×
27.09.2014
216.012.f710

БРОНЕВАЯ ЗАЩИТА ОТ ПОРАЖЕНИЯ УДАРНЫМ ОРУЖИЕМ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002529085
Дата охранного документа
27.09.2014
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области военной техники, в частности к броневым защитным конструкциям. Броневая защита от поражения ударным оружием включает подложку и наружный покровный слой. Подложка выполнена одно- или двухслойной. Покровный слой выполнен из материала, скорость звука в котором больше, чем скорость звука в материале слоя подложки, близлежащего к защищаемому объекту и выполненного из материала, механическая прочность которого больше, чем механическая прочность покровного слоя. Достигается повышение надежности броневой защиты и снижение веса. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области военной техники, в частности к броневым защитным конструкциям, которые могут быть использованы в корпусах боевых машин и в пуленепробиваемой одежде, например бронежилетах.

Известна броневая защита, состоящая из последовательно расположенных слоев ткани из высокомодульного волокна, ткани из высокомодульного волокна, пропитанной полимерным связующим, и войлока из натуральных или искусственных волокон, при этом в броневую защиту дополнительно введен слой войлока из натуральных или искусственных волокон, расположенный между слоями ткани из высокомодульного волокна и слоями ткани из волокна, пропитанного полимерным связующим (см. авторское свидетельство SU №1784830, кл. F41H5/04, 30.12.1992).

Однако эффективность защиты от средств поражения недостаточна вследствие низкой энергоемкости защитных слоев.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является броневая защита от поражения ударным оружием, включающая подложку и наружный покровный слой (см. патент RU №2060439, кл. F41H 5/04, 20.05.1996).

Однако и в этом техническом решении эффективность защиты от средств поражения также недостаточна вследствие низкой энергоемкости защитных слоев, что связано с узким выбором конструкционных материалов, поскольку подложка выполнена из стекла с неповрежденной поверхностью, а покровный материал - из керамики, кроме того, независимость толщины броневой защиты от свойств материала поражающего тела приводит к избыточной толщине (весу) броневой защиты либо к ее разрушению.

Задачей является устранение выявленных недостатков.

Техническим результатом предложенного технического решения являются оптимизация толщины (веса) броневой защиты по предложенному критерию, что в итоге повышает надежность броневой защиты и снижает ее вес.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что броневая защита от поражения ударным оружием включает подложку и наружный покровный слой, подложка выполнена одно- или двухслойной, покровный слой выполнен из материала, скорость звука в котором больше, чем скорость звука в материале слоя подложки, близлежащего к защищаемому объекту и выполненного из материала, механическая прочность которого больше, чем механическая прочность покровного слоя.

Толщина слоя подложки, близлежащего к защищаемому объекту, hi определяется, предпочтительно, из условия

hi>(ρVci3/πσce2)1/3, где

ρ - плотность материала поражающего тела ударного оружия,

V - скорость движения поражающего тела ударного оружия,

ci - скорость звука в материале слоя подложки,

π - 3,14,

σ - механическая прочность слоя подложки,

се - скорость звука в материале покровного слоя.

Расположенный между близлежащим к защищаемому объекту слоем подложки и наружным покровным слоем слой двухслойной подложки выполнен, предпочтительно, из материала, скорость звука в котором меньше, чем скорость звука в материале слоя подложки, близлежащего к защищаемому объекту.

Толщина слоя подложки с меньшей скоростью звука hм определяется, преимущественно, из условия

hм>(ρVсM3/σπсе2)1/3, где

ρ - плотность материала поражающего тела ударного оружия,

V - скорость движения поражающего тела ударного оружия,

ci - скорость звука в материале слоя подложки с меньшей скоростью звука,

π - 3,14,

σ - механическая прочность слоя подложки, близлежащего к защищаемому объекту,

се - скорость звука в материале покровного слоя.

Расположенный между близлежащим к защищаемому объекту слоем подложки и наружным покровным слоем слой двухслойной подложки может быть выполнен из материалов, имеющих различные скорости звука.

На фиг.1 показана броневая защита с однослойной подложкой и механизм ее работы, а на фиг.2 - броневая защита с двухслойной подложкой.

В ходе проведенного исследования установлено, что при столкновении покровного слоя броневой защиты с летящим телом, например пулей, механические деформации, возникающие при столкновении, будут распространяться в броневую защиту в виде ударной волны. Как известно, скорость распространения механических деформаций в твердом теле равна скорости звука (см. Сивухин Д.В. Общий курс физики. М.: ФИЗМАТЛИТ, Издательство МФТИ, 2005, т.1, Механика, с.435-438). Поскольку скорость звука в покровном слое больше, чем в подложке, то прежде, чем звуковая волна пройдет сквозь подложку, она распространится в стороны на большое расстояние. В результате площадь поверхности ударной волны возрастет, а удельные нагрузки снизятся.

