RU2112910C1

RU2112910C1 - Armor-protection construction

Info

Publication number: RU2112910C1
Application number: RU95117453A
Authority: RU
Inventors: С.В. Трегубов; А.И. Тараканов; С.М. Кашин
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Прогресс"
Priority date: 1995-10-11
Filing date: 1995-10-11
Publication date: 1998-06-10

Abstract

FIELD: military equipment, in particular, armor-protection constructions used in combat vehicle bodies and in bulletproof vests. SUBSTANCE: armor-protection construction, having face and rear layers of multilayer high-modulus material impregnated with elastic binder and power-intensive ceramic layer placed between them with a high impact strength of components interconnected to a single layer by lateral walls, has a specified mass of a component. components are made in the form of hexahedral plates with a thickness determined by a relation. EFFECT: enhanced dynamic power-intensity of construction. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области военной техники, в частности к бронезащитным конструкциям, используемым в корпусах боевых машин и в пуленепробиваемой одежде, например бронежилетах. The invention relates to the field of military equipment, in particular to armor-resistant structures used in military vehicles and in bulletproof clothing, such as bulletproof vests.

Известна броня для защитного жилета, состоящая из последовательно расположенных слоев ткани из высокомодульного волокна, пропитанного полимерным связующим, и войлока из натуральных или искусственных волокон, при этом в броню дополнительно введен слой войлока из натуральных или искусственных волокон, расположенный между слоями ткани из высокомодульного волокна и слоями ткани из волокна, пропитанного полимерным связующим (см. SU авторское свидетельство N 1784830, F 41 H 1/02, 1992). Known armor for a protective vest, consisting of sequentially arranged layers of fabric made of high modulus fiber impregnated with a polymer binder, and felt made of natural or artificial fibers, while a layer of felt made of natural or artificial fibers located between the layers of fabric made of high modulus fiber is additionally introduced into the armor layers of fabric made of fiber impregnated with a polymer binder (see SU copyright certificate N 1784830, F 41 H 1/02, 1992).

Однако эффективность защиты от средств поражения этой брони недостаточна вследствие низкой энергоемкости защитных слоев. However, the effectiveness of protection against weapons of this armor is insufficient due to the low energy intensity of the protective layers.

Известен бронеэлемент композиционный керамический армированный баллистической тканью, представляющий собой конструкцию, собранную из элементов прямоугольной формы. Характеристики бронеэлемента: удельная плотность 3,80 г/см³, предельная прочность 320 МРа, твердость 1380 кг/мм², трещиностойкость 3,5 МРа/м^1/2, скорость звука 10,2 м/с (см. реклама фирмы RAMI CERAMIC INDUSTRIES LTD Израиль).Known armored composite ceramic reinforced ballistic fabric, which is a structure assembled from elements of a rectangular shape. Characteristics of the armor element: specific gravity 3.80 g / cm ³ , ultimate strength 320 MPa, hardness 1380 kg / mm ² , crack resistance 3.5 MPa / m ^1/2 , sound speed 10.2 m / s (see RAMI advertising CERAMIC INDUSTRIES LTD Israel).

Этот бронеэлемент обладает по сравнению с известными высокой противоснарядной стойкостью, живучестью, а также высокой противопульной стойкостью. This armored element has, in comparison with the known high anti-ballistic resistance, survivability, as well as high bulletproof resistance.

Однако противодействие средствами поражения этого бронеэлемента недостаточно вследствие низкой энергоемкости защитных слоев. However, counteraction by means of destruction of this armored element is insufficient due to the low energy intensity of the protective layers.

Наиболее близким к заявляемой бронезащитной конструкции является бронежилет на основе керамики и органопласта, в котором последовательно расположены слои керамики, протектора и органопласта. Слой керамики включает керамические прямоугольные бронеэлементы общей площадью 250•300 мм, толщиной не более 15 мм, цилиндрической формы с радиусом кривизны 250-300 мм, (см. реклама, г. Обнинск, Россия, паспорт ОТИ 881ПС 1993 г. "Бронеэлементы композиционные керамические".)
Высокие баллистические свойства керамики, эффективная работа органопласта на растяжение и скольжение нити при динамической нагрузке, а также специальная конструкция протектора обеспечивают высокие бронезащитные свойства бронежилета от воздействия пуль.Closest to the claimed armor-resistant design is a body armor based on ceramics and organoplast, in which layers of ceramics, tread and organoplast are sequentially located. The ceramic layer includes ceramic rectangular armor elements with a total area of 250 • 300 mm, a thickness of not more than 15 mm, a cylindrical shape with a radius of curvature of 250-300 mm, (see advertisement, Obninsk, Russia, passport OTI 881PS 1993. “Composite ceramic armor elements ".)
High ballistic properties of ceramics, the effective work of the organoplast on stretching and sliding of the thread under dynamic load, as well as a special tread design provide high armor-protecting properties of the bulletproof vest.

