БРОНЯ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ БАЛЛИСТИЧЕСКИХ ПОРАЖАЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПРЕДЛАГАЕМАЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Предлагаемая полезная модель относится к броне для защиты от баллистических поражающих элементов, в частности, к броне, содержащей слой из гранул из высокоплотного материала, выполненной с возможностью обеспечения защиты от прилетающих поражающих элементов бронебойного типа.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ПРЕДЛАГАЕМОЙ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Броня для защиты от баллистических поражающих элементов должна иметь конструкцию, обеспечивающую малую массу и высокую степень защиты от баллистических поражающих элементов. Это требование проистекает из того, что такая броня обычно используется для ношения человеком на теле либо для защиты транспортного средства.
Конструкция брони для защиты от баллистических поражающих элементов, в одном из слоев которой используются керамические гранулы, хорошо известна в данной отрасли техники. В большинстве случаев упомянутые керамические гранулы внедрены в слой или матрицу из такого материала, как смола, резина и т.п. Броня такого типа показала высокую эффективность и обладает высокой способностью выдерживать множественные попадания, и такая способность обусловливается тем, что ударное воздействие поражающего элемента на одну керамическую гранулу или на несколько соседних керамических гранул не оказывает существенного влияния на керамические гранулы вокруг области, которая испытала ударное воздействие. Этим броня такого типа отличается от брони монолитных типов, в которых ударное воздействие в одном месте отражается на всей монолитной броне.
В публикации US 5.763.813 раскрывается многослойная броня, содержащая наружный слой, принимающий на себя ударное воздействие и изготовленный в виде панели, состоящей из единого внутреннего слоя из высокоплотных керамических гранул, удерживаемых в форме панели с помощью отвержденного материала, - этот слой предназначен для деформирования и разрушения оказывающего ударное воздействие бронебойного поражающего элемента, прилетающего с высокой скоростью, - и внутренний слой, прилегающий к упомянутому наружному слою и содержащий тканый текстильный материал, - этот слой предназначен для обеспечения асимметричного деформирования оставшихся осколков упомянутого поражающего элемента и для поглощения оставшейся кинетической энергии этих осколков.
В публикации WO 00/47944 раскрывается панель для защиты от баллистических поражающих элементов, содержащая несущий элемент и совокупность цилиндрических тел, выполненных из высокоплотного материала, при этом упомянутые цилиндрические тела прикреплены к упомянутому несущему элементу с одного его конца с помощью клеящего агента, при этом в такой панели контакт между двумя соседними цилиндрическими телами обеспечен по их образующей линии (генератрисе), то есть, их продольные оси параллельны друг другу, или же в такой панели три соседних цилиндрических тела прикреплены к промежуточному заполняющему телу, которое размещено между ними.
В публикации US 20070034074 раскрывается композитная броневая панель, содержащая главный слой из гранул, внедренных в связующую матрицу, и передний и задний слои, связанные с упомянутым главным слоем способом, в котором формирование главного слоя и связывание с ним упомянутых переднего и заднего слоев осуществляются одновременно. Упомянутый способ включает следующие стадии: обеспечение наличия переднего и заднего слоев; наложение на гранулы и на слои связующего материала; и нагревание связующего материала для получения матрицы и связывания с нею переднего и заднего слоев. Способ, описанный в публикации US 20070034074, предусматривает следующие операции: обеспечение наличия формы, размеры которой соответствуют размерам изготовляемой броневой плиты, размещение этой формы горизонтально, укладывание во внутреннее пространство формы и вдоль ее боковых стенок переднего слоя с получением кюветы, имеющей боковые стенки и дно, наполнение полученной кюветы гранулами, которые размещают плотно и ориентируют таким образом, что их передние концы обращены к дну, введение в форму связующего материала, так чтобы было обеспечено заполнение всех пустот между гранулами и дна и боковых стенок кюветы, а также чтобы были покрыты задние концы гранул, наложение на задние концы гранул заднего слоя и нагревание формы с приложением давления к заднему слою. Такой способ облегчает приложение давления к панели и обеспечивает улучшенный контакт между передними концами гранул и передним слоем и между задними концами гранул и задним слоем, увеличивая плотность размещения, благодаря чему повышается степень защиты от баллистических поражающих элементов, обеспечиваемой броней. Кроме того, использование для переднего и заднего слоев тканого материала для защиты от баллистических поражающих элементов обеспечивает поглощение им связующего материала, в результате чего повышается степень защиты от баллистических поражающих элементов, обеспечиваемой броневой панелью.
В публикации US 7.958.811 раскрывается полуфабрикатный броневой слой для использования при изготовлении броневой панели, обеспечивающей защиту тела от прилетающих поражающих элементов, который содержит носитель и совокупность броневых элементов. Каждый броневой элемент имеет переднюю и заднюю поверхности и боковую поверхность, которая простирается между ними по направлению продольной оси броневого элемента. Упомянутый носитель является гибким, и каждый из большинства упомянутых броневых элементов связан с этим носителем одной из своих концевых поверхностей и не связан с соседними броневыми элементами своей боковой поверхностью. Когда носителю придана плоская конфигурация, по меньшей мере у большинства броневых элементов продольные оси параллельны друг другу, а когда носитель хотя бы немного изогнут, продольная ось по меньшей мере одного из элементов наклонена относительно продольной оси другого броневого элемента, соседнего с ним.
