UA154238U - Комбінована композиційна броньова панель - Google Patents

Abstract

Комбінована композиційна броньова панель містить шари з різнорідних матеріалів, а саме: зовнішній захисний шар, шар із гарячепресованого карбіду бору у вигляді багатошарових плиток, розміщених одна поряд з іншою та адгезійно закріплених між собою високоміцним полімерним клеєм, шар зі спіненого алюмінієвого сплаву евтектичного типу з закритими комірками розміром 1,5-2,0 мм та опорний шар, виготовлений зі склополімерного композиту. Зовнішній захисний шар виконано з просочених клейовою речовиною шарів склотканини, шар із гарячепресованого карбіду бору має зміцнену волоконну структуру пластин, між шаром із карбіду бору та шаром спіненого алюмінієвого сплаву додатково розміщено проміжний шар із просочених клейовою речовиною шарів склотканини, а між шаром спіненого алюмінієвого сплаву та опорним шаром додатковий шар із дисперсно-армованого композиційного матеріалу на основі алюмінієвого сплаву з частками карбіду бору.

Description

і і | і й Бе я : ; я змвамнеенн ніс і Шо

ТР: с мкм: ШИ Би з рефері пефефефівя фен дня ефек нерв фе жефенньня 4 пинишшанинниининишникниншиниюнишкинимнин ни дет

Ек ТРИ фр ит ефір ер Кер ре фея дит -й екв про НЕК нене нн сті ненні нн сс ев нн рей | З нак п вн п и п вікова жи нс вада вн плавав вв сааааалолай Кен ах "т- течя х щ т я уч їх й касу й с чИчи ие У із ач нм не 7 по а осо Ї-

ЖК т КК КК КК ЖК ше . а ш-- о оо , у я ак ке о о оо ок --7 х

Ко ок кат ль ДК ль т В еВ В - в пицпишщнишнненнениНнННН ет ве феефдевоффевффгвйффеффеафкфффаьфековЕЙь її й ефкогфьжодекаевфофквкоофекеквожьев коки , ефе фо жк ежаф ев Еа ке ке яке акауєж й акежікафекокаЙ кажи крик каже акка й я. ей фержкоавафаевовккокаовефевфкиана фер ока й

Корисна модель належить до галузі озброєння, зокрема до броньованих конструкцій, а саме до багатошарових комбінованих броньових панелей.

Відомо технічне рішення щодо комбінованої композиційної багатошарової панелі (Валіе

А.Сата, Тгамі5 А.Водейі "АІштіпит їоат іпіведга!І аптог: а пем/ дітепвіоп іп аптог девідп" -

Сотрозйе Бігисійгев5., м. 52 (2001), рр. 381-395), що містить чотири шари, загорнуті в тонку полімерну обгортку, а саме, зовнішній металевий шар, другий керамічний шар із оксиду алюмінію, третій шар із спіненого алюмінію та четвертий шар із склополімерного композиту.

Недоліком наведеного технічного рішення є недостатня стійкість до дії кінетичних боєприпасів підвищеної міцності калібром 14,5 мм та велика маса броньової панелі, що обмежує область її застосування.

Найбільш близьким за більшістю суттєвих ознак та обраного як найближчий аналог до корисної моделі є комбінована композиційна броньована панель (Патент України на корисну модель Мо 146368, від 17.02.2021, МПК (2021) Е41Н 5/00), яка містить чотири шари, а саме, перший шар із сталі, другий шар із кераміки на основі багатошарових плиток гарячепресованого карбіду бору з високою бронестійкістю, розміщених одна поряд з іншою та адгезійно закріплених між собою високоміцним полімерним клеєм, третій шар із спіненого високоміцного алюмінієвого сплаву евтектичного типу з закритими комірками розміром 1,5-2,0 мм з низькою щільністю та високою здатністю до поглинання кінетичної енергії, та четвертий шар із склополімерного композиту.

