Бронематериалы классификация и свойства: классификация, легенды, мифы и реальность

Содержание

классификация, легенды, мифы и реальность

Сегодня, когда развитие вооружения идет семимильными шагами, остро встал вопрос о защите бойца в бою. Вообще, если говорить о такой защите в целом, задача стояла всегда. С появлением оружия появился и вопрос защиты. На протяжении тысячелетий воины защищали тело от воздействия оружия противника.


Материалы, которые использовались для решения этой проблемы, были самые различные. От кожи до металла. Вспомните первые «бронежилеты» древних. Кожаные доспехи, прикрывающие наиболее часто поражаемые места. Параллельно в других странах доспехи делали из нескольких слоев ткани. Кстати, эффективность этих доспехов на тот период в обоих случаях была достаточно высокой.

Затем, с появлением железного оружия, появились и металлические латы. Модификаций было тоже множество. И многие сотни и тысячи жизней были спасены. Кульминацией развития металлической защиты можно считать латы средневековых рыцарей. Человек-танк. Да ещё и быстро передвигающийся на коне! Он был действительно серьезной силой.

Однако такая защита имела один, но существенный недостаток. Металл тяжел. Рыцарские латы весили от 30 до 40 килограммов и больше. Поэтому, если рыцаря сбрасывали с коня, он превращался в прекрасную мишень для пехотинцев. Воевать на земле в таких доспехах могли лишь немногие.

Появление же огнестрельного оружия практически свело на нет все преимущества рыцарской защиты. И на какое-то время о защите забыли. Долгое время считалось, что пуля преодолеет любую защиту. Вспомните картины 19 века. Какие-то части рыцарских доспехов сохранились только на парадной форме офицеров и генералов. В бою же они были практически не защищены.

Как ни парадоксально, но интерес к индивидуальной защите вновь возник благодаря артиллерии. После анализа поражений солдат в сражениях Первой мировой войны оказалось, что больше половины ранений приходилось именно на осколки от снарядов артиллерии. Причем, самые фатальные ранения были в голову и в туловище. Больше половины смертей было от ранений в область груди и живота.

В период Великой Отечественной войны широкую известность приобрели кирасы Красной Армии. Читатели помнят советские «железные дивизии». Солдаты носили стальные нагрудники (СН-38 и СН-42). Эти нагрудники действительно защищали от осколков (до 1 грамма со скоростью 1000 м/с) и пуль от автомата МР-40. Но и вернули старую проблему «неповоротливости» солдата.

Именно кирасы стали «дедушками» современных бронежилетов. А вот «папы» и «мамы» были уже разными. В нескольких странах конструирование и производство бронежилетов было организовано самостоятельно. И это привело к появлению разных стандартов защиты. Причем стандарты эти различаются существенно.

В этой статье я постараюсь сравнить защиту разных стран. Естественно, основываясь на результатах испытаний именно тех стран, которые их производят. Именно поэтому сравнение будет достаточно условно.

Российские бронежилеты. Здесь действуют два стандарта. ГОСТ Р 50744-95/1999 и ГОСТ Р 50744-95/2014. Оба стандарта разработаны Всероссийским НИИ стандартизации Госстандарта России. Поэтому буду писать сразу в двух вариантах.

1 класс защиты

Пистолет ПМ, 9-мм пуля со стальным сердечником, скорость 325 м/с. Револьвер «Наган», 7,62-мм пуля со свинцовым сердечником, скорость 295 м/с.

Бр1 (ГОСТ от 2014 года)

Пистолет АПС, 9-мм пуля со стальным сердечником, скорость 335 м/с.

2 класс защиты

Пистолет ПСМ, 5,45-мм пуля, 2,5 грамма, со стальным сердечником, скорость 335 м/с.

Бр2

Пистолет СР-1, 9-мм пуля , 7,93 грамма со стальным сердечником, скорость 390 м/с.

Для этого класса имеется ещё и подкласс в обоих стандартах.

Охотничье ружьё, 12 калибр (18,5 мм). Пуля 34 грамма со свинцовым сердечником, скорость 410 м/с.

С1

Охотничье ружье, 12 калибр, пуля 34 грамма со свинцовым сердечником, скорость 410 м/с.

3 класс защиты

Автомат АКМ, 7,62-мм пуля, 7,9 грамма, со стальным сердечником, скорость 895 м/с.

Бр3

Пистолет Ярыгина, 9 мм, патрон 9 х 19 мм. Пуля 5,2 грамма со стальным термоупроченным сердечником, скорость 455 м/с.

4 класс защиты

Автомат АК-74 мм, Пуля 3,5 грамма, со стальным термоупроченным сердечником, скорость 895 м/с.

5 класс защиты

Винтовка СВД, 7,62-мм пуля, 9,4 грамма, со стальным сердечником, скорость 830 м/c. Автомат АКМ, 7,62-мм пуля, 7,9 граммов, со стальным термоупроченным сердечником. скорость 720 м/c.

Автомат АКМ, 7,62-мм пуля, 7,4 грамма, со специальным термоупроченным сердечником, скорость 750 м/c.

Бр4

Автомат Ак-74, 5,45-мм пуля, 3,5 грамма, со стальным термоупроченным сердечником, скорость 750 м/c.

6 класс защиты

Винтовка СВД, 7,62-мм пуля, 9,4 грамма, со стальным термоупроченным сердечником, скорость 830 м/c.

Винтовка СВД, 7,62-мм пуля, 10,4 грамма, со специальным сердечником, скорость 810 м/c.

Бр5

Винтовка СВД, 7,62-мм пуля, 9,4 грамма со стальным термоупороченным сердечником, скорость 830 м/c. Винтовка СВД, 7, 62-мм пуля, 10,4 грамма, со стальным термоупроченным сердечником, скорость 810 м/c.

Бр6
Винтовка ОСВ-96 или В-94, 12,7-мм пуля, 48,2 грамма, со стальным термоупроченным сердечником , скорость 830 м/c, расстояние 50 метров

Я специально так подробно описал российские бронежилеты. Как видите, неспециалисту разобраться в этом многообразии практически невозможно. И, если честно, слабо представляю себе новый класс жилетов Бр6. Таким калибром с такого расстояния не пробить индивидуальную защиту… Но если производители позиционируют именно такую устойчивость, то остается только снять перед ними шляпу. Да и запреградное смещение…

Для Европы существует свой стандарт, общеевропейский — CEN. Для понимания разницы стандартов рассмотрим и его.

BR1

Винтовка, 0.32 пуля, 2,6 грамма с закругленным наконечником, скорость 360 м/c.

BR2, BR3

Пистолет, пуля 9 мм «Парабеллум», 8 граммов, с закругленным наконечником и мягким свинцовым сердечником, скорость 400 м/с.

Револьвер 9,07 мм, патрон «Магнум357», пуля 10,2 грамма коническая, со сплошной металлической оболочкой и мягким свинцовым сердечником, скорость 430 м/c.

SG1, SG2

Короткоствольное ружье 12/70, пуля 31,0 граммов «Бреннеке», свинцовая, скорость 420 м/c.

BR4

Револьвер, 10,9 мм, патрон 0.44 «Магнум», пуля 15,6 граммов тупоконечная, со сплошной металлической оболочкой и мягким свинцовым сердечником, скорость 440 м/c.

BR5

Винтовка 5,56 мм, патрон 5,56х45 мм НАТО. Пуля 4 грамма, со сплошной металлической оболочкой, с мягким свинцовым сердечником и заостренным стальным бронебойным наконечником, скорость 950 м/c.

BR6

Винтовка 7,62 мм, патрон 7,62х51 НАТО, пуля 9.5 граммов, со сплошной металлической оболочкой, с заостренным наконечником и мягким свинцовым сердечником, скорость 830 м/c.

BR7

Винтовка 7,62 мм, патрон 7,62х51 НАТО, пуля 9,8 грамма, остроконечная, со сплошной металлической оболочкой и особо твердым стальным сердечником массой 3,8 грамма, скорость 820 м/c.

Если внимательно проанализировать требования стандартов, то выявляется интересная закономерность. У нас всего 6 классов защиты, в Европе 7. Но присмотревшись понимаешь: европейская классификация гораздо ниже, чем заявленные цифры.

Так, российский второй класс по обоим ГОСТам соответствует сразу двум классам Европы — BR2 и BR3. И там уже все на единицу классности больше везде. А вот, упомянутого мной выше российского Бр6 нет даже рядом.

Но особенность европейских и американских силовиков в том, что в этих структурах существуют и свои собственные стандарты. Проще говоря, министерства стран имеют право самостоятельно устанавливать стандарт защиты для своих служащих. Так что для полноты картины следует рассмотреть и такие стандарты.

Первым будет стандарт Полицейского управления ФРГ — DIN. Вторым — стандарт Национального института юстиции США — NIJ. Кроме этого, чтобы не возвращаться, сразу буду ставить примерное соответствие с российскими стандартами.

1 класс (Россия)/L (Германия)

Пистолет 9 мм, пуля 9 мм «Парабеллум», вес пули 8 граммов, со сплошным металлической оболочкой и мягким свинцовым сердечником, скорость 365 м/c.

I (США):

Пистолет 9 мм, патрон 380 АСР, пуля свинцовая, 6,2 грамма, с закругленным наконечником в оболочке из томпака, скорость 270 м/c.

Винтовка 5,6 мм, патрон 22, пуля 2,6 граммов, свинцовая, скорость 329 м/c

2 класс (РФ)/I (ФРГ)

Пистолет 9 мм, патрон 9х19 мм Парабеллум, пуля 8,0 граммов, со сплошной металлической оболочкой и мягким сердечником, скорость 410 м/c.

IIA-II

Пистолет 9 мм, патрон 9х19 Парабеллум, пуля 8,0 граммов с закругленным наконечником, в цельнометаллической оболочке, скорость 398 м/c. Пистолет 10 мм, патрон .40 S&W, пуля 11,7 грамма в цельнометаллической оболочке, скорость 352 м/c. Пистолет 11,43 мм, патрон 45 АСР, пуля 14,9 грамма в оболочке с закругленным наконечником, скорость 275 м/c. Револьвер 9,07 мм, патрон Магнум .357, пуля 10,2 грамма в оболочке с мягким сердечником, скорость 436 м/c.

4 класс (РФ)/III (ФРГ)

Винтовка 5,56 мм, патрон 0.223 «Ремингтон» (5,56х45 мм НАТО), пуля 4 грамма с мягким сердечником и стальным бронебойным наконечником, скорость 920 м/c. Винтовка 7,62 мм. Патрон .308 Винчестер (7,62х51 мм НАТО).Пуля 9,6 граммов, остроконечная со сплошной металлической оболочкой и мягким сердечником, скорость 830 м/c.

III (США)

Винтовка 7,62 мм, патрон 7,62 мм НАТО, в цельнометаллической оболочке, скорость 830 м/c.

6 класс (РФ)/ IV (США)

Винтовка 7,62 мм. Патрон 0.308 «Винчестер» (7,62х51 мм НАТО). Пуля остроконечная, со сплошной металлической оболочкой и особо твердым стальным сердечником, скорость 820 м/c.

IV (ФРГ)

Винтовка 7,62 мм, патрон 0.30-06 «Спрингфилд М» (7,62х63 мм), пуля бронебойная , 10,8 грамма, скорость 878 м/c.

А закончить хочется несколькими советами тем, кто по роду своей службы или работы пользуется бронежилетами. Просто потому, что, как я думаю, слишком много мифов и совершенно глупых слухов по поводу этих средств защиты существует.

Первый совет чисто практический. Выбирайте не марку или красивую этикетку, а средство защиты. Откуда пошел этот миф, не знаю, но много раз слышал о преимуществах западных «броников» над российскими. Разубеждать не буду. Просто один существенный, для тех, кто понимает, факт.

Согласно российскому ГОСТу, запреградное смещение (смещение слоев бронежилета в направлении действия снаряда) не должна превышать 20 мм! Для зарубежных образцов допуск 30-40 мм.

Многие с удовольствием хвастают кевларовыми жилетами. Очень хороший материал! Полный аналог нашей ткани ТСВМ-ДЖ. Можно даже сказать — сестры-близнецы, а не ткани.

Почему я вспомнил о материале? Просто хочется развенчать очередную «утку» любителей рассказать о бронезащите. Выше вы прочитали об оружии, которое используется для проверки защитных свойств бронежилетов. Я не зря привел характеристики пули и её скорость.

Если вы вспомните кинофильмы о доблестных полицейских и агентах спецслужб, то вспомните и эпизод поражения главное героя преступником. Но преступник повержен другим героем, а наш встает, расстегивает рубашку, и мы видим бронежилет с пулями россыпью по всей груди.

Так вот, пуля пистолета ПМ по своей кинетической энергии равна удару кувалды весом примерно 2 кг! Так что сама пуля останется в тканях жилета, а вот на теле в лучшем случае будут достаточно приличные гематомы. Оружие «сильнее ПМ» сломает ребра, разорвет крупные сосуды и даже внутренние органы. Так что попадание в бронежилет иногда наносит даже более сильные травмы, чем в незащищенное тело.

Но это не значит, что жилет не нужен. Стрельба по вам будет вестись не в тире. Будет множество сопутствующих факторов, которые помогут выжить. И расстояние, и угол обстрела, и скорость, и масса пули… Потому вероятность летального исхода существенно уменьшается. Травма — да. Смерть — сомнительно. А если у вас в «бронике» есть ещё и КАП (климатический амортизационный подпор), то вообще мизер.

В целом же применение бронежилетов в армиях мира существенно уменьшает потери бойцов. По оценкам российских и западных экспертов, бронежилеты снижают вероятность поражения на 60%. Так что, при всех проблемах и выявленных недостатках, использование такой защиты в силовых ведомствах и частных структурах будет только расти. Пока есть новейшие разработки оружия, будут и новейшие разработки защиты от него.

Классификация

ПО статистике наиболее распространенным оружием (даже в криминальных структурах) являются:

Пистолет Макарова (ПМ), Револьвер типа «Наган» — 1 класс защиты (около 25 753 шт. находятся в розыске), Автомат Калашникова — 3-5 класс защиты (около 13 684 шт. находятся в розыске), Пистолет Токарева (ТТ) — 2 класс защиты (около 4 089 шт. находятся в розыске). Классы защиты бронежилетов:

Классификации СИБ (Средств Индивидуальной Бронезащиты) по уровню защиты в России и за рубежом несколько отличаются, что вызвано национальными особенностями применения определенных видов поражающих средств.

Отечественная классификация по российскому ГОСТ Р 50744-95включает 10 классов: Специальный, 1, 2, 2а, 3, 4, 5, 5а, 6, 6а. Восемь классов (1, 2 и с 3 по 6а) представляют собой уровень защиты от пистолетных и винтовочных пуль нарезного оружия. При этом защита определенного класса подразумевает защиту от средств, определяемых меньшими классами, то есть обеспечивается также защита от любой меньшей угрозы относительно той, на которую рассчитан бронежилет. Так, бронежилет 5-го класса защищает от пуль АКМ с термически упроченным сердечником и, соответственно, от пистолетных, а также винтовочных и автоматных оболочечных пуль со стальным термически не упрочненным сердечником, и от пуль калибра 5,45 со стальным термоупрочненным сердечником.

Кроме указанных восьми классов имеются два специальных класса. Класс 0 или «Специальный» определяет защиту от холодного оружия, а класс 2а защиту от охотничьих ружей. Необходимо понимать, что в этих классах речь идет о разных видах угрозы. Поэтому, например, изделие по 1-му классу необязательно характеризуется защитой от холодного оружия.

Классификация бронежилетов (их 10 классов) приведена в таблице 1:

Назовем основных производителей  бронежилетов:

Компания СПЛАВ http://www.splav.ru/

НИИ Стали http://www.niistali.ru/

ООО НПП Спецтехнология http://www.armo99.ru/

ООО НПФ ТЕХИНКОМ http://www.frontkit.spb.ru/

НПО специальных материалов http://www.npo-sm.ru/

Форт-Технология http://www.fort.ru/

ВСТ-Спецтехника http://www.vst-st.ru/

Кираса http://www.kirasa.ru/

ЗАО НПП Класс http://www.classcom.ru/

Армоком http://www.armocom.ru/

ООО Материалознавство http://www.mate-armour.com.ua/

Материалы, используемые в производстве бронежилетов и шлемов

(основные их достоинства):

Сразу должен оговорится — информации по данным материалам (в свободной прессе) не очень много так многие из них — разработка закрытых предприятий. И мы иожет пользоваться данными которые разрешены для публикаций. В основном все эти ткани произведены на основе армидных волокон.

Немного теории и истории о Армидных волокнах о тканях:

Арамидное волокно и ткани на их основе


Арамид применяется, как в чистом виде волокна и ткани, так и в композиционных материалах на основе различных смол. Синтетическое волокно арамида обладает высочайшей прочностью (разрывная прочность 250-600 кг/мм²) при малой плотности 1400-1500кг/м³,высоким сопротивлениям ударам и динамическим нагрузкам при таких уникальных характеристиках волокно обладает высокой термической стойкостью, способно работать при высоких температурах и считается трудно горючим . В композиционных материалах арамид применяют, как армирующий материал, такие композиты называют органопластик, обладают высокой удельной прочностью при растяжении и минимальным весом. Волокна имеют желтый цвет.

История появления: арамидное волокно было получено в 60-х годах в компании DuPont, волокно получило название Kevlar и стало нарицательным. Позже в СССР было получено волокно арамида аналог Kevlar, но по собственной технологии, это волокно называется СВМ.

Области применения: из-за своих высоких характеристик волокно арамида нашло самое широкое применение в самых различных отраслях промышленности. Самое известное применение волокна это средства защиты: пуленепробиваемые бронежилеты, каски.
Основные определения: единицей, характеризующей комплексную нить, где используется арамидное волокно, является детекс (detex) — вес 10 км нити.

Плотность: отношение массы к объему, измеряется в граммах на м².

Линейная плотность: количество волокон на 1 см² в каждом из направлений плетения, например 4×4, что означает что в 1 см² 4 продольных и 4 поперечных волокон.

Основные виды плетений:

Полотняное плетение — наиболее простой и обычный тканый материал. Нити основы и утка переплетаются поочередно. Наиболее устойчивый вид плетения. Обозначение в импортных материалах: PLAIN WEAVE, P, PLAIN.

Саржевое плетение — каждая нить основы и утка переплетаются через две нити. Обозначение в импортных материалах: TWILL, T.

Сатиновое плетение — каждая нить основы и утка проходит над несколькими нитями основы и утка в зависимости от раппорта переплетения, т.е. над 3,5,7 и большим числом нитей. Такие ткани имеют большую рыхлость и гибкость, но с другой стороны, и большую величину изменения расстояния между соседними нитями.

Кевлар (Kevlar)

Kevlar — это пара-арамидное волокно от американской фирмы DuPont. Оно имеет небольшой вес и большую стойкость к различным воздействиям. Обладает такими свойствами, как: негорючесть и термостойкость. По данным, которые предоставляют разработчики, волокна Кевлар при равном весе в пять раз прочнее стали.

Структура ткани.

 

Это волокно было разработано в 1965 году. Массовый выпуск начался в начале 70-х гг. История Кевлара начиналась с того, что волокна этой марки стали применяться в изготовлении бронежилетов (Kevlar 29). Успешное производство бронежилетов с использованием пара-арамидных волокон было толчком для масштабного применения Кевлара в различных областях: аэрокосмическая и автомобильная промышленность, в производстве бытовой техники, в производстве одежды и обуви и т.д. Оно применяется в областях требующих высоких показателей износостойкости материлов: альпинистские верёвки, оттяжки, шлемы, в составе верхней ткани обуви, в рюкзаках, в лыжах, в перчатках с внутренней стороны. Нужно учесть то, что Кевлар в чистом виде практически не применяется. На сегодняшний день наиболее часто встречаются два типа кевларовых волокон: Kevlar 129 и Kevlar NFT.

Резюме — Кевлар великолепно работает против мягких пуль, но легко протыкается стальной заостренной. Еще один недостаток кевлара – при намокании он почти на 40% снижает свои пулестойкие свойства. В последнее время появились полимерные материалы на основе высокомодульного полиэтилена, например DYNEEMA, – они не боятся влаги.

Dyneema

Dyneema® — зарегистрированная торговая марка волокна HPPE (высококачественный полиэтилен), которое производит международная компания DSM N.V. с головным офисом в Нидерландах. Данный материал сертифицирован стандартом ISO 9001.
Dyneema используется для производства высокопрочных пуленепробиваемых защитных армейских касок.
Ряд производителей шлемов по-прежнему используют только арамид для усиления свойств углеволокна, другие используют Dyneema® — материал, который обладает превосходными свойствами прочности. Считается, что Dyneema® — самое прочное волокно в мире.
В его основу было положено сделанное в 60-е годы открытие доктора Пеннингса из голландской компании DSM: сложные структуры способны удерживаться в слабом растворе полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы (UHMWPE). Эти структуры оказались некоей комбинацией молекул со свернутыми и удлиненными цепями.
Еще через десять лет исследовательскими лабораториями компании DSM был разработан процесс, который мог использоваться уже в промышленном масштабе. В его основу легло открытие высочайшей способности к вытяжке, присущей гелям с высоким содержанием слоистых кристаллов со свернутой цепью в твердом состоянии. Этот процесс обычно именуется «гель-формованием», что объясняется гелеобразным видом нити после формования и охлаждения Благодаря инновационным технологиям нити обладают уникальным набором свойств:
Прочность нитей Dyneema в 20 раз выше, чем у нитей из стали аналогичного диаметра, и это при несопоставимом весе. (Пожалуй, наилучшей иллюстрацией уникального сочетания высокой прочности и легковесности волокон Dyneema является их разрывная длина (этим термином обозначается теоретическое значение длины, при котором волокно разрушается под действием собственного веса). Она не зависит от размера нити или шнура и определяется только свойствами материала. Волокна Dyneema имеют разрывную длину порядка 400 км, тогда как для полиэфирных и полиамидных волокон эта величина не превышает 85 км, а для стали составляет лишь 25 км.
Дополнительным преимуществом над стальными и полиамидными нитями является практически нулевая растяжимость Dyneema.
Волокна Dyneema изготавливаются на основе полиэтилена и, следовательно, не впитывают воду; кроме того, вода или влага не оказывают никакого влияния на их основные свойства.
Материал Dyneema имеет химическое и кристаллическое строение, обеспечивающее превосходную устойчивость волокна к воздействиюагрессивных веществ и атмосферных влияний любых типов. Лишь весьма малое число растворителей и химических веществ способно каким-либо образом повлиять на эксплуатационные качества волокон Dyneema.
Резюме — DYNEEMA, – они не боятся влаги. Но и у них есть свои минусы – они очень чувствительны к повышению температуры.
Бронежилеты могут быть предназначены как для открытого ношения (поверх одежды), так и для скрытого (под одеждой). В первом случае на них располагают карманы, часто делают пулезащитный воротник, иногда дополнительно защищают паховую область. Во втором случае жилет стремятся сделать как можно более тонким, компактным и облегающим

Бронежилеты, используемые в частной охранной деятельности, ЧОП ТАГГЕРД

 

Бронежилет является средством индивидуальной защиты туловища и важнейших органов человека, при воздействии на него холодного и огнестрельного оружия, а также осколков боеприпасов. Бронежилет не только защищает от огня противника, но и позволяет более смело и эффективно использовать собственное оружие.

 

К защитным бронежилетам в России предъявляется особый набор требований, который определен ГОСТ-ом Р 50744-95. Общая площадь защиты бронежилета должна обеспечивать защиту не менее 90% площади жизненно-важных органов в дорзальной и фронтальной проекциях. Площадь противопульных бронепанелей усиления должна составлять не менее 22 дм2.

 

Конструкция бронежилета состоит из следующих элементов:

— наружный чехол с системой крепления и подгонки,

— основные бронеэлементы,

— амортизирующая прокладка,

— броневой материал  в составе амортизирующей прокладки и чехла.
 

Наружный чехол формирует внешний вид бронежилета (по типу пончо) и состоит из грудной и спинной частей, которые соединены между собой плечевыми и поясными ремнями, позволяющими осуществлять подгонку бронежилета по фигуре пользователя. Такая конструкция бронежилета облегчает доступ к телу человека при ранении и уменьшает необходимое количество типоразмеров, хотя и снижает удобство ношения, а также защиту с боков. В последнее время вместо регулировочных ремней в жилетах все чаще используют  молнии, кнопки или «липучку». Материал чехла имеет термостойкую и водонепроницаемую тканевую основу, служащую для размещения баллистических панелей. Чехол может снабжаться карманами по типу разгрузочного жилета и предметы, размещенные в его карманах могут в ряде случаев служить дополнительной защитой.

