RU2504727C1

RU2504727C1 - Composite armor with discrete elements

Info

Publication number: RU2504727C1
Application number: RU2012118777/11A
Authority: RU
Inventors: Николай Алексеевич Кулаков; Александр Николаевич Любин
Original assignee: Николай Алексеевич Кулаков; Александр Николаевич Любин
Priority date: 2012-05-10
Filing date: 2012-05-10
Publication date: 2014-01-20
Also published as: RU2012118777A

Abstract

FIELD: weapons and ammunition.

SUBSTANCE: composite armor comprises crushing-deflecting layer 1 and retaining layer 7. Said crushing-deflecting layer 1 consists of cylindrical discrete elements 2, 3 arranged perpendicular to armor plane. Cylindrical parts 3 have one top or two top and bottom convex faces 4 abutting on their cylindrical parts. Cavities 5 filled with polymer-based binder composition 6 are formed between every three adjacent discrete elements 2. Retaining layer 7 is made from aluminium alloy or steel. Crushing-deflecting layer 1 and retaining layer 7 are arranged with the gap 8 exceeding 1 mm or material with elasticity modulus at compression smaller than 40 GPa is fitted there between. Binder composition 6 is furnished with extra corundum or ceramic crumbs 9 that made a homogeneous mass.

EFFECT: higher hardness of armor.

3 dwg

Description

Изобретение относится к средствам защиты от бронебойных пуль, в частности к используемой для этой цели композитной броне.The invention relates to protection against armor-piercing bullets, in particular to composite armor used for this purpose.

Известны различные виды композитной брони, например композитная броня по патенту США №5972819, МКИ С04В 35/10, Нкл. 501/127, публ. 1999 г. Эта броня содержит дробящее-отклоняющий и задерживающий слои. Дробяще-отклоняющий слой состоит из отдельных дискретных корундовых элементов, выполненных в виде цилиндров с выпуклыми торцами. Задерживающий слой выполнен на основе армидных (Kevlar) или полиэтиленовых волокон (Dyneema) и полимерной матрицы. Недостатками данной композитной брони является то, что материалы на основе армидных и полиэтиленовых волокон является слишком дорогостоящим, а также ограниченные защитные возможности брони, которая может использоваться против пуль только определенного калибра.Various types of composite armor are known, for example, composite armor according to US patent No. 5972819, MKI C04B 35/10, Ncl. 501/127, publ. 1999. This armor contains crushing-deflecting and retaining layers. The shot-deflecting layer consists of separate discrete corundum elements made in the form of cylinders with convex ends. The retaining layer is made on the basis of armide (Kevlar) or polyethylene fibers (Dyneema) and a polymer matrix. The disadvantages of this composite armor is that materials based on armide and polyethylene fibers are too expensive, as well as the limited protective capabilities of armor, which can be used against bullets of only a certain caliber.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по назначению и совокупности существенных признаков является композитная броня, известная из патента РФ №2329455 МПК, F41H 5/04, опубл. 20.07.2008 (заявка №2007102646, 24.01.2007). Эта броня содержит дробяще-отклоняющий слой, состоящий из дискретных элементов, выполненных из корунда или керамики в виде перпендикулярных к плоскости брони цилиндрических частей с одним верхним или двумя верхним и нижним выпуклыми торцами и расположенных в соприкосновении между собой своими цилиндрическими частями, образуя между каждой тройкой соседних дискретных элементов полости, расположенного в указанных полостях связующего состава на основе полимеров и задерживающего слоя, выполненного из алюминиевого сплава или стали, причем дробяще-отклоняющий и задерживающий слои могут быть размещены с зазором более 1 мм или между дробяще-отклоняющим и задерживающим слоями размещен материал с модулем упругости при сжатии менее 40 ГПа.Closest to the proposed invention for the purpose and combination of essential features is composite armor, known from the patent of the Russian Federation No. 2229455 IPC, F41H 5/04, publ. 07.20.2008 (application No. 2007102646, 01.24.2007). This armor contains a crushing-deflecting layer consisting of discrete elements made of corundum or ceramics in the form of cylindrical parts perpendicular to the armor plane with one upper or two upper and lower convex ends and located in contact with each other with their cylindrical parts, forming between each triple adjacent discrete elements of the cavity located in the indicated cavities of the binder composition based on polymers and a retaining layer made of aluminum alloy or steel, m crushing-deflecting and retaining layers can be placed with a gap of more than 1 mm or between the crushing-deflecting and retaining layers placed material with an elastic modulus in compression of less than 40 GPa.