Однако описанная конструкция не обеспечивает максимальных эксплуатационных характеристик, в том числе бронестойкости, живучести, противоосколочной стойкости. However, the described design does not provide maximum operational characteristics, including armor resistance, survivability, anti-splinter resistance.

Это объясняется тем, что в условиях жесткого точечного удара и концентрации нагрузки происходит диссипация энергий удара. Разрушение материала зависит от свойств самого материала, его ударной вязкости, а также от его динамической энергоемкости и кинетической энергии пули, снаряда. Если кинетическая энергия пули, снаряда превышает предельно допустимый порог энергии, достаточный для разрушения керамики, то она разрешается, а если кинетическая энергия пули, снаряда меньше предельно допустимого порога энергии, то происходит частичное разрушение бронезащитной конструкции и пуля или снаряд застревают в ней, вызывая лишь частичное разрушение. This is explained by the fact that under conditions of hard point impact and concentration of the load, the energy of impact is dissipated. The destruction of the material depends on the properties of the material itself, its impact strength, as well as on its dynamic energy intensity and kinetic energy of the bullet, projectile. If the kinetic energy of a bullet or projectile exceeds the maximum permissible energy threshold sufficient to destroy ceramics, then it is allowed, and if the kinetic energy of a bullet or projectile is less than the maximum permissible energy threshold, partial destruction of the armor protection structure occurs and the bullet or projectile gets stuck in it, causing only partial destruction.

Под воздействием точечного удара происходит перемещение плитки или всей конструкции в направлении, параллельном направлению удара. При этом указанное смещение отдельных плиток относительно всей конструкции больше, нежели всей конструкции и соответственно динамическая энергоемкость отдельных плиток больше, чем всей конструкции. Если сравнить динамическую энергоемкость прямоугольных плиток и шестигранных, то прямоугольные плитки обладают меньшей динамической энергоемкостью, т.к. смещение их под воздействием точечного удара меньше, чем шестигранных плиток. Under the influence of a point impact, the tile or the entire structure moves in a direction parallel to the direction of impact. Moreover, the indicated displacement of individual tiles relative to the entire structure is greater than that of the entire structure and, accordingly, the dynamic energy consumption of individual tiles is greater than that of the whole structure. If we compare the dynamic energy intensity of rectangular tiles and hexagonal ones, then rectangular tiles have lower dynamic energy intensity, because their displacement under the influence of a point impact is less than that of hexagonal tiles.

Используя бронезащитную конструкцию в виде отдельных элементов, искусственно создаются изолированные участки керамической бронезащитной конструкции, способные при воздействии точечного удара перемещаться и обуславливать эффект высокой динамической энергоемкости. По сравнению с прототипом в предлагаемой бронезащитной конструкции зафиксирована зависимость массы элемента от величины энергетического воздействия, а также найдена зависимость между толщиной шестигранных плиток и отношением величины энергетического воздействия к прочности материала при статическом изгибе. Все вышеперечисленные признаки обусловливают по сравнению с прототипом более высокую динамическую энергоемкость. Кроме того, прямоугольные пластины имеют в сборном виде значительную протяженность стыков, что снижает бронестойкость и живучесть конструкции. Using an armored structure in the form of separate elements, isolated sections of a ceramic armored structure are artificially created, capable of moving and causing a high dynamic energy intensity effect of a point impact. Compared with the prototype in the proposed armor-resistant design, the dependence of the mass of the element on the magnitude of the energy effect is fixed, and also the relationship between the thickness of the hexagonal tiles and the ratio of the magnitude of the energy effect to the strength of the material under static bending is found. All of the above signs determine, in comparison with the prototype, a higher dynamic energy intensity. In addition, rectangular plates in assembled form have a significant length of joints, which reduces the armor resistance and survivability of the structure.

Заявляемое изобретение направлено на повышение бронестойкости и живучести. The claimed invention is aimed at increasing armor resistance and survivability.

Для достижения поставленной цели предлагаемая бронезащитная конструкция включает лицевой и тыльный слои из многослойного высокомодульного материала, пропитанные эластичным связующим и расположенный между ними энергоемкий керамический слой с высокой ударной вязкостью из элементов, соединенных друг с другом боковыми стенками в один слой. Масса элемента бронезащитной конструкции соответствует величине энергетического воздействия по уравнению
m = kw
где
m - масса элемента бронезащитной конструкции, кг;
w - величина энергетического воздействия, Дж;
k - коэффициент пропорциональности, равный 30•10^-6 - 60•10^-6 кг/Дж.To achieve this goal, the proposed armor-resistant design includes the front and back layers of a multilayer high-modulus material impregnated with an elastic binder and an energy-intensive ceramic layer located between them with high impact strength from elements connected to each other by side walls in one layer. The mass of the element armored construction corresponds to the magnitude of the energy impact according to the equation
m = kw
Where
m is the mass of the element armored design, kg;
w is the magnitude of the energy impact, J;
k is the coefficient of proportionality equal to 30 • 10 ^-6 - 60 • 10 ^-6 kg / J.

