Очень часто внедрению результатов революционного изобретения в жизнь препятствует большая стоимость продукции, связанная с огромными издержками при запуске производства из-за необработанности технологии и других проблем, сопровождающих любое ещё сырое изделие. Поэтому неудивительно, что очень многие вещи стали доступны гражданскому рынку после того, как их стоимость снизилась благодаря массовым военным заказам, уменьшившим себестоимость и запустившим постоянный производственный цикл на предприятиях изготовителя. Армейский контракт всегда был мечтой для любого производителя, так как сложно себе представить другого заказчика, столь постоянного и к тому же имеющего гигантский бюджет. И кажется, что история о приходе на гражданский рынок образцов военной продукции касается в первую очередь сферы высоких технологий вроде GPS, созданного в интересах армии США, а в результате ставшего привычным для огромного числа людей по всему миру. Такая же история может случиться со многими вещами, и сегодня мы расскажем о тканях, которые в ближайшем будущем могут стать неотъемлемой частью нашей жизни.

Баллистическая защита

Одним из значимых достижений химической промышленности второй половины XX века стало появление тканей на основе арамида - синтетического волокна с высокой механической и термической прочностью. Этот материал, сочетающий удивительную прочность, превосходящую сталь в несколько раз, с небольшой плотностью и эластичностью, выдерживающий высокие динамические нагрузки, переносит эти свойства и на ткани, изготовленные из него. Сейчас арамидные волокна используются в автомобильной, авиационной, космической промышленности, при изготовлении корпусов катеров, да и вообще в любой сфере, где есть потребность в жёстких материалах с низкой плотностью.

Как уже говорилось выше, благодаря низкой плотности арамидные волокна по удельной прочности превосходят все известные в настоящее время армирующие волокна и металлические сплавы, поэтому первым и одним из главных назначений для пара-арамидной ткани стала баллистическая защита, то есть использование в бронежилетах, шлемах и иных образцах снаряжения. Многослойные бронежилеты из кевлара (самой знаменитой марки пара-арамида) и его аналогов способны обеспечить гарантированную защиту от небольших осколков, которые по статистике и являются основной причиной ранений на поле боя.

Благодаря низкой плотности арамидные волокна по удельной прочности превосходят все известные в настоящее время армирующие волокна и металлические сплавы.

Помимо бронежилетов, в последнее время стали появляться образцы комбинезонов, также способных обеспечить противоосколочную защиту и при этом не снижающих подвижности человека. Отдельные производители уже сейчас предлагают для сотрудников охранных структур и правоохранительных органов модели курток, внешне не отличимых от обычной одежды и при этом обеспечивающих уровень защиты на уровне бронежилета второго класса, то есть выдерживающего выстрел из пистолета калибром 9 мм.

Важнейшей задачей в настоящее время остаётся снижение массы изделий из пара-арамидных волокон. В связи с ростом требований к степени защиты, обеспечиваемой современным бронежилетом, производители вынуждены использовать дополнительные элементы для усиления, например в виде металлических или керамических пластин, а также прибегать к увеличению количества слоев пара-арамидной ткани. Естественно, что всё это ведёт к резкому утяжелению снаряжения. Не так давно в ограниченное производство был запущен новый материал AuTx - совместная разработка российского предприятия «Каменскволокно» (основного поставщика арамидных материалов для армии) и британской Alchemie Technologies. AuTx, по заявлениям производителей, при сохранении стандартных защитных свойств пара-арамидных тканей обладает вдвое меньшим весом.

Термозащита

Ещё одним немаловажным свойством арамидной ткани является высокий уровень огне- и термозащиты. При этом для метаарамидных волокон (которые и отличаются огнезащитными свойствами) температура плавления будет достигать 400–500 °С. Естественно, что эти качества не могли не привлечь внимания военных, поэтому уже в 1970-е годы во Франции появилась защитная одежда для танкистов. В США компанией Dupont также уже долгие годы производится материал под маркой Nomex, изготовленный из метаарамидного волокна, с включениями металлизированных и антистатических волокон, а также кевлара. Nomex, обладающий низкой теплопроводностью и свойством самозатухания, используется в производстве защитной одежды как для армии, так и для гражданских спасательных служб.

В прошлом году в России в различные армейские соединения, дислоцированные на Дальнем Востоке и Северном Кавказе, впервые стали поступать защитные комплекты для механиков-водителей «Ковбой». Помимо противоосколочного бронежилета и защитной накладки на шлемофон в комплект входит также и огнезащитный комбинезон, изготовленный на основе волокна армос. Комбинезон может выдержать воздействие прямого пламени на протяжении 15 секунд, за которые механик-водитель должен покинуть горящую машину. Если же он не может сделать это сам, то ему должны помочь другие члены экипажа, для удобства которых к воротнику комбинезона приделана петля, потянув за которую человека можно буквально «выдернуть» из люка.

Радиационная защита

Ткани из арамидных волокон, помимо своих баллистических и теплозащитных свойств, обладают ещё одной полезной особенностью: за счёт технологии производства они могут быть насыщены дополнительными веществами и материалами, резко расширяющими их сферу применения. К примеру, компанией Teijin, одним из крупнейших производителей и исследователей в этой сфере, ведутся успешные работы по внедрению технологии производства ткани из арамидного волокна, насыщенного вольфрамом.

Этот тяжёлый металл обеспечивает защиту от ионизирующего излучения и, по сравнению с традиционно используемым в этой области свинцом, не обладает столь высокой токсичностью. Поэтому, несмотря на свою высокую стоимость, по сравнению всё с тем же свинцом, вольфрам также может быть с успехом использован для экранирующей защиты от радиации. Естественно, что задача введения в ткань такого плотного металла, как вольфрам, была совсем не простой, но, как заявляет Teijin в своих пресс-релизах, им удалось добиться приемлемых показателей твёрдости и упругости материала, благодаря своему многолетнему опыту и отдельным технологическим ноу-хау.

