CN1802549B

CN1802549B - 地雷爆炸防护

Info

Publication number: CN1802549B
Application number: CN200480014587.6A
Authority: CN
Inventors: 弗农·佩雷格林·乔恩特
Original assignee: CSIR Corp
Current assignee: CSIR Corp
Priority date: 2003-05-27
Filing date: 2004-05-26
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2024-05-26
Also published as: CN1802549A; ZA200509295B

Abstract

本发明涉及保护陆地车辆(10)的主体与驾乘人员免受地雷爆炸的影响，借助一个或者多个由高声速材料形成并位于所述车辆的地面接触元件(12)附近的冲击波引导部件(16，18)，把冲击波向外侧传导来实现所述的保护。所述材料可以是具有约6000米/秒或者更高声速的玻璃、陶瓷或者类似材料，即比所述陆地车辆其它组件的其它材料具有更高声速的材料。冲击波在高声速材料内受到的阻力较小因而被导向外侧，即离开所述主体。所述冲击波引导部件可以直接设置在履带(12)的底链上方并环状地设置在履带车辆负重轮(14)的凹腔中；也可以环状地设置在有轮车辆的车轮轮轴周围或者车轮轮胎内。

Description

地雷爆炸防护

技术领域

本发明涉及一种保护陆地车辆的主体或者壳体和任何驾乘人员免受地雷爆炸例如反坦克地雷爆炸影响的方法，例如，该陆地车辆是装甲坦克或装甲汽车之类的装甲车辆。本发明还涉及一种陆地车辆，以及用于陆地车辆的地面接触元件与冲击波引导部件的组合。

背景技术

当车辆引爆地雷时，因为地面接触元件产生的地面压力作用于地雷上，地雷通常在所述地面接触元件如车辆的车轮或者履带下面爆炸。

日本专利公开号2002090095公开了一种用于清除埋在地下的地雷的装置。所述装置包括具有多个基本同轴的辊轮的组合转子，所述辊轮在径向上以松松地运动宽松地位于固定的轴杆上，使其在空间上引导车辆。所述辊轮可以各自沿着地形、凹地、丘体等移动以引爆地雷。在辊轮地后面，设置了防护板以屏蔽地雷爆炸，保护车辆和驾乘人员。

日本专利公开号2002340499公开了包括多个刀刃的转子。将旋转所述转子引起刀刃挖入地面以破坏地雷。在转子上设置弯曲的安全盖以保护车辆和驾驶者不接触沙子、泥浆和地雷碎片。低级别的类似分类机的刀刃使沙子、泥浆和地雷碎片侧向偏斜，为车辆提供了一个平坦的行进路面。值得注意的是，所述车辆并不用于引爆地雷，而是在爆炸之前破坏地雷。因此本发明不能期望地雷爆炸并导致冲击波。

美国专利5442990公开了位于轨道车辆前的翻松鼓以引爆地雷。在所述鼓上设置罩以用于防护。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种保护可沿地面接触元件上的底部移动的陆地车辆的主体或者壳体和任何驾乘人员免受地雷爆炸影响的方法，包括：通过由声速比所述陆地车辆的部件中所用的金属的声速更高的材料形成并与该车辆的地面接触元件相邻的冲击波引导部件，把由地雷爆炸所产生的冲击波导向外侧。

为了说明，表示方向的术语，如前、后、侧等，应理解为相对于陆地车辆朝前行进的正常方向而言。术语“向外侧”表示“远离(该陆地车辆)的侧边”。

以“较高”声速表示比该陆地车辆组件中所用金属的声速更高的声速。所述金属，如钢、铝或者其合金，通常具有约5000米/秒的声速。

各个冲击波引导部件的材料可以从包括玻璃、氧化铝之类的合适陶瓷或者类似材料中选择，这些材料的声速超过约6000米/秒。有些陶瓷材料可以具有高达约8000米/秒的声速。

当该车辆是地面接触元件为履带形式的履带车辆时，所述引导部件可以设置在负重轮的至少一个凹腔中，即围绕负重轮的轮轴并沿轮缘径向朝内的环状空腔中；也可以直接设置在负重轮之间履带的底链上方。

当该车辆是地面接触元件为车轮形式的有轮车辆时，所述引导部件可以设置在至少一个车轮的凹腔中。该方法可以包括：在该车辆有轮胎的情况下，通过该车辆的轮胎中的液体来吸收能量。

