CN1082655C - 复合装甲板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于吸收并耗散来自高速穿甲弹(12)的功能的复合装甲板(28)，板(28)包括一单个的高密度陶瓷团粒(18)内层，团粒用固化的材料(16)直接粘接并按板的形状保持，以使团粒(18)都按多个相邻的排粘接在一起，其特征为，团粒有至少为93%的Al2O3含量和至少为2.5的比重，大部分团粒(18)各自都有至少一个长度至少为3mm的轴线，并且都用上述固化的材料按单个的相邻排的内层粘接在一起，其中，多数每个团粒(18)都与至少4个相邻的团粒直接接触，同时，固化的材料(16)和板(28)都是弹性的。

Description

复合装甲板
本发明涉及复合装甲板。更具体一些，本发明涉及一种装甲板，它提供可被使用者穿戴的重量轻的弹道保护，同时提供用于保护轻型和重型移动设备和车辆，以抵抗高速穿甲弹或碎片的弹道保护。本发明还涉及一种制造上述板的方法。
关于保护性装甲板，有四种主要的考虑。第一种考虑是重量。用于重型的但是可移动的军用设备如坦克和大型船只的保护性装甲是已知为人所知的。这种装甲通常包括厚的合金钢层，它意图提供抵抗重型和爆炸性的飞弹。不过，即使在重型设备中，减少装甲的重量也是有利的，因为它减少了车辆的所有零件上的应力。此外，这种装甲很不适合于像小汽车、吉普车、轻型船或飞机这样的其运行性能受到具有超过几毫米厚度的钢板的影响的轻型车辆，这是因为，每一毫米的钢都会加上一个7.8kg/m2的重量系数。
用于轻型车辆的装甲希望能防止任何类型的子弹穿透、即使当子弹以700～1000m/s的速度冲击时，不过，由于重量的限制，难于保护轻型车辆，使之能抵抗小直径例如12.7和14.5mm的穿甲弹，这是因为，抵抗这种飞弹的标准装甲的重量甚至能损害这种车辆的机动性和运行性能。
第二种考虑是成本。过分复杂的装甲布置，特别是完全取决于合成纤维的布置，可成为整个车辆成本的相当大的部分，并可使其制造成为无利可图的。
装甲设计中的第三种考虑是紧凑性。厚的装甲板，包括其各个层之间的空气间隙，加大了车辆的目标轮廓。在民用的、装有内装甲的经过改装的装甲小汽车的情况下，在多数需要保护的区域，已完全没有用于厚板的余地。
第四种考虑涉及用于个人和轻型车辆装甲的陶瓷板，已经发现，这种板容易受到由岩石、落体等产生的机械冲击的损伤。
在美国专利NO.4836084中描述了装甲系统的相当新的例子，该专利公开了一种包括支承板的复合装甲板，它由铝的透空式蜂窝结构组成；美国专利NO.4868040中也描述了装甲系统的相当新的例子，该专利公开了一种包括一吸震层的防弹道复合装甲。令人感兴趣的还有美国专利4529640，它公开了包括六角形蜂窝芯结构的留有空间的装甲。
例如在美国专利1081464、1352418、2272272和美国专利4061815中还公开了其它装甲板，其中描述了烧结耐火材料的应用以及陶瓷材料的应用。
陶瓷材料是具有晶体结构或玻璃状结构的非金属无机固体，并且有许多有用的包括耐热、耐磨、耐压、高刚性、重量比钢轻在内的物理性能，和杰出的化学稳定性。这些性能长期引起装甲设计师的注意，而厚度从用于个人防护的3mm至用于重型军用车辆的50mm的实心陶瓷板则可从市场上得到，以用于这类用途。
为了改善陶瓷材料的低拉伸强度和低抗弯强度以及不良的断裂韧性，做过很多的专门研究；不过，对于采用陶瓷板和能开裂和/或由于入射的飞弹的冲击而破碎的其它大型零件，它们仍然是主要缺点。
服装上的重量轻的有柔性的装甲物体已经用了几十年，它用于个人防护，抵抗轻武器飞弹和飞弹碎片。这类装甲的例子可在美国专利NO.4090005中找到。这种服装对抵抗诸如从几百米的距离射出的低能飞弹肯定是有用的，但是不能保护穿着者抵抗来自较近的距离的高速飞弹，特别是不能保护抵抗穿甲弹。如果服装做成能提供这种保护，则这种服装的重量和/或成本都妨碍其使用。这种服装的另一已知问题为，即使它成功地挡住一飞弹，但是使用者仍可能受到由于内衣压入身体内而产生的伤害，而这是由于受冲击并且要求吸收子弹能量的身体面积太小引起的。
