Дополнительный блок защиты колесной техники от поражающих элементов Российский патент 2025 года по МПК F41H5/04 F41H1/02 B32B27/34 B32B7/12 B32B9/04 

Изобретение относится к области защиты колесной техники от воздействия поражающих элементов огневых средств противника, а именно к области средств защиты людей, находящихся внутри автомобилей, а также защиты критически важных узлов, агрегатов и оборудования от поражающих элементов (включая осколки).

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 K1 с 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 K1 с 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 дополнительный блок защиты колесной техники от поражающих элементов содержит несколько последовательно соединенных друг с другом слоев, закрепленных с зазорами не более 1 мм и образующих блок, при этом первый слой гашения кинетической энергии поражающего элемента, изготовленный из гибкого алюминия ГОСТ 4784-2019, гасит кинетическую энергии поражающего элемента и переводит ее в потенциальную энергию свободной поверхности фрагментов оболочки, второй слой гибкости и гашения энергии удара, изготовленный на основе тканевых бронематериалов типа «кевлар» изменяет направление движения боеприпаса, третий слой дробяще-отклоняющего действия энергии поражающего элемента, изготовленный из сплава Al₂O₃ с добавлением керамики на основе композитного материала нитрид-кремния толщиной 5 мм, плотностью 2,8-3,2 г/см³, прочностью 700-800 МПа и рабочей температурой 1550°С отклоняет и изменяет направление энергии боеприпаса и гасит передачу колебаний на следующие слои, четвертый слой тканевых бронематериалов, изготовленный из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, изменяет направление движения поражающего элемента, пятый слой, изготовленный из керамики на основе оксида алюминия Al₂O₃ толщиной 5 мм, плотностью 3,7-3,9 г/см³, пределом прочности не менее 300 Мпа и микротвердостью HV до 14 Гпа, является промежуточным и значительно устойчив к трению и ударным нагрузкам, отклоняет и изменяет направление энергии поражающего элемента и гасит передачу колебаний на следующие слои, шестой слой, изготовленный на основе тканевых бронематериалов типа «кевлар» прочностью до 2500 Н, выполняет роль амортизатора и изменяет направление движения поражающего элемента, седьмой слой, изготовленный из керамики на основе оксида алюминия Al₂O₃ толщиной 5 мм, плотностью 3,7-3,9 г/см³, пределом прочности не менее 300 МПа, микротвердостью HV до 14 ГПа обеспечивает снижение энергии поражающего элемента до минимальных значений, восьмой слой, изготовленный из бинарного соединения алюминия и кислорода Al₂O₃, плотностью 0,399 г/см³, твердостью по Моосу - 9, температурой плавления - 2044°С, толщиной 15-20 мм, обеспечивает кондиционное пробитие и полную остановку поражающего элемента в полости блока, причем все слои между собой соединены с помощью кремнийорганического герметика «Герсиласт137-481», который обладает высокой влагоатмосферостойкостью, хорошей адгезией с различными материалами и устойчив к ультрафиолетовому излучению.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 представлен общий вид дополнительного блока защиты колесной техники от поражающих элементов.

Дополнительный блок защиты колесной техники от поражающих элементов (фиг.1) содержит слой гашения кинетической энергии поражающего элемента (1), изготовленный из гибкого алюминия ГОСТ 4784-2019, слой гибкости и гашения энергии удара (2), изготовленный на основе тканевых бронематериалов типа «кевлар» ГОСТ 33842-2016, слой дробяще-отклоняющего действия, состоящий из отдельных корундовых элементов, изменяющий направление энергии боеприпаса и траекторию его движения, изготовленный из сплава Al₂O₃ с добавлением керамики на основе композитного материала нитрид-кремния ГОСТ Р 57927-2017 (3), слой тканевых бронематериалов (4) типа «сверхвысокомолекулярный полиэтилен» ГОСТ Р 57748-2017,промежуточный слой (5), состоящий из керамики и Al₂O₃, слой тканевых бронематериалов (6) типа «кевлар» ГОСТ 33842-2016, задерживающий слой (7), состоящий из керамики и Al₂O₃, слой, обеспечивающий кондиционное пробитие (8), состоящий из деформируемого алюминиевого сплава ГОСТ 4784-97, причем все слои между собой соединены с помощью кремнийорганического герметика «Герспласт137-481» ГОСТ Р57400-2017.

