БРОНЕВАЯ ПРЕГРАДА ДЛЯ БРОНЕЖИЛЕТА

Предлагаемое техническое решение относится к броневым преградам и может быть использовано для изготовления средств индивидуальной бронезащиты (СИБ) (бронежилеты, бронещиты, броненакладки, бронеплитки и др.) от бронебойных пуль стрелкового оружия.
Анализ, проведенный авторами монографии (Григорян В.А, Кабылкин И.Ф и др. «Материалы и защитные структуры для локального и индивидуального бронирования». 2008 г. - 406 с в главе 7 «Анализ противопульной стойкости многослойных преград с внешним керамическим слоем».) показал, что броневая панель должна обладать двумя важными свойствами, а именно, высокой твердостью поверхностного слоя, способного разрушить острый нос термоупрочненного стального сердечника, и необходимой вязкостью металла тыльной стальной броневой панели, достаточной для поглощения энергии удара пули без разрушения стальной броневой панели. В работе (В.С. Селиверстов «Оценка и оптимизация стойкости к пробитию многослойных преград», (vniitf.ru›rig/konfer/6zst/dokl/sec1/34.pdf) показано, что в многослойной композиции слои должны идти по возрастанию величины «предельной скорости пробития» от внутреннего слоя к наружному, т.е. наружный слой должен иметь максимально предельную скорость пробития.
2
Такой подход к созданию многослойной композиции реализован в техническом решении (патент на полезную модель №9519 по заявке 98102608 от 17.02.1998 г., «Тонкая слоистая металлическая броня»). Броня состоит их двух слоев металла соединенных между собой, и тканевого пакета. Первый наружный слой имеет твердость, выше твердости материала пули. Второй -внутренний слой металла, имеет твердость ниже твердости металла наружного слоя, а так же толщину существенно ниже толщины первого слоя. Броня имеет поверхностную плотность 40-45 кг/м и класс защиты от пуль калибра 5,45-мм патрона 7Н10 с пулей ПП с термоупрочненным стальным сердечником автомата АК-74, что соответствует 4 классу защиты по ГОСТ Р 50744-95 с Изменениями №1, 2, 3.
Недостатком данного технического решения заключается в том, что броневая панель не монолитна, наружный и внутренний слой соединены между собой склеиванием, что приводит к снижению защитного действия поверхностного слоя.
Известно техническое решение (патент КИ№2296288, заявка: 2005117979 от 10.06.2005, «Многослойная бронепреграда для средств индивидуальной защиты»). Данное техническое решение содержит бронепанель из высокопрочной конструкционной стали, на тыльной стороне расположен слой тканевого бронепакета - ТСВМ, на лицевой стороне бронепанели размещен подслой из никель-алюминиевого сплава марки ВКНА толщиной 0,1-0,15 мм и наружный слой керамики из оксида алюминия или карбида кремния, или карбида бора толщиной 1,5±0,2 мм. Кроме этого, подслой из никель-алюминиевого сплава и слой керамики нанесены на поверхность бронепанели методом плазменного напыления с использованием порошка фракцией 20-100 мкм, бронепанель термически обработана на конечные свойства с твердостью 52-57 ед. по Роквеллу, а твердость наружного слоя керамики составляет 3000-5000 ед. по Викерсу, наружный слой керамики представляет собой монолитную поверхность с одинаковой противопульной стойкостью по всей площади. Многослойная бронепреграда обеспечивает пятый класса защиты по ГОСТ Р 50744-95 с Изменениями №1, 2, 3. Данное техническое решение принято в качестве прототипа.
Недостатком данного технического решения является то, что наружный слой керамики при баллистическом воздействии имеет большую область разрушения, что значительно снижает такой показатель броневой панели, как живучесть, т.е. способность бронепанели обеспечивать защиту при многократном попадании в панель без пробития
Задачей заявляемого технического решения является повышение защитного действия броневой преграды для бронежилета.
В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в увеличении живучести броневой преграды для бронежилета.
