бронезащитная конструкция

Формула изобретения

Бронезащитная конструкция, включающая лицевой и тыльный слои из многослойного высокомодульного материала, пропитанные эластичным связующим, и расположенный между ними энергоемкий керамический слой с высокой ударной вязкостью из элементов, соединенных друг с другом боковыми стенками в один слой, отличающаяся тем, что масса элемента бронезащитной конструкции соответствует величине энергетического воздействия

m = kw,

где m - масса элемента бронезащитной конструкции, кг;

w - величина энергетического воздействия, Дж;

k - коэффициент пропорциональности, равный 30 10^-6 - 60 10^-6 кг/Дж,

а элементы выполнены в виде шестигранных плиток толщиной, определяемой соотношением



где S - толщина элемента, мм;

w - величина энергетического воздействия, Дж;

- прочность материала при статическом изгибе, МПа;

k₁ - коэффициент пропорциональности, равный 0,8 - 1,2 (МПа мм)/Дж.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области военной техники, в частности к бронезащитным конструкциям, используемым в корпусах боевых машин и в пуленепробиваемой одежде, например бронежилетах.

Известна броня для защитного жилета, состоящая из последовательно расположенных слоев ткани из высокомодульного волокна, пропитанного полимерным связующим, и войлока из натуральных или искусственных волокон, при этом в броню дополнительно введен слой войлока из натуральных или искусственных волокон, расположенный между слоями ткани из высокомодульного волокна и слоями ткани из волокна, пропитанного полимерным связующим (см. SU авторское свидетельство N 1784830, F 41 H 1/02, 1992).

Однако эффективность защиты от средств поражения этой брони недостаточна вследствие низкой энергоемкости защитных слоев.

Известен бронеэлемент композиционный керамический армированный баллистической тканью, представляющий собой конструкцию, собранную из элементов прямоугольной формы. Характеристики бронеэлемента: удельная плотность 3,80 г/см³, предельная прочность 320 МРа, твердость 1380 кг/мм², трещиностойкость 3,5 МРа/м^1/2, скорость звука 10,2 м/с (см. реклама фирмы RAMI CERAMIC INDUSTRIES LTD Израиль).

Этот бронеэлемент обладает по сравнению с известными высокой противоснарядной стойкостью, живучестью, а также высокой противопульной стойкостью.

Однако противодействие средствами поражения этого бронеэлемента недостаточно вследствие низкой энергоемкости защитных слоев.

Наиболее близким к заявляемой бронезащитной конструкции является бронежилет на основе керамики и органопласта, в котором последовательно расположены слои керамики, протектора и органопласта. Слой керамики включает керамические прямоугольные бронеэлементы общей площадью 250300 мм, толщиной не более 15 мм, цилиндрической формы с радиусом кривизны 250-300 мм, (см. реклама, г. Обнинск, Россия, паспорт ОТИ 881ПС 1993 г. "Бронеэлементы композиционные керамические".)

Высокие баллистические свойства керамики, эффективная работа органопласта на растяжение и скольжение нити при динамической нагрузке, а также специальная конструкция протектора обеспечивают высокие бронезащитные свойства бронежилета от воздействия пуль.

Однако описанная конструкция не обеспечивает максимальных эксплуатационных характеристик, в том числе бронестойкости, живучести, противоосколочной стойкости.

Это объясняется тем, что в условиях жесткого точечного удара и концентрации нагрузки происходит диссипация энергий удара. Разрушение материала зависит от свойств самого материала, его ударной вязкости, а также от его динамической энергоемкости и кинетической энергии пули, снаряда. Если кинетическая энергия пули, снаряда превышает предельно допустимый порог энергии, достаточный для разрушения керамики, то она разрешается, а если кинетическая энергия пули, снаряда меньше предельно допустимого порога энергии, то происходит частичное разрушение бронезащитной конструкции и пуля или снаряд застревают в ней, вызывая лишь частичное разрушение.

