Одним из выдающихся достижений химической технологии конца ХХ века явилось создание органических арамидных и сверхвысокомолекулярных полиэтиленовых волокон. Эти материалы, сочетающие низкую плотность от 0,97 до 1,45 г/см3, рекордную прочность до 600 кгс/мм2 и стойкость к большинству агрессивных сред, создают большой технико-экономический эффект в целом ряде технических отраслей. Наиболее широкое применение нашли арамидные волокнистые материалы и композиты на их основе. Благодаря тому, что удельная прочность органокомпозитов (отношение прочности к плотности) в 2-3 раза выше титановых и алюминиевых сплавов, особенно эффективным оказалось их использование в ракетно-космической и авиационной технике. Коренные изменения за счет применения арамидов происходят в настоящее время в защитной экипировке военнослужащих и пожарных. Если вес полного защитного оснащения солдат еще 20 лет назад составлял 12-14 кг, то современная защита (шлем, бронежилет или бронекомбинезон) суммарно весит не более 7-9 кг.
Это - наиболее комфортабельный тип жилетки, для ношения под одеждой.
Современные бронежилеты и шлемы
Современный бронежилет состоит из трех основных элементов: наружного чехла с системой крепления и подгонки, броневого материала, помещенного внутрь чехла и амортизирующей прокладки. Главной частью любого пулестойкого бронежилета является мягкий броневой материал на основе 15-30 слоев баллистической ткани из суперпрочных и легких арамидных, иногда полиэтиленовых волокон. Такие ткани способны останавливать пули и осколки, имеющие скорость до 450-500 м/с и энергию до 300-500 Дж. Обычные “мягкие” бронежилеты весят от 1,5 до 3,0 кг и обеспечивают защиту от короткоствольного оружия типа пистолетов Макарова, Стечкина, Беретта-Минкс, Вальтер и осколков массой до 2-3 г. Нити в структуре ткани вытягиваются под воздействием пули и за счет своей высокой энергии разрыва гасят ее скорость, удерживая в массе бронежилета. Здесь всегда отсутствует рикошет и возможность образования осколков. При необходимости защиты от высокоскоростной пули (600-900 м/с) практически всегда мягкую броню применяют в комбинации с композитами, твердосплавными металлами или керамикой. Все бронежилеты делятся на 6 классов (уровней) защиты - чем больше число, тем выше уровень защиты. Вес высокого класса защиты жилетов достигает 6-7 кг, иногда и больше.
Вероятно наиболее популярная спецификация в мире. Это - стандартный полицейский бронежелет .
В настоящее время применяются 4 основных типа бронешлемов:
металлические;
композитные;
арамидно-тканевые;
комбинированные.
При одинаковой степени защиты стальные шлемы имеют вес в 1,5-2 раза больше, чем из новейших материалов. Серьезными недостатками традиционных металлических шлемов является значительная контузионная опасность даже в случае непробития. Наиболее оптимальными в настоящее время являются композитные и комбинированные металлокомпозиты или композитно-керамические шлемы. При минимальной массе, такие шлемы защищают от 70-80 % осколков со скоростью до 500 м/с, хорошо “гасят” энергию пули, а также наиболее комфортны в ношении. Вес таких шлемов составляет обычно 1,3-2,0 кг.
Стандартные бронежелеты UK United Kingdom Police разработанные Scientific Development Branch (PSDB) Standards ( обычный и противоножевой)
Проблемы материаловедения средств защиты
Одной из главных материаловедческих проблем является недостаточный коэффициент использования потенциальных возможностей волокнистых материалов в защитных средствах. Если принять в качестве критерия коэффициент эффективности материала как отношение фактически поглощенной энергии пули (осколка) к энергии, заключенной в нитях, то в случае тканей из высокопрочных волокон значение коэффициента зачастую не превышает 0,55-0,60. Это означает, что почти половина потенциальных возможностей материала не реализуется. Выявить основные причины низкой эффективности текстильных материалов позволяет анализ механизма взаимодействия пули (осколка) с многослойным пакетом в составе бронематериала. Весь сложный механизм динамического взаимодействия, длящегося всего около 50 мкс, имеет несколько составляющих, среди которых высокочастотные колебания слоев ткани, поперечное сжатие волокон, вытягивание нитей вдоль оси и их раздвижка в структуре ткани, разрыв нитей от осевого растяжения. Анализ роли и значимости всех составляющих позволил сделать вывод, что традиционные тканые арамидные материалы во многом не соответствуют оптимальному характеру взаимодействия пули с пробойником. Стандартный НАТО. При добавлении пластин защищает от 7.62mm & 5.56mm армейских винтовок.