Внутри бронежилет оснащен амортизирующей прокладкой (демпфером) со специальными каналами для улучшения вентиляции и обеспечения дополнительного комфорта пользователю. Кроме того, такая структура демпфера снижает заброневое воздействие пуль и осколков на организм человека.


*  ОХРАНА ОБЪЕКТОВ НЕДВИЖИМОСТИ имущества Клиентов, а также жизни и здоровья граждан от противоправных посягательств в Москве и Подмосковье, с использованием оружия, специальных средств и бронезащиты, является одним из основных видов деятельности группы охранных предприятий «ТАГГЕРД» (ЧОП Москва).


Классы защиты бронежилетов


Бронежилеты различаются по возможности применения, а также по классам защиты. Отечественная классификация по российскому ГОСТ-у Р 50744-95 включает 10 классов: специальный, 1, 2, 2а, 3, 4, 5, 5а, 6, 6а. Причем чем выше класс — тем лучше и  выше уровень защиты. Классы 1, 2, 3, 4, 5, 6а представляют собой уровень защиты от пистолетных и винтовочных пуль нарезного оружия. При этом защита определенного класса подразумевает защиту от средств, определяемых меньшими классами, то есть защиту от любой меньшей угрозы относительно той, на которую рассчитан бронежилет. ЧОПы оказывают охранные услуги в мирных, малоопасных условиях, поэтому в основном используют 3 и 4 классы защиты.

 

0-й класс (или «специальный») — определяет защиту от холодного оружия.


1-й класс — защищает от мягких безоболочечных пуль 5,6-мм, от пистолетных пуль 6,35-мм «Браунинг», ПМ — в упор, от картечи и мелких осколков массой до 2-3 г., от холодного оружия типа штык-ножа, кинжала, заточки. Защищаемая площадь составляет 30-40 дм2, вес — 1,5-2,5 кг.


2-й класс — защищает от оболочечных пуль пистолетных и револьверных патронов типа ПСМ, ПМ, ТТ, Наган – в упор, от дроби из охотничьего ружья и от холодного оружия. Эти бронежилеты выполняются из 7-10 слоев ткани с плотностью 6-10 кг/м2 защищаемой площади. Вес — 3-5 кг.


3-й класс — защищает от пуль автоматов АКМ и АК-74 в упор, от обычной пули патрона ТТ со стальным сердечником, пуль усиленных пистолетных и револьверных патронов типа «Магнум», пуль гладкоствольных охотничьих ружей, а также от всех видов холодного оружия. Защищаемая площадь — 40-60 кв.дм, плотность защитного материала — 12-15 кг/м2. Имеются карманы для дополнительных пластин. Вес — 6-9 кг,


4-й класс — защищает от пуль автомата АК-74 обычныхлей (стальных термоупрочненных) в упор, от пуль калибра 5,45 и 7,62 мм с мягким сердечником на дальности 10 м. Средняя плотность материала — до 30 кг/кв.м. Обычно бронежилеты 4-го класса получаются из 3-го путем замены бронеэлементов. Вес — около 10 кг,


5-й класс – защищает от АКМ с пулей ПС (стальной термоупрочненный сердечник, каленая сталь), СВД с пулей ЛПС (стальной термоупрочненный сердечник, каленая сталь) в упор, АК-74 с БС (бронебойный твердосплавный ), небронебойных пуль 5,45- и 7,62-мм патронов на дальности 5 м, бронебойных — 10 м, пистолетных — в упор. Такие модели в народе называют «АнтиКалашников». Плотность материала — до 35 кг/м2, защищаемая площадь — 40-60 дм2, но может быть увеличена пристегиванием шейной и паховой секций. Вес — 11-20 кг.


6-й класс — СВД с ТУС (стальной термоупрочненный), СВД с БС или Б-32 (бронебойный твердосплавный). Этот класс бронежилетов предназначен в основном для спецподразделений и силовых структур.

 

Бронежилеты 1 и 2 классов относятся к «гибкому» («мягкому») типу и рассчитаны, как правило, на скрытое ношение под одеждой. К этим же классам относятся гражданские образцы бронеодежды, оформленные как меховые куртки, жилетки, кофты, шубы. Бронежилеты 3-4 класса имеют вставные «жесткие» бронеэлементы и амортизирующую подкладку (демпфер), гасящую динамический удар. Существуют также СИБ с дифференцированным уровнем защиты.

 

Поражающие свойства от оружия и боеприпасов при попадании в человека одетого в бронежилет по характеру воздействия разделяются на проникающие и динамические. Проникающие поражения образуются при внедрении пули в тело. Динамические — от удара по телу из-за резкой остановки пули щитом жилета.


Надежность бронежилетов в основном определяется двумя критериями: способностью предотвращать или снижать до безопасного проникающие и динамические поражения, так как они могут быть травмо и смертельно опасны.


Различают 3-и  уровня поражения бронежилетов:
— Предельно допустимые (ПД) — жилет не пробивается пулей, но ткань жилета вместе с пулей внедряется в тело, либо пробивается пулей на излете, т.е. с потерей убойной силы.
— Средние (С) — жилет не пробивается пулей, ткань его не внедряется в тело.
— Минимальные (М) — жилет не пробивается пулей, ткань его не внедряется в тело.

 

Динамическое воздействие пули на человека использующего бронежилет во всех случаях снижается до безопасного уровня за счет увеличения площади его восприятия и/или времени остановки пули.

 

Для бронежилетов устанавливаются 4-е основных типоразмера (обхват груди / рост):
— 1-й — 96-104 см / до 176 см,
— 2-й — 104-112 см / 176-182 см,
— 3-й -112-120 см / свыше 182 см,
— 4-й — 120-130 см / св. 182 см.

 

Все многообразие защитных материалов, используемых в бронежилетах, можно разделить на 5 видов:
— текстильная (тканая) броня;
— металлическая броня;
— керамическая броня;
— композитная броня;
— комбинированная броня.

 

В соответствии с используемыми материалами конструкция бронежилета может быть «жесткой» (твердой), «мягкой» или комбинированной. Чаще всего в СИБ используется комбинированный тип брони, состоящий из твердых частей конструкции — металлических пластин и мягкой брони, представляющей собой тканевые пакеты (тело бронежилета).

 

Бронежилеты мягкой конструкции состоят из защитных пакетов, на основе 15-30 слоев баллистической ткани из суперпрочных и легких арамидных волокон (типа номекс, кевлар, терлон, СВМ). Такой бронежилет обеспечивает удовлетворительную защиту только от низкоэнергетических поражающих элементов (обычных пуль пистолетных патронов невысокой мощности) и клинкового холодного оружия. Нити в арамидных тканях вытягиваются под воздействием пули и за счет своей высокой энергии разрыва, гася ее скорость и удерживая в массе бронежилета. Рикошет при этом всегда отсутствует и осколки не образуются. Тем не менее многие специалисты не очень довольны эффективностью защиты жилетов из арамидных волокон, и на то есть веские основания.

 

Бронежилеты жесткой (твердой) конструкции используются для защиты от более мощных поражающих элементов — осколков и пуль с большей кинетической энергией. Конструкция таких СИБ имеет, кроме «мягкой» составляющей, твердую броню — специальные бронепластины, состоящие из сплавов стали, титана, алюминия, марганца, керамики, сверхвысокомодульного полиэтилена (СВМПЭ), наноматериалов. Бронеэлементы размещены внахлест в специальных противоосколочных противорикошетных карманах, из которых их можно без проблем вынимать и вставлять другие, тем самым изменяя класс защиты бронежилета. Наиболее массивные защитные (баллистические) пакеты способны противостоять обыкновенным пулям современных автоматов (штурмовых винтовок) под патроны 5,45 х 39, 5,56 х 45, 7,62 х 39 при стрельбе с близких дистанций (десятки метров).

 

Металлические бронеэлементы изготавливают как правило из стали «44» толщиной:

для 1-го класса — 1мм, для 2-го класса — 2,4мм, для 3-го класса — 4,3мм, для 4-го класса — 5,8мм, для 5-го класса — 6,5мм, для 6-го класса — 15мм.


Двукратная разница между 2 и 3 классом по толщине определяется тем, что 2-й класс защищает от пистолета ТТ с энергией 508 Дж, а 3-й — от АКМ, дульная энергия которого при том же калибре почти в 4 раза больше. Разница белее чем в 2-а раза по толщине между 5 и 6 классом связана с тем, что обычная пуля СВД при попадании в стальную плиту разбивается, а бронебойная прокалывает. Поэтому для защиты от стрелкового оружия ТУС и БС, сталь в качестве лицевого слоя защиты не эффективна и вместо нее применяют керамику, при попадании в которую пуля сначала плющится, а потом уже пытается продавить стальную пластину.

 

В зависимости то степени защиты и используемых бронематериалов, бронежилеты имеют и разный вес. По массе бронежилеты делятся на легкие (до 5 кг), средние (5-10 кг) и тяжелые (свыше 11кг).

 

 

Основные недостатки бронежилетов

 

Сертифицированные СИБ должны гарантировать, что травмы, при попадании пуль их класса, будут не смертельными. Российский ГОСТ требует, чтобы травмы не превышали 2-ю степень тяжести, т.е. человек получал не более чем серьезный синяк. Однако ни один бронежилет не дает стопроцентной защиты от более серьезных травм и повреждений. Например, при попадании пули, превышающей класс защиты СИБ, возможна ситуация, когда бронежилет остановит пулю, но человек получит смертельные травмы. От сильного удара пули о бронежилет человек может потерять сознание, получить серьезные контузионные травмы и даже привести к летальному исходу. Динамический удар от пули среднего калибра может сбить человека с ног. А если пуля попадает в грудь, солнечное сплетение или сердце, то сила удара может привести к возникновению не только ушибов и синяков, но и к переломам одного или нескольких ребер и даже к смерти.

 

Представляют опасность также части деформировавшихся пуль, осколки баллистического пакета, а также любые части, сорванные при попадании пули или осколка в бронежилет, которые могут рикошетом поразить человека в любую открытую часть тела.

 

Кроме указанных недостатков, большинство бронежилетов имеет проблемы с заброневым или запреградным смещением пули. Заброневое смещение появляется при ударе пули о бронежилет. По российским стандартам это смещение не должно превышать 20 миллиметров. По мнению экспертов, во многих случаях гибели людей, не будь бронезащиты и если бы пуля не задела жизненно важных органов, человек остался бы жив. Не редкость, когда пуля АК-74 или винтовки М16 пробивая бронежилет, меняет направление и проходит через все тело. Даже если жилет не пробивается, но броня прогибается вовнутрь, то это может нанести серьезные контузионные травмы, вплоть до летального исхода.

 

Кстати, новейшие пули, имеющие сердечник повышенной твердости, а также пули с тефлоновым покрытием могут пробить любые из известных типов бронежилетов, не оснащенных особой дополнительной защитой. А защитить от бронебойных пуль винтовочно-пулеметных патронов при стрельбе с близкого расстояния практически не может ни один современный бронежилет. Это предел для бронежилета, т.к. помимо возросшей массы спецсредства, импульс от поглощенной энергии становится непосильным для человека.

 

Вызывают серьезные нарекания специалистов и материалы, используемые в СИБ. Главный недостаток арамидных тканей состоит в том, что их защищающая способность резко падает с ростом скорости пробивающего элемента. От пуль и осколков, летящих со скоростью свыше 500 м/с они практически не защищают, хотя крайне эффективны от вторичных осколков и медленно летящих элементов. Серьезным минусом арамидных тканей является и то, что они пропускают между волокнами острые тонкие элементы, такие например, как стилет, заточка, шило и т.п., которые легко протыкают практически любое количество слоев арамидной ткани. Также к недостаткам армидного волокна можно отнести то, что материал теряет свои свойства при намокании. Арамидные волокна, сами по себе, впитывают влагу, теряя при этом до 40% прочности, что ослабляет защиту. Только совсем недавно ткани стали пропитывать различными смолами (эпоксидной, полиэфирной).

 

Назначение специальных средств в зависимости от их видов

Следующая страница

В соответствии с Постановлением Правительства Российской Федерации от 14 августа 1992 г. N 587 определен перечень видов специальных средств используемых в негосударственной (частной) охранной и негосударственной (частной) сыскной деятельности, который в себя включает:

  • Шлем защитный 1 — 3 классов защиты отечественного производства.
  • Жилет защитный 1 — 5 классов защиты отечественного производства.
  • Наручники отечественного производства «БР-С», «БР-С2», «БКС-1», «БОС».
  • Палка резиновая отечественного производства «ПР-73М», «ПР-К», «ПР-Т», «ПУС-1», «ПУС-2», «ПУС-3».

Специальные средства — это состоящие на обеспечении негосударственных охранных и детективных структур технические изделия (устройства, предметы, вещества), применяемые в случаях предусмотренных законами, которые прямо предназначены для защиты тела и головы сотрудника от поражающих элементов и оказания принудительного физического воздействия на человека (правонарушителя).

Они предназначены для:

  • защиты сотрудников ЧОП и детективов от воздействия огнестрельного и холодного оружия, ударов метательными предметами, палками, металлическими прутами и т.п.
  • отражения нападения правонарушителей, пресечения их неповиновения и ограничения физического сопротивления.

Специальные средства делятся на:

  • средства индивидуальной защиты.
  • средства активной обороны.

Средства индивидуальной защиты делятся на индивидуальные средства защиты: головы — куда входят шлемы 1-3 классов защиты; туловища, бронежелеты – 1-5 классов защиты.

В свою очередь средства активной обороны подразделяются на наручники отечественного производства «БР-С», «БР-С2», «БКС-1», «БОС»; палки резиновые ПР-73М», «ПР-К», «ПР-Т», «ПУС-1», «ПУС-2», «ПУС-3».
К защитным жилетам и шлемам предъявлется специфический набор требований, который определен ГОСТ Р 50744-95 «Бронеодежда. Классификация и общие технические требования»

ГОСТом дается следующее определение: «Бронеодежда — средства индивидуальной броневой защиты, выполненные в виде пальто, накидок, плащей, костюмов, курток, брюк, комбинезонов, жилетов, фартуков, предназначенные для периодического ношения с целью защиты тела человека от холодного и огнестрельного стрелкового оружия.»

Технические требования к средствам индивидуальной броневой защиты (СИБ):
СИБ должны обеспечивать:

  • защиту от средств поражения по уровню защиты, указанному Заказчиком при разработке конкретного образца;
  • дифференцированную (модульную) защиту, сочетающую различные уровни защиты, указанные Заказчиком при разработке конкретного образца.

Класс защиты требуемого бронежилета определяется по баллистической таблице в зависимости от вероятного средства поражения.
Кратко.

  • 1-й класс — ПМ в упор, картечь, осколки мелкие.
  • 2-й класс — ТТ и ПСМ в упор.
  • 2а — пуля 12кал в упор.
  • 3-й — АКМ и АК-74 в упор обычной пулей.
  • 4-й — АК-74 с обычной пулей (стальной термоупрочненный) в упор
  • 5-й — АКМ с пулей ПС (стальной термоупрочненный сердечник, каленая сталь), СВД с пулей ЛПС (стальной термоупрочненный сердечник, каленая сталь) в упор.
  • 5а — АК-74 с БС (бронебойный твердосплавный ).
  • 6-й — СВД с ТУС (стальной термоупрочненный — «Серебряный носик»)
  • 6а — СВД с БС (Б-32) бронебойный твердосплавный

Какова разница по массе между классами?

Приведем данные по толщине плиты из стали «44», защищающей по соответствующему классу: 1-й — 1мм, 2-й — 2,4мм, 3-й — 4,3мм, 4-й- 5,8мм, 5-й — 6,5мм, 6-й — 15мм.

В глаза бросается то, что градация их не равномерная. Например, разница между 2-м и 3-м классом почти в 2 раза по толщине (2,4 против 4,3мм), а между 5-м и 6-м — больше 2-х раз (6,5 против 15мм). Первое связано с тем, что 2-й класс защищает от пистолета ТТ с энергией 508 Дж, а 3-й — от АКМ, дульная энергия которого при том же калибре почти в 4 раза больше.

Разница же между 5-м и 6-м классом связана с тем, что обычная пуля СВД от твердую стальную плиту разбивается, а бронебойная ее прокалывает. Поэтому для защиты от ТУС и БС сталь в качестве лицевого слоя защиты не эффективна и вместо нее применяют керамику, об которую пуля плющится, а потом уже пытается продавить стальной лист.

Вопрос:
Какой класс защиты бронежилета (жилета защитного) позволяет защититься от огня из пистолетов ТТ, ПММ, ПСМ?

1. Первый
2. Второй
3. Третий
2

Вопрос:
Какой класс защиты бронежилета (жилета защитного) позволяет защититься от огня из пистолета ПМ и револьвера системы «Наган»?

1. Первый
2. Второй
3. Третий
1

Вопрос:
Какой класс защиты бронежилета (жилета защитного) позволяет защититься от огня из автоматов АК-74, АКМ?

1. Первый
2. Второй
3. Третий
3

Вопрос:
Защита от какого оружия не обеспечивается бронежилетами (жилетами защитными 1-5 классов защиты), используемыми в частной охранной деятельности?

1. АКМ с боеприпасом, имеющим стальной термоупрочненный сердечник
2. СВД с боеприпасом, имеющим легкоплавкий сердечник
3. СВД с боеприпасом, имеющим стальной термоупрочненный сердечник
3

Вопрос:
Защита от какого оружия не обеспечивается бронешлемами (шлемами защитными 1-3 классов защиты)?

1. ТТ, ПММ, ПСМ
2. СВД
3. АПС
2

СИБ должны иметь сертификаты соответствия, выданные органами по сертификации, на основании протоколов испытаний, проводимых по методике испытательных лабораторий средств бронезащиты.

Требования по живучести и стойкости к внешним воздействиям
Разрушение бронеэлементов без прямого воздействия на них пуль и осколков не допускается.

Конструкция СИБ должна обеспечивать сохранение стойкости к воздействию средств поражения при заданных в технической документации условиях на конкретное изделие:

  • температурном диапазоне эксплуатации от –40 до 40С;
  • влажности воздуха до 40-90%, а также по согласованию с Заказчиком при:
  • воздействии атмосферных осадков и (или) погружении в воду;
  • кратковременном воздействии огня.

Требования по эргономике и технической эстетике

  • СИБ должны быть совместимы с зимней и летней формой одежды, а также с другими элементами экипировки.
  • Конструкция СИБ должна обеспечивать удобное и быстрое надевание и снятие (возможность быстрого сбрасывания) без посторонней помощи.
  • СИБ должны надежно фиксироваться на теле, при этом позволять свободно вести активные боевые действия и не должны ограничивать свободу движения при выполнении боевых приемов.

Для бронежилетов устанавливаются четыре основных условных размера (обхват груди, см/рост, см):

  • Первый — . 96-104/ до 176;
  • Второй — 104-112/176-182;
  • Третий -112-120/ св. 182;
  • Четвертый — 120-130/ св. 182

Для бронешлемов устанавливаются три основных условных размера (обхват головы, см):

  • Первый — до 55 см;
  • Второй – 56-58 см;
  • Третий — 59 и выше см.

Бронешлемы могут изготавливаться одного условного размера с возможностью регулировки с охватом головы от 54 до 60 см.

  • Ткань и швы материалов, применяемых при изготовлении защитной структуры СИБ, должны быть прочными, гладкими, не должны оказывать раздражающих воздействий на кожу, позволять быстрое механическое удаление грязи и стирку, при этом не снижать защитных и эксплуатационных характеристик СИБ.
  • Окраска чехлов СИБ должна быть оговорена Заказчиком в соответствии с условиями применения СИБ на определенной местности.
  • Материалы, применяемые для изготовления защитной структуры СИБ, должны проходить входной контроль в соответствии с требованиями, установленными в технической документации на конкретное изделие.

Требования по эксплуатации, хранению, техническому обслуживанию и ремонту

  • При эксплуатации и ремонте СИБ должна быть обеспечена возможность быстрой замены бронеэлементов.
  • Техническое обслуживание СИБ должно предусматривать периодический осмотр и текущий ремонт согласно эксплуатационной документации, разработанной предприятием-разработчиком СИБ.
  • Условия хранения СИБ должны соответствовать ТУ.

Требование по транспортабельности

СИБ должны разрабатываться с учетом возможности их транспортирования всеми видами транспорта без ухудшения их защитных свойств на любые расстояния со скоростями, допустимыми для каждого вида транспорта.

Требования по безопасности и экологической защите

Должна обеспечиваться безопасность при эксплуатации, обслуживании и ремонте СИБ.
В конструкции СИБ не должны применяться легковоспламеняющиеся и поддерживающие горение элементы, вещества и покрытия. Применяемые материалы и покрытия не должны выделять токсичных веществ при эксплуатации и хранении. Стирка и химчистка бронежилетов в сборе – не допускаются. Удаление грязи и необходимая санитарная обработка производится влажной протиркой с применением соответствующих гигиенических средств. Допускается стирка чехла отдельно от защитных экранов. Запрещается при стирке или чистке использовать легковоспламеняющиеся и поддерживающие горение вещества (масла, бензин и т.п.), а также различные вещества (кислоты, щелочи и т.п.), которые могут повлиять на физические изменения структуры материалов, используемых в бронежилетах.
Хранение бронезащиты должно обеспечивать недопущения изменения боевых свойств защиты.

Бронежилет (при отсутствии огневого воздействия) должен быть пригоден к эксплуатации в течение не менее 10 лет при выполнении текущего ремонта и обслуживания. Периодичность среднего ремонта — 1 раз в пять лет.

Вопрос:
Какие вещества (материалы) запрещается хранить совместно с бронежилетами и бронешлемами (жилетами и шлемами защитными)?

1. Гидросорбенты (влагопоглотители)
2. Резиновые изделия (резину)
3. Масла и кислоты
3

Требования по конструктивному исполнению

  1. СИБ не должны ограничивать свободу движения человека.
  2. По конструктивному исполнению бронежилеты могут использоваться:
  • по типу ношения: скрытого и открытого ношения (бронежилеты скрытого ношения в основном гражданские или ведомственные, а открытого – армейские).
  • по типу применения: армейские, штурмовые специальные, милицейские, гражданские и специальные скрытого ношения.

Первые стоят на вооружении армии, вторые применяются спецподразделениями в штурмовых операциях, третьи использует милиция, частные охранные предприятия, четвертые — обычные люди, ну а пятые ФСБ, федеральная служба охраны.

Также бывают плавающие (для ВМФ) и кинологические (для собак) бронежилеты. По массе бронежилеты делятся на легкие (до 5 кг), средние (5-8,5кг) и тяжелые (свыше 11кг). Для военнослужащих морской пехоты ВМФ и разведывательных десантных подразделений единый общевойсковой бронежилет (5 класс защиты) должен предусматривать дополнительно установку плавающей составляющей легко отсоединяемой военнослужащим при высадке на берег и предназначенной для поддержания военнослужащего на водной поверхности, в случае попадания его в воду при высадке в морском десанте и при преодолении водных преград.

По конструкции отечественные бронежилеты выполнены по типу пончо, надеваемого через голову и завязываемого по бокам. Это облегчает доступ к телу человека при ранении и уменьшает необходимое количество типоразмеров, хотя и снижает удобство ношения, а также защиту с боков.

Вопрос:
Какие типы бронежилетов (жилетов защитных) не выпускаются отечественными производителями?

1. Бронежилеты скрытого ношения

2. Бронежилеты со специальной подсветкой

3. Бронежилеты с положительной плавучестью

2

Классификация СИБ по конструктивному исполнению:

  • Тип А — Мягкая (гибкая) защитная структура СИБ на основе ткани;
  • Тип Б — Полужесткая защитная структура СИБ на основе ткани с пластинами из броневого материала;
  • Тип В — Жесткая защитная структура СИБ на основе жестких формованных конструктивных элементов из броневого материала

Допускается применение СИБ с дифференцированным уровнем защиты. В этом случае уровень защиты определяется максимальным значением уровня защиты СИБ.

Классификация СИБ по локализации закрытия частей тела:

  • Боевые защитные комплекты (БЗК) — Шея, туловище, верхние и нижние конечности;
  • Бронежилеты (БЖ) — Шея, туловище, пах;
  • Бронешлемы (БШ) – Голова;
  • Бронещитки (БЩ) — Нижние конечности, верхние конечности;
  • Бронещиты, бронепапки — Голова, шея, туловище и верхние конечности;
  • Защитная обувь (ЗО) — Стопы, голень.

