RU167880U1 - COMPOSITE ARMOR PANEL - Google Patents
COMPOSITE ARMOR PANEL Download PDFInfo
- Publication number
- RU167880U1 RU167880U1 RU2016109309U RU2016109309U RU167880U1 RU 167880 U1 RU167880 U1 RU 167880U1 RU 2016109309 U RU2016109309 U RU 2016109309U RU 2016109309 U RU2016109309 U RU 2016109309U RU 167880 U1 RU167880 U1 RU 167880U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composite
- layers
- panel according
- layer
- intermediate layer
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 51
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000004753 textile Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000002146 bilateral effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims abstract description 5
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 16
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 16
- 239000004760 aramid Substances 0.000 claims description 13
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 claims description 12
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 5
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims 3
- 239000012634 fragment Substances 0.000 abstract description 15
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract description 7
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 58
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 14
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 5
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 5
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 5
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 3
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 3
- 206010010254 Concussion Diseases 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000009514 concussion Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229910000760 Hardened steel Inorganic materials 0.000 description 1
- NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N Raney nickel Chemical compound [Al].[Ni] NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000746 Structural steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 1
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011195 cermet Substances 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 230000003116 impacting effect Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 231100000812 repeated exposure Toxicity 0.000 description 1
- 208000037974 severe injury Diseases 0.000 description 1
- 230000009528 severe injury Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
- F41H5/00—Armour; Armour plates
- F41H5/02—Plate construction
- F41H5/04—Plate construction composed of more than one layer
- F41H5/0414—Layered armour containing ceramic material
- F41H5/0428—Ceramic layers in combination with additional layers made of fibres, fabrics or plastics
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Предлагаемая полезная модель относится к бронепреградам и может быть использована для изготовления средств индивидуальной защиты (СИЗ) от бронебойных пуль стрелкового оружия и осколков разорвавшихся боезарядов. Задачей предлагаемой полезной модели является обеспечение защиты живой силы и объектов техники от бронебойных пуль с сердечниками, имеющими высокую твердость и остроконечную головную часть. Технический результат, заключающийся в увеличение живучести бронепанели, в уменьшении степени деформации тыльной части композитной пулезащитной бронепанели. Технический результат достигается композитной пулезащитной бронепанелью, состоящей из оболочки, имеющей фронтальную, тыльную и торцовую поверхности, фронтального слоя высокой твердости, расположенного в промежуточном слое и композитного основания, выполненного из слоев текстильных тканей на основе высокопрочных, высокомодульных нитей соединенных полимерным связующим, при этом промежуточный слой выполнен в виде нанесенного с двух сторон на фронтальный слой композитного слоя состоящего из слоев ткани соединенных полимерным связующим, образуя двустороннее армирование фронтального слоя, при этом фронтальный слой высокой твердости выполнен из керамических плиток толщиной 4-10 мм покрытых, как минимум, с одной стороны, ударопрочной пленкой толщиной 100-400 мкм и подложки из слоистого стеклотекстолита толщиной 4-10 мм, распределение полимерного связующего при соединение слоев ткани в промежуточном слоя и композитном основании выполнено локальным по площади соединения и составляет не более 30% от общей площади. Кроме этого, локальное соединение слоев ткани вThe proposed utility model relates to armor barriers and can be used for the manufacture of personal protective equipment (PPE) from armor-piercing bullets of small arms and fragments of exploding warheads. The objective of the proposed utility model is to ensure the protection of manpower and equipment from armor-piercing bullets with cores having high hardness and a pointed head. The technical result, which consists in increasing the survivability of the armored panel, in reducing the degree of deformation of the rear of the composite bulletproof armored panel. The technical result is achieved by a composite bulletproof armor panel, consisting of a shell having a front, back and end surfaces, a front layer of high hardness located in the intermediate layer and a composite base made of layers of textile fabrics based on high-strength, high-modulus yarns connected by a polymeric binder, while the layer is made in the form of a composite layer made on both sides of the front layer consisting of layers of fabric connected by a polymer binder m, forming bilateral reinforcement of the front layer, while the front layer of high hardness is made of ceramic tiles 4-10 mm thick coated, at least on one side, with an impact-resistant film 100-400 microns thick and a substrate of laminated fiberglass 4-10 mm thick, the distribution of the polymer binder when connecting the layers of fabric in the intermediate layer and the composite base is made local in the area of the connection and is no more than 30% of the total area. In addition, the local connection of tissue layers in
Description
Предлагаемая полезная модель относится к бронепреградам и может быть использована для изготовления средств индивидуальной защиты (СИЗ) (бронежилеты, бронещиты, броненакладки и др.) от бронебойных пуль стрелкового оружия и осколков разорвавшихся боезарядов, а также для использования при защите стационарных объектов и транспортных средств (бронемашин, БМП, БТР, автомобилей, летающих аппаратов, емкостей, контейнеров и др.).The proposed utility model relates to armor barriers and can be used for the manufacture of personal protective equipment (PPE) (body armor, armor plates, armor plates, etc.) from armor-piercing bullets of small arms and fragments of exploding warheads, as well as for use in protecting stationary objects and vehicles ( armored vehicles, infantry fighting vehicles, armored personnel carriers, cars, flying vehicles, tanks, containers, etc.).
