Комбинированный блок дополнительной защиты техники от пуль автоматического огня Российский патент 2025 года по МПК F41H5/04 F41H1/02 

Изобретение относится к области защиты автомобилей от воздействия стрелкового оружия противника, а именно к области средств защиты людей, находящихся внутри автомобилей, и защиты оборудования от бронебойных пуль калибром до 12,7 мм.

Известна броня для защитного жилета от поражения пулями с высокой кинетической энергией, цель которой заключается в снижении травматического воздействия на человека (Патент RU 2062430). Броня выполнена в виде нескольких расположенных одна рядом с другой плит из твердого материала, помещенных в вязкую на удар оболочку, и образующих компактный блок при соотношении массы блока к площади его тыльной поверхности не менее 0,28 кг/дм², причем площадь блока не менее 2,5 дм².

Недостатком данного технического решения является разделение на секции (плиты), а не монолит, так как плита, даже если она не будет пробита, нанесет сильнейшую травму человеку в связи с тем, что площадь плиты значительно меньше площади всего блока. Если она выполнена из стали, то с учетом веса вязкой оболочки ее толщина должна находится в пределах 3,0-3,5 мм, что не является препятствием для пуль с закаленными стальными сердечниками, имеющими остроконечную головную часть. Если твердым материалом является керамика, то для обеспечения ее работоспособности в составе бронепанели необходим жесткий подпор с тыльной стороны, так как, в противном случае, она будет просто раскалываться ввиду очень низкой пластичности, пропуская сердечник пули. При попадании сердечника пули в стык между блоками он практически беспрепятственно проходит через бронепанель, поражая человека.

Известна бронепреграда (Патент RU 2102688), состоящая из высокопрочной конструкционной легированной стали, с лицевой стороны которой размещена пластина из средне или высокопрочного титанового сплава, с тыльной стороны пластина из титанового сплава и, затем, многослойный пакет из баллистической ткани.

Недостатком данного изобретения является отсутствие защиты от пуль с высокотвердым закаленным сердечником из стали или твердого сплава, обладающего высокими физико-механическими свойствами, имеющими остроконечную головную часть. В силу того, что титановые сплавы имеют невысокий уровень твердости и предела прочности, не превышающий 1150-1200 МПа, они не представляют серьезного препятствия для высокотвердых сердечников, которые при соударении с более мягким материалом не разрушаются и не деформируются при прохождении через него. В месте контакта сердечника и преграды имеется достаточно малая площадь, но концентрируется огромное количество энергии, которой достаточно, чтобы расплавить высокопрочную сталь с сохранением остроконечной формы головной части сердечника. Тонкий поверхностный слой из высокопрочной керамики дает множество мелких осколков в силу низкой трещиностойкости (коэффициент интенсивности напряжений K1c не более 4-5 МПа*м^1/2) и также не разрушает сердечник из твердого сплава. Бронепреграда должна иметь твердость, сопоставимую с твердость сердечника пули, и высокую трещиностойкость (коэффициент интенсивности напряжений K1c МПа*м^1/2) сопоставимую с трещиностойкостью твердого сплава марки ВК8, чтобы при соударении не происходило мелкой дефрагментации элементов бронепреграды. Данное техническое решение не обладает необходимыми свойствами. Вследствие этого, при попадании в бронепреграду твердосплавного сердечника, защищаемый объект имеет высокую степень вероятности быть разрушенным или пораженным.

Известна конструкция пулезащитной панели, позволяющая решить задачу пулестойкости и живучести средств бронезащиты, в частности бронежилета (Патент RU №2130159). Пулезащитная панель для средств бронезащиты, содержит оболочку и керамическую плиту, расположенную на слоистом основании, при этом она дополнительно содержит промежуточный слой, выполненный на основе усадочной ткани или из упруго деформированного отвержденного эластомерного вещества, а керамическая плитка размещена в промежуточном слое в состоянии всестороннего сжатия величиной 6-18% от разрушающего напряжения керамики при растяжении.

Указанная конструкция пулезащитной панели для бронежилета, принятая в качестве прототипа, позволяет в основном решить задачи обеспечения пулестойкости и живучести бронепанелей от патронов, имеющих стальные сердечники. Керамическая плитка, принимающая основную часть кинетической энергии пули, размещенная в промежуточном слое панели и находящаяся в состоянии всестороннего сжатия на величину 6-18% от разрушающего напряжения материала керамики на растяжение, при соударении с сердечником пули из твердого сплава разрушается на мелкие фрагменты. Литой керамический материал обладает низкой трещиностойкостью. Практически при повторном попадании пули в данную пластину, сердечник свободно ее проходит. Напряжение всестороннего сжатия, в котором находится керамическая плитка в промежуточном слое, безусловно создает дополнительный потенциальный энергетический барьер, препятствующий разрушению керамики под действием растягивающих сил при ударе пули, но если этот энергетический барьер превышен, что происходит при соударении с твердосплавным сердечником, имеющим остроконечную головную часть, то происходит разрушение всей керамической плитки на мелкие фрагменты. Тем самым снижается живучесть бронежилета, особенно после двух попаданий пули на 1 дм² поверхности.

