RU2329751C2 - Armoured helmet out of polymer composites - Google Patents
Armoured helmet out of polymer composites Download PDFInfo
- Publication number
- RU2329751C2 RU2329751C2 RU2006131661/12A RU2006131661A RU2329751C2 RU 2329751 C2 RU2329751 C2 RU 2329751C2 RU 2006131661/12 A RU2006131661/12 A RU 2006131661/12A RU 2006131661 A RU2006131661 A RU 2006131661A RU 2329751 C2 RU2329751 C2 RU 2329751C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- helmet
- layers
- cells
- armoured
- binder
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Helmets And Other Head Coverings (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области вооружения и экипировки, к разработкам средств защиты и может быть использовано для изготовления бронешлемов из слоистых полимерных композиционных материалов, например органопластиков.The invention relates to the field of weapons and equipment, to the development of protective equipment and can be used for the manufacture of armored helmets from layered polymer composite materials, for example organoplastics.
Известен бронешлем по DE 2938355 от 09.04.81 г., МПК7 A42B 3/06.Known as a bulletproof helmet according to DE 2938355 dated 04/09/81, IPC 7
Известен многослойный бронешлем по WO 9737553 от 16.10.97 г., МПК7 A42B 3/08.Known multi-layer armored helmet according to WO 9737553 from 10.16.97, IPC 7
Известен многослойный бронешлем с криволинейными вставками по US 2006064798 от 30.03.2006 г., МПК7 A42B 3/00.Known multi-layer armor with curved inserts according to US 2006064798 from 03.30.2006, IPC 7
Известен многослойный бронешлем с криволинейными вставками по RU 2235963 от 05.05.2003 г., МПК7 A42B 3/00.Known multi-layer armor with curved inserts according to RU 2235963 from 05/05/2003, IPC 7
Известен многослойный бронешлем с криволинейными вставками по US 3055012 от 25.09.62 г., МПК7 А42В 3/00.Known multi-layer armor with curved inserts according to US 3055012 from 09.25.62, IPC 7
Известен многослойный бронешлем с твердосплавными криволинейными вставками по GB 579422 от 02.08.46 г., МПК7 А42В 3/00.Known multi-layer armored helmet with carbide curved inserts according to GB 579422 from 02.08.46, IPC 7
Известен бронешлем из полимерных композитов с твердосплавными криволинейными вставками по RU 2003113089 А от 05.05.2003 г., МПК7 А42В 3/00.Known bulletproof helmet made of polymer composites with carbide curved inserts according to RU 2003113089 A dated 05.05.2003, IPC 7
Также известен бронешлем из полимерных композитов с твердосплавными криволинейными или плоскопеременными вставками по DE 2020050024444 U от 21.04.2005 г., МПК7 А42В 1/08.Also known broneshlem of polymer composites with carbide inserts curved or ploskoperemennymi of DE 2020050024444 U of 21.04.2005, MPK 7 A42V 1/08.
Недостатком известного устройства является низкая надежность его работы при низкой живучести (заданное число попаданий на единицу площади без потери защитных свойств) из-за потери или значительного снижения защитных свойств от воздействия поражающего элемента на монолитную твердосплавную вставку сразу по всей защитной поверхности. Кроме того, надежность снижается из-за неблагоприятных волновых процессов при воздействии поражающего элемента на твердосплавную вставку. Исследованиями установлено, что зона повреждений при таком воздействии представляет собой круг радиусом, соответствующим толщине материала. При таком воздействии во вставке из изотропного материала проходит волна критичных деформаций (напряжений) в массиве откольного конуса с диаметром на тыльной поверхности, приблизительно равным двойной толщине вставки, а от тыльной поверхности распространяется обратно к лицевой поверхности отраженная волна, таким образом при действующих напряжениях, превышающих допустимые для материала вставки, материал получает повреждения вплоть до разрушения как в массиве действия прямой, так и обратной волны, степень ослабления которой зависит от качества контакта и материала, контактирующего с тыльной поверхностью вставки. Также надежность бронешлема снижается при некачественной вклейке вставки из-за несовпадения ее кривизны с кривизной контактирующих поверхностей бронешлема на большой площади контакта монолитной вставки. Кроме того, к недостаткам можно отнести низкую технологичность из-за сложной конфигурации вставок.A disadvantage of the known device is the low reliability of its operation with low survivability (a given number of hits per unit area without loss of protective properties) due to the loss or significant decrease in protective properties from the impact of the striking element on the monolithic carbide insert immediately over the entire protective surface. In addition, reliability is reduced due to adverse wave processes when a damaging element acts on a carbide insert. Studies have established that the damage zone under such an impact is a circle with a radius corresponding to the thickness of the material. With such an impact, a wave of critical deformations (stresses) passes through an array of isotropic material in an array of spall cone with a diameter on the back surface approximately equal to the double thickness of the insert, and a reflected wave propagates back from the back surface to the front surface, thus at acting stresses exceeding permissible for the insert material, the material suffers damage up to destruction both in the array of action of the forward and backward waves, the degree of attenuation of which depends on quality of contact and material in contact with the back surface of the insert. Also, the reliability of the helmet is reduced with poor-quality pasting of the insert due to the mismatch of its curvature with the curvature of the contacting surfaces of the helmet on a large contact area of the monolithic insert. In addition, the disadvantages include low adaptability due to the complex configuration of the inserts.
