Материалы и защитные структуры для локального и индивидуального бронирования

В соответствии с различной пробивной способностью пуль соответствующие СИБ должны обладать различной защищающей способностью. На основании многолетних исследований поражающего действия различных пуль и способов индивидуальной бронезащиты от них боеприпасы стрелкового оружия и соответствующие им защитные структуры СИБ удалось разделить на классы. В России это разделение закреплено в ГОСТ Р 50744-95 «Броне- одежда. Классификация и общие технические требования» [1.2]. В качестве средств поражения в ГОСТ Р 50744-9 представлены: короткоствольное оружие - пистолеты ПМ, ТТ, ПСМ и револьвер «Наган»; охотничье ружье 12-ого калибра; автоматическое оружие- автоматы АКМ калибром 7,62мм и АК-74 калибром 5,45 мм; снайперская винтовка Драгунова СВД калибром 7,62 мм.

Рассмотрим некоторые основные определения и понятия, введенные ГОСТ Р 50744-95, важные для дальнейшего изучения.

Защитная структура бронеодежды - совокупность защитных элементов, поглощающих и рассеивающих энергию средств поражения и, при необходимости, амортизатора для гашения динамических нагрузок, объединенных общим конструктивным решением.

Класс защитной структуры - показатель стойкости защитной структуры к воздействию средств поражения заданного вида.

Защитный элемент бронеодежды - составной элемент структуры, поглощающий и рассеивающий энергию средств поражения.

Заброневая контузионная травма - повреждение кожного покрова и (или) внутренних органов человека от динамических нагрузок, возникающих при взаимодействии средств поражения с защитной структурой. Рассматриваемый ГОСТ допускает заброневую травму не выше второй степени тяжести: ушибленные раны, очаговые внутримышечные кровоизлияния - утрата боеспособности до 3...5 мин. Вероятность возвращения в строй через 15...20 суток - 0,85 %.

По конструктивному исполнению бронеодежда подразделяется на три типа: тип А - мягкая (гибкая) защитная структура броне- одежды на основе ткани; тип Б - полужесткая защитная структура на основе ткани с пластинами из жесткого броневого материала; тип В - жесткая защитная структура бронеодежды на основе жестких формованных защитных элементов из броневых материалов.

Все многообразие защитных структур СИБ можно разделить на следующие группы: 1) текстильная (тканая, тканевая) броня; 2) металлическая броня; 3) керамическая броня; 4) органопластиковая (композитная на основе арамидных нитей или высокопрочного полиэтилена); 5) комбинированная многослойная броня (металлотекстильная, керамикоорганопластиковая, керамикоорганопластикометаллическая и др.); 6) прозрачная броня.

Защитные структуры бронеодежды по стойкости к воздействию средств поражения подразделяются на десять классов. Характеристика классов защитных структур бронеодежды по ГОСТ Р 50744-95 приведена в табл. 1.5. По мнению военных специалистов, этот ГОСТ не лишен недостатков [1.1]. В частности табл. 1.5 не включает в качестве средства поражения осколки - высокоскоростные фрагменты, образующиеся при взрыве как штатных боеприпасов, так и самодельных взрывных устройств. Кроме этого рассматриваемый ГОСТ не дает методологической основы для классификации защитных структур с дифференцированным бронированием, например, к какому классу отнести защитную структуру 2-ого класса площадью 40...50 дм², содержащую керамический бронеэлемент 6-ого класса площадью 9 дм². Не учитывает ГОСТ и появления новых, более мощных боеприпасов и новых типов стрелкового оружия. Трудно реализуем предложенный в ГОСТ метод определения заброневой контузионой травмы, поэтому на практике этот параметр часто оценивают глубиной отпечатка на пластилиновом блоке, который остается после попадания пули в защитную структуру, установленную на этом блоке. Не обязывает ГОСТ проведение испытаний мокрых изделий, испытаний под различными углами, в различных температурных режимах. Не оценивается ГОСТом и баллистический предел - статистический параметр, характеризующий скорость 50 % непробития защитной структуры данным средством поражения.

Необходимо отметить, что действие ГОСТ Р 50744-95 не распространяется на общевойсковые СИБ. Согласно [1.1] общевойсковые бронежилеты разделяются на противоосколочные, противо- пульные и с дифференцированным бронированием. Особенности устройства защитных структур общевойсковых СИБ рассмотрены в [1.1, 1.3]. По степени защиты все общеармейские бронежилеты подразделяются на 4 уровня.

За рубежом также имеются стандарты на бронеодежду. В США - «Ballistic Resistance of Personal Body Armor, NIJ Standart- 0101.04», 2000 r. [1.4], в Германии - «TECHNISCHE RICHTLINIE SCHUTZWESTEN», редакция декабрь 2003 г. [1.5], в Великобритании «PSDB Body Armour Standards For UK Police», редакция март 2003 г. [1.6]. Характеристика классов защитных структур броне- одежды по этим стандартам приведены в табл. 1.6-1.9. Здесь же приведены и особенности каждого из рассматриваемых стандартов.

