09.11.2020

Первые сверхлегкие полиэтиленкомпозитные материалы из российского СВМПЭ волокна

Харченко Евгений Федорович

Генеральный директор АО ЦВМ «Армоком», Главный конструктор по системе защиты боевой экипировки военнослужащих


IMG-20201110-WA0000[80619].jpg   

Исходные нити СВМПЭ  Грудная и ножная панели из СВМПЭ композита

Несмотря на неблагоприятные экономические обстоятельства, российские химики из НИИ синтетического волокна (г. Тверь) создали и непрерывно совершенствуют особолегкое сверхвысокомолекулярное полиэтиленовое волокно (СВМПЭ). Его удельная прочность достигает 350 гс/текс, что почти в 1,5 раза выше, чем у лучших арамидных волокон типа «Кевлар». Казалось бы, успех композитчиков предопределен.


Однако из-за почти нулевого коэффициента трения и высокой электризуемости эти волокна нельзя переработать традиционными ткацкими методами в эффективные тканые структуры. А с другой стороны, никак не удавалось подобрать полимерное связующее, чтобы склеить СВМПЭ волокна в монолитный композит, ибо у него и адгезионная способность на нуле. Даже проверенные в ракетной технике высокоадгезионные эпоксиды не помогли…


И только в этом году композитчикам из Центра «Армоком» и Центрального НИИ спецмашиностроения (г. Хотьково) удалось разработать состав композита на основе СВМПЭ волокна и, что очень важно, технологию формования не только плоских, но и криволинейных изделий из полиэтиленкомпозита. Как видно из таблицы 1, при значительно меньшей плотности отечественного полиэтиленкомпозита, он обладает прочностными свойствами на уровне лучших зарубежных аналогов. Но наиболее примечательно, что его баллистические свойства не только на 40% превосходят арамидные композиты на основе ткани «Кевлар», но ощутимо выше  зарубежного СВМПЭ композита. Возможно, это связано с тем, что новый материал получается в Центре «Армоком» по нетрадиционной намоточно-компрессионной технологии.


Как бы то ни было, в России появился новый класс высокоэффективного баллистического и конструкционного композитного материала, довести который до практического использования вполне по силам трем предприятиям: Центральному НИИ спецмашиностроения, Центру «Армированные композиты» (г. Хотьково, Моск.обл.) и НИИ синтетических волокон (г. Тверь).


Таблица 1

Основные свойства ортогональноармированных композитных бронематериалов
с поверхностной плотностью арматуры 4 кг/м²

Тип материала/показатели

СВМПЭ намотка, «Армоком» Россия

СВМПЭ UD, Израиль

Арамидный органопластик на основе «Кевлара»

Удельный вес, г/см³

0,98

0,98

1,25

Прочность при растяжении, МПа

950

~ 900

800

Противоосколочная стойкость V50, м/с

670

630

480


При этом будут решены следующие важные задачи.
1. Налажен выпуск оборонной продукции на базе материала нового класса с удельными характеристиками на 20-35% выше широко используемых арамидных органопластиков.
2. Произведено импортозамещение значительной части или всего объема материалов UD СВМПЭ, поставляемых из-за рубежа для отдельных силовых структур РФ.
3. Существенно снижена себестоимость средств индивидуальной бронезащиты для Вооруженных сил России, поскольку стоимость отечественных СВМПЭ волокон составляет сегодня не более 9 тыс руб/кг, а арамидных нитей типа «Руслан» почти в 2 раза больше.

Таким образом, в России появился новый класс высокоэффективного баллистического и конструкционного композитного материала, довести который до практического применения вполне по силам передовым отечественным предприятиям и исследовательским коллективам, заряженным на победу над зарубежными конкурентами. На фотографии показан эпизод «мозгового штурма» творческой бригадой Центра «Армоком». На столе лежат различные образцы средств бронезащиты из СВМПЭ волокон.


Слева от Евгения Федоровича Харченко инженеры Илья Гавриков, Алексей Крайнов, Кирилл Буханов, Антон Кормаков – разработчики первых бронеэлементов из российского волокна СВМПЭ.

Необходимо подчеркнуть, что в отличие от большинства композитных материалов полиэтиленкомпозиты обладают положительной плавучестью, вследствие чего изделия из них будут особенно эффективны при преодолении водных преград, а также в экипировке моряков и морских пехотинцев.


Грудная бронепанель из полиэтиленкомпозита на воде – положительная плавучесть. Характер разрушения пуль 7Н28 при обстреле СВМПЭ композита толщиной 10 мм – пробито 40% толщины.

Весьма интересным свойством российской полиэтиленкомпозитной брони является её способность останавливать автоматные пули. Если традиционно для защиты от длинноствольного оружия необходимо комбинировать сверхтвердую керамику с удельным весом около 3 г/см³ на лицевой стороне и органопластик на тыльной поверхности бронеэлемента, то полиэтиленкомпозит обладает способностью останавливать многие остроугольные пули и без относительно тонкой керамики. Пробиваемое отверстие самозатягивается, обжимая пулю, или же действует как мгновенно твердеющий состав, дробя оболочку, а порой и сердечник пули. 

Композиты на основе российского СВМПЭ композита с высокой степенью вероятности будут использованы при создании нового поколения боевой экипировки, которая придет на смену хорошо зарекомендовавшего себя, но уже морально устаревающего «Ратника». Одним из прообразов такого защитного комплекта является экипировка, разработанная в Центре «Армоком» и представленная на фотографии. Здесь шлем и грудная бронепанель жилета изготовлены из намоточно-компрессионного СВМПЭ композита. По мнению испытывавшего его инженера Юрия Данилина (на фото) изделие существенно отличается по весу и эргономике от комплекта «Ратник», который ему также приходилось носить. Он работает в первой Научно-исследовательской лаборатории бронезащитных материалов, практикующей новые технологические принципы.
При освоении промышленного производства отечественных СВМПЭ волокон с условным названием «Супернить» и разработке технологии бронекомпозитов из них будут решены следующие задачи государственного значения.
1. Налажен выпуск оборонной продукции на базе материала нового класса с удельными характеристиками на 20-35% выше широко используемых арамидных органопластиков.
2. Произведено импортозамещение значительной части или всего объема материалов UD СВМПЭ, поставляемых в настоящее время из-за рубежа для отдельных силовых структур РФ.
3. Существенно снижена себестоимость средств индивидуальной бронезащиты для Вооруженных сил России, поскольку стоимость отечественных СВМПЭ волокон сегодня в два раза дешевле арамидных нитей типа «Руслан».

                                                                      



Возврат к списку