступа, формируемого при кондиционном поражении бронешлема высокоскоростным поражающим элементом; размещения полых полиэтиленовых микросфер в пространстве внутри полимерной пленки подушки без или совместно с энергопоглощающим демпфером из полужесткой вязкоупругой пены; покрытия наружной поверхности пластины дополнительного вкладыша, материалом, содержащим множество слоев углеродных аллотропных элементов.

Description

Полезная модель относится к области вооружения и экипировки, к разработкам средств защиты и может быть использована для изготовления бронешлемов из слоистых полимерных композиционных материалов с демпферами подтулейного устройства.

Известна конструкция бронешлема по патенту US №6883181 В2 от 26.04.2005 г. МПК А42В 3/00, с подтулейным устройством, содержащим набор регулируемых по толщине подушек, каждая их которых состоит из кармана (чехла) с размещенными в нем от одной до нескольких демпферов различной толщины и крепежного элемента (тканевой застежки) для размещения накладки на внутренней поверхности корпуса бронешлема. Демпферы изготовлены из вязкоупругой и полиуретановой пены.

Известен набор сменных накладок для использования в шлеме системы Advanced Combat Helmet (АСН) по патенту US №7765622 В2 от 3.08.2010 г., МПК А42В 3/00, А42В 1/22, F41H 1/04, причем каждая из сменных накладок (подушек) имеет четыре слоя. Первый слой, который касается кожи пользователя, может быть хлопчатобумажной тканью или шелковистой гладкой полиэфирной тканью Coolmax компании DuPont, разработанной для отвода пота с кожи через ткань. Второй антимикробный, микробактериальный (антигрибковый) гидрофильный слой пены со встроенным полимером выполнен по технологии Silver-ion обеспечивающий поглощение и испарение паров влаги. Третий слой представляет демпфер из амортизирующей удар SFR пены. Эта энергопоглощающая пена Visco-Elastic была специально разработана для обеспечения эффекта медленного упруговязкого восстановления или «памяти». Четвертый слой представляет собой ткань с застежкой «петля», которая прикрепляет накладку к пластырям застежки «крючок» на внутренней стороне корпуса шлема.

Известен патент US № D679058 S от 26.03.2013 г., МПК 29-02, D29/102, 103,106, 108, 122 и др. на орнаментальный дизайн накладок шлема.

Последующий патент US №9516910 В2 от 13.12.2016 г., МПК А42В 3/12, F41H 1/08 раскрывает систему ударных накладок с возможностью установки на внутренней поверхности корпуса шлема, которая состоит из матрицы передней ударной накладки, матрицы средней ударной накладки и матрицы задней ударной накладки, причем, причем каждая матрица ударных накладок содержит подушки с множеством ударных демпферов и при этом образует множество воздушных каналов. Система ударных накладок может также включать несколько комфортных накладок, прикрепленных к матрицам ударных накладок, например, к передней и задней.

В некоторых вариантах осуществления ударные демпферы подушки матриц ударных накладок изготовлены из гибкого и упругого пенополиуретана, имеющий среднюю плотность от 3,0 до 12,0 фунтов/фут³ и среднюю толщину от 0,325 до 1,0 дюйма. Одним из примеров такой пены является Zorbium ™ Foam от компании Team Wendy, LLC.

Комфортные накладки состоят из мягкого амортизирующего материала, такого как пена, заключенного в тканевый материал. Например, в одном варианте осуществления комфортные накладки содержат пенополиуретан, имеющий среднюю плотность 4,0 фунт/фут³ и толщину около 0,1875 дюйма. Тканевый материал комфортных накладок абсорбирует влагу, чтобы поглощать потоотделение с головы пользователя, и может представлять собой антимикробную впитывающую ткань, например, Ultrasuede® или GameTime.

Система ударных накладок может быть собрана и установлена на внутренней стороне оболочки бронешлема различными способами.