Совсем не обязательно, что в будущем вся форма и снаряжение будут изготавливаться из ткани, имеющей радиозащитные свойства. Хотя пока что ни одна из стран, обладающих ядерным оружием, не спешит отказываться от него, и большинство из них имеет также и тактическое ядерное оружие. Поэтому наличие в войсках костюмов для защиты личного состава от поражающего воздействия радиоактивной пыли ещё долго будет оставаться обоснованным. Войска радиационной, химической и биологической защиты Российской армии, как и их аналоги в других странах, предназначены не только для обеспечения действий армии в условиях применения оружия массового поражения, но и для защиты гражданского населения, в том числе ликвидации аварий на радиационно опасных объектах. Даже если не брать в расчёт экранирующие свойства насыщенной металлом ткани, то, учитывая защитные баллистические, термические и огнестойкие свойства арамидных тканей, их преимущества по сравнению с прорезиненной тканью, используемой в защитных костюмах в настоящее время, вполне очевидна. Кстати, для прорезиненной ткани Т-15, из которой сейчас изготавливаются отечественные комплекты ОЗК, производитель указывает температурный предел всего в 50 °С.

Жидкая броня

В последние десятилетия всё больше внимания уделяется возможности обеспечить бойцу защиту не только от осколков, но уже и от пуль, что является куда более сложной задачей. Масса противопульного бронежилета и так может достигать 15 килограммов, и снижение веса всегда будет сказываться на защищённости носителя. Выходом из ситуации может стать появление жидкой брони, работающей по совершенно иному принципу.

Исследования в этой области направлены на создание нового вида защитного покрытия, которое при ударе превращается в непробиваемую броню. Они показали, что эффект такой защиты достигается благодаря применению растворов со сверхтвердыми наночастицами в неиспаряющейся жидкости. При механическом давлении высокой энергии наночастицы собираются в кластеры, изменяя при этом структуру раствора жидкости, который превращается в твёрдый композит. Этот фазовый переход происходит менее чем за миллисекунду, что и позволяет создать защиту от различных механических воздействий.

Затвердевающая жидкость является только одним из компонентов новой брони, в которой пуле или осколку противодействуют несколько слоёв высокомодульных волокон, твёрдых тел и энергия направленных взрывов.

При механическом давлении высокой энергии наночастицы собираются в кластеры, изменяя при этом структуру раствора жидкости, который превращается в твёрдый композит.

«Способ противодействия многослойной брони ударно-проникающему воздействию пули» был запатентован с приоритетом от 2010 года, а само описание изобретения к патенту было опубликовано Роспатентом 10 января текущего года. В качестве изобретателей указаны четверо конструкторов НИИ «Стали».

Сходные разработки идут и за рубежом. Ещё в 2010 году Британская BAE Systems представила «кремовый» бронежилет, названный так за схожесть процессов, происходящих с жидкостью в момент попадания в неё пули, с процессами при взбивании крема для торта, густеющего при механическом воздействии. То же происходит и с жидкой бронёй - чем сильнее удар, тем больше сопротивление жидкости. Американская Armor Holdings уже успела предоставить свои наработки в этой области на экспертизу DARPA - агентства Пентагона, отвечающего за разработку новых технологий для использования в вооружённых силах.

Помимо снижения массы, очевидным преимуществом новой брони будет возможность использовать её и для защиты конечностей, которые сейчас остаются практически «голыми» из-за требований к сохранению подвижности и весу защиты. В идеале, вероятно, можно ожидать появления комбинезона, обеспечивающего максимально возможную защиту всего тела. На гражданском рынке подобная защита будет востребована не только спасателями, но и представителями других экстремальных профессий, так же как и спортсменами травмоопасных видов спорта. Огромный потенциал имеется у «жидкой брони» и при использовании для защиты техники, как боевой, так и гражданской. Пока же вопрос производства и внедрения подобных средств защиты упирается в высокую стоимость и недостаточную технологичность, которые, однако, могут быть легко преодолены, учитывая интерес армий и спецслужб - самых заинтересованных и платёжеспособных потребителей подобных разработок.

dx.doi.org/ 10.18577/2307-6046-2014-0-9-6-6

АРАМИДНЫЙ СЛОИСТО-ТКАНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ БАЛЛИСТИЧЕСКИХ И УДАРНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

Исследован арамидный слоисто-тканый материал, предназначенный для защитных конструкций, в частности - для усиления корпуса вентилятора авиационного турбореактивного двигателя, что позволит обеспечить непробиваемость корпуса при разрушении лопатки вентилятора. Рассмотрено влияние состава и структуры арамидного слоисто-тканого материала на его ударную и баллистическую стойкость.

Введение

Развитие авиационной техники требует постоянного совершенствования материалов. Использование современных композиционных материалов позволяет повысить весовые и эксплуатационные характеристики изделий . Снижение массы воздушного судна имеет принципиальное значение, поскольку позволяет снизить потребление топлива, увеличить полезную нагрузку, т. е. количество пассажиров и объем груза . Арамидные пластики как конструкционные материалы, отличаются низкой плотностью, высокими характеристиками прочности и ударной вязкости. Органопластики - многофункциональные материалы. В зависимости от состава и структуры они могут применяться для изготовления деталей различного назначения - конструкционного, электро- и радиотехнического, теплоизоляционного, для защиты от механического и баллистического воздействия .

При попадании в двигатель самолета птиц или инородных предметов важно, чтобы разрушение лопаток вентилятора не привело к повреждению обшивок планера самолета и системы управления . С целью защиты в авиационных турбореактивных двигателях корпуса вентилятора используют органопластики (Органит 6Н, Органит 6НТ). Органопластик позволяет локализовать зону разрушения и удержать разрушившиеся лопатки внутри корпуса вентилятора.

В соответствии с ужесточенными требованиями норм АП-23 корпус вентилятора двигателя должен удерживать лопатку вентилятора в случае ее разрушения в корневом сечении. При этом вторичные эффекты при разрушении лопатки (разрушение других лопаток, увеличение дисбаланса ротора, местное повышение температуры) не должны приводить к таким опасным последствиям, как возникновение нелокализованного пожара, разлет опасных фрагментов за пределы корпуса двигателя.

Для удерживающего устройства корпуса вентилятора разработан арамидный слоисто-тканый материал. Стойкость арамидного слоисто-тканого материала к высокоскоростному ударному воздействию зависит в первую очередь от баллистической стойкости ткани . Способ фиксации слоев ткани относительно друг друга является наиболее значимым конструктивно-технологическим фактором для обеспечения максимальной реализации баллистических свойств ткани в составе изделия.