原有技术的陶瓷装甲的共同问题涉及装甲结构上受到的由第一颗飞弹产生的损伤，不管是被挡住的还是穿透的。这种损伤削弱了装甲板，因而允许在第一个飞弹的几个厘米之内的下一个飞弹穿过。
因此，本发明的第一个目的是提供一种装甲板，它对抵抗小直径轻型武器飞弹有效，但是是重量轻的，在一个实施例中，它具有小于45kg/m2的重量(它相当于9lbs/ft2左右)并且体积小。
在本发明的另一实施例中，提供了一种装甲板，它对抵抗从5.56mm甚至到30mm的整个范围内的穿甲弹有效，同时也对普通的小口径轻型武器飞弹有效，但是它是重量轻的，也就是说，有小于185kg/m2的重量，即使对于由本发明提供的用于对付25和30mm飞弹的较重的装甲也是如此。
本发明的另一目的为提供一种装甲板，它对挡住多个冲击在板的同一大致区域上的穿甲弹特别有效。
上述目的通过提供一种用于吸收并耗散来自高速穿甲弹的动能的复合装甲板来达到，上述板包括单个的高密度陶瓷团粒内层，该陶瓷团粒用固化的材料如此直接粘结并按板的形状保持，从而使得团粒按多个相邻的排被粘结，其特征为，团粒有至少93％的Al2O3含量和至少为2.5的比重，多数团粒各自有至少一个长度为3mm的轴线，并在相邻排的单个内层中用上述固化的材料粘结，其中，每个上述团粒的大部分都与至少4个相邻的团粒直接接触，而上述固化的材料和上述板都是有弹性的。
在本发明的优选的实施例中，提供了一种如上面所定义的复合装甲板，其中，多数团粒各自有至少一个在6～19mm左右的范围内的轴线，并且相邻排的单个内层中用上述固化的材料粘结，其中，每个上述团粒的大部分都与6个相邻的团粒直接接触，而上述板的总重量不超过45kg/m2。
在本发明的另一优选的实施例中，提供了一种如上面所定义的复合装甲板，其中，多数上述团粒各自有至少一个其长度在20～40m左右的范围内的轴线，而上述板的重量不超过185kg/m2。
在本发明的特别优选的实施例中，每个上述团粒的大部分都与至少6个相邻的团粒直接接触。
上述固化的材料可以是在按所用的厚度硬化时能保持弹性的任意的合适的材料，如铝、环氧树脂、热塑性聚合物或热固性塑料，从而允许板弯曲而不开裂，以便与被保护的、包括身体表面的弯曲的表面相匹配，同时允许板对入射的飞弹有弹性反应，以便允许在冲击点在相邻的团粒之间有加大的接触力。
在法国专利2711782中描述了一种用陶瓷材料增强的钢板；不过，由于上述板的钢的刚性和缺少弹性，上述板设有使穿甲弹偏转的能力，除非采用厚度为8～9mm左右的钢板，这样就对板增加了非所希望的过分的重量。在GB 2272272(D2)中公开了一种用于吸收并耗散来自高速穿甲弹的动能的复合装甲板，上述板包括一单个的高密度陶瓷团粒内层，团粒直接用固化的材料粘接并按板的形状保持，以使团粒按多个相邻的排粘接在一起，但是，上述陶瓷团粒被一框架包围，其中，条与片划出一矩形的敞口的凹座，该凹座含有单个的陶瓷团粒。因此，由于上述框架元件所提供的刚性，上述装甲不是弹性的。
此外，本发明的团粒是用固化的材料按板的形状保持的，而在上述专利中，团粒是用上述框架保持在凹座18中的。因而可以明白，由D2提出的装甲也是较差的，不能教导或提出本发明的装甲板，其原因在于，设置保持框架16造成这样的事实，即打击上述框架的飞弹可将其穿透，这是因为，它们甚至不会与陶瓷构件接触。
再有，在D2中，与本发明的装甲相反，每个陶瓷团粒至多只与4个相邻的团粒接触，在本发明中，多数陶瓷的每一个都与6个相邻的团粒直接接触，从而使进入在相邻团粒之间形成的谷中的飞弹都被挤在三个团粒的侧面之间，而且如同以后要说明的那样，这三个团粒都参与捕捉飞弹。
GB 1081464(D9)教导了一种包括一吸能层的装甲板，该吸能层包括多个用无韧性的烧结耐火材料做的颗粒，它们一起粘接在基底中，但GB1081464(D9)未教导或建议采用单个的陶瓷团粒层，上述团粒的大多数各自有至少一个长度至少为3mm的轴线，团粒按单个的相邻排的内层用上述固化的材料粘结在一起，其中，上述团粒的多数的每一个与6个相邻的团粒直接接触，而且上述固化的材料和上述板都是弹性的。
应当进一步提出，用在本发明的优选的实施例中的材料的弹性用于在某种程度上增加这种可能性，即飞弹可能同时冲击几个团粒，从而提高了本发明的板的挡住能力的效率。
