ЗАЩИТНАЯ БРОНЕПЛАСТИНА

Полезная модель относится к индивидуальным средствам бронезащиты, а именно к бронепластинам для защитных жилетов, экранов и может использоваться в армии, органах охраны правопорядка и частными лицами для защиты тела человека от пуль стрелкового оружия с термоупрочненными сердечниками.
Известна пулезащитная гибкая конструкция, содержащая защитные элементы, расположенные в материале основы, выполненные в виде деталей из твердого материала с отражающей стороной, обращенной наружу, при этом основа выполнена из упругого материала, а защитные элементы жестко не связаны между собой и расположены в материале основы в несколько слоев с перекрытием промежутков между элементами в слое последующими слоями защитных элементов, при этом отражающая сторона защитного элемента выполнена в виде цилиндрической поверхности или комбинаций цилиндрических поверхностей в виде уголков, пирамид или призм (RU 2116607 С1, F41H 1/02, 1995.12.04). Недостатками пулезащитной гибкой конструкции являются ее невысокая надежность и нестабильность защитных свойств. Невысокая надежность объясняется тем, что при ударе, например, автоматной пулей с термически упрочненным сердечником защитный элемент будет деформироваться или разрушаться в точке удара, и пуля будет проникать дальше, защитный элемент при этом не успеет повернуться в материале основы и не сможет существенно изменить траекторию движения пули. Нестабильность защитных свойств связана с тем, что даже после некоторого изменения траектории движения после удара в первый защитный элемент пуля может попасть в зазор между защитными элементами второго и последующих слоев, и фактически второй и последующие слои не выполнят своей защитной функции по изменению траектории движения пули - пуля пробьет конструкцию насквозь.
Известен бронежилет, содержащий плечевую накладку, соединенную со спинной секцией с выступающими боковыми частями и грудной секцией, содержащей фартук и средства крепления между ними, при этом в каждом элементе бронежилета расположена гибкая броневая защита из металла, при этом гибкая броневая защита выполнена из взаимозаменяемых, выпуклых по длинной или короткой сторонам бронепластин, каждая из которых уложена в мешки, выполненные с возможностью удержания бронепластин с вертикальным перекрытием не более 1/2 горизонтальной длины бронепластипы, с последующей установкой в карманы, выполненные с возможностью обеспечения горизонтального перекрытия бронепластин не менее 5 мм, при этом карманы расположены горизонтальными рядами, причем карманы присоединены к основе, по всей площади которой, обращенной к торсу, расположен амортизирующий слой, причем основа крепится к чехлу, при этом в каждом элементе бронепластины укладываются от центральной оси с перекрытием по вертикальной стороне, с расположением каждой последующей бронепластины под предыдущей (RU 2202093 С2, F41H 1/02, 2001.01.23). Недостатком бронежилета является высокий вес. Это объясняется тем, что бронепластины крепятся в бронежилете с перекрытием, что увеличивает суммарную площадь бронепластин и, соответственно, их вес.
Известна броня, содержащая разрушающую пули структуру из, по меньшей мере, одного разрушающего пули слоя, состоящего из баллистически стойкой ткани с перекрещенными нитями основы и утка и расположенных в точках перекрещивания нитей металлических дисков, устойчивых к разрушению при ударе пули и пронизанных, по меньшей мере, одной из нитей основы или утка, причем диски ориентированы своими краями к боковой поверхности пули, проникающей в слой, разрушающий пули, и расположенный за разрушающей пули структурой по меньшей мере, один слой, содержащий баллистически стойкие волокна для захватывания осколков пули (RU 2359205 С2, F41H 1/02, F41H 5/04, 2004.06.30).
Недостатком брони является ее невысокая надежность в случае ударе пулей с термоупрочненным сердечником. Это объясняется тем, что термоупрочненный сердечник, обладающий высокой твердостью, не может быть разрушен краями дисков, и поэтому проникает внутрь брони, раздвигая диски в стороны и пробивая броню насквозь.
