Композиционный гибкий защитный материал (варианты)

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ КОМПОЗИЦИОННЫЙ ГИБКИЙ ЗАЩИТНЫЙ МАТЕРИАЛ(71) Заявитель Дробышев Юрий Васильевич(72) Автор Дробышев Юрий Васильевич(73) Патентообладатель Дробышев Юрий Васильевич(57) 1. Композиционный гибкий защитный материал, содержащий слои ткани на основе нитей из арамидных волокон с легковесными слоями из легкоплавкого низкомодульного материала между ними, которые расположены в верхних слоях наружной части защитного материала, причем жесткость ткани в направлении основы слоев наружной части больше соответствующей жесткости ткани слоев внутренней части, отличающийся тем, что снабжен металлическими кольцами, имеющими форму правильного четырехугольника и расположенными торцевыми сторонами на поверхности ткани первого наружного слоя с наружной стороны и на поверхности ткани второго наружного слоя с внутренней стороны защитного материала, причем металлические кольца размещены на каждом указанном слое ткани в один слой параллельными рядами с минимальными расстояниями между соседними металлическими кольцами в каждом ряду и соседними рядами металлических колец в каждом указанном слое ткани без смещения расположения металлических колец каждого указанного слоя ткани относительно друг друга в продольном относительно рядов направлении, при этом металлические кольца рядов второго слоя ткани смещены по отношению к металлическим кольцам рядов первого слоя ткани в продольном относительно рядов направлении на половину расстояния между центрами соседних металлических колец ряда и в поперечном направлении смещены на половину расстояния между 10503 1 2008.04.30 центрами соседних металлических колец соседних рядов одного и того же слоя ткани, при этом каждое металлическое кольцо одного слоя ткани охватывает место стыка металлических колец другого слоя ткани, металлические кольца первого и второго слоев ткани закреплены на ткани с помощью клея или иным способом, а слои ткани с металлическими кольцами соединены между собой. 2. Композиционный гибкий защитный материал, содержащий слои ткани на основе нитей из арамидных волокон с легковесными слоями из легкоплавкого низкомодульного материала между ними, которые расположены в верхних слоях наружной части защитного материала, причем жесткость ткани в направлении основы слоев наружной части больше соответствующей жесткости ткани слоев внутренней части, отличающийся тем, что снабжен металлическими кольцами, имеющими форму правильного треугольника и расположенными торцевыми сторонами на поверхности ткани первого наружного слоя с наружной стороны и на поверхности ткани второго наружного слоя с внутренней стороны защитного материала, причем металлические кольца размещены на каждом указанном слое ткани в один слой параллельными рядами с минимальными расстояниями между соседними металлическими кольцами в каждом ряду и соседними рядами металлических колец в каждом указанном слое ткани, при этом соседние металлические кольца в каждом ряду повернуты в плоскости слоя ткани относительно друг друга на 180, а одинаково расположенные металлические кольца соседних рядов каждого из указанных слоев ткани смещены относительно друг друга в продольном относительно рядов направлении на половину расстояния между центрами одинаково расположенных соседних металлических колец ряда, металлические кольца рядов второго слоя ткани смещены по отношению к одинаково с ними расположенным металлическим кольцам рядов первого слоя ткани в продольном относительно рядов направлении на половину расстояния между центрами одинаково расположенных соседних металлических колец ряда и в поперечном направлении смещены на половину расстояния между центрами соседних металлических колец соседних рядов одного и того же слоя ткани, при этом каждое металлическое кольцо одного слоя ткани охватывает место стыка металлических колец другого слоя ткани, металлические кольца первого и второго слоев ткани закреплены на ткани с помощью клея или иным способом, а слои ткани с металлическими кольцами соединены между собой. Изобретение относится к слоистым материалам, предназначенным для создания средств защиты от воздействия холодного и огнестрельного оружия. Известен гибкий защитный материал 1, содержащий три защитных слоя, выполненных из термоупрочненных стальных лент, причем в первом и втором слоях ленты выполнены многослойными и уложены параллельно друг другу, но слои смещены относительно друг друга в направлении ширины ленты, а в третьем слое ленты ориентированы перпендикулярно лентам других