RU2726701C1 - Method to increase strength of composite armour - Google Patents
Method to increase strength of composite armour Download PDFInfo
- Publication number
- RU2726701C1 RU2726701C1 RU2019109329A RU2019109329A RU2726701C1 RU 2726701 C1 RU2726701 C1 RU 2726701C1 RU 2019109329 A RU2019109329 A RU 2019109329A RU 2019109329 A RU2019109329 A RU 2019109329A RU 2726701 C1 RU2726701 C1 RU 2726701C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layers
- layer
- ceramics
- fabric
- epoxy
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
- F41H1/00—Personal protection gear
- F41H1/02—Armoured or projectile- or missile-resistant garments; Composite protection fabrics
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к разработке средств защиты от огнестрельного оружия и может быть использовано для изготовления композитной брони для защиты техники и личного состава.The invention relates to the development of means of protection against firearms and can be used for the manufacture of composite armor to protect equipment and personnel.
Защитные свойства пулестойких материалов помимо керамической пластины определяются устойчивостью самих баллистических тканей к воздействию средств поражения (пули, осколки и т.п.), а также числом слоев баллистической ткани в тканевых пакетах.The protective properties of bullet-resistant materials, in addition to the ceramic plate, are determined by the resistance of the ballistic tissues themselves to the effects of means of destruction (bullets, fragments, etc.), as well as by the number of layers of ballistic tissue in fabric bags.
Во всех известных патентах используются баллистически стойкие ткани, выполненные из высокопрочных, преимущественно арамидных нитей (патент РФ №2041986, патент РФ №2042915, патент РФ №2126856, патент РФ №2175035, патент РФ N 1792517, патент РФ N 1799450, патент РФ N 2098739, патент РФ №2296941, патент РФ №2180425, патент РФ №2484412, патент РФ №2217682, патент РФ №2337304, патент РФ №2206045, патент РФ №2437053).All known patents use ballistic-resistant fabrics made of high-strength, mainly aramid yarns (RF patent No. 2041986, RF patent No. 2042915, RF patent No. 2126856, RF patent No. 2175035, RF patent N 1792517, RF patent N 1799450, RF patent N 2098739, RF patent No. 2296941, RF patent No. 2180425, RF patent No. 2484412, RF patent No. 2217682, RF patent No. 2337304, RF patent No. 2206045, RF patent No. 2437053).
Для обеспечения высокого класса защиты от воздействия современных средств поражения требуется достаточно большое число слоев баллистической ткани в тканевом пакете. Это заметно ограничивает подвижность человека в бронежилете или защитной одежде, изготовленных с использованием многослойных тканевых пакетов, а также увеличивает массу изделия и усложняет технологию изготовления отдельных элементов и самого изделия.To provide a high class of protection against the effects of modern weapons, a sufficiently large number of layers of ballistic tissue in a tissue bag is required. This significantly limits the mobility of a person in body armor or protective clothing made using multilayer fabric bags, and also increases the weight of the product and complicates the manufacturing technology of individual elements and the product itself.
При изготовлении композитной брони известным способом прессуют пакет из керамики, многослойной высокомодульной ткани и металлической пластины, при этом применяют пасты или растворы эпоксидных клеев, наносимые на склеиваемые поверхности промазкой или пропиткой тканевых подложек. Используемые при изготовлении пакетов эпоксидные клеи холодного или горячего отверждения имеют низкую ударную вязкость и трещиностойкость. Недостатком изготовления бронезащиты является сложность приготовления многокомпонентной клеевой композиции с ограниченным сроком хранения (перемешал и надо сразу использовать), а также приходится увеличивать число слоев ткани, что повышает толщину пакета и его вес.In the manufacture of composite armor in a known manner, a package of ceramics, a multilayer high-modulus fabric and a metal plate is pressed, while using pastes or solutions of epoxy adhesives applied to the glued surfaces by smearing or impregnating fabric substrates. Cold or hot curing epoxy adhesives used in the manufacture of bags have low impact strength and crack resistance. The disadvantage of making body armor is the complexity of preparing a multicomponent adhesive composition with a limited shelf life (mixed and must be used immediately), and it is also necessary to increase the number of layers of fabric, which increases the thickness of the bag and its weight.
