Бронешлем – эволюция развития
Индивидуальная защита против используемого противником оружия известна нам с очень далеких времен, и по сей день она постоянно изучается и совершенствуется. Одной из составляющей индивидуальной защиты является защитный головной убор. Форма, конструкция, геометрия и устройство его постоянно совершенствовалась, менялись названия защитного головного убора, и в наши дни он имеет название - бронешлем. Совершенствование защитного головного убора зависело от применяемого оружия, которое имеет тенденцию совершенствоваться намного быстрее средств защиты. Однако суть бронешлема не менялась – защитный головной убор должен был максимально снизить вероятность поражения головы человека от применяемого вооружения. Долгое время неизменным оставался материал, из которого выполняли бронешлем – тонкий гомогенный лист металла, от меди до стали. Стальные бронешлемы были основными головными защитными элементами экипировки всех вооруженных сил мира до конца прошлого столетия. Их история стала заканчиваться в 80-е годы прошлого столетия, с появлением тканево-полимерного шлема.
История создания современных бронешлемов
В наши дни задача бронешлемов не изменилась - это защита головы от применяемого вооружения, осколков различных снарядов, гранат и мин, уменьшения вероятности попадания из стрелкового оружия, а также предохранение от ударов и нагрузок. В середине прошлого столетия рост новых технологий дал возможность начать работы над низкоплотными полимерными материалами с повышенным пределом прочности в отличие от стали.
Результатом анализа военных конфликтов и мировых войн стало очевидное слабое обеспечение стальным шлемом защиты головы военнослужащего от большинства видов осколков от применяемого вооружения. Уровень ПОС – противоосколочной стойкости шлема из листовой стали, обеспечивал до 350 м/с для одного осколка в 1 грамм (условно), пробивающего корпус бронешлема с 50-процентой вероятностью. Это условная мера, принятая для проведения оценивания ПОС. Улучшение ПОС стальных шлемов приводило лишь к увеличению их массы которую приходилось бы носить военнослужащим на голове. К примеру, для увеличения стандартного ПОС стального шлема вдвое, до 600 м/с, необходимо увеличить толщину стального листа почти вдвое, что увеличивало вес БШ на 700 грамм до 2.35 килограммов. Но тут всплывает другая проблема: проведенные эксперименты по ношению шлемов выявили их предельный вес -1.6 килограмм. Превышение данного веса резко увеличивало возможность получения тяжелых травм шейного позвоночника.
В начале второй половины прошлого века, шли изыскания по созданию шлемов из различных материалов. Успешные результаты создания полимерных материалов с низкой плотностью и высоким пределом прочности дали возможность использовать такие материалы в различных сферах человеческой деятельности. Основной же сферой применения стала возможность замены стальных листов и частей в военной сфере. Как выяснилось, полимерный материал к тому же обладает лучшими физико-механическими свойствами по поглощению и рассеиванию ударно-волновой энергии применяемых средств нападения, чем шлемы из стальных листов.
Первые разработки
Первыми добились успеха конструкторы американской компании «Dupont». Полученный материал получил название параарамидное волокно. Материал по прочности соответствовал конструкционной стали, его физплотность равнялась 1.43 гр на куб.см. – шлем из такого материала весил в пять раз меньше стального. Запатентованная торговая марка параарамидного волокна - Kevlar®29. Из данного волокна выделывали нить, обладающей линейной плотностью в 110 текс и создавали полотно с удельной массой 255 гр на кв.м. Из полотна изготавливали квазигомогенную тканево-полимерную многослойную структуру, которая при одинаковом весе с монолитной гомогенной сталью показывает улучшенные вдвое характеристики ПОС. Кроме того, при воздействии осколков или пули калибра 9-мм заметен намного меньший динамический прогиб под ними. Первыми, кто создал «тканевый» шлем, стали Соединенные Штаты Америки. Шлем спроектировали и создали в Натикской НИЛ СВ в 70-х годах. На вооружение Соединенные Штаты принимают «тканевый» шлем в начале 80-х годов, под названием «PASGT» - Personnel Armor System, Ground Troops.
