КЕРАМИКОСОДЕРЖАЩИЙ ДИНАМИЧЕСКИ ВЫСОКОПРОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ (ДВМ)

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 динамически высокопрочные материалы (ДВМ) в виде бронепанелей (бронепреград), которые состоят из:
- декоративно-защитного слоя (оболочка);
- лицевого слоя - керамических плиток;
- соединительного (клеевого) слоя;
- опорного слоя (основания).
Защитные свойства бронепреград техники оцениваются в соответствии с ГОСТ Р963-96 по классам, характеризующим стойкость к воздействию средств поражения при однократном ударе. Самые высшие классы бронепреград - это 6 и 6а. Важнейшими показателями бронепреград являются также «живучесть», характеризующая стойкость к воздействию средств поражения при 3-х кратном ударе (должно быть обеспечено непробитие и отсутствие разрушения соседних плиток).
Известна бронепанель ДВМ, состоящая из основания, выполненного из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) марки Дайнема или из нескольких слоев полипарафенилентерефталатамидной (полиарамидной) ткани марки 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 ДВМ соответствуют 5 классу, «живучесть» не соответствует требованиям.
Также известна многослойная бронепреграда, включающая подложку из органокомпозита или алюминия, на которой с помощью эпоксидного клея размещены пластины из карбида кремния, а оболочка из ткани ТСВМ-ДМС, пропитанной эпоксидным связующим [RU патент №2393416, М. кл. F41H 5/04, 2010]. Бронепреграда имеет 6а класс защиты, однако «живучесть» не соответствует требованиям.
Также известна бронепанель, включающая подложку 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 мод. №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 не высока, при трехкратном ударе разрушаются или «осыпаются» соседние керамические плитки. Кроме того, рифление поверхности требует применения дополнительных трудоемких технологических операций.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к заявляемой является бронепанель, содержащая оболочку, выполненную из нескольких слоев полиарамидной 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 бронепреграды при 3-х кратном воздействии поражающих средств, - при классе защиты 6 и 6а по ГОСТ Р50963-96.
z
Указанный результат достигается тем, что керамикосодержащий динамически высокопрочный материал, включающая оболочку из нескольких слоев полиарамидной ткани, пропитанной полимерным связующим, керамические плитки и основание из композита, состоящего из нескольких слоев полиарамидной ткани, пропитанной полимерным связующими, содержит, согласно полезной модели, керамические плитки, выполненные с односторонним покрытием, нанесенное детонационным способом толщиной 0.5-1.5 мм из корунда, модифицированным частицами металлических сплавов на никелевой или медной основе, с шероховатостью R=10 мкм.
Покрытие из модифицированного корунда на плитке наносится на автоматическом детонационном комплексе (АДК-Прометей) с нагревом напыляемой смеси до температуры плавления 2000°С при скорости частиц 300-400 м/с. Устройство бронепанели из ДВМ представлено на фигуре. Оно включает оболочку 1, керамические плитки 2, клеевой слой 3 и основание 4.
Керамикосодержащий динамически высокопрочный материал (ДВМ) 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, при этом плитки, на которые не было оказано воздействие поражающих элементов, не осыпаются с бронепанели ДВМ и не разрушаются, клеевой слой 3 служит для соединения керамических плиток и основания 4, детонационное покрытие на керамических плитках из корунда обеспечивает «живучесть» бронепанелей ДВМ, 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)
1 мм
ткань кевларовая, пропитанная эпоксидным
связующим
2. Керамические плитки 50×50 из SiC
8 мм
z
шероховатостью R~1 мкм
3. Клеевой слой
0,5 мм
4. Опорный слой (основание) из композита на
7 мм
основе ткани Кевлар, пропитанной эпоксидным связующим
Итого:
16,5 мм
Заявленная бронепанель (пример 2).
Слой
Толщина
1. Декоративно-защитный слой - ткань
1 мм
кевларовая, пропитанная полимерным
связующим
2. Керамические плитки 50×50 из SiC
7 мм
3. Детонационное покрытие из
2
3
модифицированного корунда АlО с
шероховатостью R<sub>2</sub> 10 мкм
1 мм
4. Клеевой слой
0,5 мм
5. Опорный слой (основание) из композита на
7 мм
основе ткани Кевлар, пропитанной
полимерным связующим
Итого:
16,5 мм
Характеристики бронепреград представлены в таблице 1.
Бронепанель
Класс защиты по ГОСТ Р50963-96
«Живучесть»*
Шероховатость внутренней стороны керамики,R<sub>z</sub>, МКМ
Прототип
6
-
1
Заявленная бронепанель
6 и 6а
+
10
*«-» - не выдерживает испытание на «живучесть», «+» - выдерживает испытание на «живучесть».
Как видно из таблицы 1. заявленная полезная модель по сравнению с прототипом имеет более высокую стойкость к средствам поражения - классы 6 и 6а, а прототип удовлетворяет только требованиям класса 6; главное - прототип не удовлетворяет требованию «живучести», а заявленная полезная модель удовлетворяет требованию «живучести».