RU2247301C2

RU2247301C2 - Armor protection

Info

Publication number: RU2247301C2
Application number: RU2003108185/02A
Authority: RU
Inventors: М.П. Кужель (RU); М.П. Кужель; Г.И. Иванов (RU); Г.И. Иванов; А.В. Шебалов (RU); А.В. Шебалов
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2005-02-27

Abstract

FIELD: devices for armor protection, applicable for protection of rooms, storehouses safes, collecting vehicles against the action of small arms bullets.

SUBSTANCE: the armor protection device has a face ceramic layer, backing of composite material adjoining it and enclosed in a shell. The ceramic layer and the backing are made closed. The shell repeats the shape of the ceramic layer. An additional layer of elastic material is introduced onto the backing surface opposite the surface adjoining the ceramic layer, between the shell and the ceramic layer.

EFFECT: enhanced resistance to the bullet action due to the reduced edge effects; enhanced reliability of armor protection due to the reduced mass and overall dimensions of the device.

1 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к области создания брони для защиты помещений, хранилищ, сейфов, инкассаторских машин от воздействия пуль стрелкового оружия. Изобретение может быть использовано в различных областях промышленности.The invention relates to the field of creating armor to protect rooms, vaults, safes, collection vehicles from the effects of small arms bullets. The invention can be used in various fields of industry.

Известен корпус баллистической защиты (патент России №2098740 от 15.09.1994, F 41 H 5/013, опубл. 10.12.1997, БИ №34), содержащий бронеплиты, которые соединены друг с другом посредством профильных шин. Профильные шины имеют паз для размещения бронеплит. Каждая бронеплита вставляется в паз со сжатием своих кромок. Сжатие кромок бронеплит осуществляется при помощи клиньев, вставленных между стенкой паза профильной шины и поверхностью плиты в зоне кромок. Бронеплиты выполняются составными из волокнистого композита. Такие бронеплиты пригодны для оборудования инкассаторских машин, контейнеров. Недостатки конструкции:Known ballistic protection housing (Russian patent No. 2098740 from 15.09.1994, F 41 H 5/013, publ. 10.12.1997, BI No. 34), containing armor plates that are connected to each other via profile tires. Profile tires have a groove for armor plates. Each armor plate is inserted into the groove with compression of its edges. The compression of the edges of the armor plates is carried out using wedges inserted between the wall of the groove of the profile tire and the surface of the plate in the zone of the edges. Armor plates are made of composite fiber. Such armor plates are suitable for the equipment of collection vehicles, containers. Design disadvantages:

1. При обстреле плиты вырываются из их крепления, после этого приходится обновлять большие участки поверхности защищаемого объекта и зачастую менять весь корпус, что удорожает конструкцию и усложняет работу с ним.1. During shelling, the plates break out of their fastening, after which it is necessary to update large areas of the surface of the protected object and often change the entire body, which increases the cost of construction and complicates the work with it.

2. Использование крепежа в виде профильных шин и клиньев усложняет и утяжеляет конструкцию.2. The use of fasteners in the form of profile tires and wedges complicates and aggravates the design.

3. В броневых плитах не устраняются краевые эффекты, что снижает ее стойкость к воздействию пуль, снарядов и осколков.3. In armor plates, edge effects are not eliminated, which reduces its resistance to bullets, shells and fragments.

Известна композиционная керамическая броня (патент США №3859892, F 41 H 5/04, опубл. 14.01.1975), представляющая собой листы керамики, облицованные с тыльной части наклеиваемым слоистым стекловолокном. Такая облицовка придает керамике прочность при соударении со снарядами. На краях бронеплит толщина слоя стекловолокна увеличена вдвое по сравнению со средней частью, что достигается перегибанием на 180° и приклеиванием выступающей за пределы керамического листа части слоя стекловолокна. Такое увеличение толщины слоя стекловолокна на краях исключает краевые эффекты и ведет к повышению прочности краевых участков брони при попадании в них пуль, имеющих высокую скорость полета. Недостатки керамической брони:Known composite ceramic armor (US patent No. 3859892, F 41 H 5/04, publ. 01/14/1975), which is a ceramic sheet, lined with the back of glued laminated fiberglass. Such cladding gives ceramics strength in impact with shells. At the edges of the armored plates, the thickness of the fiberglass layer is doubled compared to the middle part, which is achieved by bending by 180 ° and gluing protruding beyond the ceramic sheet of the part of the fiberglass layer. Such an increase in the thickness of the fiberglass layer at the edges eliminates edge effects and leads to an increase in the strength of the edge sections of the armor when bullets having a high flight speed hit them. Disadvantages of ceramic armor:

1. Увеличение толщины подложки из стекловолокна на краях бронеплит приводит к увеличению ее толщины и массы.1. An increase in the thickness of the fiberglass substrate at the edges of the armor plates leads to an increase in its thickness and mass.

