броня что за металл
Материалы, применяемые для изготовления бронежилетов
Все защитные структуры бронеодежды можно разделить на пять групп, в зависимости от применяемых материалов:
Текстильная (тканая) броня на основе арамидных волокон
Сегодня баллистические ткани на основе арамидных волокон являются базовым материалом для гражданских и военных бронежилетов. Баллистические ткани производятся во многих странах мира и существенно различаются не только названиями, но характеристиками. За границей это — кевлар (США) и тварон (Европа), а в России — целый ряд арамидных волокон, заметно отличающихся от американских и европейских по своим химическим свойствам.
Что же представляет собой арамидное волокно? Выглядит арамид как тонкие волокна-паутинки желтого цвета (очень редко используют другие цвета). Из этих волокон сплетаются арамидные нити, а уже из нитей впоследствии изготавливается баллистическая ткань. Арамидное волокно имеет очень высокую механическую прочность.
Большинство специалистов в области разработки бронеодежды считают, что потенциал российских арамидных волокон до сих пор полностью не реализован. Например, броневые структуры из наших арамидных волокон превосходят зарубежные в соотношении «характеристики защиты/вес». А некоторые композитные структуры по этому показателю ничуть не хуже структур из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ). При этом, физическая плотность СВМПЭ в 1,5 раз меньше.
Марки баллистических тканей:
Металлическая броня на основе стали (титан) и алюминиевых сплавов
После длительного перерыва со времен средневековых доспехов, бронепластины изготавливались из стали и широко использовались во время Первой и Второй Мировых войн. Легкие сплавы стали применяться позже. Например, во время войны в Афганистане получили распространение бронежилеты с элементами из броневого алюминия и титана. Современные броневые сплавы позволяют уменьшить толщину панелей в два-три раза по сравнению с панелями, изготовленными из стали, и, следовательно, в два-три раза уменьшают вес изделия.
Алюминиевая броня. Алюминий превосходит стальную броню, обеспечивая защиту от бронебойных пуль калибра 12,7 или 14,5 мм. Кроме того, алюминий обеспечен сырьевой базой, более технологичен, хорошо сваривается и обладает уникальной противоосколочной и противоминной защитой.
Титановые сплавы. Основным преимуществом титановых сплавов считается сочетание коррозионной стойкости и высоких механических свойств. Чтобы получить сплав титана с заранее определенными свойствами, его подвергают легированию хромом, алюминием, молибденом и другими элементами.
Керамическая броня на основе композиционных керамических элементов
С начала 80-х годов в производстве бронеодежды применяются керамические материалы, превосходящие металлы по соотношению «степень защиты/вес». Однако, использование керамики возможно только в сочетании с композитами из баллистических волокон. При этом необходимо решать проблему низкой живучести подобных бронепанелей. Также не всегда удается эффективно реализовать все свойства керамики, поскольку такая бронепанель требует бережного обращения.
В Российском Минобороны задачу высокой живучести керамических бронепанелей обозначили еще в 1990-х годах. До тех пор керамические бронепанели сильно проигрывали стальным по этому показателю. Благодаря такому подходу сегодня российские войска имеют надежную разработку — бронепанели семейства «Гранит-4».
Основная масса бронежилетов за границей состоит из композитных броневых панелей, которые изготавливаются из цельных керамических монопластин. Причина этого в том, что для солдата во время боевых действий шанс быть многократно пораженным в область одной и той же броневой панели крайне мал. Во-вторых, такие изделия гораздо более технологичны, т.е. менее трудоемки, а значит, и стоимость их гораздо ниже стоимости набора из плиток меньшего размера.
Композитная броня на основе высокомодульного полиэтилена (слоистого пластика)
На сегодняшний день наиболее передовым видом бронеодежды с 1 по 3 класс (с точки зрения веса) считаются броневые панели на основе волокон СВМПЭ (сверхвысокомодульного полиэтилена).