Вопрос:
К дополнительным (съемным) элементам бронезащиты, которыми могут комплектоваться все типы жилетов защитных (за исключением некоторых моделей скрытого ношения) относятся:

1. Сменные жесткие позвоночные накладки, маски защитные, перчатки защитные, локтевые (кольцевые) защитные накладки
2. Шейно-плечевые накладки, паховые накладки, сменные жесткие защитные элементы (бронепластины)
3. Спецрадиостанции бронированные, планшеты защитные (бронированные), сапоги специальные защитные
2

  • Конструкция СИБ по требованию Заказчика может дополнительно предусматривать устройство для вентиляции пространства под одеждой, внешний чехол с карманами и накладными деталями для носимой экипировки и личных вещей и с плечевыми упорами для оружия.
  • В конструкции СИБ должны быть предусмотрены элементы и технические решения, способствующие уменьшению рикошетирования пуль и осколков.
  • Элементы бронезащиты, составляющие конструкцию СИБ, должны быть унифицированы.
  • Конструкция СИБ по требованию Заказчика должна сочетаться с подвесной системой парашюта и обеспечивать возможность десантирования.
  • Конструкция бронежилета должна предусматривать наличие регулируемых соединений, обеспечивающих удобную подгонку, быстрое надевание и снятие.
  • Подтулейная система бронешлемов должна обеспечивать регулировку положения шлема на голове, возможность индивидуальной подгонки и защиту от динамических нагрузок.
  • По требованию Заказчика в конструкции бронешлемов должна быть предусмотрена возможность установки радиогарнитуры.

Разрабатываемый бронежилеты для Вооруженных сил должен удовлетворять следующим требованиям:

  • обеспечение возможности выполнения функциональных обязанностей военнослужащими в различных климатических зонах и погодных условиях;
  • время ведения боевых действий военнослужащими не должно быть ограничено отдельными элементами экипировки или экипировкой в целом и должно составлять не менее 3 суток, в том числе не менее 24 часов непрерывного использования;

Требования к упаковке и маркировке

  1. Упаковка СИБ должна исключать попадание влаги и механические повреждения.
  2. Индивидуальная упаковка СИБ должна иметь паспорт и инструкцию по эксплуатации.
  3. Каждый ящик с СИБ должен иметь инструкцию по эксплуатации и упаковочный лист, содержащий шифр и размер изделий, номер партии и номер упаковки, количество образцов, дату упаковки, а также клеймо представителя отдела технического контроля (ОТК) и Заказчика.
  4. После упаковки ящик пломбируется представителями ОТК и Заказчика металлическими или пластмассовыми пломбами.
  5. Маркировка СИБ должна соответствовать требованиям ГОСТ Р 50744-95 и ТТЗ на изделие.
  6. Маркировка, нанесенная на образец, должна быть устойчивой к внешним воздействиям в течение всего срока эксплуатации СИБ.

В качестве материалов для СИБЗ применяется: сталь, титан, алюминий, керамика, сверхвысокомодульный полиэтилен (СВМПЭ), нейлон и арамидные волокна (Кевлар, СВМ, Терлон и т.д.), а также «Жидкая броня» и «наноматериалы».

Сталь — используется броневая, т.е. предназначенная для противостояния к высокоскоростному пробитию. Титан – применяется двух марок: ВТ23 (твердый) и ВТ14 (вязкий). Первый твердый, прочный, но может хрупко разрушаться. Второй хорошо держит пули, но мягкий. По сравнению с обычными броневыми сталями, титановые сплавы обеспечивают при той же защите выигрыш в массе в 30-40%.

Алюминий — сплавы бывают свариваемые и несвариваемые (деформируемые). Обеспечивает выигрыш в массе по сравнению со сталью в 20-30%. Обладает отличной противоминной стойкостью по сравнению с другими бронематериалами. В бронежилетах применяется в основном в качестве подложки для керамических пластин, т.к. хорошо держит осколки.

Керамика — обладает очень высокой твердостью, прочностью, малой плотностью, но также и высокой хрупкостью. Смысл керамики: об нее расплющивается любая пуля. По удельной (т.е. на единицу массы) защищающей способности керамика превосходит и стали, и титан. Однако она хрупкая и при попадании пули всегда разрушается с образованием отколов. Поэтому керамика используется в основном в качестве лицевого слоя, лежащего на жесткой металлической (сталь, титан, алюминий), или неметаллической (СВМПЭ) подложке, задерживающей осколки и не дающей керамике разваливаться под пулей, заставляя ту пробивать даже отломанные слои керамики.

Арамидные волокна — применение кевлара позволило создать достаточно легкие противоосколочные бронежилеты с большой площадью защиты.

Главный недостаток подобных тканей — их защищающая способность резко падает с ростом скорости пробивающего элемента. От пуль и осколков, летящих со скоростью свыше 500м/с они практически не защищают, хотя крайне эффективны от вторичных осколков и медленно летящих элементов. Посему как основной слой применяются в легких противоосколочных и противопистолетных бронежилетах.

Еще одним минусом арамидных тканей (в просторечии называемых общим слоем «Кевлар») является то, что они не держат острые тонкие элементы — они не рвут, а просто раздвигают волокна. Посему легкие бронники не держат шило (20-40Дж) и арбалетный болт (150-300Дж), хотя держат более мощные тупоносые пистолетные пули (до 500-1000Дж).

Мягкий бронежилет может быть пробит и клинковым оружием, при соответствующей силе удара, твёрдости, форме и заточке клинка.

Некоторые особенности применения бронежилетов

Бронежилет может носить только человек со специальной подготовкой. Однако, современные модели мягких бронежилетов имеют малый вес и достаточный уровень комфорта, чтобы их мог носить практически любой человек.

Большинство стандартов на бронежилеты накладывает жесткие ограничения на травмы, получаемые человеком. По этому сертифицированные бронежилеты гарантируют, что травмы, при попадании пуль их класса, будут не смертельными. Российский ГОСТ требует чтобы травмы не превышали 2-ю степень тяжести, т.е. человек получал не более чем серьёзный синяк. Однако, при попадании пуль, превышающих класс защиты, возможна ситуация, когда бронежилет остановил пулю, но человек получил смертельные травмы.

Мягкие бронежилеты, в лучшем случае, обеспечивают удовлетворительную защиту от клинкового холодного оружия. Стилет, заточка, шило и т.п. оружие легко протыкает практически любое количество слоёв арамидной ткани. Только жесткие дополнительные бронепанели могут обеспечить надёжную защиту от холодного оружия.

Арамидное волокно не поддерживает горения, выдерживает высокие температуры и имеет малую теплопроводность (из арамида часто изготавливают костюмы пожарных). Поэтому мягкие бронепанели защищают тело от ожогов. Однако следует помнить, что наружный чехол, как правило, изготавливают из горючих тканей (например, нейлона), так что бронежилет как целое может гореть. Также могут гореть полиэтиленовые бронепанели.

Бронежилет теряет свои свойства по мере старения. Большинство производителей дают гарантию 5 лет со дня изготовления. После завершения гарантийного срока бронежилет лучше заменить. Он, конечно, не превратится в простую жилетку на следующий день, но постепенно будет расти вероятность его пробития, особенно по краям мягких бронепанелей.

К недостаткам этого волокна бронежилет теряет свои свойства при намокании.

Арамидные волокна, сами по себе, впитывают влагу, теряя при этом до 40% прочности, что ослабляет защиту. Как правило, мягкие бронепанели закрывают водоотталкивающим чехлом, позволяющим использовать изделие в дождливую погоду. Если всё же ткань намокнет, то после высыхания её свойство восстанавливаются. Во время сушки не следует использовать открытый огонь и иные мощные источники тепла.
Для защиты от воды бронепанели помещают в специальные водоотталкивающие чехлы и/или используют специальные пропитки.
Защитить от воздействия времени позволяет запас прочности, а также пропитки.

Вопрос:
Бронежилеты и бронешлемы (жилеты и шлемы защитные), за исключением изготовленных специально для особых условий эксплуатации, могут терять свои свойства:

1. При воздействии ультрафиолетового излучения
2. При намокании
3. При температуре +30°С
2

Бронежилет — индивидуальное защитное средство, предназначенное для обеспечения безопасности человека при воздействии на него холодного и огнестрельного оружия.

Современный бронежилет состоит из трех основных элементов:

  • наружного чехла с системой крепления и подгонки,
  • броневого материала, помещенного внутрь чехла
  • амортизирующей прокладки.

Бронежилет состоит из грудной и спинной частей, которые соединены между собой широкими и удобными плечевыми и поясными ремнями, позволяющими осуществлять подгонку бронежилета по фигуре пользователя.

Дополнительными элементами защиты могут быть элементы, которые обеспечивают защиту плеч, шеи, паховой области и боковых поверхностей торса от осколков и холодного оружия на общей площади не менее 55 дм2.

Общая площадь защиты БЖ должна обеспечивать защиту не менее 90% площади жизненно-важных органов (ЖВО) в дорзальной и фронтальной проекциях. При этом:

  • противоосколочное оснащение в боковых проекциях должно обеспечивать защиту на площади не менее 2 дм2 с каждой стороны.
  • фартук противоосколочный съемный должен обеспечивать защиту на площади не менее 4 дм2;
  • защита плечевого сустава противоосколочная съемная должна обеспечивать защиту на площади не менее 3 дм2.

Общая площадь противопульных бронепанелей усиления должна составлять не менее 22 дм2, при этом:

  • площадь унифицированных противопульных бронепанелей усиления грудной и спинной секций должна быть не менее 7,5 дм2 каждая;
  • площадь противопульной бронепанели усиления фартука должна быть не менее 3 дм2;
  • площади боковых противопульных бронепанелей усиления должны быть не менее 2 дм2 каждая.

Проекции площадей защиты бронепанелями во фронтальной и дорзальной проекциях должны составлять не менее 55% площади ЖВО.
Все многообразие защитных структур бронеодежды можно разделить на пять групп:

  • текстильная (тканая) броня;
  • металлическая;
  • керамическая;
  • композитная;
  • комбинированная.

В зависимости от модели бронежилета эти части состоят из металлических бронеэлементов, размещаемых в специальных противоосколочных противорикошетных карманах, и мягкой брони, представляющей собой тканевые пакеты из арамидных волокон.

Главной частью любого пулестойкого бронежилета является мягкий броневой материал на основе 15-30 слоев баллистической ткани из суперпрочных и легких арамидных, иногда полиэтиленовых волокон.

Обычные “мягкие” бронежилеты весят от 1,5 до 3,0 кг и обеспечивают защиту от короткоствольного оружия типа пистолетов Макарова, Стечкина, Беретта-Минкс, Вальтер и осколков массой до 2-3 г.

Нити в структуре ткани вытягиваются под воздействием пули и за счет своей высокой энергии разрыва гасят ее скорость, удерживая в массе бронежилета. Здесь всегда отсутствует рикошет и возможность образования осколков.
Используемые металлические бронеэлементы обеспечивают защиту жизненно важных органов человека по 2 или 5 классу защиты.
В первом случае используются стальные пластины толщиной 2 мм (2 класс защиты — защита от пуль калибра 9 мм), во втором – 6,5 мм (5 класс защиты — защита от пуль калибра 7,62 мм).
Размещение металлических бронеэлементов в карманах обеспечивает простоту доступа к ним, возможность замены, а также стирки и чистки бронежилетов. Путем замены металлических бронеэлементов можно менять класс защиты бронежилета.

Тканевые пакеты защищают от пуль стрелкового оружия по 1 классу (защита от пуль калибра 9 мм). Кроме того, тканевая часть обеспечивает защиту от осколков, летящих со скоростью до 400 м/с.

Общая площадь защиты тканевой частью, в зависимости от размера бронежилета, составляет 38-48 кв. дециметров.

Внутри бронежилет оснащен демпфером со специальными каналами для улучшения вентиляции и обеспечения максимального комфорта пользователю. Кроме того, такая структура демпфера снижает заброневое воздействия пуль и осколков на организм человека.

По желанию заказчика, с целью облегчения бронежилета, может быть реализована конструкция с различными классами и площадями защиты груди и спины.

Указанные характеристики подтверждены сертификатами соответствия в Российской системе обязательной сертификации ГОСТ Р.

Бронешлем (защитный шлем) предназначен для обеспечения защиты головы человека от возможных ранений пулями при обстреле из следующих типов оружия: пистолетов ПМ калибра 9,0 мм, мм, пистолетов калибра 6,35 и 5,6 мм, пистолета ТТ калибра 7,62 мм с дистанции 5 метров, а также воздействия осколками. Шлем снижает динамические нагрузки, возникающие при воздействии вышеуказанных средств поражения до II степени.

Общая площадь БШ — 11-14 дм2 (в зависимости от размера).
Наружные поверхности БШ и маскировочный чехол должны иметь маскировочную окраску. Для использования в зимних условиях БШ должны комплектоваться маскировочным (зимним) чехлом, а также другими чехлами для выполнения специальных задач.

Бронешлем состоит из защитной оболочки, обеспечивающей защиту лобовой, теменной, затылочной и височной частей головы человека и внутреннего снаряжения.

Внутреннее снаряжение шлема (удерживающая система, ремни, регулятор натяжения) предназначено для удержания на голове и поглощения динамического воздействия пули и осколков на голову человека при обстреле.

Шлем может быть оснащен пулестойким забралом, обеспечивающего защиту лица, а также встроенной радиогарнитурой.
Конструкция БШ, ткань защитных чехлов БШ, подтулейное устройство и фурнитура должны быть стойкими к воздействию климатических факторов (солнечная радиация, высокие и низкие температуры в диапазоне от минус 50 до 50°С), прочными и износостойкими, позволять механическую стирку, химчистку, дегазацию, дезактивацию и дезинфекцию без ухудшения служебно-эксплуатационных характеристик БШ, выдерживать воздействие ГСМ (бензины, авиационные керосины, дизельное топливо).

Фурнитура, используемая для изготовления БШ, должна обеспечивать его надежное функционирование в течение всего жизненного цикла с учетом проведения технического обслуживания и текущего ремонта.

В настоящее время применяются 4 основных типа бронешлемов:

  • металлические;
  • композитные;
  • арамидно-тканевые;
  • комбинированные.

Наиболее оптимальными в настоящее время являются композитные и комбинированные металлокомпозиты или композитно-керамические шлемы. При минимальной массе, такие шлемы защищают от 70-80 % осколков со скоростью до 500 м/с, хорошо “гасят” энергию пули, а также наиболее комфортны в ношении. Вес таких шлемов составляет обычно 1,3-2,0 кг.

В комплект изделия входит сумка для переноски.
По требованию заказчика изделие может комплектоваться:

  • защитным забралом;
  • бармицей для защиты шеи
  • встроенной радиогарнитурой для связи;
  • тканевым чехлом и жестким контейнером для траспортировки и хранения.

Геометрические размеры шлема:

  • размер 1 — 210х260х235
  • размер 2 — 210х266х255
  • Интервал рабочих температур, °С — от -40 до +50

Вопрос:

Каким дополнительным элементом не комплектуются бронешлемы (шлемы защитные)?

1. Шейно-плечевой накладкой
2. Бармицей для защиты шеи
3. Встроенной радиогарнитурой
1

Защитный шлем или бронешлем предназначен для защиты головы, в первую очередь, от осколков, а также от поражения пулями стрелкового оружия, механических повреждений при ведении всех видов боевых действий. Он является элементом боевой экипировки военнослужащих ВС, сотрудников МВД, отрядов специального назначения, частных охранных предприятий и входит в состав средств индивидуальной бронезащиты.
Увеличение пулестойкости шлема приводит к повышению его веса, а как показывает результат исследований, увеличение массы более 1,5 кг снижает маневренность военнослужащих, которые должны, как правило, носить шлем в течение суток. С другой стороны такие тяжелые шлемы можно использовать в быстротечных операциях (не более 2-х часов) для специальных подразделений. Поэтому большое значение для применения шлемов имеют цели и задачи операции.
Основными требованиями к бронешлемам всех видов пока остаются:

  • обеспечение максимальной защиты при минимально допустимой массе;
  • эргономичность шлема;
  • надежность при выполнении боевых заданий.

Что касается площади защиты жизненно важных органов головы (ЖВО), как одного из основных требований, предъявляемым к современным шлемам, то согласно сравнительным характеристикам различных шлемов, при равной площади защиты в 10 дм2, наиболее эффективным пока остаются отечественные шлемы СШ-68 и 6Б6-5.

Схемой бронешлема следует считать конструкцию, соединяющую в себе стальную основу, пенополиуретановую прослойку с тканевой прокладкой и многослойную оболочку ткани типа кевлар, а также съемный подшлемник стандартных размеров.
Такое решение объясняется, прежде всего, максимальной степенью защиты головы при допустимой массе шлема, при этом защита обеспечивается достаточной жесткостью металлической основы, а часть энергии поглощается упругой прокладкой.
Такие шлемы, как правило, могут выдерживать дальность непробития из ТТ до 50 м и из ПМ до 5 м. Следует отметить, что в последнее время на первое место выходит вопрос о создании шлема для специальных подразделений МВД. Как правило эти подразделения проводят скоротечные операции не превышающие по времени 2-4 часов, что позволяет находиться в шлеме не так долго, как это требуется в армейских подразделениях. Это позволило значительно улучшить конструкцию шлема и увеличить его площадь защиты, несмотря на увеличение его массы. Такие шлемы могут иметь массу, доходящую практически до 2 кг и носятся без ущерба для здоровья военнослужащего.

Хранение и сбережение броневой защиты и специальных средств

В соответствии с ГОСТ 15150-69 все изделия должны сохранять свои параметры в пределах норм, установленных техническими заданиями, стандартами или техническими условиями в течение сроков службы и сроков сохраняемости в процессе воздействия климатических факторов, значения которых установлены настоящим стандартом.

Для изделий устанавливаются предельные рабочие значения климатических факторов внешней среды при которых изделия должны:

  • сохранять работоспособность;
  • после прекращения действия предельных рабочих значений восстанавливать требуемую точность и номинальные параметры.

Условия хранения изделий определяется местом их размещения, климатическим районом и типом атмосферы, упаковке при хранении и транспортирования, с учетом условий эксплуатации.

Условия хранения специальных средств должны быть определены таким образом, чтобы изделия в ходе хранения сохраняли работоспособность и обеспечивалось надлежащее техническое состояние (исправность).

Средства индивидуальной защиты укладываются в специальные штатные сумки. Паспорт на изделие хранится в кармане сумки. Изделия, находящиеся в эксплуатации, должны храниться в сухом проветриваемом помещении.

Шкафы для хранения изделий изготовленных из горящих веществ (резина, ткани, газ, масла и т.п.): бронежилеты, резиновые палки, газовые баллончики должны располагаться не ближе 1 м от нагревательных приборов.

При длительном хранении разрешается хранить изделия в сумках на полках стеллажей. Изделия, уложенные в сумки, транспортируются всеми видами транспорта в соответствии с правилами перевозки грузов на этих видах транспорта.

Допустимая температура хранения зависит от материала, используемого при изготовлении специальных средств, чтобы при данной температуре не происходили молекулярные изменения материалов.

Определены следующие допустимые температуры к хранению изделий при относительной влажности воздуха 40-90%:

  • резиновые изделия (каучук, сера и другие наполнители) — от 0°С до +40°С;
  • синтетические ткани (нейлон, арамидные волокна, паралон и т.п.) — от 0°С до +30°С.

Вопрос:
Какова допустимая температура хранения палок резиновых, используемых в частной охранной деятельности, обеспечивающая их надлежащее техническое состояние (исправность)?

1. От 0°С до +40°С
2. От -10°С до +40°С
3. От -30°С до +40°С
1

Вопрос:
Какова температура хранения бронежилетов и бронешлемов (жилетов и шлемов защитных), обеспечивающая их надлежащее техническое состояние (исправность)?

1. От 0°С до +20°С
2. От 0°С до +30°С
3. От 0°С до +40°С
2

Вопрос:
Хранение каких видов специальных средств, используемых в частной охранной деятельности, допускается ближе 1 метра от отопительных приборов?

1. Наручников.
2. Палок резиновых.
3. Жилетов и шлемов защитных.
1

Исходя из требований приказа Минздравразвития РФ № 582н от 22.10 2008 г. длительное пребывание людей в специальной одежде (водолазные костюмы, одежда пожарных, специальная одежда, используемая при работе с вредными веществами, противогазы, бронежилеты) не должно влиять на изменения функционирование основных органов человека.

Специальная одежда предназначена для защиты человека от вредных факторов при выполнении стоящих перед ним задач. Вредными факторами могут являются: высокая или низкая температура окружающая человека, наличие вредных для организма веществ в воздухе или на территории выполнения задач, взрывная волна или поражающие элементы при взрыве (выстреле) того или итого объекта, и т.д.

Специальная одежда, как правило, представляет собой одежду (пальто, костюм, жилетку, комбинезон и т.д.), поверхностная площадь которой и предназначена для защиты человека от вредных факторов.

Для людей, которым нужна всегда защита от нападения разрабатывают бронеодежду, замаскированную под повседневную. Многие фирмы выпускают бронированные куртки и пальто, жилетки для костюмов и т.д. Эту одежду с виду совершенно не возможно отличить от обычной.

Для примера возьмем бронежилет.
Бронежилет представляется собой жилетку. Поверхность бронежилета защищает основные органы человека от поражения осколков, пуль и колотых предметов.

Толстый слой баллистической ткани бронежилета плохо проводит тепло и не пропускает воздух и влагу. В первых бронежилетах это очень сильно затрудняло их ношение, вплоть до того, что солдаты снимали их и гибли от пуль.

Следующая страница

ОЦЕНКА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БРОНЕМАТЕРИАЛОВ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 623.4; 539.3

DOI: 10.24412/2071-6168-2021-9-492-497

ОЦЕНКА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БРОНЕМАТЕРИАЛОВ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ

СРЕДЫ

А.А. Смелик, В.А. Окунев, Я.В. Шевченко, П.В. Баталов, Н.Б. Попков

Рассмотрены вопросы влияния климатических факторов окружающей среды на физико-механические свойства применяемых бронематериалов. Обоснована актуальность проводимых исследований, представлена классификация современных бронематериалов, проведена оценка физико-механических характеристик бронематериалов в условиях воздействия климатических факторов окружающей среды.

Ключевые слова: средства индивидуальной защиты, бронетанковая и вооруженная техника, климатические факторы, физико-механические свойства, бронематериалы.

В соответствии с «Стратегическими направлениями развития материалов и технологий…» [1] основой для дальнейшего развития отраслей промышленности, производства новых и перспективных образцов техники являются научные исследования в направлении разработки новых материалов и технологий их переработки, включающие все стадии жизненного цикла изделия: от проектирования до утилизации.

Присутствие в мировой обстановке локальных военных конфликтов, возможности террористических актов и общественных беспорядков создают необходимость проектирования и разработки новых типов средств индивидуальной защиты (далее СИБ) и защиты бронетанковой и вооруженной техники (далее БТВТ). На сегодняшний день к ним предъявляются всё более возрастающие требования по стойкости, надёжности, удобству ношения и эргономике. Кроме этого, возрастают требования по устойчивости изделий к климатическим факторам окружающей среды таким как температура, влажность, наличие агрессивной среды и другие [23].

Обзор источников по теме показывает, что уже проделано множество климатических испытаний различного вида конструкционных материалов [5-8]. Среди них есть испытания на влияние повышенной и пониженной температуры, влажности, присутствия морской воды, как агрессивной среды и другие. Стоит отметить, что исследования на тему температурного влияния на стойкость композитных бронематериалов в открытой печати почти не встречаются. Имеются отдельные работы, посвященные климатическим испытаниям стальных (алюминиевых, титановых) сплавов или же полимерных композиционных материалов [5-9].

Сложность представляет оценка влияния температуры на комбинированный состав бронезащиты, которая применяется на данный момент. Как правило оценить качество каждого материала по отдельности не сложная задача, однако в комбинации несколько материалов могут повести себя совершенно по-разному. Также имеет место комбинация нескольких климатических факторов (например, температура и влажность), влияние которых в реальных условиях всегда происходит в комбинации и усложняет оценку.

Таким образом, целью данной статьи является оценка влияния только одного из климатических факторов — условий повышенных и пониженных температур на физико-механические и эксплуатационные свойства применяемых бронематериалов.

