RU2542813C1 - Volumetric combination armour - Google Patents
Volumetric combination armour Download PDFInfo
- Publication number
- RU2542813C1 RU2542813C1 RU2013151582/11A RU2013151582A RU2542813C1 RU 2542813 C1 RU2542813 C1 RU 2542813C1 RU 2013151582/11 A RU2013151582/11 A RU 2013151582/11A RU 2013151582 A RU2013151582 A RU 2013151582A RU 2542813 C1 RU2542813 C1 RU 2542813C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- elements
- armor
- sides
- ceramic
- chamfers
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области разработки средств защиты техники от бронебойных пуль. Облегченная комбинированная броня содержит высокотвердый слой из керамических элементов специальной формы, соединенных с помощью клея или соединенных в монолит, и высокопрочный тыльный слой, способный поглощать остаточную энергию пуль, сердечников и осколков.The invention relates to the field of development of means of protecting equipment from armor-piercing bullets. Lightweight combined armor contains a high-hardness layer of ceramic elements of a special shape, connected with glue or connected in a monolith, and a high-strength back layer capable of absorbing the residual energy of bullets, cores and fragments.
С появлением высокоэффективных поражающих средств и повышением требований к бронезащите ресурс традиционных металлических броневых материалов оказался исчерпанным, что привело к созданию многослойной комбинированной брони.With the advent of highly effective striking weapons and increased requirements for armor protection, the resource of traditional metal armor materials was exhausted, which led to the creation of multilayer combined armor.
Идеология комбинированной защиты заключается в сочетании нескольких слоев разнородных материалов с приоритетными свойствами, включающих фронтальный слой из особотвердых материалов и высокопрочный энергоемкий тыльный слой.The ideology of combined protection is the combination of several layers of dissimilar materials with priority properties, including a front layer of extra hard materials and a high-strength, energy-intensive back layer.
В качестве материалов фронтального слоя используют освоенную в промышленном производстве керамику высшей категории твердости: корунд, карбиды кремния и бора, а также нитрид бора. Задача керамики сводится к нарушению целостности (скалывание, дробление, частичное или полное разрушение) закаленного сердечника вследствие напряжений, возникающих при высокоскоростном взаимодействии хрупких, высокотвердых материалов и значительного поглощения их первоначальной энергии.As materials of the front layer, ceramics of the highest hardness category mastered in industrial production are used: corundum, silicon and boron carbides, as well as boron nitride. The task of ceramics is to violate the integrity (chipping, crushing, partial or complete destruction) of the hardened core due to stresses arising from the high-speed interaction of brittle, high-hard materials and significant absorption of their original energy.
Тыльный удерживающий слой предназначен для погашения кинетической энергии и блокировки осколков, образующихся в результате ударного взаимодействия с керамикой. В качестве тыловых материалов широкое распространение получили металлическая броня и композитные бронематериалы на основе клееных или прессованных высокомодульных арамидных волокон на основе сверхмолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), обладающих повышенной ударной вязкостью и предельной деформацией и имеющих минимальную поверхностную плотность (Spektra®).The back retaining layer is designed to repay kinetic energy and block fragments resulting from impact interaction with ceramics. As the rear materials, metal armor and composite armored materials based on glued or extruded high-modulus aramid fibers based on ultra-molecular weight polyethylene (UHMWPE), which have increased impact strength and ultimate deformation and have a minimum surface density (Spektra ® ), are widely used.
Известно техническое решение (патент РФ №2469255 F41H 1/02, опубл. 10.12.2012), где композиционная броня для защиты от ударного и травматического воздействия поражающих элементов огнестрельного оружия состоит из матричного блока, имеющего во фронтальном слое множество открытых ячеек заданной формы и размеров, в которых закреплены керамические штабики. При этом каждая ячейка закрыта панелью, прикрепленной к стенкам ячеек матричного блока, при этом в ячейках матричного блока между дном ячеек и керамическими штабиками закреплены пластины из рентгеноаморфного кремнезема (SiO2) в виде спрессованного порошка частиц, сформированных на основе упорядоченно расположенных микросфер SiO2.A technical solution is known (RF patent No. 2469255 F41H 1/02, publ. 10.12.2012), where the composite armor for protection against shock and traumatic effects of damaging elements of a firearm consists of a matrix unit having in the front layer many open cells of a given shape and size in which ceramic racks are fixed. In this case, each cell is covered by a panel attached to the cell walls of the matrix block, while in the cells of the matrix block between the bottom of the cells and the ceramic posts are fixed plates of X-ray amorphous silica (SiO 2 ) in the form of a compressed particle powder formed on the basis of ordered SiO 2 microspheres.
