RU2110748C1

RU2110748C1 - Armour element

Info

Publication number: RU2110748C1
Application number: RU95108186A
Authority: RU
Inventors: Г.Г. Савкин; В.И. Малинов; А.И. Рачковский; И.Е. Вичканский; М.В. Кременчугский; Г.Ю. Сморчков; Н.Г. Разинкова; Ю.С. Белячков
Original assignee: Малое научно-техническое предприятие "СаТех"
Priority date: 1995-05-19
Filing date: 1995-05-19
Publication date: 1998-05-10
Also published as: RU95108186A

Abstract

FIELD: individual and transport means of protection. SUBSTANCE: armour element uses a ceramic plate made of a set of ceramic tiles installed in a spaced relation with the ends facing one another, the space being less than 0.03 of the bullet diameter. A layer of plastic material is placed on all surfaces of ceramic tiles and in spaces. The ceramic plate proper is installed on a laminated backing of high-modulus organic fabric enveloping the plate on lateral surface. EFFECT: enhanced reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к броневой защите, и может быть применено для защиты людей и транспортных средств от пулевых поражений. The invention relates to mechanical engineering, in particular to armor protection, and can be used to protect people and vehicles from bullet damage.

Известны броневые устройства (FR, патент 2053683, кл. F 41 H 5/00 и GB, заявка N 1318351, кл. F 41 H 5/04), содержащие керамическую пластину, например, из карбида бора, установленную с помощью клея на металлической подложке, например, из алюминиевого сплава. Металлическая подложка может быть загнута на боковую поверхность керамической пластины. Known armor devices (FR, patent 2053683, class F 41 H 5/00 and GB, application N 1318351, class F 41 H 5/04) containing a ceramic plate, for example, of boron carbide, mounted using glue on a metal a substrate, for example, of aluminum alloy. The metal substrate may be bent onto the side surface of the ceramic plate.

Недостатком таких устройств являются значительные массогабаритные характеристики, в частности, поверхностная плотность составляет 60-75 кг/м².The disadvantage of such devices are significant weight and size characteristics, in particular, the surface density is 60-75 kg / m ² .

Известен бронеэлемент, содержащий керамическую плитку, заключенную в слоистую оболочку из ткани, пропитанной синтетическим полимером (US, патент, 4911061, кл. F 41 H 5/02). Known is an armor element containing ceramic tile enclosed in a laminate of fabric impregnated with a synthetic polymer (US patent 4,911,061, class F 41 H 5/02).

Массогабаритные характеристики такого бронеэлемента значительно ниже, чем у бронеэлементов, указанных выше, из-за замены металлической подложки на ткань, однако он не обеспечивает защиту объекта при попадании в него 2-3 пуль калибра 5,45 и 7,62 автоматов АК-74 и АКМ соответственно. The overall dimensions of such an armor element are significantly lower than that of the armor elements mentioned above due to the replacement of the metal substrate with fabric, however, it does not provide protection for the object when 2-3 bullets of 5.45 and 7.62 AK-74 assault rifles fall into it AKM, respectively.

Известен бронеэлемент, содержащий керамическую пластину, установленную на слоистой подложке из волокнистого материала, например, стеклоткани, пропитанной клеем на основе полиэстера. Для исключения расслаивания при ударе, подложка путем загиба охватывает боковую поверхность керамической пластины (US патент 3859892, кл. F 41 H 5/04). Known armor containing a ceramic plate mounted on a layered substrate of fibrous material, for example, fiberglass, impregnated with adhesive based on polyester. To avoid delamination during impact, the substrate by bending covers the side surface of the ceramic plate (US patent 3859892, CL F 41 H 5/04).

Массогабаритные характеристики такого бронеэлемента сравнимы с бронеэлементом (US, патент 4911061, кл. F 41 H 5/02). Однако при попадании пули в любую точку бронеэлемента под действием ударной волны трещина распространяется по всей его поверхности, вследствие чего нарушается конструкционная прочность бронеэлемента и имеет место большое запреградное воздействие. Повторное попадание пули в этот бронеэлемент приводит к его пробитию. The overall dimensions of such an armor element are comparable to an armor element (US patent 4911061, class F 41 H 5/02). However, when a bullet hits any point of an armored element under the action of a shock wave, a crack propagates over its entire surface, as a result of which the structural strength of the armored element is violated and a large back-off effect takes place. Repeated hit of a bullet in this armored element leads to its penetration.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному решению является бронеэлемент, содержащий керамическую пластину, установленную на слоистой подложке, слой пластичного материала и слоистую оболочку из высокомодульной органической ткани, причем слоистая подложка выполнена из композиционного материала и охватывает керамическую пластину по боковым поверхностям (PCT заявка WO 95/10751, кл. F 41 H 5/04, 20.04.95-прототип). The closest in technical essence to the claimed solution is an armored element containing a ceramic plate mounted on a layered substrate, a layer of plastic material and a layered shell of high modulus organic fabric, the layered substrate made of composite material and covers the ceramic plate on the side surfaces (PCT application WO 95 / 10751, CL F 41 H 5/04, 04/20/95 prototype).

