BRPI0608942A2

BRPI0608942A2 - painel blindado de proteção contra projéteis e elemento de blindagem cerámico

Info

Publication number: BRPI0608942A2
Application number: BRPI0608942-9A
Authority: BR
Inventors: Andrew George Baxter; Ross Adam Buchanan Jones; Thomas Paul Stuart
Original assignee: Uk Secr Defence
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2010-11-16
Also published as: US20090078109A1; AU2006228310B2; IL186170A0; RU2378601C2; CN101151502A; CN101151502B; US8833229B2; GB2452770A8; GB2452770A; WO2006103431A1; GB2452770B8; EP1864075B1; ZA200708031B; GB2452770B; CA2602420A1; BRPI0608942B1; GB0718044D0; PL1864075T3; CA2602420C; AU2006228310A1

Abstract

PAINEL BLINDADO DE PROTEçãO CONTRA PROJéTEIS E ELEMENTO DE BLINDAGEM CERAMICO. A invenção trata de um painel de blindagem para oferece proteção contra projéteis. A presente invenção refere-se a um painel de blindagem compreendendo uma camada de elementos de blindagem cerâmicos hexagonais (10) dotados de dispositivos espaçadores na forma de orelhas (12, 14, 16, 18, 20, 22) que se situam sobre o lado do elemento de blindagem cerâmico (10) e dispostos para cooperar com elementos de blindagem cerâmicos adjacentes (100, 200, 300, 400, 500, 600) e formam uma ligação de ligação no espaço (48) entre os elementos.

Description

"PAINEL BLINDADO DE PROTEÇÃO CONTRA PROJÉTEIS EELEMENTO DE BLINDAGEM CERÂMICO"

A invenção refere-se a um painel blindado. Maisespecificamente, a invenção refere-se a painéis de blindagem que oferecemproteção contra projéteis.

A blindagem de material cerâmico consistindo de painéis, quesão montados a partir de elementos de cerâmica individuais é conhecida natécnica para oferecer proteção contra projéteis. Os painéis de blindagemcerâmica da técnica anteriormente existente são constituídos de elementos decerâmica tendo uma forma de elemento básico montado em um conjunto. Osmateriais cerâmicos são muito duros e fisicamente estáveis tornando osmesmos altamente resistentes a fusão, flexão, estiramento, corrosão oudesgaste. Cerâmica é conhecida, por exemplo, ser usada em blindagem,isoladores e juntas de prótese e pode ser produzida de óxido de alumínio(alumina), por exemplo. A forma do elemento de cerâmica básica pode ser ade um cilindro, esfera, ou ladrilho (por exemplo, quadrado ou hexagonal).

A absorção de momentum e energia cinética é importante nablindagem cerâmica por duas razões. Primeiramente para prevenir dablindagem por um projétil e em segundo lugar, assegurar que o momentum eenergia cinética sejam absorvidos de tal maneira que a funcionalidade dablindagem não seja comprometida para impactos subseqüentes. O pedido depatente inglesa GB 21 49482a descreve a aplicação de uma placa ou filme dematerial sintético para absorver energia na forma de ondas de choque em ummaterial a prova de projéteis. A técnica anterior apresenta a desvantagem deque o material para absorver energia tem de ser adicionado separadamente aopainel.

No pedido de patente inglês GB2147377A os elementos sãoconjuntamente dispostos em forma de mosaico e ligados com uma contrachapa por um adesivo. Um adesivo é distribuído entre os elementosassentados na patente européia EP0843149B1. Para que o adesivo fluauniformemente e seja distribuído por igual em uma disposição compacta faz-se necessária a existência de um espaçamento entre os elementos. Oselementos que estão em contato habilitam energia na forma de ondas dechoque a se propagar através de elementos adjacentes. Isto é, a energiaproveniente de um projétil e transferida para um elemento no painel eadicionalmente transferida entre os elementos em contato. Onde os elementosentram em contato a energia se propaga através do painel como se o painelfosse um grande elemento integrado.

