СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БРОНЕШЛЕМА ИЗ СЛОИСТЫХ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ И БРОНЕШЛЕМ ИЗ СЛОИСТЫХ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ

Изобретения относятся к области вооружения и экипировки, к разработкам средств защиты и может быть использовано для изготовления бронешлемов из слоистых полимерных композиционных материалов, например органопластиков.

Известна пулезащитная каска и способ ее изготовления по патенту ФРГ №2334941, МКИ⁷ F41H 1/04, 31.10.1972.

Известен дискретно тканевый бронематериал для баллистических слоев бронешлема и способ его изготовления по патенту RU №2251651, МКИ⁷ F41H 1/02, 10.05.2003, обладающий повышенными защитными характеристиками.

Известен бронешлем и способ его изготовления по заявке Великобритании №2148185, МКИ⁷ B32B 7/08, 30.05.1985, при котором в матрицу послойно укладывают бронезащитный полимерный композиционный материал.

Известен бронешлем и способ его изготовления по патенту RU №2128457, МКП⁷ A42B 3/00, 14.05.1998.

Также известен бронешлем и способ его изготовления по патенту RU №2328193 C2, A42B 3/00, H41H 1/04, 11.07.2006.

Известный способ изготовления бронешлема из слоистых полимерных композитов заключается в том, что при его осуществлении формируют слои наружной оболочки из, например, арамидной ткани, пропитанной полимерным связующим, баллистические слои из непропитанной арамидной ткани и аналогичные наружным слои внутренней оболочки, затем методом, исключающим повреждение баллистических слоев в виде намотки волокон на режущий инструмент, например проколом шилом с его вращением, выполняют отверстия в наружной оболочке и в этих слоях, нагнетают в зону отверстий полимерное связующее с образованием втулок из волокон ткани баллистических слоев, пропитанных этим связующим, и во втулках располагают крепежные элементы подтулейного устройства, кроме того, на наружной поверхности шлема располагают планки «Пикатини».

Известный бронешлем из слоистых полимерных композитов содержит слои наружной оболочки из, например, арамидной ткани, пропитанной полимерным связующим, баллистические слои из непропитанной арамидной ткани и аналогичные наружным слои внутренней оболочки, а также втулки из волокон ткани баллистических слоев, пропитанных полимерным связующим, в которых расположены крепежные элементы подтулейного устройства, кроме того, бронешлем снабжен планками «Пикатини», установленными на его наружной поверхности.

Недостатком известного способа является его низкая технологичность из-за большого количества операций сверления арамидных слоев и из-за низкой технологичности установки планок. Недостатком также является низкое качество бронешлема из-за низких бронезащитных свойств, в частности низкой оболочечной жесткости зоны наиболее вероятного поражения (лобной) и зоны защиты наиболее уязвимого места пользователя (боковой, включая височную) с высокой вероятностью заброневой локальной контузионной травмы (ЗЛКТ). Также недостатками являются низкие тактико-технические характеристики бронешлема из-за низкой надежности установки навесного оборудования, например фонаря, прибора ночного видения, целеуказателя, маски респиратора и т.д., а также отсутствие возможности регулировки положения оборудования, например маски респиратора. Кроме того, недостатком является низкое качество изделия из-за низких бронезащитных свойств и низкой живучести бронешлема с высокой вероятностью демонтажа планок с вырывом крепежных винтов и повреждением оболочек воздействием поражающих элементов, а также из-за наличия ослаблений бронешлема (повреждений волокон арамидной ткани при сверлении отверстий) в зонах размещения крепежных элементов подтулейного устройства, совпадающих с лобной и височной зонами.

Недостатком известного устройства является низкая надежность его работы из-за низких бронезащитных свойств, в частности низкой оболочечной жесткости зоны наиболее вероятного поражения (лобной) и зоны защиты наиболее уязвимого места пользователя (боковой, включая височную) из-за низкой жесткости материала оболочек шлема и сдвиговых деформаций его слоев при воздействии поражающего элемента с высокой вероятностью ЗЛКТ. Также недостатками являются низкие тактико-технические характеристики бронешлема из-за низкой надежности установки навесного оборудования, например фонаря, прибора ночного видения, целеуказателя, маски респиратора и т.д., а также из-за отсутствия возможности регулировки положения оборудования, например маски респиратора. Недостатками также являются низкие бронезащитные свойства и низкая живучесть бронешлема из-за высокой вероятности демонтажа планок с вырывом крепежных винтов и повреждением оболочек воздействием поражающих элементов, а также из-за наличия ослаблений бронешлема (повреждений волокон арамидной ткани при сверлении отверстий) в зонах размещения крепежных элементов подтулейного устройства, совпадающих с лобной и височной зонами. Кроме того, недостатком является низкая технологичность конструкции из-за большого количества операций сверления арамидных слоев и из-за низкой технологичности установки планок.