Известна броня для защитного жилета от поражения пулями с высокой кинетической энергией с целью снижения травмы человека от их воздействия. Броня выполнена в виде нескольких расположенных одна рядом с другой плит из твердого материала, помещенных в вязкую на удар оболочку, и образующих компактный блок при соотношении массы блока к площади его тыльной поверхности не менее 2,8 Н/Дм2, причем площадь блока не менее 2,5 Дм2. (Патент RU 2062430, заявка №5051975 от 23.06.1992, МПК F41H 5/04).Known armor for a protective vest from damage by bullets with high kinetic energy in order to reduce human injury from their effects. The armor is made in the form of several plates, one next to the other, of solid material, placed in a viscous sheath, and forming a compact block with a ratio of the mass of the block to the area of its back surface of at least 2.8 N / Dm 2 , and the block area of at least 2.5 DM 2 . (Patent RU 2062430, application No. 5051975 dated 06/23/1992, IPC F41H 5/04).
У данного технического решения есть ряд недостатков, а именно, бронепанель не монолитна, а разделена на секции (плиты), плита, даже если она не будет пробита, нанесет сильнейшую травму человеку в связи с тем, что площадь плиты значительно меньше площади всего блока. Кроме этого, если плита выполнена из стали, то с учетом веса вязкой оболочки ее толщина должна находится, в пределах 3,0-3,5 мм, что не является препятствием для пуль с закаленными стальными сердечниками, имеющими остроконечную головную часть. Если твердым материалом является керамика, то для обеспечения ее работоспособности в составе бронепанели ей необходим жесткий подпор с тыльной стороны, в противном случае, она будет просто раскалываться ввиду очень высокой хрупкости, пропуская сердечник пули. При попадании сердечника пули в стык, между блоками, он практически беспрепятственно проходит через бронепанель.This technical solution has a number of disadvantages, namely, the armored panel is not monolithic, but divided into sections (plates), the plate, even if it is not pierced, will cause severe injury to a person due to the fact that the area of the plate is much smaller than the area of the entire block. In addition, if the plate is made of steel, then, taking into account the weight of the viscous shell, its thickness should be in the range of 3.0-3.5 mm, which is not an obstacle for bullets with hardened steel cores having a pointed head. If the solid material is ceramics, then to ensure its operability as part of the armored panel, it needs a hard backing from the back, otherwise, it will simply crack due to very high fragility, skipping the bullet core. When the bullet core hits the joint, between the blocks, it passes almost unhindered through the armored panel.
Известно техническое решение, состоящее из композиционной системы, состоящей из четырех слоев: лицевого высокотвердого слоя керамики толщиной 1,5±0.2 мм одного из материалов: оксид алюминия - Al2O3, карбид кремния - SiC, карбид бора - В4O, подслоя, состоящего из пластичного и вязкого никель-алюминиевого (Ni+Al) сплава толщиной 0,1-0,15 мм, бронепанели из высокопрочной конструкционной стали и тканевого бронеслоя из ткани ТСВМ. Бронепанель должна обладать двумя важными свойствами, а именно, высокой твердостью поверхностного слоя, способного разрушить острую головную часть термоупрочненного стального сердечника пули БЗ-43 и необходимой вязкостью металла стальной бронепанели, достаточной для поглощения энергии удара пули без образования трещин и разрушения стальной брони. (Патент RU №2296288, заявка №2005117979 от 10.06.2005 г., МПК F41H 1/02 (2006.01)A technical solution is known consisting of a composite system consisting of four layers: a front high-hard ceramic layer with a thickness of 1.5 ± 0.2 mm of one of the materials: aluminum oxide - Al2O3, silicon carbide - SiC, boron carbide - B4O, a sublayer consisting of a plastic and a viscous nickel-aluminum (Ni + Al) alloy with a thickness of 0.1-0.15 mm, an armor plate of high-strength structural steel and a fabric armor layer of TSBM fabric. The armor panel should have two important properties, namely, high hardness of the surface layer that can destroy the sharp head of the heat-strengthened steel core of the BZ-43 bullet and the necessary metal viscosity of the steel armor panel, sufficient to absorb the energy of the bullet impact without cracking and destruction of the steel armor. (Patent RU No. 2296288, application No. 2005117979 dated 06/10/2005, IPC F41H 1/02 (2006.01)
Проведенные авторами предлагаемого изобретения исследования механизма пробития аналогичных бронепреград бронебойными патронами с сердечником из твердого сплава, имеющего остроконечную головную часть, показали, что высокопрочная сталь не является преградой для твердосплавного сердечника. В месте контакта сердечника и преграды, это достаточно малая площадь контакта, концентрируется огромное количество энергии, которой достаточно, что бы расплавить высокопрочную сталь, с сохранением остроконечной формы головной части сердечника. Тонкий поверхностный слой из высокопрочной керамики дает множество мелких осколков, в силу низкой трещиностойкости (коэффициент интенсивности напряжений К1c не более 4-5 МПа ⋅ м1/2) и также не разрушает сердечник из твердого сплава.The studies of the mechanism of penetration of similar armored barriers by armor-piercing cartridges with a core made of hard alloy having a pointed head showed that the high-strength steel is not an obstacle for a carbide core. At the point of contact between the core and the barrier, this is a fairly small contact area, a huge amount of energy is concentrated, which is enough to melt high-strength steel, while maintaining the pointed shape of the head of the core. A thin surface layer of high-strength ceramic gives a lot of small fragments, due to low crack resistance (stress intensity factor K 1c no more than 4-5 MPa 1/2 m 1/2 ) and also does not destroy the hard alloy core.
