БРОНЕЭЛЕМЕНТ Российский патент 1998 года по МПК F41H1/02 F41H5/04 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к броневой защите, и может быть применено для защиты людей и транспортных средств от пулевых поражений.

Известны броневые устройства (FR, патент 2053683, кл. F 41 H 5/00 и GB, заявка N 1318351, кл. F 41 H 5/04), содержащие керамическую пластину, например, из карбида бора, установленную с помощью клея на металлической подложке, например, из алюминиевого сплава. Металлическая подложка может быть загнута на боковую поверхность керамической пластины.

Недостатком таких устройств являются значительные массогабаритные характеристики, в частности, поверхностная плотность составляет 60-75 кг/м².

Известен бронеэлемент, содержащий керамическую плитку, заключенную в слоистую оболочку из ткани, пропитанной синтетическим полимером (US, патент, 4911061, кл. F 41 H 5/02).

Массогабаритные характеристики такого бронеэлемента значительно ниже, чем у бронеэлементов, указанных выше, из-за замены металлической подложки на ткань, однако он не обеспечивает защиту объекта при попадании в него 2-3 пуль калибра 5,45 и 7,62 автоматов АК-74 и АКМ соответственно.

Известен бронеэлемент, содержащий керамическую пластину, установленную на слоистой подложке из волокнистого материала, например, стеклоткани, пропитанной клеем на основе полиэстера. Для исключения расслаивания при ударе, подложка путем загиба охватывает боковую поверхность керамической пластины (US патент 3859892, кл. F 41 H 5/04).

Массогабаритные характеристики такого бронеэлемента сравнимы с бронеэлементом (US, патент 4911061, кл. F 41 H 5/02). Однако при попадании пули в любую точку бронеэлемента под действием ударной волны трещина распространяется по всей его поверхности, вследствие чего нарушается конструкционная прочность бронеэлемента и имеет место большое запреградное воздействие. Повторное попадание пули в этот бронеэлемент приводит к его пробитию.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному решению является бронеэлемент, содержащий керамическую пластину, установленную на слоистой подложке, слой пластичного материала и слоистую оболочку из высокомодульной органической ткани, причем слоистая подложка выполнена из композиционного материала и охватывает керамическую пластину по боковым поверхностям (PCT заявка WO 95/10751, кл. F 41 H 5/04, 20.04.95-прототип).

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является повышение защитных свойств бронеэлемента и сохранение конструкционной прочности при повторном попадании в него пули.

Технический результат, полученный при использовании изобретения, выражается в обеспечении защиты объекта от бронебойных пуль калибра 7 ,62 мм при выстреле с расстояния 3-10 м. Поверхностная плотность бронеэлемента составляет 29-32 кг/м² при толщине 18 мм. Запреградное воздействие - не более 15 мм. Обеспечивается защита объекта от 2-3 бронебойных пуль калибра 7,62 мм АКМ и 3-4 бронебойных пуль калибра 5,45 мм АК-74.

Для решения поставленной задачи в известном бронеэлементе, состоящем из керамической пластины, установленной на слоистой подложке, выполненной из композиционного материала и охватывающей керамическую пластину по боковой поверхности, согласно изобретению керамическая пластина выполнена из набора керамических плиток, установленных боковыми торцами друг к другу и разделенных слоем пластичного материала, и на всей поверхности керамической пластины также установлен слой пластичного материала. Слой из пластичного материала дополнительно может быть установлен на керамической пластине с подложкой по всей поверхности. В качестве пластичного материала может быть использован пластичный полимер. Керамическая пластина на подложке заключена в слоистую оболочку из высокомодульной органической ткани, пропитанной клеем.

При попадании пули в одну из составляющих пластину керамических плиток происходит ее разрушение. Разрушение плитки сопровождается ударной и звуковой волнами. Расположение между керамическими плитками слоя пластичного материала и размещение на керамической пластине слоя пластичного материала позволяет устранить трещинообразование во всей пластине. Это объясняется образованием гидростатической системы (жидкость, заключенная в замкнутый объем) в момент сжатия пластичного слоя от ударной волны. При этом пластичный слой приобретает свойства жидкости и равномерно распределяет пиковые нагрузки по зазорам между разрушенной и целыми плитками. В случае, если зазор между плитками меньше 0,03 диаметра пули, то возможно выполнение разделительного слоя из пластичного полимера, нанесенного распылением частиц полимера из "кипящего слоя". Слой пластичного материала, нанесенный на поверхность керамической пластины, "улавливает" осколки пули и керамики и сохраняет конструкционную прочность бронеэлемента при попадании 2-4 пуль. Обладая низкой температурой плавления (180-2000^oC), пластичный слой оплавляется в месте контакта пули и керамики, при этом входное отверстие в оболочке заплавляется и обратного выброса осколков не происходит. Внешняя слоистая оболочка из высокомодульной ткани, пропитанной клеем, исключает возможный разлет осколков керамики и пули и гасит их кинетическую энергию.

Дополнительный слой из пластичного материала, нанесенный на керамическую пластину с подложкой по всей поверхности, выполняет функцию смазки между керамической плиткой с подложкой и внешней оболочкой. Наличие этого слоя исключает возможный разрыв слоев внешней оболочки из высокомодульной органической ткани при ее трении о края керамической плитки с подложкой под действием нагрузки, возникающей при ударе пули, что значительно повышает надежность бронеэлемента.