根据本发明的第二方面，提供一种可沿地面接触元件上的底部移动的陆地车辆，该陆地车辆通过调整或者改装以保护其主体或者壳体和任何驾乘人员免受地雷爆炸的影响，该陆地车辆包含多个与其地面接触元件相邻的冲击波引导部件，其特征在于，所述冲击波引导部件由比所述陆地车辆的部件中所用的金属的声速更高的较高声速材料形成，所述陆地车辆的部件中所用的金属一般具有5000米/秒的声速，该冲击波引导部件的取向设置成让冲击波导向外侧而离开所述主体或者壳体。

当该车辆是地面接触元件为履带形式的履带车辆形式时，该引导部件可以设置在负重轮的凹腔内，或直接设置在负重轮之间各个履带的底链上方。这些与负重轮之间履带相邻的引导部件在它们与履带相接的表面上可以有由低摩擦系数材料例如特氟隆形成的层。

当该车辆是地面接触元件为车轮形式的有轮车辆形式时，该引导部件可以环状地设置在至少一些车轮例如至少前轮的凹腔中。当该车轮在轮缘周围有空心胎时，所述引导部件可以环状地设置在该胎的空腔内。经过改进，该胎中的空腔可以灌注液体以用于吸收部分爆炸能量。可以选择具有适当沸点和汽化潜热系数的液体。比如，它可以是水、甘油、水和甘油的混合物或者类似液体。

所述引导部件可以是复合结构，每个引导部件包含多个由声速至少为约6000米/秒的材料形成的、按一定方向设置的薄板。该材料可以是主要材料，如玻璃或者陶瓷材料。该引导部件可以是包含薄板的压板形式，该薄板由主要材料形成、其间插有声速比钢的声速低的界面材料，而且，所述薄板的方向通常设置成所述的向外侧且向上倾斜方向。该界面材料可以是合成聚合材料。所述界面材料的声速可以比空气的低。因此，所述薄板可以夹在由声速不到约1000米/秒、甚至比空气的声速还低的低声速材料形成的层之间。

在使用时，该薄板的取向可以是倾斜地向外侧延伸。

各个引导部件可以环状地设置在车轮的轮面内侧。它可以环状地设置在车轮轮轴周围。优选地，它与轮架(俗称轮缘)进行良好的声波耦合。

该引导部件的表面可以有适当形状，从而以微小间隙位于地面接触元件的表面之上，或者甚至轻微接触于地面接触元件的表面上。

根据本发明的第三方面，提供用于陆地车辆的地面接触元件与由声速大于约6000米/秒的材料形成的冲击波引导部件的组合；所述引导部件设置成与所述地面接触元件的地面接触表面邻近，并且能把由地雷爆炸所产生的冲击波导向外侧。

当所述地面接触元件是用于履带车辆的履带和负重轮装置时，所述引导部件可适于设置在负重轮的一个凹腔中或直接设置在负重轮之间履带的下链上方。

当所述地面接触元件是用于有轮车辆的车轮时，所述引导部件可适于设置在该车轮的凹腔中。

当所述地面接触元件是用于有轮车辆并具有空心胎的车轮时，所述引导部件可适于设置在该胎的空腔中。

附图说明

现通过例子并参考示意性附图来说明本发明。

附图中：

图1显示依据本发明改装的履带车辆的局部侧视图；

图2显示依据本发明改装的、图1中履带车辆的负重轮的局部放大图；

图3显示图2中负重轮沿直径方向的剖视图；

图4显示与图1中履带车辆的履带相邻的引导部件的横截面放大图；

图5显示本发明中用于有轮车辆的车轮的第一个实施例的局部径向剖视图；以及

图6显示与图5相对应的、用于有轮车辆的车轮的第二个实施例的视图。

具体实施方式

参考附图的图1-4，具有装甲坦克形式的履带车辆一般标记为附图标记10。履带车辆10具有一对履带12，所述履带沿负重轮14上各个履带的下链被引导。该履带仅作部分显示，而且仅局部显示一条履带12。