Известный способ изготовления и известный бронешлем, как наиболее близкие по технической сущности и достигаемому результату, выбраны в качестве прототипа.

Технической задачей, на решение которой направлены изобретения, является разработка более технологичного в изготовлении бронешлема повышенной надежности работы, более высокого качества.

Технический результат, который может быть получен при решении технической задачи по реализации предлагаемого способа, заключается в повышении технологичности изготовления бронешлема за счет уменьшения количества операций сверления и повышения технологичности установки планок. Также технический результат заключается в повышении качества бронешлема за счет повышения его бронезанщтных свойств, в частности повышения оболочечной жесткости введением элементов жесткости (планок) и снижением межслоевых сдвиговых деформаций точечными скреплениями слоев (обратный эффект листовой рессоры) зоны наиболее вероятного поражения (лобной) и зоны защиты наиболее уязвимого места пользователя (боковой, включая височную) со снижением вероятности ЗЛКТ. Технический результат также заключается в улучшении тактико-технических характеристик бронешлема с возможностью надежной установки навесного оборудования, например фонаря, прибора ночного видения, целеуказателя, маски респиратора и т.д., а также в оптимизации компоновки с возможностью закрепления, например, маски респиратора в четырех точках (двух симметричных с каждой стороны) и регулировки ее положения. Кроме того, технический результат заключается в повышении качества изделия за счет повышения бронезащитных свойств и живучести бронешлема со снижением вероятности демонтажа планок с вырывом крепежных винтов и повреждением оболочек воздействием поражающих элементов, а также защитой планками ослаблений бронешлема (повреждений волокон арамидной ткани при сверлении отверстий) в зонах размещения крепежных элементов подтулейного устройства, совпадающих с лобной и височной зонами.

Технический результат устройства, который может быть получен при решении технической задачи, заключается в повышении надежности работы бронешлема за счет повышения его бронезащитных свойств, в частности повышения жесткости зоны наиболее вероятного поражения (лобной) и зоны защиты наиболее уязвимого места пользователя (боковой, включая височную) за счет введения элементов жесткости (планок) и скрепления слоев дополнительными втулками со снижением вероятности ЗЛКТ. Также технический результат заключается в улучшении тактико-технических характеристик бронешлема с возможностью надежной установки навесного оборудования, например фонаря, прибора ночного видения, целеуказателя, маски респиратора и т.д., а также в оптимизации компоновки с возможностью закрепления, например, маски респиратора в четырех точках (двух симметричных с каждой стороны) и регулировки ее положения. Технический результат заключается также в повышении бронезащитных свойств и живучести бронешлема за счет снижения вероятности демонтажа планок с вырывом крепежных винтов и повреждением оболочек воздействием поражающих элементов, а также за счет защиты планками ослаблений бронешлема (повреждений волокон арамидной ткани при сверлении отверстий) в зонах размещения крепежных элементов подтулейного устройства, совпадающих с лобной и височной зонами. Кроме того, технический результат заключается в повышении технологичности конструкции за счет уменьшения количества операций сверления и повышения технологичности установки планок.

Поставленная задача с достижением технического результата решается за счет того, что способ изготовления бронешлема из слоистых полимерных композитов, при котором формируют слои наружной оболочки из, например, арамидной ткани, пропитанной полимерным связующим, баллистические слои из непропитанной арамидной ткани и аналогичные наружным слои внутренней оболочки, затем методом, исключающим повреждение баллистических слоев в виде намотки волокон на режущий инструмент, например проколом шилом с его вращением, выполняют отверстия в наружной оболочке и в этих слоях, нагнетают в зону отверстий полимерное связующее с образованием втулок из волокон ткани баллистических слоев, пропитанных этим связующим, и во втулках располагают крепежные элементы подтулейного устройства, кроме того, на наружной поверхности шлема располагают кронштейны наружного навесного оборудования, например планки «Пикатини», а в соответствии с изобретением планки «Пикатини» устанавливают в лобной и боковых зонах, причем для крепления планок используют винты-саморезы, которые вкручивают в дополнительные втулки с частично отвержденным связующим, раздвигая волокна ткани дополнительных втулок с минимальным повреждением этих волокон, при этом на прилегающих к шлему поверхностях планок выполняют выемки для размещения головок крепежных элементов подтулейного устройства. Боковые планки закрепляют в височной зоне с огибанием ушной зоны.