слоев и поочередно охватывают их. Известный материал обеспечивает защиту от холодного оружия, но не обеспечивает защиту от пуль стрелкового оружия, а в случае усиления пластин значительно увеличиваются его габаритно-массовые показатели и снижается гибкость. Наиболее близким по технической сущности к заявленному является композиционный пулезащитный материал 2, состоящий из слоев ткани на основе нитей из арамидных волокон с легковесными слоями из легкоплавкого низкомодульного материала между ними,которые расположены в верхних слоях наружной части защитного материала, а жесткость ткани в направлении основы слоев наружной части больше соответствующей жесткости ткани слоев внутренней части. Известный пулезащитный материал обеспечивает защиту тела человека от ударов и проникновения пуль только легкого стрелкового оружия, что существенно ограничивает его использование. 2 10503 1 2008.04.30 Основной задачей, которую решает данное изобретение, является повышение защитных свойств пулезащитного материала при обеспечении удовлетворительных габаритномассовых показателей и гибкости. Техническим результатом, достигаемым при осуществлении поставленной задачи, является обеспечение защитной структуры бронеодежды не ниже четвертого класса 3 при удовлетворительных показателях гибкости не менее, чем в двух направлениях. Указанный технический результат достигается тем, что предлагаемый композиционный гибкий защитный материал, содержащий слои ткани на основе нитей из арамидных волокон с легковесными слоями из легкоплавкого низкомодульного материала между ними, которые расположены в верхних слоях наружной части защитного материала, причем жесткость ткани в направлении основы слоев наружной части больше соответствующей жесткости ткани слоев внутренней части, согласно изобретению, снабжен металлическими кольцами, имеющими форму правильного четырехугольника и расположенными торцевыми сторонами на поверхности ткани первого наружного слоя с наружной стороны и на поверхности ткани второго наружного слоя с внутренней стороны защитного материала, причем металлические кольца размещены на каждом указанном слое ткани в один слой параллельными рядами с минимальными расстояниями между соседними металлическими кольцами в каждом ряду и соседними рядами металлических колец в каждом указанном слое ткани без смещения расположения металлических колец каждого указанного слоя ткани относительно друг друга в продольном относительно рядов направлении, при этом металлические кольца рядов второго слоя ткани смещены по отношению к металлическим кольцам рядов первого слоя ткани в продольном относительно рядов направлении на половину расстояния между центрами соседних металлических колец ряда и в поперечном направлении смещены на половину расстояния между центрами соседних металлических колец соседних рядов одного и того же слоя ткани, при этом каждое металлическое кольцо одного слоя ткани охватывает место стыка металлических колец другого слоя ткани, металлические кольца первого и второго слоев ткани закреплены на ткани с помощью клея или иным способом, а слои ткани с металлическими кольцами соединены между собой. Использование металлических колец, имеющих форму правильного четырехугольника, обеспечивает увеличение площади опоры соединения пуля-кольцо, образуемого при контакте пули с кольцом, и уменьшение глубины проникновения пули или ее сердечника в защитный материал. Правильная форма кольца способствует увеличению площади контакта пули с кольцом и заклиниванию пули в кольце, а также улучшению гибкости защитного материала в двух направлениях. Смещением колец одного слоя по отношению к кольцам другого слоя достигается перекрытие стыков колец обоих слоев. Скрепление между собой первого и второго тканых слоев с кольцами обеспечивает устойчивость взаимного смещения колец этих слоев. Металлические кольца, имеющие форму правильного четырехугольника и одинаковый размер, стыкуются друг с другом с минимальными зазорами, что способствует улучшению защитных свойств материала при наименьшей поверхностной плотности. Указанный технический результат достигается тем, что предлагаемый композиционный гибкий защитный материал, содержащий слои ткани на основе нитей из арамидных волокон с легковесными слоями из легкоплавкого низкомодульного материала между ними, которые расположены в верхних слоях наружной части защитного материала, причем жесткость ткани в направлении основы слоев наружной части больше соответствующей жесткости ткани слоев внутренней части, согласно изобретению, снабжен металлическими кольцами, имеющими