Однако эта конструкция имеет ряд недостатков. В ней используется «слабый» по своим броневым характеристикам материал на основе SiO2, что приводит к более высоким весовым характеристикам. Конструкция не избавлена от «слабых» зон в промежутках между шестигранниками. Также данная конструкция из-за сложности технологии изготовления будет иметь высокие стоимостные характеристики.However, this design has several disadvantages. It uses a “weak” in its armor characteristics material based on SiO 2 , which leads to higher weight characteristics. The design is not spared from the "weak" zones in the gaps between the hexagons. Also, this design due to the complexity of manufacturing technology will have high cost characteristics.
Использование малоразмерной керамики (ориентировочно 50*50*10 мм) обеспечивает высокий уровень «живучести» за счет уменьшения зоны поражения и весьма важную для практики частичную локальную ремонтопригодность.The use of small-sized ceramics (approximately 50 * 50 * 10 mm) provides a high level of "survivability" due to the reduction of the affected area and partial local maintainability very important for practice.
Известно техническое решение (патент РФ №2393416 F41H 5/04, опубл. 27.06.2010), где многослойная бронепластина, предназначенная для защиты индивидуальных и транспортных средств, содержит подложку, а керамические пластины, соединенные друг с другом герметиком, смещены в слое относительно друг друга на половину их габаритного размера с целью избежания «четверных» стыков по поверхности, являющихся самым слабым местом в случае соединения квадратных или прямоугольных пластин. Тем не менее такая конструкция имеет существенный недостаток, поскольку существует большое количество «двойных» и «тройных» стыков, толщиной 0,4 мм, являющихся слабым местом, когда пуля попадает в эту зону и, даже разрушая керамику, она теряет небольшое количество первоначальной энергии.A technical solution is known (RF patent No. 2393416 F41H 5/04, publ. 06/27/2010), where a multilayer armored plate designed to protect individual and vehicles contains a substrate, and ceramic plates connected to each other by a sealant are displaced in the layer relative to each other each other by half their overall size in order to avoid “quadruple” joints on the surface, which are the weakest point in the case of connecting square or rectangular plates. Nevertheless, this design has a significant drawback, since there are a large number of “double” and “triple” joints, 0.4 mm thick, which are a weak point when a bullet enters this zone and, even destroying ceramics, it loses a small amount of initial energy .
Также известен патент РФ №2378601 F41H 5/04, опубл. 10.01.2010, где броневая панель для защиты от снарядов содержит слой трехмерных элементов брони, отлитых из керамического материала с составляющим единое целое промежуточным средством в виде зуба на стороне трехмерного элемента брони. Трехмерный элемент брони может содержать зуб на каждой стороне.Also known patent of the Russian Federation No. 2378601 F41H 5/04, publ. 01/10/2010, where the armor plate for protection against shells contains a layer of three-dimensional elements of armor cast from a ceramic material with an intermediate tool in the form of a tooth on the side of the three-dimensional element of armor. A three-dimensional armor element may contain a tooth on each side.
Данная конструкция имеет ряд недостатков. Конструкция не избавлена от слабых зон в промежутках между шестигранниками. Элементы, находящиеся на периметре, пластины имеют размер 1/2 или 1/6 от шестигранника. При попадании в них пули они будут иметь более низкие баллистические характеристики, чем целые шестигранники, что приведет к пробитию бронезащиты.This design has several disadvantages. The design is not spared from weak zones in the gaps between the hexagons. The elements located on the perimeter, the plates have a size of 1/2 or 1/6 of the hexagon. If bullets hit them, they will have lower ballistic characteristics than whole hexagons, which will lead to penetration of armor protection.
Из известных типов многослойной брони близким аналогом к заявленной является объемно-композиционная броня (патент РФ №2476809 F41H 1/02, опубл. 27.02.2013), содержащая высокотвердый лицевой слой из плотноупакованных керамических цилиндров с выпуклыми торцами, соединенных связующим в монолит, и высокопрочный энергоемкий тыльный слой, при этом оси керамических элементов фронтального слоя располагаются под углом 60-85° по отношению к плоскости брони.Of the known types of multilayer armor, a close analogue to the declared one is volume-composite armor (RF patent No. 2476809 F41H 1/02, publ. 02/27/2013) containing a high-hard front layer of close-packed ceramic cylinders with convex ends connected by a binder into a monolith and high-strength energy-intensive back layer, while the axis of the ceramic elements of the front layer are located at an angle of 60-85 ° relative to the plane of the armor.