Технология создания PASGT
Бронешлемы создавали из ткани, в основе которой использовали Kevlar®29 и фенольную или PVB смолы. Вес БШ – 1.4-2.9 килограмма в зависимости от назначения. Серийные бронешлемы имели 5 размеров XL/S/M/L/XL. Характеристики ПОС определялись военными и полицейскими стандартами. Военный MIL-STD-662E и полицейский NIJ 0106 соответствовали до 600 м/с для осколка стандарта STANAG 2920 пробивающего корпус бронешлема с 50-процентой вероятностью. Этот стандарт приблизительно равен российскому стандарту при испытаниях отечественных моделей бронешлема. Само изготовление шлемов довольно простое – материал пропитывают смолой и несколькими слоями укладывают форму. Фому опрессовывают под необходимой температурой. Смола полимеризуется и затвердевает. Затвердевшую оболочку обрезают облой. После этого, оболочка получает подтулейное устройство и процесс создания шлема завершен. Такой метод изготовления называется метод препрегов, от названия ткани, пропитанной смолой (препреги). Простота такой технологии привела к широкому изготовлению и распространению аналогичных шлемов во многих государствах. По сегодняшний день было изготовлено несколько миллионов шлемов PASGT или их аналогов, почти все ВС стран блока НАТО обеспеченны «тканевыми» шламами. В Соединенных Штатах сухопутные подразделения до сих пор экипируются шлемами PASGT. ВС других стран также имеют в своей индивидуальной экипировке подобный шлем собственного или зарубежного производства. Поэтому характеристики БШ тканевого изготовления разных стран могут существенно отличатся друг от друга.
Современные разработки бронешлемов – США
Все современные разработки во многих странах идут по программам оснащения бойца будущего. Основой таких программ является единая система по обеспечению эффективного выполнения поставленной задачи. Единая система – полное взаимодействие всех систем экипировки между собой для их эффективного применения носителем. Хоть программы каждого государства и отличаются между собой, БШ в них во всех стал «носителем» различного вспомогательного и дополнительного оборудования, типа ПНВ, средств навигации и связи, информационных дисплеев различной направленности, видеокамер и спецоборудования. Все эти решения привели к повышению носимого на голове веса. Пентагон в 1996 году разработал программу «повышения боевых возможностей солдата». По ней было необходимо создать шлем на более легкой основе с конечной массой ¾ PASGT. Реализация программы проходила с большими трудностями. Основная причина крылась в используемых технологиях. В итоге, используя для создания ткани новые современные технологии, удается снизить вес БШ до 15 процентов, и немного подняв ПОС. для создания БШ использовали улучшенное арамидное волокно Kevlar® KM2, линейная плотность получаемых нитей снизилась в 2 раза. В 2002 году Соединенные Штаты принимают на вооружение бронешлем «Advanced Combat Helmet» малого веса. Этого удалось добиться сокращением на 8 процентов площади защиты, но, правда, улучшились на 6 процентов характеристики ПОС.
Современные разработки бронешлемов – Россия
Российская Федерация в вопросе замены шлемов из листовой стали на тканево-полимерные отстала от западных конкурентов. Но разработки «тканевых» шлемов начались, правда, по собственной инициативе, еще в 80-е годы в НИИ Стали. Советский Союз освоил иную технологию производства шлемов – термопластичное прессование многослойных квазигомогенных пленочных структур, получившую упрощенное название «пленочная».
Технология создания российских пленочников
Суть технологии так же не очень сложная – между слоями баллистической ткани прокладывают тонкую термопластичную пленку. Потом, полученный пакет помещают в углубленную пресс-форму, в которой пакет нагревают, прессуют и охлаждают. Термопластическая пленка при нагревании, плавится и соединяет между собой два слоя ткани. Так создается оболочка российского шлема. Такая технология позволила добиться стойкости шлема больше чем американские препреги. До реализации данной технологии НИИ Стали шел целое десятилетие. Но теперь благодаря, тому, что технология досконально изучена, путем замены ткани, толщины ткани и «пленки», можно подобрать необходимый вариант исполнения бронешлема. Первый российский тканевый пленочной шлем поступает на вооружение России в 1999 году под индексом 6Б7. Пленочник сразу обходит по характеристикам зарубежный аналог:
- максимальная масса 6Б7 не превышает минимальную массу PASGT;
- ПОС 560 м/с, что по STANAG – 61- м/с.
В 2005 году у ВС России появились еще 3 модели БШ – 6Б28,6Б27, 6Б26. Они на данное время являются лучшими по характеристикам БШ в мире. Последняя новинка от НИИ Стали – общевойсковой шлем 2-го поколения готовый пойти в серийное производство. Шлем имеет вес не более 1.1 килограмма, ПОС по STANAG до 740 м/с.
