Тел. +7 (495) 586-90-21
Факс +7 (496) 543-25-27
info@npptermoteks.ru

Сравнительный анализ весовых характеристик
и баллистических свойств осколочных бронежилетов
из различных нитей по стандартам

В.А. Федоров, В.Г. Бова, И.В. Тихонов, И.В. Слугин

Для современных армейских бронежилетов актуальна задача повышения эффективности противоосколочной защиты при сохранении небольшой массы бронепакета.

Будем рассматривать бронепанель на основе баллистической ткани не как набор слоев ткани одного артикула, а как определенную конструкцию из высокопрочных нитей, поведением которых при соприкосновении с осколком можно управлять, оптимизируя процесс поглощения энергии осколка в этой конструкции. Параметрами, которые могут оказывать существенное влияние на эффективность текстильной бронепанели, являются:
- природа нити;
- конструкция (текстильная структура) комплексной нити (линейная плотность, диаметр элементарной нити, величина крутки);
- конструкция (текстильная структура) ткани (плотность нитей по основе и по утку, тип переплетения, раппорт переплетения, продольная конфигурация нитей основы и утка);
- определенное сочетание тканей разной текстильной структуры по глубине бронепанели;
- геометрические размеры ткани в слоях бронепанели.

При оценке противоосколочной стойкости баллистических тканей зарубежных производителей в основном были использованы сведения из рекламных изданий производящих их компаний. Для панелей из нити СВМ использовались серийно выпускаемые ткани известных артикулов. Для панелей из нити Русар® были использованы ткани нескольких текстильных переплетений, в том числе и нетрадиционных, что позволило исследовать влияние большинства перечисленных выше параметров и создать конструкции эффективно работающих бронепанелей, в которых более рационально использовались физико – механические характеристики нитей, несколько упорядочиволся процесс взаимодействия осколка с нитями и уменьшался интервал скоростей встречи, в котором пробитие и непробитие панели осколком являются случайными процессами. Противоосколочная стойкость различных текстильных бронепанелей представлена на рисунке. Необходимо отметить, что в качестве характерного показателя стойкости панелей из нитей СВМ и Русар взята скорость непробития панели стальным сферическим шариком диаметром 6,35 мм с массой 1,1 г при вероятности непробития, близкой к единице. Для панелей на основе нитей Тварон взята скорость непробития панели имитатором осколка в виде цилиндра (FSP) при вероятности непробития 0,5.

Из рисунка следует, что для всех материалов характерна критическая скорость, выше которой изменяется механизм взаимодействия осколка с нитями и конструкция (текстильная структура) ткани оказывает существенное влияние на поведение материала. Для тканей производства США и Голландии характерно наличие в основе и утке нитей без крутки с достаточно плотной набивкой при полотняном переплетении. Продольное перемещение нитей в таких тканях затруднено, и при скорости осколка более 450 м/с нить разрушается путем среза и поперечного смятия элементарных нитей, что ведет к неэффективной работе пакета при встрече с осколком. Баллистическая ткань артикула 56319 имеет переплетение саржа 2/2, что обеспечивает относительно свободное продольное перемещение нитей даже при скорости осколка порядка 550 м/с, и это благоприятно сказывается на баллистической стойкости пакета.

При скоростях встречи с осколком менее 400 м/с весовые характеристики бронепакетов из нитей и тканей различных конструкций примерно одинаковы. Вероятно, при этих скоростях деформация и продольное перемещение нитей успевает распространиться на достаточную длину. Работа упругой деформации и продольного перемещения комплексной нити позволяет рассеять энергию стандартного осколка.

При скорости осколка более 400 м/с весовые характеристики бронепанели существенно зависят от текстильной структуры тканей и способа их размещения в защитной структуре панели. Как видно из рисунка, более высокие физико – механические показатели нити Русар®, по сравнению с нитью СВМ, увеличивают эффективность работы панелей одинаковой конструкции из саржи 2/2, но введение в состав бронепанели тканей других переплетений существенно повышает защитные свойства панели. Характер кривой 1 свидетельствует о том, что для панели, составленной из тканей 5-6 переплетений, скорость стандартного осколка около 580 м/с не является критической. Скорость непробития такой панели осколками массой 2 и 3 г меньше скорости непробития 1-грамовым осколком всего на 10 и 30 м/с соответственно. Для сравнения можно отметить, что бронепанель из 30 слоев однородной ткани СВМ саржевого переплетения, которая обеспечивает непробитие осколком массой 1 г на скорости 540-550 м/с, осколок массой 2 г удерживает при скоростях последнего 450 – 470 м/с.

Увеличение числа нитей, приходящихся на единицу площади соприкосновения ткани с осколком, при сохранении раппорта ткани оказалось неэффективным. Так, при замене трети фронтальных слоев пакета на ткань, содержащую на 1 см дополнительно 2 нити, скорость непробития снижалась с 550 до 500 м/с (точка А на рисунке).

Повышение материалоемкости ткани в ущерб подвижности нитей уменьшает эффективность защитной панели. К этому же ведет и разное взаимодействие с тканью нитей основы и утка. Если усилие перемещения одиночных нитей основы и утка равной длины в ткани различалась в 1,5 раза и треть фронтальных слоев пакета состояла из такой ткани, критическая скорость непробития снижалась на 50 – 80 м/с. Повышенная набивка и существенное различие во взаимодействии с тканью нитей основы и утка присущи подавляющему большинству тканей зарубежного производства, поэтому неудивительно, что кривые их противоосколочной стойкости тяготеют к правому нижнему углу рисунка.

Таким образом, показана необходимость оптимизации как структуры баллистической ткани, так и конструкции бронепанели, что в сочетании с высокой прочностью нити Русар® позволит существенно повысить противоосколочную стойкость бронежилетов.