способ изготовления бронешлема из полимерных композитов и бронешлем из полимерных композитов

Формула изобретения

1. Способ изготовления бронешлема из полимерных композитов, включающий размещение демпфера между куполообразной защитной оболочкой и подшлемником, отличающийся тем, что демпфер изготавливают путем выкраивания заготовки в форме ромашки с 4-8 равномерно расположенными меридиальными надрезами из листового эластичного термопластичного пенопласта толщиной (1,05 2,2)s, где s - толщина защитной оболочки, в полученной заготовке выполняют равномерно расположенные отверстия диаметром d=(0,6 1,5)s, посредством выполнения их на расстоянии друг от друга l=(1,05 2,2)d в вершинах примыкающих друг к другу равносторонних треугольников, затем заготовке придают куполообразную форму путем термообработки в куполообразной оснастке с деформацией отверстий на конус.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве листового эластичного термопластичного пенопласта используют листовой пеносэвилен.

3. Бронешлем из полимерных композитов, содержащий защитную оболочку, подшлемник и размещенный между ними демпфер, отличающийся тем, что он изготовлен способом по любому из пп.1 и 2.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области вооружения и экипировки, к разработкам средств защиты и может быть использовано для изготовления бронешлемов из слоистых полимерных композиционных материалов.

Известна пулезащитная каска и способ ее изготовления по патенту ФРГ № 2334941 от 31.10.72 г., МКИ⁷ F41H 1/04.

Известен бронешлем и способ его изготовлениея по заявке Великобритании № 2148185, от 30.05.1985 г., МКИ В32В 7/08.

Известен способ изготовления бронешлема по патенту RU № 2224207 от 2004.02.20, МПК F41Н 1/02.

Известна внутренняя оснастка бронешлема по патенту RU № 2223683 от 2004.02.20, МПК F41Н 1/02.

В описании к патенту FR 2421361 А1, 26.10.1979, F41Н 1/04 (2006.01) раскрыт способ изготовления бронешлема и бронешлем.

Известный способ изготовления бронешлема из полимерных композитов включает размещение демпфера между куполообразной защитной оболочкой и подшлемником.

Известный бронешлем из полимерных композитов содержит защитную оболочку, подшлемник и размещенный между ними демпфер.

Недостатком известного способа является его низкая технологичность, в частности низкая технологичность изготовления демпфера куполообразной формы, а также недостатком является низкая надежность работы изготавливаемого этим способом изделия при постоянстве жесткости демпфера по толщине, низкой оптимизации толщины демпфера при рабочих деформациях защитной оболочки, а также высокая масса демпфера.

Недостатком известного устройства является низкая надежность работы бронешлема из-за низких характеристик и высокой массы демпфера.

Известный способ и известное устройство, как наиболее близкие по технической сущности и достигаемому результату, выбраны в качестве прототипов.

Технической задачей, на решение которой направлены заявляемые изобретения, является разработка более технологичного в изготовлении бронешлема, повышенной надежности работы.

Технический результат, который может быть получен при решении технической задачи по реализации предлагаемого способа, заключается в повышении технологичности изготовления бронешлема за счет повышения технологичности изготовления демпфера, а также в повышении качества изготовления бронешлема, связанного с повышением надежности его работы.

Технический результат устройства, который может быть получен при решении технической задачи, заключается в повышении надежности работы бронешлема за счет повышения характеристик демпфера при возрастающей его жесткости по толщине и снижении воздействия от запреградного выступа на защищаемый объект, а также за счет снижения массы демпфера.

Поставленная задача с достижением технического результата решается за счет того, что способ изготовления бронешлема из полимерных композитов включает размещение демпфера между куполообразной защитной оболочкой и подшлемником, а в соответствии с изобретением демпфер изготавливают путем выкраивания заготовки в форме ромашки с 4-8 равномерно расположенными меридиальными надрезами из листового эластичного термопластичного пенопласта толщиной (1,05 2,2)s, где s - толщина защитной оболочки, в полученной заготовке выполняют равномерно расположенные отверстия диаметром d=(0,6 1,5)s, посредством выполнения их на расстоянии друг от друга l=(1,05 2,2)d в вершинах примыкающих друг к другу равносторонних треугольников, затем заготовке придают куполообразную форму путем термообработки в куполообразной оснастке с деформацией отверстий на конус, причем в качестве листового эластичного термопластичного пенопласта используют листовой пеносэвилен.

Поставленная задача с достижением технического результата для устройства решается за счет того, что бронешлем из полимерных композитов содержит защитную оболочку, подшлемник и размещенный между ними демпфер, а в соответствии с изобретением демпфер изготовлен описанным выше способом.

Отличительными признаками способа являются следующие признаки.

Демпфер изготавливают путем выкраивания заготовки в форме ромашки с 4-8 равномерно расположенными меридиальными надрезами из листового эластичного термопластичного пенопласта толщиной (1,05 2,2)s, где s - толщина защитной оболочки, в полученной заготовке выполняют равномерно расположенные отверстия диаметром d=(0,6 1,5)s, посредством выполнения их на расстоянии друг от друга l=(1,05 2,2)d в вершинах примыкающих друг к другу равносторонних треугольников, затем заготовке придают куполообразную форму путем термообработки в куполообразной оснастке с деформацией отверстий на конус, причем в качестве листового эластичного термопластичного пенопласта используют листовой пеносэвилен.

Отличительными признаками устройства является то, что демпфер изготовлен описанным выше способом.

