В современном мире растёт потребность в многофункциональном защитном снаряжении, применимом не только в военной сфере, но и в гражданских условиях — при чрезвычайных ситуациях, в туризме и спасательных операциях. Разработка универсальной конструкции из доступных материалов позволяет создать устройство, способное заменить несколько видов снаряжения одновременно. Это делает проект востребованным как для профессионалов, так и для обычных людей в экстремальных условиях.

В своей работе я хочу поделится опытом создания прототипа щита, конструкция которого позволяет адаптировать его под различные сферы применения и типы активности.

На первом этапе работы мне необходимо было решить несколько задач: выбрать материалы для изготовления щита, определить необходимое число слоев материала и их последовательность, произвести необходимые расчеты.

Для того, чтобы выполнять свою основную, защитную функцию, щит должен выдерживать определенные виды нагрузок и иметь оптимальный вес.

Для изготовления прототипа щита я выбрал следующие материалы: пластик, сталь и стекловолокно. Каждый из этих материалов обладает своими свойствами, сочетание которых, на мой взгляд, может обеспечить максимальную защиту.

Для определения оптимального количества слоев для моего будущего изделия я провел анализ выбранных материалов и пришел к выводу, что щит будет иметь четыре слоя. Первый слой — сталь — затупляет ударник и распределяет нагрузку. Пластик в середине — вязко поглощает основную энергию. Стекловолокно перед тыловой сталью — финальный жёсткий барьер с высокой прочностью на срез. Сталь сзади — ловит осколки и даёт опору. Такой порядок слоев можно считать оптимальным, так как он обеспечивает выполнение необходимых функций: затупление → вязкое поглощение → твёрдый барьер → фиксация.

На следующем этапе работы я произвел расчеты максимальной кинетической энергии, которую способна выдержать конструкция.

При пробитии каждого слоя совершается работа по преодолению силы сопротивления на пути, равном толщине слоя. Считая, что сила постоянна и равна на протяжении всего слоя, работа по разрушению каждого слоя:

Тогда полная работа, необходимая для сквозного пробития всех четырёх слоёв (т. е. энергия, которую должен иметь ударник для полного пробития), равна сумме работ по каждому слою:

Вычислим каждую работу:

— Слой 1: .

— Слой 2: .

— Слой 3: .

— Слой 4: .

Суммируем:

Таким образом, максимальная кинетическая энергия, которую способна поглотить конструкция без сквозного пробития (ударник остановится внутри, не пройдя все слои), равна 1294 Дж. Это соответствует, например, энергии пули массой 10 г, летящей со скоростью около 509 м/с.

Расчеты показали, что выбор класса защиты — это всегда компромисс: чем выше уровень, тем тяжелее и дороже броня. Удобство брони, ее долговечность и устойчивость к внешним факторам напрямую зависит от применяемых материалов. Даже если броня не пробивается, то необходима хорошая система амортизации, так как удар может причинить вред.

Процесс создания прототипа щита начался с разработки схемы (рис.1). Рассчитав размеры будущей конструкции, я приступил к работе с материалами.

Рис. 1. Схема щита

В первую очередь из листа оцинкованной стали толщиной 1 мм я вырезал по размерам лицевую часть щита. Для придания жесткости всей конструкции был изготовлен металлический каркас. Соединения ребер жесткости между собой осуществлялось с помощью сварки.

Второй слой щита я изготовил из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ). Вырезанные пластиковые заготовки я закрепил в каркасе с помощью термоклея.

Для изготовления третьего защитного слоя я использовал арамидные волокна. После раскроя стекловолокна согласно размерам, полученная заготовка была прошита тканью по периметру. В полученных слоях я проделал отверстие размером 150х100 мм, с помощью лобзика — в пластике, и угловой шлифовальной машины — в металле.

Для плотного стягивания всех защитных слоев я решил использовать болтовое соединение. Для этого я просверлил в полученной конструкции 10 отверстий для болтов.

Для последнего слоя я также использовал оцинкованную сталь. После чего, используя болтовое соединение, я завершил сбоку конструкции. Для покраски щита была выбрана краска оливкового цвета. По периметру щит был обклеен резиной, а в подготовленное отверстие вставлено оргстекло (рис. 2).

Рис. 2. Лицевая часть универсального щита

Для удобства фиксации щита на плечах на внутренней его части предусмотрена система ремней из брезентовой ткани (рис. 3).

Рис. 3. Внутренняя часть универсального щита

Разработанный прототип универсального щита может быть использован по прямому назначению в армейских и силовых структурах, в туризме — в качестве лежака или части палатки, в службе спасения как носилки.

Литература:

1. Свойства сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ, UHMWPE) [Электронный ресурс] // PE1000.ru: все о полимерах. — Режим доступа: https://www.pe1000.ru/svoystva.html (дата обращения: 16.03.2026).
2. Юров Д. Секрет неуязвимости: как создается штурмовая броня для спецназа. / Д. Юров [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://tvzvezda.ru/news/201602220824–8ctu.htm (дата обращения: 16.03.2026).