UA141570U

UA141570U - CERAMIC ARMOR ELEMENT

Info

Publication number: UA141570U
Application number: UAU201912341U
Authority: UA
Inventors: Тарас Володимирович Шийко; Олександр Юрійович Миронюк; Сергій Володимирович Чорнобук
Priority date: 2019-12-28
Filing date: 2019-12-28
Publication date: 2020-04-10

Abstract

Керамічний бронеелемент має форму шестигранної призми з плоскими, опуклими чи ввігнутими основами та призначений для дискретної керамо-полімерної композитної броні. Основи мають форму шестикутника з дугоподібними ребрами заданого радіуса кривини R, бічні грані призми є опуклими площинами другого порядку. Радіус кривини R бічного ребра основи є залежним від калібру D вражаючого елемента, при цьому ширина зазору t у зоні потрійного стику бронеелементів складає 0,1DD0,2D.The ceramic armor element has the shape of a hexagonal prism with flat, convex or concave bases and is designed for discrete ceramic-polymer composite armor. The bases have the shape of a hexagon with arcuate edges of a given radius of curvature R, the side faces of the prism are convex planes of the second order. The radius of curvature R of the side edge of the base depends on the caliber D of the striking element, while the width of the gap t in the area of the triple joint of the armor elements is 0,1DD0,2D.

Description

Корисна модель належить до засобів захисту легкоброньованої наземної та авіаційної техніки від бронебійних куль та уламків снарядів, зокрема до використовуваних для цієї мети керамічних бронеелементів.The useful model belongs to the means of protection of lightly armored ground and aviation equipment from armor-piercing bullets and projectile fragments, in particular to the ceramic armor elements used for this purpose.

Із сучасного рівня техніки відомо, що найбільш ефективними бронеконструкціями, здатними забезпечити захист від крупнокаліберних бронебійних набоїв, є макрошаруваті композитні структури, що містять елементи, виготовлені з матеріалів різної хімічної природи. Такі бронеконструкції мають дроблячо-відхиляючий шар, що складається з окремих (дискретних) керамічних елементів, з'єднаних між собою високоміцним полімерним матеріалом, та енергопоглинаючої підкладки, що виготовляється з металу або текстильно-полімерних матеріалів. У випадку застосування такої броні для захисту наземної військової техніки, підкладкою є борт ББМ. Використання замість цільної керамічної плити дискретних керамічних бронеелементів дозволяє суттєво підвищити живучість броні.From the current level of technology, it is known that the most effective armor structures capable of providing protection against large-caliber armor-piercing rounds are macro-layered composite structures containing elements made of materials of different chemical nature. Such armored structures have a crushing and deflecting layer consisting of separate (discrete) ceramic elements connected to each other by high-strength polymer material, and an energy-absorbing substrate made of metal or textile-polymer materials. In the case of using such armor to protect ground military equipment, the substrate is the side of the BBM. The use of discrete ceramic armor elements instead of a solid ceramic plate makes it possible to significantly increase the survivability of the armor.

Одним із важливих параметрів, що впливає на ефективність та живучість броні, є геометрична форма керамічних бронеелементів, яка, з одного боку, повинна забезпечувати умови для максимально ефективного руйнування осердя кулі, а з іншого - повинна забезпечувати технологічність на етапі збирання бронепанелі.One of the important parameters that affects the effectiveness and durability of armor is the geometric shape of ceramic armor elements, which, on the one hand, should provide conditions for the most effective destruction of the bullet core, and on the other hand, should ensure manufacturability at the stage of assembly of the armor panel.

Відомі керамічні бронеелементи за патентом ОБ Раї. Мо 5,972,819, опубл. 26.10.1999 р., які мають форму циліндра з двома опуклими торцями, або з одними плоским і одним опуклим торцем. Такі бронеелементи ефективно руйнують осердя кулі і забезпечують реалізацію її рикошету. При збиранні бронепанелі такі бронеелементи автоматично розташовуються в шаховому порядку за принципом гексагональної щільної упаковки. Проте, основним недоліком циліндричних бронеелементів є те, що бронепанель, виготовлена з них, містить пустоти в місцях стику кожних трьох елементів, що призводить до зниження надійності бронеконструкції вцілому, особливо при враженні вказаних бронепанелей малокаліберними бронебійними кулями.Known ceramic armor elements under the patent of OB Rai. Mo 5,972,819, publ. 26.10.1999, which have the shape of a cylinder with two convex ends, or with one flat and one convex end. Such armor elements effectively destroy the core of the bullet and ensure its ricochet. When assembling the armor panel, such armor elements are automatically arranged in a checkerboard pattern according to the principle of hexagonal close packing. However, the main disadvantage of cylindrical armor elements is that the armor panel made from them contains voids at the junction of every three elements, which leads to a decrease in the reliability of the armor structure as a whole, especially when these armor panels are hit by small-caliber armor-piercing bullets.