Чтобы при соударении твердосплавного сердечника пули с бронепреградой не происходило мелкой дефрагментации металлокерамических элементов, основной слой бронепреграды должна иметь твердость сопоставимую с твердость сердечника пули, иметь высокую трещиностойкость (коэффициент интенсивности напряжений К1c МПа ⋅ м1/2) сопоставимую с трещиностойкостью твердого сплава марки ВК8, данное техническое решение не обладает данными свойствами.So that during the collision of the carbide core of a bullet with an armored barrier, small-scale defragmentation of cermet elements does not occur, the main layer of an armored barrier should have a hardness comparable to the hardness of a bullet core, have high crack resistance (stress intensity factor K 1c MPa 1/2 m 1/2 ) comparable with crack resistance of a VK8 hard alloy , this technical solution does not have these properties.
Известна конструкция пулезащитной бронепанели позволяющая решить задачу пулестойкости и живучести средств бронезащиты, в частности бронежилета. Пулезащитная бронепанель, состоит из оболочки, фронтального слоя высокой твердости, расположенного в промежуточном слое и композитного основания, при этом промежуточный слой выполнен в виде нанесенной с двух сторон на фронтальный слой высокомодульной текстильной структуры, например ткани из арамидных или углеродных нитей или стеклоткани с полимерным связующим, например эпоксидным, полиуретановым или фенольным, образуя двустороннее армирование фронтального слоя, а композитное основание выполнено в виде плоской решетчатой фермы, причем несущие слои композитного основания выполнены из текстильного материала, например ткани, нетканой UD-структуры и проч. на основе высокопрочных, высокомодульных, комплексных и элементарных нитей, а равномерно распределенная узловая связь между слоями осуществлена полимерным связующим. Кроме этого двустороннее армирование фронтального слоя выполнено эквидистантно, частота равномерно распределенной узловой связи между слоями фермы задается плотностью переплетения комплексных нитей текстильной структуры, составляющей слой или способом нанесения связующего, полимерное связующее проходит между комплексными нитями, не проникая вглубь их, связывая только периферийные элементарные волокна. (Патент RU №2437053, заявка: 2010138206 от 15.09.2010, МПК F41H 1/02).A known design of a bulletproof armor panel allows to solve the problem of bulletproof and survivability of armor protection equipment, in particular body armor. The bulletproof armored panel consists of a shell, a high hardness front layer located in the intermediate layer and a composite base, the intermediate layer being made on the front of the front layer of a highly modular textile structure, for example, fabric from aramid or carbon fibers or fiberglass with a polymer binder for example, epoxy, polyurethane or phenolic, forming bilateral reinforcement of the front layer, and the composite base is made in the form of a flat lattice truss, The load-bearing layers of the composite base are made of textile material, for example, fabric, non-woven UD structure, etc. based on high-strength, high-modulus, complex and elementary threads, and a uniformly distributed nodal bond between the layers is made by a polymer binder. In addition, bilateral reinforcement of the front layer is performed equidistantly, the frequency of a uniformly distributed nodal bond between the farm layers is determined by the weave density of the complex yarns of the textile structure making up the layer or by the method of applying a binder, the polymer binder passes between the complex yarns without penetrating deep into them, linking only peripheral elementary fibers. (RU patent No. 2437053, application: 2010138206 from 09.15.2010, IPC F41H 1/02).
Данное техническое решение принято в качестве прототипа.This technical solution was made as a prototype.