В варианте, когда гранулы полуфабрикатного броневого слоя, который описан выше, имеют плоские концевые поверхности, как это показано в публикации US 7.958.811, количество связующего материала, находящегося между задними концевыми поверхностями соседних гранул и около них, когда броневую панель изготовляют от верха полуфабрикатного броневого слоя, меньше, чем могло бы быть, когда задние концевые поверхности гранул имеют искривленную форму. Это объясняется тем, что плоские задние концевые поверхности соседних гранул не образуют между собой впадин, которые образовались бы, если бы эти поверхности имели искривленную форму.
Целью предлагаемой полезной модели является создание полуфабрикатного броневого слоя и броневой панели, получаемой на его основе, при этом гранулы имеют задние концевые поверхности, обеспечивающие образование впадин между ними, в результате чего обеспечивается вмещение большего количества связующего материала, благодаря чему улучшается связывание гранул друг с другом в областях, прилегающих к упомянутым впадинам, когда броневую панель изготовляют от верха полуфабрикатного броневого слоя; кроме того, целью предлагаемой полезной модели является создание полуфабрикатного слоя с уменьшенной массой.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДЛАГАЕМОЙ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Согласно одному аспекту осуществления предлагаемой полезной модели предусматривается создание полуфабрикатного броневого слоя для использования при изготовлении броневой панели, обеспечивающей защиту тела от прилетающих поражающих элементов и содержащего носитель и совокупность броневых элементов, каждый из которых имеет переднюю и заднюю концевые поверхности и простирающуюся между ними по направлению продольной оси броневого элемента боковую поверхность, при этом упомянутый носитель является гибким и каждый из большинства упомянутых броневых элементов связан с этим носителем у одной из своих концевых поверхностей и не связан с соседними броневыми элементами своей боковой поверхностью, так что, когда носителю придана плоская конфигурация, по меньшей мере у большинства броневых элементов продольные оси параллельны друг другу, а когда носитель хотя бы немного изогнут, продольная ось по меньшей мере одного из броневых элементов наклонена относительно продольной оси другого броневого элемента, соседнего с ним, при этом полуфабрикатный броневой слой характеризуется тем, что задние концевые поверхности броневых элементов искривлены.
Согласно другому аспекту осуществления предлагаемой полезной модели предусматривается создание броневой панели, изготовляемой из вышеописанного полуфабрикатного броневого слоя.
При таком решении, когда задние концевые поверхности броневых элементов (гранул) искривлены, при изготовлении броневой панели из вышеописанного полуфабрикатного броневого слоя между гранулами создаются зазоры или впадины, в которых помещается увеличенное количество связующего материала, и в областях, смежных с этими впадинами, улучшается связывание гранул между собой. Кроме того, при такой искривленной форме гранул достигается уменьшение их массы по сравнению с гранулами в целом той же формы, но с плоской задней концевой поверхностью. При таком решении обеспечивается уменьшение массы броневой панели, изготовляемой из вышеописанного полуфабрикатного броневого слоя.
Броневая панель и способ ее изготовления могут быть реализованы, например, как описывается в публикации US 20070034074, содержание которой включается в настоящую заявку по ссылке, при этом полуфабрикатный броневой слой используется для получения главного слоя броневой панели. Искривленными могут быть выполнены обе концевые поверхности гранулы. Радиус кривизны задней концевой поверхности может превышать радиус кривизны передней концевой поверхности, или же радиусы кривизны обеих концевых поверхностей могут быть выполнены одинаковыми.
Отношение радиуса кривизны передней концевой поверхности к радиусу кривизны задней концевой поверхности гранулы может находиться в диапазоне от 1,1:1 до 4:1, предпочтительно - в диапазоне от 1,5:1 до 3:1, еще более предпочтительно - в диапазоне от 1,7:1 до 2,5:1.
Задняя конечная поверхность гранулы может иметь центральную часть, которая является плоской, и периферийную часть, которая ориентирована под углом к упомянутой центральной части, так что расстояние между передним и задним концевыми участками в центре гранулы максимально, а у ее боковой поверхности минимально.
Носитель может быть выполнен из материала, обеспечивающего получение решетки, заданной узором из сеточных линий, так что связываемая концевая поверхность каждого из большинства броневых элементов (гранул) может быть связана по меньшей мере с двумя сеточными линиями этой решетки-носителя. Решетка-носитель может представлять собой сетку из подходящих волокон тканого или нетканого материала. В случае тканого материала решетка-носитель может быть выполнена в виде структуры с переплетением основных и уточных нитей.
Материал, из которого выполнена решетка-носитель, может быть гибким или может обладать свойством приобретать гибкость в процессе изготовления упомянутого полуфабрикатного броневого слоя путем воздействия на него надлежащих температуры и давления.