Примечания:

а) Запреградная травма определяется по глубине отпечатка на пластилиновом блоке марки ROMA-1. Тарирование пластилина производится сбрасыванием на блок стального шара диаметром 6.3,5 мм и массы 1,043 кг с высоты 2 м. При этом глубина отпечатка не должен превышать 20±3 мм.

б)   Определение запреградной травмы проводится без анти- травматических вставок, которые перед испытаниями изымаются из структуры бронежилета.

в)    Испытания под углами - предусмотрены. Угол к нормали бронезащиты - 30°.

г)    Испытания с намоканием защитной структуры - предусмотрены. Образец укладывается горизонтально на специальный стол и подвергается дождеванию струей воды по 3 минуты с каждой стороны. Испытания после дождевания должны завершиться в течение 30 минут.

д)   Испытания на определение баллистического предела - предусмотрены. Проводятся для защитных структур всех уровней, включая специальный.

а)  Запреградная травма определяется по глубине отпечатка на блоке из специальной глины. Тарировка производится сбрасыванием стального шара диаметром 63,5 мм и массы 1,04 кг с высоты 2 м. При этом глубина отпечатка не должен превышать 20 ±3 мм.

б)  Допустимая глубина запреградной травмы для бронежилетов уровней 1, 2 и L - 40мм, для тактических бронежилетов - 20 мм.

в)   Испытания с намоканием - не предусмотрены, хотя в предыдущих редакциях стандарта (апрель 1989 г.) эти испытания предусматривались и проводились в достаточно жестких условиях. Так испытуемый образец вертикально опускался в воду, выдерживался 1 час, затем извлекался из воды, выдерживался 3 минуты для сте- кания воды и подвергался испытаниям. По оценкам, проведенным Российским центром испытаний средств индивидуальной бронеза- щиты, такие испытания на 15...20 % жестче, чем, например, испытания с намоканием, предусмотренные стандартом NIJ 0101.04.

г)   Вместо испытаний с намоканием стандартом предусматриваются так называемые климатические испытания, в которых испытуемый образец (без влагоотталкивающего чехла помещается в климатическую камеру, выдерживается 16... 18 часов при температуре 40+5° и влажности 90...95 %., после чего испытывается. Эти испытания обязательны для всех классов защиты.

д)  Испытания под углами предусмотрены только когда конструктивные особенности бронежилета требуют этого (наличие стыков, застежек и пр.). Испытания огнестрельным оружием и холодным оружием производятся при углах 0° и 65° от нормали к броне- защите.

е)   Испытания при повышенных и пониженных температурах - предусмотрены. Оценка производится при -20°С, 0° и +70°. При этом кондиционирование испытуемого образца производится в течение не менее 12 часов

Примечания:

а) Допустимая глубина отпечатка при зачетных испытаниях броневой структуры класса HG1/A, не должна превышать 44 мм, для остальных классов - 25 мм

в)   Испытания на мокрых образцах - не предусмотрены.

г)   Испытания под углами - предусмотрены только для уровней HG1/A, HG1 и HG2. 2 выстрела из 6 обязательных производятся под углом 30°.

д)   Испытания передних застежек предусмотрены.

Доля пистолетов, автоматов и винтовок иностранного производства в общей массе стрелкового оружия, имеющего распространение на территории России, слишком мала, чтобы ориентировать отечественных производителей бронеодежды на защиту от них. Однако необходимо адекватно оценивать защищающую способность отечественных бронежилетов. В табл. 1.10. дается сравнительная характеристика классов защитных структур в соответствии с российским, немецким, английским и американским стандартами.

Проникающую способность пуль стрелкового оружия можно оценить по удельной энергии воздействия W_уд - кинетической энергии пули, отнесенной к площади миделя пули (для автоматных и винтовочных пуль - площадь миделя сердечника пули). Основные характеристики и удельная кинетическая энергия пуль, представленных на рис. 1.1, приведены в табл. 1.11. Приведенные в этой таблице данные требуют комментария.

Примечание:

Сравнение защитных классов проведено по результатам испытаний различных защитных структур средствами поражения, указанными в станлаотах

Например, площадь контакта пули SWC (свинцовая полупыж) пистолета Magnum .44 в процессе взаимодействия с текстильной броней увеличивается в 4 раза. При расчете удельной энергии воздействия (см. табл. 1.11) для свинцовых пуль площадь контакта принималась равной площади миделя пули. Поэтому значение удельной энергии воздействия свинцовой пули FMJ RN Parabellum оказалось значительно выше, чем пули пистолета Макарова, хотя в действительности они обладают почти одинаковой проникающей способностью.