Работа дополнительного блока защиты колесной техники от поражающих элементов осуществляется следующим образом.

При попадании поражающего элемента с высокой кинетической энергией в бронепанель пулезащитную, например дополнительную защиту, 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 боеприпаса в диапазоне от 40 до 60 градусов в зависимости от угла подлета к блоку, что увеличивает пятно контакта и площадь воздействия поражающего элемента на следующий слой. Эффект достигается за счет строго определенной укладки волокон, величины и особой структуры сплетения нитей и особенности их крепления в блоке.

Слой дробяще-отклоняющего действия энергии поражающего элемента (3) отклоняет и изменяет направление энергии боеприпаса и гасит передачу колебаний на следующие слои. Изготовлен из сплава Al₂O₃ с добавлением керамики на основе композитного материала нитрид-кремния ГОСТ Р 57927-2017, толщиной 5 мм, плотностью 2,8-3,2 г/см³, прочностью 700-800 МПа и рабочей температурой 1550°С, за счет чего значительно повышается стойкость к ударным нагрузкам.

Слой тканевых бронематериалов (4), изготовленный из сверхвысокомолекулярного полиэтилена ГОСТ Р 57748-2017, изменяет направление движения поражающего элемента в диапазоне от 40 до 60 градусов в зависимости от угла подлета к блоку, что увеличивает пятно контакта и площадь его воздействия на следующий слой. Эффект достигается за счет строго определенной укладки волокон, величины и особой структуры сплетения нитей и особенности их крепления в блоке.

Промежуточный слой (5) отклоняет и изменяет направление энергии поражающего элемента и гасит передачу колебаний на следующие слои. Изготовлен из керамики на основе оксида алюминия Al₂O₃ толщиной 5 мм, плотностью 3,7-3,9 г/см³, пределом прочности не менее 300 МПа, микротвердостью HV до 14 ГПа, за счет чего значительно устойчив к трению и ударным нагрузкам.

Слой тканевых бронематериалов (6) типа «кевлар» ГОСТ 33842-2016 прочностью до 2500 Н выполняет роль амортизатора и изменяет направление движения поражающего элемента в диапазоне от 40 до 60 градусов в зависимости от угла подлета к блоку, что увеличивает пятно контакта и площадь его воздействия на следующий слой. Эффект достигается за счет строго определенной укладки волокон, величины и особой структуры сплетения нитей.

Задерживающий слой (7) обеспечивает снижение энергии поражающего элемента до минимальных значений. Изготовлен из керамики на основе оксида алюминия Al₂O₃ толщиной 5 мм, плотностью 3,7-3,9 г/см³, пределом прочности не менее 300 МПа, микротвердостью HV до 14 ГПа, за счет чего значительно устойчив к трению и ударным нагрузкам.

Слой, обеспечивающий кондиционное пробитие (8), изготовленный из бинарного соединения алюминия и кислорода Al₂O₃, плотностью 0,399 г/см³, твердостью по Моосу - 9, температурой плавления - 2044°С по ГОСТ 4784-97, толщиной 15-20 мм, обеспечивает полную остановку поражающего элемента в полости блока.

Все слои между собой соединены с помощью кремнийорганического герметика «Герсиласт137-481» ГОСТ Р 57400-2017, который обладает высокой влагоатмосферостойкостью, хорошей адгезией с различными материалами и устойчив к ультрафиолетовому излучению, причем все листы закреплены с зазорами в раме, величина которых составляет не более 1 мм.

Предлагаемое техническое решение повышает защищенность критически важных узлов, агрегатов и оборудования колесной техники от поражающих элементов (включая осколки) и увеличивает живучесть находящихся внутри людей.