Компания Team Wendy^® в настоящее время имеет и приводит на сайте https://www.teamwendy.com/patents ниже изложенные патенты на продукты.

Известна энергопоглощающая подушка по патенту US №8039078 В2 от 18.10.2011 г., МПК В32В 3/00 и по патенту US №8399085 В2 от 19.03.2013 г. МПК В32В 3/00, которая состоит из сборки энергопоглощающего демпфера, приклеенного к полимерной пленке через адгезивный слой, с последующим текстильным покрытием. Энергопоглощающий демпфер может иметь один, два или более слоев, изготовленных из полужесткой вязкоупругой пены. Полимерная пленка содержит перфорации, которые препятствуют или предотвращают прохождение жидкой воды через указанную полимерную пленку в указанный демпфер из пены в отсутствие градиента давления на пленке, но которые позволяют воздуху проходить через указанную полимерную пленку из указанного пенного демпфера, когда структура подушки подвергается воздействию сжатия, и проходить через указанную полимерную пленку в указанный пенный демпфер после указанного события сжатия. Полимерная пленка выполнена из эластичного полимера (полиуретана), при этом эластичность полимера сжимает перфорации в полимерной пленке, чтобы противостоять проникновению воды через указанную пленку.

В соответствии с п. 12 и 13 требований (формулы) патента US №8039078 и п. 11 и 12 патента требований (формулы) патента US №8399085 структура энергопоглощающего демпфера выполнена из полужесткой вязкоупругой пены, причем пена может быть изготовлена из композиции части А и композиции части В. Композиции части А и части В объединяются для получения вязкоупругой пены, имеющей индекс 60-130.

Кроме того, структура подушки может содержать дополнительный энергопоглощающий демпфер или вкладыш из мягкой гибкой пены, расположенный между полимерной пленкой и текстильным покрытием.

Известна система вязкоупругой пены по патенту US №8975306 В2 от 10.03.2015 г., МПК C08G 18/28, из композиции части А и композиции части В. Композиции части А и части В объединяются для получения вязкоупругой пены, имеющей индекс 60-130. Композиция части А содержит 20-30 массовых частей изоцианата (NCO), композиция В состоит из: 50-80 массовых частей пропилена сложного, полиоксидного полиэфирполиола на основе амина, практически не имеющего этиленоксидных расширенных звеньев; 20-50 массовых частей простого полиэфирполиола, не содержащего амин; катализатора; сшивающего агента; пасты черного цвета; поверхностно-активного вещества и воды. Причем, в п. 2 требований (формулы) указано, что вязкоупругая пена по п. 1, в котором указан полиэфирполиол на основе амина с пропиленоксидом, представляет собой триэтаноламин, указанный сшивающий агент представляет собой диэтаноламин, а указанное поверхностно-активное вещество представляет собой силикон.

Рассматриваемая система вязкоупругой пены, содержит полиэфирполиол на основе амина с пропиленоксидом для придания пене прочности, восстанавливаемости и выносливости, и соответствующим образом выбранный полиол не на основе амина для обеспечения гибкости пены. Комбинация полиэфирполиол на основе амина с пропиленоксидом и полиола не на основе амина обеспечивает вязкоупругую полужесткую пену с превосходными ударными и восстановительными свойствами, которая восстанавливается практически до 100% своего первоначального объема и формы после удара, но при этом обладает достаточной жесткостью, так что она эффективна при поглощении нескольких ударов.

На сайте компании Team Wendy^® выше описанные патенты US №8039078 В2 от 18.10.2011 г, US №8399085 В2 от 19.03.2013 г. и US №8975306 В2 от 10.03.2015 г. регламентируют изготовление, в том числе противоударной пены Zorbium® Action Pads (ZAP™).