Известный бронешлем как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату выбран в качестве прототипа.Known as a bulletproof helmet as the closest in technical essence and the achieved result is selected as a prototype.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка бронешлема повышенной надежности работы. Технический результат, который может быть получен при решении технической задачи, заключается в повышении надежности работы бронешлема за счет увеличения живучести, снижения степени повреждения твердосплавной вставки от воздействия обратной волны при оптимизации контакта тыльной поверхности вставки с подпором, а также за счет повышения качества клеевого соединения вставки с контактирующими поверхностями бронешлема и, кроме того, в повышении технологичности конструкции.The technical problem to be solved by the claimed invention is directed is the development of an armored helmet of increased reliability. The technical result that can be obtained by solving the technical problem is to increase the reliability of the helmet wearing by increasing survivability, reducing the degree of damage to the carbide insert from the influence of the backward wave while optimizing the contact of the back surface of the insert with backwater, and also by improving the quality of the adhesive joint of the insert with the contacting surfaces of the helmet and, in addition, to increase the manufacturability of the design.
Поставленная задача с достижением технического результата решается за счет того, что бронешлем из полимерных композитов содержит слои наружной оболочки из, например, арамидной ткани, пропитанной полимерным связующим, твердосплавные криволинейные или плоскопеременные вставки и, аналогичные наружным, слои внутренней оболочки. В соответствии с изобретением вставки выполнены из элементарных ячеек, скрепленных между собой и с оболочками клеем, химически совместимым со связующим оболочек, при этом каждая ячейка выполнена с минимальным линейным размером, превышающим двойную ее толщину. Для оболочек использовано эпоксисодержащее связующее, а для крепления ячеек использован эластичный клей на основе синтетического эластомера, например полиуретана СКУ ПФЛ. Ячейки выполнены квадратными и расположены в шахматном порядке или в форме правильного шестиугольника.The problem with the achievement of the technical result is solved due to the fact that the bulletproof helmet made of polymer composites contains layers of the outer shell of, for example, aramid fabric impregnated with a polymeric binder, hard-alloy curved or plane alternating inserts and, similar to the outer ones, layers of the inner shell. In accordance with the invention, the inserts are made of unit cells bonded to each other and to the shells with glue chemically compatible with the binder of the shells, each cell being made with a minimum linear size exceeding its double thickness. An epoxy-containing binder was used for the shells, while elastic glue based on a synthetic elastomer, for example, polyurethane SKU PFL, was used to attach the cells. The cells are square and staggered or in the shape of a regular hexagon.