Теперь дадим количественную оценку.

Пусть летящее со скоростью V тело сталкивается с преградой. От места столкновения ударная волна, обусловленная деформацией, распространяется во все стороны (см. фиг.1). Пусть толщина покровного слоя равна he, а толщина подложки hi. Тогда время t прохождения звука сквозь преграду равно

где се и ci скорости звука в покровном слое и подложке;

hi - толщина слоя подложки, близлежащего к защищаемому объекту;

he - толщина покровного слоя.

В случае если толщина покровного слоя меньше толщины подложки, то согласно предлагаемому техническому решению се>ci, а формулу можно упростить до выражения

Величину давления на фронте волны, которую для простоты мы аппроксимируем в виде конуса, находим из закона сохранения импульса

где

p - давление на фронте волны;

ρ - плотность материала летящего тела;

V - скорость летящего тела;

S - площадь боковой поверхности конуса;

t - время прохождения звука сквозь преграду;

R=cet;

hi - толщина слоя подложки, близлежащего к защищаемому объекту;

а - продольный размер летящего тела.

Критерием устойчивости броневой защиты считаем неравенство р<σ - предел прочности подложки.

Подставляя в него давление из формулы (3), получаем условие работы броневой защиты в виде:

Итоговая формула показывает, что эффективность броневой защиты пропорциональна скорости звука в покровном слое, механической прочности подложки, обратно пропорциональна скорости звука в подложке и не зависит от толщины покровного слоя.

Для повышения эффективности броневой защиты подложку делают двухслойной: подложку делают из материала с небольшой скоростью звука, что дополнительно увеличивает площадь ударной волны, снижая тем самым удельные нагрузки (см. фиг.2).

В этом случае формула (4) переходит в формулу (5) с заменой сi, на cм.

Формулы (4) и (5) дают критерии толщины покрытия в зависимости от характеристик летящего тела и параметров броневой защиты.

Броневая защита от поражения ударным оружием включает подложку 1 и наружный покровный слой 2. Подложка 1 выполнена одно- или двухслойной. Покровный слой 2 выполнен из материала, скорость звука в котором больше, чем скорость звука в материале слоя 3 подложки 1, близлежащего к защищаемому объекту и выполненного из материала, механическая прочность которого больше, чем механическая прочность покровного слоя.

Толщина hI слоя 3 подложки 1, близлежащего к защищаемому объекту, определяется, предпочтительно, из условия

hi>(ρVci3/πσce2)1/3,

где

ρ - плотность материала поражающего тела ударного оружия,

V - скорость движения поражающего тела ударного оружия,

ci - скорость звука в материале слоя подложки,

π - 3,14,

σ - механическая прочность слоя подложки,

се - скорость звука в материале покровного слоя.

Расположенный между близлежащим к защищаемому объекту слоем 3 подложки 1 и наружным покровным слоем 2 слой 4 двухслойной подложки 1 выполнен, предпочтительно, из материала, скорость звука в котором меньше, чем скорость звука в материале слоя 3 подложки 1, близлежащего к защищаемому объекту.

Толщина hм слоя 4 подложки 1 с меньшей скоростью звука определяется, преимущественно, из условия

hм>(ρVсм3/σπсе2)1/3,

где

ρ - плотность материала поражающего тела ударного оружия,

V - скорость движения поражающего тела ударного оружия,

ci - скорость звука в материале слоя подложки с меньшей скоростью звука,

π - 3,14,

σ - механическая прочность слоя подложки, близлежащего к защищаемому объекту,

се - скорость звука в материале покровного слоя.

Расположенный между близлежащим к защищаемому объекту слоем 3 подложки 1 и наружным покровным слоем 2 слой 4 двухслойной подложки 1 может быть выполнен из материалов, имеющих различные скорости звука.

Покровный слой 1 выполнен из материала с большой скоростью звука, например алмаза или карбида кремния, и предназначен для снижения удельной механической нагрузки за счет увеличения площади воздействия. Подложка 2 выполнена из материала с большой механической прочностью и меньшей скоростью звука, например сплава титана, и предназначена для восприятия механической нагрузки без разрушения.