В настоящее время в России и за рубежом накоплен большой опыт ис-пользования тканей из высокопрочных арамидных волокон (СВМ, Русар, Кевлар, Тварон) для изготовления ненагруженных защитных конструкций (бронежилетов, броневых панелей автомобилей и др.) .

Известно, что с уменьшением линейной плотности элементарных волокон (филаментов) баллистическая стойкость тканей повышается . По данным разработчиков ткани из микрофиламентных нитей, именно малый диаметр филаментов в сочетании с химической структурой полимера позволяет нитям выдерживать значительные напряжения при изгибе без разрушения и обеспечивать высокие баллистические характеристики ткани.

При выборе армирующего наполнителя для арамидного слоисто-тканого материала для удерживающего устройства корпуса вентилятора наряду с баллистической стойкостью важным требованием является коррозионная безопасность арамидной ткани по отношению к металлам. Коррозионная безопасность является важнейшей характеристикой авиационных материалов. Коррозионно-опасными (коррозионно-активными) являются материалы, способные выделять во внешнюю среду кислые или щелочные продукты, вызывающие коррозию. Коррозионную активность оценивают по кислотности материала, выражаемой с помощью водородного показателя - рН водной выдержки, а также по концентрации ионов Сl" и SO 4 ² в водной вытяжке измельченного образца материала. Для авиационных материалов показатель рН водной вытяжки должен быть в пределах 6-7; содержание ионов Сl" не должно превышать 0,02%; ионов SO 4 ² - до 0,05%. Разработанные предприятием ЗАО «КШФ „Передовая текстильщица”» баллистические ткани из нейтральных арамидных нитей удовлетворяют этим требованиям. Целью данной работы является исследование характеристик арамидного слоисто-тканого материала в зависимости от его состава, структуры и технологических способов, используемых при его изготовлении.

Материалы и методы

Для армирования арамидного слоисто-тканого материала выбрана ткань из нейтрального отечественного арамидного волокна. Ткань имеет высокую баллистическую стойкость, повышенную стойкость к поглощению влаги, в том числе благодаря водоотталкивающей пропитке. Ткань имеет высокие технологические свойства (высокая формоустойчивость текстильной структуры и гибкость) и может быть использована для изготовления изделия методом намотки .

Слои арамидного слоисто-тканого материала для удерживающего устройства корпуса вентилятора необходимо фиксировать относительно друг друга, чтобы исключить их смещение в процессе эксплуатации и обеспечить работоспособность изделия. Полимерный материал для соединения слоев ткани должен обладать высокой адгезией и химико-технологической совместимостью с арамидными волокнами .

Для соединения слоев арамидной ткани использовали клеи двух марок - ВКР-27 и ВК-3. Преимуществом клея ВКР-27 является его способность к отверждению при комнатной температуре. Особенностью этого клея является то, что его следует наносить на ткань непосредственно при намотке изделия, т. е. использовать «мокрую» намотку при изготовлении изделия. Клей ВК-3 - клей горячего отверждения. Преимуществом этого клея является возможность изготовления на его основе препрегов (путем предварительного нанесения на арамидную ткань), которые можно использовать при изготовлении изделий методом «сухой» намотки. Клеи ВКР-27 и ВК-3 позволяют реализовать баллистические свойства ткани в составе арамидного слоисто-тканого материала. Технологические характеристики клеев позволяют осуществлять их локальное дозированное нанесение на армирующий наполнитель при изготовлении изделия методом «мокрой» (клей ВКР-27) или «сухой» намотки (клей ВК-3).

Клеи ВКР-27 и ВК-3 обладают высокой липкостью, которая исключает возможность смещения слоев при изготовлении изделия методом намотки. Важно, что при использовании этих клеев возможно локальное дозированное нанесение их на поверхность ткани для создания локальных зон фиксации слоев ткани относительно друг друга.

Площадь и характер распределения зон фиксации слоев арамидной ткани могут влиять на весовые характеристики и баллистическую стойкость арамидного слоисто-тканого материала. Для выявления этих закономерностей проведены исследования влияния способа фиксации слоев ткани (соединение слоев ткани по всей поверхности, локальные соединения различной площади) на баллистические характеристики арамидного слоисто-тканого материала и осуществлена оценка свойств такого материала при различном расположении локальных зон фиксации слоев.

Для исследования влияния способов фиксации на баллистическую стойкость арамидного слоисто-тканого материала проводили нанесение полимерного материала на арамидную ткань различными способами (рис. 1):

Равномерное нанесение полимерного материала по всей поверхности ткани (на 100% поверхности ткани);

Локальное нанесение в виде полос шириной 5-20 мм, занимающих от 10 до 50% поверхности ткани.

Рисунок 1. Равномерное нанесение клея по всей поверхности ткани (а ) и локальное нанесение клея в виде полос шириной 5-20 мм, занимающих от 10 до 50% поверхности ткани (б )

При локальном нанесении варьировали расположение зон нанесения полос клея на поверхность ткани: параллельно нитям основы ткани или под углом к нитям основы.

Баллистические испытания образцов арамидного слоисто-тканого материалапроводили на образцах размером 240×240 мм и толщиной 4,5-5,4 мм. Баллистическое воздействие осуществляли стальным шариком массой 1 г, Ø6,35 мм из баллистического ствола калибром 7 мм по ГОСТ РВ8470-001-2008 с определением u 50 - скорости
50%-ного непробития (скорости шарика, при которой вероятность непробития преграды составляет 50%).

Испытания к высокоскоростному ударному воздействию образцов арамидного слоисто-тканого материалапроводили ударником (стальной цилиндр массой 20 г, Ø14 мм, длиной 17 мм). Для разгона ударника в стволе пушки использовались гильзы, представляющие собой тонкостенные стаканы из стеклопластика Ø39,8 мм с толщиной стенки 1 мм. На дне стакана сделана ответная часть Ø14 мм и длиной 7 мм для удержания ударника. Внутрь дна гильзы для его укрепления впрессована круглая пластинка из текстолита толщиной 2 мм. Для захвата гильзы, перед образцом устанавливалась ловушка в виде массивной шайбы Ø70 мм и сквозным отверстием Ø25 мм. При ударе о ловушку цилиндрическая часть гильзы разбивалась на мелкие фрагменты, ее задняя, наиболее массивная, часть задерживалась в ловушке, а цилиндрический ударник продолжал полет с той же скоростью в сторону образца. Испытательная установка и вид образца после ударных испытаний показаны на рис. 2.