Для підвищення надійності керамічних бронепанелей використовують призматичні (шестигранні, чотиригранні та ін.) керамічні бронеелементи (наприклад, за патентом ВО Мо 2459174 С1 МПК, Р41Н 5/02, опубл. 20.08.2012 р.І. Бронепанелі, виготовлені з використанням таких елементів, не містять ослаблених зон, як у випадку циліндричних елементів, проте дляTo increase the reliability of ceramic armor panels, prismatic (hexagonal, tetrahedral, etc.) ceramic armor elements are used (for example, according to the patent VO Mo 2459174 C1 MPK, Р41Н 5/02, published on August 20, 2012, I. Armor panels made using such elements, do not contain weakened zones, as in the case of cylindrical elements, but for

Зо забезпечення рівномірного зазору між бронеелементами при збиранні панелей застосовують або спеціальні пристрої, як в патенті ВО Мо 2119635, Г41НІ1/02, Г41Н5/04, опубл. 27.09.1998 р., або проміжні елементи у вигляді направляючих сіток, як у патенті ША Мо 128670, МПК РБАТН 1/02, опубл. 25.09.2018 р., що значно ускладнює технологію виготовлення бронепанелей.In order to ensure a uniform gap between the armor elements when assembling the panels, special devices are used, as in the patent VO Mo 2119635, Г41НИ1/02, Г41Н5/04, publ. 27.09.1998, or intermediate elements in the form of guide nets, as in the patent Sha Mo 128670, IPC RBATN 1/02, publ. 25.09.2018, which significantly complicates the technology of manufacturing armored panels.

Задачею даної корисної моделі є створення нового керамічного бронеелемента, що зберігає позитивні якості найближчих аналогів та позбавлений вищевказаних недоліків з метою підвищення бронестійкості і надійності керамо-полімерних бронепанелей, виготовлених з використанням розроблених бронеелементів.The task of this useful model is to create a new ceramic armor element that preserves the positive qualities of the closest analogues and is devoid of the above-mentioned shortcomings in order to increase the armor resistance and reliability of ceramic-polymer armor panels made using the developed armor elements.

Поставлена задача вирішується шляхом нового керамічного бронеелемента, що має форму шестигранної призми з плоскими, опуклими чи ввігнутими основами та призначений для дискретної керамо-полімерної композитної броні, згідно з корисною моделлю, його основи мають форму шестикутника з дугоподібними ребрами заданого радіуса кривини РН, бічні грані призми є опуклими площинами другого порядку; при цьому радіус кривини Я бічного ребра основи є залежним від калібру Ю вражаючого елемента, при цьому ширина зазору ї у зоні потрійного стику бронеелементів складає 0,10--0,20.The task is solved by a new ceramic armor element that has the shape of a hexagonal prism with flat, convex or concave bases and is intended for discrete ceramic-polymer composite armor, according to a useful model, its bases have the shape of a hexagon with arcuate edges of a given radius of curvature RH, side faces prisms are convex planes of the second order; at the same time, the radius of curvature Y of the lateral edge of the base is dependent on the caliber Y of the striking element, while the width of the gap Y in the zone of the triple junction of the armor elements is 0.10--0.20.

Особливістю пропонованого керамічного бронеелемента є те, що його основи мають форму шестикутника з дугоподібними ребрами заданого радіуса кривини В. Таким чином, бічні грані призми є опуклими площинами другого порядку. При цьому радіус кривини В бічного ребра основи залежить від калібру ОО вражаючого елемента, захист від якого передбачено використанням бронепанелі, виготовленої з даних бронеелементів, і розраховується таким чином, щоб ширина зазору Її у зоні потрійного стику бронеелементів знаходилась у межах 0,10-0,20 (див. Фіг. 3, Фіг. 4).The peculiarity of the proposed ceramic armor element is that its bases have the shape of a hexagon with arc-shaped edges of a given radius of curvature B. Thus, the side faces of the prism are convex planes of the second order. At the same time, the radius of curvature B of the lateral edge of the base depends on the OO caliber of the striking element, protection against which is provided by the use of an armor panel made of these armor elements, and is calculated in such a way that the width of the gap I in the zone of the triple junction of the armor elements is within 0.10-0, 20 (see Fig. 3, Fig. 4).

Далі буде наведено детальний опис технічного рішення. Даний опис не є обмежувальний, тобто спеціалісту мають бути зрозумілими можливі подальші удосконалення, не виходячи за межі розкритої у формулі суті.Next, a detailed description of the technical solution will be given. This description is not restrictive, that is, possible further improvements should be clear to the specialist, without going beyond the essence disclosed in the formula.

Корисна модель пояснюється з допомогою доданих креслень.A useful model is explained with the help of the attached drawings.

На кресленнях показано;The drawings show;

Фіг. 1 - керамічний бронеелемент, що має форму шестигранної призми з плоскими основами,Fig. 1 - a ceramic armor element having the shape of a hexagonal prism with flat bases,

Фіг. 2 - керамічний бронеелемент, що має форму шестигранної призми з опуклими чи (516) ввігнутими основамиFig. 2 - a ceramic armor element having the shape of a hexagonal prism with convex or (516) concave bases

Фіг. З - керамічний бронеелемент, переріз, паралельний основі призми.Fig. C - ceramic armor element, section parallel to the base of the prism.