Это техническое решение принято в качестве наиболее близкого аналога заявленного изобретения. Недостатком этого технического решения является то, что броня имеет недостаточно широкий диапазон своей живучести, так как способна обеспечивать защиту от бронебойных пуль только определенного небольшого калибра. Объясняется это тем, что для защиты от бронебойных пуль большого калибра требуется увеличение размеров дискретных элементов дробяще-отклоняющего слоя брони, а именно диаметра их цилиндрической части. Однако увеличение диаметра цилиндрической части дискретных элементов приводит к увеличению размеров полости (зазора), которая образуется между каждыми тремя соседними дискретными элементами, прилегающими друг к другу своими цилиндрическими поверхностями с образованием указанной полости. Чем больше калибр пули, тем большего диаметра требуются дискретные элементы и тем больше будут размеры указанных полостей. Через эти полости композитной брони возможно проникновение бронебойных пуль меньшего калибра, чем те пули большого калибра, на которые рассчитана броня. Причем защитные свойства брони в местах, где расположены полости, существенно снижаются и при попадании в них пуль большого калибра, снижая живучесть брони в целом.This technical solution is taken as the closest analogue of the claimed invention. The disadvantage of this technical solution is that the armor does not have a wide range of its survivability, as it is able to provide protection against armor-piercing bullets of only a certain small caliber. This is explained by the fact that to protect against armor-piercing bullets of large caliber, an increase in the size of discrete elements of the crushing-deflecting layer of the armor, namely the diameter of their cylindrical part, is required. However, an increase in the diameter of the cylindrical part of the discrete elements leads to an increase in the size of the cavity (gap), which is formed between every three adjacent discrete elements adjacent to each other by their cylindrical surfaces with the formation of the specified cavity. The larger the caliber of the bullet, the larger the diameter of the discrete elements are required and the larger the dimensions of these cavities will be. Through these cavities of composite armor penetration of armor-piercing bullets of a smaller caliber is possible than those bullets of a large caliber for which the armor is designed. Moreover, the protective properties of the armor in the places where the cavities are located, are significantly reduced when bullets of large caliber hit them, reducing the survivability of the armor as a whole.

Задачей предложенного изобретения является устранение указанного недостатка, а именно расширение защитных возможностей брони в плане обеспечения защитных свойств как при использовании броневых пуль крупного калибра, например 12.7, 14.5, так и мелкого калибра, например 5.45, дополнительно предложены следующие отличительные от этого аналога существенные признаки: «снабжена корундовой или керамической крошкой, расположенной в связующем составе с образованием однородной массы. Эта задача решается тем, что в композитной броне с дискретными элементами, имеющей общие с наиболее близким аналогом существенные признаки, а именно: «дробяще-отклоняющий слой, состоящий из дискретных элементов, выполненных в виде перпендикулярных к плоскости брони цилиндрических частей с одним верхним или двумя верхним и нижним выпуклыми торцами и расположенных в соприкосновении между собой своими цилиндрическими частями, образуя между каждой тройкой соседних дискретных элементов полости, расположенного в указанных полостях связующего состава на основе полимеров и задерживающего слоя, выполненного из алюминиевого сплава или стали, причем дробяще-отклоняющий и задерживающий слои могут быть размещены с зазором более 1 мм, или между дробяще-отклоняющим и задерживающим слоями размещен материал с модулем упругости при сжатии менее 40 ГПа.The objective of the proposed invention is to eliminate this drawback, namely the expansion of the protective capabilities of the armor in terms of providing protective properties when using armored bullets of large caliber, for example 12.7, 14.5, and small caliber, for example 5.45, the following significant features are additionally proposed from this analogue: "Equipped with corundum or ceramic chips, located in a binder composition with the formation of a homogeneous mass. This problem is solved by the fact that in a composite armor with discrete elements that have essential features in common with the closest analogue, namely: a “crushing-deflecting layer consisting of discrete elements made in the form of cylindrical parts perpendicular to the armor plane with one upper or two the upper and lower convex ends and located in contact with each other with their cylindrical parts, forming between each three neighboring discrete elements of the cavity located in these cavities its composition based on polymers and a retaining layer made of aluminum alloy or steel, and the crushing-deflecting and retaining layers can be placed with a gap of more than 1 mm, or between the crushing-deflecting and retaining layers a material with an elastic modulus of less than 40 GPa is placed in compression .

Технический результат от использования предложенной брони заключается в том, что наиболее уязвимые места брони, особенно для пуль малого калибра, а именно полости, образованные между цилиндрическими частями каждой тройкой дискретных элементов, после заполнения их связующим составом с примесью корундовой или керамической крошки и его застывания существенно повышается стойкость указанных уязвимых мест брони. Крошка придает связующему составу необходимую стойкость при воздействии пули, при этом сохраняется необходимый уровень упругопластических свойств дробяще-отклоняющего слоя в целом, т.е. сохраняется эффект рассеивания энергии пули в плоскости брони.The technical result from the use of the proposed armor is that the most vulnerable places of the armor, especially for small-caliber bullets, namely the cavity formed between the cylindrical parts of each triple of discrete elements, after filling them with a binder with an admixture of corundum or ceramic chips and hardening it substantially increases the resistance of these vulnerabilities of the armor. The crumb gives the binder composition the necessary durability when exposed to a bullet, while maintaining the necessary level of elastoplastic properties of the crushing-deflecting layer as a whole, i.e. the effect of dispersing the energy of the bullet in the plane of the armor is preserved.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:The invention is illustrated by drawings, which depict:

фиг.1 - вид сбоку в разрезе композитной брони с дискретными элементами;figure 1 is a side view in section of a composite armor with discrete elements;

фиг.2 - фотография, на которой изображены дискретные элементы;figure 2 - photograph, which depicts discrete elements;

фиг.3 - общий вид сверху на дробяще-отклоняющий слой композитной брони с дискретными элементами.figure 3 is a General top view of the crushing-deflecting layer of composite armor with discrete elements.