Известна также принятая за прототип бронезащита по патенту №2190823 (ПУЛЕЗАЩИТНАЯ БРОНЕПАНЕЛЬ), в котором для склеивания композитной брони на основе ткани из арамидных волокон СВМ, Армос, терлон или кевлар используют полимерные связующие на основе эпоксидных, эпоксифенольных или эластомерных клеев (ЭДТ-10, ЭДП, ЭНФБ, ЭДТ-69Н).Also known as a prototype armor protection according to patent No. 2190823 (BULLET-PROOF BRONEPANEL), in which for gluing composite armor based on fabric from aramid fibers SVM, Armos, Terlon or Kevlar use polymer binders based on epoxy, epoxyphenol or elastomeric adhesives (EDT-10, EDP, ENFB, EDT-69N).
Связующее ЭДТ-10 представляет собой продукт совмещения эпоксидной модифицированной смолы КДА ТУ 2225-032-0020306-97 с триэтаноламинтитанатом ТУ 6-09-11-2119-93 в качестве отверждающего агента. Состав связующего представлен ниже, мас. ч.:Binder EDT-10 is a product of combining modified epoxy resin KDA TU 2225-032-0020306-97 with triethanolamine titanate TU 6-09-11-2119-93 as a curing agent. The binder composition is presented below, wt. h .:
Заготовки отверждают в ступенчатом режиме температур с последовательной выдержкой на каждой ступени сначала при температуре 70-90°С, затем - 100-120°С и окончательно - 120-150°С, при плавном подъеме температур между ступенями со скоростью 20°С/ч.The workpieces are cured in a stepped temperature mode with sequential holding at each stage, first at a temperature of 70-90 ° C, then at 100-120 ° C and finally at 120-150 ° C, with a smooth rise in temperatures between steps at a rate of 20 ° C / h ...
Связующее ЭНФБ-2М (ТУ 1-596-36-2005) представляет собой раствор эпоксидной композиции в смеси органических растворителей. Клей горячего отверждения.ENFB-2M binder (TU 1-596-36-2005) is a solution of epoxy composition in a mixture of organic solvents. Hot curing adhesive.
Клей эпоксидный универсальный ЭДП, холодного отверждения, двухкомпонентный (ТУ 2385-024-75678843-2010) - надежное и универсальное средство для склеивания металлов, сплавов, стекла, древесины, фарфора, керамики, декоративно-облицовочных материалов и других.Epoxy universal adhesive EDP, cold curing, two-component (TU 2385-024-75678843-2010) - a reliable and versatile tool for gluing metals, alloys, glass, wood, porcelain, ceramics, decorative facing materials and others.
Или применяют композицию следующего состава:Or use a composition of the following composition:
- форполимер уретановый СКУ-ПФЛ-100 - 100 м.ч. (массовых частей);- urethane prepolymer SKU-PFL-100 - 100 ppm (mass parts);
- эпоксидная смола ЭД-20 - 10 м.ч.;- epoxy resin ED-20 - 10 pbw;
- отвердитель диамет-Х - 14 м.ч.;- Hardener diameter-X - 14 ppm;
- ацетон - 8 м.ч.- acetone - 8 pph
Недостатком данной бронезащиты является недостаточное уменьшение веса, так как используются клеи холодного или горячего отверждения с низкой ударной вязкостью и трещиностойкостью.The disadvantage of this armor is insufficient weight reduction, since cold or hot curing adhesives with low impact strength and crack resistance are used.
Техническим результатом настоящего изобретения является уменьшение веса бронезащиты и улучшение эксплуатационных свойств, не снижая ее защитных характеристик.The technical result of the present invention is to reduce the weight of the armor and improve the performance without reducing its protective characteristics.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в предлагаемой композитной броне используется пакет, в котором между подложкой и слоем бронекерамики дополнительно размещены слои ткани из арамидного волокна или медной сетки, или чередующихся слоев из них с использованием трещиностойкого полимерного клея.This technical result is achieved due to the fact that the proposed composite armor uses a package in which layers of fabric made of aramid fiber or copper mesh are additionally placed between the substrate and the layer of armored ceramics, or alternating layers of them using crack-resistant polymer glue.
