Сотрудникам правоохранительных органов нужны современные, эффективные средства индивидуальной защиты. К таким средствам относится недавно разработанный противоударный защитный щиток. В статье рассматриваются виды ударных воздействий, принципы, лежащие в основе конструкции щитка, рассказывается об испытаниях изделия.
Современная напряженная международная обстановка предполагает ответ на новые вызовы. возможные нарушения гражданами правопорядка в РФ, массовые агрессивные проявления в социальной жизни общества приводят к необходимости широкого применения ударостойких средств индивидуальной защиты при наведении законного порядка и защиты граждан от нападений преступных элементов силами МВД, национальной гвардии РФ и в чрезвычайных ситуациях подразделениями МЧС, организациями вневедомственной и частной охраны.
На сегодняшний день в РФ антитеррористическая защищенность объектов (территорий) с массовым пребыванием людей обеспечивается согласно отраслевым требованиям путем осуществления комплекса мер, направленных: а) на воспрепятствование неправомерному проникновению на объекты (территории); б) на выявление нарушителей установленных на объектах (территориях) пропускного и внутриобъектового режимов и (или) признаков подготовки или совершения террористического акта; в) на пресечение попыток совершения террористических актов на объектах (территориях).
Силами, привлекаемыми для обеспечения антитеррористической защищенности объектов (территорий), – подразделениями вневедомственной, ведомственной охраны, частных охранных организаций, – повсеместно применяются ударостойкие средства индивидуальной защиты.
Наиболее сложные ситуации складываются при проведении досмотра, дополнительного досмотра, повторного досмотра как на границах объектов, так и при патрулировании территорий объектов группами быстрого реагирования, в процессе выявления и задержания потенциальных нарушителей. Это связано с тем, что досмотр производится в непосредственной близости от потенциального нарушителя, а внимание сотрудника сил безопасности в этой ситуации направлено преимущественно на обследуемый предмет. В таких условиях требуется обеспечение эффективной защиты сотрудника сил безопасности с использованием специальных средств.
Другие, плохо прогнозируемые, ситуации складываются в процессе пресечения противоправных действий и массовых беспорядков. Их участники проходят специальную подготовку по методикам иностранных спецслужб и хорошо оснащены. Силовое взаимодействие с представителями криминала, наиболее неадекватными и агрессивными фанатами футбола, фашистами и экстремистами в этом случае происходит как на ближней, так и на средней дистанции, с использованием любых средств против представителей правопорядка.
На защитные средства силовых структур при этом воздействует целая группа кинетических ударников, как подручные предметы – метательные, колющие, режущие, в том числе пиротехнические изделия, "коктейли Молотова", так и специальные виды травматического нелетального оружия и др. Сейчас имеется целый ряд средств индивидуальной защиты, проводятся исследования инновационных направлений их разработки на основе новых материалов, композитов.
Из практики и экспертных исследований известно, что при динамических воздействиях с кинетической энергией более 100 Дж при использовании определенной категории бронежилетов (тканевых 1–2 класса) из-за эффекта запреградного ударного выпучивания на теле человека могут оставаться ссадины, гематомы, переломы, а также возникать повреждения внутренних органов разной степени. Следовательно, требуется дополнительная защита. В области легитимной гражданской деятельности (детские военно-спортивные игры, спортивный тренинг, альпинизм, разного рода занятия с высокой степенью вероятности ударных воздействий на грудь, падений человека на грудь), где используются предметы – кинетические ударники, также рекомендуется применение ударостойкой защиты.
Рис. 1. Средняя величина нагрузки на ребро
По характеру запреградных воздействий на бронежилет выделяются различные классы, типы, физические, механические и свойственные характеристики показателей и ударов по бронежилету, а также показатели удержания бронежилетом проникающих предметов, в том числе величина запреградного эффекта.
Основной класс – воздействие боевого нарезного огнестрельного оружия. Характерен для гражданских массовых беспорядков с ожидаемым применением оружия, локальных разовых спецопераций захвата, военных фронтов столкновений. Высокая кинетическая энергия пули при формальном непробитии пулестойкого бронежилета, но мощном запреградном воздействии может привести к потере боеспособности человека.
Этот класс формируется результатами действия поражающих элементов боеприпасов массового поражения и образования вторичных осколков. Вторичные высокоэнергетические осколки образуются от пробития преград, за которыми находится человек. Осколочное поражающее действие возрастает в зависимости от уровня кинетической энергии ударника, скорости, расстояния и направления удара (лобовой максимальный – скользящий рикошет минимальный).
