баллистический мягкий защитный пакет

Формула изобретения

Баллистический мягкий защитный пакет, содержащий фронтальные и тыльные слои ткани саржевого, атласного или полотняного переплетения из высокопрочных, высокомодульных арамидных нитей равной линейной плотности по основе и утку с одинаковой продольной конфигурацией и коэффициентом крутки, не превышающим 4, отличающийся тем, что он дополнительно содержит средние слои ткани соответственно саржевого, атласного или полотняного переплетения, а фронтальные и тыльные слои состоят из единичных слоев с равной плотностью переплетения нитей и равной поверхностной плотностью, превышающей поверхностную плотность каждого из средних слоев, образуя симметричную относительно средних слоев конструкцию, при соотношении суммарной поверхностной плотности ткани фронтальных и тыльных слоев к суммарной поверхностной плотности ткани средних слоев, равном 0,32-2,85, при этом соотношение суммарного количества фронтальных и тыльных слоев к суммарному количеству средних слоев составляет 0,31-2,4, а соотношение плотности переплетения нитей каждого из фронтальных и тыльных слоев к плотности переплетения каждого из средних слоев равно 1,02-1,13.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам индивидуальной бронезащиты от поражения осколками и пулями короткоствольного оружия, в частности к мягким защитным пакетам, являющимся основной частью бронежилета.

Современный рынок предлагает широкий спектр мягких средств бронезащиты (защита от пуль, осколков, для скрытого, наружного, периодического и постоянного ношения), состоящих из нескольких слоев баллистической ткани, конструктивно собранных в защитный пакет [1].

Известны многослойные защитные тканевые пакеты, выполненные на основе арамидных нитей Кевлар, СВМ, Тварон [2]. Такие защитные средства способны останавливать пули и осколки, имеющие скорость до 500 м/с и энергию 300-500 Дж. Нити в структуре тканей пакета, разрушаясь и перемещаясь под воздействием пули, гасят ее скорость за счет высокой энергии разрыва и удерживают в массе бронежилета.

Однако многие известные защитные средства не обеспечивают требуемую защиту из-за нерациональной структуры защитного пакета или же из-за невысоких эксплуатационных свойств ткани, используемой для формирования пакета. Для большинства защитных средств характерны поперечные разрушения нитей при воздействии пули или осколка, малое энергопоглощение, значительная запреградная деформация.

Известны мягкие многослойные защитные панели фирмы Дюпон на основе арамидных, полиолефиновых или полибензоксазольных нитей [3]. Поверхностная плотность панелей из 40 слоев ткани составляет, как правило, 5,8-6,2 кг/м². Размер панелей 40,6×40,6 см. По меньшей мере, два слоя имеют пониженную плотность ткани с коэффициентом плотности 0,3-0,6. Сообщается, что показатель V₅₀ при баллистических исследованиях стойкости панелей против пуль со сплошной металлической оболочкой (FMJ) калибра 9 мм составляет около 530 м/сек.

Известны также средства индивидуальной защиты той же фирмы, содержащие внешние слои ткани с неплотным переплетением (коэффициент плотности менее 0,65) и внутренние более плотные слои с коэффициентом плотности, превышающим 0,9. Сообщается, что эти защитные средства эффективны как в отношении ножевого удара, так и от угрозы поражения метательными снарядами [4]. При испытании пакета из 24 фронтальных слоев с общей поверхностной плотностью 4,34 кг/м² и 22 тыльных слоев с общей поверхностной плотностью 5,08 кг/м², показатель V₅₀ составил 573 м/сек.

Известны многослойные гибкие пулеудерживающие средства защиты, выполненные из волокнистого материала высокой прочности и удлинением более 2,2%, модулем свыше 270 г/дтекс и прочностью 20 г/дтекс [5]. Фронтальные 10 слоев ткани имеют общую поверхностную плотность 1,27 кг/м², а 18 тыльных - 4,0 кг/м². Сообщается о хороших баллистических свойствах, V₅₀ составляет 478 м/сек.