форму правильного треугольника и расположенными торцевыми сторонами на поверхности ткани первого наружного слоя с наружной стороны и на 3 10503 1 2008.04.30 поверхности ткани второго наружного слоя с внутренней стороны защитного материала,причем металлические кольца размещены на каждом указанном слое ткани в один слой параллельными рядами с минимальными расстояниями между соседними металлическими кольцами в каждом ряду и соседними рядами металлических колец в каждом указанном слое ткани, при этом соседние металлические кольца в каждом ряду повернуты в плоскости слоя ткани относительно друг друга на 180, а одинаково расположенные металлические кольца соседних рядов каждого из указанных слоев ткани смещены относительно друг друга в продольном относительно рядов направлении на половину расстояния между центрами одинаково расположенных соседних металлических колец ряда, металлические кольца рядов второго слоя ткани смещены по отношению к одинаково с ними расположенным металлическим кольцам рядов первого слоя ткани в продольном относительно рядов направлении на половину расстояния между центрами одинаково расположенных соседних металлических колец ряда и в поперечном направлении смещены на половину расстояния между центрами соседних металлических колец соседних рядов одного и того же слоя ткани, при этом каждое металлическое кольцо одного слоя ткани охватывает место стыка металлических колец другого слоя ткани, металлические кольца первого и второго слоев ткани закреплены на ткани с помощью клея или иным способом, а слои ткани с металлическими кольцами соединены между собой. Защитный материал с треугольными кольцами обладает гибкостью в трех направлениях. За счет увеличения площади угловых участков треугольного кольца увеличивается площадь опоры соединения пуля-кольцо, а кольцо работает при этом в наименее напряженном режиме. Предложенное техническое решение поясняется схематическими чертежами. На фиг. 1 представлено расположение слоев композиционного гибкого защитного материала при использовании металлических колец, имеющих форму правильного четырехугольника, разрез на фиг. 2 показан фрагмент взаимного расположения металлических колец, имеющих форму правильного четырехугольника, вид с внешней стороны защитного материала на фиг 3 - фрагмент взаимного расположения металлических колец, имеющих форму правильного треугольника, вид с внешней стороны защитного материала. Композиционный гибкий защитный материал состоит (фиг. 1) из слоев 1-22 ткани на основе нитей из арамидных волокон с легковесными слоями 23-25 из капрона между ними, которые расположены в верхних слоях защитного материала. Слои 1-10 выполнены из ткани сатинового переплетения, а слои 11-22 - из ткани саржевого переплетения, что обуславливает большую жесткость и меньший коэффициент трения ткани в слоях наружной части по сравнению со слоями внутренней части. При использовании в предлагаемом защитном материале металлических колец, имеющих форму правильного четырехугольника(фиг. 1, 2), металлические кольца слоя 1, например кольца 26 и 27, закреплены торцевыми сторонами на ткани с наружной стороны, а металлические кольца слоя 2, например кольца 28 и 29, закреплены торцевыми сторонами на ткани с внутренней стороны защитного материала и размещены на ткани каждого указанного слоя в один слой параллельными рядами, например рядами 30 и 31 на ткани слоя 1, и параллельными им рядами, например рядами 32 и 33 на ткани слоя 2, с минимальным расстоянием между соседними металлическими кольцами в каждом ряде, например между кольцами 26 и 27 в ряду 30, и между соседними рядами в каждом слое, например между рядами 30 и 31 в слое 1. Металлические кольца рядов в каждом слое расположены без смещения их относительно друг друга в продольном направлении, а металлические кольца рядов слоя 2, например кольца 28 и 29 ряда 32, смещены по отношению к кольцам рядов слоя 1, например по отношению к кольцам 26 и 27 ряда 30, в продольном направлении на половину расстояния 1 между центрами соседних колец ряда и в поперечном направлении - на половину расстояния 2 между центрами соседних колец соседних рядов, при этом кольца слоя 2 охватывают места стыка колец слоя 1, например кольцо 34 охватывает стык 35, а кольца слоя 1 охватыва 4 10503 1 2008.04.30 ют места стыка колец слоя 2, например кольцо 36 охватывает стык 37, кольца слоев 1 и 2 закреплены на ткани с помощью клея или иным способом, а слои 1 и 2 ткани с кольцами,например на участках 38, скреплены между собой. При использовании в защитном материале металлических колец, имеющих