CC BY
37
УДК 677.017
Я. И. Буланов, А. В. Курденкова, Ю. С. Шустов,
В. В. Гембач
РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОЦЕНКИ УДАРНОЙ НАГРУЗКИ НА ТКАНИ БАЛЛИСТИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Ключевые слова: параарамидные ткани, Русар, ударная нагрузка, индентор в виде ножа, индентор в виде пики, количество
слоев бронепакета, спиртовой раствор канифоли, энергия удара.
Отечественный и зарубежный опыт эксплуатации бронежилетов показал, что холодное оружие и иные предметы которые с помощью мускульной силы человека способны нанести повреждения различной степени тяжести, а также смертельные ранения представляет значительную проблему для разработчиков средств защиты, поэтому исследование антипрокольных и антипрорезных свойств их качественное улучшение является важной задачей, т.к. от этого напрямую зависит минимизация угрозы жизни и здоровью человека. Поэтому в работе предложен метод определения ударной нагрузки бронепакета. Для реализации разработанной методики создана установка и проведены испытания по определению ударной нагрузки бронепакета, состоящего из специальных антипрорезных и антипрокольных тканей.
Key words: paraaramid fabrics, Rusar, impact load, indenter in the form of a knife, indenter in the form of a peak, the number of
layers of an armored packet, alcohol rosin solution, impact energy.
Domestic and foreign experience in the operation of bulletproof vests has shown that cold weapons and other items that can damage with varying degrees of severity with the help of the muscular strength of a person, as well as mortal wounds, represent a significant problem for the developers of protective equipment. Therefore, the study of anticlocking and anti-slip properties, their qualitative improvement, is an important Task, because From this directly depends the minimization of the threat to life and human health. Therefore, a methodfor determining the impact load of an armored packet is proposed. To implement the developed methodology, an installation has been created and tests have been carried out to determine the impact load of an armored packet consisting of special anti-cut and anti-puncture fabrics.
Баллистические ткани применяются для изготовления таких средств индивидуальной защиты, как бронежилеты. Они должны обеспечивать защиту человека при возникновении угрозы для жизни и здоровья. Для обеспечения безопасности человека в бронежилете используются ткани различной структуры, количество их слоев также может варьироваться. Для обеспечения защиты жизни и здоровья человека от воздействия предметов, являющихся режущим холодным оружием или по своим свойствам имитирующих его, необходимо, чтобы ткань обладала хорошими антипрорезными и антипрокольными свойствами [1-5].
Исследовалось влияние вида нитей, переплетения и количества слоев на прочность при прорезании и усилие прокола баллистических тканей с улучшенными антипрокольными и антипрорезными свойствами. В таблице 1 приведены структурные характеристики
исследуемых образцов.
Холодное оружие и предметы его имитирующие не являются менее опасными средствами поражения, чем огнестрельное оружие, проникающая способность первых в некоторых случаях выше, что угрожает человеку причинением вреда здоровью различной степени тяжести или смерти.
Проведенный анализ нормативной документации зарубежных стран в области защиты от холодного оружия, показал, что в качестве основного средства поражения выбирают нож, отечественный ГОСТ Р 50744-95 «Бронеодежда. Классификация и общие технические требования», при выборе средства поражения не является исключением, однако в
зарубежных аналогах помимо ножа, в качестве средства поражения используются и другие виды инденторов (заточка, игла, пика).
Таблица 1 - Структурные характеристики исследуемыхтканей
Наименование Антипрорезна Антипрокольная
показателя я ткань ткань
Линейная 60 29,4
плотность нитей
основы и утка,
текс
Плотность ткани 140 260
по основе, число
нитей/10 см
Плотность ткани 130 220
по утку, число
нитей/10 см
Толщина, мм 0,38 0,29
Поверхностная 141,1
плотность, г/м2 162,0
Вид нити Пряжа Комплексная нить
Переплетение Саржевое Полотняное
Дифференцированный подход при выборе средств поражения позволит максимально оценить стойкость бронепакета к различным средствам воздействия, применение инденторов с иной геометрической формой ударной поверхности, а также механикой проникновения в ткань отличной от традиционного ножа позволяет имитировать
условия эксплуатации бронежилета наиболее приближенными к реальным.
Российский ГОСТ Р 50744-95 «Бронеодежда. Классификация и общие технические требования»
[6] в сравнении со своими зарубежными аналогами является довольно жестким по требованиям, применяемым к бронежилету (энергия удара 50 Дж, проникание индентора за тыльную часть бронежилета не более 5мм), но отсутствие в нем других средств поражения, которые имеют иные характеристики, и по проникающей способности лучше, чем нож, выбранный за эталонный, снижает при условии реальной эксплуатации безопасность бронежилета.
Для решения данного вопроса необходимо внести изменения в отечественный стандарт в части защиты от холодного оружия, добавив средства поражения которые по форме ударной поверхности и механике проникновения будет отлично от ножа, такие как, например, пика, что улучшит показатели безопасности бронежилета.