Согласно различным вариантам осуществления предлагаемой полезной модели решетка-носитель может представлять собой по существу гибкий лист из непрерывного материала. Такой лист может быть выполнен из различных материалов, например, из ткани, из ткани для защиты от баллистических поражающих элементов, из связующего вещества и т.д.
2
Решетка-носитель может быть сравнительно легкой, иметь высокую прочность на растяжение и высокую термическую стойкость. Чтобы решетка-носитель была легкой, она может иметь низкую плотность сеточных линий, в частности, не больше, чем четыре параллельные сеточные линии на сантиметр, предпочтительно - не больше, чем три параллельные сеточные линии на сантиметр, и/или она может иметь такую массу единицы площади, как 100 г/см или даже меньше. Прочность решетки-носителя на растяжение должна быть такой, чтобы решетка заданного размера, будучи удерживаема за два противоположных края, выдерживала вес связанных с нею броневых элементов без ее пластического деформирования. Таким образом, прочность решетки-носителя на растяжение может составлять, например, (в расчете на полоску решетки-носителя шириной 5 см) величину в диапазоне от 60 Н до 140 Н, предпочтительно - величину в диапазоне от 80 Н до 120 Н, еще более предпочтительно - величину 100 Н. Кроме того, решетка-носитель может характеризоваться разной прочностью на растяжение основных и уточных линий, что может представлять преимущество при изготовлении броневой панели и придании ей формы. Термическая стойкость решетки-носителя может быть такой, чтобы она выдерживала высокую температуру (при которой броневые элементы связаны с носителем или при которой полуфабрикатный слой будет связан с другими слоями, когда из них изготовляется броневая панель) без существенных механических или химических изменений, например, без усадки. Таким образом, может быть разработан материал, выдерживающий температуры, при которых связующее вещество, используемое при его производстве, принимает жидкое состояние, например, температуру 150°С, предпочтительно - 140°С, еще более предпочтительно - 130°С.
Решетка-носитель может быть предварительно пропитана связующим веществом. В альтернативном варианте решетка-носитель может быть выполнена с возможностью распределения по ней связующего вещества в сухом виде, например, в виде пленки, или в жидком виде перед тем, как с нею будут связаны броневые элементы.
2
2
2
2
2
2
В качестве упомянутого связующего вещества может использоваться любая подходящая термопластичная смола. Количество связующего вещества, присутствующего в полуфабрикатном броневом слое, может быть сравнительно небольшим, так что в областях между связанными с нею соседними броневыми элементами связующее вещество удерживается сеточными линиями решетки-носителя, а зазоры между ними свободны от связующего вещества. Например, количество связующего вещества на единицу площади в полуфабрикатном броневом слое может находиться в диапазоне от 30 г/м до 70 г/м, предпочтительно - в диапазоне от 35 г/м до 55 г/м, еще более предпочтительно - в диапазоне от 40 г/м до 50 г/м.
Материал решетки-носителя и связующее вещество должны быть такими, чтобы они не теряли их свойств, о которых говорилось выше, в процессе изготовления броневой панели с использованием полуфабрикатного броневого слоя. Кроме того, при использовании в такой броне они по меньшей мере не должны ухудшать эффективности брони с точки зрения защиты от баллистических поражающих элементов.
Броневые элементы могут быть выполнены из различных материалов, пригодных для защиты от баллистических поражающих элементов, например, из высокоплотных керамических материалов, таких как диоксид алюминия, и могут быть выполнены в виде гранул различной формы, которая может быть любой правильной формой, например, прямоугольной, сферической, цилиндрической и т.д. Броневые элементы могут иметь различные размеры, в частности, если они имеют цилиндрическую форму, то диаметр и высота цилиндрической гранулы могут выбираться в соответствии с требуемыми защитными характеристиками брони. Так, отношение высоты Н гранулы к ее диаметру D(Н:D) может находиться в диапазоне от 1:10 до 2:1, предпочтительно - в диапазоне от 1:5 до 5:3, еще более предпочтительно - в диапазоне от 1:4 до 4:3. У таких цилиндрических гранул передние концевые поверхности могут быть выпуклыми, а задние концевые поверхности могут быть плоскими.
В описанном выше полуфабрикатном броневом слое, в котором гранулы прикреплены к носителю только одним своим концом, и носитель, а значит и броневой слой, является гибким, полуфабрикатный броневой слой, будучи включенным в броневую панель, может принимать форму, отличающуюся от плоской. Кроме того, полуфабрикатный броневой слой может быть выполнен с возможностью перегибания его относительно по меньшей мере одной линии перегиба, так что обеспечивается возможность наличия броневых элементов по обе стороны линии перегиба по соседству с ней, так что связанные концевые поверхности броневых элементов обращены друг к другу. Таким образом подвергнутый многократному перегибанию полуфабрикатный броневой слой может храниться в компактном виде и может оставаться в таком состоянии, пока он не понадобится для изготовления броневой панели. Следует заметить, что полуфабрикатный броневой слой может оставаться в таком состоянии хранения в течение довольно долгого времени, то есть, в течение недель или даже месяцев, не теряя своей формы и без нарушения заданного упорядоченного расположения гранул.
