ТЕХНИЧЕСКАЯ БРОНЕКОМПОЗИЦИЯ
ARMORED STRUCTURE

Изобретение относится к броневым конструкциям, а именно к конструкциям, состоящим из нескольких слоев, может быть использовано для защиты от поражения высокоскоростными осколками, пулями и снарядами.
Известен комбинированный бронематериал по патенту US 3671374, состоящий из лицевого слоя, подложки и слоя связующего материала.
Лицевой слой выполняется из очень твердого плотного стеклоподобного материала (боросиликатное стекло, кварцевое стекло, стеклокерамика и т.п.), способного дробить и деформировать воздействующий поражающий элемент; при этом образуется коническая пробка с диаметром, увеличивающимся по ходу движения поражающего элемента, что способствует передаче силы на большую площадь подложки; вес лицевого слоя примерно в два раза превышает вес подложки; подложка выполнена из композиционного материала (стеклопластик); слой эластичного связующего материала служит для соединения лицевого слоя и подложки.
Известен бронематериал по патенту US 3516898, в состав которого входят:
1 вариант - лицевой слой (материал с высокой твердостью - керамика на основе карбида бора или карбида кремния); лицевой слой может быть выполнен в виде сплошной плиты или набора плиток;
подложка (композиционный материал - стеклопластик);
слой эластичного связующего материала, служащего для соединения лицевого слоя и подложки;
2 вариант - то же, что в варианте 1, но подложка выполняется из металла, обладающего высокими упругими свойствами. Лицевой слой выполняется из сплошной плиты (материал с высокой твердостью - керамика на основе оксида алюминия, карбида бора или карбида кремния).
Известен бронематериал по патенту US 4529640, в состав которого входят:
наружный слой из высокоуглеродистой стали; лист из алюминиевого сплава, прикрепленный к внутренней поверхности стального листа;
внутренняя слоистая структура (баллистически стойкая ткань, пропитанная смолой); сотовая панель толщиной 62 мм, находящаяся между листом из алюминиевого сплава и внутренней слоистой плитой.
Известен бронематериал по патенту US 5272954, в состав которого входят:
лицевая часть - слоистая конструкция (металлические листы, между которыми находится связующий материал);
тыльная часть: по крайней мере, один металлический лист, более пластичный, чем металл, который используется в лицевой части.
Бронематериал по патенту US 5591933 представляет собой жесткий слоистый композит на основе сплетенных волокон. Особенностью является то, что слои до отверждения сшиваются особым способом.
Известен бронематериал по патенту US 5060553, в состав которого входят:
лицевая часть - керамика (стеклокерамика);
тыльная часть: слоистый композит (с использованием высокопрочных волокон).
Известен бронематериал по патенту FR 2798189, в состав которого входят:
лицевая часть, состоящая минимум из двух листов стали;
тыльная часть: композиционный материал (смола, армированная волокнами).
В качестве прототипа предложен бронематериал по патенту US 4131053, способный дробить пули и защищать от осколков, включающий три слоя (из различных материалов), скрепленных вместе с помощью соединительного материала:
первый слой твердый (с твердой лицевой поверхностью), с небольшим удельным весом;
второй слой выполняется из материала с небольшим удельным весом и большим модулем Юнга, более пластичного, чем первый слой, с толщиной, большей, чем у первого и третьего слоев;
третий слой выполняется из слоистого материала, выполняемого из смолы, армированными высокопрочными волокнами.
2
2
Для получения технического результата, выраженного в снижении веса единицы площади поверхности бронекомпозиции по сравнению с аналогами при сохранении защитных свойств, предложена и испытана техническая бронекомпозиция, применяемая для защиты объектов от поражения высокоскоростными осколками, пулями и снарядами. Техническая бронекомпозиция представляет собой трехслойную конструкцию. Лицевой слой 1 выполняется из пластины металлического сплава с низкой твердостью НВ≤150. Два последующих слоя 2, 3 выполняются из органопластика одного и того же типа. Вес 1 м второго слоя может составлять от 12 до 19 кг, вес 1 м третьего слоя может составлять от 10 до 16 кг. В качестве армирующего наполнителя второго и третьего слоев используется баллистически стойкая ткань на основе арамидных волокон. При изготовлении органопластика укладка слоев армирующего наполнителя, пропитанного связующим, производится под разными углами к главному направлению армирования.
В конструкции технической бронекомпозиции (фиг.1) реализуется следующий механизм защиты. При прохождении металлического лицевого слоя 1 поражающий элемент теряет скорость, деформируется и частично разрушается, в результате чего уменьшается его проникающая способность. При прохождении среднего слоя органопластика 2 энергия поражающего элемента снижается до уровня, который позволяет тыльному слою органопластика 3 удерживать поражающий элемент или его фрагменты. Соединение слоев технической бронекомпозиции осуществляется по периметру механическим путем, например, болтами.
2
Для проведения испытаний были изготовлены следующие образцы технической бронекомпозиции с трехслойной структурой: лицевой слой был выполнен из алюминиевого сплава толщиной 12 мм, второй и третий слои выполнялись из органопластика одного и того же типа. Вес 1 м второго слоя составлял 18,3 кг,
2
вес 1 м третьего слоя составлял 15,8 кг. При изготовлении органопластика укладка слоев армирующего наполнителя на основе арамидных волокон производилась под разными углами к главному направлению армирования. Соединение слоев образцов производилось болтами по периметру. Испытания проводились путем обстрела высокоскоростными осколками, пулями калибра до 12,7 мм и малокалиберными осколочно-фугано-зажигательными снарядами. Результаты испытаний подтвердили высокие защитные свойства бронекомпозиции: при баллистическом воздействии третий слой не пробивался поражающими элементами и их фрагментами.
Техническая бронекомпозиция отличается от прототипа тем, что в качестве материала первого слоя используется металлический сплав с низкой твердостью НВ≤150. Подложка из органопластика состоит из двух слоев разной толщины, скрепленных между собой не по всей поверхности контакта, а только по периметру с помощью механического соединения.
Особенностью предложенной конструкции технической бронекомпозиции является рассеивание энергии ударной волны, образующейся в материале при воздействии высокоскоростных поражающих элементов, на границе между слоями органопластика. В результате данного эффекта тыльным слоем воспринимается только воздействие поражающего элемента или его фрагментов со значительно сниженной энергетикой.
Преимуществом разработанной технической бронекомпозиции является снижение веса единицы площади поверхности по сравнению с аналогами.