Недоліком технічного рішення, обраного як аналог недостатня стійкість до дії кінетичних боєприпасів підвищеної міцності калібром 14,5 мм з бронебійно запалювальною кулею (БС) з твердосплавним МУ-Со осердям, вражаюча дія яких вдвічі перевищує здатність до пробиття набоїв з бронебійно запальною кулею БЗ2 із загартованим сталевим осердям.

В основу корисної моделі поставлена задача, щодо створення найбільш ефективної з підвищеною бронестійкістю комбінованої композиційної броньової панелі для підвищення захисту бойової техніки від дії кінетичних боєприпасів підвищеної міцності калібром 14,5 мм з бронебійно запалювальними кулями (БС) з твердосплавним М/-Со осердям.

Поставлена задача вирішується тим, що комбінована композиційна броньова панель містить шари з різнорідних матеріалів, а саме: зовнішній захисний шар, шар із

Зо гарячепресованого карбіду бору у вигляді багатошарових плиток, розміщених одна поряд з іншою та адгезійно закріплених між собою високоміцним полімерним клеєм, шар зі спіненого алюмінієвого сплаву евтектичного типу з закритими комірками розміром 1,5-2,0 мм та опорний шар, виготовлений зі склополімерного композиту, згідно корисної моделі зовнішній захисний шар виконано з просочених клейовою речовиною шарів склотканини, шар із гарячепресованого карбіду бору має зміцнену волоконну структуру пластин, між шаром із карбіду бору та шаром спіненого алюмінієвого сплаву додатково розміщено проміжний шар із просочених клейовою речовиною шарів склотканини, а між шаром спіненого алюмінієвого сплаву та опорним шаром додатковий шар із дисперсно-армованого композиційного матеріалу на основі алюмінієвого сплаву з частками карбіду бору.

Корисна модель полягає в тому, що комбінована композиційна броньова панель містить шари з різнорідних матеріалів, а саме, зовнішній захисний шар, шар із гарячепресованого карбіду бору у вигляді багатошарових плиток, розміщених одна поряд з іншою та адгезійно закріплених між собою високоміцним полімерним клеєм, шар зі спіненого алюмінієвого сплаву евтектичного типу з закритими комірками розміром 1,5-2,0 мм та опорний шар, виготовлений зі склополімерного композиту, при цьому зовнішній захисний шар виконано з просочених клейовою речовиною шарів склотканини, шар із гарячепресованого карбіду бору має зміцнену волоконну структуру пластин, між шаром із карбіду бору та шаром спіненого алюмінієвого сплаву додатково розміщено проміжний шар із просочених клейовою речовиною шарів склотканини, а між шаром спіненого алюмінієвого сплаву та опорним шаром додатково міститься шар із дисперсно-армованого композиційного матеріалу на основі алюмінієвого сплаву з частками карбіду бору.

Суть корисної моделі пояснює креслення.

Де 1 - шари склотканини просочені клейовою речовиною, 2 - багатошарові плитки з гарячепресованого карбіду бору, З - шари склотканини, просочені клейовою речовиною, 4 - пластини зі спіненого алюмінієвого сплаву евтектичного типу, 5 - шар композиційного матеріалу на основі алюмінієвого сплаву, зміцненого частками карбіду бору, 6 - опорна пластина зі скло полімерного композиту.

Завдяки заявленій конструкції багатошарової комбінованої броньової панелі реалізує захист наступним чином. Бронебійно запальна куля кінетичного боєприпасу з твердосплавним осердям бо пройшовши перший шар зі склотканини (1) зіштовхується з багатошаровою плиткою з гарячепресованого карбіду бору (2), яка має високий опір деформації в умовах стискання та згину. У цьому разі більша товщина кераміки з карбіду бору, забезпечує менший рівень напружень розтягнення на її зворотному боці при ударі. Границя плинності та твердості керамічної пластини на основі карбіду бору, перевершують характеристики твердосплавного осердя кулі БС, зокрема її твердість. В процесі контактної взаємодії куля втрачає свою форму і руйнується, що супроводжується втратою 40-50 9б її кінетичної енергії, а решта значної кількості кінетичної енергії витрачається на виштовхування уламків зруйнованої кераміки.

