Баллистическая стойкость многослойных прозрачных преград

Основная задача, возникающая при разработке многослойной прозрачной брони, состоит в минимизации массы при сохранении заданного уровня пулестойкости за счет оптимального сочетания толщин тяжелых стеклянных и легких полимерных слоев.

Двухслойные бронестекла, используемые в бронешлемах, при толщине 15...20 мм и поверхностной плотности 18...23 кг/м2 обеспечивают защиту от пуль по 1 классу (ГОСТ Р 50744-95), а также от осколков, летящих со скоростью до 700 м/с.

Для защиты по второму классу используются, как правило, трехслойные бронестекла, суммарная толщина которых совместно с прослойками клея и тыльной противоосколочной пленкой составляет 20...24 мм.

Для защиты от автоматных и винтовочных пуль используются бронестекла с 4...8 слоями стекла и с тыльным слоем либо из поликарбоната, либо из осколкоулавливающей полимерной пленки. В зависимости от качества используемого стекла количество слоев и суммарная толщина бронепакета изменяются в пределах:

3..4 классы защиты - 4...5 слоев, 28...40 мм;

5-ый класс защиты - 5...6 слоев, 36...60 мм;

6-ой класс защиты - 7...8 слоев, 55...90 мм.

Значительно более высоких результатов удалось достичь в работе [8.3], в которой в качестве внутреннего слоя трехслойной прозрачной преграды использовалось силикатное стекло толщиной 10 мм с удаленным в растворе плавиковой кислоты внешним дефектным слоем. Тыльный слой преграды состоял из поликарбоната (лексана) толщиной 4 мм. Для защиты от винтовочных пуль и цилиндро-конических ударников из малоуглеродистых пластичных сталей массой до 9,5 г и имеющих скорость 700...720 м/с в качестве лицевого слоя достаточен 3-миллиметровый слой обычного стекла. Лицевой слой в данном случае как бы берет на себя начальную ударно-волновую стадию взаимодействия ударника с преградой - локализует высокий ударно-волновой пик давления и связанное с ним разрушение, а слой клея предохраняет следующий слой упрочненного стекла от передачи трещин. Поскольку твердость упрочненного химической обработкой стекла (HV = 6,4 ГПа) превосходит твердость пуль и ударников из малоуглеродистых сталей (HV = 1 ...2 ГПа), проникания в него не происходит до тех пор, пока стекло не потеряет прочность в результате формирования зоны разрушения по механизму, рассмотренному в главе 6. В течение времени формирования зоны разрушения происходит срабатывание пули без ее проникания в преграду.

При воздействии пуль с ТУС, таких, как Б-32, лицевой слой преграды должен иметь твердость, существенно превосходящую твердость материала ударника (HV до 8 ГПа), а гюгониевский предел упругости должен превосходить возникающее на начальной стадии ударно-волновое давление в преграде. Только в этом случае удается обеспечить жесткость преграды, достаточную для разрушения термоупрочненных сердечников высокоскоростных пуль без проникания в преграду. В работе [8.3] в качестве высокотвердого лицевого слоя использовались пластины сапфира, толщиной 4, 6 и 2x4 мм. Пуля Б-32 калибра 7,62 мм при скорости 836 м/с не пробивает многослойную прозрачную преграду, состоящую из пластины сапфира толщиной 6 мм, 3 мм (обычного)+10 мм (упрочненного) стекла и 4-миллиметрового слоя поликарбоната. Использование в лицевом слое двух 4-миллиметровых пластин сапфира обеспечивает стойкость к воздействию пули Б-32 при скорости 855 м/с. Таким образом, введение лицевого слоя из сапфира и использование упрочненного стекла позволяет более чем в три раза уменьшить толщину и массу многослойной прозрачной брони, обеспечивающей защиту по 6а классу.

К таким же выводам пришли в работе [8.5], в которой в экспериментах по исследованию стойкости многослойных прозрачных преград вместо дорогостоящего сапфира использовали непрозрачную высокоплотную мелкозернистую керамику А1203. В качестве средства поражения использовались бронебойные пули калибра 7,62 мм со стальным сердечником. Скорость соударения составляла 850 м/с. Исследуемые преграды с поверхностной плотностью 48...59 кг/м2 с размерами 100x100 или 150x150 мм состояли из лицевого керамического слоя толщиной 1...8 мм, одного или двух слоев стекла суммарной толщиной 5...20 мм и тыльного слоя из поликарбоната толщиной 4 мм. Слои между собой не склеивались, а поджимались друг к другу двумя стальными рамками и стягивались болтами. В результате проведения экспериментов было установлено: 1) наличие 2-миллиметрового слоя керамики существенно увеличивало баллистическую эффективность преграды по сравнению с обычно используемыми многослойными прозрачными преградами из стекла и поликарбоната, останавливающими пулю при поверхностной плотности 135 кг/м2 (боросиликатное стекло) и 163 кг/м2 (натрийсиликатное стекло); 2) баллистическая стойкость преграды существенно возрастает при увеличении толщины керамического слоя до 4 мм, при дальнейшем ее увеличении до 8 мм прирост баллистической стойкости невелик; 3) полностью предотвратить проникание через прозрачную преграду с размерами 150x150 мм2 удается при толщине керамического слоя большей 4 мм и суммарной поверхностной плотности преграды 56...59 кг/м2.

Баллистическая стойкость многослойной прозрачной преграды с высокотвердым лицевым слоем зависит не только от его твердости, но и от жесткости следующих слоев, поперечных размеров преграды, длины сердечника и других параметров.

 

 

Смотрите также