КЕРАМИКОСОДЕРЖАЩАЯ ПАНЕЛЬ

Заявляемая полезная модель относится к средствам бронезащиты, в частности многослойным, и может быть использована для защиты техники, автомобилей, в том числе бронеавтомобилей типа Тигр, Волк, грузовых автомобилей (КАМАЗ и др.), железнодорожных вагонов, кораблей от поражения пулями и осколками.
Для изготовления конструкций, предназначенных для удержания высокоэнергетического баллистического удара применяются многослойные панели (бронепанели), которые состоят из:
- декоративно-защитного слоя (оболочка);
- лицевого слоя - керамических плиток;
- соединительного (клеевого) слоя;
- опорного слоя (основания).
Защитные свойства бронепанелей оцениваются в соответствии с ГОСТ Р 963-96 по классам, характеризующим стойкость к воздействию средств поражения при однократном ударе. Самые высшие классы бронепанелей - это 6 и 6а. Важнейшим показателем бронепанелей является также «живучесть», характеризующая стойкость к воздействию средств поражения при 3-х кратном ударе (должно быть обеспечено непробитие и отсутствие разрушения соседних плиток).
Известна бронепанель, состоящая из основания, выполненного из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) марки Дайнема или из нескольких слоев полипарафенилентерефталатамидной (полиарамидной) ткани марок Кевлар или ТСВМ-ДМС, промежуточного слоя - стеклопластика, титана или стали, на которой наклеены керамические плитки, закрытые оболочкой из ткани типа Дайнема, Кевлар и ТСВМ-ДМС [RU полезная мод. №51191, М. кл. F41H 1/02, 2006]. Защитные свойства указанной бронепанели соответствуют 5 классу, что недостаточно, а «живучесть» не соответствует требованиям, предъявляемым к бронепанелям в настоящее время.
Также известна многослойная бронепреграда, включающая основание из органокомпозита или алюминия, на котором с помощью эпоксидного клея (соединительного слоя) размещены пластины из карбида кремния, а оболочка изготовлена из арамидной ткани ТСВМ-ДМС, пропитанной эпоксидным связующим [RU №2393416, М. кл. F41H 5/04, 2010]. Бронепреграда имеет 6а класс защиты, однако ее «живучесть» не соответствует современным требованиям.
Также известна бронепанель, включающая основание из прессованного СВМПЭ (Дайнема) или нескольких слоев Кевлара, или ТСВМ-ДМС, керамические плитки с рифленой поверхностью в форме зубцов или волнистых линий, выполненные из карбида кремния, и оболочку [RU полезная модель №97508, М. кл. F41H 1/02, 2010]. Керамические плитки содержат не менее 94% масс карбида кремния. Рифленая поверхность обеспечивает лучшее сцепление с подложкой. Бронепанель имеет высокий класс защиты - 6-й. Однако «живучесть» указанной панели невысока: при трехкратном ударе разрушаются или «осыпаются» соседние керамические плитки. Кроме того, рифление поверхности требует применения дополнительных трудоемких технологических операций при изготовлении плиток.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к заявляемой является бронепанель, содержащая оболочку, выполненную из нескольких слоев арамидной ткани типа Кевлар, Дайнема или ТСВМ-ДМС, пропитанную эпоксидным связующим, керамические плитки и основание из нескольких слоев композита на основе Кевлара или ТСВМ-ДМС, пропитанного полимерным связующим [RU полезная мод. №80935, М. кл. F41H 1/02, 2009]. Керамические плитки выполнены из спеченного карбида кремния с содержанием основного компонента не менее 88% масс. Бронепанель отвечает 6 классу защиты.
При высоких достоинствах прототипа (легкость в сочетании с высоким классом защиты), он, как и аналоги, не обладает достаточной степенью «живучести».
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является повышение «живучести» - обеспечение стойкости панели при 3-х кратном воздействии поражающих средств, - при сохранении класса защиты 6 и 6а по ГОСТ Р50963-96.
Указанный результат достигается тем, что у керамикосодержащей панели, включающей оболочку из нескольких слоев арамидной ткани, пропитанной полимерным связующим, керамические плитки и клеевой слой, клеевой слой выполнен армированным тканью, выбранной из группы, включающей стеклянную и арамидную ткани, и включает, по крайней мере, два слоя стеклянной или арамидной ткани с нанесенными на нее эпоксикаучуковыми клеевыми составами, причем первый из слоев имеет относительное удлинение 10-12%, а второй слой имеет относительное удлинение 35-40% при общей толщине армированного клеевого слоя 2,0-3,0 мм.