Рисунок 2. Установка для испытаний (а ) и вид образца (б ) арамидного слоисто-тканого материала после высокоскоростного ударного воздействия

В качестве критерия оценки стойкости арамидного слоисто-тканого материала к высокоскоростному ударному воздействию использовали следующие параметры:

Скорость ударника перед и за образцом;

Остаточная выпуклость образца после удара.

Результаты

В табл. 1 представлены результаты проведенных баллистических испытаний образцов арамидного слоисто-тканого материала, отличающихся размером площади фиксации слоев ткани относительно друг друга и характером распределения зон фиксации в объеме материала.

Таблица 1

Баллистическая стойкость образцов арамидного слоисто-тканого материала

в зависимости от способов фиксации слоев ткани

* Коэффициент баллистической стойкости рассчитывается как отношение u 50 арамидного слоисто-тканого материала к u 50 пакета ткани.

Установлено, что при уменьшении площади зон фиксации (локальное соединение) от 100 до 10% реализация баллистической стойкости ткани возрастает с 0,89 до 0,97, поэтому для реализации высоких баллистических характеристик ткани и снижения массы изделия целесообразно использовать локальное соединение слоев ткани.

Результаты испытаний на стойкость к высокоскоростному ударному воздействию образцов арамидного слоисто-тканого материала с локальным соединением слоев представлены в табл. 2.

Таблица 2

Стойкость опытных образцов арамидного слоисто-тканого материала

к высокоскоростному ударному воздействию

* Образцы арамидного слоисто-тканого материала и пакета арамидной ткани содержат одинаковое количество слоев.

В результате проведенных исследований установлено, что по стойкости к высокоскоростному удару опытные образцы арамидного слоисто-тканого материала не уступают пакету исходного армирующего наполнителя. При проведении испытаний на результаты эксперимента большое влияние оказывает положение ударника при соприкосновении его с образцом: наиболее жесткие условия воздействия возникают при ударе ребром ударника.

Локальная фиксация слоев слоисто-тканого материала обеспечивает механическую связь между слоями, но при этом не фиксирует жестко все армирующие волокна, что позволяет обеспечить высокую сопротивляемость такого материала ударному воздействию за счет способности его к большим деформациям и поглощению энергии удара трением, возникающим между отдельными волокнами.

Обсуждение и заключения

На баллистическую стойкость слоисто-тканого материала влияет характер распределения зон фиксации. Наибольшей баллистической стойкостью обладают образцы слоисто-тканого материала с более равномерным распределением зон фиксации в объеме материала, со смещением зон относительно друг друга по толщине материала.

Высокая стойкость арамидного слоисто-тканого материала к ударным и баллистическим воздействиям позволяет рассматривать эти материалы как перспективные для изготовления защитных конструкций различных типов - удерживающих устройств корпуса вентилятора турбореактивных двигателей, панелей, перегородок, обеспечивающих безопасность эксплуатации авиационных конструкций в нештатных ситуациях (разрушение механизмов, баллистическое поражение пулями и осколками взрывных устройств).

ЛИТЕРАТУРА REFERENCE LIST

1. Каблов Е.Н. Современные материалы – основа инновационной модернизации России //Металлы Евразии. 2012. №3. С. 10–15.
2. Каблов Е.Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 7–17.
3. Гуняев Г.М., Кривонос В.В., Румянцев А.Ф., Железина Г.Ф. Полимерные композиционные материалы в конструкциях летательных аппаратов //Конверсия в машиностроении. 2004. №4 (65). С. 65–69.
4. Каблов Е.Н. Материалы и химические технологии для авиационной техники //Вестник Российской академии наук. 2012. Т. 82. №6. С. 520–530.
5. Железина Г.Ф. Конструкционные и функциональные органопластики нового поколения //Труды ВИАМ. 2013..
6. Железина Г.Ф. Особенности разрушения органопластиков при ударных воздействиях //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 272–277.
7. Шульдешова П.М., Железина Г.Ф. Влияние атмосферных условий и запыленности среды на свойства конструкционных органопластиков //Авиационные материалы и технологии. 2014. №1. С. 64–68.
8. Железина Г.Ф., Шульдешова П.М. Конструкционные органопластики на основе пленочных клеев //Клеи. Герметики. Технологии. 2014. №2. С. 9–14.
9. Препрег и стойкое к удару и баллистическому воздействию изделие, выполненное из него: пат. 2304270 Рос. Федерация; опубл. 27.02.08.
10. Железина Г.Ф., Соловьева Н.А., Орлова Л.Г., Войнов С.И. Баллистически стойкие арамидные слоисто-тканые композиты для авиационных конструкций //Все материалы. Энциклопедический справочник. Композиционные материалы. 2012. №12. С. 23–26.
11. Деев И.С., Кобец Л.П. Исследование микроструктуры и особенностей разрушения эпоксидных полимеров и композиционных материалов на их основе. Ч. 1 //Материаловедение. 2010. №5. С. 8–16.
12. Деев И.С., Кобец Л.П. Исследование микроструктуры и особенностей разрушения эпоксидных полимеров и композиционных материалов на их основе. Ч. 2 //Материаловедение. 2010. №6. С. 13–18.
13. Хрульков А.В., Душин М.И., Попов Ю.О., Коган Д.И. Исследования и разработка автоклавных и безавтоклавных технологий формования ПКМ //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 292–301.
14. Тимошков П.Н., Коган Д.И. Современные технологии производства полимерных композиционных материалов нового поколения //Труды ВИАМ. 2013. №4
(сайт).
15. Лукина Н.Ф., Дементьева Л.А., Петрова А.П., Сереженков А.А. Конструкционные и термостойкие клеи //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S.
С. 328–335.
16. Коган Д.И., Чурсова Л.В., Петрова А.П. Полимерные композиционные материалы, полученные путем пропитки пленочным связующим //Все материалы. Энциклопедический справочник. Композиционные материалы. 2011. №11. С. 2–6.
17. Коган Д.И., Чурсова Л.В., Петрова А.П. Технология изготовления ПКМ способом пропитки пленочным связующим //Клеи. Герметики. Технологии. 2011. №6.
С. 25–29.
18. Мухаметов Р.Р., Ахмадиева К.Р., Ким М.А., Бабин А.Н. Расплавные связующие для перспективных методов изготовления ПКМ нового поколения //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 260–265.
19. Мухаметов Р.Р., Ахмадиева К.Р., Чурсова Л.В., Коган Д.И. Новые полимерные связующие для перспективных методов изготовления конструкционных волокнистых ПКМ //Авиационные материалы и технологии. 2011. №2. С. 38–42.