Одним из способов оценки надежности клеевых конструкций является определение трещиностойкости клеевых соединений. Критерий трещиностойкости является чувствительной характеристикой при оценке влияния технологических и эксплуатационных факторов на прочность клеевых соединений.One of the ways to assess the reliability of adhesive structures is to determine the crack resistance of adhesive joints. Crack resistance criterion is a sensitive characteristic when assessing the influence of technological and operational factors on the strength of adhesive joints.
Оценку трещиностойкости клеевых соединений проводили в соответствии с методикой, описанной в (Переработка пластмасс, под. ред. В.А. Брагинского. Л. Химия, 1985, 276-277 с.).Evaluation of the crack resistance of adhesive joints was carried out in accordance with the method described in (Processing of plastics, ed. By V.A. Braginsky. L. Chemistry, 1985, 276-277 pp.).
Показано, что для аналогичных, описанных выше, эпоксидных композиций холодного отверждения величина трещиностойкости составляет от 20 до 60 Дж/м2, для эпоксидных композиций горячего отверждения она составляет от 80 до 120 Дж/м2. (Москалев Е.В. и др. Пластические массы, №11, 1989, 42-45 с.)It has been shown that for similar, described above, epoxy compositions of cold curing, the value of crack resistance is from 20 to 60 J / m 2 , for epoxy compositions of hot curing it is from 80 to 120 J / m 2 . (Moskalev E.V. et al. Plastics, No. 11, 1989, 42-45 p.)
Испытания показали, что склеенный пакет из керамической пластины, 15 слоев арамидной ткани и стальной пластины толщиной 5 мм проклеенный эпоксидным клеем горячего отверждения, пробивается насквозь. Для устранения этого недостатка и повышения стойкости к пробивному воздействию оружия нами предложено в качестве связующего использовать пленочный клей БЭН-50п, композицию на основе эпоксидно-новолачного блоколигомера, модифицированного поливинилбутиралем. Значение трещиностойкости для этого клея составляет не менее 450 Дж/м2. Значение прочности клеевой композиции возрастает до 600 Дж/м2 при использовании в качестве наполнителя медной сетки. Это связано с тем, что разрушающее напряжение при растяжении отвержденной эпоксидной матрицы обычно составляет 40-70 МПа, а меди 200 МПа. Кроме того, медь имеет высокое относительное удлинение при разрыве (до 60%), В результате деформации полимерного связующего с медной сеткой образуется густая сеть микротрещин, стенки которых связаны перемычками из деформированной медной проволоки, что приводит к значительному повышению трещиностойкости.Tests have shown that a bonded stack of ceramic plate, 15 layers of aramid fabric and 5 mm thick steel plate glued with hot curing epoxy glue pierces through. To eliminate this drawback and increase the resistance to the penetrating effect of weapons, we proposed to use BEN-50p film glue as a binder, a composition based on an epoxy-novolac blockoligomer modified with polyvinyl butyral. The crack resistance value for this adhesive is at least 450 J / m 2 . The strength of the adhesive composition increases to 600 J / m 2 when copper mesh is used as a filler. This is due to the fact that the tensile fracture stress of the cured epoxy matrix is usually 40-70 MPa, and 200 MPa for copper. In addition, copper has a high elongation at break (up to 60%). As a result of the deformation of the polymer binder with the copper mesh, a dense network of microcracks is formed, the walls of which are connected by bridges of deformed copper wire, which leads to a significant increase in crack resistance.
Склеенный БЭНом пакет из керамической пластины, 20 слоев арамидной ткани и металлической пластины толщиной 1,5 мм выдерживает выстрел из автомата Калашникова (7,62 мм) с 10 метров. Аналогичный пакет также выдерживает 6 попаданий в центр из пистолета Макарова (9 мм). Пакет выдерживает выстрел бронебойным патроном 9×19 из пистолета Ярыгина с дистанции 5 м, такая пуля пробивает 4-мм плиту из стали Ст. 3 на расстоянии 55 м.A package glued by BEN made of a ceramic plate, 20 layers of aramid fabric and a metal plate 1.5 mm thick can withstand a shot from a Kalashnikov assault rifle (7.62 mm) from 10 meters. A similar package also withstands 6 hits to the center from a Makarov pistol (9 mm). The package can withstand a shot with an armor-piercing cartridge 9 × 19 from a Yarygin pistol from a distance of 5 m, such a bullet penetrates a 4-mm plate of St. 3 at a distance of 55 m.