本发明中，通常标记为附图标记16的第一种引导部件位于负重轮14的凹腔中，即环状地设置在各个负重轮14的轮轴14.1和轮缘14.2之间。

如图2所示，负重轮14具有在所述凹腔内沿周向分隔开的轮辐14.3的情况下，所述引导部件16采用包含多个分段16.1的复合引导部件形式。

从图3中能清楚地看出，每个分段具有多个薄板16.2，所述薄板16.2夹在分隔层16.3之间，该分隔层16.3可以由易弯曲甚至有弹性的低声速材料如聚氨酯、橡胶或类似材料形成。所述薄板16.2设置成朝向外侧。

当地雷在负重轮14的下面爆炸时，由地雷爆炸所产生的冲击波会经由履带12和直接位于履带12上方的负重轮14的轮缘14.2传播，并被导入各个分段16.1。申请人已认识到冲击波遭受的传播阻力与材料的声速成反比。因此，在玻璃、特别是陶瓷等高声速材料中，例如引导部件16这一材料中，冲击波按照薄板的取向被有效地导向外侧。进一步可以理解的是：如果冲击波的一部分沿着这样的薄板倾斜地传导，那么当它到达具有低声速因而对冲击波的传播有高阻力的分隔层16.3时，所述冲击波被折射回有助于把该冲击波导向外侧的高声速材料中。

当所述冲击波到达引导部件表面且最好应该是呈近似直角到达时，由于遭遇具有低声速的邻近空气，该冲击波引起材料的碎裂，从而导致材料的碎片脱落且通常朝碎裂方向即向外侧飞出。

在这点上，申请人已认识到，由地雷爆炸所产生且紧随冲击波的爆炸作用，通常遵循阻力最小的途径或者路线。在这点上，申请人还意识到，虽然冲击波爆裂并粉碎引导部件这一材料，但在传播速度上其实低于声速。因此，所述引导部件在传播冲击波时保持完好无损状态，但在冲击波之后立即爆裂和粉碎以便于被爆炸作用移除或者吹散。因而，沿着冲击波被引导的方向建立了具有较小阻力的路线。另外，碎裂以及从外表面飞出碎片的作用形成了爆炸作用所遵循的低压区域。

因此，申请人已认识到，沿着预定方向控制或引导冲击波使其远离履带车辆主体，不仅保护该主体免受冲击波的影响，而且，爆炸作用往往跟随前导冲击波，履带车辆的主体也因此受到保护而免受爆炸作用.

类似地，参考图4，引导部件18包含多个薄板18.2，这些薄板18.2夹在由聚氨酯、橡胶或类似材料形成的分隔层18.3中间。经过改进，引导部件18在其与履带12的界面上设置成在该履带12上紧密配合，甚至与该履带12相摩擦。为减轻这种摩擦，在该界面处设置由低摩擦系数材料如特氟隆形成的摩擦表面20。

引导部件18引导冲击波的机制与引导部件16的机制完全一样，而且，阻力较小路线的建立也相似。

申请人相信，本发明提供了一种简单、有效而相对便宜、通过沿预定方向指引或引导冲击波来控制冲击波的方法，而且，这种对冲击波的引导建立了爆炸优先遵循的、阻力较小的路线，因而，也保护车辆的易受损及贵重部件不仅免受冲击波的影响而且免受爆炸的影响。

参考附图的图5，本发明的车轮一般标记为附图标记110。车轮110是实心轮，即，不是气轮或者充气式轮。它通常结构坚实并适合用于穿越雷区以引爆人员杀伤性地雷。可以理解的是，它将安装到车辆上。根据本发明，车轮110适合于保护车辆的主体或者壳体因而也保护该车辆的驾乘人员免受强力地雷的伤害，例如，在通常的人员杀伤性地雷区可能遇到的反坦克地雷的伤害。

车轮110包含具有轮轴114的轮架112，该轮轴114限定轮轴腔115，通过该轮轴腔115、以任意适当的方式将车轮110安装到车辆上。所述轮架112在其外周处包含外围轮缘116。由适当规格的钢形成的箍形轮面118通过外围轮缘16安装到轮架112上。