При подальшому просуванні деформована куля починає тиснути на стос шарів склотканини, просочений клейовою речовиною (3), який сприяє зменшенню та більш рівномірному розподілу тиску вздовж поверхні плиток спіненого алюмінієвого сплаву (4) з виникненням стріли прогину в епіцентрі удару. При подальшому просуванні деформованої кулі та уламків зруйнованої кераміки відбувається їх входження в пластину зі спіненого сплаву алюмінію евтектичного типу (4), який починає деформуватись та ущільнюватись за рахунок пружно-пластичного колапсу комірок з деяким внеском крихкого руйнування, викликаного ефектом окрихчування в умовах високих швидкостей деформації, який супроводжується або розтріскуванням крихких надлишкових фаз в евтектичних прошарках матеріалу стінок між комірками, або згином стоншених стінок між комірками шляхом та їх зламом. (Гапддоп 5, Кагадіолома О, Тпеобаїй

МО, Митіск СМ, и с, Меїттеїї ВР. Егасіцте ої аїштіпішт бат соге застійїсіа! сіадаіїпуд зибіесієд юЮ ан -Біаві Іоадіпа. Іпі. ) Ітрасі Епд 2010; 37:638-51).

Така особливість структури спіненого сплаву алюмінію сприяє підвищенню його здатності до поглинання кінетичної енергії завдяки додаткового розсіяння фронту ударної хвилі, яке супроводжується її частковою трансформацією в тепло, а також дозволяє знівелювати небажане зростання напружень внаслідок мікроінерційних ефектів «(Кіїпіугог М, у). ММ. ЕіІазіо-ріавіїс уївеій Птії5 апа адегтоптаїйоп ому Тог їШМапемегзе Бу стизпей попесотбре / У. МУ. Кіпімопй, МУ).

ЗМОопде // Іпіегпайопа! Уоштпа!ї ої МесНапіса! Зсіепсев5. - 1988. - М. 30, Мо. 3-4. - Р. 273-292), загрозливих для розшарування на границі конструкційних складових. Дисипація фронту ударної хвилі сприяє послабленню енергії тиску, посилюючи її згасання. Загалом в такий спосіб куля втрачає до 15-20 9о кінетичної енергії, а уламки зруйнованої кераміки залишаються в зоні ущільнення шару спіненого сплаву алюмінію.

Зо Після значного ущільнення спіненого сплаву алюмінію починає працювати шар дисперсно- армованого композиційного алюмінієвого сплаву (5), який під час деформації поглинає залишки кінетичної енергії (до 25-30 95), виявляючи при цьому більш високу структурну жорсткість у порівнянні зі спіненим алюмінієвим сплавом, що покращує структурну жорсткість захисного екрану в цілому.

Це, в свою чергу, надає можливість значно зменшити динамічний прогин опорної пластини зі скло-полімерного композиту (б) до 1-5 мм у порівнянні з аналогом.

Була створена конструкція комбінованої композиційної броньової панелі, яка містить наступні шари з різнорідних матеріалів: - перший, зовнішній шар товщиною 2 мм та щільністю р-1783 кг/м3 складається з чотирьох шарів склотканини, просочених клейовою речовиною; - другий шар товщиною 20 мм та щільністю р-2520-2540 кг/м? із кераміки на основі багатошарових плиток гарячепресованого карбіду бору з підвищеними механічними характеристиками і, як наслідок, високою бронестійкістю, розміщених одна поряд з іншою та адгезійно закріплених між собою високоміцним полімерним клеєм; - третій проміжний шар товщиною 2-3 мм та щільністю р-1783 кг/м3 з 4-6 шарів склотканини, просочених клейовою речовиною; - четвертий шар товщиною 19 мм із спіненого алюмінієвого сплаву евтектичного типу з закритими комірками розміром 1,5-2,0 мм та щільністю не менш за р-0,560-0,567 г/сму, який виявляє високу здатність до поглинання кінетичної енергії; - п'ятий шар товщиною 20 мм та щільністю р-2600 кг/м із дисперсно-армованого композиційного матеріалу на основі алюмінієвого сплаву, зміцненого 40-60 95 часток карбіду бора; - шостий шар - опорна пластина - товщиною 12 мм та щільністю р-1783 кг/м зі скло полімерного композиту.