Однако, современные тактико-технические требования к средствам бронезащиты формулируют более высокие показатели живучести при воздействии высокоэнергетических бронебойных пуль и пуль повышенной пробиваемости винтовочных патронов калибром 7,62 и выше. Одновременно с этим повышаются требования к уровню защиты человека от контузионной травмы при непробитии защитной композиции, при этом изделия должны быть технологичны, относительно легкими и экономичными при производстве.

Технический результат направлен на изменение направления движения снаряда во внутриброневой пластине и, как следствие, снижение его бронебойных свойств за счет образования многофрагментарного разрушения сердечника, образования крупных фрагментов при разрушении пластинок бронепанели и уменьшения вероятности получения заброневой контузионной травмы при повторных воздействиях снаряда на данный участок бронепанели. Нарушенная монолитность пулезащитных металлокерамических плиток будет иметь крупную фрагментацию и снизит деформацию тыльной стороны, чем предотвратит рикошет при попадании снаряда в бронепанель под углом.

Технический результат достигается тем, что бронепанель пулезащитная содержит оболочку из последовательно расположенных слоев ткани, пропитанной полимерными связующими композитами, промежуточного слоя из титанового деформируемого сплава ГОСТ-19807-91, выполненного в волнообразной форме не более 6,4 г/см³ и с пределом прочности при изгибе не ниже 1600 МПа, твердостью по Роквеллу HRA не ниже 89 и коэффициентом интенсивности напряжений K_1c не ниже 8 МПа*м^1/2, обращенного к наружному слою оболочки со стороны поражения снарядом шлифованной стороной и имеющего шероховатость поверхности не более Ra 1,6, а также последовательно расположенных слоев арамидной ткани, пропитанной полимерным связующим, слоя толщиной 0,5-5,0 мм из высокопрочной стали с твердостью 40-57 HRC и слоя войлока или вспененного полимера из натуральных или искусственных волокон.

Кроме этого, не менее 60%, массы металлокерамического сплава имеет зернистость (0,4-5,0) мкм, пористость металлокерамического сплава составляет не более 0,3% объема, толщина металлокерамических плиток находится в пределах 1,5-30,0 мм, зазор между контактирующими гранями плиток в пределах 1,0 мм. Керамическим материалом является карбид титана, и/или нитрид титана, и/или карбид молибдена, и/или карбид хрома, и/или карбид ванадия, и/или карбид циркония, металлическим связующим является металл Ni, и/или Мо, и/или Со, и/или Cr, и/или Fe, и/или Al, и/или Ti, и/или их смеси и/или соединения, содержание металлического связующего в котором составляет 6-60% по массе, причем титановая волнообразная деформируемая плита имеет толщину 15-25 мм, промежуточный слой, в котором размещены плитки, выполнен из эластомерного вещества, слой, обращенный к наружному слою оболочки со стороны поражения снарядом, армирован металлическими элементами в виде колец и/или пластин с отверстием, и/или металлической сеткой, металлические элементы выполнены из высокопрочных нехрупких металлических материалов, сторона оболочки, обращенная к защищаемому объекту, имеет слой баллистической ткани.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлен общий вид комбинированного блока дополнительной защиты от пуль автоматического огня.

Комбинированный блок дополнительной защиты от пуль автоматического огня (фиг. 1) состоит из слоя гашения кинетической энергии поражающего элемента (1), изготовленного из пулестойкой стали марки С-500, слоя гибкости и гашения энергии удара (2), изготовленного на основе тканевых бронематериалов типа «кевлар», слоя рассеивания энергии поражающего элемента и гашения колебаний (3) предыдущих слоев, изготовленного из эластомерного вещества, армированного металлическими элементами в виде колец или пластин с отверстием или металлической сеткой, выполненных из высокопрочных нехрупких материалов, промежуточного слоя гашения и увеличения пятна контакта поражающего элемента (4), выполненного из титанового деформируемого сплава в волнообразной форме, причем толщина слоя находится в пределах 15-25 мм, слоя гибкости и гашения энергии удара (5), изготовленного на основе тканевых бронематериалов типа «кевлар», и останавливающего слоя (6), изготовленного из современной высокопрочной стали марки 44С-Св-Ш толщиной от 1 до 5 мм.

Работа комбинированного блока дополнительной защиты техники от пуль автоматического огня осуществляется следующим образом.

При попадании боеприпаса (пули с высокой кинетической энергией) в бронепанель пулезащитную, например бронежилет, в нем происходит поэтапное поглощение энергии. Часть кинетической энергии пули затрачивается на пробитие слоя гашения кинетической энергии поражающего элемента (1), и превращение в потенциальную энергию свободной поверхности фрагментов оболочки.