2. Для установки бронеплит на защищаемый объект требуется использование дополнительного крепежа, что также приводит к усложнению и утяжелению конструкции.2. To install armored plates on the protected object, the use of additional fasteners is required, which also leads to a complication and weighting of the structure.

За прототип приняты противопульные щиты (заявка Великобритании №2061089, F 41 H 1/02; В 32 В З/18, опубл. 13.05.1981), содержащие лицевой керамический слой в виде набора керамических пластин и прилегающую к нему подложку из арамидного волокна. Керамический слой и подложка заключены в оболочку. Оболочка имеет замкнутый контур, охватывающий наружную поверхность керамического слоя, боковые (торцевые) поверхности керамического слоя и подложки, а также внутреннюю поверхность подложки. Щиты представляют собой самостоятельную конструкцию с силовым замыканием по указанным выше поверхностям.Bulletproof shields (UK application No. 2061089, F 41 H 1/02; B 32 B Z / 18, publ. 13.05.1981) containing the front ceramic layer in the form of a set of ceramic plates and an adjacent aramid fiber substrate were adopted for the prototype. The ceramic layer and the substrate are enclosed in a shell. The shell has a closed loop covering the outer surface of the ceramic layer, the side (end) surfaces of the ceramic layer and the substrate, as well as the inner surface of the substrate. Shields are an independent design with a power circuit on the above surfaces.

Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:

1. Для установки щитов на защищаемый объект требуется использование дополнительных крепежных и фиксирующих элементов, что утяжеляет и усложняет конструкцию броневой защиты.1. To install the shields on the protected object requires the use of additional fastening and fixing elements, which complicates and complicates the design of armor protection.

2. Использование щитов для транспортных, индивидуальных и других средств требует их “адаптации” к условиям эксплуатации защищаемого объекта, что может быть связано с разработкой дополнительных элементов конструкции и, как результат этого, -усложнение и утяжеление броневой защиты.2. The use of shields for transport, individual and other means requires their “adaptation” to the operating conditions of the protected object, which may be associated with the development of additional structural elements and, as a result of this, the complication and weighting of armor protection.

3. Конструкция щитов не лишена краевых эффектов, снижающих их стойкость к воздействию пуль.3. The design of the shields is not devoid of edge effects that reduce their resistance to bullets.

4. Относительно хрупкие керамические пластины щитов не защищены от случайных механических ударных воздействий, ударов, что снижает надежность защиты объектов.4. The relatively fragile ceramic plates of the shields are not protected from accidental mechanical shock, shock, which reduces the reliability of the protection of objects.

Технической задачей заявляемой броневой защиты является создание бронезащиты, надежно защищающей объект от воздействия пуль, снарядов и осколочных средств.The technical task of the claimed armor protection is the creation of armor protection that reliably protects the object from the effects of bullets, shells and fragmentation agents.

Технический результат выражается в уменьшении краевых эффектов бронезащиты, в повышении ее надежности при уменьшении массы и габаритов.The technical result is expressed in a decrease in the edge effects of armor protection, in an increase in its reliability with a decrease in mass and dimensions.

Технический результат достигается за счет того, что в известном устройстве брони, содержащей лицевой керамический слой и прилегающую к нему подложку, заключенные в оболочку, лицевой керамический слой и подложка выполнены в виде замкнутого контура. Оболочка повторяет форму замкнутого контура керамического слоя. На поверхность подложки, противолежащую поверхности, прилегающей к керамическому слою, введен дополнительный слой из упругого материала. Такой же слой введен между оболочкой и керамическим слоем.The technical result is achieved due to the fact that in the known device armor containing the front ceramic layer and the adjacent substrate, enclosed in a shell, the front ceramic layer and the substrate are made in the form of a closed loop. The shell follows the shape of the closed contour of the ceramic layer. An additional layer of elastic material is introduced onto the surface of the substrate opposite the surface adjacent to the ceramic layer. The same layer is introduced between the shell and the ceramic layer.