Позитивний результат від конструкції запропонованої багатошарової комбінованої броньованої панелі полягає в наступному: - підвищенні механічних властивостей і, зокрема, твердості та тріщиностійкості і, як наслідок, забезпеченні високої бронестійкості, багатошарових пластин на основі гарячепресованого карбіду бору (2) (Спосіб одержання даної кераміки викладено в Патенті України Мо 147901 від 60 17.06.2021 р., МПК (2021.01), СО4В 35/00, СО4В 35/56 (2006.01), В82У 40/00);

- застосуванні для шару (4) спіненого сплаву алюмінію евтектичного типу, виготовленого за способом відповідно до Патенту України Мо 104367 від 27.01.2014, МПК (2013.01) С22С 1/08 (20006.01), С22С 21/00), в якому щільність становить не менш за р-0,560-0,567 г/см; - впровадженні додаткового проміжного шару (3) зі стосу просочених клейовою речовиною 4-6 шарів склотканини, розміщеного між шаром керамічних плиток та шаром зі спіненого алюмінієвого сплаву; - застосуванні додаткового шару (5) із дисперсно-армованого композиційного матеріалу на основі алюмінієвого сплаву, зміцненого частками карбіду бору, виготовленого методом просочування.

В таблицях Мо 1, 2, З наведено порівняльні характеристики матеріалів, які використовуються в заявленій корисній моделі та в аналогу.

Таблиця 1

Порівняльна характеристика керамічних багатошарових пластин на основі карбіду бору, виготовлених за аналогом та корисною моделлю и Модуль . Коефіцієнт Критерій

Матеріал ов, пружності, Е нта, тріщиностійкості, Кіс | бронестійкості, М

ХТО" (кг/м') (гПа) (МПахм? (гпахк/кг) 2,52-2,54 420-460 30-38 5,8-6,0 5,9х103 2,52-2,54 420-460 40-44 6,0-6,4 6б,4х103 модель

Таблиця 2

Порівняльна характеристика спінених матеріалів

Матеріал й с. даже алюміній алюмінію (корисна

Характеристика ж жк (аналог) модель) 82,6 95 80,0 9 0,174 0,200 487,2 540,0

Розмір комірок (мм) 1,5-2,0 1,5-2,0

Модуль пружності Е (ГПа)

Напруження на плато ся, МПа

Енергія абсорбції до ущільнення Мун, Дж/г

Ефективність енергії абсорбції до ущільнення, Мері, 9

Примітка: "- спінений високоміцний АІЛпМа сплав 7 серії; " - спінений АІ5іІМа сплав 6 серії.

Таблиця З

Характеристика дисперсно-армованого композиційного матеріалу на основі алюмінієвого сплаву, зміцненого частками карбіду бору

АК12(40-60)9684С 2600 | 102 | 60 (| 04

Ефективність технічного рішення, що заявляється, оцінювали шляхом порівняння балістичної стійкості комбінованої композиційної броньованої панелі, запропонованої у корисній моделі, з балістичною стійкістю комбінованої композиційної броньованої панелі, обраної як аналог. Для цього були виготовлені зразки з однаковими габаритними розмірами 300х300 мм.

Виготовлені зразки кріпили до опорної сталевої пластини товщиною 4 мм та обстрілювали набоями калібром 14,5 з бронебійно запалювальною кулею БС з твердосплавним осердям, вражаюча дія яких вдвічі перевищує здатність до пробиття набоїв калібром 14,5 з бронебійно запальною кулею БЗ2 із загартгованим сталевим осердям, для яких унормована швидкість складала М"»2,5м - 1000 м/с.

