ЗАЩИТА ДЛЯ ЛЮДЕЙ, ПЕРЕВОЗИМЫХ ВНУТРИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА ОТ ПОРАЖЕНИЯ ОСКОЛОЧНО-ФУГАСНЫМ ВЗРЫВНЫМ УСТРОЙСТВОМ

7
Защита для людей, перевозимых внутри транспортного средства от поражения осколочно-фугасным взрывным устройством. Полезная модель относится к области военной и полицейской транспортной техники, предназначенной для защиты людей при их перевозке от поражения осколочно-фугасными взрывными устройствами, расположенными на дороге. Наиболее опасное осколочно-фугасное взрывное устройство, как правило, взрывается под днищем транспортного средства, поражает людей фугасным воздействием и осколками. В настоящее время уровень транспортной техники не позволяет защищать людей от фугасного взрыва под днищем машины. Причиной этого является вес броневой защиты способной противостоять взрывному поражению. Например, вес днища транспортного средства способного защитить людей от поражающих факторов фугасного заряда весом 7 кг составляет около ЗООкг.кв.м. Такие весовые характеристики могут иметь только тяжелые танки. Поэтому на легкой бронетехнике и транспортных машинах удовлетворительной защиты днища не существует.Полезная модель может применяться для защиты от осколочно-фугасного взрывного устройства весом до 7 кг тротилового эквивалента. Собственный вес предлагаемой полезной модели может быть от 70 кг.кв.м. до 150 кг.кв.м. Устанавливаться на транспортные средства с собственным весом от 1 тн до бОтн. В настоящее время известны аналоги для защиты бронированных объектов и людей от поражения осколочно-фугасными взрывными устройствами. Полезная модель (19) RU (11) 84099 (13) U1 (51) MПK F41H 1/02. Полезная модель (19) RU (11) 84100 (13) U1 (51) МПК F41H 1/02. Полезная модель (19) RU (11) 88787 (13) U1 (51) МПК F41H 1/02. Полезная модель RU 26242 U1 (51) МПК E05G 1/024 Патент RU 2268453 С151 MПК F41H 1/02 (2006.01) F41H 5/04 (2006.01) Полезная модель. RU 91757 U1 (51) МПК F41H 7/04 (2006.01) F41H 5/04 (2006.01) B60R2 1/12 (2006.01)
7
Наиболее сходными с предлагаемой полезной моделью аналогами являются. Аналог 1. Полезная модель RU 26242 U1 (51) МПК E05G 1/024. Защитная структура, состоящая из набора комбинированных слоев, отличающаяся тем, что в ней слои выполнены в виде набора броневых преград, металлической или полимерной пластин и слоя упругого материала, при этом слои из набора броневых преград расположены относительно друг друга с зазором, а слой упругого материала закреплен на лицевой стороне металлической или полимерной пластины. Зазор между слоем броневых преград и металлической или полимерной пластиной заполнен пористым теплоизолирующим материалом. Слой упругого материала соединен с металлической или упругой пластиной клеевым соединением. Данная полезная модель имеет с предлагаемой полезной моделью общие решения. Обои полезные модели состоят из набора комбинированных слоев, броневых преград, соединенных клеевым соединением. Слои сделаны из разнородных материалов. Слои предназначены для защиты от высокоэнергетических осколков и фугасного поражения людей. Аналог 1, имеет существенный недостаток. Зазор между слоем броневых преград и металлической или полимерной пластиной и упругий материал из-за малой энергопоглощающей способности данного конструктивного решения, могут осуществлять функцию защиты людей от осколочно-фугасного поражения тротиловым эквивалентом 7 кг только при соответствии 20 мм гомогенной брони. Соответственно собственный вес конструкции аналога 1, должен быть около 300 кг.кв.