1. Kablov E.N. Sovremennye materialy – osnova innovacionnoj modernizacii Rossii //Metally Evrazii. 2012. №3. S. 10–15.
2. Kablov E.N. Strategicheskie napravlenija razvitija materialov i tehnologij ih pererabotki na period do 2030 goda //Aviacionnye materialy i tehnologii. 2012. №S. S. 7–17.
3. Gunjaev G.M., Krivonos V.V., Rumjancev A.F., Zhelezina G.F. Polimernye kompozicionnye materialy v konstrukcijah letatel"nyh apparatov //Konversija v mashinostroenii. 2004. №4 (65). S. 65–69.
4. Kablov E.N. Materialy i himicheskie tehnologii dlja aviacionnoj tehniki //Vestnik Rossijskoj akademii nauk. 2012. T. 82. №6. S. 520–530.
5. Zhelezina G.F. Konstrukcionnye i funkcional"nye organoplastiki novogo pokolenija //Trudy VIAM. 2013..
6. Zhelezina G.F. Osobennosti razrushenija organoplastikov pri udarnyh vozdejstvijah //Aviacionnye materialy i tehnologii. 2012. №S. S. 272–277.
7. Shul"deshova P.M., Zhelezina G.F. Vlijanie atmosfernyh uslovij i zapylennosti sredy na svojstva konstrukcionnyh organoplastikov //Aviacionnye materialy i tehnologii. 2014. №1. S. 64–68.
8. Zhelezina G.F., Shul"deshova P.M. Konstrukcionnye organoplastiki na osnove plenochnyh kleev //Klei. Germetiki. Tehnologii. 2014. №2. S. 9–14.
9. Prepreg i stojkoe k udaru i ballisticheskomu vozdejstviju izdelie, vypolnennoe iz nego : pat. 2304270 Ros. Federacija; opubl. 27.02.08.
10. Zhelezina G.F., Solov"eva N.A., Orlova L.G., Vojnov S.I. Ballisticheski stojkie aramidnye sloisto-tkanye kompozity dlja aviacionnyh konstrukcij //Vse materialy. Jenciklopedicheskij spravochnik. Kompozicionnye materialy. 2012. №12. S. 23–26.
11. Deev I.S., Kobec L.P. Issledovanie mikrostruktury i osobennostej razrushenija jepoksidnyh polimerov i kompozicionnyh materialov na ih osnove. Ch. 1 //Materialovedenie. 2010. №5. S. 8–16.
12. Deev I.S., Kobec L.P. Issledovanie mikrostruktury i osobennostej razrushenija jepoksidnyh polimerov i kompozicionnyh materialov na ih osnove. Ch. 2 //Materialovedenie. 2010. №6. S. 13–18.
13. Hrul"kov A.V., Dushin M.I., Popov Ju.O., Kogan D.I. Issledovanija i razrabotka avtoklavnyh i bezavtoklavnyh tehnologij formovanija PKM //Aviacionnye materialy i tehnologii. 2012. №S. S. 292–301.
14. Timoshkov P.N., Kogan D.I. Sovremennye tehnologii proizvodstva polimernyh kompozicionnyh materialov novogo pokolenija //Trudy VIAM. 2013..
15. Lukina N.F., Dement"eva L.A., Petrova A.P., Serezhenkov A.A. Konstrukcionnye i termostojkie klei //Aviacionnye materialy i tehnologii. 2012. №S. S. 328–335.
16. Kogan D.I., Chursova L.V., Petrova A.P. Polimernye kompozicionnye materialy, poluchennye putem propitki plenochnym svjazujushhim //Vse materialy. Jenciklopedicheskij spravochnik. Kompozicionnye materialy. 2011. №11. S. 2–6.
17. Kogan D.I., Chursova L.V., Petrova A.P. Tehnologija izgotovlenija PKM sposobom propitki plenochnym svjazujushhim //Klei. Germetiki. Tehnologii. 2011. №6. S. 25–29.
18. Muhametov R.R., Ahmadieva K.R., Kim M.A., Babin A.N. Rasplavnye svjazujushhie dlja perspektivnyh metodov izgotovlenija PKM novogo pokolenija //Aviacionnye materialy i tehnologii. 2012. №S. S. 260–265.
19. Muhametov R.R., Ahmadieva K.R., Chursova L.V., Kogan D.I. Novye polimernye svjazujushhie dlja perspektivnyh metodov izgotovlenija konstrukcionnyh voloknistyh PKM //Aviacionnye materialy i tehnologii. 2011. №2. S. 38–42.

Вы можете оставить комментарий к статье. Для этого необходимо зарегистрироваться на сайте.