Как говорилось выше, материал, используемый для носителя, обладает значительной прочностью на растяжение, однако он легко режется даже с помощью обычных средств, в частности, с помощью ножниц. Таким образом, носитель может быть разрезан с обеспечением возможности придания изготовленному полуфабрикатному броневому слою желаемой формы. Полуфабрикатный броневой слой может быть также предварительно спроектирован с приданием ему конкретной формы, соответствующей форме броневой панели, в которую он должен быть включен, например, в случае использования в составе брони транспортного средства ему может быть придана форма двери транспортного средства.
Кроме того, полуфабрикатный броневой слой может составлять часть набора, предназначенного для изготовления броневых панелей для конкретных нужд. Такой набор может быть предусмотрен, например, для изготовления броневых панелей для различных частей транспортного средства и может содержать полуфабрикатный броневой слой в форме левосторонней двери транспортного средства, правосторонней двери транспортного средства, кожуха двигателя и переднего ветрового щита.
В альтернативном варианте полуфабрикатный броневой слой может изготовляться в виде модульных блоков, благодаря чему для будущего пользователя обеспечивается возможность, используя такие модульные блоки, конструировать полуфабрикатный броневой слой большего размера и желаемой формы. Упомянутые модульные блоки могут иметь такое строение, что гранулы, расположенные вдоль края одного (первого) модульного блока, согласуются с гранулами, расположенными по краю другого (второго) модульного блока таким образом, что, когда эти модульные блоки приложены друг к другу, их гранулы образуют однородно упорядоченный на поверхности массив.
Каждая гранула может быть частично или полностью покрыта вяжущим материалом первичной обработки поверхности. Под «вяжущим материалом первичной обработки поверхности» в настоящем описании понимается способный образовывать покрытие материал, способствующий связыванию вяжущего вещества с гранулой и носителем. Этот вяжущий материал первичной обработки поверхности может наноситься на гранулы как до, так и после их расположения на носителе. Гранулы могут быть также покрыты таким вяжущим материалом первичной обработки поверхности полностью.
Как говорилось выше, гранулы связаны с решеткой-носителем только по некоторой области контакта, составляющей часть передней или задней поверхности каждой гранулы. Отношение "s" площади упомянутой контактной площадки к площади концевой поверхности, связанной с решеткой-носителем, может контролироваться конкретными параметрами процесса связывания и может находиться в диапазоне приблизительно от 1:10 до 1:1.
Согласно еще одному аспекту осуществления предлагаемой полезной модели предусматривается создание броневой панели, содержащей главный слой и опорный слой, при этом упомянутый главный слой изготовлен из предварительно полученного полуфабрикатного броневого слоя, содержащего гибкий носитель и броневые элементы, каждый из которых имеет переднюю и заднюю концевые поверхности и простирающуюся между ними по продольной оси броневого элемента боковую поверхность, при этом каждый из большинства броневых элементов в упомянутом предварительно полученном полуфабрикатном броневом слое связан с упомянутым носителем одной из своих концевых поверхностей, при этом упомянутые броневые элементы в упомянутой броневой панели связаны с опорным слоем другой своей концевой поверхностью.
Броневая панель содержит внешнюю обертывающую оболочку, которая простирается по меньшей мере по передней и боковой поверхностям броневой панели. Эта внешняя обертывающая оболочка и опорный слой могут быть выполнены из одного или большего количества подслоев тканого материала, обеспечивающего защиту от баллистических поражающих элементов, и обеспечивается впитывание им связующего вещества, благодаря чему обеспечивается увеличение защитных свойств броневой панели. Если связующее вещество вводится в жидком состоянии, то к нему должно быть подведено тепло, достаточное для его термоотверждения. Когда связующее вещество вводится в виде порошка, подводимого тепла должно быть достаточно для расплавления этого порошка.
Согласно некоторым вариантам осуществления предлагаемой полезной модели упомянутый полуфабрикатный броневой слой может быть использован для изготовления по существу гибкой брони, изготовление которой предусматривает плотное обертывание упомянутого полуфабрикатного броневого слоя тканым материалом. В такой гибкой броне могут не требоваться дополнительное связывание полуфабрикатного броневого слоя с внешней обертывающей оболочкой, подвод тепла и т.д., с поддержанием, тем самым, гибкости брони за счет характеристик полуфабрикатного броневого слоя и материала, из которого изготовлена внешняя обертывающая оболочка.
Для лучшего понимания сути предлагаемой полезной модели и того, как она может быть осуществлена на практике, далее со ссылками на прилагаемые чертежи будут подробно описаны варианты ее осуществления, которыми, однако, не ограничивается объем предлагаемой полезной модели.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ПРИЛАГАЕМЫХ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
На фиг.1 в аксонометрии схематично показан полуфабрикатный броневой слой согласно одному из вариантов осуществления предлагаемой полезной модели.