Известны полимерные покрытия со встроенными полыми сферами для защиты от взрыва и баллистической защиты от огнестрельного оружия по заявке на патент US №2015/0377592 А1 от 31.12.2015 г., МПК F41H 5/04, включающие в систему брони: подложку (корпус бронешлема); слой эластомерного полимера, расположенный на передней поверхности подложки, с полыми керамическими или металлическими сферами, инкапсулированными в слой эластомерного полимера. Причем эластомерный полимер имеет температуру стеклования от 0°C до -50°C.

Подложка (корпус бронешлема) содержит однонаправленное параарамидное синтетическое волокно или полиэтиленовые волокна сверхвысокой молекулярной массы и дополнительно содержит резиновую упрочненную фенольную термореактивную смолу или полимочевинную смолу.

Слой эластомерного полимера представляет собой эластомерную полимочевину (пену), которая получена в результате синтеза многофункционального изоцианата и полиамина. Причем массовая плотность полимерного слоя со встроенными полыми сферами находится в диапазоне от 0,8 до 1,2 г/см³, либо она меньше, чем массовая плотность слоя параарамидного синтетического волокна в резиновой закаленной фенольной термореактивной смоле в усовершенствованном боевом шлеме.

Система брони может содержать один или несколько слоев полых сфер, инкапсулированных в слой эластомерного полимера, проходящего параллельно подложке (корпусу бронешлема). Причем полые сферы имеют наружный диаметр не более 1, 2, 3, 4 мм или представляют смесь сфер от 1 до 2 мм или от 2 до 4 мм. А слой эластомерного полимера имеет толщину от 1 до 2 мм, либо менее 4 мм. Полые сферы изготавливают из керамики: оксида алюминия, карбида бора или карбида кремния; или из металла: стали или алюминия.

Способ формирования системы брони предусматривает инкапсулирование множества полых керамических или металлических сфер в слой эластомерного полимера, в том числе может включать в себя прессование высокомолекулярного эластомерного полимера (полиэтилена) вокруг полых керамических сфер, и расположение слоя эластомерного полимера на одной поверхности подложки (корпуса бронешлема) таким образом, что сферы образуют, по меньшей мере, один слой в направлении, параллельном поверхности подложки.

Также известен материал по патенту US №9328788 В2 от 3.05.2016 г. МПК В32В 9/00; В32В 5/16; В32В 5/30; В32В 9/04; В32В 27/14; В32В 27/36; С01В 31/02; C09D 1/00; F16F 7/00; F41H 1/02; F41H 1/04; F41H 1/08; F41H 5/04; F41H 7/04; F42D 5/045, ослабляющий ударную волну, содержащий: множество слоев, ослабляющих удар, причем каждый из которых содержит: градиентный слой наночастиц, включающий множество наночастиц, по меньшей мере, двух разных диаметров, которые расположены в градиент, основанный на диаметрах наночастиц (от меньшего к большему), где две наночастицы разного диаметра имеют разность радиусов порядка 10% или более, где диаметры находятся в диапазоне от 130 нм до 400 нм, и где наночастицы содержат полимеры или керамику и обеспечивают потерю энергии за столкновение примерно 5% или более; углеродный аллотропный слой, расположенный рядом со слоем градиентных наночастиц, причем углеродный аллотропный слой включает в себя множество углеродных аллотропных элементов, расположенных в матрице.

Материал, содержащий множество слоев, ослабляющих ударные волны, располагают в части броневого узла на элементе с высокой массой. Элемент с высокой массой может состоять из: полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы, параарамидного синтетического волокнистого композита, углеродно-волокнистого композита, металла, керамики и их комбинации. Материал, содержащий множество слоев, ослабляющих ударные волны, также располагают на слое подложки броневого узла. Кроме того, материал для ослабления ударных волн, содержит, по меньшей мере, 10 слоев, ослабляющих ударные волны, в каждом из которых градиентный слой наночастиц содержит 30 слоев наночастиц, а углеродные аллотропные элементы могут включать (в том числе функционализированные) графеновые листы, углеродные нанотрубки, фуллерены.