Однако эта конструкция имеет ряд недостатков. Конструкция имеет более высокие весовые характеристики, не избавлена от слабых зон в промежутках между цилиндрами. Подложка не равнотолщинна, а так как пулестойкость рассчитывается по минимальной толщине, это приводит к увеличению веса подложки, а также из-за нарушения сплошности поверхностного волокнистого слоя эта зона не будет в значительной мере поглощать энергию высокоэнергетических тел из-за препятствия продольному распространению волн. Контактируя с подложкой острыми краями, керамика при ударе пули дополнительно прорезает поверхность волокнистого материала, тем самым снижает ее защитные свойства. Подложка имеет острые кромки, которые являются концентраторами напряжений и будут приводить к существенному снижению ее прочностных характеристик.However, this design has several disadvantages. The design has higher weight characteristics, is not spared from weak zones in the spaces between the cylinders. The substrate is not equally thick, and since bullet resistance is calculated from the minimum thickness, this leads to an increase in the weight of the substrate, and also because of the violation of the continuity of the surface fibrous layer, this zone will not significantly absorb the energy of high-energy bodies due to the obstacle to the longitudinal propagation of waves. In contact with the substrate with sharp edges, the ceramic, when a bullet hits, additionally cuts through the surface of the fibrous material, thereby reducing its protective properties. The substrate has sharp edges, which are stress concentrators and will lead to a significant decrease in its strength characteristics.
Поставленная задача снижения весовых характеристик бронезащиты достигается тем, что объемно-комбинированная броня, содержащая высокотвердый слой из керамических элементов, соединенных связующим в монолит, и высокопрочный энергоемкий тыльный слой. При этом керамические элементы выполнены со скошенными краями под углом 15-55° по отношению к плоскости брони. Причем некрайние элементы выполнены со скосами внутрь по двум сопряженным сторонам и со скосами наружу по двум другим сторонам, крайние угловые элементы имеют только два скоса, а две другие стороны изготовлены без скосов. Элементы, расположенные по краю высокотвердого слоя, но не угловые, имеют три стороны со скосами, центральные элементы высокотвердого слоя имеют утолщение в 1,2-1,5 раза больше по сравнению с остальными элементами.The task of reducing the weight characteristics of armor protection is achieved by the fact that volume-combined armor containing a high-hard layer of ceramic elements connected by a binder into a monolith and a high-strength, energy-intensive back layer. In this case, the ceramic elements are made with beveled edges at an angle of 15-55 ° relative to the plane of the armor. Moreover, the non-edge elements are made with bevels inward along two mating sides and with bevels outward on two other sides, the extreme corner elements have only two bevels, and the other two sides are made without bevels. Elements located along the edge of the high-hardness layer, but not angular, have three sides with bevels, the central elements of the high-hardness layer have a thickness 1.2–1.5 times larger than other elements.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности, эффективности бронезащиты и снижение ее весовых характеристик. Данная конструкция избавлена от недостатка «прослабленной» стыковой зоны и вне зависимости от места попадания пуль, снарядов, осколков их прохождение без значительной потери энергии исключается из-за отсутствия незащищенных керамикой клеевых стыков (Фиг.1).The technical result of the invention is to increase the reliability, effectiveness of armor and reduce its weight characteristics. This design is relieved of the lack of a “weakened” butt zone and regardless of the place where bullets, shells, and fragments hit, their passage without significant energy loss is eliminated due to the absence of adhesive joints unprotected by ceramics (Figure 1).
Поэтому целесообразно использовать равнотолщинную и равноразмерную (ориентировочно 50*50 мм) керамическую часть брони и подложку, а «слабые» места стыков керамических пластин исключить путем введения скосов и выступов на керамических пластинах (Фиг.1). Допускается применение керамических пластин размером от 20*20 мм до 100*100 мм.Therefore, it is advisable to use equal-thickness and equally-sized (approximately 50 * 50 mm) ceramic part of the armor and the substrate, and to eliminate the "weak" joints of the joints of the ceramic plates by introducing bevels and protrusions on the ceramic plates (Figure 1). The use of ceramic plates from 20 * 20 mm to 100 * 100 mm in size is allowed.