Поставленная задача с достижением технического результата для устройства решается за счет того, что бронешлем из слоистых полимерных композитов содержит слои наружной оболочки из, например, арамидной ткани, пропитанной полимерным связующим, баллистические слои из непропитанной арамидной ткани и, аналогичные наружным, слои внутренней оболочки, а также втулки из волокон ткани баллистических слоев, пропитанных полимерным связующим, в которых расположены крепежные элементы подтулейного устройства, кроме того, бронешлем снабжен кронштейнами наружного навесного оборудования, например планками «Пикатини», установленными на его наружной поверхности, а в соответствии с изобретением планки «Пикатини» установлены в лобной и боковых зонах, причем для крепления планок использованы винты-саморезы, расположенные резьбовой частью между раздвинутыми волокнами ткани дополнительных втулок с минимальным повреждением этих волокон, при этом на прилегающих к шлему поверхностях планок выполнены выемки для размещения головок крепежных элементов подтулейного устройства. Боковые планки закреплены в височной зоне с огибанием ушной зоны. Планки выполнены из броневого материала, например из титана или броневой стали. Планки выполнены съемными.

Отличительными признаками способа являются следующие признаки:

- планки «Пикатини» устанавливают в лобной и боковых зонах - признаки существенные, предусматривают наличие новых операций, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение качества бронешлема за счет повышения его бронезащитных свойств, в частности повышения оболочечной жесткости зоны наиболее вероятного поражения (лобной) и зоны защиты наиболее уязвимого места пользователя (боковой, включая височную) за счет введения элементов жесткости со снижением вероятности ЗЛКТ, также повышение качества заключается в улучшении тактико-технических характеристик бронешлема с возможностью надежной установки навесного оборудования, например фонаря, прибора ночного видения, целеуказателя, маски респиратора и т.д.;

- для крепления планок используют винты-саморезы, которые вкручивают в дополнительные втулки с частично отвержденным связующим, раздвигая волокна ткани дополнительных втулок с минимальным повреждением этих волокон - признаки существенные, предусматривают наличие новых операций, новую последовательность и новое их выполнение, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение технологичности изготовления бронешлема за счет уменьшения количества операций сверления и повышение его качества за счет повышения надежности крепления планок и связанного с этим повышения бронезащитных свойств, а также повышения живучести бронешлема за счет снижения вероятности демонтажа планок с вырывом крепежных винтов и повреждением оболочек воздействием поражающих элементов, кроме того, повышение качества достигается снижением вероятности ЗЛКТ за счет повышения оболочечной жесткости шлема при точечном скреплении слоев дополнительными втулками (снижение межслоевых сдвиговых деформаций - обратный эффект листовой рессоры);

- на прилегающих к шлему поверхностях планок выполняют выемки для размещения головок крепежных элементов подтулейного устройства - признаки существенные, предусматривают наличие новых операций и новую последовательность их выполнения, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение технологичности изготовления бронешлема за счет повышения технологичности установки планок и на повышение качества изделия за счет повышения бронезащитных свойств, а также повышения живучести бронешлема, за счет защиты планками ослаблений бронешлема (повреждений волокон арамидной ткани при сверлении отверстий) в зонах размещения крепежных элементов подтулейного устройства, совпадающих с лобной и височной зонами;

- боковые планки закрепляют в височной зоне с огибанием ушной зоны - признаки существенные, предусматривают наличие новых операций, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение качества бронешлема за счет повышения его бронезащитных свойств, в частности бронеусиления зоны защиты наиболее уязвимого места пользователя, а также за счет оптимальности компоновки с возможностью закрепления, например, маски респиратора в четырех точках (двух симметричных с каждой стороны) и регулировки ее положения.