A patente européia EP0843149B1 apresenta a desvantagem dapossibilidade da existência de um vazio relativamente grande entre oselementos não preenchido com adesivo ou material cerâmico, particularmenteonde esferas são usadas como a forma do elemento da técnica anteriormenteexistente. Esta desvantagem ocorre devido à geometria do segmento edistribuição de adesivo irregular dentro da estrutura usada para montar opainel. A patente US 3 523 057 tenta superar o problema da existência de umvazio entre os elementos preenchendo os vazios intersticiais com esferasesféricas menores. Esta técnica tem a desvantagem do painel não oferecer umcorrespondente aumento em desempenho associado com o aumento em pesoda blindagem devido à adição de pequenas esferas esféricas.

Os painéis da técnica precedente, tais como aqueles na patenteeuropéia EP 0843149B1 sã constituídos de elementos dotados de uma faceinferior perfilada, que habilita o adesivo a fluir e torno do lado inferior doelemento. O dispor de uma face inferior perfilada sobre o elemento apresenta adesvantagem de a energia ser dissipada através de uma área da contra chapa maiorque a área superficial da seção transversal do elemento. Quando a contra chapa éproduzida de plástico reforçado com fibra de vidro (GFRP) a contra chapa falhade uma maneira progressiva, com cada fibra falhando sob compressão ou traçãoquando o perfil da face inferior configurada do elemento ligado com o adesivodeforma a reticula de fibras da contra chapa. Tanto maior o raio da face inferiorperfilada do elemento, tanto mais pronunciado o efeito sobre a superfície maior dacontra chapa.

Construções com grandes ladrilhos, tais como aquelas do pedidode patente britânico GB214977A oferecem uma capacidade insatisfatória para finsde recepção de múltiplos impactos. Grandes ladrilhos são usualmente destruídosquando atingidos por um projétil e energia é transferida para ladrilhos adjacentes,potencialmente causando fraturas nestes ladrilhos. A energia é tambémtransmitida através da espessura do ladrilho, e se este é ligado com uma contrachapa, pode induzir o desprendimento da contra chapa dos ladrilhos receptores doimpacto e adjacentes. Completa destruição dos ladrilhos deixa uma grande dopainel desprovida de camada de material cerâmico e assim proteção reduzida casoo painel volte a ser atingido na mesma vizinhança.

A presente invenção trata de um painel blindado compreendendouma camada de elementos de blindagem cerâmicos e dispositivos de espaçamentocaracterizado pelo fato de que os dispositivos de espaçamento compreender umaorelha sobre um lado de um elemento de blindagem cerâmico disposto paracooperar com um elemento de blindagem cerâmico adjacente. Um elemento é umobjeto tridimensional tendo duas faces substancialmente opostas entre si e tendopelo menos três lados reunindo as faces. Alternativamente, as duas faces podemser circulares e ligadas por um lado.Uma orelha é uma protuberância seestendendo de um lado de um elemento cerâmico. Os dispositivos espaçadoresproporcionam um espaçamento substancialmente uniforme para formação de umalinha de ligação entre lados de elementos de blindagem adjacentes no painel. Umalinha de ligação é uma camada de material entre lados de elementos de blindagemcerâmicos adjacentes.

Na presente invenção, o material usado para linha de ligação é umadesivo.

Uma modalidade da invenção utiliza uma forma de elementohexagonal que incorpora uma orelha sobre cada lado do elemento hexagonal.Quando o elemento de blindagem cerâmico é girado em 60° através do eixogeométrico de simetria da seção transversal hexagonal do elemento de blindagemcerâmico, a posição das orelhas sobre o elemento de blindagem cerâmico ésubstancialmente a mesma. As orelhas podem constituir uma parte integrada doelemento moldado como parte do elemento. Esta forma de elemento com orelhasintegradas tem a vantagem da montagem dos elementos de blindagem cerâmicosser simplificada. Quando um painel está sendo montado, os elementos sãoconfigurados como um mosaico. A simetria hexagonal dos elementos significaque os elementos podem ser montados no conjunto com um mínimo esforçorequerido para a correta orientação para assegurar a formação de um mosaico.