м. Такая конструкция не может эффективно применяться на транспортных средствах с колесным движителем. Аналог 2. Патент RU 2268453 С151 MПK F41H 1/02 (2006.01) F41H 5/04 (2006.01). Броневая панель и способ ее изготовления. Изобретения относятся к средствам индивидуальной защиты, в частности к созданию броневых панелей для бронежилетов, а также для легкой защиты техники, вертолетов, кресел пилотов и бронемашин. Технический результат заключается в снижении запреградного смещения, повышении распределяющих и демпфирующих свойств не ниже четвертого класса защиты при высокой жесткости конструкции и низком весе. Броневая панель содержит два броневых листа из слоев, пропитанных синтетической смолой арамидных тканей или матов, соединенные с размещенной между ними сотовидной панелью. Сотовидная панель выполнена из бумаги с синтетической пропиткой. Ячейки сотовидной панели заполнены арамидными волокнами или композицией на основе эластомеров. Внешние поверхности броневых листов соединены со слоями полиуретана холодного отверждения. Аналог 2, имеет общие конструктивные решения с предлагаемой полезной моделью. В аналоге 2 применены два броневых листа из арамидных тканей типа русар или кевлар пропитанных синтетической смолой. Между ними находится сотовидная панель с синтетической пропиткой с заполнением сот волокнами. Этот патент имеет следующие недостатки. Два броневых листа из пропитанных синтетической смолой арамидных тканей, являются необходимым, но не достаточным условием защиты людей от высокоэнергетических осколков взрывного устройства тротиловым эквивалентом 7 кг. В отличие от аналога 2, предлагаемая для рассмотрения полезная модель имеет противоосколочный защитный слой из нетканого высокопрочного высокомодульного волокна, гарантированно останавливающий высокоэнергетические осколки. Сотовидная панель аналога 2 изготовлена из бумаги с синтетической пропиткой, предназначена для равномерного распределения ударной нагрузки от осколков и не может служить защитой от фугасного поражения людей. В отличие от аналога 2, предлагаемая для рассмотрения полезная модель имеет сотовую панель, изготовленную из высокопрочного высокомодульного полиэтиленового волокна. Края этой панели в местах крепления к транспортному средству не имеют пропитки синтетической смолой. Такие отличия позволяют гарантированно защищать людей от фугасного поражения взрывного устройства тротиловым эквивалентом 7 кг. Прототипом предлагаемой для рассмотрения полезной модели является следующая полезная модель. Прототип. RU 91757 U1 (51) МПК F41H 7/04 (2006.01) F41H 5/04 (2006.01) B60R 21/12 (2006.01). Специальное бронированное транспортное средство с повышенной противоминной защитой (варианты). Бронированное транспортное средство, со стороны днища которого с зазором размещена, по меньшей мере, одна дополнительная бронепанель, а в полость, образованную указанным зазором, помещены элементы, обладающие возможностью поглощения и/или рассеивания энергии взрывного воздействия, отличающееся тем, что в качестве элементов, помещенных в зазор между днищем и дополнительной бронепанелью, использована металлическая сетка. Бронированное транспортное средство, отличающееся тем, что пространство между слоями металлической сетки, днищем и дополнительной бронепанелью заполнено шариками из металла и/или полимерных материалов, песком или гелем. Прототип с предлагаемой для рассмотрения полезной моделью имеет общее назначение и некоторые общие конструктивные решения. Общим конструктивным решением является наличие со стороны днища транспортного средства нескольких слоев бронепанелей. Наличие между бронепанелями специальных объектов для поглощения фугасной энергии взрывного устройства. Прототип предлагаемой для рассмотрения полезной модели имеет существенный недостаток. Конструкция прототипа подразумевает защиту от осколочно-фугасного взрывного устройства в виде дополнительных бронепанелей с зазором между ними. Дополнительная бронепанель, сетка, стальные шарики, гель или песок для защиты от осколочно-фугасного взрывного устройства эквивалентного 7 кг тротила, соответствуют 20 мм гомогенной стальной брони, один кв.м такой брони имеет вес около 300 кг. Подобный вес приемлем для тяжелой гусеничной техники (танков), но не для защиты людей, перевозимых внутри легкого колесного транспортного средства. Предлагаемая для рассмотрения полезная модель в отличие от прототипа, изготовлена из высокопрочного, наиболее легкого для современного уровня техники композиционного и нетканого материала на основе высокопрочных высокомодульных полиэтиленовых волокон. Имеет решение в виде сотовой панели, являющейся для современного уровня техники лучшим инженерным решением по параметру вес - прочность.