Подобный материал описан и в патенте US №9982736 от 29.05.2018 г., МПК В32В 9/04; В32В 5/16; В32В 5/30; В32В 9/00; В32В 27/14; В32В 27/36; С01В 32/158; C09D 1/00; F16F 7/00; F41H 1/02; F41H 1/04; F41H 1/08; F41H 5/04; F41H 7/04; F42D 5/045, устройство для спортивной защиты. Устройство состоит из базового элемента и множество слоев материала, ослабляющего ударные волны, расположенного на базовом элементе, причем каждый из множества слоев материала, ослабляющего ударные волны, содержит: градиентный слой наночастиц, содержащий множество наночастиц, каждый слой из которых, состоит из наночастиц двух или более диаметров, при этом множество наночастиц расположены в виде матрицы градиентов в зависимости от диаметра, где диаметры находятся в диапазоне от ПО нм до 400 нм; углеродный аллотропный слой, расположенный вблизи градиентного слоя наночастиц, причем углеродный аллотропный слой содержит множество углеродных аллотропных элементов, расположенных в матрице, в котором углеродный аллотропный слой отражает часть ударной волны, ослабляя ее остаточную энергию удара, причем углеродные аллотропные элементы состоят в основном из углеродных нанотрубок; ранее указанные слои материала, ослабляющего ударные волны неметаллических наночастиц, не экранируют радиочастотные электромагнитные волны.

Известен бронешлем из полимерных композитов по патенту RU №2661593, МПК F41H 1/04 опубл. 17.07.2018 г. Бронешлем из полимерных композитов включает куполообразный защитный корпус, внутри которого закреплено подтулейное устройство, к которому прикреплены ленты-липучки с микрокрючками, на которой, в свою очередь, ворсом основания закреплены подушки, каждая из которых выполнена из плоского основания и выпуклой оболочки, склеенных по их фланцам с образованием фланца подушки, с размещением в их полости демпфера из пластины пенополиуретана и пластины пенополипропилена, сопряженного с основанием подушки, причем оболочка выполнена из ворсового полиэфирного трикотажа с ворсом наружу, а основание - из полиамидной ворсовой ткани, при этом склейка выполнена с помощью клеевого флизелина с полиэфирными волокнами с частичным расплавлением этих волокон и трикотажа с внедрением флизелина в структуру полиамидного материала, а прессование - с частичными остаточными деформациями волокон ворса этого материала до высоты (20-50)% их первоначального размера в площади фланца.

Технический результат данного устройства заключается в повышении комфортности применения за счет «мягкости» пластин пенополиуретана при малых деформациях демпфера, а также в повышении надежности работы за счет повышения эффективности демпфирования при исключении жесткого ударного воздействия на защищаемый объект при максимальной деформации демпфера, когда включается в работу более жесткие пластины пенополипропилена.

Известные устройства определяют общий уровень техники и не являются особо релевантными, поэтому предлагаемым решением устраняются недостатки общего известного уровня техники.

Недостатком известного устройства бронешлема из полимерных композитов с системой ударных накладок, содержащих подушки с демпфером является не высокая ударостойкость при кондиционном поражении [1] высокоскоростным поражающим элементом, вторичным осколком (например, фрагментом грунта) и воздушной ударной волной образующимися при взрыве боеприпаса, приводящая к формированию заброневой контузионной травмы [2] объекта защиты (тупой черепно-мозговой травмы головы пользователя).

Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является разработка подтулейного устройства с системой ударных накладок, содержащих подушки с демпфером, обеспечивающее повышение ударостойкости (травмобезопасности) бронешлема при кондиционном поражении высокоскоростным поражающим элементом (ПЭ), вторичным осколком (например, фрагментом грунта) и воздушной ударной волной (ВУВ) образующимися при взрыве боеприпаса.