Волокна СВМПЭ имеют высокую прочность, догоняя арамидные. Баллистические изделия из СВМПЭ имеют положительную плавучесть и не теряют при этом своих защитных свойств, в отличие от арамидных волокон. Однако СВМПЭ совершенно не подходит для изготовления бронежилетов для армии. В военных условиях велика вероятность контакта бронежилета с огнем или раскаленными предметами. Более того, зачастую бронежилет используется в качестве подстилки. А СВМПЭ, какими бы свойствами он ни обладал, остается все же полиэтиленом, предельная температура эксплуатации которого не превышает 90 градусов Цельсия. Однако СВМПЭ отлично подходит для изготовления полицейских жилетов.
Основными поставщиками арамидных волокон из СВМПЭ для баллистических продуктов являются:
Комбинированная (многослойная) броня
Материалы для бронежилетов комбинированного типа подбираются в зависимости от условий, в которых будет эксплуатироваться бронеодежда. Разработчики СИБ комбинируют применяемые материалы и используют их вместе — таким образом удалось значительно улучшить защитные свойства бронеодежды. Текстильно-металлическая, керамикоорганопластиковая и другие виды комбинированной брони на сегодняшний день широко используются во всем мире.
Уровень защиты бронеодежды варьируется в зависимости от материалов, которые в ней используются. Однако, сегодня решающую роль играют не только сами материалы для бронежилетов, но и специальные покрытия. Благодаря достижениям нанотехнологии, уже разрабатываются модели, удароустойчивость которых многократно повышена при значительном уменьшении толщины и веса. Такая возможность возникает благодаря нанесению на гидрофобизированный кевлар специального геля с наночистицами, повышающего стойкость кевлара к динамическому удару в пять раз. Такая броня позволяет существенно уменьшить размеры бронежилета, сохраняя тот же класс защиты.
Броня что за металл
И в России и за рубежом для бронирования военной техники применяют, в основном, низколегированные гомогенные броневые стали.
1. Стали для бронирования тяжелой техники (танковая броня)
Эти стали должны выдерживать без раскола попадания крупнокалиберных снарядов (требование живучести), а также обеспечивать требования по свариваемости (отпуск сварных соединений не допускается).
В абсолютном большинстве случаев применяются стали с системой легирования Cr-Ni-Mo с ограничением по верхнему допустимому содержанию углерода (не более 0,30% для толщин до 100 мм).
Требования по твердости зависят от толщины листа, а именно:
Типичными представителями этого класса являются броневые стали марки MARS 190 (Франция), ARMOX 370S (Швеция).
Стали ARMOX 300S и ARMOX 400S также относятся к указанному классу прочности, но при этом из-за более низкого содержания углерода требуемый уровень прочности (твердости) реализуется на этих сталях за счет закалки и низкого отпуска.
Отечественные аналоги, как правило, имеют большее содержание углерода, что предъявляет более жесткие требования к выбору сварочных материалов и технологии изготовления сварных бронеузлов.
Особенности в условиях приемки
При обстреле как пулями, так и снарядами, определяется скорость баллистического предела пробития V50
Диапазон толщин, мм
Тип и калибр пули (снаряда)
Угол обстрела, град.
Эти различия носят достаточно условный характер и ничто не мешает выработать условия приемки, устраивающие обе стороны.
Типичные представители зарубежных броневых сталей данного класса приведены в таблицах 1, 2. Отечественные улучшаемые противоснарядные броневые стали обеспечивают уровень прочности 1000…1400 МПа.
2. Стали для бронирования легкобронной техники (БТР, БМП)
Эти стали должны выдерживать без раскола попадания крупнокалиберных пуль (требование живучести), а также обеспечивать требования по свариваемости (при условии отпуска сварных соединений).
В абсолютном большинстве случаев применяются стали с ограничением по верхнему допустимому содержанию углерода (не более 0,32%).
Типичными представителями этого класса являются броневые стали марки MARS 240 (Франция), ARMOX 500S (Швеция).
Отечественными аналогами являются стали марок “2П”, “7”. При этом сталь марки “7” не требует отпуска сварных соединений.
Типичные представители зарубежных и отечественных сталей данного класса приведены в таблицах 1,2,3.
3. Стали широкого спектра применения
Эти стали должны выдерживать без расколов и появления трещин в местах попадания снарядов калибра 20 мм.
Стали поставляются в состоянии закалки и низкого отпуска на твердость 534…601 НВ (для толщин 4,7…25,4 мм) и 477…534 НВ (для толщин 25,5…76,2 мм).Броня второго класса поставляется с твердостью 302…352 НВ.