在本发明的另一优选的实施例中，提供了一种多层装甲板，它包括一外面的接受冲击的面板和一内层，外面板用前面所定义的复合装甲板做成，用于使冲击中的高速穿甲弹变形并将其打碎；内层与上述外面板相邻，并包括一用弹性材料做的第二面板，用于吸收来自上述碎片的剩余的能量。上述弹性材料可按照成本和重量上的考虑来选择并可用任意的合适的材料如铝或编织的纺织材料制造。
在本发明的特别优选的实施例中，提供了一种多层装甲板，它包括一外面的接受冲击的面板和一内层，外面板用前面所定义的复合装甲板做成，用于使冲击中的高速穿甲弹变形并将其打碎；内层与上述外面板相邻，并包括一用韧性编织的纺织材料做成的第二面板，用于使上述飞弹的其余的碎片产生不对称的变形并吸收来自上述碎片的剩余的动能，其中，上述多层板用于挡住按顺序射在上述多层板的三角形区域上的三颗飞弹，其中，上述三角形的高度基本等于上述团粒的轴线的三倍。
如同例如在美国专利5361678中所描述的那样，在现有技术中已经知道有一种复合装甲板，它包括大量分布在铝合金基底中的球形陶瓷球。不过，这种现有技术的复合装甲板有一种或更多的严重缺点，使之难于制造，并且不太完全适合于抵抗金属飞弹的目的。更具体一些，在上述专利中所描述的装甲板中，陶瓷球涂以含有陶瓷颗粒的粘接材料，涂层有0.76至1.5mm之间的厚度并且做成有助于在制造板而浇注熔融的基体材料时，保护陶瓷芯部，使之不受由热冲击引起的损伤。不过，涂层用于将各球的较硬的陶瓷芯彼此分开并且响应来自子弹或其它飞弹的冲击起着缓冲被传送因而在球之间被分担的能量矩的作用。由此并由于涂层的材料的硬度本来就低于陶瓷芯的，因此，按重量加权，按上述专利中所描述的进行构造的板的挡住能力并不像按照本发明的板那么好，在后者中，硬陶瓷团粒直接与相邻的团粒接触。
McDougal等人的美国专利3705558公开了一种包括一陶瓷球层的重量轻的装甲板。陶瓷球彼此接触并留下小的用于进入熔融金属的间隙。在一个实施例中，陶瓷球嵌在不锈钢丝网中；而在另一个实施例中，复合装甲通过用硫化粘结剂将镀镍氧化铝球粘附在铝合金板上进行制造。
像McDougal等人的专利中所描述的那种复合装甲板是难于制造的，这是因为，陶瓷球可由于与熔融金属接触而产生的热冲击而损伤。陶瓷球有时还在将熔融金属浇注入球之间的空隙中时而移位。
为了使这种位移最小，Huet的美国专利4534266和4945814提出一种用链接的金属壳体做的网状物，以在浇注熔融金属时嵌住陶瓷插入物。在金属凝固以后，金属壳体结合在复合装甲中。不过，已经确定，这种用链接的金属壳体做的网状物相当大地增加了装甲板的毛重量，并降低其挡住能力。
还应当进一步指出，McDougal建议并讲授了一种按接触的金字塔形关系放置的陶瓷球阵列，这种布置也相当大地增加了装甲板的总重量，并由于冲击时的台球状作用而降低其挡住能力。
在美国专利3523057和5134725中描述了另一种结合有陶瓷球的装甲板；不过，上述板是有柔性的，而且还发现，上述板的柔性相当大地降低了它们在冲击时的挡住能力，这是因为，冲击力本身使上述板弯曲，并降低了相邻的陶瓷球对受冲击的陶瓷球上的支承作用。此外，应当指出，美国专利5134725的教导只限于具有多个用玻璃或陶瓷材料做的组成体的装甲板，这些组成体布置在至少两个叠置的层中，这种布置与在McDougal的美国专利3705558中所看到的相似。此外，参看上述专利的图3和4，可以看出，第一层的团粒不与同一层的团粒接触，而是只与相邻层的团粒接触。
以后将会明白，没有一个现有技术的专利教导或提出，彼此直接接触的单个陶瓷团粒层有惊奇的和意想不到的挡住能力，但是，以后可以证明，这种陶瓷团粒层能成功地防止被14.5mm直径的穿甲弹穿透，尽管结合有上述团粒的板的重量较轻。
因此，已经发现，本发明的新式装甲将入射的飞弹捕获在几个非常硬的陶瓷团粒之间，后者以互相倚靠的刚性关系被把持在单个的层中。团粒的比较适度的尺寸保证由第一颗飞弹引起的损伤是局部化的，不会像在陶瓷团粒的情况那样扩展至相邻的区域。
由本发明提供的新式方案的主要优点为它使不同的板的制造都能适于对付不同的目的，其中，例如较小的团粒可用于个人的装甲和抵抗5.56，7.62和9mm的飞弹，而较大的团粒则可用于对付预见到的由14.5mm，25mm甚至30mm穿甲弹提出的要求。