Отличительными признаками являются следующие:Distinctive features are the following:
- вставки выполнены из элементарных ячеек, скрепленных между собой и с оболочками клеем, химически совместимым со связующим оболочек - признак существенный, предусматривает наличие нового элемента и новое взаимное расположение элементов, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, заключающегося в повышении надежности работы за счет повышения живучести при воздействии поражающего элемента и снижении или потере защитных свойств только одной или несколькими ячейками, а не всей вставкой, а также за счет повышения качества вклейки ячеек при минимизации несовпадения их кривизны с кривизной контактирующих поверхностей бронешлема на меньшей площади контакта;- the inserts are made of unit cells bonded to each other and to the shells with glue chemically compatible with the binder of the shells - the sign is significant, provides for the presence of a new element and a new mutual arrangement of elements, aimed at solving the problem with achieving a technical result, which consists in increasing the reliability of work for due to increased survivability when exposed to a damaging element and a decrease or loss of protective properties by only one or several cells, and not the entire insert, and also due to t improve the quality of gluing cells while minimizing mismatch of their curvature with the curvature of the contact surfaces on the Armed helms at the contact area;
- каждая ячейка выполнена с минимальным линейным размером, превышающим двойную ее толщину - признак существенный, предусматривает новое соотношение размеров, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, заключающегося в повышении надежности работы за счет повышения живучести при воздействии поражающего элемента и снижении или потере защитных свойств только одной или несколькими ячейками, а не всей вставкой, так как зона поражения вставки из твердосплавного изотропного материала, например керамики, определяющаяся волновыми процессами, приближенно имеет форму конуса (откольного) с максимальным диаметром, приблизительно равным двойной толщине вставки, данные получены при исследованиях на предприятии-заявителе, а также см. статью В.А.Борисова «Области поражения в композиционной бронепанели». Вопросы оборонной техники. Серия 15. - 2002. - Выпуск 3 (129), тезисы докладов YIII международной конференции «Новейшие тенденции в области конструирования и применения баллистических материалов и средств защиты» 15-16 сентября 2005 г., г.Хотьково, Московской обл.;- each cell is made with a minimum linear size exceeding its double thickness - an essential sign, provides a new ratio of sizes, is aimed at solving the problem with the achievement of a technical result, which consists in improving the reliability by increasing the survivability when exposed to a damaging element and reducing or losing protective properties of only one or more cells, and not the entire insert, since the affected area of the insert is made of carbide isotropic material, such as ceramic, predelyayuschayasya wave processes, has approximately the shape of a cone (spall) with a maximum diameter of approximately twice the thickness of the insert, the data obtained by the enterprise of the applicant studies and see. article V.A.Borisova "Areas of lesions in the composite armor panels." Questions of defense technology. Series 15. - 2002. - Issue 3 (129), abstracts of the YIII international conference "The latest trends in the design and use of ballistic materials and protective equipment" September 15-16, 2005, Khotkovo, Moscow Region;
- для оболочек использовано эпоксисодержащее связующее, а для крепления ячеек использован эластичный клей на основе синтетического эластомера, например полиуретана СКУ ПФЛ - признак существенный, предусматривает новую взаимосвязь объектов, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, заключающегося в повышении надежности работы за счет снижения степени повреждения твердосплавной вставки от воздействия обратной волны при оптимизации контакта тыльной поверхности вставки с подпором и снижения возникающих деформаций (действующих напряжений) до величин, меньших, чем разрушающие, а также уменьшения степени повреждения соседних ячеек и повышения, тем самым, живучести бронешлема;- an epoxy-containing binder was used for the shells, and elastic glue based on a synthetic elastomer, for example, SKU PFL polyurethane, was used for fastening the cells - a significant feature, provides a new relationship between objects, aimed at solving the problem with achieving a technical result, which consists in improving the reliability of work by reducing the degree of damage to the carbide insert from the action of a backward wave when optimizing the contact of the back surface of the insert with a backwater and reducing fuss repenting deformations (acting stresses) to values less than destructive, as well as reducing the degree of damage to neighboring cells and increasing, thereby, the survivability of the helmet;
- ячейки выполнены квадратными и расположены в шахматном порядке или в форме правильного шестиугольника - признак существенный, предусматривает новую форму элементов и новое соотношение размеров, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, заключающегося в повышении надежности работы за счет повышения качества вклейки ячеек и уменьшения степени повреждения соседних ячеек, а также в повышении технологичности конструкции.- cells are made square and arranged in a checkerboard pattern or in the shape of a regular hexagon - an essential sign, provides for a new shape of the elements and a new size ratio, is aimed at solving the problem with the achievement of a technical result, which consists in improving the reliability of the work by improving the quality of gluing cells and reducing the degree of damage to neighboring cells, as well as to increase the manufacturability of the design.
Указанные отличительные признаки являются существенными, поскольку каждый в отдельности и все 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».These distinctive features are significant, since each individually and all together are aimed at solving the problem with the achievement of a technical result. The use of a single set of essential distinguishing features in the known solutions was not found, which characterizes the conformity of the technical solution to the criterion of "novelty."
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 надежности работы бронешлемов и технологичности их изготовления без использования известных проектировочных решений, рекомендаций, материалов и обладает неочевидностью, что свидетельствует о его соответствии критерию «изобретательский уровень».A single set of new essential features with common known provides a solution to the problem with the achievement of the technical result and characterizes the proposed technical solution with significant differences compared with the prior art and analogues. This technical solution is the result of research and experimental work to increase the reliability of the helmet and the manufacturability of their manufacture without the use of well-known design solutions, recommendations, materials and is non-obvious, which indicates its compliance with the criterion of "inventive step".