На данный момент для производства бронезащиты используется широкий спектр материалов — броневые стали, алюминиевые и титановые сплавы, керамики и композиционные материалы (как правило, волокнистые и полимерные) [3-4]. Классификация представлена на рис. 1.

Каждый из этих материалов имеет свои преимущества и недостатки, в зависимости от которых может применяться при различных обстоятельствах. Броневые стали являются наиболее распространенными и универсальными, они обладают высокой твердостью, прочностью и надежностью, простотой производства и обработки. Однако при своих высоких физико-механических характеристиках, они обладают большой массой и толщиной, что понижает маневренность человека или техники и подвергает их опасности при активных боевых действиях.

ы

ал

иа

р

е

т

ат ■

ма

е

н

о

р

Б

i

Металлические

{

Керамические

}

ПКМ*

и

Броневые стали

Алюминиевые

Титановые

На основе Al2O3

На основе B4C

Тканевые

СВМПЭ**

Рис. 1. Классификация современных бронематериалов: ПКМ — полимерные композиционные материалы; СВМПЭ — сверхвысокомолекулярный полиэтилен;

Сплавы на основе алюминия и титана наоборот являются более лёгкими и изящными материалами для производства систем защиты, по сравнению с бронесталями они имеют более высокую ударную вязкость и соответственно меньшее количество осколков при попадании пули и низкую вероятность получения заброневых травм личным составом. Снижение массы бронепластин при том же уровне баллистической стойкости составляет 15-30%. Их недостатки — это высокая стоимость производства и обработки готовых изделий.

Керамики же обладают более высокой прочностью и твердостью, чем бронестали в сочетании с пониженной массой изделий, но технология производства качественной керамики гораздо сложнее и дороже и живучесть (стойкость к попаданию нескольких пуль в одно место) такой защиты ниже. Наиболее часто используются керамики на основе корунда (AI2O3), карбида бора (B4C) и кремния (SiC).

С второй половины XX века в производстве средств индивидуальной защиты начали использоваться полимерные композиционные материалы и также их компоненты (армирующие ткани, ленты). Самое распространенные из них — ткани на основе стекловолокна или арамид-ных волокон. Примером таких тканей служат разработанные в США арамидные волокна «Kev-lar», «Nomex», японский «Twaron», российские «Руслан», «Руссар» и другие.

Высокое распространение в последнее время получил новый материал, разработанный фирмой «Honeywell» в конце 1980-х годов — сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ). Данный материал, применяемый в качестве многослойной конструкции, позволяет при том же уровне стойкости и прочности уменьшить массу средств защиты до 15-20%. Также волокно из СВМПЭ устойчиво к агрессивным средам, износостойко. Недостатками данного материала являются его малая стойкость с заостренным, бронебойным боеприпасам. Самыми распространенными марки этого материала — Dyneema (Нидерланды) и Spectra.

На данный момент, металлические и композиционные бронематериалы могут применяться по отдельности или же в комбинации для защиты от малоскоростных и незаостренных боеприпасов. При необходимости защиты личного состава или техники от бронебойных крупнокалиберных автоматных и бронебойных пуль требуется более серьёзная защита. В данном случае применяются комбинированные (композиционные) бронематериалы. Классическое представление композиционного бронематериала это 3-х слоевая конструкция: 1-ый лицевой слой из керамики, его основная роль в деформировании остроконечной части пули и снижении ее скорости и возможности рикошета, 2-ой средний слой из броневой стали также несет основную нагрузку и позволяет снизить кинетическую энергию пули и 3-ий слой, состоящий из полимерного композиционного материла, который задерживает осколки, раздробленной и все ещё опасной пули, тем самым снижая ее заброневое действие. Типичное конструктивное исполнение композитного бронематериала представлено на рис. 2.

Для учета воздействия температурных воздействий и других внешних воздействующих факторов (влажность, концентрация хлоридов и др.) в настоящее время приняты два основных вида климатических испытаний изделий и образцов материалов:

— натурные испытания;

— ускоренные/лабораторные испытания;

Натурные испытания проводятся на открытых площадках; находящихся в различных климатических поясах, позволяющие оценить изменение свойств материалов в реальных условиях. В отличие от натурных, ускоренные испытания проводятся в лабораторных условиях, которые позволяют оценить стойкость металлических сплавов, керамики и полимерных композиционных материалов при воздействии искусственно созданных факторов окружающей среды.

а б

Рис. 2. Вид типичных композиционных бронематериалов: а — бронеэлемент отдельно; б — в составе бронетехники

По данным открытых источников, механические свойства бронестали при нагревании ее до температуры t = 200…250 °С практически не меняются. При температуре 250…300°С прочность стали несколько повышается, пластичность снижается. Сталь в изломе имеет крупнозернистое строение и становится более хрупкой (синеломкость). Не следует при этой температуре деформировать сталь или подвергать ее ударным воздействиям. Нагрев выше 400°С приводит к резкому падению предела текучести и временного сопротивления, а при t = 600…650°С наступает температурная пластичность и бронесталь теряет свою несущую способность [6-8].

При отрицательных температурах прочность стали возрастает, ударная вязкость падает и сталь становится более хрупкой. Зависимость ударной вязкости от температуры характерна тем, что переход от вязкого разрушения к хрупкому происходит, как правило, скачкообразно, в узком температурном диапазоне, называемом порогом хладноломкости. Ударная вязкость, определенная при испытании образцов с надрезами типа и, обозначается КСи, а образцов с надрезами типа V и трещиной — соответственно КСУ и КСТ. Обычно в качестве порога хладноломкости принимают температуру, при которой ударная вязкость становится меньше определенного значения: КСи, KCV и КСТ соответственно 30…40, 20 и 15 Дж/см2. Температуру, при которой ударная вязкость снижается до этого установленного значения, принимают за порог хладноломкости или критическую температуру перехода стали в хрупкое состояние Тег. Данные о критических температурах хрупкости позволяют установить температурный интервал, при котором рекомендуется использовать в конструкциях ту или иную сталь.

Рассмотрим, как влияют климатические факторы на срок службы бронированной высокопрочной конструкционной легированной стали марки 37Х2НВМБР (КВК-37).

Бронесталь марки 37Х2НВМБР (КВК-37) — бронированная высокопрочная конструкционная легированная сталь. Применяется для изготовления горячекатаных прутков, толстолистового проката, поковок и штамповок, предназначенных для производства различных деталей в энергетическом машиностроении; бесшовных горячедеформированных труб, а также для бронирования военной техники. Химический состав и физико-механические свойства броне-стали представлены в табл. 1 и 2.

Химический состав бронестали 37Х2НВМБР

Таблица 1

С Мп Si Сг № Мо №> В Fe S | Р

Не более

0,35. 0,39 0,6. 0,9 0,4. 0,6 1,8. 2,2 0,6 .0,9 0,15 .0,25 0,5 .0,9 0,01 .0,03 0,001 .0,003 Основа 0,012 0,012

Средства защиты, содержащие в своем составе бронестали могут также подвергаться влиянию агрессивных сред, что может сказаться на их физико-механических свойствах. Показателями среды, определяющими степень ее агрессивности по отношению к строительным кон-

494

струкциям, являются относительная влажность, температура, возможность образования конденсата, состав и концентрация газов и пыли, туманы агрессивных жидкостей, а также способы их воздействия на конструкции (непосредственно или через воздушную среду). В зависимости от факторов, формирующих эксплуатационную среду, строительные конструкции можно подразделить на: конструкции, эксплуатирующийся на открытом воздухе, в общезаводской атмосфере, конструкции, эксплуатирующийся внутри зданий, во внутрицеховой атмосфере. Условия эксплуатации конструкций в общезаводской атмосфере определяются климатическими особенностями региона расположения объекта и загрязненностью атмосферы технологическими выделениями. В нормах по климатологии территория России разделена в зависимости от влажности на три зоны (сухая, нормальная и влажная). Условия эксплуатации конструкций во внутрицеховой атмосфере предопределяются технологическим процессом.

Таблица 2

Физико-механические свойства бронестали 37Х2НВМБР _

Способ выплавки Номинальная система легирования Твердость НВ/(НЕ£) Предел прочности, МПа Предел текучести, МПа Относительное удлинение, %

ЭДП+ВИП или ВДП 0,37С-0,8Мп-2,0Сг-1,0№-0,5Мо-0,Ж-0,03№>-0,02В 447…555 2000 1100 15

Главным фактором, определяющим интенсивность коррозионного износа (разрушения), является относительная влажность. Наибольшая скорость коррозии реализуется при периодическом выпадении конденсата, однако скорость резко возрастает при достижении так называемой критической влажности, обычно принимаемой для бронестали 70…75%.

Керамические материалы отрицательно показывают себя в условиях механических или термических ударов, а также при циклических условиях нагружения. В то же время керамические материалы обладают высокой жаропрочностью, превосходной коррозионной стойкостью и малой теплопроводностью, что позволяет использовать их в качестве бронематериалов с высокой теплозащитной функцией.

При температурах выше 1000 °С керамика прочнее любых сплавов, в том числе и суперсплавов, а также выше её сопротивление ползучести и жаропрочность [10].

Особенно сильное влияние климатические факторы оказывают на полимерные композиционные материалы — под воздействием этих факторов могут существенно изменяться прочностные характеристики, что необходимо учитывать при проектировании средств бронезащи-ты.

В литературных научных источниках [6-8] выделяются различные факторы окружающей среды, имеющие влияние на физико-механические свойства композитов. Среди них наиболее значимыми считаются:

— ультрафиолетовое излучение,

— относительная влажность;

— температура окружающей среды.

Для максимально достоверной оценки климатического старения ПКМ необходимо контролировать и учитывать следующие процессы и превращения:

— сочетание температурного воздействия и механических нагрузок;

— структурную релаксацию и усадку волокон, образующих каркас из армирующего наполнителя;

— структурную релаксацию связующего;

— образование пор, микротрещин и других микродефектов в объеме связующего;

— образование поверхностных трещин, расслоений и крупных дефектов.

Контроль перечисленных превращений при экспонировании в натурных климатических условиях формирует основу для достоверного прогнозирования физико-механических свойств ПКМ в заданный период эксплуатации.

Совместное влияние факторов внешней среды в большей степени сказывается на кинетике изменения свойств композиционных материалов, чем их отдельное воздействие. Причины и закономерности изменения свойств композитов при совместном воздействии факторов окружающей среды остаются в настоящее время до конца не изученными. Например, совместное воздействие ультрафиолетового излучения и конденсации приводит к увеличению модуля упругости эпоксидных композитов, а совместное действие солнечного излучения и кислотных дождей синергично ускоряет разрушение полипропилен-тальковых композитов.

Одним из самых распространенных видов арамидных тканей является «Кевлар». «Кевлар» — это пара-арамидное волокно желтоватого цвета, обладающее очень высокой прочностью. Прочность на разрыв до 360 кг/мм2. Искусственный аналог приближенный к паутине, или хотя бы созданный при попытках воспроизвести подобный материал. Прочность на разрыв в 3 раза выше прочной стали при той же толщине. Но удельный вес стали в пять раз выше, следовательно, при одном и том же весе материалов, кевлар будет в 15 раз прочнее. Спектр применения очень велик. Физико-механические свойства ткани представлены в табл. 3.

Таблица 3

Технические характеристики пара-арамидной ткани «Кевлар»_

Поверхностная плотность, г/м3 Число нитей на 10 см, основа/уток Разрывная нагрузка, Н, полосы 25х100 мм, основа/уток Удлинение полосы 25х100 мм, % основа/уток Обобщенный коэффициент свойств ткани Кое

255 110/110 3700/3700 5,5/3,5 912

Этот материал сохраняет прочность и эластичность при низких температурах, вплоть до криогенных (-196 °С), более того, при низких температурах он даже становится чуть прочнее.

При нагреве кевлар не плавится, а разлагается при сравнительно высоких температурах (430.480 °С). Температура разложения зависит от скорости нагрева и продолжительности воздействия температуры. При повышенных температурах (более 150 °С) прочность кевлара уменьшается с течением времени. Например, при температуре 160 °С прочность на разрыв уменьшается на 10.20 % после 500 часов. При 250 °С кевлар теряет 50 % своей прочности за 70 часов [10].

Также это относится и к другим материалам — броневые сталям, керамике и, соответственно, к композитным бронематериалам. Это представляет интерес для дальнейших исследований.

Заключение. Таким образом климатические факторы окружающей среды, такие как температура, влажность, агрессивность среды и др. оказывают существенное влияние на физико-механические свойства бронематериалов.

В условиях длительного хранения и эксплуатации бронетехники, средств индивидуальной защиты следует учитывать климатические условия их эксплуатации и включать негативный эффект от воздействий это при проектировании и конструировании новых изделий.

Список литературы

1. Каблов Е.Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года // 80 лет. Авиационные материалы и технологии (приложение к журналу «Авиационные материалы и технологии»), 2012. 21 с.

2. Кобылкин И.Ф., Селиванов В.В. Материалы и структуры легкой бронезащиты: учебное пособие // Москва: Изд-во МГТУ им. Баумана Н.Э, 2014. 191 с.

3. Беспалов И.А., Алексеев М.О., Купрюнин Д.Г. Легкие защитные структуры. М.: РадиоСофт, 2017. 368 с.

4. Бабинец А.А., Рябцев И.А и др. Материалы для индивидуальной защиты (обзор) // Автоматическая сварка, №8. 2018. С. 45-50.

5. Мыльников В.В., Романов А.Д. и др. Анализ материалов и их свойств, применяемых для средств индивидуальной бронезащиты // Технические науки, 2014. №9. С. 143147.

6. Каблов Е.Н. Старцев О.В. Фундаметальные и прикладные исследования коррозии и старения материалов в климатических условиях (обзор) // Авиационные материалы и технологии, 2015. №4. С. 38-52.

7. Лаптев А.Б., Барботько С.Л и др. Основные направления исследований сохраняемости свойств материалов под воздействие климатических и эксплуатационных факторов // Авиационные материалы и технологии, 2017. С. 547-561.

8. Луценко А.Н., Славин А.В. и др. Прочностные испытания и исследования авиационных материалов // Авиационные материалы и технологии, 2017. С. 547-561.

9. Каблов Е.Н. Старцев О.В. Системный анализ влияния климата на механические свойства полимерных композиционнных материалов по данным отечественных и зарубежных источников (обзор) // Авиационные материалы и технологии, 2018. №2(51). С. 47-58.

10.Солнцев Ю.П., Пряхин Е.И. Материаловедение: учебник для вузов. Изд. 4-е, пере-раб. и доп. СПб.: Химиздат, 2007. 784 с.

Шевченко Ярослав Владимирович, канд. технических наук, начальник научно-исследовательского испытательного отдела 38-го НИИЦБТ, [email protected], Россия, Москва, ФГКУ 3-й ЦНИИ МО РФ,

Смелик Анатолий Анатольевич, начальник 2 испытательной лаборатории, [email protected], Россия, Анапа, ФГАУ «ВИТ«ЭРА»,

Окунев Виталий Александрович, старший научный сотрудник, [email protected],list.ru, Россия, Анапа, ФГАУ «ВИТ «ЭРА»,

Баталов Павел Владиславович, магистр, оператор, [email protected], Россия, Анапа, ФГАУ «ВИТ «ЭРА»,

Попков Никита Богданович, магистр, оператор оператор, [email protected], Россия, Анапа, ФГАУ «ВИТ «ЭРА»

EVALUATION OF THE PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF ARMORED MATERIALS UNDER THE CONDITIONS OF THE IMPACT OF ENVIRONMENTAL CLIMATE

FACTORS

A.A. Smelyk, V.A. Okunev, Y. V. Shevchenko, P.V. Batalov, N.B. Popkov

The questions of the influence of climatic factors of the environment on the physical and mechanical properties of the used armored materials are considered. The relevance of the research is substantiated, the classification of modern armored materials is presented, the physical and mechanical characteristics of armored materials are assessed under the influence of climatic environmental factors.

Key words: personal protective equipment, armored and armed vehicles, climatic factors, physical and mechanical properties, armored materials

Shevchenko Yaroslav Vladimirovich, candidate of technical sciences, head of the research and testing department of the 38th, [email protected], Russia Moscow, Institution of the Third Central Research Institute of the Ministry of Defense of the Russian Federation,

Smelik Anatoly Anatolievich, head of testing laboratory 2, [email protected], Russia, Anapa, FGAU«MIT «ERA»,

Okunev Vitaly Alexandrovich, senior researcher, [email protected], Russia, Anapa, FGAU «MIT «ERA»,

Batalov Pavel Vladislavovich, master, operator, [email protected], Russia, Anapa, FGAU «MIT «ERA»,

Popkov Nikita Bogdanovich, master, operator, [email protected], Russia, Anapa, FGAU «MIT «ERA»

«ТРАКТОРНЫЕ ЗАВОДЫ» ВЕДУТ РАЗРАБОТКИ БРОНЕМАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРНЫХ ВОЛОКОН

18.06.2014


Мало кто знает, что научно-производственная компания ОАО «НИИ стали», входящая в состав машиностроительно-индустриальной группы Концерн «Тракторные заводы», одной из первых в России начала использовать сверхвысокомолекулярный полиэтилен (далее СВМПЭ) в различных защитных структурах. Еще в 2010 году ею была разработана и запущена в серийное производство новая линейка бронежилетов из этого материала для скрытого и открытого ношения.

Российские бронежилеты «Стиль» второго класса защиты производства «НИИ стали» из гибкого полиэтиленового «флата» практически сразу же начали поставляться за рубеж. Бронежилеты «Инкасс-3» третьего класса защиты с жесткими броневставками из СВМПЭ по комплексу защитных, весовых и ценовых параметров были разработаны институтом под конкретные требования служб инкассации и сейчас по целевому заказу Сбербанка России поставляются во все его отделения. Заказчиком особо были отмечены уникальные свойства защиты бронежилета нового поколения: при общей площади защиты до 54 кв.дм и площади усиленной защиты в 25-30 кв.дм от пуль пистолета ТТ и 16-17 кв.дм от пуль АКМ бронежилет весит всего 6-8 кг, что на 2-4 кг меньше, чем в бронежилетах, использующих другие противопульные материалы.

Материалы из высокомодульного полиэтилена сегодня стремительно завоевывают рынок средств защиты. Практически 100% бронепанелей для бронежилетов за рубежом изготавливаются либо целиком из этого материала, либо он используется в качестве подложки совместно с керамическим лицевым слоем. Помимо высоких защитных характеристик этот материал позволяет снизить уровень запреградной травмы. На представленной ниже иллюстрации хорошо представлена разница в размерах тыльной выпучины, которая образуется при попадании пули в арамидную структуру и структуру из полиэтилена.

Уже начато использование этого материала для бронешлемов, и США планирует переоснастить свою армию новыми шлемами из высокомолекулярного полиэтилена. Десантные корабли, маломерные суда и катера, авиация (в т.ч. гражданская) тоже применяют этот материал. Судостроителей привлекает малая плотность материала (менее 1г/ cм3) при достаточно высоких защитных параметрах и простота изготовления сложных фасонных деталей. В авиации он используется для изготовления защитных перегородок. Имеются опытные образцы бронированной техники с использованием полиэтиленовой брони, где она применяется в виде тыльных слоев в комбинированных структурах. Долгое время расширение рынка полиэтилена сдерживали высокие цены, однако сегодня стоимость этого материала приближается к стоимости арамидов. В этой ситуации Кевлар, Тварон и другие арамиды для баллистической защиты постепенно сдают позиции. Рынок этих материалов на западе быстро сужается.

Перспективность разработки и использования новых композитных материалов активно поддерживается и правительством Российской Федерации. В частности, министр промышленности и торговли Денис Мантуров в одном из своих последних выступлений по этому поводу подчеркнул: «Материалы нового поколения — это один из ключевых факторов обеспечения конкурентоспособности и инновационного развития самых разных секторов нашей экономики. Инновационная отрасль композиционных материалов в России находится в начале своего пути. Совсем недавно мы утвердили госпрограмму, в которой определены планы ее развития. Целевая установка программы — увеличение отечественного рынка композитов как минимум в 10 раз».

По оценке экспертов, композиты будут определять более 80% приоритетных разработок новой техники в ведущих областях экономики. Новые, проектируемые композитные материалы позволяют задавать необходимые параметры на микроуровне, отсюда принципиально новые характеристики привычных изделий. Получаемая продукция имеет широкую в отраслевом плане сферу применения. Композиты легче, прочнее и долговечнее традиционных материалов, не горят, не подвержены коррозии, устойчивы к высоким температурам. Их заранее можно проектировать под эксплуатацию конкретных изделий со специфическими задачами. 

В настоящее время профильная структура «Тракторных заводов» — ОАО «НИИ стали» — производит эту новую продукцию из импортных материалов. По мнению исполнительного директора научно-производственной компании Дмитрия Купрюнина, организация производства российского броневого высокомолекулярного полиэтилена, которая началась под эгидой Минпромторга, должна дать мощный импульс расширению области применения этого перспективного материала не только в средствах индивидуальной бронезащиты, но и в других областях, в т.ч. в защите бронетанковой техники.

Реферат по истории рф — Docsity

ЦЕНТР ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ УПРАВЛЕНИЯ МВД РОССИИ ПО СМОЛЕНСКОЙ ОБЛАСТИ РЕФЕРАТ По учебной дисциплине: «Тактико – специальная подготовка» На тему: «Специальные средства ОВД» Выполнил: слушатель 3 взвода Шахвердиев Ф.Е. Проверил: Игнатенков А.В Смоленск 2020 Специальные средства ОВД Задачи, структура и содержание курса «Специальные средства ОВД». Понятие «Специальные средства ОВД». Предмет, задачи, структура и содержание междисциплинарного спецкурса. Связь курса с другими дисциплинами, определяющими эффективность правоохранительной деятельности. Классификация специальных средств. Качество специальных средств органов внутренних дел; порядок разработки, постановки на производство и на вооружение специальных средств; основные определения в области качества и системный подход к решению проблем; организация контроля качества разработки и поставок для органов внутренних дел представительством заказчика от МВД России. Социальная обоснованность, правовые основы и основные направления применения специальных средств в деятельности сотрудников ОВД. Системный подход к обучению сотрудников ОВД квалифицированному применению специальных средств. История, зарубежные аналоги и перспективы развития специальных средств. Тема 2. Средства индивидуальной бронезащиты. Принципы индивидуальной защиты с использованием средств индивидуальной бронезащиты (СИБ). Классификация, классы зашиты, общие технические требования к СИБ. Бронематериалы. Физические свойства, характеристики, хранение и сбережение. Условия, обеспечивающие функциональную работоспособность средств индивидуальной бронезащиты, формирование технических требований к специальным материалам; металлы и сплавы, классификация и маркировка; специальные стали и сплавы; бронезащитные материалы, бронезащитные стали, неметаллические материалы — керамики, стекла, баллистические ткани, композиционные материалы. Специальные средства защиты. Защитные комплекты. Устройства локализации взрыва. Специальное снаряжение для полиции и частей 13 специального назначения. Выбор, поставка, категорирование и ремонт СИБ. Зарубежные аналоги, перспективы развития средств индивидуальной бронезащиты и специального снаряжения для сотрудников МВД России. Тема 3. Средства активной обороны и обеспечения специальных операций. Назначение, классификация современных средств нелетального воздействия (СНВ), особенности выбора, социальная обоснованность, правовые и организационно-тактические основы одиночных и групповых действий с использованием средств активной обороны и обеспечения специальных операций. Примеры средств активной обороны и обеспечения специальных операций, их конструктивные и эксплуатационные особенности. Специальные средства слезоточивого действия. Специальные средства ударно-болевого действия. Специальное заслона, КПП, цепочки, групп рассредоточения, блокирования, изъятия, применения специальных средств по организации службы нарядов в специальной операции в населенном пункте. Порядок подготовки подразделения ОВД к действиям по розыску и задержанию вооруженных преступников. Порядок организации охраны и обороны важных стратегических объектов, объектов на коммуникациях и специальных грузов. Тактические приёмы и способы борьбы с диверсионноразведывательными группами, террористическими группами и десантами противника вблизи охраняемых объектов. Состав, назначение, вооружение и экипировка, тактика действий заслона, КПП, засады, поисковой группы. Особенности организации службы этих нарядов. Порядок построения элементов боевого порядка. Тактические приемы и способы действий сотрудников при осуществлении сплошного и выборочного поиска вооруженных преступников в блокированном районе. Действия сотрудников правоохранительных органов в чрезвычайных ситуациях (обнаружение взрывоопасных объектов, захват заложников, вооруженное нападение на объекты, массовые беспорядки и т.п.). 17 Тактика действий сотрудников правоохранительных органов в составе служебных нарядов и групп при выполнении специальных операций. Выдвижение групп и нарядов на исходные рубежи. Тактические приемы и способы действий сотрудников в группе прикрытия, блокирования, применения специальных средств. Состав, назначение и задачи оперативных штабов как органов управления специальными операциями. Организация работы оперативных штабов при осуществлении взаимодействия между силовыми ведомствами. Список использованной литературы 1.Вагин, О.А. ОРМ и использование их результатов: учеб. – практ. пособие /О.А. Вагин, А.П. Исипенко, Г.Х. Шабанов. – М.: Изд. дом Шумиловой И.И., 2006. – 119с. 2.Ганночка В.В., Закаляпин Д.В., Мещерин А.И. Основы ОРД: учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по специальности 030501 38 «Юриспруденция»/В.В. Ганночка, Д.В. Закаляпин, А.И. Мещерин. – Пятигорск: ООО «Рекламно-информационное агентство на КМВ». 2009. – 332с. 3.Гущин, А.Н. Проблемы использования результатов ОРД в доказывании по уголовным делам. – Саратов, 2002. – 54с. 4.Давыдов, С.И. Ситуационный подход к выявлении пробелов в правовом регулировании ОРД /С.И. Давыдов// Юрист-правовед. – 2008. — №4. – С.20- 24. 5.Макаров, Н.Е. Использование результатов ОРД в доказывании по уголовным делам: Лекция. – Домодедово: ВИПК МВД России, 2004. – 39с. 6.Оперативно – разыскная деятельность. Учебник /под ред. К.К. Горяинова, В.С. Овчинского, А.Ю. Шумилова. – М.: ИНФРА-М, 2001. – 794с. – (Серия «Высшее образование»).

