БРОНЕПАНЕЛЬ
ARMORED PANEL

Изобретение относится к конструкции бронепанели и может быть использовано для изготовления средств индивидуальной защиты в виде бронежилетов или в составе других технических средств защиты человека от стрелкового оружия и осколков разорвавшихся боезарядов или иных движущихся предметов, обладающих большой кинетической энергией.
Известны конструкции бронепанелей на основе броневых керамических плиток различной конфигурации и различного состава, укрепленных с помощью полимерных связующих на слоистых основаниях из стекло- или органокомпозитов.
Современные тактико-технические требования к индивидуальным средствам бронезащиты диктуют более высокие показатели живучести при воздействии пуль повышенной пробиваемости. Одновременно повышаются требования к уровню защиты человека от контузионной травмы при непробитии защитной композиции, при этом изделия должны быть технологичными, относительно легкими и экономичными при производстве.
Известна керамико-композитная бронепанель, которая содержит тыльную многослойную композитную подложку, на которой последовательно размещены промежуточный слой с закрепленными рядами керамических плиток прямоугольной формы со смещением каждого последующего ряда плиток на половину ширины плитки предыдущего ряда в состоянии всестороннего сжатия, а также фронтальная оболочка антирикошетного внешнего слоя, при этом края тыльной подложки выполнены загнутыми по всему периметру выгнутой в вертикальном направлении бронепанели. Между слоями промежуточного слоя дополнительно размещены в поперечном направлении стальные полосы, перекрывающие поперечные стыки керамических плиток.
(См. патент РФ №2 578 710, МПК F41H 5/04, 2014 г.)
Исследования механизма пробития аналогичных бронепреград пулями с сердечником из твердого сплава, имеющим остроконечную головную часть, показали, что высокопрочная сталь не оказывает эффективного сопротивления подобным поражающим элементам. Ввиду большой разницы в значениях предела текучести материалов поражающего элемента и преграды, а также малой толщины используемых полос, поражающие элементы не получают значимого абразивного, дробящего и отклоняющего воздействия со стороны стальной преграды как самостоятельного объекта, так и части структуры.
Недостатком этого технического решения является недостаточная эффективность защиты от поражения пулями стрелкового вооружения и осколками разорвавшихся боезарядов при локальном поражении угловой зоны единичного керамического бронелемента, образующего фронтальный керамический слой.
Известна также композитная броня, выгнутая по дуге в вертикальном направлении, содержащая дробяще-отклоняющий слой, состоящий из отдельных керамических элементов, соединенных в единую панель связующим на основе полимеров, и задерживающий слой, выполненный из прочного материала. Отдельные керамические элементы выполнены в виде правильных шестигранных призм с вогнутыми относительно вертикальной оси боковыми гранями и расположены с зазором между боковыми гранями соседних керамических элементов. Керамический бронеэлемент композитной брони имеет дугообразную вогнутую поверхность, радиус которой в 15-20 раз превышает длину образующей грани правильного шестиугольника. Одно или оба основания шестигранной керамической призмы могут быть выполнены плоскими или оба основания могут включать внутреннюю полость, которая образована вогнутым сегментом сферы, при этом основание вогнутого сегмента сферы является вписанной окружностью правильного шестиугольника в основании шестигранной призмы, а высота сегмента сферы составляет от 5 до 15 частей длины образующей шестиугольника. Зазор между соседними элементами не должен превышать определенного размера, что приводит к нарушению защитных свойств композиционной брони в местах стыка керамических элементов.
(См. патент РФ №2 459 174, МПК F41H 5/02, 2011 г.)
Основным недостатком этого технического решения является недостаточная надежность композитной брони при различных баллистических воздействиях.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению (прототип) по назначению и совокупности существенных признаков является конструкция бронепанели, описанная в патенте US 10,794,665 В106.10.2020.
Бронепанель содержит формованные из множества баллистических волокон тыльный и фронтальный слои и слой керамических плиток, находящийся между первым и вторым формованными слоями и приклеенный к каждому из них. Керамические плитки выполнены в форме шестиугольников.
Жесткие формованные слои способны предотвращать растрескивание керамического слоя, вызванное ударами пуль и снарядов, однако возможны торцевые выбросы осколков керамики при попадании снарядов и пуль в бронепанель. Бронепанель может быть плоской, а также изогнутой в одной или нескольких плоскостях.
Основным недостатком этого технического решения с использованием шестигранных керамических плиток при формировании керамического слоя с двухплоскостным изгибом по смежным граням является образование ослабленных зон V-образной формы в виде зазоров между контактными зонами плиток, что снижает защитные свойства бронепанели.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение защитных свойств бронепанели.