В связи с вышесказанным, сопоставление классов защитных структур отечественного и зарубежного производства, приведенное в табл. 1.10, достаточно условно. Так, например, текстильные защитные структуры 2 класса по ГОСТ Р 50744-95 по пулестойкости значительно превосходят аналогичные структуры по IIIа и SK2 классу американского и немецкого стандартов соответственно. В случае автоматического оружия наблюдается противоположная ситуация: требования к защитным структурам по IV классу N1J 0101.04 значительно превышают требования российского стандарта к бронезащите по 4-5 классам. Такое различие в классификации защитных структур приводит к коренным различиям в подходах к проектированию СИБ в России и за рубежом.

Все приведенные выше стандарты распространяются только на бронеодежду (бронежилеты) и не применяются для других видов индивидуальной защиты. Для оценки защитных характеристик шлемов за рубежом применяют соответствующие специальные стандарты, для щитов существуют свои стандарты. Так, в США защитные характеристики шлемов определяются стандартом NIJ 0106.01, щитов - стандартом NIJ 0108.03.

В табл. 1.12 приведены уровни защиты шлемов по стандарту США NIJ 0106.01.

Испытания проводятся на жестком макете головы стандартизованного размера. Факт пробития или выхода вторичных осколков определяется с помощью контрольных алюминиевых экранов, устанавливаемых внутри макета головы в специальной полости в 2-х взаимно-перпендикулярных плоскостях (рис.1.4.). Величина прогиба каски или запреградная травма не определяются.

Если сравнить эту баллистическую таблицу с баллистической таблицей стандарта N1J Std-0101.04 на бронежилеты, то видно, что требования по защите к каскам и бронежилетам при одних и тех же уровнях защиты разные, причем к каскам предъявляются менее жесткие требования, чем к бронежилетам.

В последнее время в различных информационных и рекламных материалах появилась информация о касках с уровнем защиты IIIА, причем в большинстве случаев под уровнем IIIА подразумевается соответствующий уровень бронежилетного стандарта NIJ Std- 0101.04. Однако на самом деле приводимый в требованиях на защиту касок уровень ША никакого отношения к стандарту на бронежилеты не имеет. Одна из причин - допуск высокой залреградной травмы (44 мм), что для шлемов просто неприемлемо. При задании такого высокого уровня противопульной защиты разработчики всегда делают к нему примечание, в котором оговаривают, по какому именно стандарту необходимо оценивать данный уровень защиты каски. Чаще всего делается ссылка на стандарт NIJ Std-0108.03 (Противопульная стойкость стекол и щитов), где вообще не предусмотрена оценка запреградной травмы.

Шлемы защищают наиболее уязвимую часть человеческого тела, поэтому к ним помимо требованиям по пулестойкости, предъявляются требования по снижению динамических нагрузок. Стандарт NIJ 0106.01 оценивает эти нагрузки двумя способами.

Если прогиб шлема при ударе пули меньше, чем зазор между шлемом и головой, т.е. шлем не касается головы при ударе, то измеряется ускорение в центральной точке головы, которое не должно превышать контрольную величину. Контрольная величина ускорения определяется ударом по незащищенному макету головы ударника с энергией в 14,5 Дж. Считается, что удар такой силы не нанесет вреда здоровью бойца.

Если же прогиб шлема значителен и шлем в момент удара касается головы, то тогда измеряется ускорение в центре головы, и оно не должно превышать 400 g.

Для определения противоосколочной стойкости защитных структур СИБ ввиду большого многообразия форм и масс реальных осколков применяют стандартные имитаторы осколков. В зарубежной практике испытания на противоосколочную стойкость в большинстве случаев проводят с использованием имитаторов осколков FSP, введенным стандартом НАТО STANAG 2920 и военным стандартом США M1L-662F. Этот имитатор имеет форму компактного цилиндра с двумя скосами на переднем торце (рис. 1.5). Хотя стандартом НАТО предусмотрен целый ряд имитаторов с массой от 0,0875 г до 53,8 г, на практике наиболее часто используется имитатор осколков массой 1,1 г.

В России при определении противоосколочной стойкости защитных структур СИБ в качестве имитаторов осколков применяют стальные поражающие элементы кубической формы, шарики и стреловидные поражающие элементы. Наибольшее распространение получили испытания со стальными шариками массой 1,03 г и диаметром 6,3 мм.

• Список основных сокращений
• Основные понятия и определения
• Текстильная броня
• Механизмы взаимодействия пули с текстильной броней
• Полимерная композитная броня
• Металлическая броня
• Керамическая броня
• Анализ противопульной стойкости многослойных преград с внешним керамическим слоем
• Прозрачная броня
• Броня из наноматериалов - возможности и перспективы
• Заброневое действие высокоскоростного удара пуль при непробитии бронезащиты
• Баллистические испытания средств индивидуальной бронезащиты
• Общие принципы конструирования бронежилетов
• Приложение 1
• Приложение 2
• Приложение 3
• Приложение 4

Материалы и защитные структуры для локального и индивидуального бронирования › Основные понятия и определения › Стандарты на средства индивидуальной бронезащиты