因此，已经发现，当在按照本发明的板中布置时，具有9.5mm的直径和9.5至11.6mm之间的高度的圆柱形团粒，以及具有12.7mm的直径和9.5至11.6mm之间的高度的圆柱形团粒更适合于对付5.56和9mm之间的飞弹。
同样，并且如同以后要指出的那样，具有19mm的直径和22至26mm之间的高度的圆柱形团粒更适合于对付14.5mm的穿甲弹。
对于具有38mm的直径和32至45mm之间的高度的重型装甲车辆团粒，已经发现，当用在按照本发明的多层装甲板中时，它更适合于对付20、25甚至30mm的穿甲弹。
一颗入射的飞弹可以以三种方式中的一种与团粒阵列接触：
1.中心接触。冲击使团粒的整个体积参与挡住飞弹，该飞弹如果不使整个团粒粉碎就不能穿透，这是一种能量密集的任务。所用团粒是球形的或近似球形的或是横截面是六角形的，同时，当被支承在刚性基底中时，发现这种形状在抵抗破碎时要比矩形好很多。
2.侧面接触。这种接触使飞弹左右摇摆，从而使之更容易捕捉飞弹，这是因为，有较大的正面区受到接触，而不仅仅是飞弹的尖锐的前端。飞弹向侧面偏转，同时需要为其本身形成一大的要穿透的开口，从而允许装甲吸收飞弹的能量。
3.谷接触。飞弹被挤住，通常在三个团粒的侧面之间，所有团粒都参与飞弹的捕捉，当团粒被固体基底把持时，作用在团粒上的大侧面力被与该团粒相邻的团粒抵住，从而防止穿透。曾经用一颗14.5mm直径的B-32飞弹安排一个试验，以得到这种特殊的接触模式，并得到了理论证实，即在实践中真正能得到这种结果。
在研究和开发本发明时，需要准备一板状复合铸件，其中，陶瓷团粒占据中间层，而铸铝则完全包藏团粒。当采用熔融金属时，团粒要冷却熔融金属，此外，所要求的紧密的团粒结构将受到浇铸过程的破坏。如同上面所说的那样，这一问题曾在美国专利3705558中被McDougal遇到过。Huet在美国专利4534266和4945814中提出了解决这一问题的企图，而Roopchand等人在美国专利5361678中提出另一解决方案，它包含用粘合剂和陶瓷颗粒涂覆陶瓷体，接着将熔融金属送入模子中。
因此，本发明的另一目的为提供一种制造此处所描述的复合装甲板的方法，它不需要在最终的板中引入非主要的和不重要的其它部分。
由此，本发明提供了生产一种如上面所定义的复合装甲板的方法，它包括：提供一具有一个底部、两个大表面、两个小表面和一个敞开的顶部的模子，其中，上述两个大表面之间的距离为上述团粒的高度的约1.1至约1.4倍；将上述团粒插至上述模子中，以形成多个叠置的团粒排，团粒基本在上述小的侧表面之间沿整个长度延伸，并从上述底部基本延伸至上述敞开的顶部；递增地将上述模子和包含在其中的团粒加热至一至少超过要注入模子中的材料的流动点100℃的温度；将熔融材料浇注入上述模子中，将其灌满；将上述熔融材料凝固；以及从上述模子中取出上述复合装甲板。
本发明还提供了一种用于生产复合装甲板的方法，它包括：提供一具有一个底部、两个大表面、两个小表面和一个敞开的顶部的模子，其中，上述两个大表面之间的距离为上述团粒的高度的约1.1至约1.4倍；将上述团粒插至上述模子中，以形成多个叠置的团粒排，团粒基本在上述小表面之间沿整个长度延伸，并从上述底部基本延伸至上述敞开的顶部；将液态环氧树脂倒入上述模子中，将其灌满；使上述环氧树脂固化；以及从上述模子中取出上述复合装甲板。
与之相似，上述环氧树脂可以用喷涂施加在布置在水平模子中的团粒上，而不是像原来在现有技术中所知道的那样，倒在其上。
如同以后将要明白的那样，在制备本发明的复合装甲板时，上述团粒不一定必须完全在两侧都被上述固化材料覆盖，而是它们可以被触摸到甚至可以从成型的板的外表面凸起。
在下面将进一步描述包括对重量要求严格的装甲衣在内的本发明的其它实施例。
现在参考下列说明图并联系某些优选的实施例描述本发明，以便可以更充分地了解它。
现在详细地参看附图，但是应当强调，所示细节只是用作示例并为了本发明的优选的实施例的说明性讨论的，而且是为了对本发明的原理和概念方面提供认为是最有用和最容易的了解而提出的。就这一点而言，并不企图对本发明示出比在原理上理解本发明所需要的更详细的结构细节，连同附图所作的描述使熟悉本技术的人明白，本发明在实践中有若干种形式可以实施。