Известна пулезащитная конструкция, содержащая основу, включающую несколько рядов защитных элементов из баллистически стойкого материала в виде стержней, расположенных с перекрытием промежутков между защитными элементами предыдущего слоя защитными элементами последующего слоя, при этом пулезащитная конструкция содержит демпфирующий элемент, размещенный с внутренней стороны основы и зафиксированный при вакуумном прессовании посредством клеевой композиции; основа включает не менее трех пакетов в виде полимерного композиционного материала, состоящего из пропитанного термореактивным связующим многослойного армирующего наполнителя, выполненного из чередующихся слоев, выбранных из группы: стеклоткань, углеткань, базальтоткань, арамидная ткань и/или из группы: стекловолокно, базальтовое волокно, углеволокно, арамидное волокно, при этом основа сформирована путем прямого прессования пакетов с несколькими рядами стержней до придания пакетам формы с синусоидально расположенными впадинами, в которых размещены защитные элементы и зафиксированы относительно друг друга и относительно пакетов клеевой композицией (RU 2374594 С2, F41H 1/02, В32В 5/00, 2008.01.09). Недостатком пулезащитной конструкции является ее невысокая надежность. Это объясняется тем, что при попадании пули с термоупрочненным сердечником под острым углом к плоскости конструкции высока вероятность внедрения сердечника между стержнями и, как следствие, сквозной пробой.
Известен бронежилет, содержащий размещенные в чехлах и соединенные крепежно-регулировочными элементами грудную и спинную секции, выполненные в виде набора защитных элементов, каждый из которых состоит из биметаллической бронепластины, пакета баллистической ткани из высокомодульного волокна, и демпфирующего элемента, при этом биметаллическая бропепластина выполнена в виде моноблока и имеет наружный слой из высокопрочной стали с твердостью 58-64 HRC, а внутренний из высокопрочной стали с твердостью 40-52 HRC, при этом толщина лицевого слоя составляет 0,6-0,8 диаметра сердечника пули, а отношение толщин наружного и внутреннего слоев не менее 0,5 и не более 1,5 (RU 2172920 С1, F41H 1/02, 2000.02.03). Недостатками такого бронежилета являются значительный вес и стоимость. Это объясняется тем, что биметаллическая бронепластипа, обладая значительной массой и высокой изгибной жесткостью, при попадании автоматной или винтовочной пули с термоупрочненным сердечником в точке удара прогибается незначительно как в случае удержания пули, так и в случае сквозного пробоя. Расположенный с ее тыльной стороны пакет баллистической ткани, напротив, имеет очень низкую изгибную жесткость и способен тормозить пулю только при прогибах, в несколько раз превышающих прогиб бронепластины. Таким образом, бронепластина и пакет из баллистической ткани в работу по торможению пули включаются последовательно друг за другом и не могут работать совместно. Если толщина бронепластины недостаточна для того, чтобы самостоятельно выдержать удар пули, и пуля или ее термоупрочненный сердечник пробивает бронепластину насквозь, то высока вероятность сквозного пробоя и пакета из баллистической ткани, так как из-за малой площади поперечного сечения пуля или ее сердечник взаимодействует с небольшим количеством нитей в слоях баллистической ткани и разрушает их. Следовательно, для надежной остановки пули необходимо, чтобы биметаллическая пластина обладала достаточной толщиной для полного торможения пули, что приводит к увеличению веса бронежилета. Пакет из баллистической ткани в этом случае оказывается не нужен, и его наличие с тыльной стороны бронепластины лишь увеличивает вес и стоимость бронежилета.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели является многослойная инерционная защита, включающая не менее двух рядов защитных элементов, закрепленных с зазором между рядами на (или в) держателях так, чтобы при воздействии на них средства поражения они отрывались от держателей, при этом защитные элементы установлены так, что отношение массы отдельного защитного элемента к его способности противостоять пробивающему действию поражающего фактора возрастает от первого к каждому последующему ряду и/или возрастает зазор между рядами, начиная от зазора между первым и вторым рядом (RU 2226253 C2, F41H 1/02, F41H 5/04, 2002.04.11). Недостатками многослойной инерционной защиты являются ее высокий вес и большая толщина. Это объясняется необходимостью использования двух или более рядов защитных элементов, с зазором между рядами, возрастающим от ряда к ряду в направлении от ударной стороны защиты к тыльной стороне. При этом увеличиваются как вес, так и общая толщина защиты.