Отличительными признаками устройства являются следующие признаки:

- планки «Пикатини» установлены в лобной и боковых зонах - признаки существенные, предусматривают наличие новых элементов и новое взаимное расположение элементов, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, заключающегося в повышении надежности работы бронешлема за счет повышения его бронезащитных свойств, в частности повышения оболочечной жесткости (установкой жестких планок) зоны наиболее вероятного поражения (лобной) и зоны защиты наиболее уязвимого места пользователя (боковой, включая височную) со снижением вероятности ЗЛКТ, также технический результат заключается в улучшении тактико-технических характеристик бронешлема с возможностью надежной установки навесного оборудования, например фонаря, прибора ночного видения, целеуказателя, маски респиратора и т.д.;

- для крепления планок использованы винты-саморезы, расположенные резьбовой частью между раздвинутыми волокнами ткани дополнительных втулок с минимальным повреждением этих волокон - признаки существенные, предусматривают наличие новых элементов и новое взаимное расположение элементов, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, заключающегося в повышении технологичности конструкции бронешлема за счет уменьшения количества операций сверления и в повышении надежности его работы за счет повышения бронезащитных свойств, в частности повышения оболочечной жесткости точечным скреплением слоев дополнительными втулками зоны наиболее вероятного поражения (лобной) и зоны защиты наиболее уязвимого места пользователя (височной) со снижением вероятности ЗЛКТ, а также за счет повышения живучести бронешлема при снижении вероятности демонтажа планок с вырывом крепежных винтов и повреждением оболочек воздействием поражающих элементов;

- на прилегающих к шлему поверхностях планок выполнены выемки для размещения головок крепежных элементов подтулейного устройства - признаки существенные, предусматривают наличие новых элементов и новое взаимное расположение элементов, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, заключающегося в повышении технологичности конструкции бронешлема за счет повышения технологичности установки планок и в повышении надежности работы бронешлема за счет повышения бронезащитных свойств, а также живучести бронешлема за счет защиты планками ослаблений бронешлема (повреждений волокон арамидной ткани при сверлении отверстий) в зонах размещения крепежных элементов подтулейного устройства, совпадающих с лобной и височной зонами;

- боковые планки закреплены в височной зоне с огибанием ушной зоны - признаки существенные, предусматривают новое взаимное расположение элементов, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, заключающегося в повышении надежности работы за счет повышения его бронезащитных свойств, в частности бронеусиления зоны защиты наиболее уязвимого места пользователя, а также за счет оптимальности компоновки с возможностью закрепления, например, маски респиратора в четырех точках (двух симметричных с каждой стороны) и регулировки ее положения;

- планки выполнены из броневого материала, например из титана или броневой стали - признаки существенные, предусматривают обоснованное применение нового материала, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, заключающегося в повышении надежности работы бронешлема за счет повышения его бронезащитных свойств;

- планки выполнены съемными - признак существенный, предусматривает новую взаимосвязь, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата на повышения технологичности конструкции за счет ремонтопригодности.

Указанные отличительные признаки являются существенными, поскольку каждый в отдельности и все совместно направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата. Использование единой совокупности существенных отличительных признаков в известных решениях не обнаружено, что характеризует соответствие технического решения критерию «новизна».

Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными обеспечивает решение поставленной задачи с достижением технического результата и характеризует предложенное техническое решение существенными отличиями по сравнению с прототипом. Данное техническое решение является результатом научно-исследовательской и экспериментальной работы по повышению технологичности изготовления и надежности работы бронешлемов без использования известных проектировочных решений, рекомендаций, материалов и обладает неочевидностью, что свидетельствует о его соответствию критерию «изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид бронешлема, на фиг. 2 - продольный разрез бронешлема, на фиг. 3 - вид слева на бронешлем (исполнение I), на фиг. 4 - вид слева на бронешлем (исполнение II), на фиг. 5 - сечение втулки, на фиг. 6 - сечение крепежного элемента подтулейного устройства, на фиг. 7 - способ оформления отверстия винта крепления планки, на фиг. 8 - сечение дополнительной втулки с винтом крепления планки, на фиг. 9 - поперечное сечение винта крепления планки, на фиг. 10 - сечение по выемке планки.

Способ изготовления бронешлема 1 из слоистых полимерных композитов, при котором формируют слои наружной оболочки 2 из, например, арамидной ткани, пропитанной полимерным связующим, баллистические слои 3 из непропитанной арамидной ткани и аналогичные наружным слои внутренней оболочки 4, затем методом, исключающим повреждение баллистических слоев в виде намотки волокон на режущий инструмент, например проколом 5 шилом 6 с его вращением 7, выполняют отверстия в наружной оболочке 2 и в этих слоях 3, нагнетают в зону отверстий полимерное связующее 8 с образованием втулок 9 из волокон ткани баллистических слоев, пропитанных этим связующим, и во втулках 9 располагают крепежные элементы 10 подтулейного устройства 11, кроме того, на наружной поверхности шлема располагают кронштейны наружного навесного оборудования, например планки 12 «Пикатини».