форму правильного треугольника (фиг. 3), соседние металлические кольца в каждом ряде, например кольца 39 и 40 в ряду 43, повернуты в плоскости первого слоя относительно друг друга на 180, а одинаково расположенные металлические кольца соседних рядов каждого слоя смещены в продольном относительно рядов направлении на половину расстояния 3 между центрами одинаково расположенных соседних металлических колец ряда. Кольца рядов второго слоя, например кольца 41 и 42 ряда 45, смещены по отношению к одинаково с ними расположенным кольцам соответственно 39 и 40 ряда 43 в продольном направлении на половину расстояния 3 между центрами одинаково расположенных соседних колец ряда и в поперечном направлении - на половину расстояния 4 между центрами соседних колец соседних рядов, например между центрами соседних колец 39 и 47 рядов 43 и 44. Действие предлагаемого композиционного гибкого защитного материала заключается в следующем. При воздействии пули на защитный материал (фиг. 1-3) пуля пробивает слой 23 из капрона и взаимодействует с верхними слоями ткани с металлическими кольцами. Вследствие малой инерции металлического кольца и демпфирования удара пули последующими слоями защитного материала металлическое кольцо, имеющее определенные свойства, при контакте с пулей не разрушается. Пуля при этом заклинивается в отверстии металлического кольца слоя 1 или слоя 2 или в отверстиях колец обоих слоев при совмещении этих отверстий. Так как пуля или ее сердечник соприкасаются с металлическим кольцом боковой конической поверхностью и кольцо при этом частично деформируется,площадь взаимодействия пули и кольца больше, чем, например, площадь взаимодействия острия пули со сплошной поверхностью защитного материала, а величина давления пули на материал в области контакта - меньше. Заклинившее пулю кольцо вместе с пулей образует единое соединение пуля-кольцо, которое вовлекается в движение и опирается при этом на последующие слои защитного материала значительно большей площадью по сравнению с площадью контакта пули с защитным материалом при отсутствии колец. Сила давления пули распределяется на образовавшуюся площадь контакта, а величина давления соединения пуля-кольцо на слои ткани защитного материала существенно уменьшается. Под воздействием соединения пуля-кольцо слои ткани защитного материала изгибаются вокруг него, а верхние слои ткани сдвигаются относительно друг друга за счет смазки, образовавшейся при плавлении легкоплавких капроновых прокладок 24 и 25. Так как соединение пуля-кольцо имеет большую площадь опоры, изгиб слоев ткани происходит по большему радиусу, что приводит к уменьшению напряжения изгиба. При этом уменьшается и величина нагрузки на защитный материал, которая все более снижается в направлении внутренних слоев защитного материала. Большая жесткость и большой коэффициент трения между нитями нижних слоев также способствуют уменьшению изгиба этих слоев и увеличению сопротивления вытягивания нитей их них, что приводит к повышениюсопротивления защитного материала и эффективному торможению соединения пуля-кольцо на заключительном участке пути. При использовании пули со стальным сердечником предлагаемый гибкий защитный материал действует по отношению к заклинившему в кольце сердечнику пули по тому же принципу. В таблице приведены основные характеристики предлагаемых защитных материалов для металлических колец, имеющих форму правильного четырехугольника и правильного треугольника и следующие общие показатели материал - специальная сталь с плотностью 7860 кг/м 3, ширина стороны кольца - 3 мм, радиус вписанной окружности - 2 мм. Поверхностная плотность слоев ткани защитного материала без металлических колец - 4 кг/м 2. 5 10503 1 2008.04.30 Форма кольца,Направления Поверхностная расположение гибкости. плотность колец. Количество Характеристика защитного слоев ткани гибкости материала,с металлическими- наименьшая кг/м 2 кольцами- наибольшая Правильный четырехугольник Продольное,без смещения поперечное колец соседних рядов. Один слой 23,8 Правильный треПоперечное, и под угольник со смеуглами 45 к пощением колец перечному соседних рядов. Один слой 23,7 КоличестХарактеристика во перекрытия колец колец- нет перекрытия 2 на 1 м- полное переткани,крытие. шт. Источники информации 1. , патент на полезную модель 331, МПК 41 Н 1/02, 2001. 2. , патент 2100748, МПК 41 Н 1/02, В 32 В 27/04, 27.12.97 // Бюл.36. 3. ГОСТ Р 5 0744-95, табл. 3 Баллистические характеристики классов защиты бронежилетов, боеприпасов и оружия. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6