Поэтому может универсально применяться на легких колесных, на плавающих и на тяжелых гусеничных образцах транспортных средств. Предлагаемая полезная модель, состоит из четырех слоев, которые склеены между собой полимерным составом на основе эпоксидной смолы. На фигуре 1 изображен послойный разрез полезной модели. Элемент 1 - настил пола транспортного средства для расположения груза. Элемент 2 - первый слой полезной модели. Элемент 3 - второй слой полезной модели. Элемент 4 - третий слой полезной модели. Элемент 5 - четвертый слой полезной модели. Элемент 6 - днище транспортного средства. Первый и четвертый слои полезной модели выполнены из высокопрочного высокомодульного полиэтиленового волокна в виде нескольких слоев ткани, пропитанной полимерным составом из эпоксидной смолы. Сравнительные свойства материалов применяемых при современном уровне техники для защиты людей от поражения осколочно-фугасными взрывными устройствами приведены в таблице 1. Из приведенных данных видно, что высокопрочное высокомодульное полиэтиленовое волокно и соответственно ткани и нетканые материалы на его основе, существенно превосходят своими характеристиками защиты, остальные применяемые в настоящее время материалы. Наиболее распространенным современным защитным материалом является арамидное волокно, например русар или кевлар. На фигуре 2 изображены фотографии для сравнения образцов защитных материалов (брони). Элемент 1 - фотография образца первого слоя полезной модели из ткани высокопрочного высокомодульного полиэтиленового волокна, пропитанной полимерным составом эпоксидной смолой. Элемент 2 - фотография образца защитного материала (брони) кевлар-129 из арамидных волокон. Образец брони из кевлара-129, получил сквозную пробоину при ударе имитатора осколка. Образец из ткани на основе высокопрочного высокомодульного полиэтиленового волокна от аналогичного удара деформировался на глубину 4 мм, без разрывов волокна. Образцы одинакового веса. Это доказывает, что предлагаемая полезная модель изготавливается из материала превосходящего существующий аналог. Первый и четвертый слои полезной модели служат внешней скрепляющей и защитной оболочкой, а также для отъема кинетической энергии у поражающих осколков осколочно-фугасного взрывного устройства. Кинетическая энергия поражающих осколков затрачивается на деформацию растяжения и разрывание высокопрочного высокомодульного полиэтиленового волокна. Преодоление силы трения между осколком и пропитанной, полимерным на основе эпоксидной смолы составом, тканью. Толщина первого и четвертого слоя может быть от 2 мм до 10 мм в зависимости от веса транспортного средства, на которое устанавливается полезная модель. Второй слой выполнен из нетканого материала толщиной от 10 до 100 мм из высокопрочного высокомодульного полиэтиленового волокна. Этот слой служит для остановки поражающих осколков осколочно-фугасного взрывного устройства. Остановка осколков происходит за счет деформации растяжения высокопрочного высокомодульного полиэтиленового волокна. Наматывание волокна на поражающий осколок и оплавление волокна под действием высокой температуры поражающего осколка, увеличивает его геометрические размеры. Увеличение геометрических размеров поражающего осколка усиливает эффективность защиты второго слоя полезной модели. Это происходит из-за увеличения количества вовлекаемых в процесс торможения высокопрочных высокомодульных полиэтиленовых волокон. Совокупные противоосколочные останавливающие свойства первого, второго и четвертого слоев при максимальной их толщине, соответствуют противоосколочным свойствам гомогенной стальной брони толщиной 20 мм. Третий слой полезной модели состоит из складчатой или сотовой структуры, выполненной из высокопрочного высокомодульного полиэтиленового волокна в виде ткани. Ткань пропитана полимерным составом из эпоксидной или полиуретановой смолы. Толщина третьего слоя от 10 до 200 мм. Третий слой полезной модели служит для поглощения ударной волны осколочно-фугасного взрывного устройства за счет ее равномерного распределения по всей площади полезной модели, деформации сот и растяжения без разрыва, ткани, из которой третий слой изготовлен. Складчатая или сотовая структура, служит для наилучшего использования тонкого, легкого материала в силовой конструкции, нагруженной экстремальными величинами энергии растяжения, сжатия и сдвига. Складки, соты подкрепляют обшивку по всей поверхности во всех направлениях с малым (менее 10-15 мм) шагом подкрепления. Складчатая или сотовая структура, обладают ударной вязкостью превосходящей все остальные применяемые при современном уровне техники силовые конструкции. Уникальные прочностные характеристики высокопрочных высокомодульных полиэтиленовых волокон (см.таблицу 1), и складчатая или сотовая структура, входящая в конструкцию полезной модели позволяют защитить людей от ударной волны осколочно-фугасного взрывного устройства с тротиловым эквивалентом до 7 кг. Складчатую или сотовую структуру, можно уподобить двутавровой балке, в которой обшивки служат полками, а складки, соты - стенкой двутавровой балки. Обшивки панели несут осевые сжимающие и растягивающие напряжения. Складки, соты противостоят срезающим напряжениям и предотвращают потерю устойчивости полезной модели под действием осевых (продольных) сжимающих нагрузок. Края первого, третьего и четвертого слоев полезной модели в месте крепления к транспортному средству, полимерными составами не пропитываются и крепятся к краям днища транспортного средства путем запасовки в запасовочное устройство. Полезная модель лежит на полу транспортного средства и не имеет отверстий для крепления сидений и другого оборудования транспортного средства.
Таблица 1.
Сравнительные свойства материалов.
Материал
Плотность, г/см<sup>3</sup>
Прочность, кг/мм<sup>2</sup>
Удельная прочность, км
Модуль, упругости, ГПа
Удельный модуль, км
Разрывное удлинение, %
Сталь
7.80
220
28
210
2692
0.8
Титан
4.5
60-160
13-36
80-120
1778-2667
-
Алюминий
2.8
80
29
73
2607
1.0
Волокно углеродное Carbon HS
1.78
340
191
240
13483
1.4
Волокно арамидное Kevlar-129
1.44
320
222
75-98
5208-6806
3.6
Волокно стеклянное Е
2.60
350
135
72
2769
4.8
Волокно высокопрочное высокомодульное полиэтиленовое
0.97
340
351
107-110
11031-11340
3.8