БРОНЕЖИЛЕТ

Изобретение относится к оборонительным средствам индивидуальной защиты, а именно к бронежилетам и может использоваться в армии и в органах охраны правопорядка для защиты тела человека от ударов пуль стрелкового оружия с термически упрочненными сердечниками.
Известен бронежилет, описанный в патенте РФ №2112200, F 41 H 1/02 «Бронежилет», опубликованный 27.05.98 г. Известный бронежилет включает в себя бронеплиту, выполненную в виде набора тонких пластин, жестко скрепленных по периметру кожухом, причем пластины выполнены из металлокерамики, состоящей из карбида титана и кобальта, армированной хаотично расположенной проволокой из вольфрамовой нити, имеющей форму спирали, при этом наружные пластины выполнены из более вязкого материала, с содержанием кобальта до 35%, а внутренние из более твердого, с содержанием кобальта до 5%.
Недостатками известной бронеплиты является ее высокая стоимость. Это объясняется сложностью технологического процесса армирования металлокерамических плит вольфрамовой проволокой в форме спирали. Кроме того, армирование проволокой приводит к увеличению толщины пластины, а поскольку таких пластин несколько, соответственно приводит к увеличению массы.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, к заявляемой полезной модели является бронепластина, описанная в патенте РФ №2101656, F 41 H 1/02 «Бронежилет», оп. 10.01.98 г. Известная бронепластина выполнена биметаллической и ее наружный слой изготовлен из высокопрочной стали, а внутренний -из мягкой. Наружный слой армирован наплавкой порошковой проволоки в виде ромбической сетки с треугольным поперечным сечением. Наружный слой может быть армирован путем наплавки металлокерамической ленты.
Недостатками известной бронепластины является ее высокая стоимость. Это объясняется сложностью технологического процесса наплавки порошковой проволоки в виде ромбической сетки с треугольным поперечным сечением. Кроме того, наплавка проволоки приводит к увеличению толщины пластины и, соответственно, массы.
Технической задачей полезной модели является уменьшение стоимости и массы бронеэлемента при обеспечении заданных защитных характеристик.
Поставленная задача достигается тем, что в бронежилете, содержащим размещенные в чехлах и соединенные крепежно-регулировочными элементами грудную и
спинную секции, в которых с перекрытием размещены высокопрочные стальные бронеэлементы с внутренним и наружным слоями, согласно полезной модели, наружный слой бронеэлемента выполнен с зонами, твердость которых отличается от твердости наружного слоя, расстояние между зонами и ширина зон одинаковы и составляют 0,6-0,9 диаметра сердечника пули, а глубина составляет 0,2-0,45 диаметра сердечника пули. При этом твердость наружного слоя составляет 58-64 HRC, твердость зон и твердость внутреннего слоя составляет 40-52 HRC, или твердость наружного и внутреннего слоев одинакова и составляет 52-65 HRC, твердость зон ниже твердости слоев на 5-10 HRC, или твердость наружного и внутреннего слоев одинакова и составляет 52 - 65 HRC, твердость зон выше твердости слоев на 5-10 HRC.
За счет выполнения наружного слоя бронеэлемента бронежилета с зонами, твердость которых отличается от твердости наружного слоя, твердость наружного слоя составляет 58-64 HRC, твердость зон и твердость внутреннего слоя составляет 40-52 HRC или твердость наружного и внутреннего слоев одинакова и составляет 52-65 HRC, твердость зон ниже твердости слоев на 5-10 HRC, или твердость наружного и внутреннего слоев одинакова и составляет 52-65 HRC, твердость зон выше твердости слоев на 5-10 HRC, за счет того что, расстояние между зонами и ширина зон одинаковы и составляют 0,6-0,9 диаметра сердечника пули, а глубина составляет 0,2-0,45 диаметра сердечника пули, то есть за счет наличия приповерхностных зон с измененной твердостью внутри основного материала пластины, уменьшается стоимость и масса бронеэлемента при обеспечении заданных защитных характеристик.
Заявляемый бронежилет с зонированным бронеэлементом обладает новизной, отличаясь от прототипа перечисленными выше признаками, и обеспечивает достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Заявляемый бронежилет с зонированным бронеэлементом может изготавливаться на стандартном технологическом оборудовании, и найти широкое применение в армии, в органах охраны правопорядка для защиты от поражения стрелковым оружием и потому соответствует критерию "промышленная применимость".
Сущность предлагаемого бронежилета с зонированным бронеэлементом, поясняется на чертежах, где представлено:
на фиг.1 - общий вид бронежилета;
на фиг.2 - общий вид зонированного бронеэлемента с прониканием сердечника пули по нормали;
на фиг.3 - общий вид зонированного бронеэлемента при эффективном повороте сердечника пули.