Типичными представителями этого класса являются броневые стали марки MARS 270 (Франция), ARMOX 560S (Швеция).
Отечественными аналогами являются стали марок “77” и “88”. При этом сталь марки “77” требует отпуска сварных соединений.
Таблица 1. Основные марки броневых сталей Франции
Немного о броне для техники
Несмотря на изменение облика войн, главный их участник – человек – остается прежним. Он все так же подвержен воздействию массы опасных факторов и нуждается в защите. На протяжении последних веков наиболее распространенным способом защиты от большинства угроз была броня. Панцири древних солдат постепенно развились в полноценный доспех, а в конечном итоге эта идея вылилась в появление бронированной техники. Тем не менее, развивались и средства поражения, напрямую влиявшие на параметры бронезащиты. Эта своеобразная гонка снаряда и брони не прекратилась до сих пор и с уверенностью можно говорить, что она сохранится и в будущем. Рассмотрим несколько основных современных тенденций в области развития защиты техники.
Несколько лет назад британские ученые из организаций DSTL и CORAS представили свою новую разработку – технологию Super Bainite. Она позволяет сэкономить на различных реактивах и химикалиях, но при этом ощутимо повысить прочность металла. Суть технологии кроется в так называемой изотермической закалке. Это значит, что сперва броневой лист прогревается до температуры около тысячи градусов по Цельсию, а затем охлаждается до 250-300°. При более низкой температуре заготовка выдерживается в течение нескольких часов и далее плавно охлаждается до температуры окружающей среды. Такой способ упрочнения брони гарантирует почти полное отсутствие в ней каких-либо микротрещин, вызванных обработкой. Кроме того, в зависимости от используемого сплава, возможно увеличение эффективности защиты на десятки процентов. Таким образом, для обеспечения одного и того же уровня защиты броня Super Bainite может иметь заметно меньшую толщину по сравнению с незакаленным металлом.
Еще один метод связан с существующими технологиями. Давно известны такие способы упрочнения металла, как цементация, азотирование, борирование и т.п. процессы химико-термической обработки. В последние годы наибольший интерес ученых вызывает именно азотирование. Насыщение поверхностного слоя металла азотом с последующим образованием нитридов значительно увеличивает твердость поверхности и, как следствие, повышает уровень защиты бронелиста. К настоящему времени различным организациям, занятым в создании новых видов гомогенной брони, удалось добиться неплохих результатов. Современная азотированная стальная броня при одинаковом уровне защиты с необработанным металлом имеет на 25-30% меньшую толщину.
Помимо металла для защиты бронемашин может быть применена специальная керамика. Плитки из карбидоборных, корундовых или карбидокремниевых материалов способны обеспечить достаточный уровень защиты и при этом весят меньше, чем соответствующая стальная деталь. В то же время, керамическое бронирование имеет один серьезный недостаток. В отличие от металла, который прогибается и продавливается боеприпасом, задерживая его, керамическая плитка после попадания растрескивается и теряет, как минимум, большую часть своих защитных свойств. Из-за этого сейчас керамическая броня используется только в сочетании с другими материалами: металлами, кевларом (бронежилеты) и т.д.
Поскольку бесконечное утолщение брони, вне зависимости от ее типа, невозможно, уже несколько десятилетий на бронетехнике применяются различные дополнительные навесные модули. В зависимости от обстановки, эти модули могут обеспечивать дополнительную защиту машины разными способами.
Самый простой из них – простая навеска на машину дополнительных бронемодулей. Наиболее известной системой такого вида является немецкая MEXAS. Ее точный состав секретен, но известно, что в модулях используется керамика, полимеры и металл. Производитель особо отмечает, что модули брони MEXAS в весовом отношении в два раза эффективнее гомогенной брони. В зависимости от требований заказчика модули системы MEXAS могут иметь любую форму. Кроме того, заказчикам предлагается три варианта бронирования с разным уровнем защиты. Таким образом, модули способны обеспечивать дополнительную защиту практически любой бронемашины. В середине двухтысячных годов на базе брони MEXAS была создана более совершенная защита AMAP, отличающаяся более высокими характеристиками защиты, а также более широким применением металлов и сплавов.