Использование «малоразмерной» керамики обеспечивает высокий уровень живучести за счет уменьшения зоны поражения и весьма важную для практики частичную локальную ремонтопригодность. Для улучшения ремонтопригодности может быть изготовлен набор пластин размером до 20*20 мм. Использование керамических пластин размером меньше чем 20*20 мм будет приводить к пробитию бронепластины, а использование керамических пластин размером более чем 100*100 мм приведет к уменьшению «живучести» при одинаковой толщине пластин.The use of "small" ceramics provides a high level of survivability due to the reduction of the affected area and partial local maintainability, which is very important for practice. To improve maintainability, a set of plates up to 20 * 20 mm in size can be made. The use of ceramic plates with a size of less than 20 * 20 mm will lead to penetration of the armor plate, and the use of ceramic plates with a size of more than 100 * 100 mm will reduce the "survivability" with the same thickness of the plates.
Введение скосов на керамических пластинах приводит к тому, что при оптимально выбранных углах 15-55° происходит максимальная диссипация энергии в керамической пластине, даже в случае попадания пули в место стыка, что приводит к меньшей скорости вылета керамических осколков и термоупрочненного сердечника после преодоления керамической преграды, что позволяет применять подложку меньшей толщины и соответственно меньшего веса по сравнению с конструкциями без скосов.The introduction of bevels on ceramic plates leads to the fact that, at optimally selected angles of 15-55 °, the maximum energy dissipation occurs in the ceramic plate, even in the case of a bullet hitting the junction, which leads to a lower speed of departure of ceramic fragments and a heat-strengthened core after overcoming a ceramic barrier , which allows the use of a substrate of smaller thickness and, accordingly, less weight in comparison with structures without bevels.
Так как потребность в бронепластинах высока количество бронеэлементов, необходимых для удовлетворения потребности вооруженных сил, существенна. Для изготовления бронепластины, размером 300*300 мм потребуется 36 бронеэлементов (Фиг.2). Причем потребуется 10 различных литьевых оснасток для шликерного литья. Бронепластина будет состоять из одного элемента (Фиг.3), одного элемента (Фиг.4), одного элемента (Фиг.5), одного элемента (Фиг.6), четырех элементов (Фиг.7), четырех элементов (Фиг.8), четырех элементов (Фиг.9), четырех элементов (Фиг.10), двенадцати элементов (Фиг.11) и четырех элементов (Фиг.12).Since the need for armor plates is high, the number of armor elements necessary to meet the needs of the armed forces is substantial. For the manufacture of armored plates, 300 * 300 mm in size, 36 armored elements will be required (Figure 2). And it will take 10 different injection tools for slip casting. The armor plate will consist of one element (Figure 3), one element (Figure 4), one element (Figure 5), one element (Figure 6), four elements (Figure 7), four elements (Figure 8) ), four elements (Fig. 9), four elements (Fig. 10), twelve elements (Fig. 11) and four elements (Fig. 12).
Вероятность попадания пуль в центральную часть бронежилета максимальна, поэтому толщина 4 центральных бронеэлементов (Фиг.12) в 1,2-1,5 раза больше, чем у остальных бронеэлементов.The probability of bullets entering the central part of the body armor is maximum, therefore the thickness of the 4 central armor elements (Fig. 12) is 1.2-1.5 times greater than that of the other armor elements.
Если толщина четырех центральных бронеэлементов меньше толщины остальных элементов в 1,2 раза, то это не приводит к значительному увеличению бронестойкости. Если толщина четырех центральных бронеэлементов больше толщины остальных элементов в 1,5 раза, то это приводит к значительному увеличению их веса и к «излишней» бронестойкости.If the thickness of the four central armor elements is 1.2 times less than the thickness of the remaining elements, this does not lead to a significant increase in armor resistance. If the thickness of the four central armored elements is 1.5 times greater than the thickness of the remaining elements, then this leads to a significant increase in their weight and to "excessive" armor resistance.
Если угол скоса больше 55°, то повышается вероятность пробития керамического элемента, так как объем разрушаемой керамики уменьшается, что приводит к меньшей диссипации энергии в керамическом элементе. Если угол скоса меньше 15°, то это будет приводить к увеличению размеров «центральных» элементов и соответственно снижать технологичность их изготовления. Положительный эффект по увеличению бронестойкости будет нивелирован. Фиксация керамических пластинок на подложку из сверхвысокомодульного полиэтилена или к клеенным или прессованным высокомодульным арамидным или кевларовым волокнам может быть осуществлена путем приклеивания керамических пластинок. Экстремум поглощенной энергии в керамической пластине достигается при угле скоса 45°.If the bevel angle is greater than 55 °, then the probability of breaking the ceramic element increases, since the volume of the destroyed ceramic decreases, which leads to less energy dissipation in the ceramic element. If the bevel angle is less than 15 °, then this will lead to an increase in the size of the "central" elements and, accordingly, to reduce the manufacturability of their manufacture. The positive effect of increasing armor will be leveled. The fixing of ceramic plates to a substrate of ultra-high modulus polyethylene or to glued or pressed high-modulus aramid or Kevlar fibers can be carried out by gluing ceramic plates. The extremum of the absorbed energy in the ceramic plate is achieved at a bevel angle of 45 °.
