Бронезащита

Бронезащита

Реферат

Изобретение относится к области вооружений и военной техники, в частности, к броневым конструкциям, которые могут быть применены в индивидуальных и транспортных средствах для защиты от воздействия пуль стрелкового оружия и высокоэнергетических осколков поля боя, а также в атомной и других отраслях промышленности для применения в качестве средств пассивной защиты изделий.

Известна броневая защитная преграда от поражения стрелковым оружием (патент РФ №2060439; МПК F41H 5/04; опубл. 20.05.1996 г. ), содержащая подложку, выполненную из стекла с неповрежденной поверхностью, с прочностью σ≥1800 МПа, промежуточный слой, выполненный из материала с прочностью σ≥50 МПа, и покровный слой из высокотвердого материала.

Недостатками такой брони являются:

- преграда решает задачу защиты не выше 5 а класса по ГОСТ Р 50744-95, ГОСТ Р 50963-96;

- применение подложки из хрупкого материала (стекла с неповрежденной поверхностью с прочностью σ≥1800 МПа) приводит к образованию тыльных отколов, опасных для защищаемых объектов, хотя и уменьшает поверхностную плотность броневой защиты, при этом значительно увеличивается стоимость подложки и трудоемкость изготовления всей бронезащитной преграды.

Известна бронезащитная преграда (патент РФ №2133433; МПК F41H 1/02, F41H 5/04; опубл. 20.07.1999 г. ), защищающая от огнестрельного и холодного оружия в составе бронежилета, защитного шлема и т.д. и для защиты военной техники. Бронезащитная преграда состоит из фронтального керамического слоя и подложки из целлюлозосодержащего материала с удельным весом 1,05-1,30 г/см³.

Недостатком известной бронезащитной преграды является то, что она не позволяет защитить объекты от пуль калибра более 7,62 мм и высокоэнергетических осколков поля боя.

Наиболее близким аналогом является бронезащита от пуль со стальным сердечником (патент РФ №2204107; МПК F41H 5/04; опубл. 10.05.2003 г. ), предназначенная для защиты от пуль со стальным сердечником объектов различного назначения. Бронезащита от пуль со стальным сердечником включает защитные экраны, выполненные из металлических сеток с величиной ячеек от половины до одного калибра пули. При этом сетки выполнены из проволоки с твердостью не менее твердости сердечника пули.

Недостатками известной бронезащиты являются:

- большая толщина бронезащиты;

- бронезащита не позволяет защитить объекты от пуль калибра более 7,62 мм и высокоэнергетических осколков поля боя;

- сложность изготовления сеток с твердостью проволоки более твердости сердечника пули, высокая стоимость данной сетки.

Задачей изобретения является разработка надежной легкой защиты объекта от воздействия пуль до калибра 12,7 мм и высокоэнергетических ос-колков поля боя с поверхностной плотностью не более 60 кг/м².

Техническим результатом предлагаемого решения является уменьшение толщины при сохранении поверхностной плотности бронезащиты с увеличением ее защитных свойств, уменьшение величины тыльного прогиба для исключения удара по защищаемому элементу прибора.

Технический результат достигается тем, что бронезащита содержит подложку, выполненную из металлической сетки, и лицевой слой, выполненный из твердого керамического материала. Металлическая сетка выполнена из проволоки с прочностью при растяжении σ_в=0,5-0,8 ГПа и твердостью менее твердости сердечника пули, при этом толщина металлической сетки составляет от 1 до 2,5 толщины лицевого керамического слоя. Лицевой слой выполнен в виде примыкающих друг к другу пластин из броневой керамики Al₂O₃, SiC или В₄С. Между подложкой и лицевым слоем может быть введен, по крайней мере, один дополнительный слой подложки, при этом слой подложки, примыкающий к керамическому элементу, выполнен из стали с пределом прочности σ_в=0,9-1,6 ГПа или из алюминиевого сплава с пределом прочности σ_в=0,3-0,4 ГПа. Лицевой слой заневолен наружной облицовкой из материала с пределом прочности σ_в=0,5-0,55 ГПа толщиной 0,5-1,5 мм.

Подложка, выполняющая роль экрана, изготавливается из сетчатого материала (ГОСТ 3826-82) на стальной основе с пределом прочности при растяжении σ_в=0,5-0,8 ГПа и твердостью менее твердости сердечника пули. Сетка выполняется из проволоки толщиной от 0,2 до 2,0 мм. Диаметр проволоки определяется из линейной зависимости диметра от кинетической энергии поражающего элемента, представленной на фиг. 1, (, где d - диаметр проволоки, мм, Е - кинетическая энергия поражающего элемента, кДж).

Подложка может быть выполнена однослойной или многослойной. Для защиты от пуль калибром до 7,62 мм подложка выполняется однослойной из сетчатого материала. Для защиты от пуль калибром более 7,62 мм и высокоэнергетических осколков подложка выполняется многослойной. Керамические пластины могут быть скреплены с наружной облицовкой, дополнительным слоем подложки и между собой с помощью клея.

