МНОГОСЛОЙНАЯ БРОНЯ

Полезная модель относится к броневым конструкциям, а именно к средствам защиты от воздействий бронебойных пуль стрелкового оружия, и может быть использована при бронировании объектов различного назначения, в том числе при изготовлении бронированных транспортных и плавательных средств.
Из уровня техники известна композитная броня (см. RU 232955 С1, опубл. 20.07.2008), содержащая дробяще-отклоняющий слой и задерживающий слой. Дробяще-отклоняющий слой состоит из отдельных корундовых элементов, выполненных в виде цилиндров с одним или двумя выпуклыми торцами, соединенных в единую панель связующим на основе полимеров и расположенных своими осями по нормали к наружной поверхности брони, задерживающий слой выполнен из алюминиевого сплава или стали.
Известна многослойная бронепреграда (см. RU 2393416 С1, опубл. 27.06.2010), состоящая из подложки, слоя примыкающих друг к другу керамических пластин и наружной облицовки. Керамические пластины скреплены с наружной облицовкой, подложкой и между собой в слое герметиком. Подложка выполнена из алюминиевого сплава, или титана, или органокомпозита на основе высокомодульной органической ткани, или их комбинации. Облицовка выполнена из двух слоев высокомодульной органической ткани, пропитанной клеем на эпоксидном связующем.
Также известна многослойная бронезащита (см. RU 68674 U1, опубл. 27.11.2007), состоящая из последовательно размещенных в направлении поражающего воздействия слоя из высокопрочной броневой стали, слоя из отдельных керамических элементов, соединенных высокоэластичным связующим типа полиуретана или резины, и слоя-подложки из стали пластичной марки либо из алюминиевого сплава. Данная бронезащита является наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели и выбрана в качестве прототипа.
Недостатком всех вышеприведенных решений является трудность, а также большая материалозатратность при проведении монтажа брони в случае ее повреждения, связанные с тем, что из-за наличия связующего материала замене подлежит весь фрагмент брони, включая, в том числе, и неповрежденные керамические элементы, причем такая замена в полевых условиях практически невозможна.
Техническим результатом заявленного технического решения является повышение ремонтопригодности брони.
Для достижения указанного результата предлагается многослойная броня, содержащая лицевой слой из высокопрочной стали, промежуточный слой из отдельных керамических элементов, состоящих из выполненных за одно целое квадратного основания и установленной на нем цилиндрической части с выпуклым торцом, и слой-подложку из броневой стали, при этом лицевой слой выполнен с отверстиями, в которых цилиндрической частью располагаются керамические элементы.
В предлагаемой полезной модели фиксация керамических элементов в броне происходит без использования связующего элемента. Они фиксируется лицевым слоем, имеющим отверстия, в которые цилиндрической частью устанавливаются керамические элементы. В случае повреждения брони необходимо будет снять лицевой слой фрагмента брони и заменить только поврежденные керамические элементы. Такую замену можно будет проводить даже в полевых условиях, имея в наличии целые керамические элементы соответствующего размера.
Полезная модель поясняется следующими фигурами:
Фиг. 1 - схема предлагаемой многослойной брони;
Фиг. 2 - фронтальный вид многослойной брони;
Фиг. 3 - форма керамического элемента.
Многослойная броня (см. фиг. 1) состоит из лицевого слоя 1, представляющего собой лист из высокопрочной стали с отверстиями, промежуточного слоя в виде набора отдельных керамических элементов 2, имеющих квадратное основание и цилиндрическую часть с выпуклым торцом, и слоя-подложки 3, выполненного из броневой стали.
Лицевой слой 1 выполняется из листа высокопрочной стали, твердость которой соответствует 48…50 HRC, например, из стали марки 30ХГСА. Он предназначен для фиксации керамических элементов в броне, а также для уменьшения воздействия средств поражения, таких как сердечники пуль, осколки боеприпасов и т.п., в случае попадания их между выпуклыми торцами керамических элементов. Отверстия в листе выполняют лазером или штамповкой, если лист перед этим не подвергался термообработке.
Керамические элементы 2 изготавливают посредством спекания, например, оксида алюминия, карбида бора, карбида кремния, нитрида кремния или иных неорганических соединений. Они предназначены для нарушения целостности сердечника пули: скалывания, дробления, частичного или полного разрушения.