根据本发明，在轮面118内的径向环状空间中，设置引导部件120，其通常是包含多个分段、一起构成环状结构的复合部件。

引导部件120的每个截面通常是包含多个薄板122的三角形横截面，相邻薄板122之间夹有分隔物124形式的分隔材料层。薄板122和分隔物124形成沿径向朝内和侧向朝外的平行朝向结构。如果观察车轮110的底部，薄板122和分隔物124倾斜朝上和向外侧。可以理解的是，具有轮架112的车轮110那一侧与安装该车轮110的车辆主体或者壳体相邻。由于要保护车辆的主体或者壳体和驾乘人员以免受发生在轮面118下的地雷爆炸的影响，用附图标记140标记的那一侧将会被当作受保护侧。

薄板122由高声速的材料形成，而分隔物124由易弯曲甚至有弹性的低声速材料例如聚氨酯、橡胶或类似的合成聚合材料形成。

在轮面118下发生地雷爆炸的情况下，由地雷爆炸所产生的冲击波会经由轮面118传播并经由与轮面118相邻的表面126而导入引导部件120。申请人已认识到，冲击波遭受的传播阻力与材料的声速成反比。因此，在玻璃或者特别是陶瓷等高声速材料中，例如，在薄板122这一材料中，冲击波在这类高声速材料中良好地传播。也可以理解的是：分隔物124由具有很低声速因而对所述传播具有非常高的阻力的材料形成。实际上，高声速材料背靠低声速材料的组合就如同是对于冲击波的镜子，因此，把冲击波折射或者反射回高声速材料中。在图示的实施例中，预期的是，通常直接向上传播通过轮面118进入各个薄板122的冲击波，由于在各个薄板及它们的靠背分隔物124之间各个界面处发生折射或者反射，往往会沿薄板122倾斜地导向外侧。还可以理解的是，薄板122在其末端处与也具有低声速的空气相邻，因此，沿着该末端薄板122也会发生折射。

所以，预期的是，冲击波将从表面126沿着引导部件120的环状侧倾斜向上、向外侧传播至侧表面128，因而导向由附图标记142标记的车辆外部。

当冲击波到达引导部件120的表面128时，由于遇到低声速的邻近空气，该冲击波引起材料的碎裂，导致材料的碎片脱落且通常沿碎裂方向即向外侧飞出，因而建立起阻力较小的路线，并因此引导由地雷爆炸所产生且紧随冲击波的爆炸作用，使其主要遵循如上所述的、阻力较小的途径或者路线。

参考图6，经进一步完善的实施例中，本发明的车轮一般标记为附图标记210。车轮210在很多方面与车轮110相似，所以其结构和操作不再详细说明。

车轮210包含具有外围轮缘216的轮架212，该外围轮缘216用于安装具有侧壁219.1和轮面219.2的充气式轮胎219。可使用由钢等能抵抗人员杀伤性地雷爆炸的合适耐用材料形成的箍形钢轮面218。该钢轮面218沿其侧边缘有朝向内侧的凸缘218.1，以用于安装在轮胎轮面219.2上并因而防止钢轮面218脱落。可以理解的是，在轮胎219瘪掉的时候将钢轮面218安置在该轮胎219上。

在轮胎219中，设有类似于图5中引导部件120的引导部件220。可以用任意方便且适当的方式，例如通过图中示意性显示的环状、框架形式的紧固部件230，将所述引导部件220紧固到轮缘216上。所述引导部件220具有其间插入分隔物224的薄板222，它们的材料与参考图5中已说明的类似。

车轮210中引导冲击波的机制与参考图1-5中已说明的类似，因此不再重复。

通过改进，轮胎219内的腔优选用液体232灌注。选用能有效吸收地雷爆炸相关能量的液体232。该液体可以有较低的沸点，并选择其汽化潜热从而吸收热量形式的能量。在钢轮面218和表面226之间的液层将促进声波耦合因而有利于将冲击波导入引导部件220。

可以看出，图6中的车轮210具有这样优点：它具有起到悬浮作用的弹性，因此，有望使车辆比如图5中那种随轮胎滚动的车辆行进得更快。

本发明具有这样优点：装有用于穿越雷区以引爆该雷区中人员杀伤性地雷的车轮的车辆，得以受到保护而免受任何高强地雷，例如可能埋设在正被清理的雷区中的反坦克地雷的影响。

本发明原则上也可以应用于其它类型的轮胎，例如，已述的环状引导部件可以安置在具有“软”胎即气胎、实心模铸的橡胶胎、聚氨酯胎或者类似轮胎的轮架凹腔中，不论该车轮有无外钢箍或者其它防爆材料；当车轮没有图6中所示的外箍时，已述的环状引导部件也可以安置在气胎(有内胎或者无内胎)中；已述的环状引导部件还可以安置在实心模铸的橡胶胎、聚氨酯胎或者类似轮胎中，不论该车轮有无外钢箍或者其它防爆材料。