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид бронешлема, на фиг.2 - продольный разрез бронешлема, на фиг.3 - продольный разрез бронешлема по ячейкам, на фиг.4 - расположение ячеек, на фиг.5 - вариант расположения ячеек, на фиг.6 - продольный разрез ячейки при ее взаимодействии с поражающим элементом.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of the helmet, figure 2 is a longitudinal section of the helmet, figure 3 is a longitudinal section of the helmet on the cells, figure 4 is the location of the cells, figure 5 is a variant of the location cells, Fig.6 is a longitudinal section of a cell during its interaction with the damaging element.
Бронешлем 1 из полимерных композитов содержащит слои наружной оболочки 2 из, например, арамидной ткани, пропитанной полимерным связующим, твердосплавные криволинейные или плоскопеременные вставки 3 и, аналогичные наружным, слои внутренней оболочки 4. Вставки 3 выполнены из элементарных ячеек 5, скрепленных между собой и с оболочками 2 и 4 клеем 6, химически совместимым со связующим оболочек 2 и 4, а каждая ячейка 5 выполнена с минимальным линейным размером 7, превышающим двойную ее толщину 8. Для оболочек 2 и 4 использовано эпоксисодержащее связующее, а для крепления ячеек использован эластичный клей 6 на основе синтетического эластомера, например полиуретана СКУ ПФЛ. Ячейки 5 выполнены квадратными и расположены в шахматном порядке или в форме правильного шестиугольника.An armored helmet 1 made of polymer composites contains layers of the
Вариант исполнения бронешлема заключается в том, что наружная оболочка 2 является несущей, на которой крепятся все бронеэлементы, внутренняя оболочка 4 является подпором для броневставок 3, выполненных из керамических постоянной кривизны и квадратной конфигурации ячеек 5, и также выполняет несущие функции. Толщина 8 ячеек 5 соответствует калибру основного поражающего элемента 9, а линейный размер 7 превышает двойную толщину 8 в 1,5-1,7 раза. Для облегчения бронешлема ячейки 5 расположены в зонах его наиболее вероятного поражения - лобной и теменной.An embodiment of the armored helmet is that the
Работает бронешлем 1 следующим образом. При взаимодействии поражающего элемента 9 с элементами защиты преодолевается наружная оболочка 2, броневставка 3 получает повреждения в зоне действия прямой волны критичных деформаций (конуса с диаметром основания 10, равным двойной толщине 9). При этом действие отраженной волны значительно ослабляется за счет оптимизации материала подпора (внутренней оболочки 4) и клеевого соединения 6. Поражающий элемент 9 при прохождении массива ячейки 5 вставки 3 разбивается на фрагменты 11, теряет значительную часть своей энергии и останавливается в слоях подпора 4. Вместе с тем, за счет демпфирования волн материалом клеевых соединений 6 повреждения получает только одна ячейка 5 и, возможно, несколько соседних, а основной массив вставки остается без повреждений, что подтверждает высокую живучесть бронешлема.It works with a helmet 1 as follows. When the
Таким образом, использование изобретения позволит создать высокотехнологичную конструкцию бронешлема с повышенной надежностью работы, что и подтверждает это использование по назначению. Осуществимость изобретения подтверждена положительными результатами испытаний бронешлемов, разработка и изготовление которых полностью основаны на представленном описании. В связи с этим новое техническое решение соответствует и критерию «промышленная применимость», т.е. уровню изобретения.Thus, the use of the invention will allow you to create a high-tech design of the helmet with increased reliability, which confirms this use for its intended purpose. The feasibility of the invention is confirmed by the positive test results of the helmet, the development and manufacture of which are completely based on the description. In this regard, the new technical solution also meets the criterion of "industrial applicability", i.e. level of invention.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006131661/12A RU2329751C2 (en) | 2006-09-05 | 2006-09-05 | Armoured helmet out of polymer composites |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006131661/12A RU2329751C2 (en) | 2006-09-05 | 2006-09-05 | Armoured helmet out of polymer composites |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006131661A RU2006131661A (en) | 2008-03-10 |
RU2329751C2 true RU2329751C2 (en) | 2008-07-27 |
Family