Для использования на легкой бронетехнике не так давно была создана динамическая защита SLERA. Поскольку для бронетранспортеров или боевых машин пехоты танковые системы динамической защиты не подходят ввиду своей мощности, SLERA получила менее сильные блоки взрывчатого вещества. Это заметно сказалось на характеристиках, но, в то же время, позволило ставить динамическую защиту на машины со сравнительно тонкой броней.
Ход развития боеприпасов позволяет предполагать, что уже в самые ближайшие годы новые снаряды смогут поражать цели, прикрытые любым из имеющихся сейчас типов брони. Поэтому уже сейчас идет разработка совершенно новых типов защиты для бронетехники. Пожалуй, наиболее интересным из них является т.н. электромагнитная броня. Она имеет все преимущества композитной, но при этом способна более эффективно задерживать снаряды противника.
Как видим, развитие технологий бронирования продолжается. Стоит отметить, большинство используемых сейчас идей появилось еще несколько десятилетий назад. Тем не менее, они до сих пор работоспособны и никто не спешит отказываться от них. В ближайшем будущем эта тенденция полностью сохранится. Соответствующие проектные организации продолжат создавать новые типы гомогенной, композитной и навесной защиты. При этом, возможно, с мертвой точки сдвинутся работы в области электромагнитной брони, но в этом случае все упирается в вопрос источника энергии. Так что в ближайшие годы количественное и качественное первенство останется за привычными вариантами бронирования, а их характеристики будут постепенно расти благодаря появлению новых сплавов, полимеров и керамических материалов.
Как используется броневая сталь
Важной задачей при изготовлении брони является придание металлу таких свойств, чтобы он имел возможность равномерно распределять кинетическую энергию, с которой он сталкивается при попадании снаряда. Это позволяет в значительной мере снизить точечный урон, что в конечном итоге и спасает сталь от проникающих повреждений. Принцип изготовления бронированных листов для военных целей держится в строгом секрете.
Частные компании, занимающиеся сборкой специальных автомобилей для высокопоставленных персон, имеют собственную технологию производства. Также под заказ эти фирмы изготавливают сейфы, двери, шкафы и другую продукцию. Процесс закалки специальной стали очень сложен и требует тщательного соблюдения установленных технологий на всех этапах. Только так можно получить материал действительно высокого качества, который, возможно когда-нибудь спасет чью-то жизнь.
Состав броневой стали
Состав броневой стали мало чем отличается от стандартного сплава. В него входят: около 0,5% углерода, 2% кремния, 1,5% марганца, 2% хрома, 1,8% никеля, 0,3% молибдена, 0,15% алюминия, 0,35% меди, 0,15% титана, до 5% кобальта. Остальная доля приходится на железо. Сталь становится броней не при помощи введения в сплав дополнительных материалов, а с помощью специальной закалки.
Обработка подразумевает соблюдение особых термических режимов в течение установленных промежутков времени, которые изменяют структуру материала на молекулярном уровне. Углерод внедряется непосредственно в кристаллическую решетку железа, образу сверхпрочные связи. Это придает стали повышенную твердость. Но этого мало.
Слишком твердый материал будет и слишком хрупким и не сможет противостоять огнестрельному оружию. Поэтому необходимо обеспечить стали достаточную пластичность, которая будет приводить к деформации металла, но не его разрыву или расколу. Это и является самой сложной задачей во всем процессе обработки. Поэтому военные так тщательно берегут свои секреты, чтобы злоумышленники и потенциальные враги не смогли заполучить в свое распоряжение сверхпрочный материал для вооружения.
Виды и особенности броневой стали
Во-вторых, толстая броня может и остановит пулю, но избыток нерастраченной кинетической энергии полета все равно нанесет серьезные повреждения внутренним органам, возможно даже в больше степени, чем это могла бы сделать пуля при попадании в тело. Поэтому и используется броня такой толщины, которая при блокировке пули не превратит внутренности бойца в сплошное месиво. Маркируются все перечисленные виды брони следующим образом: вначале идет название фирмы-изготовителя, например, Mars или Armox, затем указывается толщина листа в миллиметрах. После числового обозначения может также стоять буквенное, которое говорит об особых свойствах данного материала.