Указанная конструкция пулезащитной панели для бронежилета, позволяет в основном решить задачи обеспечения пулестойкости и живучести бронепанелей от патронов имеющих стальные сердечники. Керамическая плитка, гасящая не значительную часть кинетической энергии пули, размещенная в промежуточном слое бронепанели при соударении с сердечником пули из твердого сплава разрушается на мелкие фрагменты. Керамический материал обладает низкой трещиностойкостью. Последующие слой бронепанели обладают высокой вязкость разрушения, что не позволяет образовавшимся частицам керамики и оставшейся части пули пройти на вылет, но, тем не менее, образуется большая выпучина с тыльной стороны. Кроме этого, данная бронепаненель имеет не высокую живучесть.The indicated design of the bulletproof panel for body armor allows us to basically solve the problem of ensuring bulletproof and survivability of armored panels from cartridges having steel cores. Ceramic tile that extinguishes a small part of the kinetic energy of the bullet, placed in the intermediate layer of the armored panel, collides with the core of the hard alloy bullet into small fragments. Ceramic material has low crack resistance. The subsequent layer of armor panels has a high fracture toughness, which does not allow the formed particles of ceramics and the remaining part of the bullet to go on the fly, but, nevertheless, a large bulge is formed on the back side. In addition, this armored panel has a low survivability.
Современные тактико-технические требования к средствам бронезащиты формулируют более высокие показатели живучести при воздействии высокоэнергетических бронебойных пуль и пуль повышенной пробиваемости винтовочных патронов калибром 7,62 и выше. Одновременно повышаются требования к уровню защиты человека от контузионной травмы при непробитии защитной композиции, при этом изделия должны быть технологичны, относительно легкими и экономичными при производстве.Modern tactical and technical requirements for armor protection formulate higher survivability when exposed to high-energy armor-piercing bullets and bullets of increased penetration of rifle cartridges with a caliber of 7.62 and higher. At the same time, the requirements for the level of protection of a person from concussion injury when the protective composition is not broken, are increased, while the products must be technologically advanced, relatively light and economical in production.
Задачей предлагаемой полезной модели является обеспечение защиты живой силы и объектов техники от бронебойных пуль с сердечниками, имеющими высокую твердость и остроконечную головную часть.The objective of the proposed utility model is to ensure the protection of manpower and equipment from armor-piercing bullets with cores having high hardness and a pointed head.
В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в увеличение живучести бронепанели, в уменьшении степени деформации тыльной части композитной пулезащитной бронепанели.In the process of solving this problem, a technical result is achieved, consisting in increasing the survivability of the armored panel, in reducing the degree of deformation of the rear of the composite bulletproof armored panel.
Технический результат достигается композитной пулезащитной бронепанелью, состоящей из оболочки, имеющей фронтальную, тыльную и торцовую поверхности, фронтального слоя высокой твердости, расположенного в промежуточном слое и композитного основания, выполненного из слоев текстильных тканей на основе высокопрочных, высокомодульных нитей соединенных полимерным связующим, при этом промежуточный слой выполнен в виде нанесенного с двух сторон на фронтальный слой композитного слоя состоящего из слоев ткани соединенных полимерным связующим, образуя двустороннее армирование фронтального слоя, при этом фронтальный слой высокой твердости выполнен из керамических плиток толщиной 4-10 мм покрытых, как минимум, с одной стороны ударопрочной пленкой толщиной 100-400 мкм и подложки из слоистого стеклотекстолита толщиной 4-10 мм, распределение полимерного связующего при соединение слоев ткани в промежуточном слое и композитном основании выполнено локальным по площади соединения и составляет не более 30% от общей площади. Кроме этого, локальное соединение слоев ткани в промежуточном слое и композитном основании выполнено термореактивным полиуретановым связующим в виде нанесения полос различной ширины, длины, направленности и сплошности, композитное основание состоит из слоев арамидной, базальтовой и стекло ткани, композитное основание состоит из слоев арамидной, базальтовой и углеродной ткани, композитный промежуточный слой состоит из, слоев арамидной ткани соединенных термореактивным полиуретановым связующим твердостью 75-98 ед. по Шору А, композитный промежуточный слой состоит из чередующихся слоев арамидной, базальтовой и стекло - ткани соединенных термореактивным полиуретановым связующим твердостью 75-98 ед. по Шору А, композитный промежуточный слой состоит из чередующихся слоев арамидной, базальтовой и углеродной ткани соединенных термореактивным полиуретановым связующим твердостью 75-98 ед. по Шору А, композитный промежуточный слой состоит из чередующихся слоев арамидной, базальтовой, углеродной, стекло - ткани соединенных термореактивным полиуретановым связующим твердостью 75-98 ед. по Шору А, материал подложки из слоистого стеклотекстолита имеющего прочность на разрыв не менее 392 мПа, ударную вязкость по Шарпи не менее 123 кДж/м2, площадь одной керамической плитки равна 400-4000 мм2, оболочка выполнена из полиуретана толщиной 0,5-5,0 мм на фронтальной и тыльной поверхностях в форме полусферы высотой 5-15 мм на торцовой поверхности, поверхность плитки со стороны, обращенной к фронтальной стороне бронепанели, имеет шероховатость Ra3,2 - Ra0,05, площадь подложки равна 30000-100000 мм2, керамические плитки находятся к контакте с соседними плитками, зазор между контактирующими гранями плиток находится в пределах 0,01-0,10 мм, керамические плитки имеют форму прямоугольника или шестиугольника