Композитная броня с дискретными элементами включает в себя дробяще-отклоняющий слой 1, состоящий из дискретных элементов 2, выполненных в виде перпендикулярных к плоскости брони цилиндрических частей 3 с одним верхним или двумя верхним и нижним выпуклыми торцами 4 и расположенных с соприкосновением между собой своими цилиндрическими частями 3, образуя между каждой тройкой соседних дискретных элементов 2 полости 5, расположенного в указанных полостях 5 связующего состава 6 на основе полимеров, и задерживающего слоя 7, выполненного из алюминиевого сплава или стали, причем дробяще-отклоняющий 1 и задерживающий слои 7 могут быть размещены с зазором 8 и размером более 1 мм, или между дробяще-отклоняющим 1 и задерживающим слоями 7 размещен материал с модулем упругости при сжатии менее 40 ГПа. Причем связующий состав 6 снабжен корундовой или керамической крошкой 9, смешанной со связующим составом 6 с образованием однородной массы.Composite armor with discrete elements includes a crushing-deflecting layer 1, consisting of discrete elements 2, made in the form of cylindrical parts 3 perpendicular to the armor plane with one upper or two upper and lower convex ends 4 and located with their cylindrical parts in contact with each other 3, forming between each triple of adjacent discrete elements 2 cavities 5 located in these cavities 5 of a binder composition 6 based on polymers and a retaining layer 7 made of aluminum evogo alloy or steel, wherein drobyasche 1-deflecting and retaining layers 7 may be arranged with a gap 8, and larger than 1 mm, or between 1 drobyasche-deflecting and retarding layers 7 disposed material with a modulus of elasticity under compression of less than 40 GPa. Moreover, the binder composition 6 is equipped with corundum or ceramic chips 9, mixed with a binder composition 6 with the formation of a homogeneous mass.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При попадании пули в наиболее уязвимые места брони, а именно в полости 5, образованные между цилиндрическими частями 3 каждой тройкой дискретных элементов 2, происходит более эффективное гашение энергии пули за счет ее взаимодействия со связующим составом 6, в котором имеется корундовая или керамическая крошка 9, повышающая прочностные и жесткостные свойства связующего 6. Причем сохраняется необходимый уровень упругопластических свойств дробящее-отклоняющего 1 слоя в целом, т.е. сохраняется эффект рассеивания энергии пули в плоскости брони. Таким образом, указанные наиболее уязвимые места брони защищены от проникновения пуль малого диаметра и при этом сохраняется стойкость брони при попадании пуль большего диаметра. Предложенное техническое решение позволяет произвести увеличение диаметра дискретных элементов брони с целью обеспечения восприятия ею пуль большего калибра, при этом обеспечивая ее стойкость против пуль небольшого диаметра.When a bullet enters the most vulnerable places of the armor, namely, in the cavity 5, formed between the cylindrical parts 3 of each triple of discrete elements 2, the bullet’s energy is more effectively quenched due to its interaction with the binder composition 6, in which there is corundum or ceramic chips 9, increasing strength and stiffness properties of the binder 6. Moreover, the necessary level of elastoplastic properties of the crushing-deflecting 1 layer as a whole is maintained, i.e. the effect of dispersing the energy of the bullet in the plane of the armor is preserved. Thus, the indicated most vulnerable places of the armor are protected from the penetration of bullets of small diameter and at the same time, the resistance of the armor when bullets of a larger diameter gets hit. The proposed technical solution allows to increase the diameter of the discrete elements of the armor in order to ensure the perception of bullets of a larger caliber, while ensuring its resistance to bullets of small diameter.

В предложенном техническом решении при попадании пули в дискретный элемент 2 брони обеспечивается уменьшение зоны разрушения соседних дискретных элементов за счет того, что связующий состав 6 с керамической крошкой 9 сохраняет определенный уровень своей податливости, т. е. не является жестким.In the proposed technical solution, when a bullet enters the discrete element 2 of the armor, the destruction zone of adjacent discrete elements is reduced due to the fact that the binder composition 6 with ceramic chips 9 retains a certain level of its compliance, i.e., it is not rigid.

Claims

Composite armor with discrete elements, containing a crushing-deflecting layer consisting of discrete elements made in the form of cylindrical parts perpendicular to the armor plane with one upper or two upper and lower convex ends and located with their cylindrical parts in contact, forming between each three adjacent discrete elements of the cavity located in these cavities of the binder composition based on polymers and a retaining layer made of aluminum alloy and and steel, characterized in that it is further provided with a ceramic alumina grit or situated in a binder composition to form a homogeneous mass and to interact with the bullet.