在附图中。
图1是按照本发明的装甲板的优选的实施例的不完全的透视图；
图2和3是其它团粒的实施例的透视图；
图4是装甲板的双层实施例的剖视图；
图5是在制造板的方法中使用的模子的简图；
图6是板的一小段的透视图，其中，可浇注的材料灌满两个物体之间的空穴中；以及
图7a和7b示出了在按照本发明的板上的飞弹冲击阵列。
在图1中可看到一用于吸收并耗散来自高速飞弹12的动能的复合装甲板10。面板14由固化的材料16做成，面板有一用高密度陶瓷团粒18做的内层。面板的外表面由固化的材料16形成，而团粒则埋藏在后者中。固化材料16的种类按照适合于装甲的使用意图的重量、性能和成本的考虑来选择。
合适的是，用于陆上和海上车辆的装甲用含至少80％的铝的铸造合金制造。一种合适的合金是Aluminum Association NO.535.0，它兼有35000kg/in2的高拉伸强度和卓越的具有9％的延伸率的韧性。其它合适的合金为含有5％的硅的B443.0这一类。这些合金易于铸造成薄的截面；它们的不良的机械加工性能在本发明的应用中是不重要的。环氧树脂或其它塑料或聚合材料(比较有利的是用纤维增强)也是合适的。
团粒18有至少93％的三氧化二铝(Al2O3)含量，并且有莫氏(Mohs)9级的硬度。就尺寸而言，对于个人装甲和重量轻的车辆，多数团粒有一范围约为3～40mm、优选范围为6～19mm的主轴线，而对于保护轻型与重型移动设备的车辆、抵抗大直径穿甲弹，其优选范围则为20～30mm。
为了说明的目的，在图1中示出了具有至少一个向外凸出的弯曲端面的圆柱形团粒18a、平端圆柱形团粒18b和球形团粒18c的混合物。对称性的考虑，以及由本发明人所进行的试验，都证明，最有效的团粒形状是具有至少一个向外凸出的弯曲端面的圆柱形团粒。陶瓷团粒在各种类型的减少尺寸的研磨机中，通常在翻滚式研磨机中用作研磨介质，因此可以以合理的费用从市场上得到。
在完工的面板14中，团粒18按单层的叠置排20用固化的熔融材料16粘结。多数团粒18各自与至少4个相邻的团粒接触。
在工作时，面板14的作用为如同上面所说的一样按下列三种模式之一挡住入射的飞弹12：中间接触，侧面接触，和谷接触。
现在参看图2，它描绘了团粒18d的另一实施例，所述团粒有规则的棱柱形，有一向外凸的弯曲表面段22。
图3示出一团粒18e，它沿线AA剖视，有一圆的横截面24。
图4示出一多层装甲板26。在参看下面的其它图时，为了识别同样的部分，采用了同样的识别数字。用复合装甲材料做的外冲击面板28与上面参考图1所述的面板14相似。面板28的作用为使冲击的高速飞弹12变形并将其粉碎。用于个人防护的重量轻的装甲最好用韧性但是硬的热塑性树脂例如聚碳酸酯或丙烯腈(acrylonite)-丁二烯-苯乙烯，或环氧树脂制造。
内面板层30与外面板28相邻，并且最好固定在它上面。内面板30用弹性材料如多层的Kevlar或以其商标名Famaston著称的材料制造。在另一实施例中，内面板层30包括多层的聚酰胺网织品。
在工作时，内面板30使飞弹12的剩下的碎片产生不对称的变形，并通过使内面板在图1所示的区域34弯曲和压缩而吸收来自这些碎片的剩余功能。应当指出，区域34比飞弹的横截面大得多，从而减少了在内面板30的内侧36上所感到的压力。这一因素在个人穿着的装甲中是重要的。
现在参看图5，在该处可看到一浇注模38，它用于生产如上参考图1所说的复合装甲材料10。采用了下面的高温制造法。步骤A：
准备一个模子38，它具有一个底部40、两个大表面42、两个小表面44和一个敞开的顶部46，其中，两个大表面42之间的距离为团粒18的主轴线的1.2至1.8倍。例如，采用了8mm的团粒，大表面之间的距离为10mm。步骤B：
将团粒18插入模子38中，以形成多个叠置的团粒18的排20，团粒基本沿小侧面44之间的整个长度延伸，并且从底部40基本延伸至敞开的顶部46。步骤C：
递增地加热模子38和包含在其中的团粒18，首先加热至100℃左右的温度，然后进一步加热至至少超过要浇注入模子中的材料的流动点100℃的温度。例如，铝有-540℃的流动点，因此需要将模子，连同包含在其中的陶瓷团粒，加热至640℃之上。根据所用的合金不同，已经发现，将模子加热至850℃的温度是有利的。步骤D：
