броневой элемент для защитного жилета (варианты)

Формула изобретения

1. Броневой элемент для защитного жилета, содержащий броневую плиту, на лицевой стороне которой выполнены полусферические углубления в шахматном порядке, и броневую подложку, отличающийся тем, что полусферические углубления выполнены с радиусом кривизны не менее половины калибра пули, но не более расстояния от начала наконечника пули до ее центра тяжести, а броневая подложка выполнена с углублением со стороны броневой плиты.

2. Броневой элемент по п.1, отличающийся тем, что броневая плита выполнена из керамического материала, содержащего твердые включения, окруженные кольцеобразными микротрещинами.

3. Броневой элемент по п.2, отличающийся тем, что керамический материал армирован керамическими волокнами.

4. Броневой элемент по п.1, отличающийся тем, что броневая плита выполнена из пластмасс, армированных стекловолокнами.

5. Броневой элемент по п.1, отличающийся тем, что броневая плита выполнена из стали марки 46 или 56.

6. Броневой элемент для защитного жилета, содержащий броневую плиту, на лицевой стороне которой выполнены полусферические углубления в шахматном порядке, и броневую подложку, отличающийся тем, что он содержит демпфирующе-амортизационный элемент, размещенный с тыльной стороны броневой плиты, полусферические углубления в броневой плите выполнены с радиусом кривизны не менее половины калибра пули, но не более расстояния от начала наконечника пули до ее центра тяжести, а броневая подложка выполнена с углублением со стороны демпфирующе-амортизационного элемента.

7. Броневой элемент по п.6, отличающийся тем, что броневая плита выполнена из керамического материала, содержащего твердые включения, окруженные кольцеобразными микротрещинами.

8. Броневой элемент по п.7, отличающийся тем, что керамический материал армирован керамическими волокнами.

9. Броневой элемент по п.6, отличающийся тем, что броневая плита выполнена из пластмасс, армированных стекловолокнами.

10. Броневой элемент по п.6, отличающийся тем, что броневая плита выполнена из стали марки 46 или 56.

11. Броневой элемент по п.6, отличающийся тем, что он содержит демпфирующе-амортизационный элемент, размещенный с лицевой стороны броневой плиты и соединенный с ней адгезионной связью.

12. Броневой элемент для защитного жилета, отличающийся тем, что он содержит броневую подложку и сформированные в блок броневые плиты и демпфирующе-амортизационные элементы, размещенные с лицевой и тыльной стороны броневых плит, броневые плиты с лицевой стороны выполнены с полусферическими углублениями с радиусом кривизны не менее половины калибра пули, но не более расстояния от начала наконечника пули до ее центра тяжести, а броневая подложка выполнена с углублением со стороны демпфирующе-амортизационного элемента.

13. Броневой элемент по п.12, отличающийся тем, что броневая плита выполнена из керамического материала, содержащего твердые включения, окруженные кольцеобразными микротрещинами.

14. Броневой элемент по п.13, отличающийся тем, что керамический материал армирован керамическими волокнами.

15. Броневой элемент по п.12, отличающийся тем, что броневая плита выполнена из пластмасс, армированных стекловолокнами.

16. Броневой элемент по п.12, отличающийся тем, что броневая плита выполнена из стали марки 46 или 56.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к комбинированным броневым конструкциям, в частности к области индивидуальной защиты человека от поражения пулями с высокой кинетической энергией.

Известны броневые защитные преграды, состоящие из слоев различных материалов (металлы, керамика, стекло) /US 4813334, 1989; RU 2060439, 1996; RU 2180426, 2002; RU 2062430, 1996/.

Недостатком известных конструкций является их пассивная форма защиты, которая предназначена, в основном, для отражения скользящих поражающих объектов и малоэффективна при фронтальном попадании пули, что приводит к высокому уровню запреградного действия с различной степенью травматизма.

Для компенсации недостаточных защитных свойств брони разработаны способы ее усиления, названные динамической, или активной защитой (RU 2068978, 1996; RU 2068977, 1996).

Недостатком указанных технических решений являются высокие весовые и габаритные характеристики, что исключает их применение в бронежилетах вследствие ограничения подвижности объекта.

Наиболее близким по техническому решению и целевому назначению - прототипом - является броневой элемент, содержащий плиту из электрически изолирующего материала с гнездами под тела качения на лицевой стороне броневой подложки (RU 2169335, 2001).

Недостатком конструкции прототипа является большой удельный вес защитной преграды, технологические сложности в изготовлении, и она может быть реализована только в транспортных средствах из-за больших потребных габаритов размещения источников электроэнергии.

Задачей предложенного технического решения является разработка броневого элемента для защитного жилета, который обладал бы минимальными весовыми характеристиками и уровнем запреградного действия при сохранении защитной стойкости брони.

Для решения поставленной задачи предлагается броневой элемент, содержащий броневую плиту, на лицевой стороне которой выполнены полусферические углубления в шахматном порядке, и броневую подложку. Полусферические углубления выполнены с радиусом кривизны не менее половины калибра пули, но не более расстояния от начала наконечника пули до ее центра тяжести, а броневая подложка выполнена с углублением со стороны броневой плиты.