Как не жаль, но достижение таких характеристик не обошлось без увеличения цены. Малейшие отклонения в характеристиках баллистической ткани сразу означает брак. В пакеты отбираются куски целые куски ткани, в отличие от американской технологии. Все это привело к подорожанию конечного продукта – бронешлема. Из плюсов технологии – высокая экологичность (не используются смолы) и автоматизация производства.
В России есть еще одна технология создания БШ – смешанная или дискретно-тканевая структура (ДТС). Разработчик компания «ЦВМ Армоком». Смысл технологии использование элементов препреги и сухих арамидных слоистых пакетов. В пакетах, только наружные слои ткани пропитывают смолой, а внутренние остаются сухими. Такая структура создания называется разнесенной. Положительный момент такого способа – более эффективное рассеивание и поглощение ударных волн, который достигается большой толщиной корпуса бронешлема – до 1.5 сантиметров. Для сравнения – пленочный бронешлем имеет толщину не более 0.8 сантиметра. Отрицательный момент смешанной технологии – малая толщина внутренней жесткоупругой оболочки. Динамический прогиб у данного бронешлема больший, чем у бронешлема изготовленного по пленочной технологии.
Открытый вопрос экипировки российского солдата будущего
С 2000 года российские военнослужащие получают бронешлемы выполненные по пленочной и смешанной технологиям приблизительно в равном количестве. Все характеристики и цена у них практически одинаковы. По опубликованным данным известно, что в 2010-11 годах ВС РФ получили 70 тысяч бронешлемов созданных по этим технологиям. Теперь же перед выходом БШ 2-го поколения в серийное производство, как и всей экипировки 2-го поколения, военное ведомство выдвигает требования к ее созданию – единая система. Это приведет к тому, что в России останется только одна технология создания БШ, и кто из них более будет соответствовать выдвинутым требованиям, сможет определить только сам заказчик при проведении комплексных испытаний единой системы 2-го поколения.
Недалекое будущее БШ - Нанотехнологии
Американские и российские конструкторы «NATICK» и НИИ Стали разрабатывают новые технологии создания бронезащиты. Американцы проводят исследования двух новых материалов созданных при помощи нанотехнологий –« Zyion» и волокно фирмы «Magellan Systems Int» М5. Первый материал позволил создать шлем весом около 0.8 килограмма, но материал пока неустойчив к воде и солнечному свету. Волокно при использовании поможет снизить вес американского шлема почти на треть, пока ведутся исследования. Российские специалисты создали материал который увеличил ПОС, уменьшил динамический прогиб, но материал тоже на данное время «боится» воды. Технология носит название жидкой брони.
Источники информации:
http://www.posthunt.net/news/read/Tolko_tkan_luchshe_stali.html
http://www.arms-expo.ru/055057052124050055048052048.html
http://history-news.org/?p=3471
История создания современных бронешлемов
В наши дни задача бронешлемов не изменилась - это защита головы от применяемого вооружения, осколков различных снарядов, гранат и мин, уменьшения вероятности попадания из стрелкового оружия, а также предохранение от ударов и нагрузок. В середине прошлого столетия рост новых технологий дал возможность начать работы над низкоплотными полимерными материалами с повышенным пределом прочности в отличие от стали.
Результатом анализа военных конфликтов и мировых войн стало очевидное слабое обеспечение стальным шлемом защиты головы военнослужащего от большинства видов осколков от применяемого вооружения. Уровень ПОС – противоосколочной стойкости шлема из листовой стали, обеспечивал до 350 м/с для одного осколка в 1 грамм (условно), пробивающего корпус бронешлема с 50-процентой вероятностью. Это условная мера, принятая для проведения оценивания ПОС. Улучшение ПОС стальных шлемов приводило лишь к увеличению их массы которую приходилось бы носить военнослужащим на голове. К примеру, для увеличения стандартного ПОС стального шлема вдвое, до 600 м/с, необходимо увеличить толщину стального листа почти вдвое, что увеличивало вес БШ на 700 грамм до 2.35 килограммов. Но тут всплывает другая проблема: проведенные эксперименты по ношению шлемов выявили их предельный вес -1.6 килограмм. Превышение данного веса резко увеличивало возможность получения тяжелых травм шейного позвоночника.
В начале второй половины прошлого века, шли изыскания по созданию шлемов из различных материалов. Успешные результаты создания полимерных материалов с низкой плотностью и высоким пределом прочности дали возможность использовать такие материалы в различных сферах человеческой деятельности. Основной же сферой применения стала возможность замены стальных листов и частей в военной сфере. Как выяснилось, полимерный материал к тому же обладает лучшими физико-механическими свойствами по поглощению и рассеиванию ударно-волновой энергии применяемых средств нападения, чем шлемы из стальных листов.