将熔融材料16如铝C443·2ASTH B85或GBD-AlSi 9 Cu2倒入模子38中，将其灌满。对于铝，典型的浇注温度范围为830～900℃。聚碳酸酯在250～350℃时浇注。有利的是，模子38的表面上做有多个空气孔48，以便于在熔融材料16倒入其中时，空气逸出。在浇注时，团粒18要根据由熔融材料作用在其上的液体静压力和液体动压力而略作重新排列。步骤E：
使熔融材料16凝固。步骤F：
从模子38中取出复合装甲材料10。
一种制造方法的下列实施例包括采用环氧树脂，以形成热固性基底。如同已经知道的那样，环氧树脂可以在室温下浇注并且用化学硬化，或者可以用加热使其硬化加速。环氧树脂装甲适合用于飞机中。加上纤维增强，可同时改善屈服强度和杨氏模量。步骤A：
准备模子38，它具有一个底部40、两个大表面42、两个小表面44、一个敞开的顶部46，其中，两个大表面42之间的距离约为团粒18的主轴线的1.2～1.8倍。步骤B：
将团粒18插入模子38中，以形成多个叠置的团粒18的排20，团粒基本沿小侧面44之间的整个长度延伸，并且从底部40基本延伸至敞开的顶部46。步骤C：
将液态环氧树脂倒入模子38中，将其灌满。步骤D：
使环氧树脂固化。步骤E：
从模子38中取出复合装甲材料。
参看图6，其中示出了用于吸收并耗散来自高速穿甲弹的功能的复合装甲板50。
该板备有单个的由多个高密度陶瓷体52做成的内层，该陶瓷体用固化的材料54如环氧树脂粘结并以板的形状保持。陶瓷体52以多个相邻的排布置，其中，沿板的边缘的团粒52’与四个相邻的团粒直接接触，而内团粒52″则与六个相邻的团粒直接接触。团粒52的主轴线AA基本彼此平行并与板的表面56垂直。
图7a和7b示出了在按照本发明制备并独立地由法国A.R.E.S.协会试验的两个板上的冲击模型和所测得的各个冲击点之间的距离。
每块板有25×30cm的尺寸和多个基本为圆柱形并且有至少一个向外凸起的弯曲的端面的团粒，上述团粒的每一个的直径为12.7mm左右，上述团粒的高度，包括上述向外凸起的端面在内，为11mm左右，上述团粒用环氧树脂按多个相邻的排被粘接，图7a的板有一用Dyneema制造的12mm厚的内衬层，而图7b的板则有一用Dyneema制造的10mm厚的内衬层。第一个多层装甲板有一仅为38.6kg/m2的重量，而第二个多层装甲板有一33.6kg/m2的重量。
第一块板被一系列三颗7.65×51PPI飞弹冲击，它们以递增的速度831.1m/s、845.7m/s和885.8m/s以0射角并以离开目标13m的距离发射。
在具有只有5cm的边的三角形区域中找到的三颗飞弹中，没有一颗穿透该板。
第二块板被一系列四颗7.62×51PPI飞弹冲击，它们依次以783.7m/s、800.2m/s、760.5m/s和788.4m/s的速度以0射角并以离开目标13m的距离发射。
四颗飞弹没有一颗穿透该板，即使发现飞弹1和3彼此仅在3cm以内，并发现飞弹4离开板的边在7cm以内，也没有使其损坏。
这些试验清楚地表明了本发明的复合装甲板的优越的多次冲击性能。
表1是与上面参考图4所述的铝基底多层板有关的试验报告的复制件，该板有多个基本为圆柱形并具有至少一个向外凸出的弯曲端面的团粒，每个上述团粒的直径约为9.5mm，而上述团粒的包括上述向外凸出的端面在内的高度则为9.5mm左右，上述团粒用铝按多个相邻的排粘结，同时上述板具有用Famaston做的内衬层。整个多层装甲板有一仅为34.3kg/m2的总重量。穿甲弹以近距离从-AK-47冲锋枪射击在上述多层板上，该板的重量轻，只限于用作个人穿着的装甲。所报告的结果证明了按照本发明制造的板的有效性。
                    表1尺寸：300×250                    板的重量平方米：22.300kg.温度：23.0(℃)                    湿度：58％距离：7.0米规格：NIJ.STD.0108.01             等级：4板的处理：湿，在水中：0小时注：
+12kg/m2 FAMASTON.