Защитная ткань полотняного переплетения из высокопрочной арамидной нити равной линейной плотности по основе и утку позволяет повысить ее прочность за счет ее выполнения из нитей с одинаковой продольной конфигурацией и равным количеством нитей на единицу ширины в обоих направлениях, и коэффициентом крутки нитей не превышающим 4. 2 с.п.ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к текстильной промышленности, в частности к защитной ткани специального назначения, используемой для изготовления бронежилетов, защитной одежды и других целей. Известны защитные ткани для бронежилетов на основе нитей из высокопрочных ароматических полиамидов (СВМ, Армос, Кевлар, Тварон). Практически, все известные текстильные структуры тканей полотняного, саржевого и др. способов переплетения, изготовленные из высокопрочных арамидных нитей, могут использоваться в качестве средств индивидуальной бронезащиты с большей или меньшей эффективностью. Совершенно очевидно, что максимальное проявление защитных свойств ткани можно достигнуть при оптимальной структуре ткани. Большинство баллистических тканей из арамидных нитей (СВМ и Армос) (артикул 6801, ТУ 17 РСФСР 18-86001-91, артикул 56319, ТУ 17 РСФСР 62-10540-83, артикул АС-21, ТУ 17 РФ 19-57-41-93) имеют большой запреградный прогиб при воздействии пули и показывают различие в свойствах ткани по основе и утку, в частности, наличие разного количества нитей основы и утка на единицу ширины, разную разрывную нагрузку ткани по основе и утку, разный химический состав основы и утка и др. Техническим решением, наиболее полно иллюстрирующим подход к решению проблемы конструирования защитной ткани, является ткань для баллистической защиты, описанная в патенте РФ N 2041986, кл. D 03 D 15/00, по которому защитная ткань выполнена с наполнением 100 - 150% и коэффициентом уплотненности переплетения 0,75: 1 из системы основных и уточных нитей линейной плотности 100 - 58,8 текс на основе ароматических сополиамидов (Армос), с соотношением диаметров элементарной и комплексной нити 1:300 - 330, причем коэффициент крутки основных нитей составляет 7 - 15, а уточных 2 - 15. В данном случае упор делается на повышенную разницу таких механических показателей нитей основы и утка, как деформация растяжения и модуль деформации растяжения, что ведет к разобщенной работе нитей основы и утка и к снижению баллистической стойкости ткани. Повышенную баллистическую стойкость пакета можно ожидать в случае, когда максимальное количество энергии пули или осколка расходуется на деформацию элементов пакета. Чем больше деформация, тем больше время взаимодействия пули или осколка со слоями ткани в пакете, тем существеннее относительное перемещение комплексных и элементарных нитей в зоне взаимодействия и тем меньше разрушение нитей в ткани пакета. Однако большая деформация слоев ткани (т. н. "отдулина") нежелательна, так как она может привести к значительному травматическому воздействию на субъект зашиты. С другой стороны, чем больше энергии пули или осколка будет поглощено трением нитей, тем меньше будет и деформация и разрушение. С этой точки зрения одновременное и единообразное трение нитей способствует максимальному поглощению энергии пули или осколка в зоне взаимодействия последних с тканевым пакетом. В этом случае силовое воздействие равномерно распределяется на большую массу комплексных и элементарных нитей, суммарное динамическое сопротивление слоев ткани в пакете возрастает, а деформация и разрушение снижаются. Для этого необходимо, чтобы нити основы и утка представляли собой комплексную структуру, обеспечивающую индивидуальное включение в работу составляющих их элементарных нитей, а продольная конфигурация нитей основы и утка была одинаковой, задавая равное сопротивление продольному перемещению (вытаскиванию) и одинаковое удлинение одинаково извитых нитей. При этом количество нитей основы и утка на единицу ширины должно быть равным. Технической задачей изобретения является повышение баллистической стойкости защитной ткани, что позволяет сократить количество ее слоев при изготовлении бронежилета, снизить его вес и повысить эргономические характеристики. Решение технической задачи изобретения достигается за счет того, что защитная ткань полотняного переплетения из высокопрочной арамидной нити равной линейной плотности по основе и утку, согласно предложению, выполнена из нитей с одинаковой продольной конфигурацией и равным количеством нитей на единицу ширины в обоих направлениях, при этом по этим направлениям отношение разрывных удлинений ткани не превышает 1,25, усилие при извлечении одиночных нитей равной длины отличается не более, чем на 20% и коэффициент крутки нитей, определяемый по формуле (1), не превышает 4. где - коэффициент крутки; К - величина крутки, кручений/м; Т - линейная плотность нити, текс. Вторым вариантом решения технической задачи изобретения является защитная ткань полотняного переплетения из высокопрочной арамидной нити равной линейной плотности по основе и утку, выполненная из нитей с одинаковой продольной конфигурацией и равным количеством нитей на единицу ширины в обоих направлениях, при этом по этим направлениям отношение разрывных удлинений ткани не превышает 1,25, усилие при извлечении одиночных нитей равной длины отличается не более, чем на 20% и коэффициент крутки нитей одного из направлений не превышает 4. Для подтверждения технического результата изобретения были изготовлены экспериментальные баллистические ткани полотняного переплетения из арамидных нитей (СВМ) с круткой 13, 50 и 100 кр./м и с линейной плотностью 58,8 текс и на их основе - пулезащитные пакеты. Баллистическая стойкость пулезащитного тканевого пакета оценивалась по стандартной методике, принятой в НИИ спецтехники МВД РФ и отвечающей требованиям специальных огнестрельных испытаний средств индивидуальной бронезащиты. Для сравнения были испытаны пакеты из ткани полотняного переплетения артикула 56319. Данная