Пример 1. Для склеивания пакета для композитной брони, состоящего из керамической пластины, 20 слоев арамидной ткани и металлической пластины толщиной 1,5 мм, вырезают клеевые пленки требуемых размеров и формы, затем помещают их между соединяемыми поверхностями и под давлением 0,1-0,5 МПа проводят склеивание при 160-180°С в течение 4 -6 часов.Example 1. To glue a package for composite armor, consisting of a ceramic plate, 20 layers of aramid fabric and a metal plate 1.5 mm thick, adhesive films of the required size and shape are cut, then placed between the surfaces to be joined and under a pressure of 0.1-0 , 5 MPa, gluing is carried out at 160-180 ° C for 4 -6 hours.
Пример 2. Для склеивания пакета для композитной брони, состоящего из керамической пластины, 20 слоев медной сетки и металлической пластины толщиной 1,5 мм, вырезают клеевые пленки требуемых размеров и формы, затем помещают их между соединяемыми поверхностями и под давлением 0,1-0,5 МПа проводят склеивание при 160-180°С в течение 4-6 часов.Example 2. To glue a package for composite armor, consisting of a ceramic plate, 20 layers of copper mesh and a metal plate 1.5 mm thick, adhesive films of the required size and shape are cut, then placed between the surfaces to be joined and under a pressure of 0.1-0 , 5 MPa, gluing is carried out at 160-180 ° C for 4-6 hours.
Пример 3. Для склеивания пакета для композитной брони, состоящего из керамической пластины, 10 слоев арамидной ткани, 10 слоев медной сетки, чередующихся между собой и металлической пластины толщиной 1,5 мм, вырезают клеевые пленки требуемых размеров и формы, затем помещают их между соединяемыми поверхностями и под давлением 0,1-0,5 МПа проводят склеивание при 160-180°С в течение 4-6 часов.Example 3. To glue a package for composite armor, consisting of a ceramic plate, 10 layers of aramid fabric, 10 layers of copper mesh, alternating with each other and a metal plate 1.5 mm thick, adhesive films of the required size and shape are cut out, then placed between the bonded surfaces and under a pressure of 0.1-0.5 MPa, gluing is carried out at 160-180 ° C for 4-6 hours.
Сущность изобретения поясняется на фотографиях, где на:The essence of the invention is illustrated in photographs, where:
Фиг. 1 - сравнение толщины пакета композитной брони, после испытания, состоящего из 20 слоев медной сетки (А) и из 20 слоев арамидной ткани (Б);FIG. 1 - comparison of the thickness of a composite armor package, after testing, consisting of 20 layers of copper mesh (A) and 20 layers of aramid fabric (B);
Фиг. 2- пакеты композитной брони, после испытания, А - автомат Калашникова, Б - пистолет Ярыгина;FIG. 2- packages of composite armor, after testing, A - Kalashnikov assault rifle, B - Yarygin pistol;
Фиг. 3-пакеты композитной брони из чередующих слоев 10/10, после испытания, А - автомат Калашникова, Б - пистолет Ярыгина;FIG. 3-packs of composite armor from alternating layers of 10/10, after testing, A - Kalashnikov assault rifle, B - Yarygin pistol;
На фото видно, что использование медной сетки 20 слоев, вместо 20 слоев арамидной ткани позволило снизить толщину пакета с 17 мм до 7 мм, при этом оба пакета выдержали выстрел из автомата Калашникова (7,62 мм) с 10 метров и пистолета Ярыгина с 5 м. Аналогичный результат после испытания при использовании пакета композитной брони из чередующих слоев 10/10.The photo shows that the use of 20 layers of copper mesh, instead of 20 layers of aramid fabric, made it possible to reduce the thickness of the package from 17 mm to 7 mm, while both packages withstood a shot from a Kalashnikov assault rifle (7.62 mm) from 10 meters and a Yarygin pistol from 5 m. A similar result after testing when using a composite armor package of alternating layers 10/10.
