RU2256144C1

RU2256144C1 - Armored protection

Info

Publication number: RU2256144C1
Application number: RU2003133030/02A
Authority: RU
Inventors: М.П. Кужель (RU); М.П. Кужель; А.В. Шебалов (RU); А.В. Шебалов
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство РФ по атомной энергии - Минатом РФ
Priority date: 2003-11-11
Filing date: 2003-11-11
Publication date: 2005-07-10

Abstract

FIELD: the invention refers to mechanical engineering particularly to making mobile and stationary security facilities from a jet stream.

SUBSTANCE: declared arrangement of armored protection has a mould out of viscous material and inclusions of solid material. The inclusions are fulfilled in the shape of separate plates located in several layers with overlapping joints. Each plate has a contact with the material of the mould. The thickness of the material of the mould between separate layers of plates and between separate plates out of solid material equals from 0,8 to 3,0 thickness of plates. The technical result of the invention is in increasing of the resistance to an impact of a jet stream at the expense of exclusion of hollow joints between separate plates, ensuring conditions of uniform pressure of solid inclusions and exclusion in them of edge effect.

EFFECT: the invention increases the resistance to an impact of a jet stream.

4 cl, 1 ex

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к изготовлению непробиваемых кумулятивной струей современных подвижных и стационарных средств специального назначения.The invention relates to mechanical engineering, in particular, to the manufacture of impenetrable cumulative jets of modern mobile and stationary special-purpose vehicles.

Известен многослойный пулезащитный материал заявка Франции №2573193, F 41 H 5/04, В 32 В 27/14, 7/02, опубл. 16.05.1986 г.), имеющий подложку из материала, плотность которого значительно меньше плотности железа. Подложка покрыта отдельными твердыми элементами, расположенными в один или несколько слоев. Твердые элементы со всех сторон залиты слоем синтетической смолы, которая прочно сцепляется с подложкой. Недостаток технического решения состоит в низкой живучести защиты из-за невысокой прочности синтетической смолы, связанной с возможным отслаиванием твердых элементов на площади, значительно большей площади контакта пули с защитой.Known multilayer bulletproof material application of France No. 2573193, F 41 H 5/04, 32 In 27/14, 7/02, publ. 05/16/1986), having a substrate of material whose density is much lower than the density of iron. The substrate is coated with individual solid elements arranged in one or more layers. Solid elements are coated on all sides with a layer of synthetic resin that adheres firmly to the substrate. The disadvantage of the technical solution is the low survivability of the protection due to the low strength of the synthetic resin associated with the possible peeling of solid elements on an area much larger than the area of contact between the bullet and the protection.

Известна пассивная броневая защита против боеприпасов со стальным сердечником (заявка ФРГ №3716055, F 41 H 5/04, опубл. 01.12.1988 г.), предназначенная для защиты от подкалиберных оперенных снарядов. Броневая защита содержит треугольные пластины из керамики, заделанные донной и боковой частями в упругий слой. Пластины имеют средства для геометрического замыкания в виде цапф и пазов. Недостаток технического решения состоит в невысокой живучести броневой защиты, так как при воздействии снарядов сильно повреждаются пластины, находящиеся по соседству с местом удара. Последующее воздействие снаряда в эти зоны может привести к пробитию броневой защиты.Known passive armor protection against ammunition with a steel core (application Germany No. 3716055, F 41 H 5/04, publ. 12/01/1988), designed to protect against sub-caliber fired shells. The armor protection contains triangular ceramic plates embedded in the elastic layer by the bottom and side portions. The plates have means for geometric locking in the form of pins and grooves. The disadvantage of the technical solution is the low survivability of the armor protection, since under the influence of shells the plates located next to the place of impact are severely damaged. Subsequent impact of the projectile in these areas can lead to penetration of armor protection.

За прототип выбрана броня для защиты от бронебойного снаряда (заявка Франции №2703444, F 41 H 5/013, 5/04, опубл. 23.03.1994 г.). Она выполнена следующим образом.For the prototype, armor was chosen for protection against an armor-piercing projectile (French application No. 2703444, F 41 H 5/013, 5/04, publ. March 23, 1994). It is made as follows.