Технический результат устройства, который может быть получен при решении технической задачи, заключается в повышении защитных свойств бронешлема в условиях боевой эксплуатации при воздействии поражающих факторов взрыва боеприпаса, в повышении надежности его работы за счет повышения ударостойкости бронешлема при кондиционном поражении высокоскоростным поражающим элементом, вторичным осколком (например, фрагментом грунта) и воздушной ударной волной образующимися при взрыве боеприпаса, приводящее к снижению тяжести нанесения вреда здоровью пользователя при заброневой травме объекта защиты (головы).

Поставленная задача с достижением технического результата решается:

- за счет регулировки (подбора) высоты накладок подтулейного устройства, не зависимо от их орнаментального дизайна, обеспечивая величину безопасного зазора [3,4] между наружной поверхностью объекта защиты и внутренней поверхностью корпуса бронешлема, которая должна превышать размер запреградного выступа [5,6], формируемого при кондиционном поражении бронешлема высокоскоростным поражающим элементом, и путем размещения дополнительного вкладыша на подушке накладки;

- за счет повышения амортизационных свойств подушек при ударе и перемещении корпуса бронешлема в сторону объекта защиты в результате его непробития высокоскоростным поражающим элементом, ударе вторичного осколка (например, фрагмента грунта) и воздушной ударной волной, образующимися при взрыве боеприпаса, путем размещения полых полиэтиленовых микросфер [7], с диаметром от 20×10³ до 150×10³ нм, в пространстве внутри полимерной пленки подушки без или совместно с энергопоглощающим демпфером из полужесткой вязкоупругой пены;

- за счет ослабления действия ударной волны взрыва боеприпаса по объекту защиты, путем покрытия наружной поверхности пластины дополнительного вкладыша, расположенного на подушке накладки, материалом, содержащим множество слоев углеродных аллотропных элементов, причем каждый углеродный аллотропный слой представляет собой матрицу содержащую множество углеродных аллотропных элементов, состоящих в основном из углеродных нанотрубок.

Отличительными признаками устройства являются следующие:

- дополнительный вкладыш на накладке для регулировки (подбора) высоты подтулейного устройства, в зависимости от размера объекта защиты, не зависимо от их орнаментального дизайна, совместно с высотой накладки, обеспечивающий величину безопасного зазора между наружной поверхностью объекта защиты и внутренней поверхностью корпуса бронешлема - признак существенный, предусматривает новую взаимосвязь элементов и их новое взаимное расположение, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата - повышение ударостойкости (травмобезопасности) бронешлема, за счет исключения контакта запреградного выступа с объектом защиты, формируемого при кондиционном поражении бронешлема высокоскоростным поражающим элементом;

- полые полиэтиленовые микросферы в пространстве внутри полимерной пленки подушки без или совместно с энергопоглощающим демпфером из полужесткой вязкоупругой пены - признак существенный, предусматривает новую взаимосвязь элементов и их новое взаимное расположение, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата - повышение ударостойкости (травмобезопасности) бронешлема, за счет повышения затрат энергии удара на перемещение бронешлема в целом с последующим затухающим колебательным движением и снижения параметров проходящей ударной волны при движении через пространство заполненное микросферами в соответствии с эффектом деструктивной интерференции ударной волны;

- материал, содержащий множество слоев углеродных аллотропных элементов, которым покрыта наружная поверхность пластины дополнительного вкладыша, расположенного на подушке накладки - признак существенный, предусматривает новую взаимосвязь элементов и их новое взаимное расположение, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата - повышение ударостойкости (травмобезопасности) бронешлема, за счет ослабления воздействия ударной волны на объект защиты.

Указанные отличительные признаки являются существенными, поскольку каждый в отдельности и совместно направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата. Использование единой совокупности существенных отличительных признаков в известных решениях не обнаружено, что характеризует соответствие технического решения критерию «новизна».

Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными обеспечивает решение поставленной задачи с достижением технического результата и характеризует предложенное техническое решение существенными отличиями по сравнению с известным уровнем техники и аналогами. Данное техническое решение является результатом научно-исследовательской и экспериментальной работы по повышению ударостойкости бронешлема при непробитии высокоскоростным поражающим элементом, ударе вторичного осколка (например, фрагмента грунта) и воздушной ударной волной образующимися при взрыве боеприпаса, без использования известных проектировочных решений, рекомендаций, материалов и обладает неочевидностью, что свидетельствует о его соответствию критерию «полезная модель».

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен орнаментальный дизайн тыльной накладки 2 шлема по патенту US № D679058 S от 26.03.2013 г., объединяющей шесть подушек, не только с общим основанием 3, но и перемычками 10, которые обеспечивают внутриполостное соединение между подушками.

На фиг. 2 представлен разрез подушки сечением А-А, с полимерной пленкой 7, заполненной только микросферами 5, а на фиг. 3 разрез подушки сечением А-А, с полимерной пленкой 7, содержащей энергопоглощающий демпфер 9 из полужесткой вязкоупругой пены пространство, вокруг которого заполнено микросферами 5. Оба варианта исполнения сдержат дополнительный элемент - вкладыш 6, наружная поверхность пластины которого покрыта материалом, содержащим множество слоев углеродных аллотропных элементов.

На фиг. 4 представлен разрез двух подушек и перемычки 10 сечением Б-Б, с полимерной пленкой 7, заполненных только микросферами 5, а на фиг. 5 разрез двух подушек сечением Б-Б, с полимерной пленкой 7, также содержащих энергопоглощающий демпфер 9 из полужесткой вязкоупругой пены пространство, вокруг которого заполнено микросферами 5. Оба варианта исполнения подушек также сдержат дополнительный элемент - вкладыш 6, наружная поверхность пластины которого покрыта материалом, содержащим множество слоев углеродных аллотропных элементов.

Крепление накладки 2 к бронешлему 1 и дополнительного элемента - вкладыша 6 в многослойном тканевом пакете 8 к накладке 2 выполнено с помощью текстильных застежек «липучки» 4. Дополнительный элемент - вкладыш 6, может выполнять функции комфортной накладки, в том числе подгонку шлема по размеру объекта защиты, за счет разности толщин В, а многослойный тканевый пакет 8 - функции поглощения или отведения пота, антимикробные и антигрибковые.

Высота накладки 2 - параметр «Н» подтулейного устройства, не зависимо от ее орнаментального дизайна, должна быть не менее высоты запреградного выступа [5,6], формируемого при кондиционном поражении бронешлема высокоскоростным поражающим элементом боеприпаса и совместно с дополнительным элементом - вкладышем 6, обеспечивать величину безопасного зазора [3,4] между наружной поверхностью объекта защиты и внутренней поверхностью корпуса бронешлема, исключающего непосредственный удар выступа по объекту защиты.

В других вариантах исполнения энергопоглощающий демпфер 9 из полужесткой вязкоупругой пены так же, как и вкладыш 6, может состоять из нескольких пластин. Причем, при необходимости вкладыш 6 можно разместить, вместе с демпфером 9 внутри пространства, заполненного микросферами 5.

Пример конкретного исполнения подтулейного устройства шлема 1 заключается в том, что для наполнения подушек накладки 2 использованы полые полимерные микросферы 5, марки 461 DET 40 625 фирмы Expancel^® с диаметром 0,004 мм, пластина энергопоглощающего демпфера 9 выполнена из прессованного из вспененных гранул пенопропилена PolyBlok ЕРР 4010, пластина дополнительного вкладыша 6 из эластичного пенополиуретана LR 5580, наружная поверхность пластины покрыта множеством слоев углеродных нанотрубок «Таунит-М» модифицированных фенолформальдегидными поверхностными группами.