Одним из главных недостатков многих типов тканей является неравномерность их деформирования в двух ортотропных направлениях, соответствующих ортогональной укладке армирующих волокон, при этом деформации по этим направлениям могут отличаться друг от друга в 1,2-1,5 раза. Весьма важным является определенная подвижность нитей в ткани - наиболее выгодным для защитных свойств является соотношение силы вытягивания нитей к силе разрыва в пределах 0,3-0,4. И, наконец, извитость (искривление) нитей при их переплетении почти всегда является негативным фактором. В идеале волокна должны быть ориентированы вдоль плоскости слоев без изгибов и кручений. Решение проблемы оптимизации структуры баллистических материалов позволяет на 40% повысить их эффективность и, соответственно снизить вес бронезащиты.
Утежеленный полицейский бронежелет.
Проблемы и фактор заброневаго смещения
Многие специалисты не очень восторгаются жилетами из волокон. В частности из кевлара. И на то есть веские основания. Оказывается, при намокании арамидные волокна (кевлар, СВН) теряют все свои защитные качества. Причем навсегда. Да уж, не очень-то уверенно будешь в нем себя чувствовать, если попадешь под дождик или обольешься кофе. Только совсем недавно технология кевларовых жилетов была изменена и направлена на создание моделей, защищающих от пуль со стальными сердечниками и обладающих водоотталкивающими свойствами. Ткани стали пропитывать различными смолами (к примеру эпоксидной, полиэфирной). Следующие сложности касаются бронежилетов со стальными пластинами. Мало того, что от удара человек может потерять сознание, он может получить серьезные контузионные травмы. Жилет 1 или 2 класса не спасет от автоматных пуль и даже может привести к летальному исходу. По мнению экспертов, во многих случаях гибели, не будь легкого жилета и если пуля не задела жизненно важных органов, человек остался бы жив. Не редкость, когда пуля АК-74 или винтовки М16 пробивает мягкий жилет, меняет направление и проходит внутри всего тела.
Бронежелет вводился в 1966. Как армейский желет в США во время войны во Вьетнаме.
Наконец, мы подошли к проблеме заброневого, или запреградного, смещения. Заброневое смещение появляется при ударе пули о бронежилет. Жилет не пробивается, но броня прогибается вовнутрь и может нанести серьезные контузионные травмы, которые часто приводят к смерти. Мощнейшие удары могут быть нанесены в солнечное сплетение или сердце и привести к трагическому исходу. По российским стандартам это смещение не должно превышать 20 миллиметров. Однако западные стандарты зачастую допускают более высокое запреградное воздействие. Итак, не спешите приобретать бронежилет. Сначала решите, от какого оружия он должен вас уберечь, выберите свою степень защиты. Материал, из которого изготовлен жилет, тоже играет значительную роль. Помните, что главным образом жилеты из Германии, Голландии, США ориентированы на защиту от местных боеприпасов - от пуль со свинцовыми сердечниками. Испытания российских экспертов показали, что, например, южно-корейский бронежилет 1 класса легко пробивается 9 мм. пулей со стальным сердечником из пистолета Макарова. А ряд бронежилетов из Германии, США и Швеции массой от 2 до 5,5 кг. (3 класса по американскому стандарту) не пробиваются, но заброневое воздействие превышает 20 мм., что несомненно может повлечь за собой серьезные травмы.Лучше иметь "смешанный" жилет - из металлических, керамических и композитных материалов. За помощью в выборе бронеодежды стоит обратиться к знающим, ученым людям. Можно выступить в роли эксперта и самому, как написал один журналист - оденьте свинью в бронежилет и испытайте его надежность. Негуманно, но лучше пусть погибнет свинья, чем Вы.