и изготовлены из материала на основе Al2O3 или SiC или В4С.The technical result is achieved by a composite bulletproof armor panel, consisting of a shell having a front, back and end surfaces, a front layer of high hardness located in the intermediate layer and a composite base made of layers of textile fabrics based on high-strength, high-modulus yarns connected by a polymeric binder, while the layer is made in the form of a composite layer made on both sides of the front layer consisting of layers of fabric connected by a polymer binder m, forming a bilateral reinforcement of the front layer, while the front layer of high hardness is made of ceramic tiles 4-10 mm thick coated at least on one side with an impact-resistant film 100-400 microns thick and a substrate of laminated fiberglass 4-10 mm thick, distribution the polymer binder when connecting the layers of fabric in the intermediate layer and the composite base is made local in area of the connection and is not more than 30% of the total area. In addition, the local connection of the fabric layers in the intermediate layer and the composite base is made by a thermosetting polyurethane binder in the form of strips of different widths, lengths, directivity and continuity, the composite base consists of layers of aramid, basalt and glass fabrics, the composite base consists of layers of aramid, basalt and carbon fabric, the composite intermediate layer consists of layers of aramid fabric connected by a thermoset polyurethane binder with a hardness of 75-98 units. according to Shore A, the composite intermediate layer consists of alternating layers of aramid, basalt and glass - fabrics connected by a thermoset polyurethane binder with a hardness of 75-98 units. according to Shore A, the composite intermediate layer consists of alternating layers of aramid, basalt and carbon fabric connected by a thermoset polyurethane binder with a hardness of 75-98 units. according to Shore A, the composite intermediate layer consists of alternating layers of aramid, basalt, carbon, glass - fabrics connected by a thermoset polyurethane binder with a hardness of 75-98 units. according to Shore A, a substrate material of laminated fiberglass with a tensile strength of at least 392 mPa, Charpy impact strength of at least 123 kJ / m 2 , the area of one ceramic tile is 400-4000 mm 2 , the shell is made of polyurethane with a thickness of 0.5- 5.0 mm on the front and back surfaces in the form of a hemisphere 5-15 mm high on the end surface, the surface of the tile from the side facing the front side of the armored panel has a roughness of Ra3.2 - Ra0.05, the substrate area is 30000-100000 mm 2 ceramic tiles are in contact with neighboring pl iterations, the gap between the contacting faces of the tiles is in the range of 0.01-0.10 mm, the ceramic tiles have the shape of a rectangle or hexagon and are made of a material based on Al 2 O 3 or SiC or B 4 C.
Большинство бронепанелей имеют недостаточный уровень живучести и защиты от заброневой контузионной травмы, особенно при повторных воздействиях. Это обусловлено тем, что нарушена монолитность фронтального керамического слоя и, как следствие, при повторных попаданиях пули в бронепанель увеличивается деформации защитных слоев тыльной стороны. Данный недостаток значительно снижается в предлагаемой конструкция композитной пулезащитной бронепанели за счет того, что фронтальный слой высокой твердости, выполнен из керамических плиток толщиной 4-10 мм покрытых, как минимум, с одной стороны, ударопрочной пленкой и уложенных, в один слой на подложку из высокопрочного пластика толщиной 4-10 мм,Most armored panels have an insufficient level of survivability and protection against armor shell injury, especially with repeated exposures. This is due to the fact that the monolithicity of the front ceramic layer is violated and, as a result, when the bullet enters the armored panel repeatedly, the deformation of the protective layers of the back side increases. This disadvantage is significantly reduced in the proposed design of a composite bulletproof armored panel due to the fact that the front layer of high hardness is made of ceramic tiles 4-10 mm thick coated at least on one side with shockproof film and laid in one layer on a substrate of high strength 4-10 mm thick plastic
Выполнение оболочки из полиуретана толщиной 0,5-5,0 мм на фронтальной и тыльной поверхностях в форме полусферы высотой 5-15 мм на торцовой поверхности позволяет повысить живучесть в условиях повышенной влажности и ударных нагрузок при падении бронепанели с большой высоты. Выполнение промежуточного слой и композитного основания в виде многослойных структур состоящую из слоев текстильных тканей на основе высокопрочных, высокомодульных нитей соединенных полимерным связующим распределенным локально по площади соединения, при общей площади соединения не более 30%, выполненного термореактивным полиуретановым связующим в виде нанесения полос различной ширины, длины, направленности и сплошности, позволяют значительно уменьшить степень деформации тыльной части пулезащитной бронепанели и снизить степень заброневой контузии.The execution of the shell of polyurethane with a thickness of 0.5-5.0 mm on the front and back surfaces in the form of a hemisphere with a height of 5-15 mm on the end surface allows to increase survivability in conditions of high humidity and shock loads when the armored panel falls from a high height. The implementation of the intermediate layer and the composite base in the form of multilayer structures consisting of layers of textile fabrics based on high-strength, high-modulus yarns connected by a polymer binder distributed locally over the joint area, with a total joint area of not more than 30%, made by thermosetting polyurethane binder in the form of strips of various widths, lengths, directivity and continuity, can significantly reduce the degree of deformation of the back of the bulletproof armored panel and reduce the degree of Rone concussion.