Claims

1.一种保护可沿地面接触元件上的底部移动的陆地车辆的主体或壳体和任何驾乘人员免受地雷爆炸影响的方法，包括：通过由声速比所述陆地车辆的部件中所用的金属的声速更高的材料形成并与该车辆的地面接触元件相邻的冲击波引导部件，把由地雷爆炸所产生的冲击波导向外侧。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述各个冲击波引导部件的材料从包括玻璃和陶瓷的材料中选择，这些材料的声速超过6000米/秒。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述陶瓷为氧化铝。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述车辆是地面接触元件为履带形式的履带车辆，所述引导部件设置在负重轮的至少一个凹腔中，或直接位于负重轮之间履带的底链上方。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述车辆是地面接触元件为车轮形式的有轮车辆，所述引导部件设置在所述车轮的凹腔中。

6.一种可沿地面接触元件上的底部移动的陆地车辆，该陆地车辆通过调整或者改装以保护其主体或者壳体和任何驾乘人员免受地雷爆炸的影响；该陆地车辆包含多个与其地面接触元件相邻的冲击波引导部件，其特征在于，所述冲击波引导部件由比所述陆地车辆的部件中所用的金属的声速更高的较高声速材料形成，所述陆地车辆的部件中所用的金属一般具有5000米/秒的声速，该冲击波引导部件的取向设置成让冲击波导向外侧而离开所述主体或者壳体。

7.根据权利要求6所述的陆地车辆，其中，每个冲击波引导部件的材料从包括玻璃和陶瓷的材料中选择，这些材料的声速超过6000米/秒。

8.根据权利要求7所述的陆地车辆，其中，所述陶瓷为氧化铝。

9.根据权利要求6所述的陆地车辆，所述陆地车辆是地面接触元件为履带形式的履带车辆形式，其中，所述引导部件设置在负重轮的凹腔中，或直接设置在负重轮之间各个履带的底链上方。

10.根据权利要求9所述的陆地车辆，其中，与负重轮之间履带相邻的所述引导部件在其与履带相接的表面上有由特氟隆形成的层。

11.根据权利要求6所述的陆地车辆，所述车辆是地面接触元件为车轮形式的有轮车辆形式，其中，所述引导部件环状地设置在车轮的凹腔中。

12.根据权利要求6所述的陆地车辆，所述车辆是地面接触元件为车轮形式的有轮车辆形式，各个车轮在轮缘周围有空心胎，其中，所述引导部件环状地设置在该胎的空腔内。

13.根据权利要求6所述的陆地车辆，其中，所包括的引导部件是复合结构，各个引导部件包含多个由声速至少为6000米/秒的材料形成的、向外侧且向上倾斜方向设置的薄板。

14.根据权利要求13所述的陆地车辆，其中，所述薄板夹在由声速不足1000米/秒的较低声速材料形成的层中。

15.根据权利要求13所述的陆地车辆，其中，所述引导部件的表面有适当形状，从而以微小间隙位于地面接触元件的表面之上，或者甚至轻微接触于地面接触元件的表面上。

16.一种用于陆地车辆中的地面接触元件与由声速大于6000米/秒的材料形成的冲击波引导部件的组合装置，所述引导部件设置成与所述地面接触元件的地面接触表面邻近，并且能把由地雷爆炸所产生的冲击波导向外侧.

17.根据权利要求16所述的组合装置，其中，所述地面接触元件是用于履带车辆的履带和负重轮装置，所述引导部件适于设置在负重轮的一个凹腔中，或直接设置在负重轮之间履带的下链上方。

18.根据权利要求16所述的组合装置，其中，所述地面接触元件是用于有轮车辆的车轮，所述引导部件适于设置在该车轮的凹腔中。

19.根据权利要求16所述的组合装置，其中，所述地面接触元件是用于有轮车辆并具有空心胎的车轮，所述引导部件适于设置在该胎的空腔中。