Материалы для бронежилетов | Материалы, используемые для бронежилета

Несколько мировых производителей занимаются разработкой и усовершенствованием материалов, используемых в бронежилетах. Эти компании жестко конкурируют за разработку самых легких и прочных материалов для бронежилетов. В условиях пустыни разница в весе жилета в 1 кг или меньше может означать разницу между жизнью и смертью. Солдат мог нести дополнительный литр воды, дополнительную еду или дополнительные боеприпасы.

Кевлар®, самый известный материал для бронежилетов

DuPont™ уже более 40 лет занимается разработкой материалов для правоохранительных органов и бронежилетов. Его фирменное волокно Kevlar®, впервые разработанное в 1965 году, было первым материалом, предназначенным для использования в современном поколении скрытых пуленепробиваемых жилетов. Кевлар® — это искусственное углеводородное волокно, обладающее сочетанием свойств, обеспечивающих высокую прочность и малый вес, а также устойчивость к химическим веществам и порезам. Кевлар® также является огнестойким и не плавится, не размягчается и не течет при нагревании, а на волокно не влияет погружение в воду.Kevlar® химически очень похож на другой продукт, используемый в огнезащитной одежде, который называется Nomex®.

Кевлар® был изобретен Стефани Кволек в 1964 году, а к 1971 году появились современные варианты Кевлара®. Кевлар 29, представленный в начале 1970-х годов, был первым поколением материалов для бронежилетов, разработанных DuPont, и впервые помог сделать производство гибких скрытых пуленепробиваемых жилетов практичным.В 1988 году DuPont представила кевларовое волокно второго поколения, получившее название Kevlar 129. По данным DuPont, бронежилет из этой ткани обеспечивал повышенную баллистическую защиту от снарядов с высокой энергией, таких как 9-мм FMJ. В 1995 году был представлен Kevlar Correctional, который обеспечивает защиту от проколов как для сотрудников правоохранительных органов, так и для сотрудников исправительных учреждений от колющего оружия.

Дополнением к линейке кевлара является Kevlar Protera, который компания DuPont выпустила в 1996 году.DuPont утверждает, что Kevlar Protera — это высокоэффективная ткань, которая обеспечивает меньший вес, большую гибкость и лучшую баллистическую защиту в материалах для бронежилетов благодаря молекулярной структуре волокна. Прочность на растяжение и способность к поглощению энергии Kevlar Protera были увеличены за счет разработки нового производственного процесса.

Kevlar® XP™ — одна из последних разработок DuPont. Эта запатентованная технология обеспечивает 15-процентное снижение деформации задней поверхности, уменьшая травматизм пользователя.Кевлар® XP™, используемый в технологии мягких бронежилетов, помогает производителям создать более удобную конструкцию жилета с 10-процентным снижением общего веса. DuPont™ Kevlar® XP™S104 сохраняет свои высокие баллистические характеристики и комфорт даже во влажных условиях; идеально подходит для работы в тропическом климате или когда требуется производительность во влажных условиях.

Материалы для бронежилетов Honeywell

Honeywell много лет занимается разработкой баллистических материалов и в настоящее время предлагает материалы для бронежилетов Spectra Shield®, Gold Shield® и Gold Flex®.

Spectra Shield®

Продукты

Spectra Shield® защищают военных и сотрудников правоохранительных органов в течение последних 20 лет, и эта история непрерывных инноваций привела к появлению линейки продуктов Spectra Shield® II.

SR-3124, продукт для жесткой брони Spectra Shield® II, включает высокопрочное волокно Spectra® 3000 в конструкцию жесткого броневого щита, обеспечивая высочайший уровень защиты для нагрудников, шлемов и транспортных средств.

SA-3118 и SA-3113 — это изделия из мягкой брони Spectra Shield® II, обеспечивающие известную баллистическую защиту бронежилетов военных и правоохранительных органов.SA-3118 максимизирует баллистические характеристики, в то время как SA-3113 был разработан для обеспечения дополнительной гибкости и комфорта при сохранении высокого уровня характеристик материалов для бронежилетов.

SR-1214 — стандартная жесткая броня Spectra Shield®, используемая в пластинах, шлемах и транспортных средствах по всему миру.

SA-1211 по-прежнему используется в некоторых из наиболее требовательных материалов для бронежилетов и предназначен для удовлетворения требований пользователя к комфорту и гибкости, сохраняя при этом высокие баллистические характеристики и уменьшая последствия тупых травм.

Gold Flex® и Gold Shield®

Gold Flex® — это ткань, производимая компанией Honeywell из синтетического волокна и часто используемая в бронежилетах. AlliedSignal также использует процесс Shield Technology для производства другого типа композитного экрана под названием Gold Shield. Gold Shield производится с использованием арамидных волокон вместо волокна Spectra. В настоящее время Gold Shield выпускается трех типов: Gold Shield LCR и GoldFlex, которые используются в скрытых бронежилетах, и Gold Shield PCR, который используется при производстве жесткой брони, такой как баллистические панели и шлемы.

AKZO изобретатель бронежилета Twaron

В 1972 году AKZO выпустила свою первую арамидную версию под названием Arenka®. Позже это волокно было переименовано в Twaron. AKZO производит различные формы арамидного волокна Twaron для пуленепробиваемых жилетов. Согласно Akzo Nobel, в этом волокне используется 1000 или более тонких одиночных нитей, которые действуют как энергетическая губка, поглощая удар пули и быстро рассеивая эту энергию через соседние волокна. Благодаря тому, что используется больше нитей, удар рассеивается быстрее.Akzo утверждает, что их запатентованная технология Microfilament обеспечивает максимальное поглощение энергии при минимальном весе, повышая при этом комфорт и гибкость.

Akzo Nobel утверждает, что использование Twaron в бронежилете значительно снижает общий вес готового изделия, что делает бронежилет более удобным. Акзо также утверждает, что сшивание панелей, сделанных из слоев Twaron, в значительной степени не требуется и что отсутствие сшивания способствует снижению веса и мягкости материалов бронежилетов, обеспечивая при этом тот же уровень защиты.

В 2000 году Akzo Nobel продала права на торговую марку Twaron компании Teijin Ltd. В 2007 году Teijin переименовала продукт в Teijin Aramid и теперь продает свое арамидное волокно по всему миру под четырьмя различными торговыми марками. Twaron — самый известный и легко узнаваемый бренд.

Дайнема®

Еще одним волокном, используемым в производстве баллистических панелей, является Dyneema®. Как и многие материалы для бронежилетов с необычными свойствами, Dyneema была случайно обнаружена в лаборатории и почти забыта. В 1963 году Альберт Пеннингс и Рон Конингсвельд перестраивали молекулы полиэтилена с помощью процесса кристаллизации.При механическом перемешивании раствора полиэтилена на палочках для перемешивания образовывались кристаллы. Впервые кристаллы полиэтилена образовались при перемешивании, а не при охлаждении. В результате был получен продукт, в котором молекулы были равномерно выровнены, что приводило к очень прочному связыванию между отдельными молекулами. После первоначального открытия Пол Смит и Пит Лемстра из DSM усовершенствовали волокно.

Произведенное в Нидерландах, Dyneema® представляет собой полиэтиленовое волокно с чрезвычайно высоким отношением прочности к весу (веревка Dyneema диаметром 1 мм может выдерживать нагрузку до 240 кг).Волокно достаточно легкое, чтобы плавать на воде, и обладает высокими характеристиками поглощения энергии. Дайнема. На сегодняшний день Dyneema® является одним из самых популярных материалов среди производителей бронежилетов премиум-класса. Технология Dyneema® Force Multiplier — это последняя инновация от DSM Dyneema, благодаря которой жилеты стали на 25% легче.

Бронежилет – обзор

13.2.1.1 Защита туловища

В настоящее время баллистическая стойкость бронежилетов оценивается на различных типах манекенов.Когда пуля из пистолета попадает в бронежилет, она попадает в «паутину» из очень прочных волокон. Эти волокна поглощают и рассеивают энергию удара, которая передается бронежилету от пули, вызывая деформацию пули или «гриб». Дополнительная энергия поглощается каждым последующим слоем материала жилета до тех пор, пока пуля не будет остановлена. Поскольку волокна работают вместе как в отдельном слое, так и с другими слоями материала жилета, большая площадь одежды становится вовлеченной в предотвращение проникновения пули.Это также помогает рассеять силы, которые могут вызвать непроникающие повреждения внутренних органов.

До недавнего времени основные разработки средств индивидуальной защиты туловища солдата были сосредоточены на защите от баллистических и осколочных угроз. Однако недавние разработки и распространение взрывного оружия, основным механизмом поражения которого является избыточное давление взрыва, были признаны серьезной угрозой для солдат. Органы, уязвимые для воздействия избыточного давления взрывной волны, в основном содержат воздух, такие как легкие, слуховая система и желудочно-кишечный тракт.MABIL, занимающийся исследованиями и разработками в области обороны Канады (DRDC), был разработан для помощи в разработке эффективных систем индивидуальной защиты от взрывной нагрузки. Суррогат MABIL представляет собой изображение туловища человека и используется для измерения первичных взрывных повреждений. Новая система защиты таза защищает область таза солдата, уменьшая проникновение взрывной волны грязи и мелкого мусора, а также от осколочных боеприпасов и более крупного мусора.

Тестовый манекен также включает в себя медицинские исследования, которые обеспечивают более точные измерения для прогнозирования скелетных травм пассажиров во время взрывов под кузовом.Во время взрыва, особенно при взрыве под автомобилем, сила создает волну давления, и солдаты на пути этой энергии подвергаются риску травм головы, спины, поясницы и таза. Армия США представила свой первый манекен для взрывных испытаний. Манекен поможет разработать новые транспортные средства, достаточно прочные, чтобы выдержать взрыв. Манекен содержит десятки высокотехнологичных датчиков и будет использоваться для создания танков и других транспортных средств, способных выдерживать бомбовые удары.

Взрыв создает волну избыточного давления, которая распространяется в воздухе со сверхзвуковой скоростью и обычно создается детонацией взрывчатого вещества.Взрывные волны характеризуются пиковым избыточным давлением и продолжительностью положительной фазы, что вызывает повреждение органов, содержащих воздух, таких как легкие, слуховая система и желудочно-кишечный тракт. В настоящее время существуют различные методы оценки качественных и количественных характеристик новых средств защиты от взрывного оружия. Для оценки травм туловища и головы при взрывной нагрузке используется MABIL (Bouamoul, Williams, & Levesque, 2007), который представляет собой изображение туловища человека и был разработан DRDC Valcartier (Anctil et al., 2004). Полное описание суррогата MABIL дано Anctil et al. (2004), а на рис. 13.1 показан полный прототип манекена DRDC MABIL с опорой на шею и бедра.

Рисунок 13.1. Заменитель DRDC MABIL (Bouamoul et al., 2007).

Источник: Anctil, B., Keown, M., Williams, K., Manseau, J., Dionne, J.P., Jette, F.X., Makris, A. (2004). Разработка манекена для оценки вывода из строя и летальности при взрыве. На симпозиуме по системам индивидуальной защиты , Нидерланды (стр.332–344). Авторское право Ее Величества Королевы Канады в лице Министра национальной обороны 2005 г.

Этот заменитель туловища MABIL изготовлен из вязкоупругого полиуретана Shore A 70 (PU70) (Cooper, 1996). В ходе исследования была разработана и проверена упрощенная модель конечных элементов (КЭ) MABIL для исследования и прогнозирования реакции на избыточное давление взрыва. Численная модель состояла из упрощенного трехмерного среза манекена MABIL, снятого на уровне середины грудины и подвергшегося различным взрывам.В целом численное ускорение и скорость грудной клетки были выше, чем экспериментальные. Однако соотношение между численной и экспериментальной скоростью стенки грудной клетки было одинаковым во всем диапазоне исследованных взрывных нагрузок. Исследование также подтвердило механический отклик модели MABIL FE с использованием результатов экспериментов с мембраной DRDC MABIL. Хотя численные результаты отличались от экспериментальных, соотношение между экспериментальными и численными результатами для различных сценариев взрыва было постоянным, что позволяет предположить, что используемая конститутивная модель занижает жесткость полиуретана, используемого для изготовления заменителя.Реакцию DRDC MABIL FE на взрывную волну также сравнивали с моделью туловища человека FE, и во всех случаях реакция модели MABIL FE была выше, чем модель туловища человека FE.

Угроза террористов-смертников в Соединенных Штатах растет, поэтому необходимо определить безопасное расстояние между террористом-смертником и службами экстренного реагирования. В исследовании Демпси (2010) на разных расстояниях от зарядов взрывчатки были проведены измерения летальных исходов или ранений, такие как избыточное давление взрыва, проникновение осколков, ускорение всего тела, тупая травма от нагрузки давлением и попадание щита в сотрудников правоохранительных органов.Все эти измерения были сделаны с помощью автономных манекенов летального действия, называемых Ironman.

Затем данные Ironman были проанализированы для определения вероятности гибели/несчастных случаев среди сотрудников правоохранительных органов на разных расстояниях от зарядов взрывчатого вещества разного размера. Эти анализы были сокращены для изучения предварительных критериев безопасного расстояния. Для определения минимального безопасного расстояния между сотрудниками правоохранительных органов и террористами-смертниками были измерены различные смертельные повреждения на моделируемых сотрудниках правоохранительных органов во время детонации заряда взрывчатого вещества (со шрапнелью и без осколков), надетого на смертника.Манекены Ironman были размещены там, где реагирующие офицеры столкнутся с наибольшей угрозой взрыва самодельных взрывных устройств, переносимых человеком (PBIED). Для этого начального исследования было проведено двенадцать испытаний и одно калибровочное испытание. Один Ironman испытал взрывную среду с баллистическим щитом Minuteman III-A, тогда как другой Ironman испытал то же самое без щита. Щит представляет собой складной баллистический щит, производимый Patriot 3 только для защиты от огнестрельного оружия.Ironman предоставил данные о летальности/травмах, чтобы определить безопасное расстояние от щита со щитом и без него. Во время испытаний обе системы Ironman располагались на одинаковом расстоянии от заряда взрывчатого вещества и всегда на расстоянии 12 дюймов друг от друга (плечом к плечу). Результат первоначальной серии испытаний показывает, что с тестируемой переменной не было установлено «безопасное» расстояние. На высоте 60 футов все измеренные повреждения были незначительными, за исключением пробития осколками. В ходе их ограниченных испытаний испытанное баллистическое снаряжение Типа III, казалось, останавливало большую часть осколков PBIED на этом расстоянии.Однако следует отметить, что скорости осколков все еще высоки на высоте 60 футов и высока вероятность травм при поражении незащищенного участка.

В руководстве для костюма EOD 9 костюм был оценен на предмет взрывных устройств с помощью автомобильных манекенов для краш-тестов модели HYBRID II (костюм EOD 9 Bomb, 2010). Перед испытанием манекены помещались на специально разработанное позиционирующее устройство и удерживались в этом положении с помощью закрепленной стальной трубы малого диаметра, продетой под каждую подмышку.Эти манекены могут отступить назад, когда их ударит взрывная сила, как естественная реакция. Манекены были оснащены датчиками давления для измерения избыточного давления взрыва, передаваемого под костюмом EOD 9, расположенным на груди. Были использованы два режима взрыва. В первом манекен стоял на коленях перед сферическим зарядом C4 массой 0,567 кг на высоте 0,70 м с отступом 0,60 м, тогда как во втором использовался заряд C4 массой 10 кг, упакованный в квадратную цилиндрическую форму, расположенную на высоте 1 м с горизонтальным зазором 3 м. .Результаты показывают, что костюмы EOD 9 обеспечивают снижение пикового избыточного давления в груди на 96 % при столкновении с небольшим зарядом на близком расстоянии, тогда как среднее снижение избыточного давления на грудную клетку составило не менее 87 % при столкновении с более крупным зарядом на расстоянии 3 м.

Хамфри, Си и Фолкнер (2008) разработали методологию оценки летальности и побочного ущерба для программы боеприпасов с точечной летальностью (FLM), которая представляет собой новое не осколочное высокоточное оружие с механизмами поражающего действия, которые отличаются от основного осколочного действия. эффекты урона для традиционного оружия.Медицинская и военная документация была изучена, чтобы вывести критерии летальности для четырех механизмов повреждения FLM и разработать рекомендации по устранению комбинированных эффектов. Критерии были успешно применены для оценки военной полезности FLM, и была проведена предварительная проверка процедур. Программа FLM проводилась для оценки военной полезности высокоточного оружия с точечным наведением. Оружие FLM было разработано специально для поражения важных целей, сводя при этом к минимуму побочный ущерб за пределами области фокусировки.Оружие FLM сочетает в себе две технологии, чтобы предложить более локализованный механизм поражения по сравнению с существующей боеголовкой в ​​стальном корпусе, которая имеет эффект осколков на расстоянии 2000 футов или более. Во-первых, в технологии многофазных взрывчатых веществ используется вольфрамовая начинка для увеличения веса взрывчатого вещества и усиления взрыва в ближнем поле по сравнению с обычными взрывчатыми веществами. Во-вторых, корпус, окружающий вольфрамовый наполнитель, состоит из углеродного волокна, для разрыва которого требуется меньше энергии, чем для сопоставимого стального корпуса.При детонации композит распадается на мелкие неметаллические волокна, что сводит к минимуму последствия осколков боеголовки.

Баллистические жилеты состоят из таких материалов, как кевлар или керамика, тяжелые и жесткие, что мешает солдату выполнять работу. Для повышения комфорта при ношении и эффективности работы баллистических жилетов необходимо расширить распределение давления и снять нагрузку с участков тела, подверженных высокому давлению. Wettenschwiler, Annaheim, Stampfli и Rossi (2012) использовали анатомическую модель (манекен), оснащенную датчиками давления, для исследования нагрузки баллистических жилетов при высокой нагрузке на части тела.Поскольку манекен способен совершать вертикальные движения и частоты, соответствующие маршевым скоростям до 6 км/ч, модель позволяет выполнять статические (стоя) и динамические измерения (маршевые). Нагрузка измерялась на плече, бедре и груди во время статических и динамических (марш-бросок со скоростью 4,5 км/ч на беговой дорожке) экспериментов, и было обнаружено, что нагрузка баллистических жилетов была немного увеличена во время динамических испытаний по сравнению со статическими испытаниями. Различий между разными частями тела не наблюдалось.

Функциональная и геометрически упорядоченная титановая композитная броня

Проектирование и обработка титановой композитной брони

1: Броня Ти

Титан уже давно признан превосходным материалом для многих боевых систем и компонентов за счет отличного сочетания характеристики. Обладает высоким соотношением прочности к весу, отлично эффективность баллистической массы и устойчивость к коррозии. Однако высокая стоимость и ограниченная доступность титана ограничивают его использовать только для самых важных приложений, таких как в высоких самолет производительности.Чтобы устранить эти ограничения, Министерство обороны США, DARPA и производители титанового порошка недавно предприняли программы по разработке недорогие порошки титана и титановых сплавов, имеющие порошковую металлургию (PM) класс качества. Различные исследования показали, что эти порошки могут консолидироваться в твердом состоянии с образованием полностью плотных металлов, соответствуют военным и промышленным требованиям. В тематических исследованиях исследовать производство титановых компонентов для военных наземных транспортных средств с использованием обработки PM, высококачественные детали были изготовлены с расчетная экономия затрат не менее 50% по сравнению с традиционные методы обработки расплава, которые в настоящее время используются для производство титана.

Механические свойства P/M Ti

Механические свойства P/M Ti соответствуют требованиям ASTM Спецификации B-348-09 и MIL-T-9047G.

Микроструктура P/M Ti

Типичная микроструктура α/β Ti-6Al-4V, наблюдаемая с консолидированным порошком Армстронга.

Баллистические испытания P/M Ti

Передняя и задняя часть V 50 Тестовая пластина из твердого тела вакуумное горячее прессование порошка Armstrong Ti-6Al-4V.Баллистический производительность пластины П/М Ti-6Al-4V оказалась эквивалентной стандартная кованая бронеплита против угрозы APM2 калибра 30 кал.

Хорошая баллистическая ударопрочность и высокое соотношение прочности к весу сделать титан бесценным для Министерства обороны в то время, когда боевые системы требуется, чтобы превзойти предыдущие поколения оборудования, особенно с точки зрения мобильности, быстрого развертывания и защиты от самодельные взрывные устройства, а также обычные боеприпасы. Земля боевые системы, которые были спроектированы и построены с широким использованием титана, как правило, достигают 40% общего снижения веса.В В дополнение к улучшенной мобильности, титан предлагает значительное преимущество в снижении расхода топлива. Истребитель последнего поколения самолеты используют высокий процент титана для снижения веса и повысить эффективность использования топлива: 40% на F-22 Raptor и 20% на F-35 Совместный ударный истребитель. Даже новые коммерческие авиалайнеры, такие как Боинг 787 широко использует титан в сочетании с композиты из углеродного волокна для улучшения расхода топлива на 20% экономика.

Сплав Ti-6Al-4V обеспечивает превосходную баллистическую защиту при по сравнению с обычной катаной гомогенной броней по весу (RHA) сталь, но она гораздо менее эффективна как по весу, так и по объему. основе, чем современная керамическая броня.Материалы для брони могут быть по сравнению с их массовым коэффициентом полезного действия, E m . E м отношение веса стали RHA к весу альтернативной брони материал, необходимый для предотвращения идентичных угроз. E м из Ti-6Al-4V составляет около 1,5, а E m из карбида бора (B4C) керамический 3. Это означает, что если он занимает 3 фунта. из стали RHA для упора заданной угрозы, то такая же защитная способность может быть достигнута с 2 фунтами.из Ti-6Al-4V или с 1 фунтом брони B4C. Но Керамика хрупкая и может быть дорогостоящей, что делает ее менее привлекательной для комбинированные структурные и защитные приложения.

Броня из титана и других металлов обеспечивает поражение закаленных (броня пробивные) баллистические угрозы в первую очередь за счет поглощения энергии пластическая деформация и сдвиг брони, а также трение между баллистический снаряд и броневой лист.

Баллистический механизм поражения металлической брони

Напротив, керамические броневые материалы достигают поражения за счет деформации. и разрушения снаряда и работой разрушения в случаях где керамическая пластина сломана.