На основе проведенных авторами исследований по механизмам разрушения бронепанелей имеющих различные виды упрочнения керамических плиток и проведенных математических расчетов разрушения преград при соударении с бронебойными сердечниками, было установлено, покрытие керамических плиток со стороны противоположной удару, ударопрочной пленкой, приводит к увеличению фрагментов керамической плитки при ее разрушении, значительно сокращается зона образования круговых трещин. Нанесение ударопрочной пленки с двух сторон, снижает фронтальный откол фрагментов керамического материала, что способствует разрушению сердечника на более мелкие фрагменты. Также были определены требования к микроструктуре керамических плиток, их геометрическим размерам, к механическим свойствам подложки из высокопрочного пластика, взаимному расположению чередующихся слоев для основы и промежуточного слоя, материалов, из которых возможно изготовление данных композиций, способных противостоять пулям с бронебойными сердечниками. Наличие дополнительных оболочек и слоев, выполненных из различных материалов, способствуют значительному повышения защитных свойств бронепанели и расширяют область их использования от бронежилетов до использования при защите стационарных объектов и транспортных средств (бронемашин, БМП, БТР, автомобилей, летающих аппаратов, емкостей, контейнеров и др.).Based on the studies conducted by the authors on the mechanisms of destruction of armored panels with different types of hardening of ceramic tiles and the mathematical calculations of the destruction of barriers when impacting with armor-piercing cores, it was found that coating ceramic tiles from the side opposite to the impact, impact-resistant film leads to an increase in fragments of ceramic tiles when it is destroyed , the zone of formation of circular cracks is significantly reduced. Application of an impact-resistant film on both sides reduces the frontal spallation of fragments of ceramic material, which contributes to the destruction of the core into smaller fragments. The requirements were also determined for the microstructure of ceramic tiles, their geometric dimensions, the mechanical properties of the substrate made of high-strength plastic, the mutual arrangement of alternating layers for the base and the intermediate layer, materials from which it is possible to manufacture these compositions that can withstand bullets with armor-piercing cores. The presence of additional shells and layers made of various materials contributes to a significant increase in the protective properties of the armored panel and expands the scope of their use from body armor to use in the protection of stationary objects and vehicles (armored vehicles, infantry fighting vehicles, armored personnel carriers, cars, flying vehicles, tanks, containers, etc. .).
На фигуре 1 схематично представлена пулезащитная бронепанель имеющая фронтальную, тыльную и торцовую поверхности, где позициями обозначены следующие элементы: оболочка 1 выполнена из полиуретана толщиной 0,5-5,0 мм на фронтальной и тыльной поверхностях и в форме полусферы высотой 5-15 мм на торцовой поверхности, фронтальный слой высокой твердости 2, выполненный из керамических плиток 2.1, керамические плитки, как минимум с одной стороны покрыты слоем ударопрочной пленки 2.2, подложки 2.3 из слоистого стеклотекстолита толщиной 4-10 мм, промежуточный слой 3 выполненный в виде нанесенной с двух сторон на фронтальный слой высокой твердости 2 композитного слоя состоящего из слоев ткани соединенных полимерным связующим, композитное основание 4 выполненного из слоев текстильных тканей на основе высокопрочных, высокомодульных нитей соединенных полимерным связующим.The figure 1 schematically shows a bulletproof armor panel having a front, back and end surfaces, where the positions denote the following elements: the
Экспериментально проверено и расчеты показали, что при исполнении композитной бронепанели пулезащитной по предлагаемому техническому предложению ее пробитие пулей снаряженной бронебойным сердечником не происходит.It was experimentally verified and calculations showed that when a composite armored panel is bulletproof according to the proposed technical proposal, its penetration by a bullet equipped with an armor-piercing core does not occur.
При описании процесса взаимодействия бронепанели пулезащитной с летящей пулей рассматривается случай ее не пробития.When describing the process of interaction of an armored panel with a bulletproof and a flying bullet, the case of its non-penetration is considered.