Использование трещиностойкого пленочный клей БЭН-50п позволило создать на его основе улучшенную композитную броню для бронежилета или другой военной техники.The use of the BEN-50p crack-resistant film adhesive made it possible to create on its basis improved composite armor for body armor or other military equipment.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019109329A RU2726701C1 (en) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | Method to increase strength of composite armour |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019109329A RU2726701C1 (en) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | Method to increase strength of composite armour |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2726701C1 true RU2726701C1 (en) | 2020-07-15 |
Family
ID=71616466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019109329A RU2726701C1 (en) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | Method to increase strength of composite armour |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2726701C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU224511U1 (en) * | 2023-05-16 | 2024-03-28 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Anti-fragmentation mesh armor for ships |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100240376B1 (en) * | 1992-07-09 | 2000-01-15 | 크리스 로저 에이치 | Penetration and blast resistant composites and articles |
| RU2190823C1 (en) * | 2001-07-05 | 2002-10-10 | ООО "НПФ "Техинком" | Bulletproof armor panel |
| US20140260933A1 (en) * | 2013-03-14 | 2014-09-18 | Honeywell International Inc. | Vacuum panels used to dampen shock waves in body armor |
| US20190128648A1 (en) * | 2017-10-30 | 2019-05-02 | Honeywell International Inc. | Variable areal density cross-plied fiber-reinforced composite ballistic material |
-
2019
- 2019-03-29 RU RU2019109329A patent/RU2726701C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100240376B1 (en) * | 1992-07-09 | 2000-01-15 | 크리스 로저 에이치 | Penetration and blast resistant composites and articles |
| RU2190823C1 (en) * | 2001-07-05 | 2002-10-10 | ООО "НПФ "Техинком" | Bulletproof armor panel |
| US20140260933A1 (en) * | 2013-03-14 | 2014-09-18 | Honeywell International Inc. | Vacuum panels used to dampen shock waves in body armor |
| US20190128648A1 (en) * | 2017-10-30 | 2019-05-02 | Honeywell International Inc. | Variable areal density cross-plied fiber-reinforced composite ballistic material |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU224511U1 (en) * | 2023-05-16 | 2024-03-28 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Anti-fragmentation mesh armor for ships |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5368312B2 (en) | Lightweight composite protective articles spaced apart | |
| US6389594B1 (en) | Anti-ballistic ceramic articles | |
| US7622405B1 (en) | High performance same fiber composite hybrids by varying resin content only | |
| Salman et al. | Ballistic impact resistance of plain woven kenaf/aramid reinforced polyvinyl butyral laminated hybrid composite | |
| US8667879B2 (en) | Multilayer backing materials for composite armor | |
| US10794665B1 (en) | Ballistics resistant hard plate armor | |
| KR101913234B1 (en) | Ballistic protection with multi-layred structure including a plurality of rigid elements | |
| RU2726701C1 (en) | Method to increase strength of composite armour | |
| EP1288607A1 (en) | Anti-ballistic ceramic articles | |
| Cegła et al. | Development of lightweight bulletproof vest inserts with increased protection capability | |
| Helmy et al. | Energy absorbers on the steel plate-rubber laminate after deformable projectile impact | |
| Lakov et al. | Study of the effectiveness of corundum and boron carbide ceramics in hybrid protection systems | |
| CN113932655A (en) | Boron carbide ceramic armor structure and design method thereof | |
| Cegła | Special ceramics in multilayer ballistic protection systems | |
| Sastranegara et al. | Experimental study on the performance of multi-layered bulletproof vest | |
| Cegła et al. | Composite deformable armor systems based on small-size ceramics resistant to 5.7 x28 mm SS190 projectiles for personal and vehicle armor applications | |
| Klement et al. | Ceramic materials for ballistic protection | |
| Odanović et al. | Ballistic protection efficiency of composite ceramics/metal armours | |
| Hassan et al. | Fiber reinforced polymer composite for bullet proof application | |
| Jassem et al. | Numerical and Experimental Study of Multi-Layer Armors for Personal Protection | |
| CN111678383B (en) | Preparation method and application of fullerene-based composite bulletproof armor | |
| RU2133433C1 (en) | Armored barrier | |
| RU164274U1 (en) | ARMOR PROTECTIVE ELEMENT | |
| KR20240090133A (en) | Method for producing a resistant composite material and the resistant material thus obtained | |
| Jarupong et al. | Facile armour production from cocoon waste by a cold pressing process |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210330 |