RU2329751C2 - Бронешлем из полимерных композитов - Google Patents
Бронешлем из полимерных композитов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2329751C2 RU2329751C2 RU2006131661/12A RU2006131661A RU2329751C2 RU 2329751 C2 RU2329751 C2 RU 2329751C2 RU 2006131661/12 A RU2006131661/12 A RU 2006131661/12A RU 2006131661 A RU2006131661 A RU 2006131661A RU 2329751 C2 RU2329751 C2 RU 2329751C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- helmet
- layers
- cells
- armoured
- binder
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000004760 aramid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 claims abstract description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 claims abstract description 3
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 4
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 claims description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims 1
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 abstract 3
- 230000037431 insertion Effects 0.000 abstract 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 9
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 241000380131 Ammophila arenaria Species 0.000 description 2
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 2
- -1 for example Polymers 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000001936 parietal effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 102200151424 rs5198 Human genes 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Helmets And Other Head Coverings (AREA)
- Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области вооружения и экипировки, к разработкам средств защиты и может быть использовано для изготовления бронешлемов из слоистых полимерных композиционных материалов, например органопластиков. Бронешлем из полимерных композитов содержит слои наружной оболочки из, например, арамидной ткани, пропитанной полимерным связующим, твердосплавные криволинейные и плоскопеременные вставки и, аналогичные наружным, слои внутренней оболочки. Вставки выполнены из элементарных ячеек, скрепленных между собой и с оболочками клеем, химически совместимым со связующим оболочек. Вставки выполнены из изотропного материала, например керамики. Толщина ячеек соответствует калибру основного поражающего элемента. Линейный размер ячейки превышает двойную ее толщину в 1,5-1,7 раза. Изобретение обеспечивает создание высокотехнологичной конструкции бронешлема с повышенной надежностью работы. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.
Description
Изобретение относится к области вооружения и экипировки, к разработкам средств защиты и может быть использовано для изготовления бронешлемов из слоистых полимерных композиционных материалов, например органопластиков.
Известен бронешлем по DE 2938355 от 09.04.81 г., МПК7 A42B 3/06.
Известен многослойный бронешлем по WO 9737553 от 16.10.97 г., МПК7 A42B 3/08.
Известен многослойный бронешлем с криволинейными вставками по US 2006064798 от 30.03.2006 г., МПК7 A42B 3/00.
Известен многослойный бронешлем с криволинейными вставками по RU 2235963 от 05.05.2003 г., МПК7 A42B 3/00.
Известен многослойный бронешлем с криволинейными вставками по US 3055012 от 25.09.62 г., МПК7 А42В 3/00.
Известен многослойный бронешлем с твердосплавными криволинейными вставками по GB 579422 от 02.08.46 г., МПК7 А42В 3/00.
Известен бронешлем из полимерных композитов с твердосплавными криволинейными вставками по RU 2003113089 А от 05.05.2003 г., МПК7 А42В 3/00.
Также известен бронешлем из полимерных композитов с твердосплавными криволинейными или плоскопеременными вставками по DE 2020050024444 U от 21.04.2005 г., МПК7 А42В 1/08.
Недостатком известного устройства является низкая надежность его работы при низкой живучести (заданное число попаданий на единицу площади без потери защитных свойств) из-за потери или значительного снижения защитных свойств от воздействия поражающего элемента на монолитную твердосплавную вставку сразу по всей защитной поверхности. Кроме того, надежность снижается из-за неблагоприятных волновых процессов при воздействии поражающего элемента на твердосплавную вставку. Исследованиями установлено, что зона повреждений при таком воздействии представляет собой круг радиусом, соответствующим толщине материала. При таком воздействии во вставке из изотропного материала проходит волна критичных деформаций (напряжений) в массиве откольного конуса с диаметром на тыльной поверхности, приблизительно равным двойной толщине вставки, а от тыльной поверхности распространяется обратно к лицевой поверхности отраженная волна, таким образом при действующих напряжениях, превышающих допустимые для материала вставки, материал получает повреждения вплоть до разрушения как в массиве действия прямой, так и обратной волны, степень ослабления которой зависит от качества контакта и материала, контактирующего с тыльной поверхностью вставки. Также надежность бронешлема снижается при некачественной вклейке вставки из-за несовпадения ее кривизны с кривизной контактирующих поверхностей бронешлема на большой площади контакта монолитной вставки. Кроме того, к недостаткам можно отнести низкую технологичность из-за сложной конфигурации вставок.
