Матеріали бронезахисту

Матеріали бронезахисту – основа будь-якого бронежилета, що дозволяє їм відповідати вимогам певних класів та стандартів захисту.

Матеріали бронезахисту - secretsquirrel.com.ua

В попередній публікації, присвяченій класам бронезахисту, ми вже з’ясували, що задля відповідності певному класу захисту в рамках певного стандарту (ДСТУ 8782:2018, NIJ 0101.06 тощо), засіб захисту має зупиняти боєприпаси визначених типів та калібрів. Проте факт зупинки боєприпасу чи уламка, це не єдиний показник на який звертають увагу. В рамках стандартів до бронезахисту висуваються ще й додаткові вимоги, зокрема щодо загальної кількості влучань, глибини деформації та масштабів заброньових пошкоджень.

Якщо звернути увагу на ці вимоги, що також еволюціонують з часом, то дотримання допустимих значень для всіх цих показників можуть забезпечувати різні матеріали бронезахисту. І саме вибір відповідного матеріалу буде безпосередньо впливати на експлуатаційні якості бронежилету. Для прикладу, два бронежилети можуть мати однаковий клас захисту, проте відрізнятися за вагою, можливістю формування під будову тіла, мати чи не мати плавучості тощо. Всі ці якості й надають саме матеріали бронезахисту, тому пропоную розглянути найпоширеніші їх варіанти.

Сталь

Сталь – це найрозповсюдженіший вид броні, який відомий людству. Згадайте хоча б давньоримські щити чи середньовічні обладунки. Сталеві лицарські обладунки на все тіло, до слова, й вийшли з ужитку через поширення стрілецької зброї, швидкісні кулі якої тогочасна броня не могла зупинити. Так тривало до Першої світової війни, коли почали з’являтися нові сплави та покращилися технології лиття, загартовування та обробки сталі. Відтоді сталь широко використовувалася для бронювання кораблів, танків, фортифікаційних споруд, техніки та частин тіла бійців.

Сталевий індивідуальний бронезахист сьогодення представлений переважно бронеплитами для захисту торса, що можуть мати класи захисту до 4-го відповідно до ДСТУ 8782:2018. Захисних властивостей вищих класів з використанням суто сталі досягти складно, оскільки нарощування товщини бронеплит хоча й стримає бронебійно-запалювальні боєприпаси зі сталевими чи термозміцненими осердями, але збільшення загальної ваги засобів бронезахисту буде настільки суттєвим, що не вважатиметься раціональним. Для прикладу, середня вага однієї сталевої плити 4-го класу ДСТУ 8782:2018 складає приблизно 3-3,5 кілограма. Відповідно це понад 6 кілограмів лише на двох бронеплитах без урахування ваги чохла бронежилета, м’якого протиуламкового захисту, шолома, зброї, боєприпасів та решти спорядження.

Тривалий час носити важкі сталеві плити тяжко, шкідливо для скелета й не зручно. Надмірна вага суттєво обмежує мобільність: можливість швидко пересуватися від укриття до укриття, довго ходити, багаторазово змінювати рівні та положення. Не зручна сталь і через обмежені можливості формування. Виготовляється вона переважно листами, й далі нарізається під розміри торса. Тому з пласкими плитами зручно буде далеко не всім, й особливо незручно жінкам.

Анатомічну форму сталі стали надавати вже після появи керамічних та композитних плит, й зараз це здебільшого вигин в горизонтальній площині. При цьому зверніть увагу, що гнутися сталевий лист у бронеплиту має в холодному стані. Викривлення сталі в нагрітому стані може повпливати на її захисні якості через нерівномірне нагрівання, зменшення товщини, вплив на кристалічну структуру гартування тощо. З тієї ж причини я б не радив навіть розглядати зварні плити, що утворені з кількох шарів меншої товщини. Саморобні сталеві бронеплити, як і “гаражне виробництво” броні небезпечні.