Известен мягкий защитный пакет, сформированный из тканей на основе высокопрочных арамидных нитей одной линейной плотности по основе и утку, с коэффициентом крутки, не превышающим 4. При этом количество нитей в ткани на единицу ширины в обоих направлениях одинаково [6]. Результаты испытаний пакета из 13 слоев ткани размером 25×25 см и поверхностной плотностью 2,21 кг/м² показывали высокую баллистическую стойкость при высокой равномерности обрыва нитей основы и утка в зоне удара.

Однако высокое усилие при перемещении нитей в плоскости ткани ведет к поперечному их разрушению и, следовательно, к малому поглощению энергии пули. В итоге для повышения защитных свойств пакета приходится увеличивать число слоев ткани, что в свою очередь ведет к снижению его тактико-технических характеристик.

Повысить эксплуатационные характеристики, в частности увеличить сопротивление пробитию, повысить эффективность рассеивания энергии удара в сочетании с низкой массой пакета, удалось благодаря разработке [7], согласно которой между фронтальными и тыльными слоями ткани из высокопрочных арамидных нитей расположены слои из множества фрагментов тканей, уложенных в каждом слое внахлест по отношению друг к другу и скрепленных между собой слабопрочными нитями. По отношению к средству поражения фронтальные и тыльные слои выполнены из тканей, имеющих усиленные в 2-6 раз нити по основе и утку, причем раппорт переплетения тканей и усиление нитей в них в направлении от фронтальных к тыльным слоям уменьшается. Слои могут быть выполнены цельнокроеными по принципу лоскутного одеяла [8]. К недостаткам такой защитной структуры следует отнести наличие стежков, скрепляющих фрагменты ткани, что ухудшает способность удерживать пулю при ее попадании в стежки. Возможное сминание фрагментов ткани и разрыв нитей, скрепляющих фрагменты в каждом из слоев, также ухудшает ее защитные характеристики.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является защитный пакет [7], в котором ткань выполнена из высокопрочных, высокомодульных арамидных нитей саржевого, атласного или полотняного переплетения, равной линейной плотности по основе и утку с одинаковой продольной конфигурацией, равным количеством нитей на единицу ширины в обоих направлениях и коэффициентом крутки, не превышающим 4.

В основу данного изобретения положена задача разработки конструкции защитного бронепакета, обеспечивающего максимальную реализацию свойств арамидных нитей в тканях бронепакета, а именно равноплотности и равнодеформативности нитей по основе и утку. Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении баллистической стойкости бронепакета, уменьшении количества слоев ткани в пакете, снижении веса, повышении эксплуатационных характеристик.

Для решения поставленной задачи в известной конструкции защитного тканевого пакета, содержащего последовательно расположенные фронтальные и тыльные слои ткани саржевого, атласного или полотняного переплетения из высокопрочных арамидных нитей равной линейной плотности по основе и утку с одинаковой продольной конфигурацией, равной плотностью переплетения нитей и коэффициентом крутки, не превышающим 4, пакет дополнительно сдержит средние слои ткани, соответственно саржевого, атласного или полотняного переплетения, а фронтальные и тыльные слои ткани состоят из единичных слоев с равной плотностью переплетения нитей и равной поверхностной плотностью, превышающей поверхностную плотность каждого из средних слоев, образуя симметричную относительно средних слоев конструкцию при соотношении суммарной поверхностной плотности ткани фронтальных и тыльных слоев к суммарной поверхностной плотности ткани средних слоев, равном 0,32-2,85.

Соотношение суммарного количества фронтальных и тыльных слоев к суммарному количеству средних слоев составляет 0,3-2,4, а соотношение плотности переплетения нитей каждого из фронтальных и тыльных слоев к плотности переплетения нитей каждого из средних слоев - 1,02-1,13.

Для подтверждения технического результата были сформированы пакеты размером 380×380 мм симметричной конструкции из ткани саржевого, атласного и полотняного переплетения. Ткани изготовлены из арамидной нити Русар с линейной плотностью 29,4 текс и круткой 50 кр/метр.