ткань в 25 слоев используется при изготовлении бронежилетов для Российской армии. Образцы экспериментальных баллистических тканей, собранные в пакеты из 16 и менее слоев размером 250 х 250 мм с закрепленными краями прикладывались к поверхности мастичного (пластилинового) блока. Испытания проводили выстрелами из пистолета ПМ по нормали с дистанции 5 метров штатными патронами. В процессе испытаний оценивали количество пробитых слоев, характер разрушения слоев, глубину внедрения тыльных слоев образца в пластилиновый блок (отдулина). Изобретение иллюстрируется следующими примерами и табл. 1 и 2. Пример 1 (основной). Ткань для баллистической защиты полотняного переплетения из арамидной нити (СВМ) линейной плотности 58,8 текс с круткой 13 кручений на метр по основе и утку (коэффициент крутки 0,99) имеет поверхностную плотность 170 г/м 2 при числе нитей основы и утка на 10 см равном 136. Разрывное удлинение ткани по основе 7,8%, по утку - 8,5%, усилие вытаскивания одиночной нити длиной 8 см по основе 0,93 H, по утку - 0,9 H. Результаты испытаний пакета из 13 слоев ткани размером 25 х 25 см и поверхностной плотностью 2,21 кг/м 2 приведены в табл. 2, из которой следует, что ткань обладает очень высокой баллистической стойкостью при высокой равномерности обрыва нитей основы и нитей утка (соотношение 0,82 против 0,64 у одной из лучших серийных тканей артикула 56319). Пример 2 (основной). Ткань для баллистической защиты полотняного переплетения из арамидной нити (СВМ) линейной плотности 58,8 текс с круткой 13 кручений на метр по основе (коэффициент крутки 0,99) и 100 кручений на метр по утку (коэффициент крутки 7,66) имеет поверхностную плотность 170 кг/м 2 при числе нитей основы и утка на 1 см равном 136. Разрывное удлинение ткани по основе 8,8%, по утку 8,2%, усилие вытаскивания одиночной нити длиной 8 см по основе 0,8 H, по утку - 0,68Н. Результаты испытаний пакета из 16 слоев ткани размером 25 х 25 см и поверхностной плотностью 2,72 кг/м 2 приведены в табл. 2, из которой следует, что ткань обладает хорошей баллистической стойкостью при высокой равномерности обрыва нитей основы и утка (соотношение 0,83) Пример 3 (сравнительный). Ткань для баллистической защиты полотняного переплетения из арамидной нити (СВМ) линейной плотности 58,8 текс с круткой 100 кручений на метр по основе и утку (коэффициент крутки 7,66) имеет поверхностную плотность 170 г/м 2 при числе нитей основы и утка на 10 см равном 136. Разрывное удлинение ткани по основе 8,6%, по утку 8,1%, усилие вытаскивания одиночной нити длиной 8 см по основе 0,58 H, по утку - 0,57 H. Результаты испытаний пакета из 16 слоев ткани размером 25 х 25 см и поверхностной плотностью 2,72 кг/м 2 приведены в табл. 2, из которой следует, что ткань с отличными физико-механическими показателями и очень высокой равномерностью обрыва нитей основы и утка (соотношение 0,96) не держит пулю. Пример 4 (основной). Ткань для баллистической защиты полотняного переплетения из арамидной нити (СВМ) линейной плотности 58,8 текс с круткой 13 кручений на метр по основе (коэффициент крутки 0,99) и 50 кручений на метр по утку (коэффициент крутки 3,83) имеет поверхностную плотность 170 г/м 2 при числе нитей основы и утка на 10 см равном 136. Разрывное удлинение ткани по основе 8,1%, по утку - 8,0%, усилие вытаскивания одиночной нити длиной 8 см по основе 0,95 H, по утку - 0,88 H. Результаты испытаний пакета из 16 слоев ткани размером 25 х 25 см и поверхностной плотностью 2,72 кг/м 2 приведены в табл. 2, из которой следует, что ткань обладает хорошей баллистической стойкостью при высокой равномерности обрывов нитей основы и утка (соотношение 0,9). Пример 5 (сравнительный). Ткань для баллистической защиты полотняного переплетения из арамидной нити (СБМ) линейной плотности 58,8 текс с круткой 100 кручений на метр по основе и по утку (коэффициент крутки 7,66) имеет поверхностную плотность 176 г/м 2 при числе нитей основы и утка на 10 см равном 140. Разрывное удлинение ткани по основе 7,2%, по утку - 6%, усилие вытаскивания одиночной нити длиной 8 см по основе 0,65 H, по утку - 0,48 H. Результаты испытаний пакета из 16 слоев ткани размером 25 х 25 см и поверхностной плотностью 2,82 кг/м 2 приведены в табл. 2, из которой следует, что, несмотря на повышенную плотность ткани, пакет пропускает пулю при низкой равномерности обрывов нитей основы и утка (соотношение 0.56). Пример 6 (сравнительный). Ткань для баллистической защиты полотняного переплетения из арамидной нити (СВМ) линейной плотности 58,8 текс с круткой 100 кручений на метр по основе и по утку (коэффициент крутки 7,66) имеет поверхностную плотность 183 г/м 2 при числе нитей основы и утка на 10 см равном 144. Разрывное удлинение ткани по основе 8,5%, по утку - 5,6%, усилие вытаскивания одиночной нити длиной 8 см по основе 0,95 H, по утку - 0,58 H. Результаты испытаний пакета из 16 слоев ткани размером 25 х 25 см и поверхностной плотностью 2,93 кг/м 2 приведены в табл. 2, из которой следует, что несмотря на еще большую плотность ткани (по сравнению с примером 5), пакет не держит пулю и ткань работает еще хуже, что видно из соотношения обрывов нитей основы и утка, равного 0,43. Величина отдулины, образующаяся при испытании стандартного пакета из 24 слоев ткани артикула 56319, была принята за 1. По этому показателю все экспериментальные ткани имели преимущество (отдулина не превышала 0,75). Обычно баллистически стойкая ткань считается эффективной, если количество пробитых слоев тканого пакета, собранного из нее, не превышает 50%. Данные примеров и таблиц показывают, что по сравнению с применяемыми в настоящее время для целей бронезащиты тканями, в том числе и с тканями, изготовленными по патенту РФ 2041986, предлагаемая в данном изобретении ткань в соответствии с формулой изобретения обладает более высокими пулезащитными свойствами, что позволяет сократить количество слоев тканого материала при изготовлении бронежилета и уменьшить его вес.

Формула изобретения

1. Защитная ткань полотняного переплетения из высокопрочной арамидной нити равной линейной плотности по основе и утку, отличающаяся тем, что ткань выполнена из нитей с одинаковой продольной конфигурацией и равным количеством нитей на единицу ширины в обоих направлениях, а коэффициент крутки нитей не превышает 4. 2. Защитная ткань полотняного переплетения из высокопрочной арамидной нити равной линейной плотности по основе и утку, отличающаяся тем, что ткань выполнена из нитей с одинаковой продольной конфигурацией и равным количеством нитей на единицу ширины в обоих направлениях, а коэффициент крутки нитей одного из направлений не превышает 4.

Отделение для коммуникатора (размер iPhone) Карабин в комплекте Карман на молнии для купюр Ячейки для кредиток "Прозрачный" карман с сеткой Возможность креплания на ремне, платформе MOLLE Внешние размеры: 13 x 9.5 x 3 см Размер отделения для коммуникатора: 12 x 6.7 x 1.6 см Материал: 1000D Ballistic Nylon Сайт производителя: www.hazard4.com

Отделение для коммуникатора (размер iPhone) Карабин в комплекте Петля для крепления на ремень Карман на молнии для купюр Ячейки для кредиток "Прозрачный" карман с сеткой Материал: 1000D Ballistic Nylon Сайт производителя: www.civilianlab.com/

Материал корпуса: металл/пластик Материал шнура: кевлар мод.SDK:Длина шнура: 915 мм. Сила пружины: 370-425 гр. или 22 ключа мод.HDK:Длина шнура: 1220 мм. Сила пружины: 225-285 гр. или 15 ключей Крепление ключей: разрезное кольцо 28 мм. Крепление ретрактора: нейлоновая петля на ремень до 57 мм. Материал защиты: баллистический нейлон, гладкая кожа, текстурная кожа

Материал корпуса: металл/пластик Материал шнура: кевлар мод.SDK:Длина шнура: 915 мм. Сила пружины: 370-425 гр. или 22 ключа мод.HDK:Длина шнура: 1220 мм. Сила пружины: 225-285 гр. или 15 ключей Крепление ключей: разрезное кольцо 28 мм. Крепление ретрактора: нейлоновая петля на ремень до 57 мм. Материал защиты: баллистический нейлон, гладкая кожа, текстурная кожа

Материал корпуса: металл/пластик Материал шнура: кевлар мод.SDK:Длина шнура: 915 мм. Сила пружины: 370-425 гр. или 22 ключа мод.HDK:Длина шнура: 1220 мм. Сила пружины: 225-285 гр. или 15 ключей Крепление ключей: разрезное кольцо 28 мм. Крепление ретрактора: нейлоновая петля на ремень до 57 мм. Материал защиты: баллистический нейлон, гладкая кожа, текстурная кожа

Отделение для коммуникатора (размер iPhone) Карабин в комплекте Карман на молнии для купюр Ячейки для кредиток "Прозрачный" карман с сеткой Материал: 1000D Ballistic Nylon Сайт производителя: www.civilianlab.com/

Материал корпуса: металл/пластик Материал шнура: кевлар мод.SDK:Длина шнура: 915 мм. Сила пружины: 370-425 гр. или 22 ключа мод.HDK:Длина шнура: 1220 мм. Сила пружины: 225-285 гр. или 15 ключей Крепление ключей: разрезное кольцо 28 мм. Крепление ретрактора: нейлоновая петля на ремень до 57 мм. Материал защиты: баллистический нейлон, гладкая кожа, текстурная кожа

Компактный размер Страховочная петля с карабином в комплекте Карман на молнии для купюр Ячейки для кредиток "Прозрачный" карман с сеткой Внешние размеры 11 x 8 x 1.3 см Материалы: 1000D Ballistic Nylon (black) или Invista® Cordura ® 1000D (coyote) или Kevlar ® Сайт производителя: www.hazard4.com

Мультитул Gerber STRATA Инструменты: - крестовая отвертка - кусачки - линейка - ножницы - открывалка для бутылок - пила по дереву - плоская отвертка (маленькая) - плоская отвертка (средняя) - плоскогубцы с инструментом для обжима - плоскогубцы с кусачками для провода - прямое лезвие Высокоуглеродистая сталь Баллистический нейлон 15,2 см Серейторное лезвие Коробка Бренд GERBER Пол Унисекс Возраст Взрослый Модельный год 2015

Компактный размер Страховочная петля с карабином в комплекте Карман на молнии для купюр Ячейки для кредиток "Прозрачный" карман с сеткой Внешние размеры 11 x 8 x 1.3 см Материалы: 1000D Ballistic Nylon (black) или Invista® Cordura ® 1000D (coyote) или Kevlar ® Сайт производителя: www.hazard4.com

Устойчивые к скольжению черные демисезонные армейские ботики (берцы) Bates GX-8 Gore-Tex Sid Zip стоит купить в подарок активному человеку любого возраста: тактическая обувь отличается водонепроницаемыми свойствами (благодаря коже особой выделки, резиновой подошве и герметичным швам) и прекрасно носится в условиях современного мегаполиса. Отсутствие металлических деталей и вставок в конструкции модели делает ботинки легкими, а их длительное ношение - комфортным. Slip Resistant – Устойчивость к скольжению - Обувь прошла тест SATRA WTM 144 на устойчивость к скольжению. Non Metallic, Security Friendly – Не металлический, не сигналит на металлоискателе – обувь без использования металлических вставок в колодке, фурнитуре и конструкции. Wolverine Warrior Leather™ - Воздухопроницаемая свиная кожа с технологией Scotchgard ™ 3M для защиты кожи. Scotchgard является масляной пропиткой, которая защищает от грязи, химикатов, нефти и красящих жидкостей. Waterproof - обувь Gore-Tex ® водонепроницаема и воздухопроницаема. Подкладка Gore-Tex ® позволяет избавиться от влажности (пота), устраняя проникновение жидкости. Gore-Tex ®: гарантированно не пропустит влагу. Side Zipper - Застежка-молния – Непринужденность и скорость в снимании и надевании обуви. BATES - один из главных поставщиков обуви для Министерства обороны и силовых структур США, кроме того, компания занимается экипировкой спецслужб в 80 странах, предлагая накопленный опыт в сфере производства обуви. Современные материалы, собственные технологии и строгий контроль качества стали залогом успеха компании. Основное преимущество ботинок Bates заключается в том, что они мембранные, а значит даже в самых плохих условиях ноги останутся сухими и в тепле. Обувь Bates ценят за прочность и долговечность, высокий уровень комфорта даже при длительной носке. Материал (верх) - Высококачественная натуральная кожа, баллистический нейлон Материал (подкладка) - GORE-TEX ® Waterproof Материал (подошва) - Нескользящая Ultra-Lites Xtreme Промежуточная подошва - EVA Цвет - Черный Размерность - Размер в размер Фурнитура - На шнуровке

Материал корпуса: металл/пластик Материал шнура: кевлар мод.SDK:Длина шнура: 915 мм. Сила пружины: 370-425 гр. или 22 ключа мод.HDK:Длина шнура: 1220 мм. Сила пружины: 225-285 гр. или 15 ключей Крепление ключей: разрезное кольцо 28 мм. Крепление ретрактора: нейлоновая петля на ремень до 57 мм. Материал защиты: баллистический нейлон, гладкая кожа, текстурная кожа