Обстріл зразків здійснювали з дистанції 10 м при куті влучення 90". Балістичну стійкість зразків оцінювали шляхом візуального обстеження зразків після обстрілу. Про ту чи іншу ступінь балістичної стійкості робили висновок за відсутністю чи наявністю пробиття зразків та ушкодження тильної опорною пластини.

Результати випробувань балістичної стійкості зразків комбінованої композиційної броньової панелі, виконаною за аналогом і заявленою корисною моделлю, наведені в Таблиці 4.

Дані Таблиці 4 свідчать про те, що на відміну від панелі, прийняту як аналог, конструкція панелі, що заявляється, виявляє здатність до захисту від ураження боєприпасами калібром 14,5 мм з бронебійно запалювальною кулею БС з твердосплавним осердям.

Таблиця 4

Порівняльна характеристика балістичної стійкості зразків комбінованої композиційної броньованої панелі

Зразок панелі Мо пострілу - т 1 відсутній відсутній

Корисна модель 2 відсутній відсутній

З відсутній відсутній 1 наявний наявний

Аналог 2 наявний наявний

З наявний наявний

Таким чином, за рахунок застосування такої конструкції панелі, яка додатково містить проміжний шар зі стосу просочених клейовою речовиною 4-6 шарів склотканини, розміщений між шаром керамічних плиток та шаром спіненого алюмінієвого сплаву, та шару з дисперсно- армованого композиційного матеріалу на основі алюмінієвого сплаву, зміцненого частками карбіду бору, який розташовують між ним та шаром спіненого алюмінієвого сплаву, надає при обстрілі з дистанції 10 м більш надійний захист від боєприпасів калібром 14,5 мм з бронебійно запалювальною кулею БС з твердосплавним осердям. Це дає можливість її використання в галузі озброєння, зокрема, в конструкціях елементів захисту бронетанкової та автомобільної техніки.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

   Комбінована композиційна броньова панель, що містить шари з різнорідних матеріалів, а саме: зовнішній захисний шар, шар із гарячепресованого карбіду бору у вигляді багатошарових плиток, розміщених одна поряд з іншою та адгезійно закріплених між собою високоміцним полімерним клеєм, шар зі спіненого алюмінієвого сплаву евтектичного типу з закритими Зо комірками розміром 1,5-2,0 мм та опорний шар, виготовлений зі склополімерного композиту, яка відрізняється тим, що зовнішній захисний шар виконано з просочених клейовою речовиною шарів склотканини, шар із гарячепресованого карбіду бору має зміцнену волоконну структуру пластин, між шаром із карбіду бору та шаром спіненого алюмінієвого сплаву додатково розміщено проміжний шар із просочених клейовою речовиною шарів склотканини, а між шаром спіненого алюмінієвого сплаву та опорним шаром - додатковий шар із дисперсно-армованого композиційного матеріалу на основі алюмінієвого сплаву з частками карбіду бору.

   - і ре рай як я далалнннААННАКААА АННА ААКАААААААНАААННКААКААААААНАААААААКАНААМАЛИЧААААНЯЯ я шк а НИК - й ККУ От ЕЕ я Й КЕКЕ ее ее о Ше кт ин ННЯ -к - вн ее ЕТ З кт 7 пи ПЕ тек м ренні М фін я ЕТ ши рай -к дов помер нм іо і и БО й й 7 дж ХУ АХА АМКУ АК А АХА ай о М - АМКУ АВААО КК ди К КОКО ко А о ака жа ра -В що нич важ к м ро у о я ро и ь шко бю ж екв как фак ки кажи ит фезфкафкфаьфвт тка крвва фр ке. и жефжф кафе фа ква фжек у вежа каже факти р ий как жк й ж жа ий фари вжвЕаЕ фу фиа фай иафажьв о я кафкеваеьфире аа акьовфжька кави Я