Под воздействием точечного удара происходит перемещение плитки или всей конструкции в направлении, параллельном направлению удара. При этом указанное смещение отдельных плиток относительно всей конструкции больше, нежели всей конструкции и соответственно динамическая энергоемкость отдельных плиток больше, чем всей конструкции. Если сравнить динамическую энергоемкость прямоугольных плиток и шестигранных, то прямоугольные плитки обладают меньшей динамической энергоемкостью, т.к. смещение их под воздействием точечного удара меньше, чем шестигранных плиток.

Используя бронезащитную конструкцию в виде отдельных элементов, искусственно создаются изолированные участки керамической бронезащитной конструкции, способные при воздействии точечного удара перемещаться и обуславливать эффект высокой динамической энергоемкости. По сравнению с прототипом в предлагаемой бронезащитной конструкции зафиксирована зависимость массы элемента от величины энергетического воздействия, а также найдена зависимость между толщиной шестигранных плиток и отношением величины энергетического воздействия к прочности материала при статическом изгибе. Все вышеперечисленные признаки обусловливают по сравнению с прототипом более высокую динамическую энергоемкость. Кроме того, прямоугольные пластины имеют в сборном виде значительную протяженность стыков, что снижает бронестойкость и живучесть конструкции.

Заявляемое изобретение направлено на повышение бронестойкости и живучести.

Для достижения поставленной цели предлагаемая бронезащитная конструкция включает лицевой и тыльный слои из многослойного высокомодульного материала, пропитанные эластичным связующим и расположенный между ними энергоемкий керамический слой с высокой ударной вязкостью из элементов, соединенных друг с другом боковыми стенками в один слой. Масса элемента бронезащитной конструкции соответствует величине энергетического воздействия по уравнению

m = kw

где

m - масса элемента бронезащитной конструкции, кг;

w - величина энергетического воздействия, Дж;

k - коэффициент пропорциональности, равный 3010^-6 - 6010^-6 кг/Дж.

Элементы выполнены в виде набора шестигранных плиток толщиной, определяемой соотношением



где

S - толщина элемента, мм;

w - величина энергетического воздействия, Дж.

- прочность материала при статическом изгибе, МПа;

k₁ - коэффициент пропорциональности, равный 0,8-1,2 (МПамм/Дж).

При воздействии энергетического удара пули, снаряда и точечной концентрации нагрузки происходит поглощение энергии энергоемкости слоями из многослойного высокомодульного материала и керамического слоя с высокой ударной вязкостью.

При этом многослойный высокомодульный материал и эластичное полимерное связующее обеспечивают частичное поглощение энергии удара благодаря эластичной деформации. Керамический энергоемкий слой, представляющий собой набор шестигранных элементов, в условиях жесткого энергетического удара, поглощает энергию при наличии частичного разрушения благодаря тому, что отдельные элементы шестигранной формы, обладая высоко динамической энергоемкостью, перемещаются относительно всей бронезащитной конструкции в месте воздействия точечного удара пули, снаряда.

Выбранное соотношение толщины элемента обеспечивает максимальные эксплуатационные характеристики, в том числе живучесть и бронестойкость. В случае увеличения энергетического воздействия целесообразно увеличить массу бронезащитной конструкции в соответствии с предлагаемым уравнением.

При осуществлении изобретения достигается повышение бронестойкости, повышение живучести, улучшение массогабаритных характеристик.

В результате решения этих задач достигается технический результат: предотвращение разрушения бронебетонной конструкции. На чертеже изображен общий вид бронезащитной конструкции.

Бронезащитная конструкция содержит лицевой 1 и тыльный 2 слои из многослойного высокомодульного материала, пропитанные эластичным связующим и расположенный между ними энергоемкий керамический слой, состоящий из элементов шестигранной формы 3, соединенных друг с другом боковыми стенками.

Форма и размеры бронезащитной конструкции зависят от обороняемых объектов. Конструкция может быть плоской, цилиндрической, сферической. В случае выполнения панели цилиндрической и сферической формы прессование элементов производится на специальных пресс-формах, обусловливающих необходимый радиус вогнутости, а кромки боковых стенок выполнены со скосами ~ 6%.

Зависимость между массой и толщиной элемента бронезащитной конструкции и величины энергетического воздействия найдена опытным путем.