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является повышение защитных свойств бронеэлемента и сохранение конструкционной прочности при повторном попадании в него пули. The problem solved by the present invention is to increase the protective properties of the armor element and the preservation of structural strength when the bullet re-enters it.

Технический результат, полученный при использовании изобретения, выражается в обеспечении защиты объекта от бронебойных пуль калибра 7 ,62 мм при выстреле с расстояния 3-10 м. Поверхностная плотность бронеэлемента составляет 29-32 кг/м² при толщине 18 мм. Запреградное воздействие - не более 15 мм. Обеспечивается защита объекта от 2-3 бронебойных пуль калибра 7,62 мм АКМ и 3-4 бронебойных пуль калибра 5,45 мм АК-74.The technical result obtained by using the invention is expressed in providing protection of the object from armor-piercing bullets of caliber 7, 62 mm when fired from a distance of 3-10 m. The surface density of the armor is 29-32 kg / m ² with a thickness of 18 mm. Restricted exposure - not more than 15 mm. The facility is protected from 2-3 armor-piercing bullets of 7.62 mm AKM caliber and 3-4 armor-piercing bullets of 5.45 mm AK-74 caliber.

Для решения поставленной задачи в известном бронеэлементе, состоящем из керамической пластины, установленной на слоистой подложке, выполненной из композиционного материала и охватывающей керамическую пластину по боковой поверхности, согласно изобретению керамическая пластина выполнена из набора керамических плиток, установленных боковыми торцами друг к другу и разделенных слоем пластичного материала, и на всей поверхности керамической пластины также установлен слой пластичного материала. Слой из пластичного материала дополнительно может быть установлен на керамической пластине с подложкой по всей поверхности. В качестве пластичного материала может быть использован пластичный полимер. Керамическая пластина на подложке заключена в слоистую оболочку из высокомодульной органической ткани, пропитанной клеем. To solve the problem in the known armored element, consisting of a ceramic plate mounted on a layered substrate made of composite material and covering a ceramic plate on the side surface, according to the invention, the ceramic plate is made of a set of ceramic tiles installed with side ends to each other and separated by a layer of plastic material, and on the entire surface of the ceramic plate there is also a layer of plastic material. A layer of plastic material can additionally be installed on a ceramic plate with a substrate over the entire surface. As a plastic material, a plastic polymer can be used. The ceramic plate on the substrate is enclosed in a laminate of high-modulus organic tissue impregnated with glue.

При попадании пули в одну из составляющих пластину керамических плиток происходит ее разрушение. Разрушение плитки сопровождается ударной и звуковой волнами. Расположение между керамическими плитками слоя пластичного материала и размещение на керамической пластине слоя пластичного материала позволяет устранить трещинообразование во всей пластине. Это объясняется образованием гидростатической системы (жидкость, заключенная в замкнутый объем) в момент сжатия пластичного слоя от ударной волны. При этом пластичный слой приобретает свойства жидкости и равномерно распределяет пиковые нагрузки по зазорам между разрушенной и целыми плитками. В случае, если зазор между плитками меньше 0,03 диаметра пули, то возможно выполнение разделительного слоя из пластичного полимера, нанесенного распылением частиц полимера из "кипящего слоя". Слой пластичного материала, нанесенный на поверхность керамической пластины, "улавливает" осколки пули и керамики и сохраняет конструкционную прочность бронеэлемента при попадании 2-4 пуль. Обладая низкой температурой плавления (180-2000^oC), пластичный слой оплавляется в месте контакта пули и керамики, при этом входное отверстие в оболочке заплавляется и обратного выброса осколков не происходит. Внешняя слоистая оболочка из высокомодульной ткани, пропитанной клеем, исключает возможный разлет осколков керамики и пули и гасит их кинетическую энергию.If a bullet enters one of the ceramic tiles making up the plate, it is destroyed. The destruction of the tiles is accompanied by shock and sound waves. The location between the ceramic tiles of the layer of plastic material and the placement on the ceramic plate of a layer of plastic material can eliminate cracking in the entire plate. This is explained by the formation of a hydrostatic system (a fluid enclosed in a closed volume) at the moment of compression of the plastic layer from the shock wave. In this case, the plastic layer acquires the properties of a liquid and evenly distributes peak loads along the gaps between the destroyed and the whole tiles. If the gap between the tiles is less than 0.03 of the diameter of the bullet, then it is possible to make a separation layer of plastic polymer deposited by spraying polymer particles from a "fluidized bed". A layer of plastic material deposited on the surface of the ceramic plate "picks up" the fragments of the bullet and ceramics and preserves the structural strength of the armor when 2-4 bullets hit. Having a low melting point (180-2000 ^o C), the plastic layer is melted at the point of contact of the bullet and ceramics, while the inlet in the shell is melted and no backward emission of fragments occurs. The outer layered shell of high-modulus fabric impregnated with glue eliminates the possible expansion of fragments of ceramics and bullets and extinguishes their kinetic energy.