Orelhas moldadas sobre os lados dos elementos proporcionamespaço para uma linha de ligação uniforme controlada entre os elementosequivalente à largura da orelha. Uma linha de ligação uniforme entre os elementoslimita a transferência de energia para elementos adjacentes proporcionando ummeio para absorção de energia. Os conjuntos esféricos tradicionais não têm a linhade ligação uniforme realizada pelo emprego de um elemento com orelhasmoldadas. Na invenção, devido à redução na transferência de energia entreelementos, existe uma alta probabilidade de que os elementos de blindagemcerâmicos permaneçam intactos e elementos de blindagem cerâmicos adjacentespermaneçam ligados com a contra chapa. As propriedades amortecedorasintrínsecas do painel têm a vantagem de que uma placa ou película de materialsintético para amortecimento não tem de ser adicionada separadamente, como, porexemplo, na GB 2149482A.

A invenção apresenta a vantagem adicional de que as orelhasseparam os elementos adjacentes por igual, assim o requisito de um dispositivoespaçador independente entre cada elemento pode ser eliminado. As orelhas sobreo elemento e o espaçamento proporcionado entre os elementos facilita a infusãode adesivo in situ e permite para o adesivo ser distribuído uniformemente entre oselementos sem quaisquer vazios. A configuração do elemento tem a vantagem denão haver necessidade da adição de material extra para preencher vaziosintersticiais entre elementos, como por exemplo, as pequenas esferas na patenteUS 3 523 037.

O peso é uma consideração importante na blindagem porque afetaa mobilidade do usuário. A massa do painel compreendendo os elementoshexagonais tem a mesma massa equivalente àquela dos painéis da técnicaanteriormente existente, assim mantendo o peso do pacote total. A avaliação deum painel de acordo com a invenção contra um painel equivalente na técnicaanteriormente existente mostra um aperfeiçoamento na proteção balística. Isto tema vantagem de um maior nível de proteção ser alcançado enquanto mantendo omesmo peso de pacote total como em um painel da técnica anterior.

Em uma modalidade preferencial da invenção, o elemento temuma face inferior plana. Isto limita o fluxo de adesivo em torno do lado inferior doelemento. A face inferior plana. Isto restringe o fluxo de adesivo em torno do ladoinferior do elemento. A face inferior plana produz uma vantagem no modo depane do painel. A face inferior plana corta através das fibras de vidro da contrachapa em vez de distorcer a retícula de fibras na contra chapa. A distorção daretícula de fibras compromete a integridade da contra chapa. O corte através dacontra chapa evita as desvantagens de elementos com uma face inferior perfilada,como na patente européia EP 0843149B. Além disso, a existência de orelhas sobreo elemento proporciona um plano preferencial de deslocamento para o elementodanificado se deslocar através do conjunto,

A vantagem de dispor de uma face inferior plana sobre oelemento, que mantém a integridade da contra chapa, combinada com a vantagemdas propriedades amortecedoras intrínsecas do painel de blindagem constituído deelementos hexagonais, produz uma vantagem adicional pelo fato de que odesempenho do painel de blindagem no caso de múltiplos impactos ser aumentadoquando maior extensão do painel e da contra chapa permanece intacta parasubseqüente impacto de projéteis.

Com referência às figuras, a invenção é descrita:

A figura 1 é uma vista em perspectiva de um elemento deblindagem cerâmico da invenção;

A figura 2 é um diagrama de um conjunto de elementos deblindagem cerâmicos hexagonais;

A figura 2a é um diagrama de detalhe de uma seção do conjuntomostrando a cooperação de dois elementos;

A figura 3 é uma vista rota do interior do painel de blindagemutilizando o conjunto hexagonal da figura 2.

A figura 1 mostra um elemento de blindagem cerâmico 10. Oelemento de blindagem cerâmico 10 tem uma configuração hexagonal em seçãotransversal ao contemplar-se o elemento na direção indicada por Ζ. O elemento deblindagem cerâmico 10 tem orelhas 12, 14, 16, 18, 20, 22 de cada lado doelemento de blindagem cerâmico. O elemento tem uma face inferior plana 2 euma face superior convexa 26.

A face superior convexa atua para dissipar a energia resultante doimpacto inicial do projétil sobre uma maior área do que se o elemento tivesse umaface superior plana.