При ударе поражающего тела 5, например пули, механические деформации, возникающие при столкновении с покрывным слоем 2, будут распространяться в защиту в виде ударной волны (см. фиг.1). Поскольку скорость звука в покровном слое 2 больше, чем в подложке 1, то прежде чем звуковая волна пройдет сквозь подложку 1, она распространится в стороны на большое расстояние. В результате площадь поверхности ударной волны возрастет, а удельные нагрузки снизятся, что и позволяет повысить эффективность защиты.

Таким образом, предложенное техническое решение расширяет область применения конструкционных материалов броневой защиты и оптимизирует ее толщины (веса), что в итоге повышает эффективность защитной преграды.


БРОНЕВАЯ ЗАЩИТА ОТ ПОРАЖЕНИЯ УДАРНЫМ ОРУЖИЕМ
БРОНЕВАЯ ЗАЩИТА ОТ ПОРАЖЕНИЯ УДАРНЫМ ОРУЖИЕМ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 15 items.
10.04.2014
№216.012.b493

Тепловой диод

Изобретение относится к области теплотехники, в частности к регулировке температурных режимов теплонагруженных устройств, и может быть использовано в твердотельной и вакуумной электронике, в авиационном двигателестроении, а также других областях техники. Тепловой диод содержит, по меньшей мере,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511948
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.01.2015
№216.013.1738

Способ плазменно-электромагнитного воздействия на диэлектрический материал

Изобретение относится к технологии термической обработки твердых диэлектрических тел, включая их разрушение, в частности тел с низким коэффициентом поглощения электромагнитного излучения (горные породы, строительные материалы и пр.), и может быть использовано в горном деле и строительстве....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537372
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.08.2016
№216.015.526b

Источник рентгеновского излучения

Изобретение относится к рентгеновской технике, в частности к рентгеновским трубкам, и может быть использовано в радиационных технологиях, неразрушающем контроле, рентгеноструктурном анализе, медицине для диагностики и терапии, а также в других областях техники. Технический результат - повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594172
Дата охранного документа: 10.08.2016
12.01.2017
№217.015.5c90

Теплоотвод (варианты)

Изобретение относится к твердотельной электронике, в частности к теплоотводам полупроводниковых приборов повышенной мощности, и может быть использовано в различных теплотехнических устройствах, работающих с большими удельными тепловыми нагрузками. Теплоотвод для охлаждения по крайней мере...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589942
Дата охранного документа: 10.07.2016
12.01.2017
№217.015.6075

Электронная отпаянная пушка для вывода электронного потока из вакуумной области пушки в атмосферу или иную газовую среду

Изобретение относится к электронной технике, а именно к электронным пушкам, предназначенным для вывода электронного потока из вакуумной области пушки наружу: в атмосферу или иную газовую среду, и может быть использовано в полупроводниковой и квантовой электронике, в медицине, в плазмохимии....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002590891
Дата охранного документа: 10.07.2016
13.01.2017
№217.015.7907

Алмазный теплоотвод

Изобретение относится к твердотельной электронике, в частности к теплоотводам полупроводниковых приборов повышенной мощности, а также может быть использовано в различных теплотехнических устройствах, работающих с большими удельными тепловыми нагрузками. Техническим результатом изобретения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002599408
Дата охранного документа: 10.10.2016
25.08.2017
№217.015.b219

Материал керамического слоя теплозащитного покрытия

Изобретение относится к области теплотехники, а именно к теплозащитным покрытиям лопаток энергетических и транспортных турбин, и может быть использовано в других областях техники для защиты теплонагруженных конструкций. Покрытие содержит оксид циркония, оксид иттрия и оксид алюминия при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613005
Дата охранного документа: 14.03.2017
10.05.2018
№218.016.3aec

Электронная отпаянная пушка для вывода электронного потока и рентгеновского излучения из вакуумной области в атмосферу

Изобретение относится к электронной технике и рентгенотехнике, а именно к электронным пушкам, предназначенным для инжекции высокоэнергетических электронов и рентгеновского излучения из вакуумной области пушки в атмосферу или иную среду, и может быть использовано в плазмохимии, биологии,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002647489
Дата охранного документа: 16.03.2018
10.05.2018
№218.016.3b78

Электронная отпаянная пушка для вывода электронного потока из вакуумной области пушки в атмосферу или иную газовую среду

Изобретение относится к электронной технике, а именно к электронным пушкам, предназначенным для вывода электронного потока из вакуумной области пушки наружу: в атмосферу или иную газовую среду, и может быть использовано в полупроводниковой электронике для создания мощных миниатюрных структур, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002647487
Дата охранного документа: 16.03.2018
10.05.2018
№218.016.45f7