Слой гибкости и гашения энергии удара (2) изменяет направление движения пули в диапазоне от 40 до 60 градусов в зависимости от угла подлета к блоку, что увеличивает пятно контакта и площадь воздействия пули на следующий слой. Эффект достигается за счет строго определенной укладки волокон, величины и особой структуры сплетения нитей.

Слой рассеивания энергии поражающего элемента и гашения колебаний (3) предыдущих слоев рассеивает энергию пули и гасит передачу колебаний 1 и 2 слоев на поверхность плиток следующего слоя. Поверхности металлических плиток со стороны, обращенной к наружному слою оболочки со стороны поражения пулей, шлифованы и имеют шероховатость поверхности не более Ra 1,6, за счет чего значительно повышается прочность материала на изгиб и трещиностойкость.

Промежуточный слой изменения и увеличения пятна контакта поражающего элемента (4) увеличивает длину пути прохождения пули в слое, при этом он имеет волнообразную форму, что позволяет изменять направление и увеличивать площадь прилегания пули в бронепанели при ее попадании под углом к поверхности плиток.

Слой гибкости и гашения энергии удара (5) прочностью до 2500 Н выполняет роль амортизатора и изменяет направление движения пули в диапазоне от 40 до 60 градусов в зависимости от угла подлета к блоку, что увеличивает пятно контакта и площадь воздействия пули на следующий слой. Эффект достигается за счет строго определенной укладки волокон, величины и особой структуры сплетения нитей.

Останавливающий слой (6) служит для полной остановки и обеспечения кондиционного пробития блока за счет материала (Сталь 44С-Св-Ш), обладающего твердостью 550 НВ (55 HRC) и пределом прочности 2150.

Все слои между собой соединены при помощи эпоксидного клея марки ЭДТ-10, также допускается соединение при помощи эпоксифенольного (ЭНФБ) или эластомерного (СКУПФЛ) клея.

Перелагаемое техническое решение повышает живучесть средства бронезащиты, способного выдерживать до 9-12 попаданий пули на 1 квадратный дециметр поверхности.

Производство бронепанели технологично и может быть осуществлено на действующем оборудовании машиностроительных и металлургических заводов.

Изобретение относится к области средств защиты от бронебойных пуль людей и оборудования, находящихся внутри автомобилей. Комбинированный блок дополнительной защиты от пуль автоматического огня содержит слой, изготовленный из пулестойкой стали марки С-500, слой, изготовленный на основе тканевых бронематериалов типа «кевлар», слой, изготовленный из эластомерного пористого вещества, армированного металлическими элементами в виде колец или пластин с отверстием или металлической сеткой, промежуточный слой, выполненный из титанового деформируемого сплава в волнообразной форме. Все слои между собой соединены при помощи эпоксидного клея марки ЭДТ-10, или при помощи эпоксифенольного (ЭНФБ), или эластомерного (СКУПФЛ) клея. Достигается изменение направления движения снаряда во внутриброневой пластине и, как следствие, снижение его бронебойных свойств. 1 ил.

Комбинированный блок дополнительной защиты техники от пуль автоматического огня, содержащий несколько последовательно соединенных друг с другом слоев, образующих компактный блок, отличающийся тем, что первый слой, изготовленный из пулестойкой стали марки С-500, гасит кинетическую энергию поражающего элемента, второй слой, изготовленный на основе тканевых бронематериалов типа «кевлар», изменяет направление движения поражающего элемента и гасит энергию удара, увеличивая пятно контакта, третий слой, изготовленный из эластомерного вещества, армированного металлическими элементами в виде колец или пластин с отверстием или металлической сеткой, выполненными из высокопрочных нехрупких материалов, причем поверхности металлических элементов со стороны, обращенной к наружному слою оболочки со стороны поражения пулей, шлифованы и имеют шероховатость поверхности не более Ra 1,6, рассеивает энергию поражающего элемента и гасит колебания предыдущих слоев, четвертый слой, изготовленный из титанового деформируемого сплава ГОСТ 19807-91, выполненного в волнообразной форме, толщиной 15-25 мм, плотностью не более 6,4 г/см³ и с пределом прочности при изгибе не ниже 1600 МПа, твердостью по Роквеллу HRA не ниже 89 и коэффициентом интенсивности напряжений K_1c не ниже 8 МПа*м^1/2, обращенного к наружному слою оболочки со стороны поражения снарядом шлифованной стороной и имеющего шероховатость поверхности не более Ra 1,6, изменяет угол и увеличивает путь прохождения поражающего элемента в блоке, пятый слой, изготовленный на основе тканевых бронематериалов типа «кевлар», изменяет направление поражающего элемента и гасит энергию удара, шестой слой, изготовленный из современной высокопрочной стали марки 44С-Св-Ш толщиной от 1 до 5 мм, останавливает поражающий элемент, при этом все слои между собой соединены при помощи эпоксидного клея марки ЭДТ-10, или при помощи эпоксифенольного (ЭНФБ), или эластомерного (СКУПФЛ) клея.