UA72152C2

UA72152C2 - Armored panel

Info

Publication number: UA72152C2
Application number: UA20031212928A
Authority: UA
Inventors: Леон Романович Вишняков; Алексей Вячеславович Нешпор; Олег Николаевич Олексюк; Александра Викторовна Мазна; Валерий Алексеевич Коханый
Priority date: 2003-12-29
Filing date: 2003-12-29
Publication date: 2008-03-25
Also published as: UA72152A

Abstract

An armored panel has ceramic plates, a base made of layered composite plastic and an outer layer made of soaked with polymer binding agent tissue. Ceramic plates are by the back sides joining the base through foamed intermediate layer of the binding substance of the base of elastomers, and the sides are joining each other without gaps or with gaps not larger than .

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до засобів бронезахисту та може бути використаний для захисту людини від ураження 2 кулями або уламками.The invention relates to means of armor protection and can be used to protect a person from being hit by 2 bullets or fragments.

Відома конструкція, в якій броня виготовлена з в'язкої полімерної оболонки та плит з твердого матеріалу (кераміки), що утворюють єдиний компактний блок зі співвідношенням маси цього блоку до площі його тильної поверхні не менше 0,28кг/дм (Патент Росії Мо2062430, кл. Р 41 Н 5/04, 1996).There is a well-known design in which the armor is made of a viscous polymer shell and plates of solid material (ceramics), forming a single compact block with a ratio of the mass of this block to the area of its rear surface of at least 0.28 kg/dm (Russian Patent Mo2062430, kl Р 41 H 5/04, 1996).

Ця конструкція дозволяє захистити людину від ураження кулею та від травматичної дії фрагментами 70 кераміки, що руйнується під час улучення кулі. Однак цей захист недостатній у разі ураження кулями підвищеної проникаючої здатності, особливо за співвідношенням маси блока до площі його тильної поверхні на рівні 0,28-0,32кг/дм 7, оскільки товщина кераміки за цих співвідношень недостатня для ефективного захисту.This design allows you to protect a person from being hit by a bullet and from the traumatic effect of ceramic fragments 70, which are destroyed when a bullet hits. However, this protection is insufficient in case of damage by bullets of increased penetrating ability, especially according to the ratio of the mass of the block to the area of its rear surface at the level of 0.28-0.32 kg/dm 7, since the thickness of the ceramics at these ratios is insufficient for effective protection.

Відома кулезахисна панель більш досконалої конструкції, яка містить оболонку, керамічну плитку, проміжний шар та основу. Шаруватий матеріал оболонки виготовлений з параарамідного волокна та полімерною то зв'язуючого. Плитка являє собою кераміку на основі корунду, карбіду бору або карбіду кремнію. Проміжний шар в цій конструкції, складається з усадочної тканини або еластомерної речовини, які створюють напруження стискання керамічної плитки під час її виготовлення. Основа цієї панелі являє собою композит, що складається з 3-4 шарів параарамідної тканини та епоксидного зв'язуючого |Патент Росії Мо2130159, кл.Р41 Н 1/02, 5/04 1999). 720 Це технічне рішення також не дозволяє досягнути достатньої кулестійкості, оскільки між боковими гранями керамічних плиток існують зазори, уразливі до кульових уражень. Оскільки ці зазори розташовуються перпендикулярно усадочній тканині їх можливо зменшити, тільки у разі спеціальних умов виготовлення, тобто застосуванням високого тиску 50-100Окг/см 2 в герметичній технологічній оснастці. Крім того, здійснити такі с ов Вимоги в умовах серійного виробництва дуже складно та не продуктивно.A bulletproof panel with a more advanced design is known, which includes a shell, a ceramic tile, an intermediate layer and a base. The layered material of the shell is made of para-aramid fiber and a polymer binder. The tile is a ceramic based on corundum, boron carbide or silicon carbide. The intermediate layer in this design consists of a shrinking fabric or an elastomeric substance that creates compressive stress on the ceramic tile during its manufacture. The basis of this panel is a composite consisting of 3-4 layers of para-aramid fabric and epoxy binder (Russian patent Mo2130159, class P41 H 1/02, 5/04 1999). 720 This technical solution also does not allow to achieve sufficient bullet resistance, since there are gaps between the side faces of the ceramic tiles, which are vulnerable to bullet damage. Since these gaps are located perpendicular to the shrink fabric, it is possible to reduce them, only in the case of special manufacturing conditions, that is, by applying high pressure of 50-100Okg/cm 2 in hermetic technological equipment. In addition, it is very difficult and unproductive to implement such requirements in mass production conditions.