Опасность подобного рода воздействий возникает для человека в "мягком" многослойном кевларовом бронежилете, способном противостоять пистолетной пуле и удару ножа, но легко проминающемся под действием тяжелого молотка, кастета, топора, дубины, обрезка арматуры, стальной трубы, цепи и др. весьма опасно воздействие массивных предметов (камней, кирпичей, железных обломков, стеклянных бутылок) при броске с большой силой с малых дистанций. Мощные и глубокие проминающие удары особенно опасны при попадании в область сердца – они могут нарушить или остановить сердечную деятельность. Мягкий кевларовый 38-слойный бронежилет в висячем свободном состоянии удерживает удар пули патрона калибра 7,62 х 39 мм, который считается третьим по мощности среди всех автоматных патронов и одним из самых распространенных и массовых в мире, но может быть легко проколот шилом, заточкой, стилетом.
В целом средства защиты от кинетических воздействий, обеспечивающие защиту от ударов со скоростями менее 100 м/с, аналогичны пулестойкой и противоосколочной броне. Наиболее часто защита от высокоскоростных кинетических ударников конструируется с применением материалов с повышенными прочностными характеристиками, что в случае индивидуального использования не снимает проблему динамического запреградного эффекта от кинетического ударника. Повышение эффективности защиты возможно за счет задействования факторов, отклоняющих направление удара, – это периодически переменная конфигурация поверхности, соответственно толщины, и, например, введение в структуру гофрированного слоя. Защита другого типа основана на создании неоднородности структуры материала путем введения в композицию высокотвердых элементов, она имеет верхний слой, дробящеотклоняющий ударник, состоящий из отдельных корундов в виде цилиндров с выпуклым торцом. Предлагается также в ударостойкие конструкции добавить элементы, увеличивающие инерцию проникания ударника, – будет получен эффект присоединенной массы торможения за счет отрывающихся масс элементов брони при соударении с пулей, осколком и др.
Бронежилет из арамидной ткани, гарантированно удерживающий пулю за счет натягивания структуры волокна и вытягивания пупком сильно назад, не защищает от сквозного прокола заточкой, шилом, стилетом. При ударе колющее острие раздвигает волокна ткани, ткань же работает на растяжение, разрыв, срезание. При проколе ткань начинает вести себя по-другому, нештатно, поэтому перестает "держать". Тот же эффект наблюдается в конструкции защиты в виде металлической чешуи: лезвие холодного оружия скользит по выпуклой поверхности чешуи и может нанести скользящий удар. Для комплексной противоударной защиты и исключения проколов нужны материал и конструкция с необходимой жесткостью. Минус подобного решения в том, что жесткий каркасный нагрудный щиток будет несколько стеснять движение, однако он исключает проколы и смягчает фронтальные мощные механические удары (в грудь ломом, арматурой, колом, топором).
Предлагаемая конструкция защитного щитка как самостоятельного изделия или подкладного под бронежилет базируется на принципах перевода точки приложения величины энергии кинетического импульса в плоскость приложения этой же силы. Используется принцип механического перераспределения одной и той же кинетической импульсной нагрузки из точки внешнего приложения на перераспределенную большую площадь с минимальной, заведомо расчетно безопасной остаточной энергией внутренней пластины, прилегающей к человеку. Предлагаемый принцип реализуется через механическую конструкцию трехуровневого (трехпластинчатого) перевода и перераспределения.
Здесь заложено одновременно три физико-механических принципа: принцип работы трубы на изгиб, принцип работы рессоры, принцип работы арки. Результат достигается за счет конструирования защиты в виде многослойной арочной системы, выполненной из последовательно расположенных пластин, каждая последующая увеличивается в размере относительно предыдущей. Каждая пластина в слое изготовлена в виде сегмента-арки. Чем выше стрела сегмента-арки, тем большую сосредоточенную нагрузку она выдерживает. При этом сила удара перераспределяется на ребра нижележащей пластины и в меньшей степени переходит в площадное напряжение при смыкании распрямляющихся пластин. Получим среднюю величину нагрузки на ребро с изменяющимся коэффициентом от ki до ri в зависимости от величины первичного усилия удара Р и от места удара.
Весь арочно-рессорный полусферический пакет очень хорошо работает на поперечный излом или изгиб, как обычная коробчато-трубчатая конструкция. все три конструкционных принципа действуют одновременно. Экспериментальная проверка такого щитка на механический фронтальный центровой удар показала отличные результаты. Даже под ударом острием лезвия топора с энергией в ~300 Дж – ни малейшего изгиба пакета на поперечный излом.
Величина прогиба всего арочного пакета достаточно четко ограничивается с фронтальной и внутренней стороны. С одной стороны, прогиб должен быть большим пружинящим, чтобы спружинить удар, а не сработать на пластификацию, с другой стороны прогиб не должен быть очень большим в сторону человека – пойдут травмы.
Каждая пластина в пакете обладает собственным независимым свободным ходом и не должна быть жестко ограниченной в движении соседними пластинами. из-за различия в размерах, размерах оснований арок, арочной жесткости каждой пластины арочные пластины в пакете должны иметь свободное смещение-скольжение относительно друг друга на ту величину, какую задает общая энергия удара и передаточная энергия между ними.
