Протикульовий захисний одяг

Предлагаемое изобретение относится к области индивидуальных средств защиты, в частности к конструкции пуленепробиваемой защитной одежды, и может быть использовано для индивидуальной защиты личного состава от пуль (осколков). Известна конструкция защитной оболочки каски (А.с. СССР №991130, кл. F41H1/04, 1983), содержащая наружный слой из металла, промежуточный слой из неметалла и внутренний слой. Недостатком этой конструкции является низкая эффективность защиты. Такая конструкция насквозь простреливается из автомата (АКМ) пулей со стальным сердечником с расстояния 900м (Наставления по стрелковому делу. - М.: Военное издательство, 1985. - С.227). В качестве прототипа выбрана мягкая защитная конструкция для защиты тела, содержащая наружный слой, выполненный из металла, и внутренний слой из металла, закрепленный на материале-носителе (Патент СССР №852181, кл. F41H1/02, 1978). Недостатком данной конструкции является низкая эффективность защиты. Такая конструкция насквозь простреливается из автомата (АКМ) с вероятностью 0,9 с расстояния 600м (Наставления по стрелковому делу. - М.: Военное издательство, 1985. - С.227). Задачей изобретения является разработка пуленепробиваемой конструкции защитной одежды. Указанный результат может быть достигнут благодаря тому, что в защитной конструкции, состоящей из связанных между собой наружного слоя, выполненного из металла, и внутреннего слоя из металла, закрепленного на материаленосителе, наружный слой выполнен в виде набора связанных между собой пустотелых цилиндров с закрытым днищем и расширяющейся верхней частью, выполненных из материала, обладающего свойством пластичности, при этом внутренний диаметр пустотелых цилиндров меньше диаметра пули, а внутренний слой представляет собой силовой каркас в виде пространственной решетки, состоящей из пластины, соединенной с размещенными перпендикулярно ей ребрами жесткости, расстояние между которыми больше наружного диаметра цилиндров наружного слоя, при этом наружный и внутренний слои связаны между собой при помощи промежуточного слоя, выполненного из вязко-упругого материала. О соответствии предложенного технического решения критерию "изобретательский уровень" свидетельствуют нижеприведенные сведения. Использование наружного слоя в виде набора связанных между собой пустотелых цилиндров с закрытым днищем и расширяющейся верхней частью позволяет изменить характер взаимодействия пули с защитной конструкцией. А выполнение наружного слоя из материала, обладающего свойством пластичности, позволяет направить кинетическую энергию пули на пластическую деформацию материала пустотелого цилиндра. Выполнение цилиндров с закрытым днищем и расширяющейся верхней частью позволяет не допустить проникновение к промежуточному слою мелких частиц, образовавшихся при взаимодействии пули с цилиндром наружного слоя, и направить пулю в цилиндр. Рассмотрим процесс взаимодействия пули со стальной пластиной (конструкция прототипа) при стрельбе в упор из АКМ. В этом случае дульная энергия пули (Наставления по стрелковому делу. - М.: Военное издательство, 1985. - С.223). Калибр: 7,62мм = 7,62 × 10-3м. Контакт пули с элементом пластины происходит на малой площади (определяется диаметром стального сердечника). Допустим, что контакт происходит по кругу диаметром 7,62 × 10-3м. Следовательно, площадь контакта равна Напряжения, возникающие в элементе пластины, связаны с действующей на нее силой формулой (Тимошенко С.П. Сопротивление материалов. Т.1. Элементарная теория и задачи. М.: Наука, 1965. - С.13) Определим величину силы, которая действуя на элемент пластины площадью приводит к появлению о элементе напряжений, равных пределу прочности материала. Для стали Ст.1 (Писаренко Г.С., Яковлев А.П., Матвеев В.В. Справочник по сопротивлению материалов. - К.: Наук. думка, 1988. - С.644). В этом случае Так как дульная энергия пули равна то величину минимальной толщины элемента, не пробиваемого в упор, можно определить из выражения Рассмотрим процесс взаимодействия пули с предлагаемой защитной конструкцией при стрельбе в упор из автомата АКМ. Так как каждый цилиндр наружного слоя защитной конструкции выполнен пустотелым с внутренним диаметром, меньшим диаметра пули, то контакт пули с цилиндром будет происходить по всей боковой поверхности пули. Площадь контакта т.е. площадь контакта возрастает приблизительно в 10 раз. На фиг.1 показана схема процесса взаимодействия пули с цилиндром наружного слоя. В работе Теребушко О.