Выполнение лицевого керамического слоя и подложки в виде замкнутого контура, например по форме сферы или другой фасонной замкнутой поверхности, позволяет исключить краевые эффекты, осуществлять установку броневой защиты на защищаемый объект без использования дополнительных крепежных элементов, что повышает ее броневую стойкость и уменьшает массу и габариты. Роль крепежа керамического слоя и подложки между собой и с защищаемым объектом выполняет оболочка, которая охватывает наружную поверхность керамического слоя, при этом все слои оказываются заключенными в оболочку. Причем в оболочке при сборке броневой защиты реализуются усилия, необходимые для ее надежного закрепления на защищаемом объекте. С помощью оболочки обеспечивается прижатие керамического слоя к подложке и керамического слоя с подложкой к защищаемому объекту. Таким образом, один элемент - оболочка выполняет несколько функций и способствует реализации поставленной задачи. Введение дополнительного слоя из упругого материала между оболочкой и керамическим слоем позволяет защитить керамический слой от повреждений при случайном механическом ударном воздействии, а введение такого же слоя на поверхность подложки, противолежащую поверхности, прилегающей к керамическому слою, снижает силу удара на защищаемый объект со стороны подложки при воздействии пуль.The implementation of the front ceramic layer and the substrate in the form of a closed loop, for example, in the shape of a sphere or other shaped closed surface, eliminates edge effects, installs armor protection on the protected object without the use of additional fasteners, which increases its armor resistance and reduces weight and dimensions. The role of fixing the ceramic layer and the substrate between each other and with the protected object is performed by the shell, which covers the outer surface of the ceramic layer, while all layers are enclosed in a shell. Moreover, in the shell during the assembly of the armor protection, the efforts necessary for its reliable fastening to the protected object are realized. Using the shell, the ceramic layer is pressed against the substrate and the ceramic layer with the substrate against the protected object. Thus, one element - the shell performs several functions and contributes to the implementation of the task. The introduction of an additional layer of elastic material between the shell and the ceramic layer allows you to protect the ceramic layer from damage during accidental mechanical impact, and the introduction of the same layer on the substrate surface, the opposite surface adjacent to the ceramic layer, reduces the impact force on the protected object from the side of the substrate when exposure to bullets.

Таким образом, заявляемое техническое решение обеспечивает надежную защиту объекта от пуль, осколков и снарядов при уменьшение массы и габаритов даже при введении дополнительного слоя.Thus, the claimed technical solution provides reliable protection of the object from bullets, fragments and shells while reducing weight and dimensions even with the introduction of an additional layer.

На чертеже показан общий вид броневой защиты, где:The drawing shows a General view of the armor protection, where:

1 - лицевой керамический слой,1 - front ceramic layer

2 - подложка из композиционного материала или металла,2 - a substrate of composite material or metal,

3 - оболочка из композиционного материала или металла,3 - shell made of composite material or metal,

4 - защищаемый объект,4 - protected object,

5 - дополнительный слой из упругого материала, нанесенный на подложку,5 - an additional layer of elastic material deposited on a substrate,

6 - дополнительный слой из упругого материала между оболочкой 3 и керамическим слоем 1.6 - an additional layer of elastic material between the shell 3 and the ceramic layer 1.

Броневая защита содержит лицевой керамический слой 1 и прилегающую к нему подложку 2 из композиционного материала или металла, заключенные в оболочку 3 из композиционного материала или металла. Лицевой керамический слой 1 и подложка 2 выполнены в виде замкнутого контура. Оболочка 3 повторяет форму замкнутого контура керамического слоя 1. На поверхность подложки 2, противолежащую поверхности, прилегающей к керамическому слою 1, установлен дополнительный слой 5 из упругого материала. Такой же дополнительный слой 6 введен между керамическим слоем 1 и оболочкой 3. Устанавливается броневая защита на защищаемый объект следующим образом. Вначале на защищаемый объект 4 устанавливается подложка 2, при этом на подложку наносится дополнительный слой 5. Далее на подложку устанавливается керамический слой 1 и на него наносится дополнительный слой 6. Формируется оболочка 3 из композиционного материала или металла путем его намотки или выкладки с усилием, достаточным для обеспечения конструкционной прочности броневой защиты. При этом достигается единая схема силового замыкания элементов конструкции броневой защиты 1, 2, 3, 5 и 6 с защищаемым объектом 4.Armor protection contains a front ceramic layer 1 and an adjacent substrate 2 of composite material or metal, enclosed in a shell 3 of composite material or metal. The front ceramic layer 1 and the substrate 2 are made in the form of a closed loop. The shell 3 repeats the shape of the closed contour of the ceramic layer 1. On the surface of the substrate 2, the opposite surface adjacent to the ceramic layer 1, an additional layer 5 of elastic material is installed. The same additional layer 6 is introduced between the ceramic layer 1 and the shell 3. Armor protection is installed on the protected object as follows. First, a substrate 2 is installed on the protected object 4, and an additional layer 5 is applied to the substrate. Next, a ceramic layer 1 is installed on the substrate and an additional layer 6 is applied. A shell 3 is formed of composite material or metal by winding or laying it with a force sufficient to ensure structural strength of armor protection. This achieves a single circuit power circuit design elements of armor protection 1, 2, 3, 5 and 6 with the protected object 4.

Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.

При случайных ударных воздействиях керамический слой 1 защищен от разрушения упругим слоем 6, введенным между оболочкой 3 и керамическим слоем 1. Это достигается за счет упругих свойств слоя 6, который поглощает энергию удара. За счет того, что керамический слой 1 и подложка 2 выполнены в виде замкнутого контура, при воздействии пуль в локальную зону обеспечивается перераспределение усилий по всему контуру керамического слоя 1 и подложки 2, что приводит к исключению краевых эффектов, разрушительным образом действующих на отдельные керамические элементы и подложку в случае их выполнения не в виде замкнутого контура, а со свободными поверхностями (торцами). В замкнутом контуре свободных поверхностей (торцов) не существует. Вследствие этого повышается надежность броневой защиты, уменьшается ее масса и габариты. Защита объекта от удара при воздействии пуль со стороны подложки 2 осуществляется дополнительно введенным слоем 5 из упругого материала, нанесенным на подложку 2. Этот слой поглощает энергию удара пули. Совместная работа всех слоев, выполненных заявленным образом, обеспечивает технический результат.In case of accidental impacts, the ceramic layer 1 is protected from destruction by an elastic layer 6 introduced between the shell 3 and the ceramic layer 1. This is achieved due to the elastic properties of the layer 6, which absorbs the impact energy. Due to the fact that the ceramic layer 1 and the substrate 2 are made in the form of a closed loop, when exposed to bullets in the local zone, the forces are redistributed over the entire contour of the ceramic layer 1 and the substrate 2, which eliminates edge effects that destructively affect individual ceramic elements and the substrate, if implemented, not in the form of a closed loop, but with free surfaces (ends). In a closed loop, free surfaces (ends) do not exist. As a result, the reliability of armor protection is increased, its weight and dimensions are reduced. Protection of the object from impact when exposed to bullets from the side of the substrate 2 is carried out by an additionally introduced layer 5 of elastic material deposited on the substrate 2. This layer absorbs the energy of impact of the bullet. The joint work of all layers performed in the claimed manner provides a technical result.

В качестве промышленной применимости рассмотрим пример конкретного выполнения броневой защиты. Лицевой керамический слой 1 выполнен из карбида бора, подложка 2 и оболочка 3 - из органопластика на основе нитей СВМ (аналог кевлара). Дополнительные слои 5 и 6 изготовлены из эластомера на основе шпатлевки ЭП0010. Защищаемый объект 4 имеет форму шара.As industrial applicability, consider an example of a specific implementation of armor protection. The front ceramic layer 1 is made of boron carbide, the substrate 2 and the shell 3 are made of organoplastics based on CBM filaments (analogue of Kevlar). Additional layers 5 and 6 are made of elastomer based on EP0010 putty. The protected object 4 has the shape of a ball.

Конструкция броневой защиты позволяет решить поставленную задачу по созданию бронезащиты, надежно защищающей объект от воздействия пуль, и получить технический результат в виде уменьшения краевых эффектов бронезащиты при уменьшение массы и габаритов.The design of the armor protection allows us to solve the problem of creating armor protection that reliably protects the object from the effects of bullets, and to obtain a technical result in the form of reducing the edge effects of armor protection while reducing weight and dimensions.

Claims

An armor protection device comprising a front ceramic layer and an adjacent substrate enclosed in a shell, characterized in that the ceramic layer and the substrate are closed, the shell repeats the shape of the ceramic layer, and on the surface of the substrate, the opposite surface adjacent to the ceramic layer, and between a shell and a ceramic layer introduced an additional layer of elastic material.