Каска військова з підвищеним захистом

Реферат: UA 99558 U UA 99558 U 5 10 15 20 25 30 Військова каска, як засіб захисту, належить до області нелетальної зброї, і може бути використана при військових діях, антитерористичних операціях, роботі спецпідрозділів та ін. Відомі каски військові [1], виготовлені зі сталі (СШ-40, СШ-68). Недоліком даних касок є те, що вони мають низький ступінь захисту і можуть захищати від небалістичних ударів (холодна зброя) та невеликих осколків (m=1 г). Проти враження кулями захист відсутній. Відомі каски та бронешоломи [2-5], виготовлені з бронесталі, надвисокомолекулярного поліетилену (НВМПЕ) або параарамідного матеріалу "Кевлар", взяті як аналог. Каски захищають від куль стрілецької зброї, осколків та їх рикошетів. Недоліком вказаних касок та бронешоломів є велика вага (1,8 кг. - бронесталь, та 1,4-1,5 кг. - кевлар), а також складна будова з великою кількістю захисних шарів, висока ціна. Відомий кевларовий шолом "Каска 1М" [6], взятий як прототип. Він складається з 5- шарів і має невисокий клас захисту 1а по НАТО. В ньому 1-й шар - протиударний пластик, 2-й шар келар, 3-й шар - (НВМПЕ), 4-й проміжний зв'язуючий проміжний шар, 5-й поліуретановий антитравматичний демпфер. Недоліком вказаного шолома-каски є складна будова, невисокий клас захисту (1а по НАТО) та висока ціна. Задача корисної моделі - підвищення класу захисту каски військової, при одночасовому спрощенні її будови. Поставлена задача вирішується тим, що у касці військовій з підвищеним захистом, на зовнішній поверхні каски розміщені правильні піраміди з квадратними основами, виготовлені з кулеосколкостійкої речовини. В цьому випадку, куля чи осколок вдаряючись в бокову похилу поверхню пірамід, зазнає багаторазового відбивання між поверхнями пірамід, не досягаючи основної поверхні каски. При цьому зменшується енергія та імпульс кулі чи осколка. На Фіг. 1 приведена конструктивна схема запропонованої каски військової з підвищеним захистом. Введені наступні позначення: каска з кулеосколкостійкої речовини - 1, правильні піраміди з квадратною основою з протиударної речовини - 2. На Фіг. 2 приведена можлива схема траєкторії руху кулі чи осколка при співударянні з пірамідами. Підвищений захист каски відбувається наступним чином: куля чи осколок, рухаючись з великою швидкістю, вдаряються в бокові поверхні пірамід, зазнають багаторазового відбивання, не досягаючи поверхні каски. При цьому енергія та імпульс кулі чи осколка буде зменшуватись до безпечної величини. На Фіг. 2 приведена траєкторія руху кулі чи осколка масою (m). Тіло масою - m (куля чи осколок) рухаючись мають кінетичну енергію Eк 0  та початковий імпульс P0  . При співударі з похилою поверхнею піраміди, частина імпульсу - P0 передається тілу   піраміди - Pпр1 , а частина імпульсу P1  передається відбитій кулі чи осколку. Тобто P1  P0 . При цьому втрачається кінетична енергія - E к , кулі чи осколка. При попаданні відбитої кулі чи 35 осколка на похилу поверхню іншої піраміди, знову відбувається зменшення імпульсу - P1 та енергії цих тіл масою - m. Частина імпульсу - P1 передається тілу піраміди - Pпр 2 , а частину імпульсу - P2 має відбита куля чи осколок і т.д. В результаті, кінцевий імпульс та енергія відбитих кулі чи осколка будуть суттєво зменшені, в порівнянні з початковими величинами - P0 40 та Eк 0 . Проаналізуємо більш досконало взаємодію кулі чи осколка при їх зіткненні. Імпульс, який отримує піраміда - Pпр1 , матиме дві складові: нормальну Pn1  , яка перпендикулярна похилій поверхні піраміди, і дотичну P1 , напрямлену вздовж похилої поверхні піраміди. Небезпеку 45 становить нормальна складова імпульсу - Pn1 , так як вона характеризує зусилля, яке передається тілу піраміди і від неї на тіло каски. Визначимо величину цього імпульсу. Для розрахунку використаємо закон збереження