Бронежилете состоит из грудной 1 и спинной 2 секций в чехлах, соединенных крепежно-регулировочными элементами 3 (фиг.1). Бронезащита бронежилета выполнена в виде установленных с перекрытием во внутренние карманы (на чертеже не показаны) грудной секции 1, спинной секции 2 зонированных высокопрочных стальных бронеэлементов 4 с внутренним 5 и наружным 6 слоями. Наружный слой 6 бронеэлемента выполнен с зонами 7, твердость которых отличается от твердости наружного слоя 6. Расстояние между зонами 7 и ширина зон 7 одинаковы и составляют 0,6-0,9 диаметра сердечника пули 8, а глубина составляет 0,2-0,45 диаметра сердечника 8 пули 9 (фиг.2). При этом твердость наружного слоя б составляет 58-64 HRC, твердость зон 7 и твердость внутреннего слоя 5 составляет 40-52 HRC, или твердость наружного 6 и внутреннего слоев 5 одинакова и составляет 52-65 HRC, твердость зон 7 ниже твердости слоев 5, 6 на 5-10 HRC, или твердость наружного и внутреннего слоев одинакова и составляет 52-65 HRC, твердость зон выше твердости слоев на 5-10 HRC.
Рассмотрим, как действует, т.е. выполняет защитную функцию зонированный бронеэлемент в наиболее опасном случае - при выстреле из стрелкового оружия с минимального расстояния перпендикулярно поверхности бронеэлемента.
При взаимодействии оболочки 10 пули 9 из пластичного материала и бронеэлемента 4, последний не претерпевает существенных деформаций, поэтому существенным является только взаимодействие термически упрочненного сердечника 8 пули 9 и бронеэлемента 4.
Наличие на поверхности бронеэлемента 4 чередующихся наружного слоя 6 с высокой твердостью и зон 7 с твердостью отличающейся от твердости наружного слоя приводит к возникновению на торце сердечника 8 пули 9 существенной неравномерности распределения контактных напряжений, к увеличению максимальных напряжений, что вызывает его разрушение, скол 11 (фиг.2). В хрупких материалах, какими являются термически упрочненные стали, скол 11 происходит под углом, близким 45° к оси сердечника 8 пули 9, что обеспечивает его эффективный поворот (фиг.3) при движении через бронеэлемент 4. Увеличение длины пути при наклонной траектории сердечника 8 пули 9 приводит к поглощению бронеэлементом 4 большей части энергии сердечника 8 пули 9, чем в случае с прониканием сердечника 8 пули 9 по нормали к бронеэлементу 4.
Случаи функционирования бронеэлемента 4 при выстреле с большего расстояния, когда скорость сердечника 8 пули 9 падает за счет сопротивления воздуха, или под углом к бронеэлементу 4, не рассматриваются, как менее опасные.
В зонированном бронеэлементе используются известные высокопроизводительные технологии локальной термообработки (закалки или отпуска),
например плазменная, лазерная, неплавящимся электродом и др., для создания приповерхностных зон с измененной твердостью, которые создают условия для поворота сердечника пули за счет неоднородной реакции пластины на торец сердечника, и как следствие, скол, поворот и увеличение площади контакта с бронеэлементом и возрастание поглощенной энергии пули. Другими словами зонированный бронеэлемент предлагаемой конструкции может быть выполнен из листа меньшей толщины, чем обычная бронепластина. Соотношение размеров зоны с измененной твердостью определяется особенностями технологии, например, для лазерной термообработки характерно отношение глубины к ширине как 1:2, а для плазменной - 1:3-5. В зависимости от химического состава и типа первичной термообработки локальное температурное воздействие (вплоть до расплавления) может приводить как к повышению, так и к понижению твердости прогретой зоны. Современные пули стрелкового оружия имеют металлические сердечники с твердостью лежащей в пределах 45-65 HRC. В связи с этим применять пластины с еще большей твердостью нецелесообразно, так как они будут склонны к хрупкому разрушению, а с меньшей неэффективно, поскольку будет уменьшаться поглощенная энергия пули. В ходе локальной термической обработки получить изменение твердости большее 5-10 HRC является невозможным, поскольку зона термической обработки должна быть малой, а теплопроводность металлов достаточна высока, то есть времени для структурных превращений в полном объеме недостаточно. В случае невысокой твердости исходного материала термообработка с расплавлением и высокой скоростью охлаждения может обеспечить локальную закалку с увеличением твердости на 5-10 HRC. Анализируя особенности напряженного состояния при контактном взаимодействии торца сердечника с пластиной и требования его скола, следует отметить, что ширина зон с различной твердостью не должна превосходить 0,9 диаметра сердечника. При ширине зон менее 0,6 диаметра сердечника его скол становится малоэффективным в плане изменения траектории его движения. Таким образом различные технологии локальной термообработки могут обеспечить глубину зоны с измененной твердостью 0,2-0,45 диаметра сердечника.
Заявляемый бронежилет в сравнении с прототипом является менее дорогим, более легким при обеспечении заданной степени защиты.