Пример другого конкретного исполнения подтулейного устройства шлема 1 заключается в том, что для наполнения подушек накладки 2 использованы полые полимерные микросферы 5, марки 920 DET 40 d25 фирмы Expancel^® с диаметром 0,004 мм, пластина энергопоглощающего демпфера 9 выполнена из противоударной пены Zorbium® Action Pads (ZAP™), пластина дополнительного вкладыша 6 из эластичного пенополиуретана, имеющего среднюю плотность 4,0 фунт/фут³ и толщину около 0,1875 дюйма, наружная поверхность пластины покрыта множеством слоев графеновых нанотрубок TUBALL™ компании OCSiAl.

Работает подтулейное устройство бронешлема 1 с демпферами из полимерных материалов 5, 6 и 9 следующим образом.

При ударе высокоскоростного поражающего элемента и непробитии корпуса бронешлема 1 (из композиционного материала с использованием арамидных волокон и/или волокон сверхвысокомолекулярного полиэтилена) на этапе воздействия в течении 1…2 мс образуется запреградный выступ, который не ударит по объекту защиты, так как высота накладки 2 и дополнительного вкладыша 6 подтулейного устройства превышают его максимальный размер. Причем, деформация подушки, содержащей пустые полимерные микросферы 5 запреградным выступом, не будет способствовать эффекту «нарастания высоты» последнего.

Последующий за этим удар, на этапе воздействия в течение 5…10 мс, осуществляет корпус бронешлема 1 в целом за счет перемещения в направлении либо удара высокоскоростного ПЭ, либо удара низкоскоростного вторичного осколка (фрагмента грунта), либо (метательного) действия воздушной ударной волны, образующимися при взрыве боеприпаса. Энергия удара бронешлема будет, во-первых, расходоваться на деформацию и перемещение микросфер 5 из одной подушки в другую смежную подушку (реже две подушки), деформацию энергопоглощающего демпфера 9 из полужесткой вязкоупругой пены, деформацию пластины из эластичного полиуретана 6 дополнительного вкладыша с последующими затухающими колебаниями корпуса бронешлема и, во-вторых, поверхность контакта подтулейного устройства с объектом защиты за счет перемещения микросфер из одной подушки в другую смежную подушку (реже две подушки) будет существенно возрастать, что приведет к уменьшению величины удельной энергии удара на единицу поверхности контакта передаваемой на объект защиты (голову).

Непосредственное воздействие воздушной ударной волны взрыва боеприпаса через корпус 1 и описываемое подтулейное устройство бронешлема на объект защиты будет снижено, во-первых, при прохождении через подушку внутреннее пространство которой, заполнено микросферами в соответствии с эффектом деструктивной интерференции ударной волны, во-вторых, за счет послойного отражения проходящей волны от каждого слоя углеродных нанотрубок (УНТ) нанесенного на пластину 6 дополнительного вкладыша, и в-третьих, за счет смещения спектра собственных частот пластины с УНТ в сторону более высоких частот, что приводит к уменьшению начальной амплитуды и более быстрому затуханию колебаний.

Таким образом, использование полезной модели устройства позволит создать бронешлем повышенной ударостойкости (травмобезопасности) при кондиционном поражении высокоскоростным поражающим элементом, вторичным осколком (например, фрагментом грунта) и воздушной ударной волной образующимися при взрыве боеприпаса, что и подтверждает его использование по назначению. Осуществимость полезной модели подтверждена положительными результатами испытаний подтулейных устройств бронешлемов, изготовление которых основано на представленном описании.

Источники информации

1. ГОСТ РВ 8470-004-2011. Бронешлемы общевойсковые. Общие технические условия. М.: Стандартинформ. 2012. - 16 с.

2. ГОСТ Р 55623-2013. Бронеодежда. Методы испытаний. М.: Стандартинформ. 2014. - 10 с.