імпульсу для системи куля чи осколок масою - m, та правильна піраміда з квадратною основою. Тобто: P0  Pпр1  P 1 ; (1) де, P0  - імпульс тіла - m до зіткнення з пірамідою, Pпр1 50 імпульс, отриманий тілом піраміди, P - імпульс відбитого тіла - m, 1 1 UA 99558 U Запишемо рівність (1) в проекції на вісь (n), яка напрямлена перпендикулярно до похилої площини піраміди. P0 cos  Pn1  P1 cos  ; (2) Звідси: 5 Pn1  P0  P1 cos  . (3) З формули (3) видно, що нормальна складова імпульсу - Pn1 , який передається на тіло піраміди, буде залежати від кута падіння  кулі чи осколка на похилу поверхню піраміди. При збільшенні цього кута, імпульс - Pn1 буде зменшуватись. З іншого боку, якщо  0 , що 10 відповідає перпендикулярному удару тіла - m на поверхню, то імпульс - Pn1 буде максимальний і рівний: Pn1  P0 P1  ; (4) 15 20 В свою чергу, для розглядуваного випадку це відповідає стану, коли куля чи осколок попадає на поверхню каски при відсутності пірамід. Тобто наявність пірамід на поверхні каски приводить до зменшення дії кулі чи осколка на військову каску, і зменшує їх енергію та імпульс. При багаторазовому відбиванні від поверхонь пірамід, енергія кулі чи осколка зменшується до безпечної величини. При цьому зменшується ймовірність попадання кулі чи осколка на поверхню каски. Для випадку, коли куля чи осколок застрягає в тілі піраміди отримаємо: Pn3  P0 cos  . (5) Як видно з формули (5) імпульс - Pn3 буде зменшуватись із зростанням кута  . При відсутності пірамід, кут  0 . Тоді імпульс, який передається на тіло каски буде максимальний і рівний: Pn4  P0 ; (6) 25 30 35 40 45 50 Тобто і в цьому випадку, наявність пірамід на поверхні каски також зменшує імпульс, який передається на тіло піраміди і, відповідно, на каску. Змінюючи кут -  при основі пірамід, можна змінювати рівень впливу на каску з боку кулі чи осколка. Цьому також сприяє багаторазове відбивання кулі чи осколка між похилими поверхнями пірамід. В результаті, енергія та імпульс кулі чи осколка зменшується до безпечної величини. Як наслідок, можна спростити будову каски військової шляхом зменшення кількості захисних шарів. Це приведе також, до зменшення ваги каски. Таким чином, запропонована конструкція каски військової дає можливість підвищити клас захисту каски, з одночасним спрощенням її будови. Це досягається тим, що поверхня каски покрита правильними пірамідами з квадратом в основі. Ефективний захист досягається внаслідок багаторазового відбивання кулі чи осколка від поверхонь пірамід. Тобто відсутнє пряме попадання вражаючих тіл на поверхню каски. При цьому зменшується енергія та імпульс кулі чи осколка, які попадають на каску. Все це сприяє зменшенню ймовірності пробивання каски та захисту від ударного імпульсу і, як результат, збереження людського життя. Джерела інформації: [1]. Каска армейская СШ-40, СШ-68 - Режим доступу: prom.ua/kaska-armejskaya-kupit html Назва з екрану. [2]. Каска кевларовая 3 класса защиты - Режим доступу: prom.ua /Kevlarovaya-kaska. html Назва з екрану. [3]. Кевларовый шлем Shubert Режим доступу: www.mothergun.com.ua /index.php?produkt_id=1798route=product/product - Назва з екрану. [4]. Шлем кевларовый Мк-6-Mich. - Режим доступу: prom.ua/Kevlarovyj-shlem.html - Назва з екрану. [5]. Каска бронесталь Израиль - Режим доступу: armoline.com.ua/p48950782-shlem-pasgtstalnoj. Html - Назва з екрану. [6]. Кевларовый шлем "Каска 1М" - Режим доступу: prom.ua/Kevlarovyj-shlem. Html - Назва з екрану. 2 UA 99558 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Каска військова з підвищеним захистом, яка відрізняється тим, що на зовнішній поверхні каски розміщені правильні піраміди з квадратними основами, і які виготовлені з кулеосколкостійкої речовини. 3 UA 99558 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова 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 4