Небезпечні сталеві плити ще й через можливість розлітання фрагментів боєприпасу в момент попадання. Кулі, як відомо, літають на високих швидкостях й виготовляються здебільшого з м’яких сплавів: латуні, міді тощо. При влучанні в бронеплиту, куля різко зупиняється жорсткою молекулярною структурою сталі, що веде до формування дрібних фрагментів, які відбиватимуться в усіх напрямках перпендикулярно до поверхні бронеплити. Непоодинокі випадки коли ці фрагменти ушкоджують шию, підборіддя, обличчя чи руки власника плити, або людей навколо. Тому, якщо маєте сталеві бронеплити, обов’язково впевніться, що вони обладнані спеціальним зовнішнім демпфером з негорючого матеріалу (повсті тощо), волокна якого плутатимуть розжарені фрагменти боєприпасів у випадку їх формування.

Також бажано, щоб сталеві бронеплити обладнувалися й внутрішнім демпфером. Його завдання – приймати й розповсюджувати кінетичну енергію на більшу площу задля зменшення глибини деформації та заброньового впливу. Кулі мають високу кінетичну енергію та інерцію, тому критично важливо зменшити їх вплив на внутрішні органи, що знаходяться за бронеплитами.

Але є у сталі й свої переваги, зокрема доступність та практична відсутність терміну придатності. Знайти сталеві бронеплити можна майже завжди й всюди, й вартість у них зазвичай нижча за бронезахист з технологічніших матеріалів. При правильному ґрунтуванні, фарбуванні та додаванні всіх демпферів сталь практично не іржавіє, й може використовуватися необмежений період часу. Також сталь не вразлива до ударів, падінь та механічних впливів.

Арамідні тканини

При згадуванні тканин в контексті бронезахисту всі чомусь автоматично думають про кевлар. Kevlar – це лише один з брендів американського гіганта хімічної промисловості, компанії DuPont. Крім нього існують ще терлон, номекс, СВМ та інші, тож узагальнено їх все-таки коректніше називати арамідними тканинами.

Винайдення арамідних матеріалів в 70-х роках ХХ століття здійснило революцію у світі бронезахисту. Причиною тому – еластичність та п’ятикратна розривна міцність волокна у порівнянні зі сталлю еквівалентного діаметру. Тож якщо одне волокно вже міцніше за сталь, то уявіть на що здатні кілька шарів тканого полотна, виготовленого з цих волокон, які об’єднуються епоксидною смолою чи іншими клейкими сумішами.

Так з’явилися сучасні балістичні пакети, що здатні забезпечувати захист відповідно до 1-2 класів ДСТУ 8782:2018. Вони хоча й не зупиняють високошвидкісні кулі довгоствольної стрілецької зброї, проте суттєво виграють в зменшенні товщини та ваги бронезахисту. Зокрема пакет 2-го класу ДСТУ 8782:2018, що за розмірами повторює розміри сталевої плити, важитиме менше ніж 1 кілограм.

Ще одна перевага арамідних тканин – еластичність, що дозволяє використовувати їх для захисту частин тіла, які мають складні форми або постійно рухаються. Зокрема з них виготовляються протиуламкові елементи захисту для шиї, рук, стегон, живота, паху тощо, а також балістичні шоломи. Розмістити жорсткі сталеві чи керамічні елементи в таких ділянках не видається можливим чи комфортним при тривалому використанні.

Окрім протиуламкового напрямку, м’який балістичний захист (МБЗ) з арамідних тканин широко застосовується для створення індивідуальних засобів захисту маскованого або прихованого носіння. Поліційні жилети, що виглядають як сорочки, бронежилети, що ховаються під светром, броньовані куртки, розсувні броньовані щити, що ховаються в дипломатах – це все переважно броня з арамідних тканин та НВМПЕ.

Кераміка та композити

Сполук, з яких виготовляються керамічні броньовані елементи є декілька, і в контексті цієї публікації я не буду вдаватися у властивості кожної. Натомість зупинюся на загальному принципі дії кераміки, та важливих деталях, які вам варто знати про ці матеріали бронезахисту.