Баллистический механизм поражения керамической брони

Путем объединения керамического материала с титаном для формирования композита структуре, должна быть возможность комбинировать различные поражения механизмов и производить усиленный броневой материал. Путем притупления и/или разрушение снаряда при первоначальном ударе о композит, намного больше энергии будет затрачено в последующем процессе проникновения через оставшуюся толщину брони.Эта улучшенная производительность может использоваться либо для повышения уровня защиты, либо для уменьшения количества необходимой брони по сравнению с базовой конфигурацией. Однако, сочетание металлического титана с керамическими порошками, вставками или пластинами трудно, если не невозможно, при использовании обычной обработки расплава. В первую очередь это связано с химической реактивностью расплавленного металла. температуры (>1700 C), различия в удельной массе, которые приводят к в фазовом разделении и различиях в тепловом расширении коэффициент, который может привести к большим межфазным напряжениям достаточно, чтобы деформировать или срезать материалы во время охлаждения.Пудра металлургическая обработка в твердом состоянии может свести к минимуму или устранить эти проблемы.

2: обработка титанового композита

Мы используем недавно доступные недорогие порошки титана в твердом состоянии. методы консолидации порошковой металлургии и недавно установленные современные прямые производственные возможности в ORNL для исследовать изготовление композитных материалов из титана / керамики и характеристики. Компьютерное моделирование используется в итеративном процессе, чтобы помочь при проектировании композитных конструкций и для прогнозирования материала характеристики.Используются две технологии изготовления:

Функционально классифицированные композиты

Порошковая обработка обеспечивает способ изготовления композитной системы. который мог бы сочетать в себе желаемые свойства бронекерамики (высокая прочность на сжатие, очень высокая твердость и малый вес) с превосходные структурные свойства консолидированного титана, образуя исключительный конструкционный материал, который включает улучшенные баллистические возможности защиты. Рассматриваемые керамические материалы включают бор карбид (B 4 C) и карбид кремния (SiC), два из текущих монолитных керамические бронематериалы.Кроме того, диборид титана (TiB2) также исследованы. Он химически совместим, и оба конкретных сила тяжести и коэффициент теплового расширения хорошо сочетаются с Ти-6Ал-4В. Содержание керамики в композитах может постоянно меняться. сортируется через титановую матрицу или локально концентрируется в желаемом областях, например вблизи поверхности удара.

Функционально классифицированные композиты

Функционально дифференцированные броневые плитки могут быть изготовлены путем наслоения титана. и смеси керамического порошка, имеющие различные соотношения металла и керамики.Затем слои объединяются в прочную ламинированную структуру с помощью горячее прессование. Эти градуированные плитки брони были показаны значительно повысить сопротивляемость баллистическим пробиваниям. А макрофотография поперечного сечения градуированной композитной конструкции из титана и керамики показано на рисунке ниже.

Многослойные градуированные смеси
Микроструктура B 4 C Добавлено в Ti-6Al-4V

Сложная геометрическая также возможны договоренности, особенно при использовании прямого производственные возможности ORNL, в том числе Precision Optical Производство (Оберн-Хиллз, Мичиган) системы лазерного напыления и Arcam Система электронно-лучевого напыления AB (Швеция).Наше предположение состоит в том, что геометрические узоры в материале брони могут взаимодействовать с ударная волна, которая генерируется при ударе и усиливает баллистическую представление. Различные комбинации соотношения металла и керамики и распределение частиц было изучено.

Бронеплитки со сложным геометрическим интерфейсом между титаном и композитный материал титан/керамика может быть изготовлен с использованием сочетание прямого изготовления и горячего прессования. Пример такая структура показана ниже, где система ARCAM была используется для построения структуры Ti-6-4 непосредственно из файла САПР.То разрыв в конструкции был впоследствии заполнен титаном/керамикой композитный порошок, а затем горячее прессование для консолидации и соединения слоев броневой плитки.

Титановая конструкция, созданная системой ARCAM

Габаритная пластина имеет на внутренней стороне сложный геометрический рисунок. поверхности. Вид сбоку показывает зазор, образованный проволочными связками.

На изображении ниже показано поперечное сечение плитки брони после разрыва. был заполнен композитным материалом и подвергнут горячему прессованию до полного закрепить многослойную структуру.

Консолидированная многоуровневая структура

Измерения твердости и прочность используются как индикаторы баллистической пробиваемости сопротивления, но в конечном счете о характеристиках брони судят по баллистические ударные испытания, которые проводятся ORNL и Wackenhut сотрудников Центрального учебного центра. Мы стремимся к минимальному улучшению E м с 1,5 до 2,0. Это соответствует уменьшению веса 50 % по сравнению со сталью RHA и 25 % по сравнению с обычной кованая титановая пластина.

Гибридные композиты

В большинстве передовых систем брони используются комбинации разнородных, но бесплатные материалы для достижения оптимальной производительности. Для Например, бронежилет солдата включает в себя керамическую пластину, которая с несколькими слоями баллистической ткани, такой как кевлар. Однако объединение металлического титана с керамическими пластинами в единое целое структурная система имеет несколько осложнений, если попытаться использовать обычная обработка расплава. Химическая активность, различия в удельный вес и несоответствие теплового расширения между металлом и керамика могут сделать изготовление качественных гибридных композитов очень трудно, если не невозможно.Большинство из этих проблем несовместимости можно устранить, используя порошок Ti и перерабатывая его в твердый состояние. Наличие твердой керамики затупит и, возможно, разрушает входящий снаряд, когда он ударяется о поверхность пластины, таким образом требует гораздо большей рабочей энергии, которую снаряд должен затратить в процесс попытки пробить оставшийся титан/керамику структура. Мы изучаем производительность вариантов многослойный гибридный композит, такой как: поверхностный слой керамики, одиночный керамический слой, встроенный в титановую матрицу, и несколько чередующихся слои.

Многослойные гибридные композиты

Все эти вариации включают геометрические узоры либо в размещении слоев или на интерфейсах слоев. Для разработки используются компьютерные исследования. многоуровневые системы, включая включение градуированных интерфейсов и благоприятные остаточные напряжения в конструкциях. Тестирование и оценки аналогичны методам, используемым для функциональной оценки композиты.

3: Аддитивное производство титановой композитной брони

Электронно-лучевая плавка

Электронно-лучевая плавка, процесс, разработанный ARCAM, использует высокую мощность электронный пучок для расплавления металлических порошков.Чистая форма компоненты изготавливаются непосредственно из компьютерных моделей. ОРНЛ это работа с ARCAM для разработки и внедрения мониторинга процессов на месте и управление с обратной связью, чтобы расширить технологию для дополнительных материалов и увеличить скорость обработки.

Окриджская национальная лаборатория работает с производителями оборудования для аддитивного производства и заканчивает пользователям революционизировать способ проектирования и создания продуктов. Наш исследования и разработки в этой важнейшей области позволяют возможностей для настройки продукта, повышения производительности и многофункциональность.

Видео процесса ARCAM
ARCAM Создание сетчатого шара

 

границ | Баллистические характеристики мягких и твердых бронежилетов на основе натуральных волокон – мини-обзор

Введение

Древние бронежилеты изготавливались из растительных волокон или шкур животных. После появления металлических материалов доспехи стали изготавливаться в виде пластин из железа, меди и стали. Тем не менее, инновации в материаловедении в 20-м веке привели к открытию высокоэффективных синтетических волокон и их композитов (Hani et al., 2012). Полимерные композиты, армированные синтетическим волокном, обладают многими преимуществами, такими как более высокая удельная прочность, жесткость, коррозионная стойкость и улучшенные усталостные свойства по сравнению с обычными металлическими материалами.

Полимерные композиты на основе арамидного волокна широко используются в баллистических устройствах, таких как пуленепробиваемые шлемы, бронежилеты и другие системы брони, благодаря их способности противостоять снарядам с высокой кинетической энергией. Несмотря на то, что эти арамидные волокнистые композиты обладают более высокой удельной прочностью, ударной вязкостью и коррозионной стойкостью, большинство волокон изготавливается из нефтяных ресурсов (Naveen et al., 2019). Истощение нефтяных ресурсов побуждает исследователей найти устойчивую замену. Более того, утилизация арамидного волокна загрязняет окружающую среду (Jesuarockiam et al., 2019). Следовательно, крайне важно найти материал, альтернативный искусственному синтетическому волокну для применения в броне.

Использование натуральных волокон поощряется законом об окончании срока службы в Европе и Азии (Holbery and Houston, 2006). Основными преимуществами использования натуральных волокон являются низкая плотность, неабразивность, некоррозионность, присущая биоразлагаемость, низкая стоимость, более высокая удельная прочность и жесткость, легкодоступность и возможность вторичной переработки.Более того, по сравнению со стоимостью коммерческого броневого материала (Dyneema) натуральные волокна могут снизить стоимость до 70%. Были изучены возможности использования натуральных волокон для баллистических целей (Бензаит и Трабзон, 2018; Монтейро и др., 2019). Было обнаружено, что растительные волокна или натуральные волокна могут служить альтернативой и устойчивой заменой синтетическим волокнам как в панелях с мягкой броней, так и в многослойной броневой системе (MAS).

Баллистический удар создает ударные волны, которые могут вызвать серьезные травмы у солдат (Naveen et al., 2019). MAS — это эффективная система индивидуальной защиты от баллистических угроз с высокой кинетической энергией (калибр 7,62 мм). Как правило, MAS состоят из керамики (SiC), композитов (кевлар/эпоксидная смола) и металла (Al). С другой стороны, монолитные бронежилеты из арамидных тканей или стали требовали большой толщины. В первую очередь это влияет на мобильность и удобство владельца. Следовательно, комбинация керамики, композитов и металла может быть эффективным решением.

Целью этого обзора является анализ баллистических характеристик с точки зрения поглощения энергии, предельной скорости и глубины вдавливания мягкой и многослойной системы брони на основе натуральных волокон.Кроме того, в этом обзоре рассматриваются различные типы бронежилетов, различные стандарты испытаний брони в соответствии со стандартами NIJ.

Классификация бронежилетов

Как правило, для производства эффективных бронежилетов использовались различные методы изготовления в зависимости от типа угрозы и скорости. На рис. 1 показаны различные типы и методы изготовления бронежилетов. Личные доспехи можно разделить на мягкую броню и жесткую броню. Мягкие бронежилеты подразделяются на шитые и жесткие.Прошитая броня состоит из нескольких слоев ткани до 50 слоев и весит менее 4,5 кг, в то время как жесткие панели брони были изготовлены из кевларовой ткани, армированной эпоксидной матрицей (Naveen et al., 2018). Как правило, панели жесткой бронежилеты изготавливались с использованием простого метода ручной укладки с последующим горячим прессованием при температуре 105°C и давлении 275 бар в течение 1 часа. Мягкий бронежилет должен выдерживать скорость удара до 500 м/с. MAS изготавливаются из различных комбинаций, таких как керамика/композиты, керамика/металл, композиты/металл и керамика/композиты/металл.Керамика/композиты/металл широко используются в оборонных секторах. Керамика хорошо известна своими баллистическими характеристиками и использовалась в качестве поражающей поверхности для повышения эффективности многослойной брони. Второй композитный слой поглощает и рассеивает кинетическую энергию баллистических угроз или снарядов. Арамидные ткани (Kevlar™ и Twaron™) и полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы (Spectra™ и Dyneema™) являются наиболее часто используемым вторым слоем многослойной брони.Третий металлический слой дополнительно останавливает энергию удара, переносимую снарядом. Эти три слоя были соединены полиуретановыми клеями (Monteiro et al., 2016).

Стандарты и испытания

Панели брони должны останавливать снаряд и поглощать кинетическую энергию снаряда в соответствии со стандартами NIJ (0101.06) IIA, II, IIIA, III и IV. Скорости для разных уровней следующие: уровень IIA (373 м/с), уровень II (436 м/с), уровень III (448 м/с), уровень IIIA (847 м/с) и уровень IV (878 м/с). /с).Баллистические испытания исследуют поглощение энергии, баллистический предел и глубину вмятины или тупой травмы. Различные варианты баллистических предельных скоростей: V 0 (максимальная скорость без пробития), V 50 (50% вероятность полного пробития) и V 100 (100% пробитие) (Навин и др., 2018). Баллистический предел и поглощение энергии можно рассчитать с помощью уравнений 1, 2

Eabs=mvs2 -mvr22, (2)

, где В с — скорость удара; V r – остаточная скорость.

Во время баллистических испытаний в соответствии со стандартами NIJ система многослойной брони должна быть закреплена на блоке ROMA Plastilina или глиняном свидетеле. Этот глиняный свидетель имитирует человеческое тело, защищенное многослойной броней, и должен выдерживать ударные волны до стандартного предела сигнатуры задней поверхности в 44 мм. Глубина вдавливания в блоке ROMA Plastilina приведет к серьезной тупой травме (Monteiro et al., 2016).

Композитные конструкции в течение срока службы подвергаются различным условиям нагружения.Однако композитные панели для брони и защитных конструкций должны противостоять снарядам с высокой кинетической энергией и баллистическим угрозам (Naveen et al., 2018). В зависимости от скорости удар можно разделить на четыре различных типа, таких как; 1) удар с низкой скоростью (<30 м/с), 2) удар с высокой скоростью (30–200 м/с), 3) баллистический удар (>200 м/с) и 4) удар с высокой скоростью (15000 м/с). (Loganathan et al., 2019) При низкоскоростном ударе период контакта снаряда или ударника больше по сравнению с продолжительностью самой низкой колебательной моды.Ударные волны движутся к краям композитной панели, вызывая ее полный колебательный отклик. Наоборот, при баллистическом или высокоскоростном ударе продолжительность контакта ударника намного меньше, чем продолжительность контакта низшей моды вибрации. С другой стороны, при сверхскоростном ударе цель ведет себя как жидкость.

Система мягкой брони на основе натуральных волокон

Гибридные композиты обеспечивают превосходные свойства. Различными гибридными комбинациями являются следующие: 1) две или более армирующих фаз, встроенных в одну непрерывную фазу (матрицу), 2) одна армирующая фаза, встроенная в две или более матриц, 3) два или более армирующих слоя, включенных в несколько матриц.Основное преимущество гибридных композитов заключается в том, что преимущества одного типа компонентов могут превосходить ограничения других компонентов. Гибридные баллистические панели состоят из двух или более высокоэффективных синтетических волокон.

Гибридные ламинированные композиты на основе синтетических/целлюлозных волокон сочетают в себе преимущества отдельных слоев. Замена кевларовой ткани в бронежилетах экологически безопасным легким материалом вместе с улучшенным поглощением и рассеиванием кинетической энергии стала интересным подходом к улучшению баллистических характеристик бронежилетов (Naveen et al., 2019). Волокна, обладающие более высокой баллистической стойкостью и меньшей плотностью, являются наиболее перспективной альтернативой кевларовой ткани.

Гарисия и др. изучали влияние различной объемной доли волокон Piassava (10, 20, 30, 40 и 50 Vf) на поглощение энергии и предельную скорость композитов волокна Piassava/эпоксидной смолы с использованием 7,62-мм пули M1 с цельнометаллической оболочкой и массой 9,7 г. Было замечено, что образцы композитов с 10 Vf волокна Писсава продемонстрировали превосходные баллистические характеристики по сравнению с Кевларом™ (Garcia Filho et al., 2020).

Навин и др. (2018) исследовали баллистические характеристики кевлара, гибридного кевлара/кокосовой оболочки и эпоксидных композитов на основе кокосовой оболочки. Диапазон скоростей находился в пределах от 300 до 330 м/с. Двухступенчатая газовая пушка вместе с высокоскоростной камерой использовалась для определения скорости удара и остаточной скорости снаряда. Было замечено, что кокосовая оболочка может выступать в качестве эффективной альтернативы кевларовой ткани в эпоксидных композитах для баллистических применений.Также было обнаружено, что умеренные межфазные свойства необходимы для достижения лучших баллистических характеристик. Однако добавление нанопластинок графена в композиты оболочки из кевлара/кокоса не показало значительного улучшения баллистических характеристик из-за улучшенного межфазного взаимодействия, которое не подходит для баллистических применений (Naveen et al., 2019).

Композиты FRP для высокоскоростного удара или баллистических применений требуют высокой удельной прочности и жесткости, ударопрочности, трещиностойкости и низкой плотности.Интересно, что требования к баллистическим композитам отличаются от других конструкционных слоистых композитов. Свойства баллистических композитов включают умеренную адгезию волокна к матрице, более высокую нагрузку на волокно, умеренную пропитку волокна и наличие пустот. Кроме того, форма и размер снаряда играют важную роль в поглощении энергии, баллистическом пределе и сроке службы бронежилета (Naveen et al., 2018). С другой стороны, баллистические характеристики бронежилета также зависят от волокна. нагрузка, характер или архитектура переплетения, толщина панели и последовательность слоев.Было обнаружено, что волокна проявляют различные режимы разрушения в зависимости от их структуры слоев и расположения в направлении толщины, когда они подвергаются баллистическому удару. Во время баллистического удара верхний слой баллистической панели разрушился при сдвиге, в то время как нижний слой разрушился из-за разрушения при растяжении. Следовательно, при гибридизации различных материалов оптимизированная последовательность слоев различных пластин использует преимущества отдельных компонентов и, следовательно, улучшает баллистические характеристики композитной панели (Naveen et al., 2018). В таблице 1 показаны опубликованные в литературе сведения о баллистических характеристиках гибридных синтетических/натуральных композитов.

ТАБЛИЦА 1 . Баллистические характеристики мягкой и твердой брони на основе натуральных волокон.

Система многослойной брони на основе натурального волокна

В настоящее время предпочтение отдается комбинации керамической, композитной и металлической брони из-за ее совокупных преимуществ, таких как баллистическая эффективность, малый вес и стоимость (Monteiro et al., 2015). Как правило, в качестве среднего слоя использовались композиты на основе синтетических волокон.Тем не менее, чтобы сократить использование синтетических волокон, в полимерную матрицу включают материалы на основе натуральных волокон. Кроме того, в качестве среднего слоя использовались полимерные композиты, модифицированные нанонаполнителем, и полимерные композиты, армированные волокном, покрытые нанонаполнителем. Третий металлический слой дополнительно останавливает энергию удара, переносимую снарядом.

Было проведено несколько исследований по включению композитов из натуральных волокон в качестве промежуточного слоя в систему многослойной брони.В Таблице 1 показаны литературные источники о многослойной броневой системе на основе натуральных волокон. Рекомендуемая глубина отступа или подписи на задней стороне в соответствии со стандартом NIJ составляет 44 мм (Luz et al., 2020). сравнил многослойную броню на основе композита ананас/эпоксидная смола с жесткой броневой пластиной на основе динема. Для каждого испытания использовался калибр 7,62 мм со скоростью удара 849 м/с. Расстояние между многослойной броневой мишенью и испытуемым оружием составляло около 15 м. Они заметили, что композиты из волокон листьев ананаса могут эффективно заменить диниму, поскольку ее задняя поверхность имеет сигнатуру 26 мм (<44 мм).

Исследователи исследовали баллистические характеристики многослойной системы защиты на основе ткани рами и эпоксидных композитов. Ткань рами с разным объемом была встроена в эпоксидную матрицу, а образцы композита были включены в качестве среднего слоя в многослойную систему брони. Баллистические испытания проводились калибром 7,62 мм на скорости 849 м/с. Результаты показали, что система многослойной брони на основе ткани рами демонстрирует на 10-20% меньшую сигнатуру задней поверхности или тупую травму по сравнению с системой многослойной брони на основе кевлара/эпоксидных композитов (Monteiro et al., 2016). Точно так же тупая травма или признаки задней поверхности нескольких многослойных доспехов на основе натуральных волокон сравнивались друг с другом (таблица 1). Из критического сравнения становится ясно, что устойчивые материалы на основе растительных волокон могут быть эффективной альтернативой искусственным синтетическим волокнам.

Заключение

Несколько исследователей изучали возможность использования мягких и жестких бронежилетов на основе натуральных волокон. Были сделаны следующие выводы;

• Энергопоглощение и баллистический предел полимерных композитов, армированных натуральными волокнами, почти соответствуют высокоэффективным арамидным тканевым композитам.

• Ударная поверхность композитных панелей должна быть спроектирована таким образом, чтобы выдерживать забивание при сдвиге, тогда как тыльная сторона должна выдерживать разрушение при растяжении.

• Основное различие между мягкими и жесткими бронежилетами заключается в том, что мягкая/жесткая броня должна выдерживать скорость удара 500 м/с, тогда как система многослойной жесткой брони должна выдерживать удар снаряда со скоростью более 500 м/с. при ношении в сочетании с мягкой броней.

• Системы многослойной брони на основе натурального волокна показали меньшую глубину вдавливания по сравнению с многослойной броней на основе кевлара.

Таким образом, можно сделать вывод, что устойчивые бронепанели на основе натуральных волокон могут эффективно использоваться как в мягких, так и в многослойных жестких бронежилетах.

Рекомендации на будущее

• В соответствии со стандартами уровня 3 NIJ панель брони не должна разрушаться после шести выстрелов. Тем не менее, большинство твердых доспехов на основе натуральных волокон были испытаны только на один выстрел. Необходимы обширные исследования для улучшения баллистических характеристик многослойной брони на основе натуральных волокон с целью коммерциализации бронепанелей.

• С другой стороны, средний композитный слой был изготовлен из биоразлагаемых полимерных композитов. Благодаря экологическому законодательству и осведомленности о создании зеленой брони исследователи стали использовать биоразлагаемые полимерные композиты.

• Характеристики армирующих панелей на основе натуральных волокон могут быть улучшены с помощью жидкости-загустителя или многофункциональных нанонаполнителей.

Вклад автора

Нью-Джерси инициировал и написал рукопись при участии MS; JK и SA собрали данные и проверили рукопись.

Финансирование

Авторы хотели бы поблагодарить Universiti Putra Malaysia за финансовую поддержку через Geran Putra Berimpak (GPB-9668200).

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Мы благодарим Школу машиностроения VIT университета Индии, Департамент аэрокосмической техники, Инженерный факультет Университета Путра Малайзии и Лабораторию биокомпозитных технологий Института тропического лесоводства и лесопродукции (INTROP) Университета Путра Малайзия за делать это исследование.

Ссылки

Бандару А.К., Патель С., Сачан Ю., Алагирусами Р., Бхатнагар Н. и Ахмад С. (2016). Реакция на удар с низкой скоростью трехмерных угловых замков из полипропиленовых композитов, армированных кевларом/базальтом. Матер. Дес. 105, 323–332. doi:10.1016/j.matdes.2016.05.075

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Бензайт З. и Трабзон Л. (2018). Обзор недавних исследований материалов, используемых в полимерно-матричных композитах для бронежилетов. Дж. Компос. Матер. 52 (23), 3241–3263. doi:10.1177/0021998318764002

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Braga, F. d. O., Bolzan, L.T., Ramos, FJHTV, Monteiro, S.N., Lima, É. П. и Сильва, Л. С. d. (2017). Баллистическая эффективность многослойных броневых систем из полиэфирных композитов сизалевого волокна. Матер. Рез. 20, 767–774. doi:10.1590/1980-5373-MR-2017-1002

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Коста, У. О., Насименто, Л.F.C., Garcia, J.M., Monteiro, S.N., Luz, F.S.d., Pinheiro, W.A., et al. (2019). Влияние покрытия из оксида графена на композит из натуральных волокон для многослойной баллистической брони. Полимеры 11 (8), 1356. doi:10.3390/polym11081356

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Круз, Р. Б. д., Лима Младший, Е. П., Монтейро, С. Н., и Лоуро, Л. Х. Л. (2015). Гигантский эпоксидный композит, армированный бамбуковым волокном, в многослойной баллистической броне. Матер. Рез. 18, 70–75.doi:10.1590/1516-1439.347514

Полный текст CrossRef | Google Scholar

da Luz, F.S., Ramos, FJHTV, Nascimento, LFC, da Silva Figueiredo, A.B.-H., and Monteiro, S.N. (2018). Критическая длина и межфазная прочность волокон PALF и кокосового волокна, включенных в матрицу из эпоксидной смолы. Дж. Матер. Рез. Технол. 7 (4), 528–534. doi:10.1016/j.jmrt.2018.04.025

CrossRef Full Text | Google Scholar

де Ассис, Ф. С., Перейра, А. К., да Коста Гарсия Филью, Ф., Лима, Э. П., Монтейро, С. Н., и Вебер, Р. П. (2018). Характеристики джутового нетканого мата, армированного полиэфирной матрицей, в многослойной броне. Дж. Матер. Рез. Технол. 7 (4), 535–540. doi:10.1016/j.jmrt.2018.05.026

Полный текст CrossRef | Google Scholar

de Oliveira Braga, F., Bolzan, L.T., da Luz, F.S., Lopes, PHLM, Lima, É. П. и Монтейро, С. Н. (2017a). Сравнение высокоэнергетической баллистики и разрушения многослойных систем брони с использованием нетканых композитных материалов курауа и арамидных ламинатов. Дж. Матер. Рез. Технол. 6 (4), 417–422. doi:10.1016/j.jmrt.2017.08.001

Полный текст CrossRef | Google Scholar

de Oliveira Braga, F., Bolzan, LT, Lima, É. П. и Монтейро, С. Н. (2017b). Характеристики полиэфирных композитов, армированных натуральным волокном курауа, при ударе пулей калибра 7,62 мм в качестве самостоятельной баллистической брони. Дж. Матер. Рез. Технол. 6 (4), 323–328. doi:10.1016/j.jmrt.2017.08.003

Полный текст CrossRef | Google Scholar

де Оливейра Брага, Ф., Milanezi, T.L., Monteiro, S.N., Louro, L.H.L., Gomes, A.V., and Lima, É. П. (2018). Баллистическое сравнение эпоксидно-арамидных и эпоксидно-арамидных композитов в многослойных броневых системах. Дж. Матер. Рез. Технол. 7 (4), 541–549. doi:10.1016/j.jmrt.2018.06.018

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гарсия Филью, Ф.Д.К., и Монтейро, С.Н. (2019). Волокно Piassava в качестве композитной арматуры с эпоксидной матрицей для баллистической брони. Дж. Оккуп. Мед. 71 (2), 801–808. doi:10.1007/s11837-018-3148-x

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Гарсия Филью, Ф. Д. К., Оливейра, М. С., Перейра, А. К., Насименто, Л. Ф. К., Матеус, Дж. Р. Г., и Монтейро, С. Н. (2020). Баллистическое поведение композитов с эпоксидной матрицей, армированных волокном пьясава, против боеприпасов высокой энергии. Дж. Матер. Рез. Технол. 9 (2), 1734–1741. doi:10.1016/j.jmrt.2019.12.004

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Хани, А., Рослан А., Мариатти Дж. и Мазия М. (2012). Технология бронежилетов: обзор материалов, технологий изготовления и улучшения поглощения баллистической энергии. Trans Tech Publ. 488—489, 806—812.