При попадании пули в бронепанель, с высокой кинетической энергией, происходит поэтапное поглощение энергии пули и ее разрушение. Часть кинетической энергии пули, очень не значительная, затрачивается на пробитие оболочки 1. Задача оболочки 1 и промежуточный слоя 3 уменьшить область разрушения керамики в форме усеченного конуса, обращенного меньшим основанием к фронтальной поверхности и большим основанием к подложке. По имеющимся литературным данный ((Материалы и защитные структуры для локального и индивидуального бронирования. / В.А Григорян, И.Ф. Кобылкин, В.М. Маринич, Е.Н. Чистяков. - М. Изд. РадиоСофт, 2008-406 с., стр. 159-176)) диаметром меньшего основания, составляет порядка 4 диаметра ударника, это так называемая, центральная зона раздробленной керамики. Кроме данной зоны образуется периферийная зона с регулярными радиальными и круговыми трещинами, диаметр которых составляет порядка 8 диаметров ударника. Эти трещины возникают вдоль границы, разделяющей внутреннюю сжатую (это фронтальная зона разрушения керамической плитки) и внешнюю растянутую (это тыловая зона разрушения керамической плитки) радиальными напряжениями области материала керамики. Периферийная зона имеет крупные фрагменты, которые удерживаются подложкой 2.3 и основой 4 повышая живучесть бронепанели. Наши наблюдения показывают, что покрытие ударопрочной пленкой с фронтальной стороны керамических плиток, приводит к увеличению размеры фрагментов разрушенного слоя керамики.When a bullet enters an armored panel with high kinetic energy, a phased absorption of the bullet's energy and its destruction occurs. Part of the kinetic energy of the bullet, which is very insignificant, is spent on breaking through the
Тыловая зона разрушения керамических пластин имеет форму конуса, практически для всех броневых керамик угол раствора конуса изменяется в пределах 2α=110°…130°. Разрушенную тыловую керамики на начальной стадии формирования и ускорения конической области можно уподобить пористому телу, состоящему из тесно прилегающих друг к другу керамических фрагментов и обладающему определенной сдвиговой прочностью вследствие трения между фрагментами, особенно в условиях действия сжимающих напряжений. Если сдвиговые напряжения превышают силы трения, то возможно пластическое деформирование разрушенной керамики, которое может сопровождаться как дополнительным разрушением керамических фрагментов, так и увеличением объема разрушенной керамики вследствие их разворота. Все это приводит к тому, что, во-первых, проникание остатков сердечника в разрушенную керамику сопровождается не только инерционным, но и прочностным сопротивлением, во-вторых, разрушенный керамический конус под действием сил взаимодействия с проникающей пулей ускоряется как твердое тело и включает во взаимодействие последующие слои подложки еще до подхода к ним бронебойного сердечника. Наличие жесткого и прочного слоя подложки 3 из высокопрочного пластика является препятствием для дальнейшего продвижения разрушенного керамического конуса с фрагментами сердечника. Происходит прочностное сопротивление разрушенной керамики увеличивается и происходит дальнейшее разрушение фрагментов сердечника. Далее поток фрагментов сердечника и керамической плитки передает свою кинетическую энергию основанию 5, оболочке 1 где и поглощается неупругой и упругой составляющими деформации композита основания.The rear zone of destruction of ceramic plates has the shape of a cone; for almost all armored ceramics, the angle of the cone's solution varies within 2α = 110 ° ... 130 °. The destroyed rear ceramics at the initial stage of the formation and acceleration of the conical region can be likened to a porous body consisting of ceramic fragments closely adjacent to each other and having a certain shear strength due to friction between the fragments, especially under conditions of compressive stress. If the shear stresses exceed the friction forces, then plastic deformation of the destroyed ceramics is possible, which can be accompanied by both additional destruction of the ceramic fragments and an increase in the volume of the destroyed ceramics due to their rotation. All this leads to the fact that, firstly, the penetration of core residues into the destroyed ceramics is accompanied not only by inertial, but also by strength resistance, and secondly, the destroyed ceramic cone under the action of forces of interaction with the penetrating bullet is accelerated like a solid and turns into interaction subsequent layers of the substrate before the armor-piercing core approaches them. The presence of a hard and durable layer of a
Предлагаемое техническое решение повышает живучесть средства бронезащиты, способного выдерживать до попаданий пули на 1 квадратный дециметр поверхности.The proposed technical solution increases the survivability of the means of armor protection, which can withstand up to a bullet per 1 square decimeter of the surface.
Производство бронепанели технологично и может быть осуществлено на действующем оборудовании машиностроительных заводов.The production of armored panels is technologically advanced and can be carried out on the existing equipment of machine-building plants.