Плотность переплетения (суммарное значение количества нитей по основе и утку в 1 см²) составляет для указанных поверхностных плотностей, соответственно 35,4; 36; 38,8; 40 нитей в 1 см ².

Для испытаний подобрана серия пакетов с поверхностной плотностью каждого из фронтальных и тыльных слоев, превышающей поверхностную плотность каждого из средних слоев на величину, кратную 5. Изготовленные пакеты были подвергнуты обстрелу имитатором осколка RCC** массой 2 грана (129 мг) с дистанции 2,3 метра для определения показателя 50% непробития пакета V ₅₀, по которой рассчитывали удельную баллистическую стойкость пакетов. Одновременно проведены сравнительные испытания монопакетов из тканей, входящих в пакеты симметричной конструкции.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Как видно из результатов испытаний, пакеты симметричной конструкции, в которых средние слои имеют пониженную относительно фронтальных и тыльных слоев поверхностную плотность, превосходят по баллистической стойкости равноплотные монопакеты, изготовленные только из одного типа тканей, входящих в симметричный пакет. При этом снижаются весовые характеристики пакетов.

№ п/п	Конструкция пакета, (количество слоев, вид переплетения* поверхн. плотн. единичного слоя, г/м2)	Поверхн. плотн. пакета кг/м2	Отношение суммарной поверхн. плотн (СПП) фронт. и тыльных слоев к СПП средн. слоев	Отношение плотн. переплетен. фр. и тыл. слоев к плотн. переплетен. средних слоев	Отношение количества фрон. и тыл. слоев к количеству средних слоев	V50, м/с	Удельная баллистич. стойкость
1	2	3	4	5	б	7	8
1.	4S110+26S105+4S110	3,61	0,322	1,017	0,308	845	234,1
2.	12S110+10S105+12S110	3,69	2,514	1,017	2,4	852	230,9
3.	8S125+18S115+8S125	4,07	0,966	1,03	0,89	867	213
4.	12S125+10S115+12S125	4,15	2,61	1,03	2,4	883	212,8
5.	12S115+10S105+12S115	3,81	2,63	1,113	2,4	857	225
6.	8S125+18S110+8S125	3,98	1,01	1,11	0,89	870	218,6
7.	4S125+26S110+4S125	3,86	0,35	1,11	0,308	860	222,8
8.	12S125+10S105+12S125	4,05	2,85	1,13	2,4	862	212,8
9.	10S125+22S110+10S125	4,92	1,033	1,11	0,91	936,7	190,4
10. сравн.	39S125 монопакет	4,88				853,4	174,8
11. сравн.	44S110 монопакет	4,84				871,3	180
12.	6А145+14А135+6А145	3,63	0,92	1,071	0,86	859	236,6
13. сравн.	25А145 монопакет	3,64				815	223,9
14 сравн.	27А135 монопакет	3,67				808	220,1
15.	11Р85+26Р75+11Р85	3,84	0,96	1,136	0,85	849	221,1
16. сравн.	45Р85 монопакет	3,87				791	204,4
17. сравн.	51Р75 монопакет	3,90				806	206,7
*) S - саржа, А - атлас, Р - полотно.
**) осколок RCC представляет собой металлический цилиндр с диаметром, равным высоте, подходящий к мишени торцом.

Источники информации

1. В.И.Байдак, О.Ф.Блинов и др. под общ. Ред. В.Г.Михеева Концептуальные основы создания средств индивидуальной защиты. Ч.1 Бронежилеты. Изд. «Вооружение. Политика. Конверсия", М. 2003 г.

2. М.В.Сильников, В.А.Химичев Средства индивидуальной бронезащиты, С.-Петерб., 2000 г.

3. Пат. РФ 2284005, 2006 г., пат. США 6610617, 2003 г., пат. Канады 2442617, 2002 г.

4. Пат. РФ 2267735, 2006 г., пат. США 6475936, 2002 г.

5. Пат. США 6103646, 2000 г.

6. Пат. РФ 2126856, 1999 г.

7. Пат. РФ 2175035, 2001 г.

8. Пат. РФ 2251651, 2003 г.