Механічна броня

Реферат: Механічна броня складається з лицьового і внутрішнього шарів, кожен з яких виконаний із захисних елементів, з'єднаних в єдину панель з'єднувальними засобами. Захисний елемент лицьового шару складається з двох, виконаних як єдине ціле, частин, верхня частина являє собою шестигранну порожнисту піраміду, основа якої пов'язана з нижньою частиною, виконаною у вигляді шестигранної призми з співвісним шестигранним наскрізним отвором, з'єднаною гвинтовою пружиною з опорою. В кожній з бокових граней призми виконаний наскрізний прямокутний отвір для розміщення з'єднувального засобу, який виконаний з двох ідентичних за формою конструктивних елементів, з'єднаних фронтальними торцями з можливістю їх кутового переміщення відносно спільної осі обертання. В кожному з конструктивних елементів виконані наскрізні прямокутні отвори, в яких симетрично щодо поперечної осі конструктивного елемента розміщені дві гвинтові пружини, між якими встановлена рухома втулка з фіксатором, а в бокових гранях конструктивного елемента розміщені плоскі пружини. Захисний елемент внутрішнього шару виконаний у вигляді порожнистої шестигранної призми з плоскою основою і отворами в бокових гранях, в кожній з яких встановлений з'єднувальний засіб у вигляді фіксуючого пристрою. UA 104321 U (54) МЕХАНІЧНА БРОНЯ UA 104321 U UA 104321 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до пристроїв балістичного захисту від бронебійних засобів ураження та може використовуватися для індивідуального захисту як людей, так і військової техніки. Відома механічна броня, що складається з лицьового і внутрішнього шарів, кожен з яких виконаний із захисних елементів, з'єднаних в єдину панель з'єднувальними засобами (див. 10 патент РФ № 2116607, МПК F41H 1/02, заявл. 04.12.1995 р., опубл 27.07.1998 p.). У відомій механічній броні лицьовий шар містить основу, в якій розміщені захисні елементи, виконані у вигляді деталей з твердого матеріалу з відбиваючою стороною, оберненою назовні. При цьому основа виконана з пружного матеріалу, а захисні елементи жорстко не пов'язані між собою та розташовані в матеріалі в декілька шарів з перекриттям проміжків між елементами в шарі наступними шарами захисних елементів, при цьому відбиваюча сторона захисного елемента виконана у вигляді циліндричної поверхні або комбінації циліндричних поверхонь у вигляді куточків та інших об'ємних елементів. Недоліком відомої механічної броні є недостатня ефективність захисту та її обмежені функціональні можливості. Пояснюється це тим, що при влучанні вражаючого засобу - кулі, захисний елемент на поверхні лицьового шару броні буде деформуватися або руйнуватися в точці удару, а куля проникатиме далі захисного елемента. При цьому вона не встигає обернутися в матеріалі основи і не може суттєво змінювати траєкторію свого руху. Низька ефективність захисних властивостей броні пов'язана також з тим, що навіть після деякої зміни траєкторії руху кулі після удару в перший захисний елемент куля може потрапити в зазор між захисними елементами другого і лицьового шарів, і фактично другий та лицьовий шари не виконують свої захисні функції по зміні траєкторії руху кулі. Куля проб'є конструкцію наскрізь. Це обумовлює низьку ефективність захисних властивостей броні та обмеження її функціональних можливостей. Найбільш близькою до технічного рішення, що заявляється, за технічною суттю та результатом, що досягається, є механічна броня, що складається з лицьового і внутрішнього шарів, кожен з яких виконаний із захисних елементів, з'єднаних в єдину панель з'єднувальними засобами (див. патент США № 5972819, МПК F41H 5/02, С04В 35/10, заявл. 06.10.1997 р., опубл. 26.10.1999 p.). У відомій механічній броні лицьовий шар складається з захисних елементів, виконаних у вигляді керамічних циліндрів з опуклими торцями і з'єднаних в єдину панель за допомогою сполучного матеріалу на основі полімерів. Осі захисних елементів розташовані по нормалі до зовнішньої поверхні броні. Внутрішній шар виконаний з конструкційного матеріалу на основі армідних (наприклад Vevelar) або поліетиленових волокон (наприклад Dynema) та полімерної матриці. Недоліком відомої броні є невисока ефективність захисту та її обмежені функціональні можливості. Це пояснюється тим, що енергія удару кулі передається жорстко з'єднаним захисним елементам, що призводить до їх руйнування, зниження стійкості броні. Стійкість броні при попаданні кулі обмежується розповсюдженням тріщин через ударну взаємодію захисних елементів та їх послідовне розколювання. Крім цього, з'єднання окремих захисних елементів за допомогою полімерних матеріалів створює досить жорстку конструкцію панелі, що обмежує її використання для обтічних частин тіла людини або вразливих частин об'єктів військової техніки. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення конструкції механічної броні, в якій нове конструктивне виконання вузлів механічної броні, а саме захисних елементів і з'єднувальних пристроїв, а також нові зв'язки між ними сприяють підвищенню ефективності гасіння первинної потужності засобу ураження за рахунок створення гнучкої демпфуючої системи, яка приймає динамічні навантаження, що забезпечує підвищення захисних властивостей механічної броні та розширення її функціональних можливостей. Поставлена задача вирішується тим, що в механічній броні, що складається з лицьового і внутрішнього шарів, кожен з яких виконаний із захисних елементів, з'єднаних в єдину панель з'єднувальними засобами, згідно з корисною моделлю, захисний елемент лицьового шару складається з двох, виконаних як єдине ціле частин, верхня частина являє собою шестигранну порожнисту піраміду, основа якої пов'язана з нижньою частиною, виконаною у вигляді шестигранної призми з співвісним шестигранним наскрізним отвором, з'єднаною гвинтовою пружиною з опорою, при цьому в кожній з бокових граней призми виконаний наскрізний прямокутний отвір для розміщення з'єднувального засобу, який виконаний з двох ідентичних за формою конструктивних елементів, з'єднаних фронтальними торцями з можливістю їх кутового переміщення відносно спільної осі обертання, в кожному з конструктивних елементів виконані наскрізні прямокутні отвори, в яких симетрично щодо поперечної осі конструктивного елемента 1 UA 104321 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 розміщені дві гвинтові пружини, між якими встановлена рухома втулка з фіксатором, а в бокових гранях конструктивного елемента розміщені плоскі пружини, захисний елемент внутрішнього шару виконаний у вигляді порожнистої шестигранної призми з плоскою основою і отворами в бокових гранях, в кожній з яких встановлений з'єднувальний засіб у вигляді фіксуючого пристрою, при цьому нижня основа шестигранної призми гвинтовою пружиною з'єднана з опорою. Новим є також те, що кут нахилу граней шестигранної піраміди у верхній частині захисного елемента лицьового шару броні складає 30°-50°. Новим є також те, що опори захисних елементів лицьового і внутрішнього шарів виконані зі сталі або титану, або алюмінію, або кераміки. Новим є також те, що площа поперечного перерізу шестигранної призми захисного елемента внутрішнього шару складає 1,0-2,0 від площі поперечного перерізу шестигранної призми нижньої частини захисного елемента лицьового шару. Новим є також те, що захисні елементи у внутрішньому шарі броні виконані з матеріалу менш міцного, ніж матеріал захисного елемента лицьового шару. Новим є також те, що опори захисних елементів виконані перфорованими. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються, та технічним результатом полягає в тому, що сукупність нових ознак, що заявляються, а саме: - виконання захисного елемента з двох, виконаних як єдине ціле частин, верхня частина являє собою шестигранну порожнисту піраміду, основа якої з'єднана з нижньою частиною, виконаною у вигляді шестигранної призми із співвісним шестигранним наскрізним отвором, з'єднаної гвинтовою пружиною з опорою, при цьому в кожній з бокових граней призми виконаний наскрізний прямокутний отвір для розміщення з'єднувального засобу; - нове виконання з'єднувального пристрою з двох ідентичних за формою конструктивних елементів, об'єднаних фронтальними торцями з можливістю їх кутового переміщення щодо загальної осі обертання, в кожному з конструктивних елементів виконані наскрізні прямокутні отвори, в яких симетрично відносно поперечної осі конструктивного елемента розміщені дві гвинтові пружини, між якими встановлена рухлива втулка з фіксатором, а в бокових гранях конструктивного елемента розміщені пласкі пружини; - а також виконання захисного елемента внутрішнього шару у вигляді порожнистої шестигранної призми з плоскою основою і отворами в бокових гранях, в кожній з