Дополнительный слой из пластичного материала, нанесенный на керамическую пластину с подложкой по всей поверхности, выполняет функцию смазки между керамической плиткой с подложкой и внешней оболочкой. Наличие этого слоя исключает возможный разрыв слоев внешней оболочки из высокомодульной органической ткани при ее трении о края керамической плитки с подложкой под действием нагрузки, возникающей при ударе пули, что значительно повышает надежность бронеэлемента. An additional layer of plastic material deposited on a ceramic plate with a substrate over the entire surface, acts as a lubricant between the ceramic tile with the substrate and the outer shell. The presence of this layer eliminates the possible rupture of the layers of the outer shell of high-modulus organic tissue when it is rubbed against the edges of the ceramic tile with the substrate under the action of the load arising from the impact of a bullet, which significantly increases the reliability of the armor.

Совокупность заявляемых признаков позволяет создать бронеэлемент с поверхностной плотностью 29-32 кг/м² при толщине не более 18 мм, который защищает объект от 2-3 пуль БЗ калибра 7,62 мм автомата АК-74 при выстреле с расстояния 3-10 м.The combination of the claimed features allows you to create an armored element with a surface density of 29-32 kg / m ² with a thickness of not more than 18 mm, which protects the object from 2-3 bullets of the caliber 7.62 mm caliber AK-74 assault rifle when fired from a distance of 3-10 m.

Заявляемый бронеэлемент схематично изображен на чертеже, где 1 - керамическая пластина, состоящая из керамических плиток 2, между которыми расположен слой 3 из пластичного материала. Керамическая пластина 1 установлена на подложке 4 из композиционного материала, охватывающей боковую поверхность пластины 1. На керамической пластине 1 установлен слой 5 из пластичного материала. Внешняя слоистая оболочка 6 выполнена из высокомодульной органической ткани, пропитанной клеем. The inventive armor is shown schematically in the drawing, where 1 is a ceramic plate consisting of ceramic tiles 2, between which is a layer 3 of plastic material. The ceramic plate 1 is mounted on a substrate 4 of composite material covering the side surface of the plate 1. A layer 5 of plastic material is mounted on the ceramic plate 1. The outer laminate 6 is made of high modulus organic fabric impregnated with glue.

Действие бронезащитного элемента заключается в следующем: пуля внедряется в защитный слой оболочки 6, пробивает его и вступает в контакт в одной из четырех керамических плиток. При этом происходит разрушение до 80% пули и ее торможение. Керамическая плитка 2 разрушается, но разделительный слой 3 гасит энергию ударной и звуковой волны, что предотвращает разрушение соседних плиток 2. Слой 5 из пластичного материала удерживает осколки керамики и пули от разлета, тем самым устраняя обратный выброс и разрыв оболочки 6. Слоистая подложка 4 с оболочкой 6 окончательно гасят кинетическую энергию осколков пули и керамики, задерживая их внутри бронеэлемента. The action of the armor-protecting element is as follows: a bullet is introduced into the protective layer of the shell 6, pierces it and comes into contact in one of the four ceramic tiles. In this case, up to 80% of the bullet is destroyed and its braking. Ceramic tile 2 is destroyed, but the separation layer 3 absorbs the energy of the shock and sound waves, which prevents the destruction of neighboring tiles 2. The layer 5 of plastic material keeps ceramic fragments and bullets from scattering, thereby eliminating backward ejection and rupture of the shell 6. Layered substrate 4 s shell 6 finally extinguish the kinetic energy of the fragments of the bullet and ceramics, delaying them inside the armor.

Промышленную применимость заявляемого бронеэлемента подтверждают опытные данные. Для примера рассмотрим два бронеэлемента заявляемой конструкции. The industrial applicability of the claimed armor is confirmed by experimental data. For example, consider two armored elements of the claimed design.

Пример 1. Испытан тремя выстрелами с расстояния 3,5 м из автомата АКМ калибра 7,62 мм, тип пули БЗ, скорость пули 760 м/с. Example 1. Tested with three shots from a distance of 3.5 m from an AKM assault rifle of 7.62 mm caliber, type of bullet BZ, bullet speed 760 m / s.