Сварка материала
Сварка броневой стали происходит по особой методике. Для начала в сварной шов укладывают низкоуглеродистую проволоку, использование которой значительно снижает образование трещин. Далее используется метод флюсовой сварки, который позволяет очень быстро и качественно скреплять броневые листы между собой. Шов должен также обладать высокой прочностью, поэтому содержание углерода в нем должно сводиться к минимуму.
Найти установленную цену на броневую сталь практически нереально. Стоимость всегда формируется в индивидуальном порядке и зависит от толщины материала, площади его поверхности и необходимой формы. Есть небольшое количество компаний, которые предлагают купить уже готовые листы с фиксированными параметрами по рыночной цене. Например, на текущий момент лист броневой стали 1,2х6 метров толщиной 6,5 миллиметров обойдется в 139 тысяч рублей.
Бронежилеты: классификация, легенды, мифы и реальность
Материалы, которые использовались для решения этой проблемы, были самые различные. От кожи до металла. Вспомните первые «бронежилеты» древних. Кожаные доспехи, прикрывающие наиболее часто поражаемые места. Параллельно в других странах доспехи делали из нескольких слоев ткани. Кстати, эффективность этих доспехов на тот период в обоих случаях была достаточно высокой.
Однако такая защита имела один, но существенный недостаток. Металл тяжел. Рыцарские латы весили от 30 до 40 килограммов и больше. Поэтому, если рыцаря сбрасывали с коня, он превращался в прекрасную мишень для пехотинцев. Воевать на земле в таких доспехах могли лишь немногие.
Как ни парадоксально, но интерес к индивидуальной защите вновь возник благодаря артиллерии. После анализа поражений солдат в сражениях Первой мировой войны оказалось, что больше половины ранений приходилось именно на осколки от снарядов артиллерии. Причем, самые фатальные ранения были в голову и в туловище. Больше половины смертей было от ранений в область груди и живота.
В период Великой Отечественной войны широкую известность приобрели кирасы Красной Армии. Читатели помнят советские «железные дивизии». Солдаты носили стальные нагрудники (СН-38 и СН-42). Эти нагрудники действительно защищали от осколков (до 1 грамма со скоростью 1000 м/с) и пуль от автомата МР-40. Но и вернули старую проблему «неповоротливости» солдата.
Именно кирасы стали «дедушками» современных бронежилетов. А вот «папы» и «мамы» были уже разными. В нескольких странах конструирование и производство бронежилетов было организовано самостоятельно. И это привело к появлению разных стандартов защиты. Причем стандарты эти различаются существенно.
В этой статье я постараюсь сравнить защиту разных стран. Естественно, основываясь на результатах испытаний именно тех стран, которые их производят. Именно поэтому сравнение будет достаточно условно.
Российские бронежилеты. Здесь действуют два стандарта. ГОСТ Р 50744-95/1999 и ГОСТ Р 50744-95/2014. Оба стандарта разработаны Всероссийским НИИ стандартизации Госстандарта России. Поэтому буду писать сразу в двух вариантах.
Пистолет ПМ, 9-мм пуля со стальным сердечником, скорость 325 м/с. Револьвер «Наган», 7,62-мм пуля со свинцовым сердечником, скорость 295 м/с.
Бр1 (ГОСТ от 2014 года)
Пистолет АПС, 9-мм пуля со стальным сердечником, скорость 335 м/с.
Пистолет ПСМ, 5,45-мм пуля, 2,5 грамма, со стальным сердечником, скорость 335 м/с.
Для этого класса имеется ещё и подкласс в обоих стандартах.
Охотничье ружьё, 12 калибр (18,5 мм). Пуля 34 грамма со свинцовым сердечником, скорость 410 м/с.
Автомат АКМ, 7,62-мм пуля, 7,9 грамма, со стальным сердечником, скорость 895 м/с.
Автомат АК-74 мм, Пуля 3,5 грамма, со стальным термоупроченным сердечником, скорость 895 м/с.
Винтовка СВД, 7,62-мм пуля, 9,4 грамма, со стальным сердечником, скорость 830 м/c. Автомат АКМ, 7,62-мм пуля, 7,9 граммов, со стальным термоупроченным сердечником. скорость 720 м/c.
