Керамокомпозитные баллистические панели с повышенным ресурсом защиты

А.С. Каменских, Е.В. Ничкова, С.М. Кимерлинг, К.А. Зырянов

(Общество с ограниченной ответственностью «НЭВЗ-Эластопласт», elastoplast@perm.ru)

Разработка броневых панелей для защиты человека и легкой техники долгое время шла в рамках изготовления материалов на основе легких сплавов. Однако, когда было установлено, что такого рода броня легко проплавляется при наличии у пули достаточной кинетической энергии и бронебойного сердечника, развитие данного направления броневых материалов пошло по пути использования элементов высокоплавкой керамики.

Совершенствование конструкции композиционной брони в мире идет по пути создания многослойных конструкций, включающих не только слои керамики, но и ламинаты на основе арамидных тканей или углеволокна, промежуточные пористые слои (для гашения энергии ударных волн) и слои эластомера [1].

Благодаря использованию данных материалов удалось достичь относительно высоких защитных характеристик для броневых композиционных панелей. Наиболее распространена такая характеристика как V₅₀, это скорость, при которой вероятность пенетрации пули или осколка через защитную структуру составляет 50%, у современных композитов она достигает величины 350-390 м/с [2]. К сожалению, после попадания в панель снарядов и осколков панель может полностью или частично разрушается, т.е. использование композитной брони носит разовый характер.

В ООО «НЭВЗ – Эластопласт» разработана конструкция легких броневых композитных блоков на основе керамических элементов специальной формы [3] и эластичного полиуретанмочевинного связующего.

Как было установлено экспериментально, использование высокомодульного эластичного связующего приводит к появлению эффекта частичного самозатягивания отверстий в панелях после прострела их снарядами с избыточной кинетической энергией. Таким образом, создаются условия для их многоразового применения. Кроме того, использование специально подобранных по форме керамических элементов позволило использовать для повышения функциональных свойств материала фрикционный эффект за счет диссипации механической энергии при проворачивании керамических элементов в эластичной матрице во время ударного воздействия.

Отработка защитных свойств конструкции панелей проводилась на плоских образцах размерами 500х500 мм, имитирующих навесные броневые конструкции на легкую бронированную технику, и на броневых блоках сложной формы размерами 270х320 мм для бронежилетов. При этом использовались элементы алюмооксидной керамики шестигранной формы размерами 20х23 мм, 40х46 мм и цилиндрические элементы диаметром 13,4 мм и 29,0 мм (Рис.1). Внешний вид типовых образцов до проведения испытаний и после проведения обстрела пулями Б-32 винтовки СВД калибра 7,62 мм приведен на Рис.2. Основные результаты испытаний и отработки защитных конструкций приведены в таблице 1.

Рис.1 Керамические элементы для бронепанелей	Рис.2. Внешний вид типовых образцов до проведения до испытаний (справа) и после их проведения (слева).

Испытания броневых панелей на воздействие пуль Б-32 винтовки СВД калибра 7,62 мм и пуль Б-32 пулемета КПВТ калибр 14,5 мм на полигоне НИИЦ БТ 3 ЦНИИ МО РФ подтвердили высокую живучесть броневых керамокомпозитных конструкций (Таблица 2).

Таблица 1 - Технические показатели броневых конструкций на основе керамики

№ п/п	Наименование	Характеристики бронепанели
		Класс защиты ГОСТ Р 50963 – 96	Масса 1 м^2, кг
01	Навесная панель на броневую сталь 4,5 мм	5а	30,0
		6а	36,0
02	Навесная панель на броневую сталь 6,5 мм	5а	25,0
		6а	30,0
03	Броневой блок на основе алюмооксидной керамики и высокомолекулярного полиэтилена	3	30,0
		5	40,0
		5а	42,0
		6а	49,0
04	Броневой блок на основе алюмооксидной керамики и высокопрочного арамида	3	30,0
		5	41,0
		5а	43,0
		6а	50,0

Таблица 2 Основные результаты испытаний керамокомпозитных броневых панелей в НИИЦ БТ 3 ЦНИИ Минобороны России

Тип пули	Описание образца		Условия испытаний	Кол-во выстрелов	Результаты
	Структура защиты	Масса, кг/м^2
Б-32 калибр 7,62 мм винтовки СВД	Плитка Al2O3 50х50х6 мм Сталь марки «96» толщиной 6,3 мм	74,1	Дистанция обстрела – 10 м Угол обстрела – по нормали	16	Соответствует 6а классу защиты ГОСТ Р 50963-96
	Плитка Al2O3 50х50х8 мм Сталь марки «96» толщиной 4,4 мм	65,8		18	Соответствует 6а классу защиты ГОСТ Р 50963-96 при расстоянии между центрами попаданий 50 мм и более
Б-32 калибр 14,5 мм пулемета КПВТ	Цилиндры Al2O3 - высотой 24 мм, - диаметром 29 мм Борт корпуса БТР-80	132,4	Дистанция обстрела – от 50 до 200 м Угол обстрела - 36^0	25	Обеспечивает защиту от пуль Б-32 калибра 14,5 мм на корпусе БТР при расстоянии между центрами попаданий 50 мм и более

Броневые конструкции ООО «НЭВЗ – Эластопласт» поверхностной массой 58 кг/м² на основе алюмооксидной керамики успешно прошли испытания в Национальном испытательном центре Франции (г. Сент-Этьен) на соответствие требованиям стандарта STANAG 4569 AEP-55 по уровню защиты 3.

ЛИТЕРАТУРА

1. Patent Application US2012/0260792. Products and methods for ballistic damage mitigation and blast damage suppression. Grossman R., Harris T. Filed 24.10.2011. Published 18.10.2012

2. Patent EP1579167. Enhanced energy absorbing materials/ Barter A.E., Erb J.F.D., Montgomery L.E., Price L.A., Ritter D.E. Filed 10.09.2003. Published 11.07.2012.

3. Патент РФ 2459174. Керамический бронеэлемент и композитная броня на его основе. Каменских А.С., Кормушин В.А., и др. Опубл. 20.08.2012. Бюл.№23.