В работе были проведены испытания бронепакетов, состоящих из 20 и 35 слоев тканей в различных сочетаниях. Антипрокольные ткани были использованы в исходном состоянии и после обработки 15%-ном раствором канифоли. Для получения раствора канифоль измельчалась до порошкового состояния, затем измельченная канифоль засыпалась в колбу с заранее приготовленным техническим спиртом. Далее полученная взвесь смешивалась до состояния полного растворения канифоли. Затем полученным раствором заливались образцы до состояния полного намокания. После этого образцы отжимались и высушивались 24 часа в нормальных условиях. Наиболее оптимальным является 15% раствор канифоли, который обеспечивает достаточную жесткость ткани и стойкость к проколу
[7].
Для имитации ударного воздействия была разработана установка, представленная
на рисунке 1.
Установка для определения ударной нагрузки состоит из основания, двух направляющих и перекладины с закрепленной на ней индентора в виде ножа (рис. 2) или пики. Образец ткани закрепляется на столике, имеющем площадку с отверстием диаметром 50 мм.
Перекладина располагается на высоте 1м и к ней сверху прикрепляется груз массой 5 кг. При снятии фиксатора перекладина с грузом и насадкой под действием силы тяжести перемещается вдоль направляющих, создавая ударную нагрузку на образец.
При данных условиях энергия удара составляет 50 Дж, что соответствует норме, указанной в ГОСТ Р 50744-95. По стандарту наконечник лезвия должен выходить за бронежилет не более, чем на 5 мм.
Для испытаний был сформирован пакет из 20 слоев ткани, а также пакет из 20 слоев, скрепленных клейким материалом на текстильной основе.
Фотографии результатов пробития ножом ткани приведены в таблице 2.
Рис. 1 - Установка для определения ударной нагрузки баллистических тканей
Рис. 2 - Индентор для пробития бронепакета
Пробитие ножом 20 слоев антипрокольной и антипрорезной ткани в различных сочетаниях произошло от 10 до 15 мм не зависимо от вариантов, расположения ткани в бронепакете, пробитие пикой составило от 30 до 35 мм. При испытании бронепакета из 35 слоев, в котором антипрокольная ткань была обработана 15% спиртовым раствором канифоли, пробитие ножом не произошло или составляло 2 - 4 мм, пробитие пикой составило 20 - 26 мм.
Вестник технологического университета. 2017. Т. 20, №8 Таблица 2 - Результаты испытания на ударную нагрузку
Фотографии тканей
Комментарии
Бронепакет из 20 слоев
Место входа и выхода индентора в виде однозаточенного ножа
Пробитие произошло от 10 до 15 мм
Бронепакет из 35 слоев, в котором антипрокольная ткань была обработана 15% спиртовым раствором
канифоли
Вид бронепакета после испытания с индентором в виде однозаточенного ножа
Место входа индентора в виде однозаточенного ножа в бронепакет
Место входа индентора в виде пики в бронепакет
Инденторы после испытаний
Литература
1. Ким А.А., Курденкова А.В., Шустов Ю.С. Исследование механических свойств тканей для изготовления бронежилетов // «Известия вузов. Технология текстильной промышленности», 2010, №2, с. 31-32.
2. Буланов Я.И., Курденкова А.В., Шустов Ю.С. Исследование механических свойств баллистических тканей с учетом количества слоев // Химические волокна, № 5, 2014, с. 41-43
3. Курденкова А.В. Буланов Я.И., Шустов Ю.С. Прогнозирование прочности тканей баллистического назначения при воздействии различных внешних факторов // Вестник технологического университета. 2015. Т.18. №6. С.147-150
4. Курденкова А.В., Буланов Я.И., Шустов Ю.С. Прогнозирование нагрузки при прорезании тканей, применяемых для изготовления бронежилетов с учетом влажности и количества слоев // Дизайн и технологии. №45 (87). С. 62-67
5. Буланов Я.И., Шустов Ю.С., Курденкова А.В. Исследование механических свойств баллистических тканей с учетом количества слоев // Химические волокна. №5. 2014. С.41-43
6. ГОСТ Р 50744-95 «Бронеодежда. Классификация и общие технические требования»
7. Буланов Я.И., Курденкова А.В., Шустов Ю.С., Гембач В.В. Исследование влияния обработки баллистических тканей спиртовым раствором канифоли на усилие прокола // Химические волокна. - 2017. - №1
© Я.И. Буланов - аспирант кафедры Материаловедения и товарной экспертизы РГУ им. А.Н. Косыгина, А. В. Курденкова -канд. техн. наук, доцент Материаловедения и товарной экспертизы РГУ им. А.Н. Косыгина, akurdenkova@yandex.ru, Ю. С. Шустов - д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой Материаловедения и товарной экспертизы РГУ им. А.Н. Косыгина; В. В. Гембач - магистрант кафедры Материаловедения и товарной экспертизы РГУ им. А.Н. Косыгина.
© Ya. 1 Bulanov - postgraduate student of the Department of Material science and commodity expertise of the Russian State University A.N. Kosygina, A. V. Kurdenkova - Cand. Tech. Sci., Associate Professor of Material science and commodity expertise of the Russian State University A.N. Kosygina, akurdenkova@yandex.ru; Yu. S. Shustov - Dr. Tech. Sci., Professor, Head of the Department of Material science and commodity expertise of the Russian State University A.N. Kosygina; V. V. Gembach - Master of Science in Material science and commodity expertise of the Russian State University A.N. Kosygina.