На фиг.2 схематично показан броневой элемент, используемый в полуфабрикатном броневом слое, проиллюстрированном на фиг.1.
На фиг.3А, фиг.3В, фиг.3С и фиг.3D схематично иллюстрируются примеры строения решетки-носителя, которые могут быть использованы в полуфабрикатных броневых слоях согласно другим вариантам осуществления предлагаемой полезной модели.
На фиг.4 полуфабрикатный броневой слой, изображенный на фиг.1, схематично показан на виде сбоку.
На фиг.5 полуфабрикатный броневой слой, изображенный на фиг.1, схематично показан на виде сбоку в сложенном путем перегиба состоянии.
На фиг.6А и фиг.6В на виде сверху схематично показаны два модульных блока полуфабрикатного броневого слоя согласно другому варианту осуществления предлагаемой полезной модели в разделенном и соединенном положениях, соответственно.
На фиг.7 полуфабрикатный броневой слой, изображенный на фиг.1, схематично показан на виде сбоку в изогнутом состоянии.
На фиг.8 схематично в разрезе показана броневая панель, содержащая полуфабрикатный броневой слой, изображенный на фиг.1.
На фиг.9А, фиг.9В и фиг.9С иллюстрируются примеры гранул, которые могут быть использованы в полуфабрикатном броневом слое согласно другому варианту осуществления предлагаемой полезной модели, при этом гранулы показаны в разрезе по плоскости, в которой лежит ось симметрии каждой гранулы.
На фиг.10 и фиг.11 в увеличенном виде показаны области сопряжения между корпусом гранулы, которая может быть использована в полуфабрикатном броневом слое, и ее передним и/или задним концом.
На фиг.12 схематично в разрезе показана броневая панель, содержащая полуфабрикатный броневой слой с гранулами согласно другому варианту осуществления предлагаемой полезной модели.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДЛАГАЕМОЙ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
На фиг.1 иллюстрируется пример осуществления полуфабрикатного броневого слоя 10 согласно предлагаемой полезной модели, приспособленного для использования при изготовлении броневой панели, например, такой, которая раскрыта в публикации US 20070034074.
Этот полуфабрикатный броневой слой 10 содержит совокупность броневых элементов 20, которые связаны с гибкой решеткой-носителем 30 с помощью связующего вещества 40, при этом упомянутые броневые элементы расположены на решетке-носителе в заданном порядке.
Как можно видеть на фиг.2, каждый броневой элемент 20 выполнен в форме гранулы 22, имеющей тело цилиндрической формы которое характеризуется диаметром (D) и высотой (Н). Эта гранула 22 имеет выпуклую переднюю концевую поверхность 24, выпуклую заднюю концевую поверхность 26 и круговую боковую поверхность 28, которая простирается между упомянутыми передней концевой поверхностью 24 и задней концевой поверхностью 26 по направлению продольной оси «X».
Как можно видеть на фиг.1, решетка-носитель содержит пересекающиеся сеточные линии 32, образующие ячейки 36 и характеризуется размером интервала IS, который определяется как минимальное расстояние между двумя соседними параллельными сеточными линиями 32, а также плотностью DS, которая определяется как количество ячеек 36 на единицу длины решетки-носителя. Размер интервала IS может находиться, например, в диапазоне от 2 мм до 5 мм при значении плотности DS, находящемся в диапазоне от 3 до 6 сеточных линий на сантиметр или от 5 до 2 ячеек на см.
Сеточные линии 32 решетки-носителя 30 выполнены из волокон, например, они могут представлять собой стекловолоконные жилы 34, обладающие высокой прочностью на растяжение и обеспечивающие возможность их сравнительно легкого разрезания. Высокая прочность на растяжение требуется для того, чтобы решетка-носитель 30, будучи удерживаемой за два противоположных края 35, выдерживала вес связанных с нею броневых элементов без ее пластического деформирования. Например, прочность решетки-носителя 30 на растяжение может быть такой, чтобы она выдерживала вес по меньшей мере 35 кГ на метр полуфабрикатного броневого слоя 10. Должно быть понятно, что сеточные линии решетки-носителя 30 могут быть не только стекловолоконными, но могут состоять и из других волокон, в частности, из угольных волокон, из арамидных волокон, из волокон карбида бора, из волокон карбида кремния, из волокон нитрида кремния и т.д.
На прилагаемых чертежах с фиг.3А по фиг.3D иллюстрируются примеры осуществления решетки-носителя, которые могут быть использованы вместо рассмотренной выше решетки-носителя 30 и в которых расположение сеточных линий отличается от расположения сеточных линий в рассмотренной выше решетке-носителе 30. На фиг.3А показана решетка-носитель с однонаправленным расположением сеточных линий, на фиг.3В показана решетка-носитель, сеточные линии которой образуют прямоугольную структуру с переплетением основных и уточных нитей, на фиг.3С показана решетка-носитель, сеточные линии которой образуют треугольную структуру с переплетением нитей, и на фиг.3D показана решетка-носитель, сеточные линии которой образуют радиально-круговую структуру с переплетением нитей.