Первые разработки
Первыми добились успеха конструкторы американской компании «Dupont». Полученный материал получил название параарамидное волокно. Материал по прочности соответствовал конструкционной стали, его физплотность равнялась 1.43 гр на куб.см. – шлем из такого материала весил в пять раз меньше стального. Запатентованная торговая марка параарамидного волокна - Kevlar®29. Из данного волокна выделывали нить, обладающей линейной плотностью в 110 текс и создавали полотно с удельной массой 255 гр на кв.м. Из полотна изготавливали квазигомогенную тканево-полимерную многослойную структуру, которая при одинаковом весе с монолитной гомогенной сталью показывает улучшенные вдвое характеристики ПОС. Кроме того, при воздействии осколков или пули калибра 9-мм заметен намного меньший динамический прогиб под ними. Первыми, кто создал «тканевый» шлем, стали Соединенные Штаты Америки. Шлем спроектировали и создали в Натикской НИЛ СВ в 70-х годах. На вооружение Соединенные Штаты принимают «тканевый» шлем в начале 80-х годов, под названием «PASGT» - Personnel Armor System, Ground Troops.
Технология создания PASGT
Бронешлемы создавали из ткани, в основе которой использовали Kevlar®29 и фенольную или PVB смолы. Вес БШ – 1.4-2.9 килограмма в зависимости от назначения. Серийные бронешлемы имели 5 размеров XL/S/M/L/XL. Характеристики ПОС определялись военными и полицейскими стандартами. Военный MIL-STD-662E и полицейский NIJ 0106 соответствовали до 600 м/с для осколка стандарта STANAG 2920 пробивающего корпус бронешлема с 50-процентой вероятностью. Этот стандарт приблизительно равен российскому стандарту при испытаниях отечественных моделей бронешлема. Само изготовление шлемов довольно простое – материал пропитывают смолой и несколькими слоями укладывают форму. Фому опрессовывают под необходимой температурой. Смола полимеризуется и затвердевает. Затвердевшую оболочку обрезают облой. После этого, оболочка получает подтулейное устройство и процесс создания шлема завершен. Такой метод изготовления называется метод препрегов, от названия ткани, пропитанной смолой (препреги). Простота такой технологии привела к широкому изготовлению и распространению аналогичных шлемов во многих государствах. По сегодняшний день было изготовлено несколько миллионов шлемов PASGT или их аналогов, почти все ВС стран блока НАТО обеспеченны «тканевыми» шламами. В Соединенных Штатах сухопутные подразделения до сих пор экипируются шлемами PASGT. ВС других стран также имеют в своей индивидуальной экипировке подобный шлем собственного или зарубежного производства. Поэтому характеристики БШ тканевого изготовления разных стран могут существенно отличатся друг от друга.
Современные разработки бронешлемов – США
Все современные разработки во многих странах идут по программам оснащения бойца будущего. Основой таких программ является единая система по обеспечению эффективного выполнения поставленной задачи. Единая система – полное взаимодействие всех систем экипировки между собой для их эффективного применения носителем. Хоть программы каждого государства и отличаются между собой, БШ в них во всех стал «носителем» различного вспомогательного и дополнительного оборудования, типа ПНВ, средств навигации и связи, информационных дисплеев различной направленности, видеокамер и спецоборудования. Все эти решения привели к повышению носимого на голове веса. Пентагон в 1996 году разработал программу «повышения боевых возможностей солдата». По ней было необходимо создать шлем на более легкой основе с конечной массой ¾ PASGT. Реализация программы проходила с большими трудностями. Основная причина крылась в используемых технологиях. В итоге, используя для создания ткани новые современные технологии, удается снизить вес БШ до 15 процентов, и немного подняв ПОС. для создания БШ использовали улучшенное арамидное волокно Kevlar® KM2, линейная плотность получаемых нитей снизилась в 2 раза. В 2002 году Соединенные Штаты принимают на вооружение бронешлем «Advanced Combat Helmet» малого веса. Этого удалось добиться сокращением на 8 процентов площади защиты, но, правда, улучшились на 6 процентов характеристики ПОС.