Конструкция состоит из матрицы и твердых включений в ней. Материал матрицы выбран вязким, а включения представляют собой пластины из твердого материала. Включения расположены в матрице рядами, причем тыльная поверхность пластин предыдущих рядов соприкасается с лицевой поверхностью последующих. Боковые поверхности пластин всех рядов контактируют с материалом матрицы. Кроме того, с материалом матрицы контактируют и тыльные поверхности пластин последнего (нижнего) ряда. Лицевая поверхность первого слоя пластин является открытой, т.е. она не контактирует ни с материалом матрицы, ни с поверхностями других пластин.The design consists of a matrix and solid inclusions in it. The matrix material is selected viscous, and the inclusions are plates of solid material. Inclusions are arranged in rows in the matrix, with the back surface of the plates of the previous rows in contact with the front surface of the subsequent ones. The lateral surfaces of the plates of all rows are in contact with the matrix material. In addition, the back surfaces of the plates of the last (lower) row are also in contact with the matrix material. The front surface of the first layer of plates is open, i.e. it does not come into contact with the matrix material or with the surfaces of other plates.

Такое решение имеет недостатки, заключающиеся в снижении его стойкости к воздействию кумулятивной струи из-за наличия уязвимых мест в виде отсутствия перекрытия стыков и снижения защитных свойств из-за отсутствия контакта пластин с вязким материалом матрицы со всех сторон, так как при этом не обеспечивается их всестороннего сжатия и присутствуют краевые эффекты.This solution has drawbacks in reducing its resistance to the effects of a cumulative jet due to the presence of vulnerabilities in the form of a lack of overlap of joints and a decrease in protective properties due to the lack of contact of the plates with the viscous matrix material from all sides, since this does not provide them comprehensive compression and edge effects are present.

Технической задачей заявляемой броневой защиты является создание конструкции, надежно защищающей объект от воздействия кумулятивных струй современных средств поражения.The technical task of the claimed armor protection is to create a design that reliably protects the object from the effects of cumulative jets of modern weapons.

Технический результат выражается в повышении стойкости к воздействию кумулятивной струи за счет исключения сквозных стыков между отдельными пластинами, обеспечения условий всестороннего сжатия твердых включений и в исключении краевых эффектов в них.The technical result is expressed in increasing the resistance to the effects of a cumulative jet due to the elimination of through joints between individual plates, ensuring the conditions of comprehensive compression of solid inclusions and the elimination of edge effects in them.

Технический результат достигается за счет того, что в известной броневой защите, содержащей матрицу из вязкого материала и включения в виде отдельных пластин из твердого материала, расположенных в несколько слоев, пластины из твердого материала каждого слоя установлены с перекрытием стыков таким образом, что каждая пластина со всех сторон контактирует с материалом матрицы. Толщина материала матрицы между отдельными слоями пластин и между отдельными пластинами каждого ряда составляет от 0,8 до 3,0 толщин пластин из твердого материала.The technical result is achieved due to the fact that in the known armor protection containing a matrix of viscous material and including in the form of separate plates of solid material located in several layers, plates of solid material of each layer are installed with overlapping joints so that each plate with all sides in contact with the matrix material. The thickness of the matrix material between the individual layers of the plates and between the individual plates of each row is from 0.8 to 3.0 thicknesses of the plates of solid material.

Известно, что твердые включения имеют высокую прочность при сжатии. Наилучшим образом эта прочность реализуется в том случае, когда твердые включения со всех сторон соприкасаются с вязким материалом - матрицей, которая затормаживает развитие трещин во включениях при ударе. Поэтому в предлагаемом техническом решении твердые включения установлены в матрицу таким образом, чтобы был контакт с материалом матрицы. Для эффективного торможения трещин в твердых включениях толщина материала матрицы между отдельными включениями в рядах и между слоями должна составлять от 0,8 до 3 толщин материала матрицы, окружающего включение. Чтобы исключить незащищенные зоны между отдельными включениями в каждом ряду, пластины последующих рядов расположены в местах стыков твердых включений предыдущих рядов. С учетом этих признаков достигаются наилучшие защитные свойства брони. Если толщина материала матрицы меньше величины 0,8 от толщины включений, то в процессе воздействия кумулятивной струи на отдельные включения происходит их преждевременное разрушение из-за недостаточной прочности матрицы, неспособной удержать в сжатом состоянии материал включений. Защитные свойства брони снижаются. И, наоборот, если толщина материала матрицы больше 3 толщин включений, то сильно увеличивается масса и габариты броневой защиты, хотя в этом случае прочность матрицы достаточна для создания условий всестороннего сжатия включений. Толщина матрицы между включениями от 0,8 до 3 толщин включений является оптимальной с точки зрения обеспечения максимальной стойкости броневой защиты к воздействию кумулятивной струи и минимально возможных массогабаритных затрат на нее.It is known that solids have high compressive strength. This strength is best realized in the case when solid inclusions from all sides come into contact with a viscous material - a matrix that inhibits the development of cracks in inclusions upon impact. Therefore, in the proposed technical solution, solid inclusions are installed in the matrix so that there is contact with the matrix material. For effective braking of cracks in solid inclusions, the thickness of the matrix material between the individual inclusions in the rows and between the layers should be from 0.8 to 3 thicknesses of the matrix material surrounding the inclusion. To exclude unprotected zones between individual inclusions in each row, plates of subsequent rows are located at the junctions of solid inclusions of previous rows. Given these signs, the best protective properties of the armor are achieved. If the thickness of the matrix material is less than 0.8 of the thickness of the inclusions, then during the impact of the cumulative jet on individual inclusions, they prematurely break down due to the insufficient strength of the matrix, unable to keep the material of inclusions in a compressed state. The protective properties of the armor are reduced. And, on the contrary, if the thickness of the matrix material is more than 3 thicknesses of inclusions, then the mass and dimensions of armor protection greatly increase, although in this case the strength of the matrix is sufficient to create conditions for comprehensive compression of inclusions. The thickness of the matrix between inclusions from 0.8 to 3 thicknesses of inclusions is optimal from the point of view of ensuring maximum resistance of armor protection to the effects of a cumulative jet and the minimum possible overall and overall costs for it.

Таким образом, заявляемое техническое решение обеспечивает надежную защиту объекта от воздействия кумулятивной струи.Thus, the claimed technical solution provides reliable protection of the object from the effects of a cumulative jet.

На фиг.1 показан общий вид броневой защиты, на фиг.2 и 3 - картина взаимодействия кумулятивной струи с броневой защитой, где:Figure 1 shows a General view of the armor protection, figure 2 and 3 is a picture of the interaction of the cumulative jet with armor protection, where:

1 - матрица из вязкого материала;1 - matrix of viscous material;

2 - включения в виде отдельных пластин из твердого материала;2 - inclusions in the form of separate plates of solid material;

3 - кумулятивная струя;3 - cumulative stream;

h₁ - толщина включений 2;h ₁ - thickness of inclusions 2;

h₂ - толщина материала матрицы 1 между соседними включениями;h ₂ is the thickness of the material of the matrix 1 between adjacent inclusions;

h₃ - толщина материала матрицы 1 между отдельными слоями включений 2;h ₃ - the thickness of the material of the matrix 1 between the individual layers of inclusions 2;

h₂=(0,8...3,0)h₁, h₃=(0,8...3,0)h₁.h ₂ = (0.8 ... 3.0) h ₁ , h ₃ = (0.8 ... 3.0) h ₁ .

Броневая защита содержит матрицу 1 из вязкого материала и включения 2 в виде отдельных пластин из твердого материала. Включения 2 расположены в несколько слоев и установлены с перекрытием стыков, при этом каждое включение 2 в виде пластин со всех сторон контактирует с материалом матрицы 1. Толщина материала матрицы между соседними включениями и отдельными слоями включений 2 (пластин) составляет от 0,8 до 3,0 толщин включений 2.Armor protection contains a matrix 1 of a viscous material and inclusion 2 in the form of individual plates of solid material. Inclusions 2 are arranged in several layers and are installed with overlapping joints, with each inclusion 2 in the form of plates on all sides in contact with the matrix material 1. The thickness of the matrix material between adjacent inclusions and individual layers of inclusions 2 (plates) is from 0.8 to 3 , 0 thickness of inclusions 2.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Кумулятивная струя, воздействуя на броневую защиту в любом месте, встречает на своем пути включения из твердого материала. При погружении твердых включений в вязкую матрицу заявляемым образом создаются условия для всестороннего сжатия включений со стороны материалы матрицы. Это приводит к тому, что кумулятивная струя встречает максимально возможное сопротивление, приводящее к ее торможению, растеканию в боковом направлении и вытеснению материала струи в направлении, противоположном ее движению. Вытесняемый материал воздействует на кумулятивную струю, фрагментирует ее. При этом струя теряет свои проникающие (пробивные) свойства. Окончательно разрушение (фрагментация) и полная потеря энергии кумулятивной струи происходит при взаимодействии с последующими слоями твердых включений. Количество слоев из твердых включений выбирается в зависимости от типа средств поражения.The cumulative jet, acting on the armor protection anywhere, meets on its way inclusion of solid material. When immersing solid inclusions in a viscous matrix in the claimed manner, conditions are created for the comprehensive compression of inclusions from the side of the matrix materials. This leads to the fact that the cumulative jet meets the maximum possible resistance, leading to its braking, spreading in the lateral direction and the crowding out of the jet material in the direction opposite to its movement. The displaced material acts on the cumulative stream, fragmenting it. In this case, the jet loses its penetrating (penetrating) properties. The final destruction (fragmentation) and complete loss of energy of the cumulative jet occurs when interacting with subsequent layers of solid inclusions. The number of layers from solid inclusions is selected depending on the type of weapons.

В качестве примера конкретного выполнения броневой защиты предложено следующее исполнение:As an example of a specific implementation of armor protection, the following performance is proposed:

Матрица 1 выполнена из стали 25Л, твердые включения 2 - из карбида бора, полученные методом горячего гидростатического прессования. Размеры керамических включений:Matrix 1 is made of steel 25L, solid inclusions 2 are made of boron carbide obtained by hot hydrostatic pressing. Dimensions of ceramic inclusions:

- ширина - 80 мм;- width - 80 mm;

- длина - 100 мм;- length - 100 mm;

- толщина- 12 мм.- thickness - 12 mm.

Толщина матрицы 1 между соседними включениями 2 составляет 12 мм, а между отдельными рядами включений - 15 мм. Количество рядов - 4.The thickness of the matrix 1 between adjacent inclusions 2 is 12 mm, and between the individual rows of inclusions is 15 mm. The number of rows is 4.

Заявляемая конструкция позволяет решить поставленную задачу по созданию бронезащиты надежно защищать объект от воздействия кумулятивной струи современных средств поражения и получить технический результат в виде повышения защитных свойств броневой от кумулятивной струи при сохранении массы и габаритов (или даже при их уменьшении).The claimed design allows to solve the task of creating armor protection to reliably protect the object from the effects of the cumulative jet of modern weapons and to obtain a technical result in the form of increasing the protective properties of the armor from the cumulative jet while maintaining weight and dimensions (or even if they are reduced).

Проведенные испытания на моделях подтвердили заявляемый технический результат.The tests on the models confirmed the claimed technical result.

Claims

Armor protection containing a matrix of viscous material and inclusions in the form of separate plates of solid material arranged in several layers, characterized in that the plates of solid material of each layer are installed with overlapping joints of the next layer and each plate is in contact with the material from all sides matrix, and the thickness of the matrix material between the individual layers of the plates and between the individual plates of solid material is from 0.8 to 3.0 thicknesses of the plates.