Керамические элементы 2 представляют собой выполненное за одно целое квадратное основание, на котором расположен цилиндр с выпуклым торцом. Квадратное основание располагается между лицевым слоем 1 и слоем-подложкой 3, а квадратная форма обеспечивает отсутствие зазоров между элементами 2 в слое и не позволяет керамическим элементам 2 выпадать через отверстия в лицевом слое 1. Цилиндрическая часть с выпуклым торцом устанавливается в предварительно вырезанные отверстия в листе лицевого слоя 1, при этом установка в отверстия осуществляется с натягом для исключения возможности перемещения элементов 2. Высота цилиндрической части керамических элементов 2 выбирается таким образом, чтобы выпуклый торец выступал за пределы лицевого слоя 1, т.е. длина образующей цилиндра не должна быть меньше толщины лицевого слоя 1. Выпуклый торец на цилиндрической части керамического элемента, имеющий, например, вид сферической поверхности радиуса R, обеспечивает изменение траектории движения сердечника пули при соударении, в результате чего рассеивается часть кинетической энергии сердечника пули, тем самым уменьшая его силу воздействия.
Слой-подложка 3 выполняется из листа броневой стали, твердость которой составляет 52-56 HRC, например, из стали марки A3, 44, 77. Слой-подложка 3 обеспечивает гашение кинетической энергии, образовавшейся при взаимодействии пули с броней, и блокировку осколков средств поражения или брони.
Внешний вид многослойной брони показан на фиг. 2.
На фиг. 3 показана форма используемых керамических элементов 1.
Толщина (Н) и длина (г) основания керамического элемента должны быть не менее 7 мм и 30 мм соответственно, т.к. при их меньших значениях керамический элемент будет иметь низкие удерживающие характеристики. Высота (∂) и диаметр (D) цилиндра соответствуют 0,3-0,6(Н) и 0,5-0,7(г) соответственно. Для упрощения изготовления керамического элемента радиус сферической поверхности выпуклого торца берется больше D/2, однако он не должен превышать размера 3D, т.к. в этом случае выпуклая часть принимает форму, близкой к плоской, что отрицательно скажется на защитных свойствах брони.
Как показано на фиг. 1, имеются несколько вариантов (а, б, в) попадания сердечника пули в броню. В первом варианте (а), сердечник попадает по нормали к торцевой поверхности керамического элемента. В этом случае весь удар принимает на себя один элемент, в результате чего разрушается только он один. В варианте (б) происходит рикошет сердечника от торцевой поверхности элемента и его воздействие распространяется на несколько элементов, которые разрушаются в меньшей степени по сравнению с попаданием варианта (а). В случае попадания варианта (в), сердечник частично гасит импульс на лицевом слое 1, скалывая кромки соседних торцов, при этом основной удар сердечника принимают основания соседних керамических элементов, в результате которого они разрушаются. Слой подложка во всех вариантах попадания гасит энергию взаимодействия и блокирует осколки сердечника, а также осколки брони, образовавшиеся при ударе.
Для защиты от пуль калибра 5.45 (АК-74) и 5.56 (М16А1) многослойная броня будет выглядеть следующим образом: лист лицевого слоя толщиной 2 мм из высокопрочной стали марки 30ХГСА, керамические элементы с минимальной высотой основания (Н) равной 7 мм, минимальным диаметром (D) цилиндра 19.6 мм и длиной основания (г) 33.32 мм и слой-подложка из броневой стали марки A3, твердость которой соответствует 52…56 HRC, толщиной 4.5 мм.
Для защиты от пуль калибра 7.62 (СВД) предпочтительно использовать лицевой слой из высокопрочной стали 30ХГСА с твердостью 48…50 HRC толщиной 4 мм, керамические элементы с минимальной высотой основания (Н) равной 8.4 мм, минимальным диаметром (D) цилиндра 23.52 мм и длиной основания (г) 39.98 мм и слой-подложку из броневой стали A3 с твердостью 52…56 HRC толщиной 6.5 мм.
В случае повреждения брони замене будет подлежать не весь ее фрагмент, а только те элементы, которые получили повреждение. Для этого необходимо будет снять лицевой слой фрагмента брони, заменить поврежденные керамические элементы на цельные и установить лицевой слой обратно на место, при этом, в зависимости от степени повреждения, сам лист лицевого слоя может замене не подвергаться. Таким образом, ремонт предлагаемой конструкции брони упрощается, проводится с минимальной материалозатратностью и его возможно осуществить даже в полевых условиях.