Совокупность заявляемых признаков позволяет создать бронеэлемент с поверхностной плотностью 29-32 кг/м² при толщине не более 18 мм, который защищает объект от 2-3 пуль БЗ калибра 7,62 мм автомата АК-74 при выстреле с расстояния 3-10 м.

Заявляемый бронеэлемент схематично изображен на чертеже, где 1 - керамическая пластина, состоящая из керамических плиток 2, между которыми расположен слой 3 из пластичного материала. Керамическая пластина 1 установлена на подложке 4 из композиционного материала, охватывающей боковую поверхность пластины 1. На керамической пластине 1 установлен слой 5 из пластичного материала. Внешняя слоистая оболочка 6 выполнена из высокомодульной органической ткани, пропитанной клеем.

Действие бронезащитного элемента заключается в следующем: пуля внедряется в защитный слой оболочки 6, пробивает его и вступает в контакт в одной из четырех керамических плиток. При этом происходит разрушение до 80% пули и ее торможение. Керамическая плитка 2 разрушается, но разделительный слой 3 гасит энергию ударной и звуковой волны, что предотвращает разрушение соседних плиток 2. Слой 5 из пластичного материала удерживает осколки керамики и пули от разлета, тем самым устраняя обратный выброс и разрыв оболочки 6. Слоистая подложка 4 с оболочкой 6 окончательно гасят кинетическую энергию осколков пули и керамики, задерживая их внутри бронеэлемента.

Промышленную применимость заявляемого бронеэлемента подтверждают опытные данные. Для примера рассмотрим два бронеэлемента заявляемой конструкции.

Пример 1. Испытан тремя выстрелами с расстояния 3,5 м из автомата АКМ калибра 7,62 мм, тип пули БЗ, скорость пули 760 м/с.

Бронеэлемент выполнен:
керамическая пластина из четырех плиток, изготовленная методом горячего прессования из карбида бора; в зазоре между плитками установлен слой полиэтилена;
слой полиэтилена на керамической пластине, нанесенный распылением частиц полимера из "кипящего слоя";
слоистая подложка в виде коробочки из высокомодульной органической ткани, пропитанной клеем на эпоксидном связующем горячего отверждения;
внешняя слоистая оболочка из высокомодульная органической ткани на эпоксидном связующем, выполненная намоткой.

Размер бронеэлемента - 97х97х18 мм.

Поверхностная плотность - 29 кг/м².

Запреградное воздействие после попадания первой пули - 9 мм второй пули - 11 мм, третьей пули - 15 мм.

При обследовании бронеэлемента установлено, что бронеэлемент не пробит насквозь после попадания трех пуль, осколки пуль находятся внутри бронеэлемента;
Пример 2. Испытан четырьмя пулями с расстояния 3,5 м из автомата АК-74 калибра 5,45 мм, тип пули ПС, скорость пули 870 м/с.

Бронеэлемент выполнен:
керамическая пластина из четырех плиток, изготовленная методом горячего прессования из карбида бора; в зазоре между плитками установлен слой полиэтилена;
слой полиэтилена на керамической пластине, нанесенный распылением частиц полимера из кипящего слоя;
слоистая подложка в виде коробочки из высокомодульной органической ткани, пропитанной клеем на эпоксидном связующем горячего отверждения;
внешняя слоистая оболочка из высокомодульной органической ткани на эпоксидном связующем, выполненная намоткой;
Размер бронеэлемета - 97х97х18 мм.

Поверхностная плотность - 29 кг/м².

Запреградное воздействие после попадания первой пули 9 мм, второй пули - 9 мм, третьей пули - 11 мм, четвертой пули - 15 мм.

При обследовании бронеэлемента установлено, что бронеэлемент не пробит насквозь после попадания четырех пуль, осколки пуль находятся внутри бронеэлемента.

После каждого выстрела проводилось рентгенографирование бронеэлементов.

Опытная проверка подтвердила достижение указанного технического результата: разработанный бронеэлемент обеспечивает защиту от 3-4 пуль из автомата Калашникова калибров 7,62 и 5,45 мм с расстояния 3,5 м. Поверхность плотность бронеэлемента 29-32 кг/м². Запреградное воздействие 9-15 мм.

Изобретение относится к индивидуальным и транспортным средствам защиты. Сущность изобретения заключается в том, что бронеэлемент состоит из керамической пластины, выполненной из набора керамических плиток, установленных боковыми торцами друг к другу с зазором между собой, составляющим меньше 0,03 диаметра пули. При этом на всех поверхностях керамических плиток и в зазорах установлен слой пластичного материала. Сама керамическая пластина установлена на слоистой подложке из высокомодульной органической ткани, охватывающей пластину по боковой поверхности. 1 ил.

Бронеэлемент, содержащий керамическую пластину, установленную на слоистой подложке, слой пластичного материала и слоистую оболочку из высокомодульной органической ткани, причем слоистая подложка выполнена из композиционного материала и охватывает керамическую пластину по боковым поверхностям, отличающийся тем, что керамическая пластина выполнена из набора керамических плиток, установленных боковыми торцами друг к другу с зазором между собой, составляющим меньше 0,03 диаметра пули, при этом слой пластичного материала установлен в указанных зазорах и на всех поверхностях керамических плиток.