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Холбери, Дж., и Хьюстон, Д. (2006). Полимерные композиты, армированные натуральными волокнами, в автомобилестроении. Дж. Оккуп. Мед. 58 (11), 80–86. doi:10.1007/s11837-006-0234-2

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Джамбари, С., Яхья, М.Ю., Абдулла, М.Р., и Джавайд, М. (2017). Тканая гибридная пряжа кенаф/кевлар в качестве возможного армированного волокна для антибаллистического композитного материала. Волокна Полим. 18 (3), 563–568. doi:10.1007/s12221-017-6950-0

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Джесуарокиам, Н., Джавайд, М., Зайнудин, Э.С., Тарик Хамид Султан, М., и Яхая, Р. (2019). Улучшенные термические и динамические механические свойства синтетических/натуральных гибридных композитов с графеновыми нанопластинками. Полимеры 11 (7), 1085. doi:10.3390/polym11071085

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Логанатан, Т. М., Султан, М., Гобалакришнан, М. К., и Мутайя, Г. (2019). «Реакция многослойных гибридных композитных материалов на баллистический удар», в Механические и физические испытания биокомпозитов, композитов, армированных волокном, и гибридных композитов . Амстердам, Нидерланды: Elsevier, 171–191.

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Луз, Ф.С. д., Гарсия Филью, Ф. д. К., Оливейра, М.С., Насименто, Л.Ф.К., и Монтейро, С.Н. (2020). Композиты с натуральными волокнами и обычными материалами, применяемые в жесткой броне: сравнение. Polymers 12 (9), 1920. doi:10.3390/polym12091920

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Луз, Ф.С.д., Лима Джуниор, Э.П., Лоуро, Л.Х.Л., и Монтейро, С.Н. (2015). Баллистические испытания многослойной брони с промежуточным эпоксидным композитом, армированным джутовой тканью. Матер.Рез. 18, 170–177. doi:10.1590/1516-1439.358914

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Лус, Ф. С. д., Монтейро, С. Н., Лима, Э. С., и Лима Джуниор, Э. П. (2017). Баллистическое применение эпоксидного композита, армированного кокосовым волокном, в многослойной броне. Матер. Рез. 20, 23–28. doi:10.1590/1980-5373-mr-2016-0951

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Монтейру С. Н., Кандидо В. С., Брага Ф. О., Бользан Л. Т., Вебер Р. П. и Дрелич Дж.В. (2016а). Отходы жмыха сахарного тростника в композитах для многослойной брони. евро. Полим. J. 78, 173–185. doi:10.1016/j.eurpolymj.2016.03.031

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Монтейро, С. Н., Дрелич, Дж. В., Лопера, Х. А. К., Насименто, Л. Ф. К., да Луш, Ф. С., да Силва, Л. К., и др. (2019). Полимерные композиты, армированные натуральными волокнами, применяемые в баллистической многослойной броне для индивидуальной защиты — обзорЗеленая инженерия материалов . Берлин, Германия: Springer.

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Монтейро, С. Н., Лоуро, Л. Х. Л., Триндади, В., Элиас, К. Н., Феррейра, К. Л., де Соуза Лима, Э., и др. (2015). Композиты, армированные натуральным волокном курауа, в многослойной баллистической броне. Металл. Матер. Транс. 46 (10), 4567–4577. doi:10.1007/s11661-015-3032-z

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Монтейро, С. Н., Миланези, Т. Л., Лоуро, Л. Х. Л., Лима, Э. П., Брага Ф.О., Гомеш А.В. и соавт. (2016б).Новый баллистический композит ткани рами, конкурирующий с тканью Kevlar™ в многослойной броне. Матер. Дес. 96, 263–269. doi:10.1016/j.matdes.2016.02.024

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Монтейро, С. Н., Перейра, А. К., Феррейра, К. Л., Перейра, Э., Вебер, Р. П., и Ассис, Ф. С. д. (2018). Характеристики композита из полиэфирной матрицы, армированного джутовой тканью, в многослойной баллистической системе. Полимеры 10 (3), 230. doi:10.3390/polym10030230

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Насименто, Л.FC, Louro, LHL, Monteiro, S.N., Gomes, AV, Junior, É. П.Л. и Марсаль Р.Л.С.Б. (2017a). Баллистические характеристики многослойной брони с эпоксидным композитом, армированным волокнами мальвы», в материалах 3-го Панамериканского конгресса по материалам (Берлин, Германия: Springer).

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Nascimento, LFC, Louro, LHL, Monteiro, S.N., Lima, É. П. и да Луз Ф. С. (2017b). Армированные волокном мальвы эпоксидные композиты в многослойной броне для индивидуальной баллистической защиты. Дж. Оккуп. Мед. 69 (10), 2052–2056. doi:10.1007/s11837-017-2495-3

CrossRef Full Text | Google Scholar

Навин Дж., Джаваид М., Зайнудин Э., Султан М.Т. и Яхая Р. (2018a). Оценка баллистических характеристик гибридных эпоксидных композитов, армированных оболочкой Kevlar®/Cocos nucifera. Дж. Текстиль. Инст. 110 (8), 1–11. doi:10.1080/00405000.2018.1548801

CrossRef Full Text | Google Scholar

Навин Дж., Джавайд М., Зайнудин Э., Султан, М.Т., и Яхая, Р.Б. (2018b). Выбор натурального волокна для гибридных полимерных композитов, армированных кевларом/натуральным волокном, для индивидуальных бронежилетов с использованием процесса аналитической иерархии. Фронт. Матер. 5, 52. doi:10.3389/fmats.2018.00052/full

CrossRef Full Text | Google Scholar

Навин Дж., Джавайд М., Зайнудин Э., Султан М.Т. и Яхая Р. (2019). Влияние нанопластинок графена на баллистические характеристики гибридных эпоксидных композитов, армированных оболочкой из кевлара и кокосового ореха. Текстиль. Рез. J. 89 (21–22), 4349–4362. doi:10.1177/0040517519833970

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Оливейра, М. С., да Коста Гарсия Филью, Ф., Перейра, А. К., Нуньес, Л. Ф., да Луш, Ф. С., де Оливейра Брага, Ф., и др. (2019). Баллистические характеристики и статистическая оценка многослойной брони из эпоксидно-волокнистых композитов с использованием анализа Вейбулла. Дж. Матер. Рез. Технол. 8 (6), 5899–5908. doi:10.1016/j.jmrt.2019.09.064

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Перейра, А.К., Ассис, Ф. С. д., Гарсия Филью, Ф. д. C., Oliveira, M.S., Lima, E.S., Lopera, H.A.C., et al. (2019а). Оценка потерь энергии снаряда в полиэфирном композите, армированном фибровым волокном и тканью. Матер. Рез. 22. doi:10.1590/1980-5373-mr-2019-0146

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Перейра, А. С., де Ассис, Ф. С., да Коста Гарсия Филью, Ф., Оливейра, М. С., да Круз Демосфен, Л. К., Лопера, Х. А. С., и др. (2019б). Баллистические характеристики многослойной брони с промежуточным полиэфирным композитом, армированным натуральной тканью и волокнами. Дж. Матер. Рез. Технол. 8 (5), 4221–4226. doi:10.1007/978-3-030-10383-5_18

CrossRef Full Text | Google Scholar

Роэн, Л. А., Маргем, Ф. М., Монтейро, С. Н., Виейра, К. М. Ф., Мадейра де Араужо, Б., и Лима, Э. С. (2015). Баллистическая эффективность индивидуального эпоксидного композита, армированного волокнами сизаля, в многослойной броне. Матер. Рез. 18, 55–62. doi:10.1590/1516-1439.346314

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Рой, Р., Маджумдар, А., и Бутола, Б.С. (2019). Сравнительное исследование мягких и жестких композитных панелей на основе П-арамида для защитного применения. Волокна Полим. 20, 406–412.

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Яхая Р., Сапуан С., Джаваид М., Леман З. и Зайнудин Э. (2016). Исследование баллистических ударных свойств тканых гибридных композитов кенаф-арамид. Волокна Полим. 17 (2), 275–281. doi:10.1007/s12221-016-5678-6

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Взаимосвязь структура-свойство для высокопрочных материалов

Рисунок 1: Временная шкала старения, объединяющая микрофотографии SEM одиночных сополимерных арамидных волокон со средней прочностью на растяжение для материала, состаренного при 55 °C, относительной влажности 60 % (фиолетовый цвет) и 70 °C, относительной влажности 76 % (оранжевый цвет).Было обнаружено, что волокна, состаренные при 55 °C и относительной влажности 60 %, были повреждены во время обработки в моменты времени 213 и 449 дней, вероятно, из-за того, что состаренный материал был более восприимчив к механическим повреждениям.

Сообщество производителей бронежилетов обычно основывает конструкцию доспехов на эмпирических моделях, которые не связывают напрямую молекулярные свойства с характеристиками. Арамид, арамидные сополимеры и полиэтиленовые волокна представляют собой высокоориентированные анизотропные волокна, требующие специальных методов определения характеристик.Кроме того, исторически были ограничены общедоступные данные о механизмах деградации этих материалов. Фундаментальное понимание влияния свойств материала на краткосрочные и долгосрочные характеристики материала ограничено отсутствием доступных данных. Кроме того, взаимодействующие факторы (например, образование перегибов) не рассматривались в контексте более широкого ухудшения характеристик.

STG проводит и выполняет фундаментальные исследования, чтобы углубить понимание этих высокопрочных материалов, которые могут быть сложными для изучения.Цель этой работы — улучшить понимание сообществом бронежилетов взаимосвязи между свойствами и характеристиками высокоэффективных материалов, используемых в защитных целях. Эта работа относится к трем основным областям проекта, которые включают в себя выяснение механизмов старения высокопрочных волокон и их влияния на свойства материалов, разработку новых измерительных инструментов и процедур для изучения взаимосвязей между структурой и свойствами в высокопрочных материалах, а также углубление понимания в связи между квазистатическими свойствами материала и баллистическими характеристиками.

Выяснение механизмов старения высокопрочных волокон и их влияния на свойства материалов было основным направлением этого проекта в последние годы. Многие различные формы высокопрочных материалов, включая волокна, пряжу, ленты и однонаправленные ламинаты, изучаются с помощью тщательно контролируемых экспериментов по искусственному старению, чтобы понять влияние повышенной температуры и влажности на эти материалы (рис. 2). В рамках этой программы изучаются арамиды, сополимеры арамидов и полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы.В дополнение к обширным публикациям в последние годы (см. ниже) мы также сосредоточились на архивировании данных о свойствах материалов, чтобы помочь другим в сообществе (см. публикации данных ниже).

Рисунок 2: Эволюция прочности пряжи в зависимости от времени старения арамидной пряжи при 70°C, относительной влажности 76% (l) и ожидаемый гидролитический механизм разрыва цепи для этого материала (r).

Общая цель нашей работы состоит в том, чтобы улучшить понимание связи между квазистатическими свойствами материала и баллистическими характеристиками .Используя установленные теоретические модели, мы прогнозируем снижение баллистических характеристик, которое можно ожидать по мере старения (рис. 3). В предстоящей публикации (в настоящее время в печати) эти прогнозы будут сравниваться с экспериментальными измерениями баллистических свойств состарившихся и несостаренных материалов, как показано на рисунке 4. Хотя эти установленные модели хорошо работают для линейно-упругих материалов, они не позволяют правильно предсказать баллистические свойства или нелинейно-упругие свойства. материалы. Изучение этого явления и предложение модификаций этих моделей станет основным направлением нашей работы в ближайшие годы, поскольку нелинейно-упругие материалы все чаще используются в защитных устройствах.

Рисунок 3: Прогнозы удержания V50 для 3 различных арамидных нитей с использованием экспериментальных данных в сочетании с прогнозами установленных моделей деградации. Заштрихованные области представляют неопределенность в прогнозах модели.

Новые инструменты измерения и процедуры для высокопрочных материалов необходимы для изучения этих материалов, которые могут создавать уникальные проблемы при монтаже, захвате и других аспектах механических испытаний. Мы стремимся делиться нашими усилиями по разработке надежных методов характеризации, публикуя документы и видео, чтобы полностью описать наши экспериментальные методы, конструкции захватов и разработку инструментов, а также участвуя в соответствующих органах по стандартизации для дальнейшего распространения наших усилий в этой области среди сообщества высокопрочных материалов. .

Рисунок 4: Эволюция сохранения напряжения, а также экспериментального и прогнозируемого сохранения баллистического предела V50 со временем старения. Броня подвергалась старению в соответствии с протоколом кондиционирования стандарта NIJ Standard 0101.06 «Баллистическая стойкость индивидуальных бронежилетов». Как показывают данные за 10 дней, прогнозируемый показатель V50 является несколько консервативным, преувеличивая изменение баллистических свойств.

 

A Wahab ch 3 [PDF]

* В предварительном просмотре отображаются только некоторые случайные страницы руководств.Вы можете скачать полное содержание через форму ниже.

Глава 3 Броня и материалы для брони Введение Такие металлы, как сталь, алюминий и титан, были основными материалами для брони большую часть последних двух столетий. Металлы считаются макроскопически однородными и изотропными, а информация об их металлургических свойствах задокументирована. Назначение металлов в структурной защите часто двоякое: защита от осколков и, во-вторых, сохранение целостности конструкции.Металлы широко используются для защиты конструкций от взрывов из-за присущей им прочности, ударной вязкости и способности поглощать энергию. Они также полезны из-за их относительно низкой стоимости и гибкости в изменении модулей и пластичности [3, 8]. Сталь обладает многими свойствами, важными для защиты от последствий взрыва, что, безусловно, важно, поскольку сталь является распространенным материалом в конструкциях. Защита, которую он предлагает от осколков, во многом объясняется его твердостью.Однако, как описано выше, обычно существует компромисс между твердостью и структурной целостностью. Многие существующие исследовательские программы были сосредоточены на улучшении структурных свойств стали за счет обеспечения более высокой твердости для сопротивления снарядам. Другие исследования стали сосредоточены на максимизации твердости для лучшей защиты от осколков в неструктурных применениях [9]. Стали разных марок использовались всеми бронетанковыми службами на всех типах военной техники, от броненосцев до бронетранспортеров, от танков до линкоров и самолетов.Сталь имеет недостатки в применении для брони, как и любой класс материалов. Увеличение веса снижает производительность и маневренность и особенно вредно для самолетов. Движущей силой разработки новых броневых материалов является потребность в легких броневых материалах во всех вооруженных силах [10]. Броня была адаптирована к этим изменениям. Алюминий, титан, керамика и композиты с керамической матрицей были оценены и в настоящее время используются в качестве броневых материалов.

3.1 Типы стальной брони При проектировании конструкции баллистической защиты сталь по-прежнему является доминирующим материалом благодаря присущим ей защитным свойствам. Самый простой вид доспехов изготавливается из стали, катается или отливается. Вначале он был почти как котельный лист, достаточно толстый, чтобы останавливать пули и осколки, но с развитием противотанковых орудий и бронебойных снарядов он превратился в тщательно сплавленный толстый однородный слой закаленной стали. Позже, когда твердость и ударная вязкость движутся в противоположных направлениях, компания Armor разработала концепцию стали с лицевой закалкой, чтобы сохранить неизменной ударную вязкость оставшейся толщины [10].

3.1.1 Катаная гомогенная броня Единственной броневой сталью, которая в настоящее время используется для конструкционных применений, является однородная броня (RHA). Предполагаемые параметры высокой прочности и пластичности позволяют поглощать энергию при структурном ударе. Следовательно, желательно сочетание этих двух параметров. Катаная гомогенная броня представляет собой высокопрочную сталь, сочетающую высокую прочность с высокой пластичностью и проходимостью. Эта комбинация получена путем контролируемой прокатки и термообработки, что увеличивает баллистическую прочность.Катаная гомогенная броневая сталь имеет микроструктуру в целом однородную по всему сечению [11]. Катаная гомогенная броня имеет плотность на верхнем конце спектра металла и твердость на нижнем конце [4]. Когда баллистический снаряд

2

попадает в RHA, он может относительно легко деформироваться из-за своей пластичности.

3.1.2 Лицевая закалка брони Лицевая закалка (FH) — это метод, используемый для повышения прочности брони поверхности броневого листа. Задняя сторона броневой пластины сохраняет свою первоначальную твердость.Упрочнение лицевой стороны осуществляется путем повторной термообработки плиты RHA, но только с одной стороны. Термическая обработка занимает много времени и приводит к короблению листа, который затем необходимо сплющить на больших прессах. Цель закаленного лица состоит в том, чтобы разбить голову входящего снаряда, прежде чем он сможет проникнуть [9].

3.1.3 Литая броня Литая броня изготавливается путем заливки расплавленного металла в формы, которые имеют форму требуемого компонента транспортного средства. После извлечения из формы шероховатости, стояки и метки литника сошлифовываются, а деталь подвергается термообработке.Термическая обработка состоит из нагрева, закалки и отпуска, как описано для RHA. Литая броня никогда не обрабатывается и не сжимается до более тонкой формы, как прокатная броня; следовательно, он имеет более низкую структуру зерна и более низкую баллистическую стойкость. Литая броня всегда однородна и никогда не подвергалась закалке (кроме нескольких экспериментов). Разница в твердости между внешней и внутренней поверхностью некоторых литых доспехов является скорее результатом плохой термической обработки или недостаточного содержания сплава, чем каким-либо преднамеренным действием, направленным на повышение баллистической стойкости.Гомогенная броня работает лучше всего, когда она имеет одинаковую твердость по всему периметру, поскольку изменения твердости формируют границы концентрации напряжений, которые значительно снижают баллистическую стойкость. Литая броня сопротивляется хуже, чем катаная гомогенная броня той же твердости и толщины. Испытания брони производственного качества в США в 1942 и 1943 годах ясно показали это, в которых испытательные образцы литой брони толщиной 51 мм (2 дюйма) показали 15-процентное уступание

3

20% по сравнению с катаными пластинами толщиной 51 мм (2 дюйма) при поражен 75-мм снарядами.Испытания также показали, что прокатанная броня может быть доведена до более высоких уровней твердости, чем литая броня, без потери пластичности и, следовательно, баллистической стойкости [12].

3.1.4 Клепаная и сварная броня Существует два основных метода соединения частей автомобиля: с помощью крепежных элементов, таких как заклепки, и с помощью сварки. Прочность соединений одинакова, но когда в клепаную броню попадает снаряд, головки заклепок имеют тенденцию срезаться и летать по внутренней части танка, вызывая хаос и повреждения внутри бронетранспортера (БТР), что приводит к травмам. жильцы.Это происходит даже тогда, когда снаряд недостаточно мощен, чтобы пробить броню. Сварная броня лучше, потому что она не получает дополнительного урона при попадании непроникающего снаряда.

3.1.5 Разнесенная броня Разнесенная броня состоит из брони, состоящей из промежутков между чередующимися пластинами брони, т. е. полых зон. ТЕПЛОВЫЕ снаряды оказывают минимальное воздействие на такие бронеплиты. При попадании кумулятивного снаряда плазменная струя прожигает начальный слой и хлюпает внутри полого пространства, не проникая во вторичный слой.Эти доспехи не добавляют защиты от КЕ-снарядов [13].

3.2 Классификация бронелистов По данным США, RHA министерства обороны можно разделить на последовательные модули [12].

Класс 1

4

Бронеплита, подвергнутая термической обработке для обеспечения максимальной стойкости к высоким скоростям ударной нагрузки, для которой сопротивление пробиванию бронебойными боеприпасами имеет второстепенное значение. Сплавы класса 1 должны легко поддаваться сварке.

Класс 2 Бронеплита, прошедшая термообработку для обеспечения максимальной стойкости к пробиванию бронебойными боеприпасами.Сплавы класса 2 должны легко поддаваться сварке.

Класс 3 Бронеплита, по составу аналогичная материалам классов 1 и 2, но подвергнутая термообработке до более высокой твердости (HB = 500) для обеспечения максимальной стойкости к пробиванию для применения в легкой броне. Сплавы класса 3 обычно используются только в относительно тонких сечениях, как правило, 5-35 мм, и должны легко поддаваться сварке.

Класс 3A Броня, аналогичная классу 3, но термообработанная до твердости HB 420–480 для обеспечения высокой комбинированной стойкости к ударам и пробиванию, должна быть легко поддающейся сварке.

Класс 4 Бронеплита с более высоким содержанием углерода и сплава, чем классы с 1 по 3. Это позволяет использовать их в толстых секциях (обычно 50-150 мм) для повышения сопротивления пробиванию в тяжелых бронированных приложениях. Средняя твердость обычно немного выше, чем у сплавов класса 3. Сварка этих сплавов возможна с предварительной и послетермической обработкой. Также действуют специальные правила резки.

Бронированная плита класса 5 с высоким содержанием сплава, подвергнутая термообработке для достижения твердости, превышающей 600HB.Эти сплавы используются в специальных приложениях, например. могут включать перфорированные пластины и инструментальные стали. Эти сплавы не обязательно должны поддаваться сварке, но требуют достаточной инженерной пластичности для интеграции в системы. Применяются особые правила резки.

5

Механические свойства нескольких классов катаной гомогенной броневой стали в зависимости от толщины приведены в таблице 2

Таблица 1 Механические свойства, требуемые для 1, 2 и 3 классов брони

UTS

%

%

Воздействие

Толщина (мм)

(млн)

(МПа)

(МПа)

Удлинение

Прочность (Joules)

1

Все

262-311

895-1050

15

42

2

2

30

2

30

2

311

30

2

от 15 до

2

28000

285

955

14

30

2

35 до

262

895

15

15

35

2

от 50 до

262

895

895

16

42

2

2

70 до

255

850

850

50

16 20002 2

50

2

от 100 до

255

850

850

15

65

3

от 3 до

470-540

1450-1850

8

8

3

15-

470-535

160-1850

8

3.3 Титановые сплавы Титановые сплавы обладают некоторыми преимуществами (в том числе хорошими характеристиками при высоких температурах и значительно меньшей плотностью, чем сталь), но не нашли широкого применения из-за их высокой стоимости и сложности механической обработки и сварки. Титан все чаще используется в оборонных целях и, в частности, в компонентах брони. Легкость металла (на 45% легче стали при эквивалентном уровне прочности) и отличные баллистические свойства — вот две основные причины его популярности.Кроме того, некоторые титановые сплавы устойчивы к коррозии в суровых условиях. Они немагнитны, могут быть изготовлены с использованием обычных методов обработки

6

. Одной из причин повышенного интереса к металлу является приверженность вооруженных сил авиаперевозкам, быстрое развертывание сил. Вес, безусловно, важный вопрос. В одном случае транспортные средства, вес которых на 5-6% больше, чем их заводской вес, испытали сокращение дальности перевозки более чем на 200 миль [3] [8].Баллистические характеристики — еще одна причина, по которой титан начинает появляться на экранах радаров дизайнеров. В последние годы сплавы Ti-6Al-4V и Ti-6Al-4V ELI использовались для изготовления брони, поскольку они часто обеспечивают лучшую баллистическую стойкость, чем стальные или алюминиевые сплавы. Их называют альфа-бета-сплавами титана. Фактически, эти сплавы уникальны тем, что хорошо противостоят целому ряду угроз. Например, алюминиевая броня 5083 обладает характеристиками, аналогичными титановым, против угрозы высокоскоростных 20-мм снарядов, имитирующих осколки (FSP), но имеет гораздо меньшую массовую эффективность против снарядов с кинетической энергией, таких как 14.5 мм BS32, как показано на рисунке ниже. Титан также превосходит катаную однородную броневую сталь против обеих угроз. Сочетание угроз осколков и кинетической энергии является типичным требованием для бронетехники легкого и среднего класса, что делает этот уникальный металл достойным внимания [3].