2
Технический результат достигается заявляемой броневой преградой для бронежилета, содержащей бронепанель из высокопрочной конструкционной стали, на тыльной стороне которой расположен слой тканевого бронепакета - ТСВМ, на лицевой стороне бронепанели размещен подслой из никель- алюминиевого сплава и наружный слой керамики из оксида алюминия или карбида кремния, или карбида бора, при этом, наружный слой керамики имеет толщину 2,5-3,5 мм, состоит из отдельных элементов расположенных в ячейках образованных на поверхности броневой панели, высота стенок ячеек ровна толщине слоя керамики, подслой из никель-алюминиевого сплава имеет толщину 0,25-0,50 мм, бронепанель из высокопрочной конструкционной стали имеет толщину 2,20-6,50 мм, твердость по Роквеллу HRC 54-58, и ударную вязкость KCU (120-250) Дж/см. Кроме этого, слой никель-алюминиевого сплава, наружный слой керамики нанесены на поверхность броневой панели методом плазменного напыления, стенки ячеек на броневую панель наплавлены из высокопрочного сплава, стенки ячеек разделяющих броневой слой керамики имеют форму треугольника с основанием 1,0-2,5 мм, или форму прямоугольника с толщиной стенки 0,5-1,5 мм, стенки ячеек на броневой панели образованы приваренной сеткой из высокопрочного сплава, элементы броневой керамики имеют площадь от 220 до 2500 мм, элементы броневой керамики имеют различную площадь, элементы с меньшей площадью расположены в центре броневой панели, с большей площадью на периферии броневой панели, элементы броневой керамики имеют равную площадь, на всей площади броневой панели, броневая керамика имеет микротвердость слоя не ниже 3000 ед. по Виккерсу.
Живучесть наружного слоя керамики при баллистическом воздействии имеет большое значение в условиях современных боевых действий, когда вероятность неоднократного попадания в область бронежилета значительно повышается по сравнению с условиями фронтовых военных действий. Исходя их данного условия должны измениться требования к свойствам наружного поверхностного слоя. Поверхностный слой, в этом случае, должен не только разрушать сердечник при его проникновении через слой керамики, но и должен иметь как можно меньшую площадь поврежденного слой, который может быть пробит.Живучесть заявляемой броневой преградой для бронежилета повышается за счет уменьшения области разрушении при баллистическом воздействии. Это достигается тем, что наружный слой керамики разделен на отдельные ячейки, ячейки сформированы путем наплавки на броневую панель буртов из высокопрочного сплава, высота буртов соответствует толщине слоя наружной керамики.
В момент соударения сердечника пули сердечник имеет острую форму головной части. При встрече с керамической преградой, она для него будет жесткой, произойдет срабатывание головной части. В момент соударения выделившееся тепло не может быть мгновенно отведено в керамику и в тело сердечника. Такой тепловой удар приведет к изменению структуры поверхностного слоя головной части сердечника и внутренних поверхностей пробитого слоя с образованием множества полос адиабатического скольжения. Глубина проникновения таких полос может достигать нескольких десятков микрон. Данная структура обладает повышенной хрупкостью. Сердечник станет менее прочным, а зона разрушения керамического слоя будет, в основном, ограничена площадью нескольких ячеек.
2
Наличие подслоя из никель-алюминиевого сплава толщиной 0,25-0,50 мм, позволяет, одной стороны, создать композицию многослойной броневой преграды оптимальной по термическим напряжениям, которые образуются в слое броневой керамике в силу различия КТР материалов данных слоев. С другой стороны, промежуточный слой никель-алюминиевого сплава, толщиной 0,25-0,50 мм, позволяет образоваться, в слое броневой керамики, тыловой откольной части при соударении сердечника со слоем броневой керамики. При образовании тыловой откольной части увеличится площадь контакта разрушенного слоя броневой керамики и броневой панели, что снижает удельной давление на броневую панель, и уменьшает величину выпучены. Основная задача броневой панель сводится к поглощению энергии удара за счет образования выпучены. Материал должен обладать максимальным пределом текучести, высокой ударной вязкостью в сочетании с высокой твердостью. Бронепанель из высокопрочной конструкционной стали толщиной 2,20-6,50 мм, твердостью по Роквеллу HRC 54-58, и ударной вязкостью KCU (120-250) Дж/см позволяет создать необходимую защиту. Заявляемое техническое решение может быть реализовано на предприятиях РФ имеющих оборудование для нанесения плазменных покрытий и наплавки сплавов из различных порошковых материалов.
пор
Результаты испытаний образцов броневых плиток с покрытиями изготовленными по варианту прототипа и предлагаемому техническому решению представлены в таблице 1. В каждую плитку производился один выстрел. Сравнение производили по трем плиткам. Определялась площадь S разрушенного покрытия и пробитие плитки.
Производство брони по предлагаемому способу технологично и может быть осуществлено на действующем оборудовании машиностроительных и металлургических заводов.