Как можно видеть на фиг.1 и фиг.4, гранулы 22 связаны с решеткой-носителем 30 своими передними концевыми поверхностями 24 с образованием контактной площадки 42, которая, в зависимости от значений определенных выше параметров IS и DS, перекрывает по меньшей мере одну сеточную линию, предпочтительно - по меньшей мере две сеточных линии, еще более предпочтительно - по меньшей мере четыре, но не больше шести сеточных линий решетки-носителя 30 (в каждом из направлений - горизонтальном и вертикальном).
При изготовлении полуфабрикатного броневого слоя 10 гранулы 22 сначала определенным образом располагают на плоской опоре (не показана), так чтобы они свободно стояли на своих задних концевых поверхностях 26. Затем на эти гранулы 22 накладывают решетку-носитель 30 со связующим веществом между нею и гранулами, так что она вступает в контакт с из передними концевыми поверхностями 24. Если упомянутое связующее вещество применено в виде порошка, то осуществляют процесс связывания. Для связывания структуры, содержащей гранулы 22, решетку-носитель 30 и связывающее вещество 40, ее подвергают действию повышенного давления и повышенной температуры, например, давлению в диапазоне от 1 до 5 бар и температуре в диапазоне от 100°С до 200°С, в результате чего гранулы 22 оказываются связанными с решеткой-носителем 30 с помощью связующего вещества 40. В целях улучшения связывания связующего вещества 40 с гранулами 22 перед наложением решетки-носителя 30 и связующего вещества 40 на гранулы 22 может быть наложен вяжущий материал первичной обработки поверхности (не показан).
Благодаря тому, что передние концевые поверхности 24 гранул 26 выполнены выпуклыми, между контактными площадками 42 передних концевых поверхностей 24 соседних гранул образуются зазоры 50, в которых решетка-носитель 30 не вступает в контакт с определенной частью передней концевой поверхности 24 каждой гранулы 22. Кроме того, боковые поверхности 28 соседних гранул 22 могут не находиться в контакте друг с другом, и могут иметь место зазоры 52 между соседними гранулами 22, в результате чего предотвращается увеличение общей площади контакта решетки-носителя 30 с гранулами 22. Области, в которых отсутствует прямой контакт решетки-носителя 30 с гранулами 22, помимо прочего, способствуют повышению гибкости полуфабрикатного броневого слоя 10, как это будет подробно описано в дальнейшем изложении. Кроме того, в зависимости от конечной формы броневой панели, изготовляемой с использованием полуфабрикатного броневого слоя 10, последний может быть выполнен с функциональными отверстиями, например, такими как отверстие 54.
По завершении процесса связывания решетка-носитель 30 оказывается погруженной в связующее вещество 40, которое связывается с выпуклой передней концевой поверхностью 24 каждой гранулы 22. Этим задаются контактные площадки 42, по которым связующее вещество 40 связывает гранулы 22 с решеткой-носителем 30.
Полуфабрикатный броневой слой 10 является по существу гибким, так что, когда решетке-носителю 30 придана плоская конфигурация, продольные оси гранул 22 по существу параллельны друг другу, как это можно видеть на фиг.1, а когда решетка-носитель 30 хотя бы немного изогнута, например, так, как это показано на фиг.7, тогда ориентация участка 35 полуфабрикатного броневого слоя 10 отличается от ориентации его участка 37, в результате чего продольные оси гранул 22, которые находятся на участке 35, наклонены относительно продольных осей гранул 22, которые находятся на участке 37.
Как показано на фиг.5, полуфабрикатный броневой слой 10 может быть перегнут, например, по линии перегиба 38, проходящей между гранулами 22. Следует заметить, что линия перегиба 38 не является предварительно заданной, и полуфабрикатный броневой слой 10 может быть перегнут в любой желаемой точке и в любом желаемом направлении по линии перегиба 38, проходящей между передними концевыми поверхностями 24 гранул 22. Как можно видеть на фиг.5, в полуфабрикатном броневом слое 10, когда он перегнут, задние концевые поверхности 26 обращены друг к другу, а передние концевые поверхности 24 обращены в противоположные стороны. Из этого положения полуфабрикатный броневой слой 10 может быть перегнут снова и снова, благодаря чему обеспечивается возможность его эффективного хранения, и в таком сложенном состоянии он может оставаться, пока не он не понадобится для изготовления броневой панели. Кроме того, поскольку решетка-носитель 30 выполнена с возможностью ее легкого разрезания, как упоминалось выше, в любое время после изготовления полуфабрикатного броневого слоя 10, последний может быть разрезан между гранул 22 с обеспечением возможности придавать полуфабрикатному броневому слою 10 любой желаемой формы. В альтернативном варианте полуфабрикатный броневой слой 10 может изготовляться имеющим любую желаемую форму, например, в виде модульных блоков, которые могут использоваться как описывается ниже.