В основу полезной модели положена техническая задача по снижению общего веса противопульной брони за счет снижения веса бронеэлемента при обеспечении заданных защитных характеристик.
Указанная техническая задача решается тем, что в защитной бронепластине, включающей не менее двух слоев защитных элементов, закрепленных на держателях, и пакет баллистической ткани из высокомодульного волокна, согласно полезной модели слои защитных элементов располагаются вплотную друг к другу, а каждый слой состоит из множества уложенных в виде мозаики элементов в форме квадрата или правильного шестигранника, причем каждый последующий слой смещен в плоскости бронепластины относительно предыдущего слоя на 1/4÷4/2 размера элемента.
Другим отличием защитной бронепластины является то, что размер защитных элементов в плоскости по диагонали составляет от 2 до 4 калибров основного поражающего элемента.
Еще одним отличием защитной бронепластины является то, что слои защитных элементов выполнены из керамики и/или из металла.
Отличием защитной бронепластины является также то, что твердость защитных элементов первого с ударной стороны слоя выше твердости защитных элементов последующих слоев.
Кроме того, отличием является то, что с тыльной стороны пакета баллистической ткани из высокомодульных волокон располагается демпфер.
В предлагаемой конструкции защитной бронепластины используются небольшие по размеру и массе защитные элементы, которые при ударе пули вырываются из слоя, но не пробиваются насквозь, а вовлекаются пулей в движение и далее двигаются совместно с ней. При этом скорость их совместного с пулей движения согласно закону сохранения импульса существенно ниже скорости пули до момента удара в защитную бронепластину. Двигающиеся совместно с пулей защитные элементы располагаются перед пулей и в несколько раз увеличивают площадь взаимодействия с расположенным далее пакетом баллистической ткани из высокомодульных волокон, позволяя ему эффективно тормозить как саму пулю, так и защитные элементы. Таким образом, защитные элементы и пакет баллистической ткани работают совместно. Расположение слоев защитных элементов со смещением в плоскости относительно друг друга позволяет перекрыть стыки между элементами одного слоя элементами другого слоя. Квадратная или шестигранная форма элементов позволяет их укладывать в слой с минимальными боковыми зазорами. Использование слоев защитных элементов, выполненных из керамики и/или металла, позволяет сочетать деформационные и прочностные свойства материала элементов со свойством твердости. Повышенная твердость первого с ударной стороны слоя защитных элементов способствует тому, что элементы первого и/или последующих слоев вовлекаются пулей в движение без разрушения. Наличие демпфера с тыльной стороны уменьшает запреградное воздействие при ударе пули и, соответственно, травму человека.
Размер защитных элементов выбирается из требования, чтобы при ударе пули в защитный элемент он, с одной стороны, не разрушался, а, с другой стороны, имел большую массу для более значительного уменьшения скорости пули. Размер защитных элементов в плоскости по диагонали менее 2 калибров основного поражающего элемента не позволяет существенно снизить скорость пули вследствие их недостаточной массы и не увеличивает в достаточной степени площадь взаимодействия с расположенным далее пакетом баллистической ткани из высокомодульных волокон, а использование защитных элементов с размером в плоскости более 4 калибров существенно повышает вероятность сквозного пробоя защитного элемента пулей или ее термоупрочненным сердечником. Вследствие небольшого размера защитных элементов площадь нарушения целостности защитной бронепластины после попадания пули незначительна, что определяет высокую живучесть бронепластины и ее способность защищать человека от неоднократных попаданий пуль.