Бронепанель может быть выполнена как в плоском варианте (Фиг.13), так и с закругленным радиусом 350-400 мм (Фиг.14). Бронепанель снаружи можно обтянуть технической тканью для уменьшения разлета осколков керамики при попадании пули. Бронежилет можно изготовить по 5, 6 и 6A классу защиты.The armored panel can be made both in a flat version (Fig.13), and with a rounded radius of 350-400 mm (Fig.14). The outside of the armor panel can be covered with technical fabric to reduce the spread of ceramic fragments when a bullet hits. Body armor can be made in 5, 6 and 6A protection class.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013151582/11A RU2542813C1 (en) | 2013-11-19 | 2013-11-19 | Volumetric combination armour |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013151582/11A RU2542813C1 (en) | 2013-11-19 | 2013-11-19 | Volumetric combination armour |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2542813C1 true RU2542813C1 (en) | 2015-02-27 |
Family
ID=53289986
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013151582/11A RU2542813C1 (en) | 2013-11-19 | 2013-11-19 | Volumetric combination armour |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2542813C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2810095C1 (en) * | 2023-02-27 | 2023-12-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) г. Новосибирск | Armour protection |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0843149A1 (en) * | 1996-11-12 | 1998-05-20 | Mofet Etzion | Composite armor panel and manufacturing method therefor |
RU2133434C1 (en) * | 1998-04-03 | 1999-07-20 | Научное конструкторско-технологическое бюро "Парсек" | Armor plate |
US7694621B1 (en) * | 2005-07-22 | 2010-04-13 | Mkp Structural Design Associates, Inc. | Lightweight composite armor |
RU2476809C1 (en) * | 2011-08-02 | 2013-02-27 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственное объединение специальных материалов" | Volume-combined armour |
-
2013
- 2013-11-19 RU RU2013151582/11A patent/RU2542813C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0843149A1 (en) * | 1996-11-12 | 1998-05-20 | Mofet Etzion | Composite armor panel and manufacturing method therefor |
RU2133434C1 (en) * | 1998-04-03 | 1999-07-20 | Научное конструкторско-технологическое бюро "Парсек" | Armor plate |
US7694621B1 (en) * | 2005-07-22 | 2010-04-13 | Mkp Structural Design Associates, Inc. | Lightweight composite armor |
RU2476809C1 (en) * | 2011-08-02 | 2013-02-27 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственное объединение специальных материалов" | Volume-combined armour |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2810095C1 (en) * | 2023-02-27 | 2023-12-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) г. Новосибирск | Armour protection |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8402876B2 (en) | Ballistic lightweight ceramic armor with cross-pellets | |
US8468926B2 (en) | Ballistic armor system | |
US20090145289A1 (en) | Composite armor plate and method for using the same | |
RU168685U9 (en) | COMPOSITION ARMOR BARRIER | |
AU2012265273B2 (en) | Ballistic protection means | |
JP2011501800A (en) | Apparatus, method and system for improved lightweight armor protection | |
US20120186434A1 (en) | Ballistic Lightweight ceramic armor with resistant devices based on geometric shapes | |
RU140126U1 (en) | COMPOSITION ARMOR BARRIER | |
RU2542813C1 (en) | Volumetric combination armour | |
RU160384U1 (en) | MULTILAYER ARMOR | |
RU2393416C1 (en) | Multi-layer armoured barrier | |
WO2008083457A1 (en) | Pellets for use in composite armor panels | |
RU2459174C1 (en) | Ceramic armour element, and composite armour on its basis | |
RU2517547C1 (en) | Volume-combined armour | |
RU2390718C1 (en) | Armoted element for armor vest protecting against thermally-hardened-core bullets | |
RU2559434C9 (en) | Armour protection | |
RU2476809C1 (en) | Volume-combined armour | |
RU2547484C2 (en) | Sandwiched armour barrier | |
RU2761959C1 (en) | Armored panel | |
RU2555119C1 (en) | Protective armour barrier | |
RU128306U1 (en) | COMPOSITION ARMOR BARRIER | |
KR102492055B1 (en) | Ceramic bulletproof material for armour plates | |
RU2810095C1 (en) | Armour protection | |
RU162948U1 (en) | COMPOSITION ARMOR BARRIER | |
RU2367881C1 (en) | Armored structure |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171120 |