На фиг.6А и фиг.6В показаны первый модульный блок 12а и второй модульный блок 12b, каждый из которых изготовлен как полуфабрикатный броневой слой 10. Каждый из этих модульных блоков 12а, 12b имеет соединительный край 14а, 14b, соответственно, заданный гранулами 22а, 22b, расположенными вдоль него, и концевые участки 38а и 38b решетки-носителя 30. Модульные блоки 12 могут быть соединены вдоль своих соединительных краев, как можно видеть на фиг.6В.
Для того, чтобы соединить два модульных блока 12а и 12b, сначала, для обеспечения надлежащего соединения между ними, нужно отрезать или подогнуть участки 38а и 38b решетки-носителя 30, выступающие от соединительных краев 14а и 14b, соответственно. После этого модульные блоки 12а и 12b могут быть соединены с образованием имеющего увеличенные размеры полуфабрикатного броневого слоя 100 с однородно покрытой броневыми элементами поверхностью, при этом соединительные края 14а и 14b образуют линию шва 114.
На фиг.8 показана слоистая броневая панель 70, содержащая главный броневой слой 60, образованный из полуфабрикатного броневого слоя 10, подобного тому, который описан выше, и двух дополнительных слоев 72 и 74 (опорные слои), а также обертывающую оболочку 76, которая может быть выполнена в виде покрытия. Все зазоры между разными слоями броневой панели 70 заполнены связующим веществом, которое может быть тем же, что и связующее вещество, используемое при изготовлении полуфабрикатного броневого слоя 10, оно может быть, например, термопластичной смолой.
Броневая панель 70 может изготовляться способом, содержащим следующие операции:
(а) обеспечение наличия формы (на прилагаемых чертежах не показана), размеры которой соответствуют требуемым размерам броневой панели,
(б) придание упомянутой форме горизонтального положения,
(в) размещение во внутреннем пространстве формы и вдоль ее боковых стенок наружного слоя (будущей обертывающей оболочки) 76 с образованием полости, имеющей боковины и дно,
(г) укладывание в полученную полость полуфабрикатного броневого слоя 10 таким образом, чтобы выпуклые передние концевые поверхности 24 гранул 22 были обращены к дну полости,
(д) введение в форму дополнительного связующего вещества 45, так чтобы было обеспечено полное заполнение зазоров 50 и 52 между соседними гранулами 22 и зазоров между гранулами 22 и дном и боковинами полости, а также чтобы были покрыты задние концевые поверхности 26 гранул 22,
(е) наложение на задние концевые поверхности 26 гранул 22 двух опорных слоев 72 и 74 и
(ж) подвод к форме тепла и приложение к ней повышенного давления.
При осуществлении вышеописанного процесса связующее вещество 45 протекает через ячейки 36 решетки-носителя 30, заполняя зазоры 50 и 52 между соседними гранулами 22 и зазоры между гранулами 22 и решеткой-носителем 30.
Следует заметить, что в процессе изготовления броневой панели 70, благодаря размерам интервала IS или плотности DS, решетка-носитель 30 является практически проницаемой для связующего вещества 45, вводимого при осуществлении этого процесса, то есть, дополнительное связующее вещество может сквозь упомянутые ячейки свободно протекать, и решетка-носитель, таким образом, не ухудшает качества связывания.
Что касается опорного слоя 74, то он выполнен из тканого материала, такого как арамид (например, доступного на рынке под товарным знаком Kevlar™), стекловолокно, полиэтилен, или из другого подобного материала. Он может содержать несколько слоев ткани, выполненных из разных материалов. Все эти слои могут быть однонаправленными, однако из соображений защиты от баллистических поражающих элементов представляется предпочтительным такое решение, при котором однонаправленность не соблюдается для слоя, непосредственно прилегающего к гранулам 22.
В броневой панели 70, изготовленной согласно описанному выше процессу, выпуклые передние поверхности 24 гранул 22 обращены в ту сторону, откуда ожидается попадание прилетающего поражающего элемента (на чертеже не показан, направление показано стрелкой 80). Проведенные испытания показали, что гранулы с выпуклыми концами, обращенными в ту сторону, откуда прилетают поражающие элементы, с точки зрения защиты от этих поражающих элементов более эффективны, чем гранулы с обращенными в ту же сторону плоскими концами. Здесь, однако, следует заметить, что, хотя в рассматриваемом примере решетка-носитель 30 вместе со связующим веществом 40 прикреплены к выпуклым передним концевым поверхностям 24 гранул 22, в альтернативном варианте они могут быть прикреплены к их задним концевым поверхностям 26 с обеспечением для полуфабрикатного броневого слоя 10 возможности перегибания вовне, то есть, таким образом, чтобы выпуклые передние концевые поверхности 24 гранул 22 были направлены в разные стороны. Полученный таким образом полуфабрикатный броневой слой мог бы быть использован для изготовления броневых панелей со значительным искривлением, например, брони для ношения на теле, нагрудных броневых пластин и т.п.
Важно отметить также, что когда полуфабрикатный броневой слой 10 изготовлен из модульных блоков 12, связующее вещество 45 соединяет решетки-носители 30а и 32b модульных блоков 12, а также гранулы 22. При таком решении линия шва 114 не ухудшает защитных свойств броневой панели 70 (см. фиг.8), содержащей такую пластину.