Технический результат достигается за счет следующих конструктивных особенностей.
Предложена бронепанель, выполненная из нескольких слоев с дуговым двухплоскостным изгибом, одним из которых является слой, составленный из шестигранных керамических плиток.
Керамическая плитка в виде шестигранника, принимающая основную часть кинетической энергии пули, размещена в промежуточном слое панели и находится там в состоянии всестороннего сжатия на величину 6-18% от разрушающего напряжения материала керамики при растяжении.
Бронепанель отличается тем, что каждая шестигранная плитка выполнена с возможностью беззазорного (в рамках допуска на изготовление самих плиток) контакта с боковыми гранями смежных плиток.
Для этого боковые грани каждой керамической плитки образуют прямой угол с лицевой поверхностью плитки в середине грани.
Каждая плитка выполнена с двухплоскостным дуговым изгибом, радиус изгиба лицевой поверхности плитки составляет 635-645 мм, тыльная поверхность выполнена эквидистантной к лицевой.
Края тыльного слоя подложки отогнуты по всему периметру бронепанелии перекрывают боковую сторону керамического слоя.
Выполнение плиток, из которых составлена панель предлагаемой формы, позволяет исключить основной недостаток подобных панелей - наличие ослабленных зон защиты, а именно значительные зазоры между плитками при двухплоскостном изгибе панели, необходимым для соблюдения требований по эргономике.
Предлагаемая бронепанель представлена на рисунках, где показаны:
Фиг. 1 - общий вид бронепанели;
Фиг. 2 - вертикальный разрез бронепанели;
Фиг. 3 - горизонтальный разрез бронепанели;
Фиг. 4 - общий вид керамического слоя;
Фиг. 5 - вид спереди керамической плитки;
Фиг. 6 - вид сбоку керамической плитки;
Фиг. 7 - вид сбоку керамической плитки.
Бронепанель (фиг. 1) содержит тыльную многослойную подложку 1 (фиг. 2, фиг. 3), на которой размещен промежуточный слой 2 (фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4) с керамическими плитками на основе шестигранников с двухплоскостным дуговым изгибом наружной и внутренней поверхностей в состоянии всестороннего сжатия, а также фронтальный защитный слой 3 (фиг. 2, фиг. 3). Края 4 (фиг 2, фиг. 3) тыльной подложки выполнены загнутыми по всему периметру бронепанели, что исключает возможность бокового выброса вторичных поражающих элементов.
Каждая плитка 5 (фиг. 5, фиг. 6, фиг. 7) промежуточного слоя 2 (фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4) выполнена на основе шестигранника с двухплоскостным дуговым изгибом, радиус R лицевой поверхности плитки составляет 635-645 мм (фиг. 6). Тыльная поверхность плитки эквидистантна лицевой поверхности.
Боковые грани 6 (фиг. 6, фиг. 7) каждой плитки 5 (фиг. 5, фиг. 6, фиг. 7) имеют скос 7 (фиг. 6, фиг. 7) под острым углом к лицевой поверхности плитки.
Предложенная форма плиток позволяет исключить образование зазора между плитками при изгибе бронепанели в двух плоскостях.
Это решает задачу обеспечения равномерной пулестойкости стыковых зон бронепанели за счет более эффективного рассеивания энергии поражающего элемента.
Напряжение всестороннего сжатия, под которым находится керамическая плитка в промежуточном слое, создает дополнительный потенциальный энергетический барьер, препятствующий разрушению керамики под действием растягивающих сил при ударе пули. Кроме того, заложенное на этапе изготовления напряжение всестороннего сжатия керамической плитки препятствует увеличению расстояния между краями образующихся трещин в местах, удаленных непосредственно от точки попадания пули, а также возникновению зазоров между керамической плиткой, промежуточным слоем и основанием в результате деформации последнего и многократного прохождения ударной волны по всем слоям панели.
Предлагаемая бронепанель имеет оптимальный с точки зрения эргономики радиус изгиба в двух плоскостях и может быть использована для защиты груди и спины.
Выполнение плитки в форме шестигранника, а всех боковых граней плитки по нормали к лицевой поверхности обеспечивает плотное беззазорное прилегание бронеплиток по всем смежным граням, что повышает суммарную пулестойкость бронепанели при поражении единичной плитки в зону вершины угла и обеспечивает достижение технического результата, а именно повышение защитных свойств бронепанели.
Производство бронепанели технологично, так как форма лицевой поверхности плитки с предлагаемым радиусом двухплоскостного изгиба исключает возможность неверной ориентации элементов при сборке.