Указанные отличительные признаки являются существенными, поскольку каждый в отдельности и все совместно направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата. Использование единой совокупности существенных отличительных признаков в известных решениях не обнаружено, что характеризует соответствие технического решения критерию «новизна».

Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными обеспечивает решение поставленной задачи с достижением технического результата и характеризует предложенное техническое решение существенными отличиями по сравнению с известным уровнем техники и аналогами. Данное техническое решение является результатом научно-исследовательской и экспериментальной работы по повышению технологичности изготовления и надежности работы бронешлемов без использования известных проектировочных решений, рекомендаций, материалов и обладает неочевидностью, что свидетельствует о его соответствию критерию «изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид бронешлема, на фиг.2 - продольный разрез бронешлема, на фиг.3 - сечение по элементам демпфера, на фиг.4 - общий вид заготовки демпфера, на фиг.5 - общий вид демпфера, на фиг.6 - сечение эластичных элементов заготовки демпфера, на фиг.7 - сечение эластичных элементов демпфера.

Способ изготовления бронешлема 1 из полимерных композитов включает размещение демпфера между куполообразной защитной оболочкой 2 и подшлемником 3. Демпфер 4 изготавливают путем выкраивания заготовки в форме ромашки с 4-8 равномерно расположенными меридиальными надрезами 16 из листового эластичного термопластичного пенопласта толщиной (1,05 2,2)s, где s - толщина защитной оболочки, в полученной заготовке 8 выполняют равномерно расположенные отверстия 7 диаметром d=(0,6 1,5)s, посредством выполнения их на расстоянии 10 друг от друга l=(1,05 2,2)d в вершинах примыкающих друг к другу равносторонних треугольников 11, затем заготовке 8 придают куполообразную форму путем термообработки в куполообразной оснастке с деформацией отверстий 7 на конус, причем в качестве листового эластичного термопластичного пенопласта используют листовой пеносэвилен.

Вариант исполнения способа изготовления бронешлема 1 из полимерных композитов заключается в том, что между куполообразной защитной оболочкой 2 и подшлемником 3 располагают демпфер 4 в виде равномерно расположенных эластичных элементов 5 с уменьшением их жесткости по толщине к оболочке 2 за счет уменьшения площади их сечения.

Эластичные элементы 5 выполняют из перемычек 6 между отверстиями 7, для чего из листового эластичного термопластичного пенопласта, например пеносэвилена, выкраивают заготовку 8 в форме ромашки, выполняют в ней равноудаленные друг от друга отверстия 7 и придают ей куполообразную форму, термообрабатывая в куполообразной оснастке и деформируя отверстия до их конусности. Для демпфера берут лист толщиной (1,05 2,2)s, где s - толщина защитной оболочки.

Равноудаленность отверстий обеспечивают расположением их в вершинах примыкающих друг к другу равносторонних треугольников 11.

Бронешлем 1 из полимерных композитов содержит куполообразную защитную оболочку 2, подшлемник 3 и расположенный между ними демпфер 4 и изготовлен описанным выше способом.

Вариант исполнения бронешлема 1 заключается в том, что защитная оболочка 2 выполнена из слоистого полимерного композиционного материала на основе ткани из полиэфирного волокна, пропитанного эпоксидным связующим, а демпфер 4 выполнен в виде равномерно расположенных эластичных элементов 5 с уменьшением их жесткости по толщине к оболочке 2 за счет уменьшения площади их сечения. Эластичные элементы 5 выполнены из перемычек 6 между равноудаленными друг от друга отверстиями 7 в сдеформированной до куполообразной формы пластине из эластичного термопластичного пенопласта, например пеносэвилена. Каждое отверстие 7 выполнено в форме усеченного конуса, разница диаметров 12 и 13 оснований которых обеспечена разницей линейных деформаций материала пластины на ее поверхностях 14 и 15. По краю демпфера 4 выполнены 4-8 равномерно расположенных меридиальных надрезов 16. Пластина выполнена толщиной (1,05 2,2)s, где s - толщина защитной оболочки 2.

Работает бронешлем 1 следующим образом. При взаимодействии поражающего элемента с бронешлемом 1 защитная оболочка 2, выполненная из полимерных композитов, деформируется с образованием запреградного выступа 17, форма и размеры которого обусловлены структурой и геометрическими параметрами самой защитной оболочкой, при этом геометрические параметры демпфера 4 подобраны таким образом, что непосредственному воздействию этих деформаций подвержены, как минимум, два эластичных элемента 5. При начале воздействия запреградного выступа 17 на демпфер 4 этому воздействию подвергаются более тонкие участки эластичных элементов 5 с минимальной передачей его на подшлемник 3 и с максимальным эффектом гашения, далее воздействие нарастает, к гашению «подключается» «соседний» материал демпфера 4, а непосредственно деформируемый материал увеличивает жесткость как за счет степени деформации, так и за счет увеличения площади своего сечения, с достижением в итоге максимального суммарного эффекта гашения, причем указанный механизм работы демпфера 4 подтвержден проведенными исследованиями (аналогично автомобильной подвеске с прогрессивной харктеристикой).

Таким образом, использование изобретений позволит создать высокотехнологичную конструкцию бронешлема с повышенной надежностью работы, что и подтверждает использование по назначению. Осуществимость изобретений подтверждена положительными результатами испытаний бронешлемов, разработка и изготовление которых полностью основаны на представленном описании. В связи с этим новое техническое решение соответствует и критерию «промышленная применимость», т.е. уровню изобретения.