Защитные свойства бронежилетов

В работе [2, 3] отмечается, что определяющим в структуре боевых потерь при ведении крупномасштабных боевых действий являются осколочные ранения. Наиболее эффективным методом индивидуальной защиты личного состава при массовом количестве, являются бронежилеты.

Факт непробития бронежилета поражающими элементами, не может служить единственным критерием оценки защитных свойств средств индивидуальной защиты. В случае их непробития в организме могут возникать значительные морфологические и функциональные изменения (заброневая контузионная травма), которые способны привести к летальному исходу. Поэтому, следует применять такой вид бронежилетов (БЖ), который обеспечивал бы защиту жизненно-важных органов (ЖВО) с необходимой, достаточно высокой вероятностью и снижал бы риск получения тяжелых повреждений до заранее заданного минимального уровня [3].

Анализ защитных материалов бронежилетов показывает, что из числа баллистических тканей в настоящее время нашли широкое применение материалы, выполненные на основе сверхвысокомодульных органических волокон (нейлон, кевлар, тварон, СВМ и т.д.). В качестве металлических материалов для защитных конструкций БЖ используются стали и цветные металлы. Выделяются современные направления совершенствования БЖ: применение дифференцированной защиты, закрывающей жизненно-важные органы человека и исключающие образование закрытой локальной контузионной травмы; изготовление новых бронематериалов.

В работе [3] указывается, что развитие СИЗ обусловило необходимость оценки защитных свойств. Суть экспериментальной оценки заключается, прежде всего, в регистрации параметров взаимодействия поражающего элемента с защитной пластиной бронежилета и защитной пластины с телом человека, т.е. биообъектом. Однако, длительность и сложность подготовки многочисленной регистрирующей аппаратуры, необходимость варьирования множества факторов делает экспериментальный способ оценки достаточно дорогостоящим. В этих условиях весьма актуален вопрос теоретической оценки защитных свойств БЖ с необходимым практическим подтверждением. Из более современных работ, посвященных этой проблеме, анализируются работы А.И. Казакова, В.Я. Лутцевой, З.В. Винокуровой и других.

Так в работе А.И. Казакова и В.Я. Лутцевой в качестве критерия защитных свойств БЖ в работе используется условная вероятность ранения военнослужащего W, защищенного противопульным БЖ (вероятность ранения при условии попадания в защищенные W_з или незащищенные W_нз участки тела).

Вероятность поражения ЖВО, защищенных БЖ, составит

W_зКР_п,

где: К – показатель защищаемой площади, равный отношению защищаемой БЖ площади ЖВО груди и живота к их общей площади. Обычно к=0,8…0,9;

Р_п – вероятность поражения, при попадании ПЭ в БЖ, зависящий от степени ЗЛКТ.

Вероятность поражения прикрытых, но не защищенных частей БЖ составит:

W_з (1 - к).

Суммарная вероятность ранения будет равна:

W = W_нз + W_зКР_п + W_з (1 - к);

При отсутствии защиты (чему соответствует К=0 и Р_п=1)

W = W_нз + W_з = 100%.

При К=1 и Р_п ¹ 0 (полностью защищаемые грудь и живот)

W = W_нз + W_зР_п.

И наконец при Р_п=0 и К=1 (нет пробития и – заброневой легкой контузионной травмы (ЗЛКТ)):

W = W_нз.

Следовательно, по мере увеличения защитных свойств БЖ (уменьшения степени ЗЛКТ) вероятности ранения военнослужащих в БЖ уменьшаются.

Таким образом, условная вероятность поражения военнослужащего в БЖ, методика расчета которой изложена в работе А.И. Казакова и В.Я. Лутцевой, может служить характеристикой защитных свойств БЖ. Однако, в этой методике используется такое понятие как степень контузии (степень ЗЛКТ), расчет которой не производится.

С этой точки зрения наибольший интерес представляет методика З.В. Винокуровой, где степень ЗЛКТ предлагается определять по следующей зависимости:

С_к = 1,076 ּ 10^-3 ּ K_a ּ V_m (1500 + 2V_m),

где: К_а – опытный коэффициент амортизации удара, зависящий от конструкции и материала амортизирующего слоя (подложки) БЖ под ЗП;

V_m – скорость соударения перемещающейся массы ЗП с живой тканью, м/с.

Скорость соударения перемещающейся массы определяется зависимостью:

где: m – масса поражающего элемента, кг;

V – скорость соударения ПЭ с ЗП, м/с;

m_зп – масса защитной пластины, кг;

m_а – масса подложки под ЗП, кг;

Μ – перемещающаяся масса, кг.

Замечено, что зависимость для определения С_к полученной экспериментально-теоретическим путем, когда удар поражающего элемента рассматривается как воздействие плоского жесткого несжимаемого тела по системе: защитная пластина - подложка (эластичная прокладка - амортизатор с общей массой

Μ = m + π [0,25d² t_кр_к + (0,25d + 0,707t_a)² ּ t_ap_a + (0,25d + 0,707t_э)² ּ t_эр_э],

где: t_к, t_a, t_э – толщина керамического слоя, амортизирующего слоя эластичной подложки соответственно, м;

р_к, p_a, р_э – плотность материала керамики, амортизирующего слоя эластичной подложки соответственно, кг/м³.

Проверка адекватности зависимости проводилась исследованиями на животных [3]. Результаты приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1

Расчетные и экспериментальные значения степени контузии ()

Таблица 2

Параметры для формирования параметрического закона поражения защищенной живой силы

Для общего случая взаимодействия ПЭ БП с преградой, поражающий элемент боеприпаса рассматривался как материальное тело – средство доставки определенной величины кинетической энергии, которая может быть поглощена при взаимодействии с БЖ. Эффективность защитной пластины заключается в вовлечении максимально большого объема преграды в работу при протекании процесса высокоскоростного взаимодействия и достижения максимального деформирования и разрушения проникающего элемента боеприпаса.