Подобная конструкция в принципе работает как рессорная система. Нижняя пластина, опирающаяся на тело человека в обмундировании, подобрана по размерным характеристикам так, что края при внешнем нагружении не врезаются и не травмируют, а скользят и практически огибают защищаемый объект.
В целом механическая система разработанной защитной конструкции обеспечивает минимизацию запреградного действия ударной локализованной нагрузки. Принимаемая щитком сосредоточенная энергия глубокого проникновения переводится им же в собственную энергию всей площади неопасного упругого напряжения. За счет подобранных соотношений размеров арок и их крутизны механически перераспределяется и переводится напряжение малой площади опасного глубокого проникновения в напряжение всей площади с выровненной неопасной малой величиной упругой (пружинной) деформации всей опорной пластины конструкции.
На основе проведенных исследований изготовлен опытный образец, выполненный в виде законченного самостоятельного изделия, надеваемого через голову на лямку. Имеет поясную эластичную застежку. Позволяет регулировать высоту закрепления щитка на теле и плотность прилегания к телу. Возможно надевание сразу двух щитков: один на грудь, второй на спину. может надеваться только на спину или можно надеть два спереди. любая комплектация и применение.
Изготовленные опытные образцы ударостойкой защиты арочной пластинчатой трехслойной конструкции трубчатого типа, пакетной рессорной сборки, в виде щитка с минимизацией запреградного эффекта, предназначены для индивидуального применения. Конструкция выполнена из легкого высокопластичного и хоpошо дефоpмиpуемого титанового сплава ВТ 1-0 с хорошей механической жесткостью и ударной вязкостью.
Проведены испытания опытных образцов на ударостойкость к удару топора с энергией удара 300±15 Дж по 1 классу защиты в соответствии с ГОСТ Р 51242-98 и ГОСТ 30826–2001. Испытательное оборудование аттестовано. в испытаниях использован имитатор человеческого тела за ударостойкой защитой.
По факту экспериментальные результаты показали, что с помощью фоторегистрации определены динамические прогибы и путем инструментального измерения – пластические. В экспериментальной части работы установлено, что арочный трехпластинчатый щиток запреградного эффекта не дает. При попадании ударника арка щитка разгибается на 10–15 мм, безопасно отводит режущие края от тела человека.
Проведены эксперименты по определению степени снижения предложенной ударостойкой конструкцией запреградного эффекта при выстреле оболочечными пулями со свинцовым сердечником патрона 9х19 мм Luger пистолета МР-446С "викинг" (Россия). Начальная скорость пули 410–435 м/с, масса пули 7,5 г, кинетическая энергия 485–505 Дж. Проведение такого исследования обусловлено тем, что высокая энергия удара по тканевым бронежилетам 1 и 2 класса защиты (по ГОСТ Р 51112-97) зачастую приводит к травмам, начиная от динамического шока и до гематом и переломов костей. Соответственно, требуется дополнительная демпфирующая защита.
В результате выстрела из пистолета "викинг" на расстоянии 5 м по вышеупомянутым бронежилетам имеем сквозное пробитие бронежилета и свидетеля из пластилина толщиной 25 мм. Выстрел в бронежилет и арочную конструкцию под ним хотя и дает сквозное пробитие, но без упругой деформации арочной конструкции и торможения пули в поверхности свидетеля, практически без запреградного отпечатка пули.
Такая защита реализуется за счет применения полукоробчатой арочной рессорной многослойной конструкции с последовательным расположением листов, вложенных друг в друга, изогнутых по арочному радиусу, последовательно перераспределяющих и уменьшающих внешнюю ударную нагрузку от листа к листу. Рессорные листы щитка не соединяются намертво между собой. Зазоры между листами заполнены эластичным клеящим материалом или межкарманной тканью. Ударостойкий щиток как дополнительная защита за бронежилетом позволяет повысить сопротивляемость внешней ударной нагрузке от ударных воздействий тяжелыми предметами (топором, кувалдой, битой, кастетом, обрезками арматуры или трубы, от бросков бутылок, камней), ударов колющих предметов и от пуль стрелкового оружия.
Такой ударостойкий щиток может применяться в МВД, армейских подразделениях и охранных структурах как самостоятельная противоударная защита от метания предметов и колюще-рубящего оружия и как дополнительная защита пулестойких бронежилетов для понижения запреградного давления и исключения его последствий. Вышеописанный анализ практики и результатов экспертных исследований обеспечения эффективной защиты сотрудников сил безопасности с использованием специальных средств необходимо использовать как пример в процессе разработки и других компонентов систем безопасности. В современных условиях крайне необходимо обеспечить эффективную защиту сил правопорядка, с использованием инновационных материалов, технологий и проектных решений на их основе. Понимание "тонкостей работы" отдельных видов средств защиты позволит в условиях гибридной войны разработать новые человекосберегающие тактики силового противоборства при осуществлении правоохранительной деятельности.