яких встановлений з'єднувальний засіб у вигляді фіксуючого пристрою, при цьому нижня основа шестигранної призми гвинтовою пружиною з'єднана з опорою, в сукупності з відомими суттєвими ознаками технічного рішення, що заявляється, дозволяє підвищити ефективність гасіння первинної потужності засобу ураження за рахунок створення гнучкої демпфуючої системи, яка приймає динамічні навантаження, що забезпечує підвищення захисних властивостей броні та розширення її функціональних можливостей. Це пояснюється тим, що таке виконання механічної броні забезпечує збільшення площі розсіювання кінетичної енергії, що впливає на захисний елемент при попаданні в нього засобу ураження. Конструкція дозволяє змінити траєкторію засобу ураження і створює можливість його рикошету, внаслідок чого значно зменшується його ударна потужність. Підвищення товщини лицьового шару за рахунок збільшення висоти пірамідальної частини захисного шару без зміни ваги призводить до підвищення захисних властивостей броні. Гнучка конструкція механічної броні забезпечує демпфірування динамічних навантажень і призводить до ефективного гасіння первинної потужності засобів ураження, а також забезпечує розширення функціональних можливостей броні, тобто діапазону її використання. У конструкції відбувається плавний рівномірний розподіл ударного навантаження між шарами, що забезпечує розтягування ударного імпульсу в часі. Те, що кут нахилу граней шестигранної піраміди у верхній частині захисного елемента лицьового шару броні складає 30°-50°, те, що опори захисних елементів лицьового і внутрішнього шарів виконані зі сталі або титану, або алюмінію, або кераміки, а також те, що площа поперечного перерізу шестигранної призми захисного елемента внутрішнього шару складає 1,0-2,0 від площі поперечного перерізу шестигранної призми нижньої частини захисного елемента лицьового шару, і те, що захисні елементи у внутрішньому шарі броні виконані з матеріалу менш міцного, ніж матеріал захисного елемента лицьового шару, дозволяє додатково підвищити захисні властивості заявленої механічної броні та розширити її функціональні можливості. Технічна суть пояснюється кресленнями, де: на фіг. 1 показаний фронтальний вид двошарової броні в збірці; 2 UA 104321 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 на фіг. 2 показаний фронтальний вид захисного елемента лицьового шару, вигляд зверху; на фіг. 3 показаний фронтальний вид захисного елемента лицьового шару, вигляд знизу; на фіг. 4 показаний зовнішній вигляд панелі захисного шару, в збірці, вигляд зверху; на фіг. 5 показаний зовнішній вигляд панелі захисного шару, в збірці, вигляд знизу; на фіг. 6 показаний фронтальний вигляд з'єднувального засобу лицьового шару, вигляд знизу; на фіг. 7 показаний фронтальний вигляд з'єднувального засобу лицьового шару, вигляд зверху; на фіг. 8 показаний фронтальний вигляд з'єднувального засобу, в процесі спрацьовування; на фіг. 9 показаний фронтальний вигляд захисного елемента внутрішнього шару, вигляд зверху, на фіг. 10 показаний фронтальний вигляд захисного елемента внутрішнього шару, вигляд знизу. Механічна броня містить лицьовий шар 1 і внутрішній шар 2. Лицьовий шар 1 виконаний з захисних елементів 3, об'єднаних в єдину панель 4 за допомогою з'єднувальних засобів 5. Захисний елемент 3 лицьового шару 1 складається з двох виконаних як єдине ціле частин, верхня частина являє собою шестигранну порожнисту піраміду 6, основа якої з'єднана з нижньою частиною, яка виконана у вигляді шестигранної призми 7 з співвісним наскрізним отвором 8. Призма 7 гвинтовою пружиною 9 з'єднана точковим зварюванням з опорою 10. Як матеріал для виготовлення опори 10 використовують чорні і легкі кольорові метали або їх сплави, або кераміку. При цьому в бокових гранях шестигранної призми 7 виконані наскрізні прямокутні отвори 11, в яких розміщені з'єднувальні засоби 5. Кут нахилу граней шестикутної піраміди 6 становить 30°-50°. При значенні кута нахилу граней шестикутної піраміди 6 менше 30° збільшується сила динамічного удару засобу ураження, який сприймається захисним елементом 3, що знижує ефективність захисних властивостей броні. При значенні кута нахилу граней шестикутної піраміди 6 більше 50° знижуються рикошетні властивості пірамідальної частини захисного елемента 3, що також призводить до зниження захисних властивостей броні. Захисний елемент 3 лицьового шару 1 виконаний із сталі або алюмінію, або титану, або кераміки, або сплавів легких металів. Гвинтова опорна пружина 9 виконана зі спеціальної пружинної сталі, а опора 10 - із сталі або металокераміки. Лінійні розміри захисного елемента 3, а саме співвідношення висоти пірамідальної та призматичної частин захисного елемента 3, а також кут нахилу граней піраміди 6 вибирають залежно від потужності засобу ураження. З'єднувальний засіб 5 лицьового шару 1 захисного елемента 3 складається з двох ідентичних за формою конструктивних елементів 12, з'єднаних фронтальними торцями з можливістю кутового переміщення відносно загальної осі 13 обертання. Конструктивні елементи 12 з'єднані так, що між двома торцями утворюється зазор 14, що обмежує відносне кутове переміщення конструктивних елементів 12 відносно один одного. В кожному конструктивному елементі 12 виконаний прямокутний отвір 15, в якому симетрично щодо поперечної центральної осі конструктивного елемента 12 розміщені дві гвинтові пружини 16, між якими встановлена рухлива втулка 17 з фіксаторами 18. У бокових гранях конструктивного елемента12 розміщені пласкі пружини 19. Захисний елемент 20 внутрішнього шару 2 виконаний у вигляді порожнистої шестигранної призми 21 з плоскою основою 22. У бокових гранях призми 21 виконані прямокутні отвори 23 для розміщення з'єднувального засобу у вигляді фіксуючого пристрою 24. Фіксуючий пристрій 24 може бути виконаний будь-яким, наприклад, у вигляді підпружиненої защіпки та таке інше. Базову захисну панель 4 лицьового шару 1 механічної броні формують шляхом з'єднання кожного захисного елемента 3 з трьома з'єднувальними засобами 5 таким чином, що з'єднувальні засоби 5 вставляють в отвори 11 призми 7 через одне по порядку їх розташування. Інші три отвори 11 залишаються вільними для кріплення з'єднувальних засобів 5 із суміжних захисних елементів 3. Аналогічним чином складають захисну панель 25 внутрішнього шару 2, після чого формують готову механічну броню. При цьому механічна броня може бути виконана так, що площа поперечного перерізу шестигранної призми 21 захисного елемента 20 внутрішнього шару 2 може бути більшою, ніж площа поперечного перерізу шестигранної призми 7 захисного елемента 3 лицьового шару 1 в 2-3 рази. При значенні співвідношення площі поперечного перерізу шестигранної призми 21 внутрішнього шару 2 до площі шестигранної призми 7 лицьового шару 1, менше ніж 1,0, виникають складнощі при конструктивному виконанні внутрішнього шару 2. 3 UA 104321 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 При значенні співвідношення площі поперечного перерізу шестигранної призми 21 внутрішнього шару 2 до площі шестигранної призми 7 лицьового шару 1, більше ніж 2,0, підвищується жорсткість конструкції механічної броні. Для виконання захисних елементів 21 внутрішнього шару 2 броні можуть бути використані матеріали менш міцні, ніж матеріали, використані при виконанні захисних елементів 3 лицьового шару 1, такі як алюміній, полімерні матеріали або щільний пінопласт (у разі виготовлення рятувальних жилетів для води). Механічна броня реагує таким чином. При попаданні високоенергетичного засобу ураження на грань піраміди 6 захисного елемента 3 лицьового шару 1 або ж у стик двох захисних елементів 3 значну ділянку броні поблизу від місця попадання отримує частину енергії через систему з'єднувальних засобів 5 захисних елементів 3. При цьому рівномірний розподіл кінетичної енергії засобу ураження в шести напрямках відбувається завдяки виконанню основи захисного елемента 3 - його нижньої частини у вигляді правильної шестикутної призми 7, які разом починають прогинатися, утворюючи воронку, розмір якої залежить від заданого кута вигину з'єднувальних засобів 5 і потужності зовнішнього вражаючого фактора. Одночасно з цим відбувається послідовне згинання опорних пружин 9, які повністю згинаються в епіцентрі попадання і трохи менше згинаються опорні пружини 9 в сусідніх захисних елементах 3. Чим далі від епіцентру, тим менше згинаються опорні пружини 9 на значній відстані від епіцентру, що за формою являє собою воронку з певною глибиною деформації панелі 4. У разі потрапляння засобу ураження в грань піраміди 6 захисного елемента 3 засіб ураження рикошетує та змінює траєкторію прямого попадання, тим самим гублячи свою бронебійну потужність. При цьому надміцна поверхня