Современные разработки бронешлемов – Россия
Российская Федерация в вопросе замены шлемов из листовой стали на тканево-полимерные отстала от западных конкурентов. Но разработки «тканевых» шлемов начались, правда, по собственной инициативе, еще в 80-е годы в НИИ Стали. Советский Союз освоил иную технологию производства шлемов – термопластичное прессование многослойных квазигомогенных пленочных структур, получившую упрощенное название «пленочная».
Технология создания российских пленочников
Суть технологии так же не очень сложная – между слоями баллистической ткани прокладывают тонкую термопластичную пленку. Потом, полученный пакет помещают в углубленную пресс-форму, в которой пакет нагревают, прессуют и охлаждают. Термопластическая пленка при нагревании, плавится и соединяет между собой два слоя ткани. Так создается оболочка российского шлема. Такая технология позволила добиться стойкости шлема больше чем американские препреги. До реализации данной технологии НИИ Стали шел целое десятилетие. Но теперь благодаря, тому, что технология досконально изучена, путем замены ткани, толщины ткани и «пленки», можно подобрать необходимый вариант исполнения бронешлема. Первый российский тканевый пленочной шлем поступает на вооружение России в 1999 году под индексом 6Б7. Пленочник сразу обходит по характеристикам зарубежный аналог:
- максимальная масса 6Б7 не превышает минимальную массу PASGT;
- ПОС 560 м/с, что по STANAG – 61- м/с.
В 2005 году у ВС России появились еще 3 модели БШ – 6Б28,6Б27, 6Б26. Они на данное время являются лучшими по характеристикам БШ в мире. Последняя новинка от НИИ Стали – общевойсковой шлем 2-го поколения готовый пойти в серийное производство. Шлем имеет вес не более 1.1 килограмма, ПОС по STANAG до 740 м/с.
Как не жаль, но достижение таких характеристик не обошлось без увеличения цены. Малейшие отклонения в характеристиках баллистической ткани сразу означает брак. В пакеты отбираются куски целые куски ткани, в отличие от американской технологии. Все это привело к подорожанию конечного продукта – бронешлема. Из плюсов технологии – высокая экологичность (не используются смолы) и автоматизация производства.
В России есть еще одна технология создания БШ – смешанная или дискретно-тканевая структура (ДТС). Разработчик компания «ЦВМ Армоком». Смысл технологии использование элементов препреги и сухих арамидных слоистых пакетов. В пакетах, только наружные слои ткани пропитывают смолой, а внутренние остаются сухими. Такая структура создания называется разнесенной. Положительный момент такого способа – более эффективное рассеивание и поглощение ударных волн, который достигается большой толщиной корпуса бронешлема – до 1.5 сантиметров. Для сравнения – пленочный бронешлем имеет толщину не более 0.8 сантиметра. Отрицательный момент смешанной технологии – малая толщина внутренней жесткоупругой оболочки. Динамический прогиб у данного бронешлема больший, чем у бронешлема изготовленного по пленочной технологии.
Открытый вопрос экипировки российского солдата будущего
С 2000 года российские военнослужащие получают бронешлемы выполненные по пленочной и смешанной технологиям приблизительно в равном количестве. Все характеристики и цена у них практически одинаковы. По опубликованным данным известно, что в 2010-11 годах ВС РФ получили 70 тысяч бронешлемов созданных по этим технологиям. Теперь же перед выходом БШ 2-го поколения в серийное производство, как и всей экипировки 2-го поколения, военное ведомство выдвигает требования к ее созданию – единая система. Это приведет к тому, что в России останется только одна технология создания БШ, и кто из них более будет соответствовать выдвинутым требованиям, сможет определить только сам заказчик при проведении комплексных испытаний единой системы 2-го поколения.
Недалекое будущее БШ - Нанотехнологии
Американские и российские конструкторы «NATICK» и НИИ Стали разрабатывают новые технологии создания бронезащиты. Американцы проводят исследования двух новых материалов созданных при помощи нанотехнологий –« Zyion» и волокно фирмы «Magellan Systems Int» М5. Первый материал позволил создать шлем весом около 0.8 килограмма, но материал пока неустойчив к воде и солнечному свету. Волокно при использовании поможет снизить вес американского шлема почти на треть, пока ведутся исследования. Российские специалисты создали материал который увеличил ПОС, уменьшил динамический прогиб, но материал тоже на данное время «боится» воды. Технология носит название жидкой брони.
Источники информации:
http://www.posthunt.net/news/read/Tolko_tkan_luchshe_stali.html
http://www.arms-expo.ru/055057052124050055048052048.html
http://history-news.org/?p=3471
Информация