                                                结果表
射击号 枪型 枪管长度英寸 直径mm 子弹类型 子弹重量格令 射击角度   损伤深度宽度    速  度m/s    ft/s 穿透是/否 穿透层数
1AK-        47 24.00 7.620 A.P.I. 125.0 0 0 0 739 2425 否 0
2AK-        47 24.00 7.620 A.P.I. 125.0 0 0 0 757 2484 否 0
3AK-        47 24.00 7.620 A.P.I. 125.0 0 0 0 741 2431 否 0
未穿透射击平均值 0.0 0.0 745 2446 0.0
表2是与在一板上进行的弹道抵抗试验有关的试验报告的复制件，该板有多个基本为圆柱形并具有至少一个向外凸出的弯曲端面的团粒，每个上述团粒的直径约为19mm，而上述团粒的包括上述向外凸出的端面在内的高度则为23mm左右，上述团粒用环氧树脂按多个叠置的排粘结，同时上述板具有用Dyneema做的厚度为24mm的内衬层。整个多层装甲板有一仅为80.9磅的重量。
如表2所示，在第一次和第二次试验性射击中所用的弹药为14.5mm的B-32穿甲弹，采用递增的较高的平均速度值，而射在按照本发明的同样的24×24英寸的板上的其余的试验性射击则采用了高速的、20mm STM杀伤弹。第一颗飞弹以3303ft/s的速度射击，接着用第二颗14.5mm的穿甲弹按顺序以3391 ft/s的速度射击，接着用两颗20mm STM杀伤弹分别以4333和4437ft/s的平均速度射击，同时只有此第四颗飞弹穿透该已经受到前面的3次打击的板。
                          表2记录日期：6/18/97       P.WHITE LABORATORY.INC.  合同号：7403-01经过：手送              记录数据                 试验日期：6/19/97返回：手送              弹道抵抗试验             客户：I.B.C.档案号：IBC-2.PIN试验板
说明：所有者
制造者：所有者                   样品号：阵列-1/目标-2
尺寸：24×24in                   重量：80.9磅(a)
厚度：无                         硬度：无
平均厚度：无in.                  层/层压片：无弹药
(1)：14.5mm B-32                 批号：
(2)：20mm杀伤弹                  批号：
(3)：                            批号：
(4)：                            批号：方案
速度屏幕：15.0ft.&35.0ft.        至目标的距离：40.67ft.
射击间隔：按客户要求             距离号：3
枪管号/枪：20-30MM/14.5-1        衬层材料：无
倾斜角：0deg.                    见证目标：6.0in.
见证板：.020”2024-T3铝          环境调节：70deg.F.可用标准或程序
(1)按客户要求
(2)：
(3)：
射击号 数量 时间s×10-5 速度ft/s 时间s×10-5 速度ft/s 平均速度ft/s 速度损失ft/s 打击速度ft/s 穿透 脚注
1234 1122 605.3589.6461.5450.8 3304339243344337 605.5589.8461.6450.8 3303339143334437 3304339243344437 77100102 3297338542344335 无无无于弹/碎片
脚注：注：
当地大气压力-29.88 in.Hg，温度-72.0F，相对湿度-69％
(a)未包括的重量1.31bs.用于柔软的针织ARAMID外套
表3是与在一板上进行的弹道抵抗试验有关的试验报告的复制件，该板有多个基本为圆柱形并具有至少一个向外凸出的弯曲端面的团粒，每个上述团粒的直径均为19mm，而上述团粒的包括上述向外凸出的端面在内的高度则为23mm左右，上述团粒用环氧树脂按多个叠置的排粘结，同时上述板有用Dyneema做的厚度为17mm的内衬层和另一6.35mm厚的铝做的衬层。整个多层装甲板有一仅为78.3磅的总重量。
如表3所示，在第一次试验性射击中所用的弹药为高速的20mm STM杀伤弹，而射在按照本发明的同样的24×24英寸的板上的其余的试验性射击则采用了14.5mm的B-32穿甲弹，用递增的较高的平均速度值。第一颗飞弹为20m的杀伤弹，以4098ft/s的速度射击，接着为7颗14.5mm的穿甲弹，以从2764至3328ft/s的速度按顺序射击。如同以后要指出的那样，只在3328ft/s的平均速度时，第8颗穿甲弹B-32才穿透该已经受到前面的7次打击的板。
                            表3记录日期：6/18/97 H.P.WHITE LABORATORY，INC.  合同号：7403-01经过    ：手送          记录数据              试验日期：6/19/97返回    ：手送          弹道抵抗试验          客户：I.B.C.档案号  ：IBC-1.PIN试验板
说明：所有者
制造者：所有者                        样品号：阵列-1/目标-1
尺寸：24.5×24.5in.                   重量：78.3磅(a)
厚度：无                              硬度：无
平均厚度：无                          层/层压片：无弹药
(1)：20mm杀伤弹                       批号：
(2)：14.5mm B-32                      批号：
(3)：                                 批号：
(4)：                                 批号：方案
速度屏幕：15.0ft.&35.0ft.             至目标的距离：40.67ft.