И. Основы теории упругости и пластичности. - М.: Наука, 1984. - 320с. рассматриваются процессы пластической деформации труб. Силу, необходимую для пластического деформирования, можно определить по формуле где - срединный радиус цилиндра после деформации; - толщина стенки цилиндра; - напряжения, возникающие в цилиндре при деформации; где - начальный срединный радиус цилиндра (до деформации); - модуль упругости материала; - предел текучести материала; - коэффициент трения; - угол конусности. Получим значение при следующих исходных данных: материал цилиндра Ст.1, В этом случае Ход пули внутри цилиндра, в этом случае, определим из выражения где - ход пули внутри полого цилиндра. Откуда Использование внутреннего слоя как силового каркаса в виде пространственной решетки, состоящего из пластины с размещенными перпендикулярно ей ребрами жесткости, расстояние между которыми больше наружного диаметра цилиндров наружного слоя, позволяет повысить несущую способность полых цилиндров наружного слой. В работе (Теребушко О.И. Основы теории упругости и пластичности. - М.: Наука, 1984. - С.305) отмечается, что характер изменения напряжения в пластической и упругой областях сечения трубы показывает, что разрушение труб происходит по наружной, а не внутренней поверхности трубы, как это можно было бы ожидать на основании результатов только упругого решения, что подтверждается экспериментально. Использование промежуточного слоя из вязкоупругого материала (например, резины), позволяет рассеять часть энергии, передаваемой пулей пластине внутреннего слоя защитной конструкции. Это подтверждается данными, приведенными в научной литературе. Так, например, в Справочнике по динамике сооружений (Под ред. Б.Г.Коренева, И.М.Рабиновича. - М.: Стройиздат, 1972. - С.400 401), отмечается, что резина как конструкционный материал имеет некоторые особенности. Ее коэффициент Пуассона равен 0,5. Поэтому продольная нагрузка вызывает большие поперечные деформации резинового виброизолятора, которые имеют большой коэффициент неупругого сопротивления (0,03 0,25). Другая особенность состоит в том, что их жесткость при динамических нагрузках больше, чем жесткость при статических нагрузках. Таким образом, промежуточный слой позволяет уменьшить энергию, передаваемую пулей внутреннему слою защитной конструкции. Таким образом, выполнение наружного слоя в виде набора пустотелых цилиндров из пластического материала, позволяет поглотить кинетическую энергию пули за счет пластической деформации цилиндров. Использование внутреннего слоя, как силового каркаса, в виде пространственной решетки, позволяет повысить прочность цилиндров наружного слоя. Использование промежуточного слоя из вязкоупругого материала (например, резины) позволяет уменьшить энергию, передаваемую пулей внутреннему слою защитной конструкции. Техническая сущность и принцип действия предложенной защитной конструкции поясняется чертежами на фиг.1, 2. На фиг.1 обозначены: пустотелый цилиндр наружного слоя защитной конструкции 1, свинцовая рубашка пули 2, оболочка пули 3, стальной сердечник 4. Защитная конструкция состоит из (фиг.2): наружного слоя 1, промежуточного слоя 2, внутреннего слоя, состоящего из пластины 3 и ребер жесткости 4. Перечисленные выше конструктивные элементы выполнены следующим образом: наружный слой 1 выполнен в виде набора связанных между собой пустотелых цилиндров с закрытым днищем и расширяющейся верхней частью; промежуточный слой 2, связывающий наружный и внутренний слои, выполнен из вязкоупругого материала (например, резины), (в процессе изготовления промежуточный слой приобретает форму наружного слоя); внутренний слой представляет собой силовой каркас в виде пространственной решетки, состоящей из пластины 3, соединенной с размещенными перпендикулярно пластине ребрами жесткости 4, расстояние между которыми больше наружного диаметра цилиндров наружного слоя. Описанной выше защитной конструкцией пользуются следующим образом. Защитную конструкцию крепят к материалуносителю. Затем надевают получившуюся защитную одежду. При контакте пули с наружным слоем защитной конструкции, за счет наличия расширяющейся верхней части, она попадает в пустотелый цилиндр, где и происходит процесс преобразования кинетической энергии пули в энергию пластической деформации пустотелого цилиндра. При этом, часть энергии пули гасится промежуточным слоем и перераспределяется на силовой каркас внутреннего слоя. Использованная часть защитной конструкции подлежит замене.