Известный бронешлем как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату выбран в качестве прототипа.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка бронешлема повышенной надежности работы. Технический результат, который может быть получен при решении технической задачи, заключается в повышении надежности работы бронешлема за счет увеличения живучести, снижения степени повреждения твердосплавной вставки от воздействия обратной волны при оптимизации контакта тыльной поверхности вставки с подпором, а также за счет повышения качества клеевого соединения вставки с контактирующими поверхностями бронешлема и, кроме того, в повышении технологичности конструкции.
Поставленная задача с достижением технического результата решается за счет того, что бронешлем из полимерных композитов содержит слои наружной оболочки из, например, арамидной ткани, пропитанной полимерным связующим, твердосплавные криволинейные или плоскопеременные вставки и, аналогичные наружным, слои внутренней оболочки. В соответствии с изобретением вставки выполнены из элементарных ячеек, скрепленных между собой и с оболочками клеем, химически совместимым со связующим оболочек, при этом каждая ячейка выполнена с минимальным линейным размером, превышающим двойную ее толщину. Для оболочек использовано эпоксисодержащее связующее, а для крепления ячеек использован эластичный клей на основе синтетического эластомера, например полиуретана СКУ ПФЛ. Ячейки выполнены квадратными и расположены в шахматном порядке или в форме правильного шестиугольника.
Отличительными признаками являются следующие:
- вставки выполнены из элементарных ячеек, скрепленных между собой и с оболочками клеем, химически совместимым со связующим оболочек - признак существенный, предусматривает наличие нового элемента и новое взаимное расположение элементов, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, заключающегося в повышении надежности работы за счет повышения живучести при воздействии поражающего элемента и снижении или потере защитных свойств только одной или несколькими ячейками, а не всей вставкой, а также за счет повышения качества вклейки ячеек при минимизации несовпадения их кривизны с кривизной контактирующих поверхностей бронешлема на меньшей площади контакта;
- каждая ячейка выполнена с минимальным линейным размером, превышающим двойную ее толщину - признак существенный, предусматривает новое соотношение размеров, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, заключающегося в повышении надежности работы за счет повышения живучести при воздействии поражающего элемента и снижении или потере защитных свойств только одной или несколькими ячейками, а не всей вставкой, так как зона поражения вставки из твердосплавного изотропного материала, например керамики, определяющаяся волновыми процессами, приближенно имеет форму конуса (откольного) с максимальным диаметром, приблизительно равным двойной толщине вставки, данные получены при исследованиях на предприятии-заявителе, а также см. статью В.А.Борисова «Области поражения в композиционной бронепанели». Вопросы оборонной техники. Серия 15. - 2002. - Выпуск 3 (129), тезисы докладов YIII международной конференции «Новейшие тенденции в области конструирования и применения баллистических материалов и средств защиты» 15-16 сентября 2005 г., г.Хотьково, Московской обл.;
- для оболочек использовано эпоксисодержащее связующее, а для крепления ячеек использован эластичный клей на основе синтетического эластомера, например полиуретана СКУ ПФЛ - признак существенный, предусматривает новую взаимосвязь объектов, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, заключающегося в повышении надежности работы за счет снижения степени повреждения твердосплавной вставки от воздействия обратной волны при оптимизации контакта тыльной поверхности вставки с подпором и снижения возникающих деформаций (действующих напряжений) до величин, меньших, чем разрушающие, а также уменьшения степени повреждения соседних ячеек и повышения, тем самым, живучести бронешлема;
- ячейки выполнены квадратными и расположены в шахматном порядке или в форме правильного шестиугольника - признак существенный, предусматривает новую форму элементов и новое соотношение размеров, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, заключающегося в повышении надежности работы за счет повышения качества вклейки ячеек и уменьшения степени повреждения соседних ячеек, а также в повышении технологичности конструкции.
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 надежности работы бронешлемов и технологичности их изготовления без использования известных проектировочных решений, рекомендаций, материалов и обладает неочевидностью, что свидетельствует о его соответствии критерию «изобретательский уровень».
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид бронешлема, на фиг.2 - продольный разрез бронешлема, на фиг.3 - продольный разрез бронешлема по ячейкам, на фиг.4 - расположение ячеек, на фиг.5 - вариант расположения ячеек, на фиг.6 - продольный разрез ячейки при ее взаимодействии с поражающим элементом.
Бронешлем 1 из полимерных композитов содержащит слои наружной оболочки 2 из, например, арамидной ткани, пропитанной полимерным связующим, твердосплавные криволинейные или плоскопеременные вставки 3 и, аналогичные наружным, слои внутренней оболочки 4. Вставки 3 выполнены из элементарных ячеек 5, скрепленных между собой и с оболочками 2 и 4 клеем 6, химически совместимым со связующим оболочек 2 и 4, а каждая ячейка 5 выполнена с минимальным линейным размером 7, превышающим двойную ее толщину 8. Для оболочек 2 и 4 использовано эпоксисодержащее связующее, а для крепления ячеек использован эластичный клей 6 на основе синтетического эластомера, например полиуретана СКУ ПФЛ. Ячейки 5 выполнены квадратными и расположены в шахматном порядке или в форме правильного шестиугольника.
Вариант исполнения бронешлема заключается в том, что наружная оболочка 2 является несущей, на которой крепятся все бронеэлементы, внутренняя оболочка 4 является подпором для броневставок 3, выполненных из керамических постоянной кривизны и квадратной конфигурации ячеек 5, и также выполняет несущие функции. Толщина 8 ячеек 5 соответствует калибру основного поражающего элемента 9, а линейный размер 7 превышает двойную толщину 8 в 1,5-1,7 раза. Для облегчения бронешлема ячейки 5 расположены в зонах его наиболее вероятного поражения - лобной и теменной.
Работает бронешлем 1 следующим образом. При взаимодействии поражающего элемента 9 с элементами защиты преодолевается наружная оболочка 2, броневставка 3 получает повреждения в зоне действия прямой волны критичных деформаций (конуса с диаметром основания 10, равным двойной толщине 9). При этом действие отраженной волны значительно ослабляется за счет оптимизации материала подпора (внутренней оболочки 4) и клеевого соединения 6. Поражающий элемент 9 при прохождении массива ячейки 5 вставки 3 разбивается на фрагменты 11, теряет значительную часть своей энергии и останавливается в слоях подпора 4. Вместе с тем, за счет демпфирования волн материалом клеевых соединений 6 повреждения получает только одна ячейка 5 и, возможно, несколько соседних, а основной массив вставки остается без повреждений, что подтверждает высокую живучесть бронешлема.
Таким образом, использование изобретения позволит создать высокотехнологичную конструкцию бронешлема с повышенной надежностью работы, что и подтверждает это использование по назначению. Осуществимость изобретения 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.
Claims (2)
1. Бронешлем из полимерных композитов, содержащий слои наружной оболочки из, например, арамидной ткани, пропитанной полимерным связующим, твердосплавные криволинейные или плоскопеременные вставки и, аналогичные наружным, слои внутренней оболочки, вставки выполнены из элементарных ячеек, скрепленных между собой и с оболочками клеем, химически совместимым со связующим оболочек, отличающийся тем, что вставки выполнены из изотропного материала, например, керамики, с минимальным линейным размером ячеек, превышающим их двойную толщину, которая соответствует калибру основного поражающего элемента, в 1,5-1,7 раза, а для их крепления использован эластичный клей на основе синтетического эластомера, например, литьевого полиуретана.
2. Бронешлем по п.1, отличающийся тем, что ячейки выполнены квадратными и расположены в шахматном порядке.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006131661/12A RU2329751C2 (ru) | 2006-09-05 | 2006-09-05 | Бронешлем из полимерных композитов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006131661/12A RU2329751C2 (ru) | 2006-09-05 | 2006-09-05 | Бронешлем из полимерных композитов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006131661A RU2006131661A (ru) | 2008-03-10 |
| RU2329751C2 true RU2329751C2 (ru) | 2008-07-27 |
Family
ID=39280547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006131661/12A RU2329751C2 (ru) | 2006-09-05 | 2006-09-05 | Бронешлем из полимерных композитов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2329751C2 (ru) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2533353C2 (ru) * | 2012-03-12 | 2014-11-20 | Учреждение Федерации Независимых Профсоюзов России-"Научно-исследовательский институт охраны труда в г. Екатеринбурге" | Защитная каска |
| RU2575885C2 (ru) * | 2010-12-10 | 2016-02-20 | Скайдекс Текнолоджис, Инк. | Встречно-штыревой ячеистый амортизатор |
| US9603407B2 (en) | 2010-12-10 | 2017-03-28 | Skydex Technologies, Inc. | Interdigitated cellular cushioning |
| CN107543450A (zh) * | 2017-09-07 | 2018-01-05 | 北京普凡防护科技有限公司 | 一种基于防弹陶瓷的防弹头盔及其制备方法 |