Бронежилет Армейский ЖЗЛ-74 Россия
Бронежилет ЖЗТ-71М на тот период можно рассматривать как уникальный, поскольку он защищал не только от пистолетных, но и от ружейных пуль, кинетическая энергия которых почти в 6 раз превосходила энергию пули пистолета ТТ. Для него пришлось разрабатывать специальную технологию прокатки титана, обеспечивавшую сочетание высокой прочности и вязкости, необходимой для реализации потенциальных защитных качеств титановой брони. Кроме того, в этом бронежилете был применен достаточно мощный (толщиной почти 20 мм) амортизатор, снижающий уровень так называемой запреградной травмы, т.е травмы при непробитии брони.
Бронежилет армейский 6Б5 Россия
Бронежилет "ВИЗИТ" Россия
Завершающим в ряду российских жилетов первого поколения является серия бронежилетов 6Б5. Эта серия была создана НИИ Стали в 1985 году после проведения цикла научно-исследовательских работ по определению стандартизованых типовых СИБ.Серия 6Б5 базировалась на уже разработанных и находящихся в эксплуатации жилетах и включала 19 модификаций, отличающихся уровнем защиты, площадью, назначением.Отличительным признаком этой серии является модульный принцип построения защиты. т.е. каждая последующая модель в серии могла быть сформирована из унифицированных защитных узлов. В качестве последних предусматривались модули на основе тканевых структур, титана, керамики и стали. Жилеты эти до сих пор находятся на вооружении российской армии.
Проблемы конструирования новых средств защиты
Появление новых видов боеприпасов и иных средств поражения повышенной мощности ставят конструкторов перед главной альтернативой: создавать комплексную защиту по возможно большей поверхности тела, ограничиваясь защитой наиболее жизненноважных частей тела по высокому классу защиты или же защищать военнослужащих от статистически наиболее вероятных поражений. В настоящее время однозначного ответа на этот вопрос нет. Ясно лишь, что в условиях высокоманевренных, динамичных боевых действий вес всего носимого снаряжения не может превышать 15-20% массы тела бойца. А это означает, что для среднестатистического военнослужащего весом 75 кг все носимое снаряжение должно быть не более 15 кг (включая оружие, боеприпасы и др. экипировку).
Перспективный Армейский комплект США
Иначе говоря, на средства защиты остается не более 7-8 кг. В качестве одного из вероятных принципов конструирования иногда рассматривается и, так называемый, принцип полной дифференцированной утилитарной защиты. Во-первых, поверхность тела должна быть наиболее полно защищена “от стопы до головы”.
Этот бронекомплект разработан чрезвычайно гибким и модульным. Пригоден для большого разнообразия миссий . В основном саперных и штурмовых.
В условиях современных локальных войн до 80% ранений приходится на долю осколков, обладающих сравнительно низкой энергией. При обычном защитном снаряжении (бронежилет, шлем) площадью около 60 дм2 практически защищено не более 30% поверхности тела человека. Незащищенными остаются в большинстве случаев области шеи, лица, паха, локтевых, коленных и голеностопных суставов. Увеличение площади противоосколочной защиты до 120-150 дм2 позволит прикрыть эти части тела, что фактически приведет к уменьшению потерь в живой силе не менее чем в два раза, и, по существу, означает полную защиту жизненно важных внутренних и опорно-двигательных органов человека.
Этот экран является новинкой создает 100% защиту от угрозы III вида
Во-вторых, защитное снаряжение должно быть построено по дифференцированной схеме: более жизненно важная часть тела - более высокий уровень защиты. Области внутренних органов (ОВО) площадью до 25 дм2 необходимо защищать от ручного стрелкового оружия по 4-6 классу; шею, паховую область - по 1-2 классу; локтевые, коленные, голеностопные суставы и некоторые другие части тела - по 1 классу. При этом, вероятно, ОВО должны в разной степени защищаться спереди и сзади. Уместно вспомнить, что толщина лобовой брони танков в несколько раз превосходит толщину бортовой и кормовой частей. В-третьих, элементы защиты, по возможности, должны выполнять утилитарные функции и использоваться для размещения боеприпасов, спецприспособлений, средств связи, т.е. иметь двойное назначение. Экипировка может содержать системы жизнеобеспечения (автономный обогрев, средства преодоления препятствий, устройства очистки воды и др.).