Стойкость к воздействию бронебойно-зажигательных пуль стрелкового оружия и высокоэнергетических осколков поля боя и, как следствие, повышение надежности заявляемой легкой бронезащиты достигается за счет того, что при воздействии пули или осколка на заневоленную с помощью облицовки керамическую пластину происходит эффективное воздействие на поражающий элемент за счет запасенной энергии, реализуемой в сходящемся к оси пробоины движении частиц керамической пластины. Запасание энергии заневоленной керамической пластиной происходит за счет энергии проникающего поражающего элемента. Благодаря высоким характеристикам упругости и прочности при сжатии керамические материалы способны кратковременно запасать значительную часть энергии при проникании поражающего элемента. Помимо энергетической составляющей происходит перераспределение энергии на большую площадь за счет образующего конуса разрушения в керамической пластине. Кроме того, за счет бокового ограничения керамической пластины облицовкой и соседними бронезащитными элементами, уменьшается (либо исключается) разгрузка (краевые эффекты) в керамическом слое. Образующиеся вторичные осколки улавливаются подложкой, при этом наличие подложки на основе сетчатого материала на стальной основе с пределом прочности при растяжении σ_в=0,5-0,8 ГПа и твердостью менее твердости сердечника пули позволяет более эффективно взаимодействовать с фрагментами разрушенного в керамическом слое поражающего элемента, приводя к отклонению от оси движения фрагментов поражающего элемента, снижая тем самым проникающее действие, уменьшая величину прогиба подложки и величину запреградного действия. Сетчатые материалы обладают относительно низкой плотностью по сравнению с монолитной сталью, а также имеют ярко выраженные демпфирующие свойства, что позволит снизить вес брони и уменьшить величину прогиба подложки для исключения удара по защищаемому элементу прибора. Толщина сетчатой подложки составляет от 1,0 до 2,5 толщины керамического слоя в зависимости от наличия и толщины дополнительной подложки из алюминиевого сплава. Наличие дополнительного слоя подложки позволяет останавливать крупнокалиберные пули стрелкового оружия и высокоэнергетические осколки поля боя за счет увеличения площади контакта по тыльной поверхности подложки из сетчатого материала, образованной совокупностью конуса Герца в керамическом слое и прогибом дополнительного слоя подложки.

На фиг. 1 представлена линейная зависимость диаметра проволоки металлической сетки от кинетической энергии поражающего элемента. На фиг. 2 изображена бронезащита, где 1 - лицевой слой (керамическая пластина), 2 - дополнительный слой подложки, 3 - подложка (экран) из сетчатого материала, 4 - облицовка.

Для отработки конструкции были изготовлены облегченная бронезащита для защиты от бронебойно-зажигательной пули калибра 12,7 мм и облегченная бронезащита для защиты от бронебойно-зажигательной пули калибра 7,62 мм.

1. Для защиты от бронебойно-зажигательной пули калибра 12,7 мм керамический слой 1 выполнен из карбида бора толщиной 13 мм. Подложка 2 выполнена из алюминиевого сплава АМг6 толщиной 2 мм. Подложка 3 выполнена из сетчатого материала (сталь 12Х18Н10Т) толщиной 15 мм. Облицовка 4 для фиксации керамического слоя 1 выполнена из стали 12Х18Н10Т толщиной 0,8 мм. Поверхностная плотность брони составляет 60 кг/м².

2. Для защиты от пули Б-32 калибра 7,62 мм фронтальный керамический слой 1 выполнен из карбида бора толщиной 8 мм. Подложка 3 выполнена однослойной из сетчатого материала (сталь 12Х18Н10Т) толщиной 10 мм. Поверхностная плотность брони составляет 33 кг/м.

Заявляемая конструкция позволяет решить поставленную задачу по разработке надежной легкой бронезащиты от воздействия бронебойно-зажигательных пуль стрелкового оружия, высокоэнергетических осколков поля боя и получить новый технический результат, заключающийся в уменьшении поверхностной плотности бронезащиты с сохранением ее защитных характеристик, а также в уменьшении величины прогиба подложки для исключения удара по защищаемому элементу прибора. Проведенные испытания на моделях подтвердили заявляемый технический результат.

1. Бронезащита, содержащая подложку, выполненную из металлической сетки, и лицевой слой, выполненный из твердого керамического материала, отличающаяся тем, что металлическая сетка выполнена из проволоки с прочностью при растяжении σ_в=0,5-0,8 ГПа и твердостью менее твердости сердечника пули, при этом толщина металлической сетки составляет от 1 до 2,5 толщины лицевого керамического слоя.

2. Бронезащита по п. 1, отличающаяся тем, что лицевой слой выполнен в виде примыкающих друг к другу пластин из броневой керамики Al₂O₃, SiC или В₄С.

3. Бронезащита по п. 1, отличающаяся тем, что между подложкой и лицевым слоем введен, по крайней мере, один дополнительный слой подложки.

4. Бронезащита по п. 3, отличающаяся тем, что слой подложки, примыкающий к керамическому элементу, выполнен из стали с пределом прочности σ_в=0,9-1,6 ГПа.

5. Бронезащита по п. 3, отличающаяся тем, что слой подложки, примыкающий к керамическому элементу, выполнен из алюминиевого сплава с пределом прочности σ_в=0,3-0,4 ГПа.

6. Бронезащита по п. 1, отличающаяся тем, что диаметр проволоки составляет 0,2-2 мм.

7. Бронезащита по п. 1, отличающаяся тем, что лицевой слой заневолен наружной облицовкой из материала с пределом прочности σ_в=0,5-0,55 ГПа толщиной 0,5-1,5 мм.