Многоступенчатый плазмотрон

Изобретение относится к генераторам плазмы, а именно к плазменным реакторам с увеличенными объемом плазмы и величиной вводимой в плазму электрической энергии, и может быть использовано в металлургии для прямого восстановления металлов, в материаловедении для синтеза порошков, в плазмохимии для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650197
Дата охранного документа: 11.04.2018
Showing 1-10 of 18 items.
10.04.2014
№216.012.b493

Тепловой диод

Изобретение относится к области теплотехники, в частности к регулировке температурных режимов теплонагруженных устройств, и может быть использовано в твердотельной и вакуумной электронике, в авиационном двигателестроении, а также других областях техники. Тепловой диод содержит, по меньшей мере,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511948
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.01.2015
№216.013.1738

Способ плазменно-электромагнитного воздействия на диэлектрический материал

Изобретение относится к технологии термической обработки твердых диэлектрических тел, включая их разрушение, в частности тел с низким коэффициентом поглощения электромагнитного излучения (горные породы, строительные материалы и пр.), и может быть использовано в горном деле и строительстве....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537372
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.08.2016
№216.015.526b

Источник рентгеновского излучения

Изобретение относится к рентгеновской технике, в частности к рентгеновским трубкам, и может быть использовано в радиационных технологиях, неразрушающем контроле, рентгеноструктурном анализе, медицине для диагностики и терапии, а также в других областях техники. Технический результат - повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594172
Дата охранного документа: 10.08.2016
12.01.2017
№217.015.5c90

Теплоотвод (варианты)

Изобретение относится к твердотельной электронике, в частности к теплоотводам полупроводниковых приборов повышенной мощности, и может быть использовано в различных теплотехнических устройствах, работающих с большими удельными тепловыми нагрузками. Теплоотвод для охлаждения по крайней мере...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589942
Дата охранного документа: 10.07.2016
12.01.2017
№217.015.6075

Электронная отпаянная пушка для вывода электронного потока из вакуумной области пушки в атмосферу или иную газовую среду

Изобретение относится к электронной технике, а именно к электронным пушкам, предназначенным для вывода электронного потока из вакуумной области пушки наружу: в атмосферу или иную газовую среду, и может быть использовано в полупроводниковой и квантовой электронике, в медицине, в плазмохимии....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002590891
Дата охранного документа: 10.07.2016
13.01.2017
№217.015.7907

Алмазный теплоотвод

Изобретение относится к твердотельной электронике, в частности к теплоотводам полупроводниковых приборов повышенной мощности, а также может быть использовано в различных теплотехнических устройствах, работающих с большими удельными тепловыми нагрузками. Техническим результатом изобретения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002599408
Дата охранного документа: 10.10.2016
25.08.2017
№217.015.b219

Материал керамического слоя теплозащитного покрытия

Изобретение относится к области теплотехники, а именно к теплозащитным покрытиям лопаток энергетических и транспортных турбин, и может быть использовано в других областях техники для защиты теплонагруженных конструкций. Покрытие содержит оксид циркония, оксид иттрия и оксид алюминия при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613005
Дата охранного документа: 14.03.2017
10.05.2018
№218.016.3aec

Электронная отпаянная пушка для вывода электронного потока и рентгеновского излучения из вакуумной области в атмосферу

Изобретение относится к электронной технике и рентгенотехнике, а именно к электронным пушкам, предназначенным для инжекции высокоэнергетических электронов и рентгеновского излучения из вакуумной области пушки в атмосферу или иную среду, и может быть использовано в плазмохимии, биологии,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002647489
Дата охранного документа: 16.03.2018
10.05.2018
№218.016.3b78

Электронная отпаянная пушка для вывода электронного потока из вакуумной области пушки в атмосферу или иную газовую среду

Изобретение относится к электронной технике, а именно к электронным пушкам, предназначенным для вывода электронного потока из вакуумной области пушки наружу: в атмосферу или иную газовую среду, и может быть использовано в полупроводниковой электронике для создания мощных миниатюрных структур, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002647487
Дата охранного документа: 16.03.2018
10.05.2018
№218.016.45f7

Многоступенчатый плазмотрон

Изобретение относится к генераторам плазмы, а именно к плазменным реакторам с увеличенными объемом плазмы и величиной вводимой в плазму электрической энергии, и может быть использовано в металлургии для прямого восстановления металлов, в материаловедении для синтеза порошков, в плазмохимии для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650197
Дата охранного документа: 11.04.2018
+ добавить свой РИД