Як прототип вибрана конструкція що складається зі фронтального керамічного шару, віброїізолюючого шару о та основи з органопластику або металу. В прототипі обов'язково присутній віброїізолюючий шар, який призначений для послаблення кінетичної енергії удару кулі |див. РСТ (МУ) заявка Мо92/09861, кл. Р 41 Н 5/04, 1992). с зо Проте ефекту можливо досягти тільки завдяки використанню матеріалів із спеціальними нормованими механічними властивостями, реалізувати які можливо в шарах достатньо великої товщини. Цей фактор Іо) ускладнює структуру та збільшує масу конструкції броні, що погіршує її експлуатаційні переваги перед відомими «- технічними рішеннями.As a prototype, a structure consisting of a frontal ceramic layer, a vibration-isolating layer and a base made of organoplastic or metal was chosen. The prototype must have a vibration-isolating layer, which is designed to reduce the kinetic energy of the impact of the bullet | see PCT (MU) application Mo92/09861, cl. R 41 H 5/04, 1992). с зо However, the effect can be achieved only thanks to the use of materials with special normalized mechanical properties, which can be realized in sufficiently thick layers. This factor Io) complicates the structure and increases the weight of the armor design, which impairs its operational advantages over known technical solutions.

В основу винаходу покладено задачу створити таку броньову панель, у якій шляхом зміни її структури і с зв'язку між шарами досягається зменшення величини позаперешкодої деформації, що забезпечує мінімальний г травматичний ефект для такого рівня захисту, і приводить до підвищення кулестійкості захисного засобу під дією куль з високою проникаючою здатністю. Крім того, панель забезпечує високі показники живучості.The invention is based on the task of creating such an armored panel, in which, by changing its structure and the connection between the layers, a reduction in the amount of deformation beyond the obstacle is achieved, which provides a minimal traumatic effect for this level of protection, and leads to an increase in the bullet resistance of the protective device under the action of bullets with high penetrating ability. In addition, the panel provides high survivability.

Для рішення задачі запропонована броньова панель, що містить керамічні пластини, основу з шаруватого композиційного пластика та зовнішній шар з просоченої полімерним зв'язуючим тканини, у якій, згідно з « 70 винаходом, керамічні пластини боковими сторонами стикуються одна до одної без зазорів, або з зазорами, що 7 с не перевищують 0,25мм, з'єднуються з основою через прошарок спіненої речовини на основі еластомерів, а основа виконана з тканини, просоченої зв'язуючим. з Матеріалом керамічних пластин є безкиснева кераміка, наприклад карбід кремнію, карбід бору та композити на їх основі товщиною 8-12мм, яка має форму прямокутника, наприклад, квадрата із довжиною сторони, яка дорівнює 5-7 калібрів боєприпасу. В якості армуючого матеріалу основи використана тканина з параарамідних -1 волокон, "Кевлар", а зв'язуючим є поліуретанова композиція.To solve the problem, an armored panel containing ceramic plates, a base made of layered composite plastic and an outer layer made of polymer-binding fabric impregnated, in which, according to the invention, the ceramic plates are joined to each other without gaps on the sides, or with with gaps of 7 s not exceeding 0.25 mm, they are connected to the base through a layer of foamed material based on elastomers, and the base is made of fabric impregnated with a binder. with The material of the ceramic plates is an oxygen-free ceramic, for example, silicon carbide, boron carbide and composites based on them with a thickness of 8-12 mm, which has the shape of a rectangle, for example, a square with a side length equal to 5-7 calibers of ammunition. A fabric made of para-aramid-1 fibers, "Kevlar" is used as a reinforcing material of the base, and a polyurethane composition is used as a binder.