Элементы выполнены в виде набора шестигранных плиток толщиной, определяемой соотношением

где
S - толщина элемента, мм;
w - величина энергетического воздействия, Дж.Elements are made in the form of a set of hexagonal tiles with a thickness determined by the ratio

Where
S is the thickness of the element, mm;
w is the magnitude of the energy impact, J.

σ - прочность материала при статическом изгибе, МПа;
k₁ - коэффициент пропорциональности, равный 0,8-1,2 (МПа•мм/Дж).σ is the material strength under static bending, MPa;
k ₁ - coefficient of proportionality equal to 0.8-1.2 (MPa • mm / J).

При воздействии энергетического удара пули, снаряда и точечной концентрации нагрузки происходит поглощение энергии энергоемкости слоями из многослойного высокомодульного материала и керамического слоя с высокой ударной вязкостью. Under the influence of an energy shock of a bullet, a projectile, and a point load concentration, energy intensity is absorbed by layers of a multilayer high-modulus material and a ceramic layer with high impact strength.

При этом многослойный высокомодульный материал и эластичное полимерное связующее обеспечивают частичное поглощение энергии удара благодаря эластичной деформации. Керамический энергоемкий слой, представляющий собой набор шестигранных элементов, в условиях жесткого энергетического удара, поглощает энергию при наличии частичного разрушения благодаря тому, что отдельные элементы шестигранной формы, обладая высоко динамической энергоемкостью, перемещаются относительно всей бронезащитной конструкции в месте воздействия точечного удара пули, снаряда. At the same time, a multilayer high-modulus material and an elastic polymer binder provide partial absorption of impact energy due to elastic deformation. A ceramic energy-intensive layer, which is a set of hexagonal elements, under conditions of a hard energy shock, absorbs energy in the presence of partial destruction due to the fact that the individual elements of the hexagonal shape, having a highly dynamic energy intensity, move relative to the entire armor-resistant structure at the site of the impact of a point impact of a bullet or projectile.

Выбранное соотношение толщины элемента обеспечивает максимальные эксплуатационные характеристики, в том числе живучесть и бронестойкость. В случае увеличения энергетического воздействия целесообразно увеличить массу бронезащитной конструкции в соответствии с предлагаемым уравнением. The selected ratio of the thickness of the element provides maximum operational characteristics, including survivability and armor resistance. In the event of an increase in energy exposure, it is advisable to increase the mass of the armored structure in accordance with the proposed equation.

При осуществлении изобретения достигается повышение бронестойкости, повышение живучести, улучшение массогабаритных характеристик. When carrying out the invention, an increase in armor resistance, an increase in survivability, and an improvement in weight and size characteristics are achieved.

В результате решения этих задач достигается технический результат: предотвращение разрушения бронебетонной конструкции. На чертеже изображен общий вид бронезащитной конструкции. As a result of solving these problems, a technical result is achieved: prevention of destruction of the armored concrete structure. The drawing shows a General view of the armored structure.

Бронезащитная конструкция содержит лицевой 1 и тыльный 2 слои из многослойного высокомодульного материала, пропитанные эластичным связующим и расположенный между ними энергоемкий керамический слой, состоящий из элементов шестигранной формы 3, соединенных друг с другом боковыми стенками. The armor-resistant design contains the front 1 and back 2 layers of a multilayer high-modulus material impregnated with an elastic binder and an energy-intensive ceramic layer located between them, consisting of hexagonal elements 3 connected to each other by side walls.

Форма и размеры бронезащитной конструкции зависят от обороняемых объектов. Конструкция может быть плоской, цилиндрической, сферической. В случае выполнения панели цилиндрической и сферической формы прессование элементов производится на специальных пресс-формах, обусловливающих необходимый радиус вогнутости, а кромки боковых стенок выполнены со скосами ~ 6%. The shape and dimensions of the armored structure depend on the defended objects. The design can be flat, cylindrical, spherical. In the case of a cylindrical and spherical shaped panel, the elements are pressed on special molds that determine the necessary radius of concavity, and the edges of the side walls are made with bevels of ~ 6%.

Зависимость между массой и толщиной элемента бронезащитной конструкции и величины энергетического воздействия найдена опытным путем. The relationship between the mass and thickness of the element of the armor-protecting structure and the magnitude of the energy impact is found empirically.

Claims

An armor-resistant design, including the front and back layers of a multilayer high-modulus material, impregnated with an elastic binder, and an energy-intensive ceramic layer located between them with high impact strength from elements connected to each other by side walls in one layer, characterized in that the mass of the element of the armor-resistant construction corresponds to magnitude of energy exposure
m = kw,
where m is the mass of the element armored construction, kg;
w is the magnitude of the energy impact, J;
k is the proportionality coefficient equal to 30 • 10 ^-6 - 60 • 10 ^-6 kg / J,
and the elements are made in the form of hexagonal tiles with a thickness determined by the ratio

where S is the thickness of the element, mm;
w is the magnitude of the energy impact, J;
σ is the material strength under static bending, MPa;
k ₁ - coefficient of proportionality equal to 0.8 - 1.2 (MPa • mm) / J.