3. Котосов А.А. Критерии и методы оценки эффективности поражающих элементов боеприпасов при непробитии общевойскового шлема / А.А. Котосов, С.М. Логаткин, С.П. Зигунов - Пенза: ПАИИ, 2008. с. 59-77.

4. Харченко, Е.Ф. Композитные, текстильные и комбинированные бронематериалы. Том 1. Механизмы взаимодействия с баллистическими поражающими элементами / Е.Ф. Харченко, А.Ф. Ермоленко - М.: ЦНИИСМ, 2013. - С. 30-39.

5. Харченко, Е.Ф. Композитные, текстильные и комбинированные бронематериалы. Том 2. Современные защитные структуры и средства индивидуальной бронезащиты / Е.Ф. Харченко - М.: ЦНИИСМ, 2014. - С. 53-61.

6. Экспериментальное исследование параметров воздействия на модель объекта защиты при непробитии бронешлема поражающим элементом боеприпаса / И.Е. Жуков, К.А. Котосов, А.В. Миляев и др. // Вопросы оборонной техники, сер. 16: Технические средства противодействия терроризму. 2019. №5-6 (131-132), с. 128-134.

7. Техническая презентация микросфер Expancel®. Компания «Akzo Nobel NV». 2012. - 16 с.

Claims (5)

1. Подтулейное устройство бронешлема из слоистых полимерных композитов, содержащее не менее двух сменных накладок, каждая с основанием, закрепленным на внутренней поверхности корпуса бронешлема с помощью текстильных застежек, внутри которых находятся подушки в полимерной пленке, соединенные через полые перемычки накладки друг с другом, а на наружной поверхности накладки прикреплены ленты-липучки с микрокрючками, на которой, в свою очередь, ворсом основания закреплены дополнительные вкладыши, содержащие пластины из эластичного пенополиуретана, отличающееся тем, что высота накладки подтулейного устройства, независимо от их орнаментального дизайна, обеспечивает величину безопасного зазора между наружной поверхностью объекта защиты и внутренней поверхностью корпуса бронешлема, которая должна превышать размер запреградного выступа, формируемого при кондиционном поражении бронешлема высокоскоростным поражающим элементом, а дополнительные вкладыши на подушках накладки позволяют регулировать подгонку подтулейного устройства к размеру объекта защиты - головы пользователя; подушки в полимерной пленке, соединенные через полые перемычки накладки друг с другом заполнены полыми полиэтиленовыми микросферами, а пластины из эластичного пенополиуретана дополнительных вкладышей по наружной поверхности покрыты материалом, содержащим не менее двух слоев углеродных элементов, причем каждый слой представляет собой матрицу, состоящую из углеродных нанотрубок.

2. Подтулейное устройство по п. 1, отличающееся тем, что подушки в полимерной пленке, соединенные через полые перемычки накладки друг с другом, содержат энергопоглощающий демпфер из полужесткой вязкоупругой пены и заполнены полыми полиэтиленовыми микросферами, причем энергопоглощающий демпфер со всех сторон окружен полыми полиэтиленовыми микросферами.

3. Подтулейное устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительные вкладыши на подушках накладки содержат не менее двух пластин из эластичного пенополиуретана, каждая из которых по наружной поверхности покрыта материалом, содержащим слой углеродных элементов, причем слой представляет собой матрицу из углеродных нанотрубок.

4. Подтулейное устройство по п. 2, отличающееся тем, что энергопоглощающий демпфер состоит не менее, чем двух пластин из полужесткой вязкоупругой пены, каждая из которых со всех сторон окружена полыми полиэтиленовыми микросферами.

5. Подтулейное устройство по п. 2, отличающееся тем, что дополнительные вкладыши на подушках накладки содержат не менее двух пластин из эластичного пенополиуретана, наружная поверхность которых покрыта материалом, содержащим слой из углеродных элементов, причем слой представляет собой матрицу, состоящую из угдеродных нанотрубок.

Images