Керамические плитки выполнены из триоксида алюминия.
Заявляемая панель крепится к металлической поверхности защищаемого объекта, несущей в данном случае функцию основания.
Устройство керамикосодержащей панели представлено на фигуре. Оно включает оболочку 1, керамические плитки 2, клеевые слои 3 и 4 и основание 5. Клеевые слои имеют различные значения величин относительного удлинения.
Заявляемая полезная модель изготовлена методом химической сборки следующим образом: подготовка склеиваемых поверхностей структурных слоев (основание и керамические плитки), нанесение соединительных слоев, установка керамических плиток (лицевого слоя), защитно-декоративного слоя, отверждение керамикосодержащей панели при контактном давлении.
Керамикосодержащая бронепанель работает следующим образом.
При воздействии поражающего элемента разрушается оболочка 1, предназначенная для улавливания осколков керамических плиток 2, керамические плитки в свою очередь дробят поражающий элемент, гасят его первичную энергию и сами разрушаются. Было найдено, что у заявляемой бронепанели плитки, на которые не было оказано воздействие поражающих элементов, не осыпаются с бронепанели и не разрушаются, соединительный слой (клеевой) 3, 4 служит для соединения керамических плиток и основания 5, армирование клеевого слоя с переменными по толщине величинами относительного удлинения обеспечивает «живучесть» керамикосодержащих панелей, основание гасит остаточную энергию поражающего элемента.
Характеристики бронепанелей были определены при испытаниях прототипа и заявленной полезной модели.
Прототип (контрольный пример 1).
Слой
Толщина
1. Декоративно-защитный слой (оболочка) ткань арамидная, пропитанная эпоксидным связующим
1 мм
2. Керамические плитки 51,2×51,2 из спеченного карбида кремния (SiC)
8 мм
3. Клеевой слой
0,5 мм
4. Опорный слой (основание) из композита на основе ткани Кевлар, пропитанной эпоксидным связующим
7 мм
Итого:
16,5 мм
Заявленная бронепанель (пример 2).
Слой
Толщина
1. Декоративно-защитный слой - арамидная ткань, пропитанная полимерным связующим
1 мм
2. Керамические плитки 51,2×51,2 из Аl<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
8 мм
4. Армированный стеклотканью эпоксикаучуковый клеевой слой, состоящий из двух слоев: первый с относительным удлинением 12% и второй с относительным удлинением 40%
суммарная 2,5 мм
5. Основание (опорный слой) из металлического сплава
5,0 мм
Итого:
16,5 мм
Заявленная бронепанель (пример 3).
Слой
Толщина
1. Декоративно-защитный слой - арамидная ткань, пропитанная полимерным связующим
1 мм
2. Керамические плитки 51,2×51,2 из Аl<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
8 мм
4. Армированный арамидной тканью эпоксикаучуковый клеевой слой, состоящий из двух слоев: первый с относительным удлинением 10% и второй с относительным удлинением 35%
суммарная 2,5 мм
5. Основание (опорный слой) из металлического сплава
5,0 мм
Итого:
16,5 мм
Характеристики панелей представлены в таблице
Как видно из таблицы заявленная полезная модель по сравнению с прототипом имеет более высокую стойкость к средствам поражения - класс 6а, а прототип удовлетворяет только требованиям класса 6; главное-прототип не удовлетворяет требованию «живучести», а заявленная полезная модель удовлетворяет требованию «живучести».
Таблица
Свойства клеевого состава
Бронепанель
Класс защиты по ГОСТ Р50963-96
«Живучесть»<sup>∗</sup>
Клеевой слой
Разрушающее напряжение при сдвиге, МПа
Относительное удлинение при растяжении, %
неармированный
Прототип
6
-
10
40
армированный
1-й-13
12
Бронепанель по примеру 2
6а
+
2-й-10
40
Бронепанель по примеру 3
6а
+
армированный
1-й-12
10
2-й-11
35
<sup>∗</sup>«-» - не выдерживает испытание на «живучесть», «+» - выдерживает испытание на «живучесть».