Бронешлем сварной комбинированный

Данная полезная модель относится к средствам индивидуальной защиты, а именно к баллистическим шлемам, защищающим голову человека от механических воздействий и от поражения пулями и/или осколками.
Известен шлем защитный композиционный (заявка на изобретение №2004102723, МПК F41H 1/00, опубликована 10.07.2005 г.), содержащий корпус в виде внешней металлической оболочки, например, из высокопрочных титановых сплавов, подпор и подтулейное устройство. Подпор, неразъемно соединенный с внешней металлической оболочкой с помощью клея и повторяющий ее форму, представляет собой многослойную композицию из различных тканых и нетканых полимерных материалов, соединенных между собой с помощью связующих на основе синтетических смол.
Недостатком конструкции является существенное увеличение массы готового изделия для обеспечения необходимых требований по защите головы человека. То есть, увеличение площади поверхности шлема приведет к повышению веса, что не позволит применить такое изделие для ношения бойцами по массовому показателю защиты.
Наиболее близким аналогом является шлем защитный комбинированный (патент РФ на изобретение №2260163, опубликован 10.09.2005 г.), содержащий металлический корпус, подтулейное устройство, подбородочный ремень и вклеенный изнутри тканево - полимерный подпор. Корпус может быть выполнен из высокопрочных легких сплавов, например, титановых сплавов ОТ4-1, ПТ3В, ВТ-23 толщиной 2,5-4,5 мм, содержащих среднепрочный или высокопрочный дисперсионно-твердеющий α+β сплав или псевдо-α-сплав титана с легирующими элементами, выбранными из группы, включающей Al, Mn, Zr, Mo, Fe, Cr, Si, В, V, Sn.
Недостатком известной конструкции является недостаточная площадь защиты головы человека, а ее увеличение затрудняется существующими возможностями технологии вытяжки титановых бронекорпусов. Кроме того, подобное увеличение повлекло бы за собой существенный рост массы и стоимости шлема, поскольку, для обеспечения равных защитных свойств, по всему корпусу шлема необходимо пропорциональное увеличение площади как титанового слоя, так и композитного подпора.
Задачей полезной модели является увеличение площади защиты головы бойца от механических воздействий и от поражения пулями и/или осколками в боевой обстановке, без существенного увеличения массы и стоимости шлема, при одновременном упрощении технологии изготовления его корпуса.
Это достигается тем, что в известном бронешлеме, содержащем корпус с подтулейным устройством и прикрепленным изнутри композитным подпором, корпус представляет собой сварную конструкцию, состоящую из купола, выполненного из пластичного титанового сплава, внутри которого размещен повторяющий форму купола и прикрепленный к нему композитный подпор, и обечайки из высокопрочного титанового сплава.
Купол бронешлема выполнен из пластичных титановых сплавов, например, ОТ4-1, VST-ITJI толщиной 1,5-4,5 мм, а обечайка выполнена из высокопрочных титановых сплавов, например, ВТ-23, ВТ-14, VST-2B толщиной 2-4,5 мм. При этом, обечайка может представлять собой сварную конструкцию из двух и более деталей. Количество деталей и их форма выбираются из удобства технологии обработки и сварки. Толщина металла выбирается в зависимости от требуемого уровня защиты. Например, по ГОСТ Р 57560-2017 такой бронешлем может быть изготовлен от Бр1 до Бр3 класса защиты. Для более высокого класса выбирается большая толщина титанового корпуса.
Композитный подпор выполнен известным способом, например, аналогичным прототипу, представляет собой многослойную структуру и содержит от 4 до 20 слоев арамидной ткани, толщиной от 1 мм до 8 мм, соединенных при помощи полимерного связующего. Толщина композитного подпора подбирается для обеспечения противопульной стойкости для конкретной толщины и конкретного сплава титанового корпуса. При этом конструкция бронешлема выполнена таким образом, что композитный подпор прикреплен только к куполу бронешлема и не выходит за его геометрические размеры, а наличие подпора под обечайкой не требуется.
Данная конструкция позволяет увеличить площадь защиты головы человека за счет обечайки без существенного увеличения массы и стоимости готового изделия путем применения эффективного сочетания необходимости и достаточности уменьшенного размера тканево-полимерного подпора. Изготовление купола небольшого размера из пластичных титановых сплавов позволяет существующая и широко применяемая на производстве технология вытяжки титановых бронекорпусов.
Указанная совокупность существенных признаков заявленной полезной модели не известна из уровня техники. Полезная модель может быть применена в средствах индивидуальной защиты военнослужащих. Таким образом, заявленное техническое решение соответствует критериям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость».
На фиг. 1 представлен схематично общий вид предлагаемого бронешлема сварного комбинированного без подтулейного устройства.
На фиг. 2 представлен схематично общий вид обечайки, выполненной из трех деталей.
Бронешлем содержит купол 1, обечайку 2, и внутренний композитный подпор 3. К куполу 1, выполненному из пластичных титановых сплавов толщиной 1,5-4,5 мм, прикреплена методом сварки обечайка 2, изготовленная из высокопрочных титановых сплавов толщиной 2-4,5 мм.
Композитный подпор 3 механически (например, клеевым соединением) прикреплен к куполу 1 с внутренней стороны, повторяет его форму и не выходит за его геометрические размеры. Композитный подпор 3 выполнен многослойными содержит от 4 до 20 слоев арамидной ткани толщиной от 1 мм до 8 мм, соединенных при помощи полимерного связующего.
Обечайка 2 может быть выполнена как в виде одной детали, так и из двух или более деталей простой формы, например, накладка задняя 4, две накладки боковые 5 и две накладки передние 6, сваренных между собой.
2
2
Площадь купола для разных размеров бронешлема может составлять 8-10 дм. А обечайка может увеличивать общую площадь бронешлема до 13-15 дм.
Предлагаемое устройство применяется следующим образом.
При попадании пули в область купола 1, пластичный титановый сплав, из которого он изготовлен, деформируется, образуя тыльный прогиб, возможно так же образование трещин. Композитный подпор 3, жестко прикрепленный изнутри к куполу 1, удерживает трещины от раскрытия и уменьшает величину тыльного прогиба купола 1. За счет этого обеспечивается непробитие структуры купола 1 с внутренним композитным подпором 3 и защита от запреградной травмы.
При попадании пули в область обечайки 2, пуля удерживается собственными прочностными свойствами высокопрочных титановых сплавов, из которых она выполнена. Высокие прочностные свойства металла обечайки обеспечивают противопульную стойкость сварных швов, как между куполом 1 и обечайкой 2, так и между элементами обечайки 4, 5, 6 в случае ее изготовления из нескольких частей.
Было проведено математическое моделирование попадания пули в область купола и обечайки различных толщин. При толщине купола менее 1,5 мм происходит пробитие, то есть бронешлем не выполняет свои функции. Если толщина купола будет составлять более 4,5 мм, то эффект непробития сохраняется, но масса бронешлема существенно возрастает до недопустимых стандартом величин.
То же самое можно сказать о выбранных толщинах по результатам опытов с обечайкой.
Композитный подпор (толщина и слойность) подбирался, исходя из толщины титанового сплава при сохранении условия непробития.
Техническим результатом предлагаемого решения бронешлема по данной полезной модели является
увеличение площади защиты головы за счет применения обечайки, при незначительном увеличении массы и стоимости бронешлема;
снижение расхода дорогой арамидной ткани за счет уменьшения площади композитного подпора в куполе.
Технологичность и простота конструкции бронешлема за счет исключения необходимости штамповки высокопрочного сплава в форме купола и необходимости технически сложной штамповки всего корпуса большой площади.