Планки 12 «Пикатини» устанавливают в лобной и боковых зонах, причем для крепления планок используют винты-саморезы 13, которые вкручивают в дополнительные втулки 14 с частично отвержденным связующим, раздвигая волокна 15 ткани дополнительных втулок 14 с минимальным повреждением этих волокон 15, при этом на прилегающих к шлему 1 поверхностях 16 планок 12 выполняют выемки 17 для размещения головок крепежных элементов 10 подтулейного устройства 11.

Боковые планки 12 закрепляют в височной зоне с огибанием ушной зоны.

Бронешлем 1 из слоистых полимерных композитов содержит слои наружной оболочки 2 из, например, арамидной ткани, пропитанной полимерным связующим, баллистические слои 3 из непропитанной арамидной ткани и аналогичные наружным слои внутренней оболочки 4, а также втулки 9 из волокон ткани баллистических слоев 3, пропитанных полимерным связующим 8, в которых расположены крепежные элементы 10, подтулейного устройства 11, кроме того, бронешлем 1 снабжен кронштейнами наружного навесного оборудования, например планками 12 «Пикатини», установленными на его наружной поверхности.

Планки 12 «Пикатини» установлены в лобной и боковых зонах, причем для крепления планок использованы винты-саморезы 13, расположенные резьбовой частью между раздвинутыми волокнами ткани 15 дополнительных втулок 14 с минимальным повреждением этих волокон 15, при этом на прилегающих к шлему 1 поверхностях 16 планок 12 выполнены выемки 17 для размещения головок крепежных элементов 10 подтулейного устройства.

Боковые планки 12 закреплены в височной зоне с огибанием ушной зоны.

Планки 12 выполнены из броневого материала, например из титана или броневой стали.

Планки 12 выполнены съемными.

Пример конкретного исполнения способа заключается в том, что слои оболочек 2 и 4 точечно скрепляют с баллистическими слоями 3 связующим 8 втулок 9 и связующим дополнительных втулок 14, значительно снижая тем самым сдвиговые деформации 18 слоев и повышая оболочечную жесткость бронешлема.

Для оформления отверстий для дополнительных втулок 14 шилом 6 планки 12 однозначно базируют за счет прилегания их поверхностей 16 к криволинейным наружным поверхностям шлема и совпадения выемок 17 с головками крепежных элементов 10 подтулейного устройства 11. Таким образом повышают технологичность способа.

Пример конкретного исполнения I бронешлема 1 заключается в том, что слои оболочек 2 и 4 точечно скреплены с баллистическими слоями 3 связующим 8 втулок 9 и связующим дополнительных втулок 14, тем самым значительно снижены сдвиговые деформации 18 слоев и повышена оболочечная жесткость бронешлема, а с установленными планками 12 из броневого материала повышена совокупная жесткость бронешлема в зоне наиболее вероятного поражения (лобной) и в наиболее уязвимых зонах - боковых.

Пример конкретного исполнения II бронешлема 1 заключается в том, что боковые планки 12 установлены в височных зонах с огибанием ушных зон, тем самым повышена совокупная оболочечная жесткость бронешлема в зоне наиболее вероятного поражения (лобной) и в наиболее уязвимых зонах - боковых, включая височные.

Работает бронешлем 1 следующим образом. При взаимодействии поражающего элемента с бронешлемом 1, например пули стрелкового оружия, происходит прогиб оболочек, а за счет повышенной оболочечной жесткости лобной и боковых зон вероятность контакта головы пользователя с внутренней оболочкой 4 значительно снижена со снижением вероятности заброневой локальной контузионной травмы. Дополнительные броненакладки (планки 12) снижают вероятность пробоя в этих зонах.

Наличие планок 12 с оружейным соединением «Пикатини» позволяет повысить тактико-технические характеристики бронешлема с возможностью установки наружного навесного оборудования 19, например фонаря 20, прибора ночного видения, целеуказателя, а для исполнения II маски респиратора 21, при этом предлагаемая компоновка позволяет надежно крепить маску 21 с возможностью регулировки 22 ее положения.

Таким образом, использование изобретений позволит создать технологичную конструкцию бронешлема с повышенной надежностью работы, что и подтверждает использование по назначению. Осуществимость изобретений подтверждена положительными результатами испытаний бронешлемов, разработка и изготовление которых полностью основаны на представленном описании. В связи с этим новое техническое решение соответствует и критерию «промышленная применимость», т.е. уровню изобретения.