A figura 2 mostra um conjunto de elementos de blindagemcerâmicos compreendendo o elemento 10 e elementos idênticos 100,20,200, 400,600. O conjunto hexagonal é disposto de tal maneira que as orelhas 12,14, 16,18,20, 22 sobre o elemento de blindagem cerâmico 10 cooperam com elementos deblindagem cerâmicos adjacentes 100, 200, 300, 400, 500, 600. As orelhas 101,201, 301, 401, 501, 601 sobre elementos adjacentes 100, 200, 300, 400, 500, 600são dispostas para situarem-se sobre a metade oposta dos lados dos elementos deblindagem cerâmicos adjacentes 100, 200, 300, 400, 500, 600 do elemento deblindagem cerâmico 10. Existe um espaço contínuo 48 no interior conjunto deelementos hexagonais entre os lados elementos permitindo o fluxo de adesivo eingresso e formação de uma camada de adesivo entre os lados dos elementos.

A figura 2a mostra um detalhe de uma seção do conjunto deelementos hexagonais mostrando a cooperação de dois elementos. Aqui a linha Xatravés do centro dos lados 11 e 111 define as metades esquerdas e as metadesdireitas dos lados 11 e 111. Da perspectiva do elemento de blindagem cerâmico10, o elemento de blindagem cerâmico 10 tem uma orelha 14 na metade direita dolado 11 cooperando com a metade esquerda isenta de orelha oposta do elementode blindagem cerâmico adjacente 100. Da perspectiva do elemento de blindagemcerâmico 100 o elemento de blindagem cerâmico 100 tem uma orelha 101 sobre ametade direita do lado 111, cooperando com a metade esquerda isenta de orelhaoposta de elemento adjacente 10.

Um número de elementos de blindagem cerâmicos são montadospara cooperar como na figura 2a para formar um painel inteiro em disposiçãohexagonal compacto como na figura 2. Uma moldura de confinamento 32 é usadapara manter os elementos de blindagem cerâmicos individuais em posiçãoenquanto sendo instalado. Na fabricação, quando o conjunto hexagonal écompletado para formar um painel completo no quadro de confinamento32,adesivo adicional (indicado como 62 na figura 3) é vazado sobre o painel. Oespaço entre os elementos 48 facilita o ingresso do adesivo e resulta em uma linhade ligação entre os elementos. Quando o completado, o painel é parcialmentecurado para habilitar um manuseio mais fácil. A moldura de confinamento 32 éremovida após a fabricação.

Um painel standard conforme descrito acima contém pontos defixação para fixar o painel ao artigo a ser protegido. Os painéis são montados paraincluir elementos de fixação (não mostrados). Os elementos de fixação sãoessencialmente hexágonos de aço modificados dotados das mesmas dimensões deum elemento de blindagem cerâmico, adaptado para facilitar uma cavilharosqueada e adaptados para habilitar orelhas de elementos adjacentes a cooperarcom o elemento de fixação. Os elementos de fixação são incorporados ao painelem qualquer posição, a posição sendo determinada previamente à montagem dospainéis.

A figura 3 mostra uma vista rota do interior do painel deblindagem da figura 2. O painel consiste de uma contra chapa 60 com elementosde blindagem cerâmicos 100 e 200 aderidos à contra chapa 60 por uma camada deadesivo 52. O material da contra chapa é material plástico reforçado por fibras devidro (GFRP). O adesivo usado para ligar o material cerâmico com a contra chapa52 e que foi vazado obre os elementos de blindagem cerâmicos 62 formar a linhade ligação pode ser o mesmo ou diferente. Um exemplo de adesivo apropriadopara as finalidades do conjunto de painel seria de resina epoxídica enrijecida. Aspropriedades do adesivo devem ser de pelo menos uma e de preferência de todasas seguintes:

• Oferecer uma ligação de alta qualidade tanto com a contra chapacomo com o material cerâmico;

• Ter uma viscosidade suficiente para habilitar o adesivo a ser deescoamento livre,

assegurando a ausência de vazios entre os elementos deblindagem cerâmicos;

• Ser curado a uma consistência de borracha dura ou de compostotermorrígido;

• Requerer somente uma cura à temperatura ambiente ou umapós-cura a uma temperatura não superior a 50°C.