Матеріалом основи може бути також склопластик, в якому склотканина, наприклад, типу НІП-650 або То-660 іо) просочена фенолоформальдегідним зв'язуючим, наприклад, бакелітовим лаком типу ЛБС-1 або ЛБС-6. - Співвідношення товщини керамічних пластин та основи з шаруватого композиційного пластику становить 1,3--1,5. 1 Матеріалом спіненого прошарку, яким з'єднані керамічні пластини з основою та який є присутнім в зазорахThe material of the base can also be fiberglass, in which fiberglass, for example, type NIP-650 or To-660 io) is impregnated with a phenol-formaldehyde binder, for example, bakelite varnish of the type LBS-1 or LBS-6. - The ratio of the thickness of the ceramic plates and the layered composite plastic base is 1.3--1.5. 1 The material of the foamed layer, which connects the ceramic plates to the base and which is present in the gaps

Із між керамічними пластинами є поліуретанова композиція, наприклад, клей типу "Стик". Товщина спіненого прошарку між керамічними пластинами та основою не перевищує 1,5мМм.Between the ceramic plates there is a polyurethane composition, for example, "Stick" glue. The thickness of the foamed layer between the ceramic plates and the base does not exceed 1.5 mm.

Зовнішнім шаром броньової панелі є параарамідна тканина, наприклад, типу "Кевлар", а зв'язуючим - дв поліуретанова композиція.The outer layer of the armor panel is a para-aramid fabric, for example, of the "Kevlar" type, and the binder is a polyurethane composition.

Керамічні пластини в суміжних рядах броньової панелі розташовані так, що вони зміщені одна відносно одної (Ф) на відстань, що дорівнює половині довжини сторони пластини. т Броньова панель може бути виконана плоскою або мати криволінійну форму.Ceramic plates in adjacent rows of the armor panel are arranged so that they are offset relative to each other (F) by a distance equal to half the length of the side of the plate. t The armor panel can be made flat or have a curved shape.

Технічний результат досягається завдяки конструкції шарів, їх розташування і адгезивних властивостей бо З'єднуючого їх прошарку. З одного боку прошарок підвищує монолітність конструкції, з іншої - створює плавний перехід від шару з пружною деформацією, обумовленою крихкістю керамічних плит до шару з пластичною деформацією - основи, виконаної з армованої тканини і вододіючою здатністю розтягуватися. Завдяки цьому в основі руйнування йде більше завширшки, ніж в глибину, за рахунок чого і зменшується величина позаперешкодної деформації. Отже, броньова панель за спрощеної структури і зменшеної ваги має підвищені 65 дисипативні властивості, за рахунок чого досягається мінімалізація величини позаперешкодої деформації, що забезпечує мінімальний травматичний ефект для такого рівня захисту.The technical result is achieved thanks to the construction of the layers, their arrangement and adhesive properties of the interlayer connecting them. On the one hand, the interlayer increases the monolithic structure of the structure, on the other, it creates a smooth transition from a layer with elastic deformation due to the fragility of ceramic plates to a layer with plastic deformation - a base made of reinforced fabric and a water-active ability to stretch. Thanks to this, the base of the fracture is more wide than deep, due to which the amount of deformation outside the obstacle decreases. Therefore, the armored panel with a simplified structure and reduced weight has increased dissipative properties, due to which the amount of deformation beyond the obstacle is minimized, which provides a minimal traumatic effect for this level of protection.

На Фіг.1 зображена плоска броньова панель у перерізі.Fig. 1 shows a flat armor panel in cross-section.

На Фіг.2 показана панель криволінійної форми у перерізі.Fig. 2 shows a panel of curvilinear shape in cross-section.

Броньова панель містить зовнішній шар 1 з просоченої полімерним зв'язуючим тканини, керамічні пластини 2, зв'язані через прошарок З спіненої речовини на основі еластомерів з основою 4, виконаної з шаруватого композиційного пластика.The armor panel contains an outer layer 1 of fabric impregnated with a polymer binder, ceramic plates 2 connected through a layer of foamed material based on elastomers with a base 4 made of layered composite plastic.