Фіг. 4 - зона потрійного стику бронеелементів.Fig. 4 - zone of triple junction of armor elements.

На кресленнях використано наступні позначення: р - калібр вражаючого елемента; а - довжина сторони основи шестигранної призми;The following designations are used on the drawings: p - the caliber of the impressive element; a - the length of the side of the base of the hexagonal prism;

В - радіус кривини бічного ребра основи; ї- ширина зазору між бронеелементами в зоні їх потрійного стику.B - the radius of curvature of the lateral edge of the base; и is the width of the gap between the armor elements in the zone of their triple junction.

Пропонована даним технічним рішенням геометрична форма керамічного бронеелемента забезпечує підвищення бронестійкості та надійності бронепанелей, виготовлених з використанням вказаних бронеелементів, за рахунок більш ефективного заповнення зони потрійних стиків, а також суттєво спрощує процес збирання бронепанелей, оскільки дані бронеелементи здатні до самопозиціювання без використання додаткових пристроїв та проміжних направляючих елементів.The geometric shape of the ceramic armor element proposed by this technical solution ensures an increase in armor resistance and reliability of armor panels made using the specified armor elements due to more effective filling of the zone of triple joints, and also significantly simplifies the process of assembly of armor panels, since these armor elements are capable of self-positioning without the use of additional devices and intermediates guiding elements.

Керамічним матеріалом, з якого виготовляється бронеелемент, є або оксид алюмінію, або карбід кремнію, або карбід бору, або композити на їх основі.The ceramic material from which the armor element is made is either aluminum oxide, or silicon carbide, or boron carbide, or composites based on them.

Керамічний бронеелемент призначений для використання у дискретній керамо-полімерній композитній броні. Панелі броні виготовляють з використанням таких бронеелементів і встановлюють на борт ББМ.The ceramic armor element is intended for use in discrete ceramic-polymer composite armor. Armor panels are made using such armor elements and installed on board BBM.

Пропоноване технічне рішення працює таким чином. Керамічний бронеелемент призначений для використання у дискретній керамо-полімерній композитній броні. Панелі броні виготовляють з використанням таких бронеелементів і встановлюють на борт ББМ. Механізм захисної дії броні такий: куля при зустрічі з керамічним елементом починає руйнуватися і відхиляється від початкової траєкторії руху, при цьому значна частина кінетичної енергії кулі витрачається безпосередньо на руйнування кулі і бронеелемента, а також на приведення в коливальний рух сусідніх керамічних елементів (реалізується так званий "більярдний ефект").The proposed technical solution works as follows. The ceramic armor element is intended for use in discrete ceramic-polymer composite armor. Armor panels are made using such armor elements and installed on board BBM. The mechanism of the protective effect of the armor is as follows: when the bullet meets a ceramic element, it begins to destroy and deviates from the initial trajectory of movement, while a significant part of the kinetic energy of the bullet is spent directly on the destruction of the bullet and the armor element, as well as on bringing the neighboring ceramic elements into oscillating motion (the so-called "billiards effect").

Осколки зруйнованих кулі та бронеелемента затримуються на підкладці. Пропонована форма бронеелемента забезпечує йому максимальну ударну стійкість за рахунок рівномірного розподілу напружень в тілі бронеелемента. При контакті кулі з бронеелементом відбувається рикошет кулі незалежно від точки і кута її контакту зі сферичною частиною бронеелемента.Fragments of destroyed bullets and armor elements are retained on the substrate. The proposed shape of the armored element provides it with maximum shock resistance due to the uniform distribution of stresses in the body of the armored element. When a bullet contacts an armor element, the bullet ricochets regardless of the point and angle of its contact with the spherical part of the armor element.

Зо Пропонований бронеелемент підвищує стійкість броні і не накладає жорстких обмежень щодо кута нахилу панелі, виготовленої з використанням таких бронееєлементів, при встановленні її на борт ББМ.З The proposed armor element increases the stability of the armor and does not impose strict restrictions on the angle of inclination of the panel made using such armor elements when installing it on board the BBM.

Слід розуміти, що описані вище приклади та варіанти втілення є лише ілюстративними і спеціалістам у даній галузі пропонуються різні модифікації та зміни, які охоплюються суттю цієї заявки та обсягом формули корисної моделі. Слід розуміти, що наведена вище інформація ніяким чином не обмежує обсяг прав за заявкою.It should be understood that the examples and embodiments described above are illustrative only and various modifications and changes are suggested to those skilled in the art that are within the scope of this application and the scope of the utility model formulation. It should be understood that the above information in no way limits the scope of the rights under the application.

Claims

UTILITY MODEL FORMULA 40 Ceramic armor element having the shape of a hexagonal prism with flat, convex or concave bases and intended for discrete ceramic-polymer composite armor, which is distinguished by the fact that its bases have the shape of a hexagon with arcuate edges of a given radius of curvature NO, the side faces of the prism are convex planes of the second order; at the same time, the radius of curvature В of the lateral edge of the base is dependent on the caliber Ю of the striking element, 45 while the width of the gap Ю in the zone of the triple junction of the armor elements is 0.10--0.20.

Fig. 1