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016109309U RU167880U1 (en) | 2016-03-16 | 2016-03-16 | COMPOSITE ARMOR PANEL |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016109309U RU167880U1 (en) | 2016-03-16 | 2016-03-16 | COMPOSITE ARMOR PANEL |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU167880U1 true RU167880U1 (en) | 2017-01-11 |
Family
ID=58451310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016109309U RU167880U1 (en) | 2016-03-16 | 2016-03-16 | COMPOSITE ARMOR PANEL |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU167880U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2707160C1 (en) * | 2018-10-30 | 2019-11-22 | Закрытое акционерное общество "Центр высокопрочных материалов "Армированные композиты" (ЗАО ЦВМ "Армированные композиты") | Method of making an armor plating made of polymer composite materials and an armor plating made from polymer composite materials |
| CN114940016A (en) * | 2022-06-22 | 2022-08-26 | 中国兵器装备集团西南技术工程研究所 | Preparation method of prestressed three-dimensional constraint bulletproof armor plate |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2437053C1 (en) * | 2010-09-15 | 2011-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "ТЕХИНКОМ" | Ballistic protection armoured panel |
| US20120055327A1 (en) * | 2006-04-20 | 2012-03-08 | Holowczak John E | Armor system having ceramic matrix composite layers |
| US20140069268A1 (en) * | 2012-09-07 | 2014-03-13 | Ione Batilla Ryan | Projectile resistant transparent laminate |
| RU2555119C1 (en) * | 2014-10-06 | 2015-07-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" | Protective armour barrier |
-
2016
- 2016-03-16 RU RU2016109309U patent/RU167880U1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120055327A1 (en) * | 2006-04-20 | 2012-03-08 | Holowczak John E | Armor system having ceramic matrix composite layers |
| RU2437053C1 (en) * | 2010-09-15 | 2011-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "ТЕХИНКОМ" | Ballistic protection armoured panel |
| US20140069268A1 (en) * | 2012-09-07 | 2014-03-13 | Ione Batilla Ryan | Projectile resistant transparent laminate |
| RU2555119C1 (en) * | 2014-10-06 | 2015-07-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" | Protective armour barrier |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2707160C1 (en) * | 2018-10-30 | 2019-11-22 | Закрытое акционерное общество "Центр высокопрочных материалов "Армированные композиты" (ЗАО ЦВМ "Армированные композиты") | Method of making an armor plating made of polymer composite materials and an armor plating made from polymer composite materials |
| CN114940016A (en) * | 2022-06-22 | 2022-08-26 | 中国兵器装备集团西南技术工程研究所 | Preparation method of prestressed three-dimensional constraint bulletproof armor plate |
| CN114940016B (en) * | 2022-06-22 | 2024-02-13 | 中国兵器装备集团西南技术工程研究所 | Preparation method of prestressed three-dimensional constraint bulletproof armor plate |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7866248B2 (en) | Encapsulated ceramic composite armor | |
| US4868040A (en) | Antiballistic composite armor | |
| Wang et al. | Design and characteristics of hybrid composite armor subjected to projectile impact | |
| US20130263727A1 (en) | Multi-Functional Hybrid Panel For Blast and Impact Mitigation and Method of Manufacture | |
| DK178289B1 (en) | Light weight composite armor with structural strength | |
| RU168685U9 (en) | COMPOSITION ARMOR BARRIER | |
| RU167880U1 (en) | COMPOSITE ARMOR PANEL | |
| RU2437053C1 (en) | Ballistic protection armoured panel | |
| RU180507U1 (en) | COMPOSITE ARMOR PANEL | |
| RU167891U1 (en) | COMPOSITE CERAMIC BRONEPANEL | |
| RU2393416C1 (en) | Multi-layer armoured barrier | |
| CN103388388B (en) | Wall tile protection structure with bullet-proof and explosion-proof functions | |
| RU193794U1 (en) | COMPOSITE PULSE PROTECTIVE ARMOR PANEL FOR ARMORED VEST | |
| US20120177871A1 (en) | Impact resistant foamed glass materials for vehicles and structures | |
| RU165894U1 (en) | CERAMIC ARMOR PANEL | |
| WO2008097375A2 (en) | Encapsulated ceramic composite armor | |
| US20240326377A1 (en) | Method for producing a composite resistant material and resistant material thus obtained | |
| RU2491494C1 (en) | Bullet-proof armor plate | |
| Cegła et al. | Development of lightweight bulletproof vest inserts with increased protection capability | |
| CN110375583B (en) | Buffering type bulletproof method and bulletproof composite board | |
| Maystrenko et al. | Ceramic armour for armoured vehicles against large-calibre bullets | |
| RU2315257C1 (en) | Armored component | |
| RU125328U1 (en) | BRONEPANEL | |
| RU125325U1 (en) | METAL CERAMIC BATTERY | |
| RU2559434C1 (en) | Armour protection |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20200317 |