Шрифт:
ТЕХНИКА И ВООРУЖЕНИЕ вчера, сегодня, завтра
Научно-популярный журнал
Август 2012 г.
На 1 стр. обложки фото Д. Пичугина.
Проблемы и тенденции создания шлемов с высоким уровнем защиты
Э.Н. Петрова, С.Ю. Чусов, А. В. Щербаков, В. П. Яньков, А. И. Егоров, ОАО «НИИ Стали»
Анализ тенденций развития средств индивидуальной бронезащиты показывает, что наиболее сложным в техническом отношении элементом экипировки является броне шлем (БШ). Требования к нему включают жесткие ограничения по массе, ряду медико-биологических аспектов, связанных с проблемой
В настоящее время в основном используются полимерные шлемы, обеспечивающие защиту от пистолетных пуль на уровне 1 -го класса по ГОСТ Р 50744-95 или II класса по стандарту США NIJ Std-0106.01, а также от поражения осколками артиллерийских снарядов, мин, гранат и т. п.
Полимерные шлемы, изготовленные с применением арамидных тканей или материалов из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), обладают существенным преимуществом по сравнению с ранее производимыми шлемами из металлических материалов или стеклопластика. Так, при одинаковой массе в 1,5 кг полимерные шлемы обеспечивают противоосколочную стойкость, определяемую баллистическим пределом V50 1* – скоростью 50% непробития, равную 600-680 м/с, в то время как для стальных шлемов этот показатель составляет всего 250 м/с.
Однако такие шлемы имеют и ряд недостатков. Во-первых, это низкая стойкость к пробитию высокоскоростными стреловидными поражающими элементами (СПЭ) – одним из важных факторов поражающего воздействия современных артиллерийских боеприпасов. Во-вторых, высока вероятность значительного запреградного воздействия на голову из-за расслоения тканевых слоев при поражении и образования тыльной выпучины на корпусе шлема. Нужно учитывать и влияние климатических факторов (перепады температур, атмосферные осадки, солнечная радиация и т.п.) на сохранение защитных и эксплуатационных свойств полимерных шлемов.
Бронешлемы для спецподразделений силовых структур должны обеспечивать защиту и от более мощных боеприпасов, чем указанные выше. Осуществить это довольно сложно. Повышение требований к бронешлемам даже до обеспечения уровня защиты 2-го класса по ГОСТ Р 50744-95 увеличивает ожидаемую интенсивность динамического воздействия на шлем почти в 2 раза по сравнению с уровнем 1 -го класса защиты, что можно увидеть из табл.1.
1* Скорость 50% непробития Vx – скорость стандартного осколка (имитатора в еще стального шарика диаметром 6,35мм и массой 103 г) в момент соударения, при которой в 50% случаях происходит пробитие шлема, а в 50% – непробитие его.
Попытки создания тканевополимерного шлема 2-го класса защиты предпринимаются давно, поскольку полимерные композиции дают надежду на получение конечного изделия (БШ) с минимально возможной массой. В ОАО «НИИ Стали» ведутся работы в этом направлении с использованием новыхарамидных тканей с улучшенными свойствами и применением термопластичных пленочных связующих по традиционной для института технологии горячего прессования. В опытных экземплярах институту удалось получить шлем требуемого уровня защиты массой 1,9 кг.
ЗАО ЦВМ «Армоком» по специальной технологии уже производит тканево-полимерный бронешлем 2-го класса защиты ЛШЗ-2ДТ (СКАТ-2ДТ) массой 2,0 кг (без забрала) с площадью защиты 15 дм^2 . Его корпус состоит из двух жестких конструктивных слоев (внешнего и внутреннего) и расположенного между ними бронезащитного дискретно-тканевого пакета, состоящего из специально раскроенных и практически не скрепленных между собою кусков арамидной ткани. Давно замечено, что баллистическая ткань лучше работает, когда отдельные нити в ней имеют определенную подвижность. Поэтому защитные характеристики ткани сильно зависят от вида плетения, размеров куска ткани, скорости нагружения. Если ткань пропитать связующим, которое после полимеризации твердеет (что и делают большинство зарубежных и отечественных производителей), то подвижность отдельных нитей значительно уменьшится, следовательно, уменьшится и стойкость композита в целом.
Специалисты «Армокома» при разработке своей технологии постарались максимально учесть этот факт.
Правда, «дискретно-тканевая» технология также не идеальна для решения поставленной задачи. Пока не нашел четкого ответа ряд существенных вопросов: как обеспечить герметичность внутреннего пакета, как снизить значительно большее, чем в альтернативных технологиях, запреградное воздействие, как обеспечить необходимую жесткость шлема. Кроме того, эти шлемы (как, впрочем, и шлемы, полученные по другим технологиям) имеют достаточно большую толщину защитной композиции, что в итоге приводит к большим внешним габаритам изделия. В боевых условиях это отражается на эргономических характеристиках и шлема, и комплекта экипировки в целом.
| Класс защиты по ГОСТ Р50744-95 | Средство поражения | Калибр, мм | Масса пули, г | Тип сердечника | Скорость, м/с | Кинетическая энергия, Дж | Удельная кинетическая энергия, Дж/мм^2 |
| 1 | Пуля Пет патрона 57-Н-181С (пистолет ПМ) | 9,0 | 5,9 | Стальной | 315 | 300 | 4,7 |
| 2 | Пуля патрона 7Н7 (пистолет ПСМ) | 5,45 | 2,5 | Стальной | 325 | 130 | 35 |
| 2 | Пуля патрона 57-Н-134С (пистолет ТТ) | 7,62 | 5,5 | Стальной | 445 | 540 | 34 |
| 3 | Пуля патрона 7Н6 (автомат АК74) | 5,45 | 3,4 | Стальной нетермоупрочненный | 890 | 1350 | 140 |
| 3 | Пуля ПС-43 патрона 57-Н-231 (автомат АКМ) | 7,62 | 7,9 | Стальной нетермоупрочненный | 745 | 2080 | 165 |
| 5 | Пуля ЛПС патрона 57-Н-323С (винтовка СВД) | 7,62 | 9,6 | Стальной нетермоупрочненный | 835 | 3270 | 205 |
Бронепанели из сверхвысокомолеклярного полиэтилена (СВМПЭ-UD) сегодня успешно применяются в бронежилетах 2-го класса защиты по ГОСТ Р 50744-95. В отличие от композитов, полученных из арамидных тканей, полиэтиленовые защитные структуры относятся к так называемым «однонаправленным структурам», в которых элементарные нити в одном слое укладываются в одном направлении, а в другом слое – в направлении, перпендикулярном относительно предыдущего слоя. Нити в каждом слое и слои склеиваются между собой при нагревании композиции до определенной температуры. Отсутствие переплетений нитей и относительно непрочное соединение нитей между собой приводит к тому, что при высокоскоростном нагружении нити максимально реализуют свои прочностные характеристики, поглощая энергию пули.
Предпринимались попытки изготовления из этого материала и шлемов с уровнем защиты по 2-му классу ГОСТ. Однако отсутствие в России соответствующего оборудования и исходного сырья не позволили решить эту проблему. Между тем шлемы из этого материала (правда, с уровнем защиты, соответствующим 1 -го классу ГОСТ) в настоящее время серийно производятся в США, Германии, Израиле, и их разработчики не видят проблем в создании шлемов под требования российского стандарта, в том числе и по 2-му классу по ГОСТ Р 50744-95. При этом масса такого шлема ожидается в пределах 1,5-1,7 кг, т.е. полиэтилен позволяет обеспечить значительное снижение массы изделия.