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

Изобретение относится к области защиты колесной техники от воздействия поражающих элементов огневых средств противника. Дополнительный блок защиты колесной техники от поражающих элементов содержит несколько последовательно соединенных друг с другом слоев, закрепленных с зазорами не более 1 мм и образующих блок. Слой гашения кинетической энергии поражающего элемента изготовлен из гибкого алюминия ГОСТ 4784-2019. Слой гибкости и гашения энергии удара изготовлен на основе тканевых бронематериалов типа «кевлар». Слой дробяще-отклоняющего действия энергии поражающего элемента изготовлен из сплава Al₂O₃ с добавлением керамики на основе композитного материала нитрид-кремния толщиной 5 мм. Слой тканевых бронематериалов, изготовлен из сверхвысокомолекулярного полиэтилена. Промежуточный слой изготовлен из керамики на основе оксида алюминия Al₂O₃ толщиной 5 мм. Слой тканевых бронематериалов изготовлен на основе тканевых бронематериалов типа «кевлар». Задерживающий слой изготовлен из керамики на основе оксида алюминия Al₂O₃ толщиной 5 мм. Слой, обеспечивающий кондиционное пробитие, изготовлен из бинарного соединения алюминия и кислорода Al₂O₃, толщиной 15-20 мм. Все слои между собой соединены с помощью кремнийорганического герметика «Герсиласт137-481» ГОСТ Р57400-2017. Достигается повышение защищенности колесной техники. 1 ил.

Дополнительный блок защиты колесной техники от поражающих элементов, содержащий несколько последовательно соединенных друг с другом слоев, образующих блок, отличающийся тем, что первый слой гашения кинетической энергии поражающего элемента, изготовленный из гибкого алюминия, гасит кинетическую энергию поражающего элемента и переводит ее в потенциальную энергию свободной поверхности фрагментов оболочки, второй слой гибкости и гашения энергии удара, изготовленный на основе тканевых бронематериалов типа «кевлар», изменяет направление движения боеприпаса, третий слой дробяще-отклоняющего действия энергии поражающего элемента, изготовленный из сплава Al₂O₃ с добавлением керамики на основе композитного материала нитрид-кремния толщиной 5 мм, плотностью 2,8-3,2 г/см³, прочностью 700-800 МПа и рабочей температурой 1550°С, отклоняет и изменяет направление энергии боеприпаса и гасит передачу колебаний на следующие слои, четвертый слой тканевых бронематериалов, изготовленный из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, изменяет направление движения поражающего элемента, пятый промежуточный слой, изготовленный из керамики на основе оксида алюминия Al₂O₃ толщиной 5 мм, плотностью 3,7-3,9 г/см³, пределом прочности не менее 300 МПа и микротвердостью HV до 14 ГПа, значительно устойчивый к трению и ударным нагрузкам, отклоняет и изменяет направление энергии поражающего элемента и гасит передачу колебаний на следующие слои, шестой слой тканевых бронематериалов типа «кевлар» прочностью до 2500 Н выполняет роль амортизатора и изменяет направление движения поражающего элемента, задерживающий седьмой слой, изготовленный из керамики на основе оксида алюминия Al₂O₃ толщиной 5 мм, плотностью 3,7-3,9 г/см³, пределом прочности не менее 300 МПа, микротвердостью HV до 14 ГПа, обеспечивает снижение энергии поражающего элемента до минимальных значений, восьмой слой, обеспечивающий кондиционное пробитие, изготовленный из бинарного соединения алюминия и кислорода Al₂O₃, плотностью 0,399 г/см³, твердостью по Моосу - 9, температурой плавления - 2044°С, толщиной 15-20 мм, обеспечивает полную остановку поражающего элемента в полости блока, при этом все слои между собой соединены с помощью кремнийорганического герметика «Герсиласт137-481», который обладает высокой влагоатмосферостойкостью, хорошей адгезией с различными материалами и устойчив к ультрафиолетовому излучению, причем все листы закреплены с зазорами в раме, величина которых составляет не более 1 мм.