7

Рисунок 1. Сравнение материалов броневых листов и баллистических свойств

С момента разработки сплав Ti-6Al-4V стал единственным титановым сплавом, используемым для изготовления брони (согласно определению в MIL-A-46077).По сравнению с RHA, Ti6Al-4V имеет такие же свойства твердости и прочности, но имеет выдающуюся массовую эффективность, что приводит к снижению веса примерно на 25%. Кроме того, Ti-6Al-4V обладает высокой ударопрочностью и трещиностойкостью, способен выдерживать множественные удары. Однако он может быть подвержен коррозионному растрескиванию под напряжением. Этот конкретный сплав обеспечивает исключительную защиту от баллистических осколков, в то время как никакие другие титановые сплавы не обладают лучшими характеристиками против баллистических снарядов. Ti-6Al-4V обеспечивает баллистическую защиту почти так же хорошо, как RHA, и они очень сопоставимы.На рис. 5 показано сравнение характеристик баллистической защиты RHA и Ti-6Al-4V. Эти сплавы со сверхнизким содержанием междоузлий (ELI) стали предпочтительным материалом для брони из-за их повышенной пластичности из-за уменьшения содержания промежуточных элементов (C, O, N и H) [5].

8

Рис. 2. Сравнение характеристик входа и перфорации катаной гомогенной брони (RHA) и арматурных материалов Ti-6Al-4V.

Стоимость титана класса 4 будет по-прежнему выше, чем стали или алюминия, однако, если принять во внимание общую стоимость автомобиля, то влияние будет гораздо меньше.Применение титана не ограничивалось конкретной броней или зданиями, его механизмы используются в таких системах, как легкая 155-мм гаубица, которая весила около 16 000 фунтов, что позволило снизить общий вес на 9 000 фунтов [14, 15].

3.4 Алюминиевые сплавы Существует много алюминиевых сплавов, используемых для снижения взрывоопасности и защиты от проникновения. Алюминиевые сплавы имеют гораздо меньшую плотность, чем сталь, хотя они лишь немного плотнее по сравнению с титановыми сплавами. Хотя алюминиевые сплавы обычно имеют меньшую твердость (менее устойчивы к стальным баллистическим боеприпасам), некоторые из них обладают устойчивостью к проколам снаряда и хорошей стойкостью к остаткам.В дополнение к преимуществам веса и способности к сварке, некоторые алюминиевые сплавы менее чувствительны к коррозионному растрескиванию под напряжением (SCC) и обладают хорошей обрабатываемостью [8]. Сталь имеет наибольшую устойчивость к инфильтрации всех металлов, продуманная, но с дополнительным весом к подаче. TC4 обеспечивает превосходное баллистическое укрепление при значительно меньшей плотности по сравнению со сталью, а алюминиевые сплавы аналогичны стали по сопротивлению проникновению, но опять же требуют значительно большей ширины.

3.5 Композиты с полимерной матрицей (ПМК) Композиты с полимерной матрицей (ПМК) используются для индивидуальной защиты от снарядов стрелкового оружия. Они также используются в качестве задних пластин, обычно с керамикой, для защиты от более крупных снарядов и осколков взрыва. PMC сочетают в себе полезные свойства как смол на полимерной основе (способность поглощать и уменьшать динамическую энергию), так и волокон с высоким содержанием волокон (модуль упругости от высокого до сверхвысокого). Композиты с высокими эксплуатационными характеристиками обладают более высокой удельной прочностью (предел прочности на растяжение, деленный на плотность) по сравнению с их металлическими аналогами.То есть они способны обеспечить эквивалентную баллистическую защиту при уменьшенном весе. Композиты с полимерной матрицей, используемые для защитных экранов, включают композиты из стекловолокна, арамидного волокна и полиэтиленового волокна [16]. Стеклянные волокна S-2 широко используются из-за высокой прочности наряду с высокой скоростью разрушения и их более низкой стоимости. Кевлар — это искусственное арамидное волокно, наиболее известное благодаря использованию в индивидуальных бронежилетах (пуленепробиваемых жилетах). Кевлар обладает исключительной ударопрочностью и баллистической стойкостью малого калибра.Spectra представляет собой высокоориентированное полиэтиленовое волокно, жесткое волокно меньшей плотности с исключительной ударопрочностью и сверхвысокой прочностью на растяжение. Было показано, что Spectra превосходит соответствующие композитные доспехи, изготовленные из кевларового волокна, по причине его высокого отношения прочности к весу (плотность Spectra составляет всего 2/3 плотности кевлара) [3] [17]. Сравнение свойств некоторых волокон Учитывая в таблице 3.

10

Таблица 2 Механические характеристики нескольких волокон

волокна

растягивающие

плотность

плотность

приблизительно

модуль

прочность

(𝒈 / 𝒄𝒎𝟑)

штамма до

(Mpsi)

(kPsi)

отказ (%)

E-Glass

10.5

261

261

261

2.60-2.65

2.4

S2-Glass

12.62

366 ~ 370

2.50

2.9

HS Carbon

33.59

493

1.76

1.6

IM Углерод

42,3

300

1,78

1.8

1,8

18

435

1.44

2,6

Spectra 900

10.6

348

0.97

2.8

Spectra 1000

14.9

410

0,9000

2,8

6010

54

425

3.96

3.96

Dyneema

19

527

0,97

от 3 до 4

Матричные смолы, используемые в сочетании с этими волокнистыми материалами, обычно являются термореактивными. Термореактивные пластмассы легче обрабатывать, они имеют более высокие рабочие температуры, более химически устойчивы и значительно дешевле термопластов, но более подвержены растрескиванию и токсичны в неотвержденном состоянии.Эпоксидные смолы обычно используются для лучшего поглощения энергии, в то время как фенольные смолы используются для защиты от огня, дыма и токсичности. В некоторых случаях используются многослойные композитные задние пластины с использованием эпоксидных и фенольных материалов, чтобы объединить полезные свойства обеих смол. Такие композитные ламинаты обычно сшивают вместе для многократных ударов, поскольку проблемы расслоения могут возникать исключительно после ударов с низкой скоростью. Применение многих ламинатов и ламинированных систем для структурной защиты может быть дорогостоящим.Тем не менее, благодаря продуманному ассортименту и дизайну

11

эти материалы можно очень экономично применять в избранных критических областях, где этого требуют критерии эффективности.

3.6 Баллистическая керамика Керамические материалы используются для брони из соображений веса; Использование керамики для бронежилетов с годами продолжает расти. Обычно используемой керамикой являются оксид алюминия (𝐴𝐿2 𝑂3), карбид бора (𝐵4 𝐶), карбид кремния (SiC) и диборид титана (Ti𝐵2).Однако они неэластичны, очень хрупки и, как правило, должны быть покрыты слоем ламината из высокопрочного и высокомодульного материала. Лицевая сторона из твердой керамики разъедает пулю, в то время как опора из ламината поглощает выдающуюся динамическую энергию пули, предотвращая проникновение. Существенным недостатком керамической брони является ее высокая стоимость, связанная с используемыми для защиты металлами [17, 18]. Согласно [19], при баллистических процессах разрушения керамической брони в первую очередь разрушается головка снаряда.Одновременно на границе между снарядом и мишенью зарождается конус разрушения. Образующиеся конусы распределяют нагрузку снаряда на относительно широкую площадь, позволяя рассеивать энергию удара за счет пластической деформации пластичного материала основы. Опорная пластина деформируется на границе раздела керамики. Напряжение, которое возникает в керамике, когда она следует за движением опорной пластины, инициирует осевую трещину. Вначале на нижней поверхности плитки образуется сеть радиальных трещин.За этим следует рост конусообразных трещин с преобладанием сдвига, возникающих на краю контактной площадки на верхней поверхности. Откольные трещины возникают параллельно ударной поверхности. Кроме того, в зоне сжатия, под областью контакта, происходит дробление керамики. Пока керамика ломается, ломается и пуля. Керамические броневые материалы используются для сдерживания осколков взрывной волны и пулевых пенетраторов. Они были разработаны исключительно для защиты от снарядов с высокой твердостью и прочностью на сжатие, в результате чего большинство пенетраторов разрушаются при ударе.Потребность в более легких защитных материалах для использования в военных самолетах привела к использованию керамических броневых материалов. Керамика имеет преимущество перед сталью в снижении веса и перед всеми металлами в поглощении энергии удара. Плотность керамики обычно составляет 2,5–4 грамма на кубический сантиметр (г/см), а стали — примерно 7,8 г/см. Существует существенная разница между функциями керамики и металлов при использовании для противодействия рассеянию. Металлы поглощают кинетическую энергию пенетратора за счет пластической деформации, а керамика поглощает энергию за счет разрушения керамики.Любая схема защиты, использующая керамику, должна также использовать защитные пластины из металла, полимера или композита. Поддерживающее покрытие, т. е. ламинат, требуется для обеспечения физического обеспечения керамики на протяжении всего удара [3]. Чтобы улучшить способность керамики к многократному удару, керамическая плитка используется для ограничения площади разрушения. Тонкое покрытие из волокон поверх керамической плитки также помогает удерживать сломанные части на месте, обеспечивая некоторую дополнительную защиту, а также предотвращая парящий керамический мусор.Было обнаружено, что уплотненная керамическая броня еще больше повышает защиту, поскольку осколки керамики не могут легко уйти с пути пули. Пенетратор должен полностью разбить керамику в осадок, который затем проходит по следу пули.

3.7 Будущие материалы для брони Пробивная способность снарядов с кинетической энергией постепенно увеличивается, и предполагаемая в ближайшем будущем способность пробивания до 800-900+ мм гомогенизированной брони (RHA), чтобы остановить эти высокоскоростные снаряды, мы должны заставить нас броня толщиной более 1000 мм, что в конечном итоге увеличит массу машины, снизит маневренность бронемашины.Эти снаряды KE оказались эффективными против сталей RHA, но оказались значительно менее эффективными против композитной/сложной брони [17] [3].

13

Рис. 3 Подкалиберный снаряд M829A2 APFSD с его жизненно важными частями

Для повышения эффективности снарядов против составных/сложных конструкций стержень пенетратора должен иметь больший диаметр. Без возврата к более низким и неблагоприятным соотношениям «LD» (приблизительно 20/1 для 120-мм и экспериментальных 140-мм и все еще увеличивающихся), это должно в конечном итоге привести к увеличению объема и массы стержня пенетратора и, следовательно, неизбежно к соответствующему нежелательному снижение эффективной начальной скорости снаряда.Использование все более тяжелых стержневых пенетраторов для преодоления современной постоянно улучшающейся броневой защиты требовало более высокой дульной энергии (18–20 МДж). Следовательно, это привело к появлению орудий с постоянно увеличивающимся давлением в патронниках, а также с более крупными калибрами орудий (90, 105, 120, 140 мм). Таким образом, сложная композитная броня оказалась эффективной против этих снарядов.

3.7.1 Материал микроферм для брони

14

Материалы микроферм не очень хороши в качестве самостоятельных материалов для брони, особенно когда речь идет об аресте боеприпасов для стрелкового оружия и высокоскоростных снарядов.Тем не менее, они представляют собой бесконечный класс новых материалов, обладающих реальным потенциалом, когда речь идет о поглощении энергии взрыва; не обязательно подбрюшный взрыв, а воздушный взрыв. Материалы для микроферм представляют собой бесконечно широкий спектр инженерных материалов, которые обеспечивают тщательно подобранный набор механических свойств. Пример показан на рис. 7 (с) по сравнению с другими классами пористых материалов. Однако, в отличие от металлических пенопластов, которые обычно имеют как ячеистую, так и неправильную структуру, микрофермовые конструкции представляют собой повторяющиеся микробалки, организованные в «ферму» в масштабе, аналогичном порам, наблюдаемым в типичных металлических пенопластах.При исследовании в качестве средств смягчения ударных волн в литературе сообщается, что длина отдельных «балок» в фермах варьируется от 6 до 20 мм (Bele, 2009; Wadley, 2008; McKown, 2007). Когда сжатие нагружено в направлении по всей толщине, они ведут себя так же, как металлические пенопласты и демонстрируют плато напряжения до тех пор, пока величина деформации не разрушит структуру микрофермы, после чего они демонстрируют в целом монолитное поведение при сжатии (Wadley, 2008).

15

Рисунок 4 Примеры пористых материалов, которые можно использовать для смягчения последствий взрыва: (a) пена с открытыми порами, (b) пена с закрытыми порами, (c) многослойная решетчатая структура и (d) призматический гофрированный заполнитель .

Таким образом, они соответствуют другим пористым энергопоглощающим материалам, таким как металлические пены, сотовые структуры, а также многочисленным примерам армированных волокном полимерных труб с раздавливанием на концах. Однако есть одно огромное отличие: в сочетании с быстро развивающимися технологиями 3D-печати эти структуры могут быть изготовлены по индивидуальному заказу с единым набором микросвойств [20].

3.7.2 Композитная броня Композитная броня представляет собой тип брони, состоящий из слоев различных материалов, таких как металлы, пластмассы, керамика или воздух.Большинство композитных доспехов легче своих цельнометаллических эквивалентов, но вместо этого занимают больший объем при той же стойкости к пробиванию. Композитную броню можно спроектировать более прочной, легкой и менее объемной, чем традиционная броня, но ее стоимость часто непомерно высока, что ограничивает ее использование особо уязвимыми частями транспортного средства. Наиболее распространенным типом композитной брони на сегодняшний день является «броня Чобхэм», впервые разработанная британцами для своего нового танка «Челленджер».Чобхэм помещает слой керамики между двумя пластинами стальной брони, что, как было показано, значительно увеличивает устойчивость к осколочно-фугасным противотанковым (кумулятивным) снарядам. HEAT представлял серьезную угрозу для бронетехники с момента своего появления во Второй мировой войне, а Chobham был настолько усовершенствован, что вскоре был скопирован и на новый американский основной боевой танк M1 Abrams (ОБТ). Изготовление керамики в виде больших плиток придает Challenger и Abrams их «плоскостной» вид. Точный механизм Чобхэма для поражения HEAT раунда был чем-то вроде загадки до 1980-х годов.Высокоскоростная фотография показала, что керамический материал разрушается при проникновении ТЕПЛОВОГО снаряда, взрываясь до огромного объема, который затем расширяется обратно из отверстия и выталкивает металлическую струю ТЕПЛА вместе с собой. Эффективность системы была наглядно продемонстрирована во время «Бури в пустыне», где не было потеряно ни одного танка «Челленджер» британской армии. Более новые версии Чобхэма включают в себя открытые пространства, обедненный уран и другие слои в дополнение к исходным стальным/керамическим слоям. Слои урана включены в первую очередь для увеличения общей массы металла, но при этом не увеличиваются физически [6] [14] [15].Композитная броня впервые широко использовалась на советском Т-64. В ней используется броня, известная как Комбинация К, которая, по-видимому, представляет собой армированный стекловолокном пластик, зажатый между внутренним и внешним стальными слоями. Благодаря механизму, называемому тиксотропией, смола превращается в жидкость под постоянным давлением, что позволяет формовать доспехи в изогнутые формы. Более поздние модели Т-64, наряду с более новыми конструкциями, использовали заполнитель из смолы, наполненный карбидом бора, для значительного улучшения защиты. Однако качество танков, произведенных в то время, сильно различалось; если бора

17

карбида не было в наличии вовремя для выполнения производственных квот, бак отгружали с любым наполнителем, который можно было найти, а иногда и вовсе без него.Чтобы решить эти проблемы, Советы вложили значительные средства в реактивную броню, что позволило им в некоторой степени контролировать качество. На Т-90 введен «Контакт-5», эффективный как против кумулятивных боеголовок, так и против бронебойных оперенных подкалиберных снарядов (APFSDS). Он также поддерживал «аппликационный» пакет брони, состоящий из передней стальной пластины толщиной около 60 мм, под которой находится вставка из трех слоев инертной межслойной реактивной брони, состоящей из стальных пластин и полиуретанового наполнителя Pena [3].

3.7.3 Влияние слоистой структуры в композитах Согласно [3] для поражения набегающего снаряда с кинетической энергией используются три метода. Одна из концепций заключалась в том, чтобы заставить кинетическую энергию снаряда расходоваться на его собственное уничтожение, а не на деформацию брони. Использование кинетической энергии снаряда против самого себя требует брони с множеством функций. Это достигается за счет использования градуированных материалов, свойства которых меняются в зависимости от материала, или за счет использования многослойных материалов или «многослойных структур».Второй способ поражения снарядов — отклонение. Заставляя снаряд ударяться о поверхность брони под большим углом по отношению к нормальному удару, снаряд отскакивает от брони, не пробивая его. Третий и широко используемый метод требует использования из очень твердого материала для разрушения снаряда и более мягкого материала для поглощения образующихся осколков.Эта особая технология, которая сочетает в себе полезные свойства как твердого, так и мягкого материала, применяется при изготовлении композитной броневой плиты для настоящего исследования.В этой конфигурации твердая лицевая пластина вызывает фрагментацию столкнувшихся снарядов, в то время как волокнистые листы собирают рассеянные осколки.

18

задняя стальная пластина RHA, которая деформируется. более мягкий в этой конфигурации используется для остановки осколков снаряда пластической деформацией.

3.7.4 Ударное поведение композитной брони Для полного понимания баллистического удара композитов необходимо четко понимать различные механизмы повреждения и поглощения энергии.Механизм энергопоглощения металлов, арамидных волокон, СВМПЭ и керамики различен. Металлы могут поглощать KE при разрушении снаряда, если они достаточно твердые, или при пластической деформации, если они прочные. Высокая твердость требуется там, где требуется разрушение снаряда, а прочность требуется для остановки осколков, когда энергия не концентрируется в одной точке. В любом отдельно взятом материале сочетание этих двух свойств является основным. Таким образом, в этом отношении применяется дизайн функционально-ориентированных материалов (FOM).Армированные полимерные материалы по-разному поглощают кинетическую энергию (К.Э). Согласно [6] возможными механизмами поглощения энергии являются: Формирование конуса на задней поверхности мишени. Деформация вторичного волокна. Разрушение первичных волокон Расслоение Растрескивание матрицы Закупоривание при сдвиге Трение между снарядом и мишенью.

Для различных материалов, таких как углерод, стекло или титан, могут преобладать различные механизмы. Кроме того, архитектура армирования может влиять на механизмы поглощения энергии.Выход из строя всех волокон свидетельствует о полном прободении снаряда в цель. На этом этапе, если у снаряда все еще есть кинетическая энергия, он будет вылетать с определенной скоростью. Если выходная скорость равна нулю, соответствующая падающая баллистическая скорость удара снаряда является баллистическим пределом. Если скорость снаряда равна нулю во время контакта до того, как все волокна порвутся, это указывает на то, что произошло только частичное проникновение.

20

Ссылки [1] П. Хогг, Композиты для баллистических применений, Департамент материалов Королевы Марии, Лондонский университет. [2] E. Wilusz, Military Textiles, Woodhead Publishing, 2008. [3] R.C.B. &. Б. В. Лейн, «Материалы для защиты от взрыва и проникновения», Material Ease, ежеквартальный выпуск AMPTIAC, том. 6, нет. Rome, NY, 2001. [4] N. R. a. Ф. Грейс, «Проникновение полубесконечных двухэлементных целей с помощью пенетраторов с длинным стержнем», исследовательская лаборатория армии США, январь 1995 г.[5] Л. Д. И. А. Х. С. Бэкон, Боевая система будущего (FCS): обзор развития технологий и оценка осуществимости, ResearchGate. [6] Г. Р. В. И. W. Cantwell, The High Velocity Impact Response of Composite and FMLreforced Sandwich Structures, Composites, Composites Science and Technology 64(1):35-54, 2004.

21

[7] PPMIHPPPTTLJRPP Kenneth J. Knox, POLYMER MATERIALS FOR СТРУКТУРНАЯ МОДЕРНИЗАЦИЯ, Исследовательская лаборатория ВВС. [8] В.Г.С.И.Ю. Г. В.Ф. Нестеренкоа, Отклик горячих изостатически спрессованных мишеней из Ti-6Al-4V на нормальный удар коническими и тупоконечными снарядами, т. 1, с. 28, Международный журнал ударной техники, 2003 г., стр. 137–160. [9] Ю.М.а. GPL Sangoy, Steels for Ballistic Protection, vol. 24, Израильский технологический журнал, стр. 319-326. [10] Г. С. С. Н. Дикшит В.В. Кутумбарао, Влияние твердости листа на баллистическое пробитие толстых стальных листов, т. 1, с. 16, междунар. Дж. Импакт Энгг, стр. 293-320. [11] Т.Б.б.O.H.J.L.M.L.S. Deya, Влияние силы цели на перфорацию стальных пластин с использованием носовой части снаряда трех разных форм, Journal of Impact Engineering, 2004, стр. 1005-1038. [12] Министерство обороны, Стандарт обороны 95-24, выпуск 3, публикация, 23 января 2004 г. [13] J. M. a. KH Abbott, Металлургические факторы, влияющие на баллистику, J. Materials. JMLSA 7, стр. 231-239. [14] M.H.T.L.J.P.K.J. Ноу, Полимерные материалы для конструкций, 2000. [15] Справочник по тканям, Hexcel Fabrics, Остин, Техас.[16] П. С. Н.К. Найк, Композитные конструкции при баллистическом воздействии, Поваи, Мумбаи: Департамент аэрокосмической техники, Индийский технологический институт, Бомбей, 29 июля 2004 г. [17] Л. М. В. К. Дж. Олгилви, Растущая роль титана в оборонных применениях. [18] А. Марсден, Легкие керамические лицевые доспехи, т. 1, с. 3, Брюссель: Материалы 11-го международного симпозиума по баллистике, стр. 19-31. [19] К. Р. Т. Б. Б. Н. Г. В. Мадхуа, Экспериментальное исследование сопротивления пробиванию керамической брони, подвергнутой удару снаряда, Лаборатория оборонных металлургических исследований, Канчанбаг.Хайдарабад, Индия. Индийский технологический институт Дели, Хауз Кхас, Нью-Дели, Индия, 2005 г. [20] И. Г. Крауч, Наука о материалах для брони, Woodhead Publishing in Materials, 2017 г., стр. 675–692. [21] Крауч И. Наука о бронематериалах, 1-е изд., Elsevier Ltd, 2017.

22

23

%PDF-1.4 % 1 0 объект >поток iText 4.2.0 от 1T3XTMicrosoft® Word 20162018-04-26T21:04:35+07:002022-03-05T02:07:11-08:002022-03-05T02:07:11-08:00uuid:AA68E21C-BD81- 486B-8AE3-64725DE6D01Fuuid:bf7a5ec6-c44a-4b1d-ad74-8afde73d3f7cuuid:AA68E21C-BD81-486B-8AE3-64725DE6D01F

  • сохраненный файл xmp.iid:9E01E5D6374FE811BACBAEBC27EB14C12018-05-04T06:39:48+05:30Adobe Bridge CS6 (Windows)/метаданные
  • application/pdf
  • Satrio Herbirowo
  • Bintang Adjiantoro
  • Toni Bambang Romijarso
  • Andika Widya Pramono
  • конечный поток эндообъект 2 0 объект > эндообъект 3 0 объект >поток xXn$7WF»

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.