Керамічні сполуки типу оксиду алюмінію (AL2O3), карбіду кремнію (SiC), карбіду бору (B4C або B12C3) тощо майже не використовуються для створення бронеплит самі по собі. Керамічні матеріали бронезахисту затримують боєприпаси завдяки поглинанню їх енергії з частковим або повним саморуйнуванням. Це руйнування дозволяє отримувати меншу глибину деформації та розподіл енергії на більшу площу, що зменшує заброньовий вплив на внутрішні органи.

Оскільки кераміка руйнується при контакті з боєприпасом, за нею завжди має бути присутній додатковий шар захисту. Це може бути або сталева плита меншої товщини (металокераміка) або шар арамідних тканин чи НВМПЕ (багатошарові плити). Тому всі плити з керамічними сполуками є по суті композитними, адже поєднують кілька шарів і кілька матеріалів.

Це поєднання дозволяє отримувати бронеплити, що відповідають вимогам 4-6 класів ДСТУ 8782:2018, й при цьому важать менше за сталеві. Середні вагові показники для кераміки та композитних плит сьогодні – це близько 2-3 кг.

Ще кілька років тому композитні плити виготовлялися переважно поєднанням невеличких фрагментів керамічних сполук прямокутної чи шестикутної форми, які наносилися на основу з арамідів чи сталі. Такі плити потребували великої кількості епоксидних смол чи клейких сумішей, тому погано зарекомендували себе при тривалому використанні, особливо при високих чи наднизьких температурах. Це, до слова, одна з причин чому композитні плити й досі мають обмежений термін придатності, що складає 3-7 років.

Зараз вже частіше зустрічаються композитні плити, що мають монолітний керамічний шар. Вони дещо складніші в виробництві й тому дорожчі. Проте з керамікою досі пов’язаний ризик пошкодження через падіння чи необережне поводження, що може призвести до руйнування керамічної сполуки ще до потрапляння боєприпасів. Це одна з причин чому я б не радив купувати вживані керамічні плити, особливо якщо ви не можете довіряти їх джерелу, чи перевірити умови зберігання, транспортування й термін придатності.

Якщо ви шукаєте максимальні класи захисту – вони обов’язково міститимуть кераміку. Проте такі плити все-одно будуть легшими за сталь, матимуть ергономічну форму, а деякі ще й матимуть позитивну плавучість, якщо вона для вас має значення.

НВМПЕ

НВМПЕ або надвисокомолекулярний поліетилен (також називається UHMWPE від Ultra-high Molecular Weight Polyethylene) – це черговий еволюційний крок в бронезахисті після арамідних тканин. В порівнянні з арамідами, поліетилен має неткану структуру й вищу щільність. НВМПЕ на 40% міцніший за арамід еквівалентної маси. Також він довше деградує під впливом сонячного світла та високих температур. За 2 дні впливу відкритого сонячного проміння він втратить лише 5% своєї міцності, в той час, як арамідна тканина – 25%.

Сьогодні надвисокомолекулярний поліетилен застосовується для створення м’якого балістичного захисту (МБЗ) та жорстких бронеплит. Зокрема плити виконані суто з НВМПЕ набувають захисних якостей, що відповідають 3-му класу ДСТУ 8782:2018, а у поєднанні з керамікою – 6-му класу ДСТУ 8782:2018. Але вражає в них вага, що складатиме близько 1,5 кг для однієї плити 3-го класу, та 3-4,5 кг для плит 6-го класу. Як бачите, ці показники забезпечують кращу мобільність та менше проблем при тривалому носінні броні.

Як і араміди, НВМПЕ еластичний, й може використовуватися задля збільшення площі захисту від уламків. Також він має позитивну плавучість й може набувати складних форм, як і кераміка. Зокрема вигинів у двох площинах задля забезпечення максимального комфорту для користувача.

Загалом я намагався покрити основні матеріали бронезахисту, що присутні зараз на вітчизняному ринку, й допомогти вам зорієнтуватися який з них краще підходить під ваші потреби. Звісно нюансів в цьому питанні ще багато, проте тепер ви хоч знаєте які матеріали можуть забезпечити вас необхідним класом захисту та властивостями, які відповідатимуть вашому аналізу загроз та експлуатаційним вимогам. Далі ми ще поговоримо про розміри бронезахисту.

Коментарі

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *