МНОГОСЛОЙНАЯ БРОНЕПРЕГРАДА Российский патент 2002 года по МПК F41H5/04 

Изобретение относится к конструкции многослойной бронепреграды, защищающей от воздействия бронебойных пуль, для использования, например, в качестве бронепанелей танков, вертолетов или других транспортных средств.

Современные конструкции многослойных бронепреград (патенты Германии N 2359122, МКИ Р 41 Н 5/04, 1987; США 4813334, НКИ 89-36.02, 1989; США 4928575, НКИ 89-36.02, 1994; США 5402703, НКИ 89-36.02, 1995) включают два основных элемента: высокотвердый лицевом слой, необходимый для дробления сердечника бронебойных пуль, и один или несколько слоев подложки, необходимых для поглощения осколков сердечника и частиц лицевого слоя. Использование в качестве высокотвердого лицевого слоя керамических пластин при действии бронебойных пуль, как правило, дает существенный, например по сравнению с высокотвердой сталью, выигрыш по весовым затратам, что особенно важно для транспортных средств и, в частности, для летательных аппаратов.

В то же время эффективность работы бронепреграды в целом и ее стоимость существенно зависят от конструкции и материалов подложки, и получить минимальные весовые и стоимостные характеристики бронепреграды можно только при оптимальном сочетании параметров керамики и подложки.

Достаточным препятствием к внедрению бронезащиты на основе керамики на реальном изделии могут также быть сложность ее изготовления и размещения, стоимость исходных материалов и бронезащиты в целом, тем более что сложность конструкции, как правило, приводит к уменьшению ее надежности и увеличению ее стоимости.

Конструкция бронепреграды по патенту США 4928575 "Система повышения живучести" включает наружное эластичное покрытие из силиконо-резиновой основы с вкраплением материала, снижающего отражение электромагнитного, инфракрасного и т.п. излучений, и одного или двух слоев из керамических плиток. Подложкой служит тонкая стальная стенка корпуса танка. Для крепления эластичного покрытия к керамическим плиткам и плиток к стенке корпуса использована система из двух типов слоев материала: имеющего крючкообразные и имеющего петлеобразные элементы, позволяющие закреплять и отделять керамические плитки и наружное покрытие при необходимости их замены.

Кроме сложности и высокой стоимости конструкции необходимо отметить сомнительную возможность надежной установки новых керамических шестиугольных плиток в процессе ремонта.

Известная конструкция многослойной броневой панели, наиболее близкая к заявляемой (патент США 4813334; НКИ 89-36.2; публ. 1989), включает трехслойный сандвич из металлических пластин толщиной 2 мм, слой керамических плиток толщиной 8 мм с наружной стороны сандвича, слой армированного волокном пластика с тыльной стороны сандвича и возможный дополнительный металлический слой на лицевой стороне керамического слоя, связанные между собой с помощью сильного адгезива.

Конструкция характерна весьма сложной технологией изготовления при достаточно большой удельной массе и, очевидно, высокой стоимостью.

В предлагаемом изобретении решается задача создания бронепреграды для зашиты от бронебойных пуль, обладающей простотой конструкции и технологии изготовления, небольшой массой, невысокой стоимостью, стойкостью к внешним воздействиям в эксплуатационном диапазоне температур, влажности, вибраций, перегрузок, приемлемой для реализации на транспортных средствах, в особенности на вертолетах, и обеспечивающей стойкость по "6а" классу защиты по ГОСТ Р 50963-96 РФ и соответствующим классам стандартов США и Европы.

Поставленная задача достигается за счет того, что в многослойной бронепреграде, содержащей подложку из алюминиевого сплава, слой примыкающих друг к другу керамических пластин из оксида алюминия и наружную облицовку, склеенные между собой, - толщина керамических пластин составляет 0,8-1,2 толщины подложки, при этом подложка выполнена из алюминиевого сплава с пределом прочности при растяжении не менее 320 МПа, с относительным удлинением после разрыва не менее 15% и с твердостью по Бринелю d_отп=3,7-4,0 мм, а керамические пластины выполнены из оксида алюминия с плотностью 3,3•10³-3,9•10³кг/м.

Керамические пластины скреплены с наружной облицовкой, подложкой и между собой в слое в местах примыкания их торцев друг к другу с помощью клея с плотностью 1•10³-2•10³кг/м³, при этом толщина клеевого слоя между керамическими пластинами не превышает 0,5 мм, а между этими пластинами и подложкой не превышает 0,7 мм. Наружная облицовка выполнена из двух слоев ткани, например стеклоткани.

Данные конструктивные соотношения и оптимальные характеристики материалов подложки, керамики и клеевого слоя получены на основании большого числа многофакторных экспериментов и неоднократно подтверждены экспериментально. В предложенной комбинации четырехслойной бронепреграды повышается эффективность работы материала подложки, которая поглощает энергии осколков сердечника пули и частей керамики за счет сочетания характеристик прочности, пластичности, твердости, а также толщины подложки.

Материалы с требуемыми характеристиками могут быть подобраны среди существующих марок, например оксид алюминия марки Б-6 для керамических пластин, или получены путем технологической доработки существующих марок, например алюминиевый сплав АМГ-6 с требуемыми характеристиками может быть получен путем его отжига.

Как показывает опыт, площадь зоны стыков бронепреграды (в ней стойкость брони ниже, чем вне этой зоны) для пуль калибра 7,62 мм невелика. Эта площадь может быть еще больше уменьшена при малом зазоре между керамическими пластинами и при заполнении этого зазора составом с относительно высокой плотностью, а также при некотором увеличении общей толщины пластин керамики. Кроме того, проблема стыков при стрельбе по движущейся цели (транспортному средству и, в особенности, по летящему вертолету) практически отсутствует, так как угол встречи пули с броней, близкий к нормали, к поверхности брони весьма маловероятен.

Таким образом, для дополнительного повышения эффективности работы сил сопротивления бронепреграды в целом по разрушению пуль и торможению их осколков пластины керамики должны быть уложены вплотную друг к другу. Технологический зазор между торцами этих пластин должен быть не более 0,5 мм и заполнен специальным клеем с плотностью 1•10³-2•10³кг/м, например герметикой ВИТЭФ-1. Это способствует определенному увеличению объема разрушающихся керамических элементов бронепреграды, вовлекаемых в процесс поглощения энергии пуль.

Повышение стойкости бронепреграды достигается также за счет выполнения клеевого слоя между керамическими пластинами и подложкой толщиной не более 0,7 мм с заполнением его клеем с плотностью 1•10³-2•10³кг/м³, например герметикой ВИТЭФ-1.

Лицевые осколки, образующиеся в результате взаимодействия пуль с бронепреградой, в большинстве своем удерживаются наружной облицовкой керамических пластин, выполненной из двух слоев ткани, например стеклоткани Т-10-80.

На чертеже изображено сечение фрагмента многослойной бронепреграды, где 1 - керамические пластины, 2 - подложка, 3 - клеевой слой, 4 - наружная облицовка.

Керамические пластины 1 выполнены из оксида алюминия с плотность 3,3•10³-3,9•10³кг/м, например, марки Б-6. Пластины 1 имеют толщину А=7-8 мм. С помощью клея с плотность 1•10³-2•10³ кг/м³, например герметика ВИТЭФ-1, они прикреплены к подложке 2. Подложка 2 выполнена из алюминиевого сплава, например АМГ-6, с оптимальным сочетанием характеристик: предел прочности при растяжении (δ_в)-320 МПа, относительное удлинение после разрыва (δ) - 15%, твердость (НВ) d отп.=3,7-4,0 мм и толщиной В=7-8 мм. Соотношение толщины "А" керамической пластины 1 и толщины "В" металлической подложки 2 должно находиться в диапазоне А/В=0,8-1,2. Толщина "В" слоя герметика 3 между керамическими пластинами 1 и металлической подложкой 2 при плотности герметика 1•10³-2•10³кг/м³ не превышает 0,7 мм, а толщина слоя герметика в технологическом зазоре "а" между торцами примыкающих друг к другу керамических пластин 1 составляет не более 0,5 мм. Наружная облицовка 4 выполнена из двух слоев стеклоткани Т-10-80 и приклеена с наружной стороны керамических пластин 1.

Проведенные многофакторные эксперименты показали, что указанные характеристики используемых материалов и приведенных соотношений толщин подложки, керамических пластин и клеевого слоя являются оптимальными для обеспечения требуемой стойкости бронепреграды. Бронепреграда, изготовленная согласно данной заявке, выдержала баллистические испытания на заявленную стойкость по "6а" классу защиты по ГОСТ Р 50963-96 РФ.

Изобретение относится к конструкции многослойной бронепреграды, защищающей от воздействия бронебойных пуль, для использования, например, в качестве бронепанелей танков, вертолетов или других транспортных средств. Многослойная бронепреграда содержит подложку из алюминиевого сплава, слой примыкающих друг к другу керамических пластин из оксида алюминия и наружную облицовку. Толщина керамических пластин составляет 0,8-1,2 толщины подложки, при этом подложка выполнена из алюминиевого сплава с пределом прочности не менее 340 МПа, с удлинением на разрыв не менее 15% и с твердостью 3,7-4,0 мм, а керамические пластины выполнены из оксида алюминия с плотностью 3,3-3,9 г/см³. Керамические пластины скреплены с наружной облицовкой, подложкой и между собой в слое в местах примыкания их торцов друг к другу с помощью клея с плотностью 1-2 г/см³, толщина клеевого слоя между керамическими пластинами не превышает 0,5 мм, а между этими пластинами и подложкой не превышает 0,7 мм. Наружная облицовка выполнена из двух слоев ткани, например стеклоткани. Использование изобретения обеспечивает простоту конструкции и технологи ее изготовления, а также необходимую стойкость при защите от бронебойных пуль. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Многослойная бронепреграда, содержащая подложку из алюминиевого сплава, слой примыкающих друг к другу керамических пластин из оксида алюминия и наружную облицовку, склеенные между собой, отличающаяся тем, что толщина керамических пластин составляет 0,8-1,2 толщины подложки, при этом подложка выполнена из алюминиевого сплава с пределом прочности при растяжении не менее 320 МПа, с относительным удлинением после разрыва не менее 15% и с твердостью по Бринелю d_отп= 3,7-4,0 мм, а керамические пластины выполнены из оксида алюминия с плотностью 3,3•10³-3,9•10³ кг/м³. 2. Многослойная бронепреграда по п. 1, отличающаяся тем, что керамические пластины скреплены с наружной облицовкой, подложкой и между собой в слое в местах примыкания их торцев друг к другу с помощью клея с плотностью 1•10³-2•10³ кг/м³, при этом толщина клеевого слоя между керамическими пластинами не превышает 0,5 мм, а между этими пластинами и подложкой не превышает 0,7 мм. 3. Многослойная бронепреграда по п. 1, отличающаяся тем, что наружная облицовка выполнена из двух слоев ткани, например, стеклоткани.