射击间隔：按客户要求                  距离号：3
枪管号/枪：20-30MM/14.5-1             衬层材料：无
倾斜角：0deg.                         见证目标：6.0in.
见证板：.020”2024-T3铝               环境调节：70deg.F.可用标准或程序
(1)按客户要求
(2)：
(3)：
射击号 数量 时间s×10-5 速度ft/s 时间s×10-5 速度ft/s 平均速度ft/s 速度损失ft/s 打击速度ft/s 穿透 脚注
12345678 12222222 487.8723.5715.8714.1703.9653.1640.1600.8 41002764279428012841306231243329 488.0723.7716.1714.4704.1653.2640.3601.0 40982764279428002840306231243328 40992764279428002840306231243328 957777777 40042757278727932833305531173321 无无无无无无无子弹/碎片
脚注：注：
当地大气压力-29.88in.Hg，度-72.0F，相对湿度-69％
(a)未包括的重量1.31bs.用于柔软的针织ARAMID外套
对于熟悉本技术的人都会明白，本发明并不限于上面所述的实施例的细节，同时，本发明还可以以其它的特殊的形式实施而不脱离其精神或基本特性。因此，本实施例在所有方面都可看作是说明性的而不是限制性的，本发明的范围由所附权利要求书指出，而不是由前述说明指出，因此，所有进入权利要求书的意图和等效的范围的改进都意味着包含在其中。

Claims (9)

1.一种用于吸收并耗散来自高速穿甲弹的功能的复合装甲板，上述板包括一单个的用高密度陶瓷团粒做的内层，该团粒用固化的材料粘接并按板的形状保持，以使团粒都按多个相邻的排粘接在一起，其特征为，团粒有至少为93％的Al2O3含量和至少为2.5的比重，大部分团粒各自都有至少一个长度至少为3mm的轴线，并且都用上述固化的材料按单个的相邻排的内层粘接在一起，其中，多数上述团粒的每一个都与6个相邻的团粒直接接触，同时，上述固化的材料和上述板都是弹性的。
2.如权利要求1的复合装甲板，其特征为，多数上述团粒的每一个都有至少一个具有约3～19mm的长度范围的轴线，而且上述板的重量不超过45kg/m2。
3.如权利要求1的复合装甲板，其特征为，多数上述团粒的每一个都有至少一个具有约20～40mm的长度范围的轴线，而且上述板的重量不超过185kg/m2。
4.如权利要求1的复合装甲板，其特征为，多数上述团粒的每一个有一其范围为20～30mm左右的主轴线。
5.如权利要求1的复合装甲板，其特征为，上述团粒有规则的几何形状，有至少一个向外凸出的弯曲端表面段。
6.如权利要求1的复合装甲板，其特征为，上述团粒有至少一个圆形横截面。
7.如权利要求1的复合装甲板，其特征为，上述团粒是圆端圆柱形、平端圆柱形或球形的。
8.一种用于吸收并耗散来自高速穿甲弹的功能的复合装甲板，上述板主要由一单个的用高密度陶瓷团粒做的内层组成，该团粒用固化的材料粘接并按板的形状保持，以使团粒都按多个相邻的排粘接在一起，其中团粒有至少为93％的Al2O3含量和至少为2.5的比重，大部分团粒各自都有至少一个长度至少为3-19mm的轴线，基本上所有所述的团粒的轴线基本相互平行定向并且基本上垂直于所述板的一个相邻的表面，并且其中多数上述团粒的每一个都与6个相邻的团粒直接接触，同时，上述固化的材料和上述板都是弹性的。
9.一种用于吸收并耗散来自高速穿甲弹的功能的复合装甲板，上述板主要由一单个的用高密度陶瓷团粒做的内层组成，该团粒用固化的材料粘接并按板的形状保持，以使团粒都按多个相邻的排粘接在一起，其中团粒有至少为93％的Al2O3含量和至少为2.5的比重，大部分团粒各自都有一个为20-40mm的长度，基本上所有所述的团粒的轴线基本相互平行定向并且基本上垂直于所述板的一个相邻的表面，并且其中多数上述团粒的每一个都与6个相邻的团粒直接接触，同时，上述固化的材料和上述板都是弹性的。
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