Заявляемая защитная бронепластина обладает отличиями в сравнении с прототипом изготовлением слоев защитных элементов из уложенных в виде мозаики элементов в форме квадрата или правильного шестигранника, причем каждый последующий слой смещен в плоскости бронепластины относительно предыдущего слоя па 1/4÷1/2 размера элемента; размер защитных элементов в плоскости по диагонали составляет от 2 до 4 калибров основного поражающего элемента, слои защитных элементов выполняются из керамики и/или металла, твердость защитных элементов первого с ударной стороны слоя выше твердости защитных элементов последующих слоев, а с тыльной стороны пакета баллистической ткани из высокомодульных волокон располагается демпфер.
Заявляемая защитная пластина может изготавливаться на специальном технологическом оборудовании в промышленных масштабах и широко применяться для комплектации индивидуальных средств бронезащиты в армии, органах охраны правопорядка и частными лицами для защиты тела человека от пуль стрелкового оружия с термически упрочненными сердечниками.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан порядок укладки защитных элементов в трехслойном варианте изготовления, на фиг. 2 - поперечный разрез защитной пластины, на фиг. 3 - взаимодействие защитной бронепластины с пулей.
Укладка защитных элементов в слоях со смещением слоев друг относительно друга (см. фиг. 1) позволяет перекрыть стыки элементов одного слоя элементами другого слоя и исключить тем самым возможность сквозного проникновения пули между элементами за счет их разворота и раздвигания в стороны.
Защитные элементы 1 крепятся на держателях 2 (см. фиг. 2) с помощью клея или полимерного связующего. В качестве держателей могут быть использованы слои ткани из натурального или искусственного волокна. Слои защитных элементов располагаются вплотную друг к другу. Следом за ними размещается пакет баллистической ткани 3 из высокомодульного, например, арамидного волокна. Применение с тыльной стороны демпфера 4 позволяет снизить запреградное воздействие в случае удара пули, и, тем самым, уменьшить травмирование тела человека. В качестве демпфера может быть использован любой легкий пористый материал, например, пенополиэтилен.
Работает защитная бронепластина следующим образом (см. фиг. 3): при выстреле из стрелкового оружия с минимального расстояния перпендикулярно поверхности защитной бронепластины пуля ударяет в слои защитных элементов, при этом часть элементов отрывается от держателей и начинает двигаться совместно с пулей, располагаясь перед ней (на рисунке показан вариант изготовления защитной пластины со слоями защитных элементов из металла). При этом скорость пули согласно закону сохранения импульса значительно снижается. Расположенный за защитными элементами пакет баллистической ткани из высокомодульного волокна практически сразу включается в работу, создавая подпор для защитных элементов.
Площадь взаимодействия двигающихся с пулей защитных элементов с пакетом баллистической ткани в несколько раз превышает площадь поперечного сечения пули, что увеличивает количество вовлеченных в работу высокомодульных волокон и позволяет эффективно тормозить пулю совместно с защитными элементами. Расположенный с тыльной стороны демпфер снижает запреградное воздействие и уменьшает травмирование тела человека.
Использование небольших по массе и размеру защитных металлических элементов способствует тому, что при ударе в них термоупрочненный сердечник не отделяется от внешней оболочки пули, и вероятность сквозного пробоя защитных элементов снижается. Изготовление первого с ударной стороны слоя защитных металлических элементов с более высокой твердостью препятствует внедрению пули или ее термоупрочненного сердечника в защитный элемент и, тем самым, также снижает вероятность сквозного пробоя защитных элементов.
Случаи выстрела с большего расстояния или под углом к поверхности защитной бронепластины не рассматриваются как менее опасные.