ID=39280547
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006131661/12A RU2329751C2 (en) | 2006-09-05 | 2006-09-05 | Armoured helmet out of polymer composites |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2329751C2 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2533353C2 (en) * | 2012-03-12 | 2014-11-20 | Учреждение Федерации Независимых Профсоюзов России-"Научно-исследовательский институт охраны труда в г. Екатеринбурге" | Protective helmet |
RU2575885C2 (en) * | 2010-12-10 | 2016-02-20 | Скайдекс Текнолоджис, Инк. | Opposite-plug-in cellular shock-absorber |
US9603407B2 (en) | 2010-12-10 | 2017-03-28 | Skydex Technologies, Inc. | Interdigitated cellular cushioning |
CN107543450A (en) * | 2017-09-07 | 2018-01-05 | 北京普凡防护科技有限公司 | A kind of bulletproof halmet based on bulletproof ceramic and preparation method thereof |
RU2706370C1 (en) * | 2018-08-20 | 2019-11-18 | Закрытое акционерное общество "Центр высокопрочных материалов "Армированные композиты" (ЗАО ЦВМ "Армированные композиты") | Method of manufacturing armored barrier from polymer composites and armored barrier from polymer composites |
-
2006
- 2006-09-05 RU RU2006131661/12A patent/RU2329751C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ВЕНДАЙЛЕН БЕХАЙМ. Энциклопедия оружия. - СПб.: АО "Санкт-Петербург оркестр", 1995, рис.140. * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2575885C2 (en) * | 2010-12-10 | 2016-02-20 | Скайдекс Текнолоджис, Инк. | Opposite-plug-in cellular shock-absorber |
US9603407B2 (en) | 2010-12-10 | 2017-03-28 | Skydex Technologies, Inc. | Interdigitated cellular cushioning |
US10197125B2 (en) | 2010-12-10 | 2019-02-05 | Skydex Technologies, Inc. | Interdigitated cellular cushioning |
RU2533353C2 (en) * | 2012-03-12 | 2014-11-20 | Учреждение Федерации Независимых Профсоюзов России-"Научно-исследовательский институт охраны труда в г. Екатеринбурге" | Protective helmet |
CN107543450A (en) * | 2017-09-07 | 2018-01-05 | 北京普凡防护科技有限公司 | A kind of bulletproof halmet based on bulletproof ceramic and preparation method thereof |
CN107543450B (en) * | 2017-09-07 | 2019-05-03 | 北京普凡防护科技有限公司 | A kind of bulletproof halmet and preparation method thereof based on bulletproof ceramic |
RU2706370C1 (en) * | 2018-08-20 | 2019-11-18 | Закрытое акционерное общество "Центр высокопрочных материалов "Армированные композиты" (ЗАО ЦВМ "Армированные композиты") | Method of manufacturing armored barrier from polymer composites and armored barrier from polymer composites |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006131661A (en) | 2008-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10782103B2 (en) | Multi-layer multi-impact ballistic body armor and method of manufacturing the same | |
US8375839B2 (en) | Lightweight armor and ballistic projectile defense apparatus | |
US7540228B1 (en) | Ceramic armour and method of construction | |
JP5129779B2 (en) | Method and apparatus for overcoming high-speed projectiles | |
US20100107862A1 (en) | Ballistic projectile armour | |
US20070283801A1 (en) | Armor apparatus and method | |
CN111366038B (en) | Bionic bulletproof plugboard capable of enabling warhead to change direction | |
US20160131457A1 (en) | Non-scalar flexible rifle defeating armor system | |
RU2329751C2 (en) | Armoured helmet out of polymer composites | |
US20040237763A1 (en) | Corrugated ballistic armor | |
GB2130073A (en) | Protective shield | |
KR101713647B1 (en) | Multi protective panel and multi protective clothing | |
AU2012265273B2 (en) | Ballistic protection means | |
KR101021296B1 (en) | Ballistic plate for defensing shard or explosive | |
Z Gama Haque et al. | Advances in protective personnel and vehicle armors | |
KR102167645B1 (en) | load-distributed ballistic plate of bulletproof plate and Multipurpose Protective Clothing | |
CA2362406A1 (en) | Ballistic armor panel | |
GB2232063A (en) | Projectile resistant shield for protective garments | |
KR100430906B1 (en) | Protect panel for ballistic and stab attack | |
KR101229550B1 (en) | Fabric Layer For Bulletproof Clothes | |
US9003946B2 (en) | Advancement to the effectiveness of body armor | |
RU198813U1 (en) | FLEXIBLE ARMOR | |
TWI660843B (en) | Impact-resistant composite structure | |
KR102492055B1 (en) | Ceramic bulletproof material for armour plates | |
KR20130091121A (en) | Protect panel structure and method of the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190906 |