Шаруватий композиційний матеріал основи 4 (Фіг.1 та Фіг.2) є підпором та поглинає кінетичну енергію кулі, внаслідок пластичної деформації та розшарування волокон тканини. Спінена речовина З виконує роль зв'язуючого, яке поєднує керамічні пластини та основу-підпор, а також виконує роль демпфуючого прошарку, що 7/0 бприяє нерозповсюдженню ударної хвилі на сусідні пластини. Окрім того, спінена речовина забезпечує вирівнювання керамічного шару 2 під час виготовлення блоку. Це дуже важливо для серійного характеру виробництва, оскільки дозволяє спростити селективний спосіб підбору товщини пластин при виготовленні панелі. Зовнішній композиційний шар 1 перешкоджає розлітанню уламків кераміки та, як наслідок, можливому травмуванню людини.The layered composite material of the base 4 (Fig. 1 and Fig. 2) is a support and absorbs the kinetic energy of the ball due to plastic deformation and delamination of fabric fibers. The foam substance C performs the role of a binder that connects the ceramic plates and the support base, and also acts as a damping layer, which 7/0 helps prevent the shock wave from spreading to the adjacent plates. In addition, the foamed substance ensures the alignment of the ceramic layer 2 during the manufacture of the block. This is very important for the serial nature of the production, as it allows to simplify the selective method of selecting the thickness of the plates during the production of the panel. The outer composite layer 1 prevents the scattering of ceramic fragments and, as a result, possible injury to a person.

Броньова панель забезпечує захист від куль автомату АК та гвинтівки СВД за відстані 5м. У цьому випадку величина позаперешкодої деформації складає до в8мм, що забезпечує мінімальний травматичний ефект для такого рівня захисту. Для прототипу, як показали випробування, вона доходить до 24мм.The armored panel provides protection against bullets from an AK machine gun and a SVD rifle at a distance of 5 m. In this case, the amount of deformation beyond the obstacle is up to 8mm, which provides a minimal traumatic effect for this level of protection. For the prototype, as the tests showed, it reaches 24 mm.

Мозаїчна конструкція броньової панелі забезпечує також високі показники живучості (до 9 улучень).The mosaic design of the armor panel also provides high survivability (up to 9 hits).

Використання полімерних композиційних основи та зовнішнього шару в конструкції броньової панелі 2о Забезпечує зберігання захисних властивостей після падіння з висоти 2м, під час використання за температури від -402С до ї402С, під дією атмосферних опадів або у разі занурення у воду.The use of a polymer composite base and outer layer in the design of the armor panel 2o Ensures the preservation of protective properties after a fall from a height of 2m, during use at temperatures from -402С to 402С, under the influence of atmospheric precipitation or in case of immersion in water.

Технологія виготовлення броньової панелі не вимагає використання складного технологічного устаткування та може бути застосована в умовах серійного виробництва. сThe production technology of the armored panel does not require the use of complex technological equipment and can be applied in the conditions of mass production. with

Claims

The formula of the invention of

1. An armor panel containing ceramic plates, a base of layered composite plastic and an outer layer of polymer-impregnated binder fabric, which is characterized by the fact that the ceramic plates with the lateral sides are joined to each other without gaps or with gaps not exceeding 0.25 mm, are connected to the base through a layer of foamed material based on elastomers, and the base is made of fabric impregnated with a binder. "-

2. The armor panel according to claim 1, which is characterized by the fact that the ceramic plates with a thickness of 8-12 mm have the shape of a rectangle or a square with a side length equal to 5-7 caliber ammunition. with

3. The armor panel according to any of claims 1, 2, which differs in that the ceramic plates are made of silicon carbide or boron carbide or composites based on them.

4. The armor panel according to any of claims 1-3, which is characterized by the fact that a fabric made of para-aramid fibers is used as the base fabric, and a polyurethane composition is used as the binder.

5. An armored panel according to any of claims 1-4, which differs in that "70" fiberglass is used as the base fabric, and phenol-formaldehyde binder is used as the binder. from the village

6. The armor panel according to any of claims 1-5, which is characterized by the fact that the ratio of the thickness of the ceramic plates and the layered composite plastic base is 1.3-1.5. :with"

7. The armor panel according to any of claims 1-6, which differs in that a polyurethane composition is used as a foam substance based on elastomers, which connects the ceramic plates to the base.

8. Armor panel according to claim 7, which is characterized by the fact that the thickness of the foamed layer between the ceramic -1 plates and the base does not exceed 1.5 mm.

9. The armor panel according to any one of claims 1-8, which is characterized in that the fabric material of the outer layer is io) para-aramid fibers. -

10. Armor panel according to any of claims 1-9, which is characterized by the fact that a polyurethane composition is used as a polymer binder of the outer layer. 1

11. The armor panel according to any one of claims 1-10, which is characterized in that the ceramic plates in adjacent rows Iz are located so that they are offset relative to each other by a distance equal to half the side of the plate.

12. The armor panel according to any of claims 1-11, which is characterized by the fact that it is made flat or has a curvilinear shape. F) ko 60 b5