захисного елемента 3 поглинає частину енергії і тим самим запобігає деформації або руйнуванню самої панелі 4 броні, передаючи велику частину енергії самому захисному елемента 3 і його з'єднувальним засобам 5, які мають демпфірувальні властивості завдяки використанню в його конструкції великої кількості пружин: опорних 10-у захисному елементі, малих пружин 16 і бокових пружин 19 - в з'єднувальних засобах 5. Наприклад, при впливі засобу ураження певної ударної потужності, при якому створюються умови спрацьовування суміжних захисних елементів 3 броні поблизу епіцентру влучення кількість малих пружин 16, бічних 19 і опорних пружин 10, які відразу спрацьовують, дорівнює 925 штук. При цьому внутрішній шар 2 отримує значно меншу кількість кінетичної енергії, яка також ефективно розподіляється і поширюється по поверхні внутрішнього шару 2. Використання запропонованого технічного рішення при виробництві бронежилетів дозволить, у порівнянні з відомим класичним бронежилетом, збільшити ступінь і площу захисту при значно меншій вазі бронежилета, а також використовувати ефективний захист по всій поверхні об'єкта, який захищається. Крім цього, завдяки гнучкості захисної панелі стає можливим захистити не тільки пласкі частини тіла, але і його обтічні частини такі як, наприклад, голова, шия та інші. Гнучкість захисної панелі також забезпечує можливість вільного пересування об'єкта, що захищається. Крім цього, технічне рішення, яке заявляється, можна використовувати при захисті особливо вразливих частин повітряних суден від засобів ППО, невеликих морських військових судів та автомобільного транспорту. Промислова придатність технічного рішення, що заявляється, підтверджується можливістю виготовлення механічної броні на відомому обладнанні, в умовах промислового виробництва, з використанням відомих вітчизняних матеріалів і засобів, а також технологій складання. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 60 1. Механічна броня, що складається з лицьового і внутрішнього шарів, кожен з яких виконаний із захисних елементів, з'єднаних в єдину панель з'єднувальними засобами, яка відрізняється тим, що захисний елемент лицьового шару складається з двох, виконаних як єдине ціле, частин, верхня частина являє собою шестигранну порожнисту піраміду, основа якої пов'язана з нижньою частиною, виконаною у вигляді шестигранної призми з співвісним шестигранним наскрізним отвором, з'єднаною гвинтовою пружиною з опорою, при цьому в кожній з бокових граней призми виконаний наскрізний прямокутний отвір для розміщення з'єднувального засобу, який виконаний з двох ідентичних за формою конструктивних елементів, з'єднаних фронтальними торцями з можливістю їх кутового переміщення відносно спільної осі обертання, в кожному з конструктивних елементів виконані наскрізні прямокутні отвори, в яких симетрично щодо поперечної осі конструктивного елемента розміщені дві гвинтові пружини, між якими встановлена рухома втулка з фіксатором, а в бокових гранях конструктивного елемента 4 UA 104321 U 5 10 15 розміщені плоскі пружини, захисний елемент внутрішнього шару виконаний у вигляді порожнистої шестигранної призми з плоскою основою і отворами в бокових гранях, в кожній з яких встановлений з'єднувальний засіб у вигляді фіксуючого пристрою, при цьому нижня основа шестигранної призми гвинтовою пружиною з'єднана з опорою. 2. Механічна броня за п. 1, яка відрізняється тим, що кут нахилу граней шестигранної піраміди у верхній частині захисного елемента лицьового шару броні складає 30°-50°. 3. Механічна броня за п. 1, яка відрізняється тим, що опори захисних елементів лицьового і внутрішнього шарів виконані зі сталі або титану, або алюмінію, або кераміки. 4. Механічна броня за п. 1, яка відрізняється тим, що площа поперечного перерізу шестигранної призми захисного елемента внутрішнього шару складає 1,0-2,0 від площі поперечного перерізу шестигранної призми нижньої частини захисного елемента лицьового шару. 5. Механічна броня за пп. 1, 3, яка відрізняється тим, що захисні елементи у внутрішньому шарі броні виконані з матеріалу менш міцного, ніж матеріал захисного елемента лицьового шару. 6. Механічна броня за пп. 1, 3, 5, яка відрізняється тим, що опори захисних елементів виконані перфорованими. 5 UA 104321 U 6 UA 104321 U 7 UA 104321 U 8 UA 104321 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9