Блокирующие свойства броневого элемента обеспечиваются организацией косого удара при встрече поражающего элемента с кривообразной лицевой поверхностью, приводящего к возникновению опрокидывающего момента, при котором поражающий элемент изменяет свой вектор движения. При этом происходит поглощение энергии удара поражающего элемента и, в зависимости от угла отклонения, уменьшается скорость проникновения в материал броневой плиты, который может быть выполнен из энергопоглощающих композиций, препятствующих распространению трещин.

В качестве энергопоглощающих материалов могут быть использованы керамические композиции на основе оксидов алюминия, циркония, содержащие твердые керамические включения, окруженные кольцеобразными микротрещинами, керамические материалы, армированные керамическими волокнами из Al ₂O₃, Al₂O ₃×2SiO₂, ZrO ₂, TiO₂, пластмассы, армированные стекловолокном, стали марки 46 или 56.

Указанные поставленные задачи могут быть достигнуты в броневом элементе, содержащем броневую плиту, на лицевой стороне которой выполнены полусферические углубления в шахматном порядке, и броневую подложку, который содержит демпфирующе-амортизационный элемент, размещенный с тыльной стороны броневой плиты, полусферические углубления в броневой плите выполнены с радиусом кривизны не менее половины калибра пули, но не более расстояния от начала наконечника пули до ее центра тяжести, а броневая подложка выполнена с углублением со стороны демпфирующе-амортизационного элемента.

Броневая плита может быть выполнена с использованием энергопоглощающих материалов, как в первом варианте. Кроме того, броневой элемент может содержать демпфирующе-амортизационный элемент, размещенный с лицевой стороны броневой плиты и соединенный с ней адгезионной связью.

Демпфирующе-амортизационный элемент позволяет исключить вылет возможных фрагментов материала броневой плиты при нарушении целостности броневого элемента.

Указанные поставленные задачи могут быть реализованы в броневом элементе, содержащем броневую подложку и сформированные в блок броневые плиты и демпфирующе-амортизационные элементы, размещенные с лицевой и тыльной стороны броневых плит, броневые плиты с лицевой стороны выполнены с полусферическими углублениями с радиусом кривизны не менее половины калибра пули, но не более расстояния от начала наконечника пули до ее центра тяжести, а броневая подложка выполнена с углублением со стороны демпфирующе-амортизационного элемента.

Композиционные материалы, используемые для броневой плиты, идентичны варианту 1, 2.

Сущность изобретения поясняется фиг.1-8, на которых изображены возможные варианты броневых элементов и схемы поведения броневого элемента при воздействии на него поражающего элемента 6.

На фиг.1 представлен разрез броневого элемента; на фиг.2 - разрез броневого элемента с демпфирующе-амортизационным элементом на тыльной стороне; на фиг.3 - разрез броневого элемента с демпфирующе-амортизационными элементами на тыльной и лицевой сторонах броневой плиты, на фиг.4 - разрез блока броневых элементов. Обозначения на чертежах:

1 - броневая плита;

2 - полусферические углубления, расположенные в шахматном порядке;

3 - демпфирующе-амортизационный элемент;

4 - броневая подложка;

5 - углубление в броневой подложке;

6 - поражающий элемент (пуля) с твердым сердечником.

Броневой элемент работает следующим образом.

В исходном положении броневой элемент установлен вертикально и лицевой стороной с полусферическими углублениями (2) сориентирован навстречу движению поражающего элемента (6) (фиг.5).

При встрече поражающего элемента (пули) с броневым элементом (1) происходит косое соударение (фиг.5, 6). При этом происходит девиация, при которой геометрическая ось пули отклоняется от вектора скорости, что меняет характер проникновения пули (6) в материал броневого элемента (1). Сферическое углубление (2), принявшее удар (т.к.п.) - точка касания пули противодействует внедрению пули как прочностью материала и кривизной поверхности, так и поворотом за счет плеча между точкой касания пули (т.к.п.) и центром тяжести пули (ц.т.п.) (фиг.5, 6), что меняет характер проникновения пули через материал броневого элемента и значительно снижает эффективность поражающего воздействия пули (6) на броневой элемент (1). При входе пули в материал броневого элемента (фиг.7) сердечник пули освобождается от оболочки и рубашки, сердечник деформируется, изменяя свою форму и площадь в поперечном сечении (фиг.8), теряя кинетическую энергию за счет диссипации на энергопоглощающих элементах композиционных материалов и деформационно-амортизационных элементах (3).

При образовании осколков разрушения фрагменты удерживаются демпфирующе-амортизационными элементами, исключающими их поражающие действия. В случае проникновения пули через всю толщину броневого элемента она блокируется в углублении (5) броневой подложки (4).

Схема защитного действия броневого элемента подтверждена опытными данными с пулей калибром 9,27 со стальным сердечником, свинцовой рубашкой и биметаллической оболочкой, имеющей начальную скорость 315 м/с.

Предложенное техническое решение позволяет:

- создать броневой элемент из известных простейших и композиционных материалов с уменьшенными в 1,7÷2,5 раза весовыми характеристиками;

- создать броневой элемент с высоким уровнем защитных качеств при воздействии на него поражающих элементов под прямым углом к фронтальной поверхности, что реализовано экспериментально;

- повысить эксплуатационную надежность и свести к минимуму степень травматизма.