| RU2706370C1 (ru) * | 2018-08-20 | 2019-11-18 | Закрытое акционерное общество "Центр высокопрочных материалов "Армированные композиты" (ЗАО ЦВМ "Армированные композиты") | Способ изготовления бронепреграды из полимерных композитов и бронепреграда из полимерных композитов |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2015489C1 (ru) * | 1992-02-12 | 1994-06-30 | Российский Университет Дружбы Народов | Бронежилет |
| US5561866A (en) * | 1992-06-27 | 1996-10-08 | Leslie Ross | Safety Helmets |
| WO2006005143A1 (en) * | 2004-07-13 | 2006-01-19 | K.U. Leuven Research & Development | Protective helmet |
| WO2006019771A1 (en) * | 2004-07-14 | 2006-02-23 | Hamilton Sundstrand Corporation | Projectile resistant armor |
-
2006
- 2006-09-05 RU RU2006131661/12A patent/RU2329751C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2015489C1 (ru) * | 1992-02-12 | 1994-06-30 | Российский Университет Дружбы Народов | Бронежилет |
| US5561866A (en) * | 1992-06-27 | 1996-10-08 | Leslie Ross | Safety Helmets |
| WO2006005143A1 (en) * | 2004-07-13 | 2006-01-19 | K.U. Leuven Research & Development | Protective helmet |
| WO2006019771A1 (en) * | 2004-07-14 | 2006-02-23 | Hamilton Sundstrand Corporation | Projectile resistant armor |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ВЕНДАЙЛЕН БЕХАЙМ. Энциклопедия оружия. - СПб.: АО "Санкт-Петербург оркестр", 1995, рис.140. * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2575885C2 (ru) * | 2010-12-10 | 2016-02-20 | Скайдекс Текнолоджис, Инк. | Встречно-штыревой ячеистый амортизатор |
| US9603407B2 (en) | 2010-12-10 | 2017-03-28 | Skydex Technologies, Inc. | Interdigitated cellular cushioning |
| US10197125B2 (en) | 2010-12-10 | 2019-02-05 | Skydex Technologies, Inc. | Interdigitated cellular cushioning |
| RU2533353C2 (ru) * | 2012-03-12 | 2014-11-20 | Учреждение Федерации Независимых Профсоюзов России-"Научно-исследовательский институт охраны труда в г. Екатеринбурге" | Защитная каска |
| CN107543450A (zh) * | 2017-09-07 | 2018-01-05 | 北京普凡防护科技有限公司 | 一种基于防弹陶瓷的防弹头盔及其制备方法 |
| CN107543450B (zh) * | 2017-09-07 | 2019-05-03 | 北京普凡防护科技有限公司 | 一种基于防弹陶瓷的防弹头盔及其制备方法 |
| RU2706370C1 (ru) * | 2018-08-20 | 2019-11-18 | Закрытое акционерное общество "Центр высокопрочных материалов "Армированные композиты" (ЗАО ЦВМ "Армированные композиты") | Способ изготовления бронепреграды из полимерных композитов и бронепреграда из полимерных композитов |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006131661A (ru) | 2008-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10782103B2 (en) | Multi-layer multi-impact ballistic body armor and method of manufacturing the same | |
| US7540228B1 (en) | Ceramic armour and method of construction | |
| JP5129779B2 (ja) | 高速発射体に打ち勝つための方法と装置 | |
| US20120174748A1 (en) | Lightweight armor and ballistic projectile defense apparatus | |
| US20120186433A1 (en) | Protective shield material | |
| US3700534A (en) | Hard faced plastic armorplate | |
| US20160131457A1 (en) | Non-scalar flexible rifle defeating armor system | |
| CN111366038B (zh) | 一种可使弹头变向的仿生防弹插板 | |
| US20040237763A1 (en) | Corrugated ballistic armor | |
| EP0221794A1 (fr) | Dispositif de blindage souple et modulaire | |
| US20070283801A1 (en) | Armor apparatus and method | |
| GB2130073A (en) | Protective shield | |
| RU2329751C2 (ru) | Бронешлем из полимерных композитов | |
| CN204881344U (zh) | 一种防弹结构以及使用该防弹结构的防护装备 | |
| RU2641542C2 (ru) | Баллистическая защита с многослойной структурой, включающая в себя множество жестких элементов | |
| AU2012265273B2 (en) | Ballistic protection means | |
| KR101713647B1 (ko) | 다목적 융합 방어용 판 및 이를 포함하는 다목적 방어복 | |
| Z Gama Haque et al. | Advances in protective personnel and vehicle armors | |
| CA2362406A1 (en) | Ballistic armor panel | |
| KR101229550B1 (ko) | 방탄복용 직물적층구조 | |
| GB2232063A (en) | Projectile resistant shield for protective garments | |
| KR100430906B1 (ko) | 방검 및 방탄용 패널 | |
| KR102167645B1 (ko) | 방탄판의 하중 분산형 탄도판 및 이를 포함하는 다목적 융합 보호복 | |
| US9003946B2 (en) | Advancement to the effectiveness of body armor | |
| RU2853377C1 (ru) | Керамокомпозитная бронепанель |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190906 |