Процесс изготовления броневой панели 70, описанной выше, может содержать также промежуточную стадию, на которой из полуфабрикатного броневого слоя 10 сначала изготовляют броневую пластину.
На прилагаемых чертежах с фиг.9А по фиг.11 показаны гранулы 120 для броневого слоя 100 (см. фиг.12) согласно другому варианту осуществления предлагаемой полезной модели.
Каждая гранула 120 состоит из цилиндрического тела 200, имеющего ось симметрии X, выпуклый передний конец 220 и выпуклый задний конец 240. Примеры возможных форм гранул 120 проиллюстрированы на фиг.9А, фиг.9В и фиг.9С, при этом каждая гранула имеет среднюю часть 240' и периферийную часть 240'', ориентация которой относительно упомянутой оси Х отличается от ориентации средней части, так что упомянутая периферийная часть образует с осью Х угол, отличающийся от угла, который образует с этой осью средняя часть (когда последняя является плоской), или от угла, который образует с этой осью касательная к средней части в точке ее пересечения с осью Х (когда средняя часть искривлена). В частности:
- у гранулы, показанной на фиг.9А, средняя часть 240' заднего конца 240 является плоской, а поверхность его периферийной части 240" является сферической с радиусом кривизны R1, который больше, чем радиус кривизны R2 переднего конца 220,
- у гранулы, показанной на фиг.9В, средняя часть 240' заднего конца 240 является плоской, а его периферийная часть 240'' имеет форму усеченного конуса, и
- у гранулы, показанной на фиг.9С, поверхности и средней части 240' заднего конца 240, и его периферийной части 240'' составляют части единой сферической поверхности, имеющей радиус кривизны R1.
Если цилиндрическое тело 200 гранулы 120 имеет диаметр D и протяженность средней части 240 заднего конца гранул, изображенных на фиг.9А и фиг.9В, равную d, то представляется предпочтительным соотношение этих размеров, удовлетворяющее следующим условиям: 0,2D≤d≤0,9D.
В общем случае у каждой гранулы отношение ее диаметра D к ее общей высоте Н(D:Н) может находиться в диапазоне от 1:1 до 4:1. В отдельных случаях диаметр D может быть больше, чем общая высота Н, как показано на фиг.9С. При этом отношение D: Н может находиться в диапазоне от 1,5:1 до 4:1, более предпочтительно - в диапазоне от 1,7:1 до 3:1. Кроме того, отношение общей высоты Н гранул к высоте h их цилиндрического тела может находиться в диапазоне от 1,1:1 до 1,9:1.
Степень искривленности поверхности переднего конца гранулы обычно больше, чем степень искривленности поверхность ее заднего конца. В частности, когда поверхность обоих концов гранулы является сферической, их радиусы R'1 и R'2 таковы, что радиус R'1 заднего конца гранулы больше, чем радиус R'2 ее переднего конца. В общем случае отношение R'1:R'2 может находиться в диапазоне от 1:1 до 4:1, предпочтительно - в диапазоне от 1,5:1 до 3:1, еще более предпочтительно - в диапазоне от 1,7:1 до 2,5:1.
Цилиндрическое тело 200 каждой гранулы имеет край 210, и каждый из ее переднего и заднего концов 220 и 240, соответственно, имеют края 230 и 250, соответственно, при этом упомянутые край 210 и край 230 или 250 могут находиться на расстоянии друг от друга в области сопряжения цилиндрического тела с передним и/или задним концом, например, как показано на фиг.10 и фиг.11.
Должно быть понятно, что хотя в рассматриваемых примерах радиусы кривизны задних концов гранул 120 показаны большими, чем радиусы кривизны их передних концов, в других вариантах осуществления предлагаемой полезной модели эти радиусы могут быть одинаковыми, например, как показано на фиг.12.
На фиг.12 показана слоистая броневая панель 700, содержащая главный броневой слой 600, образованный из полуфабрикатного броневого слоя 100, такого, как описан выше, и двух дополнительных слоев 720 и 740 (опорные слои), и заключенная в обертывающую оболочку 760, которая может быть выполнена в виде покрытия. Все зазоры между разными слоями броневой панели 700 заполнены связующим веществом 450, то есть, связующим материалом, как описывалось выше при рассмотрении примера, иллюстрируемого на фиг.8.
Связующее вещество 450 заполняет также зазоры или впадины 500 и 520 между концами гранул 120.
Благодаря тому что задние концы 240 гранул 120 имеют периферийные части 240'', как это описывалось выше, количество связующего материала, помещающегося между средними частями 240' задних концов гранул 120 (то есть, во впадинах 552) увеличивается, улучшая, тем самым, связывание гранул в этих областях друг с другом и со слоем 720.
Специалистам в отрасли, к которой относится предлагаемая полезная модель, должно быть понятно, что без выхода за пределы настоящего раскрытия возможны различные и многочисленные ее изменения, вариации и модификации, mutatis mutandis.