Бронеэлемент выполнен:
керамическая пластина из четырех плиток, изготовленная методом горячего прессования из карбида бора; в зазоре между плитками установлен слой полиэтилена;
слой полиэтилена на керамической пластине, нанесенный распылением частиц полимера из "кипящего слоя";
слоистая подложка в виде коробочки из высокомодульной органической ткани, пропитанной клеем на эпоксидном связующем горячего отверждения;
внешняя слоистая оболочка из высокомодульная органической ткани на эпоксидном связующем, выполненная намоткой.Armor made:
four-tile ceramic plate made by hot pressing of boron carbide; a layer of polyethylene is installed in the gap between the tiles;
a polyethylene layer on a ceramic plate applied by spraying polymer particles from a "fluidized bed";
a layered substrate in the form of a box of high-modulus organic fabric, impregnated with hot cured epoxy adhesive;
outer laminate of high modulus organic fabric on an epoxy binder, made by winding.

Размер бронеэлемента - 97х97х18 мм. The size of the armor is 97x97x18 mm.

Поверхностная плотность - 29 кг/м².The surface density is 29 kg / m ² .

Запреградное воздействие после попадания первой пули - 9 мм второй пули - 11 мм, третьей пули - 15 мм. After the first bullet hit - 9 mm second bullet - 11 mm, third bullet - 15 mm.

При обследовании бронеэлемента установлено, что бронеэлемент не пробит насквозь после попадания трех пуль, осколки пуль находятся внутри бронеэлемента;
Пример 2. Испытан четырьмя пулями с расстояния 3,5 м из автомата АК-74 калибра 5,45 мм, тип пули ПС, скорость пули 870 м/с.When examining the armor element, it was found that the armor element is not pierced through after the hit of three bullets, fragments of bullets are inside the armor element;
Example 2. Tested with four bullets from a distance of 3.5 m from an AK-74 submachine gun of 5.45 mm caliber, PS bullet type, bullet speed of 870 m / s.

Бронеэлемент выполнен:
керамическая пластина из четырех плиток, изготовленная методом горячего прессования из карбида бора; в зазоре между плитками установлен слой полиэтилена;
слой полиэтилена на керамической пластине, нанесенный распылением частиц полимера из кипящего слоя;
слоистая подложка в виде коробочки из высокомодульной органической ткани, пропитанной клеем на эпоксидном связующем горячего отверждения;
внешняя слоистая оболочка из высокомодульной органической ткани на эпоксидном связующем, выполненная намоткой;
Размер бронеэлемета - 97х97х18 мм.Armor made:
four-tile ceramic plate made by hot pressing of boron carbide; a layer of polyethylene is installed in the gap between the tiles;
a polyethylene layer on a ceramic plate applied by spraying polymer particles from a fluidized bed;
a layered substrate in the form of a box of high-modulus organic fabric, impregnated with hot cured epoxy adhesive;
the outer laminate of high-modulus organic fabric on an epoxy binder, made by winding;
The size of the armor is 97x97x18 mm.

Запреградное воздействие после попадания первой пули 9 мм, второй пули - 9 мм, третьей пули - 11 мм, четвертой пули - 15 мм. After the first bullet hits 9 mm, the second bullet - 9 mm, the third bullet - 11 mm, the fourth bullet - 15 mm.

При обследовании бронеэлемента установлено, что бронеэлемент не пробит насквозь после попадания четырех пуль, осколки пуль находятся внутри бронеэлемента. When examining the armor element, it was found that the armor element is not pierced through after the hit of four bullets, the fragments of bullets are inside the armor element.

После каждого выстрела проводилось рентгенографирование бронеэлементов. After each shot, radiography of the armored elements was carried out.

Опытная проверка подтвердила достижение указанного технического результата: разработанный бронеэлемент обеспечивает защиту от 3-4 пуль из автомата Калашникова калибров 7,62 и 5,45 мм с расстояния 3,5 м. Поверхность плотность бронеэлемента 29-32 кг/м². Запреградное воздействие 9-15 мм.An experimental verification confirmed the achievement of the indicated technical result: the developed armored element provides protection against 3-4 bullets from a Kalashnikov assault rifle of calibres 7.62 and 5.45 mm from a distance of 3.5 m. The surface density of the armored element is 29-32 kg / m ² . Restricted exposure of 9-15 mm.

Claims

An armor element containing a ceramic plate mounted on a layered substrate, a layer of plastic material and a laminate of high modulus organic fabric, the laminate substrate being made of composite material and covering the ceramic plate on the side surfaces, characterized in that the ceramic plate is made of a set of ceramic tiles installed side faces to each other with a gap between each other, making less than 0.03 of the diameter of the bullet, while the layer of plastic material is installed in op ponents, and gaps on all the surfaces of ceramic tiles.