Автомат АКМ, 7,62-мм пуля, 7,4 грамма, со специальным термоупроченным сердечником, скорость 750 м/c.
Автомат Ак-74, 5,45-мм пуля, 3,5 грамма, со стальным термоупроченным сердечником, скорость 750 м/c.
Винтовка СВД, 7,62-мм пуля, 9,4 грамма, со стальным термоупроченным сердечником, скорость 830 м/c.
Винтовка СВД, 7,62-мм пуля, 10,4 грамма, со специальным сердечником, скорость 810 м/c.
Винтовка СВД, 7,62-мм пуля, 9,4 грамма со стальным термоупороченным сердечником, скорость 830 м/c. Винтовка СВД, 7, 62-мм пуля, 10,4 грамма, со стальным термоупроченным сердечником, скорость 810 м/c.
Я специально так подробно описал российские бронежилеты. Как видите, неспециалисту разобраться в этом многообразии практически невозможно. И, если честно, слабо представляю себе новый класс жилетов Бр6. Таким калибром с такого расстояния не пробить индивидуальную защиту. Но если производители позиционируют именно такую устойчивость, то остается только снять перед ними шляпу. Да и запреградное смещение.
Для Европы существует свой стандарт, общеевропейский — CEN. Для понимания разницы стандартов рассмотрим и его.
Винтовка, 0.32 пуля, 2,6 грамма с закругленным наконечником, скорость 360 м/c.
Пистолет, пуля 9 мм «Парабеллум», 8 граммов, с закругленным наконечником и мягким свинцовым сердечником, скорость 400 м/с.
Если внимательно проанализировать требования стандартов, то выявляется интересная закономерность. У нас всего 6 классов защиты, в Европе 7. Но присмотревшись понимаешь: европейская классификация гораздо ниже, чем заявленные цифры.
Так, российский второй класс по обоим ГОСТам соответствует сразу двум классам Европы — BR2 и BR3. И там уже все на единицу классности больше везде. А вот, упомянутого мной выше российского Бр6 нет даже рядом.
Но особенность европейских и американских силовиков в том, что в этих структурах существуют и свои собственные стандарты. Проще говоря, министерства стран имеют право самостоятельно устанавливать стандарт защиты для своих служащих. Так что для полноты картины следует рассмотреть и такие стандарты.
Первым будет стандарт Полицейского управления ФРГ — DIN. Вторым — стандарт Национального института юстиции США — NIJ. Кроме этого, чтобы не возвращаться, сразу буду ставить примерное соответствие с российскими стандартами.
1 класс (Россия)/L (Германия)
Пистолет 9 мм, пуля 9 мм «Парабеллум», вес пули 8 граммов, со сплошным металлической оболочкой и мягким свинцовым сердечником, скорость 365 м/c.
А закончить хочется несколькими советами тем, кто по роду своей службы или работы пользуется бронежилетами. Просто потому, что, как я думаю, слишком много мифов и совершенно глупых слухов по поводу этих средств защиты существует.
Первый совет чисто практический. Выбирайте не марку или красивую этикетку, а средство защиты. Откуда пошел этот миф, не знаю, но много раз слышал о преимуществах западных «броников» над российскими. Разубеждать не буду. Просто один существенный, для тех, кто понимает, факт.
Согласно российскому ГОСТу, запреградное смещение (смещение слоев бронежилета в направлении действия снаряда) не должна превышать 20 мм! Для зарубежных образцов допуск 30-40 мм.
Многие с удовольствием хвастают кевларовыми жилетами. Очень хороший материал! Полный аналог нашей ткани ТСВМ-ДЖ. Можно даже сказать — сестры-близнецы, а не ткани.
Почему я вспомнил о материале? Просто хочется развенчать очередную «утку» любителей рассказать о бронезащите. Выше вы прочитали об оружии, которое используется для проверки защитных свойств бронежилетов. Я не зря привел характеристики пули и её скорость.
Если вы вспомните кинофильмы о доблестных полицейских и агентах спецслужб, то вспомните и эпизод поражения главное героя преступником. Но преступник повержен другим героем, а наш встает, расстегивает рубашку, и мы видим бронежилет с пулями россыпью по всей груди.