Quando curado, o painel (com a moldura de confinamento 32removida) é encapsulado em um invólucro de aramida e/ou de plástico reforçadocom fibra de vidro 64.

Claims

1. Painel de blindagem para proteção contra projéteiscompreendendo uma camada de elementos de blindagem cerâmicos e umdispositivo espaçador caracterizado pelo fato de que os dispositivosespaçadores compreende uma orelha sobre um lado de um elemento deblindagem cerâmico disposto para cooperar com um elemento de blindagemcerâmico adjacente.

2. Painel de blindagem de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o dispositivo espaçador proporciona umespaçamento substancialmente uniforme para uma linha de ligação entre oslados do elemento de blindagem cerâmico e os lados dos elementos deblindagem cerâmicos adjacentes.

3. Painel de blindagem de acordo com a reivindicação 1 oureivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o elemento de blindagemcerâmico tem uma orelha sobre cada lado.

4. Painel de blindagem de acordo com a reivindicação 3,caracterizado pelo fato de que as orelhas sobre cada lado de um primeiroelemento de blindagem cerâmico são dispostas para se situar inteiramentesobre uma metade dos lados do primeiro elemento de blindagem cerâmico, asorelhas sobre lados adjacentes dos elementos de blindagem cerâmicosadjacentes são dispostas para situarem-se inteiramente sobre a metade opostados lados adjacentes dos elementos de blindagem cerâmicos adjacentes.

5. Painel de blindagem de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato de que as orelhas sobre o primeiro elemento deblindagem cerâmico não estão em contato com as orelhas sobre os elementosde blindagem cerâmicos adjacentes.

6. Painel de blindagem de acordo com a reivindicação 5,caracterizado pelo fato de que os elementos de blindagem cerâmica sãomoldados e as orelhas formarem uma parte integrante dos mesmos.

7. Painel de blindagem de acordo com a reivindicação 6,caracterizado pelo fato de que o elemento de blindagem cerâmica tem pelomenos uma face plana.

8. Painel de blindagem de acordo com a reivindicação 7,caracterizado pelo fato de que o perfil do elemento de blindagem cerâmicotem uma seção transversal hexagonal.

9. Painel de blindagem de acordo com a reivindicação 8,caracterizado pelo fato de que o elemento de blindagem cerâmico quandogirado 60° através do eixo de simetria da seção transversal hexagonal doelemento de blindagem cerâmico a posição das orelhas sobre o elemento deblindagem cerâmico é substancialmente a mesma

10. Elemento de blindagem cerâmico tendo um dispositivoespaçador caracterizado pelo fato de que o dispositivo espaçador compreendeuma orelha sobre um lado de um elemento de blindagem cerâmico dispostapara ser suscetível de cooperar com um elemento de blindagem cerâmicodisposto adjacente ao mesmo.

11. Elemento de blindagem cerâmico de acordo com areivindicação 10, caracterizado pelo fato de que tem uma orelha de cada lado.

12. Elemento de blindagem cerâmico de acordo com areivindicação 11, caracterizado pelo fato de que é moldado e as orelhasformam uma parte integrante do mesmo.

13. Elemento de blindagem cerâmico de acordo com areivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o perfil desse elemento deblindagem cerâmico tem pelo menos uma face plana.

14. Elemento de blindagem cerâmico de acordo com areivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o perfil desse elemento deblindagem cerâmico tem uma seção transversal hexagonal.

15. Elemento de blindagem cerâmico de acordo com areivindicação 14, caracterizado pelo fato de que este elemento de blindagemcerâmico quando girado em 60° através do eixo de simetria da seçãotransversal hexagonal do elemento de blindagem cerâmico, a posição dasorelha sobre o elemento de blindagem cerâmico ser substancialmente amesma.

16. Painel de blindagem caracterizado pelo fato de que éconstruído e disposto substancialmente conforme precedentemente descrito ecomo ilustrado nos desenhos.

17. Elemento de blindagem caracterizado pelo fato de que éconstruído e disposto substancialmente conforme precedentemente descrito ecomo ilustrado nos desenhos.