CZ303349B6

CZ303349B6 - Transparentní pancérový systém

Info

Publication number: CZ303349B6
Application number: CZ20080563A
Authority: CZ
Inventors: Šída@Vladimír; Liška@Miroslav; Jakoube@Miroslav
Original assignee: Coorstek Advanced Materials Turnov S.R.O.
Priority date: 2008-09-15
Filing date: 2008-09-15
Publication date: 2012-08-08
Also published as: CZ2008563A3

Abstract

Transparentní pancérový systém, urcený zejména pro neprustrelná okna a pruzory mobilních transportních obrnených prostredku, sestává z transparentního pancíre (1) a vnejší ochranné pohyblivé žaluzie (7) se sklopnými lamelami (8, 9), pricemž mezi ocelové sklopné lamely (8) ochranné žaluzie (7) je vrazena nejméne jedna transparentní sklopná lamela (9). Transparentní pancír (1) je alespon v oblasti pod transparentní sklopnou lamelou (9) v její stejné výškové úrovni opatren nejméne jednou transparentní tvrdou vrstvou z monokrystalického safíru (4).

Description

Transparentní pancéřový systém

Oblast techniky

Vynález se týká transparentního pancéřového systému, který je určen zejména pro neprůstřelná okna a průzory mobilních transportních obrněných prostředků, sestávajícího z transparentního pancíře, tvořícího vlastní výplň neprůstřelného okna či průzoru, který je z vnější strany opatřen ochrannou pohyblivou žaluzií, tvořenou sklopnými lamelami.

Dosavadní stav techniky

Pro vlastní výplň neprůstřelného okna či průzoru se v současné době většinou používají transpa15 rentní pancíře, kteréjsou tvořeny kompozitními soustavami sendvičově uspořádaných transparentních skelných vrstev, které jsou plošně navzájem spojeny adhezními vrstvami, tvořenými například termoplastickými foliemi na bázi polyvinylbutyralu (PVB) či polyuretanu (PU). Transparentní skelné vrstvy jsou tvořeny obvykle skleněnými deskami, z hotovenými například ze silnostěnného sodnodraselného skla. Základní struktura takovéhoto transparentního pancíře je známá například i ze spisu WO 03/068501, který oproti obdobným pancířům navíc poskytuje i ochranu proti případným úlomkům skla z vnitrní strany pancíře po dopadu malorážové střely na jeho vnější čelní stěnu. Nevýhodou těchto typů pancířů je jejích poměrně nízká odolnost proti malorážovým střelám s vyšším úrovní průbojnosti, která je proto dosud vyvažována zvětšením jejich tloušťky, například až na tloušťku 104 mm. Zvětšení této tloušťky na uvedenou úroveň pak ovšem následně znamená i jejich extrémně vysokou plošnou hmotnost, dosahující hodnoty 250 kg/m², což v podstatě znemožňuje použitelnost takovýchto transparentních pancířů u velké většiny mobilních transportních prostředků, nehledě na zkreslenou resp. zhoršenou průhlednost tohoto sendvičového transparentního pancíře, sestaveného až ze 12ti vrstev skla.

V případě nových transparentních materiálů tvořících tzv. tvrdou čelní vrstvu s vyšší balistickou odolností, například materiálu na bázi oxinitridu hlinitého, známého pod obchodním názvem AION, nebo na bázi spinelu (MgAl₂O₄), či monokrystalického safíru, brání jejich větší využitelnosti jako transparentních pancířů pro mobilní transportní prostředky jejich značně vysoká cena ve spojení se stále ještě nutnou značnou tloušťkou a tím i plošnou hmotností pancíře.

Ze spisu WO 2006/135832 je rovněž známý dosud nejodolnější transparentní pancíř, tvořený nejméně jednou vnitřní skleněnou vrstvou, opatřenou z vnitřní strany transparentní polykarbonátovou vrstvou a z vnější strany alespoň jednou transparentní keramickou vrstvou z monokrystalického safíru. Mezi těmito jednotlivými vrstvami jsou pak uspořádány adhezivní vrstvy napří40 klad z PVB fólie nebo PU fólie. Vrstva z monokrystal ického safíru u tohoto transparentního pancíře se pak vyrábí metodou, označovanou jako EFG (Edge-Defined-Film-Fed Growth), jak je blíže popsána například ve spisu WO 2005/100646 včetně příslušného zařízení. Takovýto pancíř, tvořený příkladně čelní safírovou vrstvou o tloušťce cca 8 mm a zadní soustavou dvou až tří vrstev skla float a vrstvou polykarbonátu či bezpečnostní fólie, je dostatečně odolný vůči malo45 rážním střelám se střední úrovní průbojnosti např. 7,62 x 54R B32 API s jádrem z kalené oceli. Nicméně ani u tohoto transparentního pancíře není dosaženo požadavku na jeho co nejmenší tloušťku při maximální balistické odolnosti vůči malorážovým střelám s nejvyšší úrovní průbojnosti. Z toho důvodu kvůli dostačující ochraně proti těmto malorážovým střelám, např. střelám ráže 7,62 x 51 AP8 s jádrem z karbidu wolframu s několikrát větší průbojnosti a výrazně větší tvrdostí oproti obdobným střelám sjádry zkalené oceli, musí být tento pancíř opatřen jednou nebo lépe více safírovými vrstvami o celkové tloušťce cca 40 mm, což i u těchto dosud nejodolnějších verzí pancířů zvyšuje nad únosnou míru jejich hmotnost a cenu.

Podle české přihlášky vynálezu PV 2007-676 existuje rovněž řešení transparentních pancířů, spočívající ve využití specifické krystalografické orientace safíru, umožňující odklon střely a tím lepší d i sípáci její kinetické energie. Také toto řešení však není zcela optimální, protože i při menší tloušťce pancíře a drahého safíru, zůstává velká pracnost, náročnost a nákladnost na krytí celé plochy okna tímto safírovým materiálem.

Proto jsou okna nebo jiné průzory zejména různých mobilních transportních obrněných prostředků pro zvýšení bezpečnosti jejich osádky mnohdy ještě z vnější strany kryty ochrannou pohyblivou žaluzií, tvořenou sklopnými pancéřovými lamelami. Nevýhodou tohoto opatření však je, že při sklopení pancéřových lamel v případě nebezpečí zásahu okna či průzoru, je osádce zcela zamezen výhled tímto oknem či průzorem. Do určité míry je tato nevýhoda odstraněna vnějším pancéřovým systémem se sklopnými pancéřovými lamelami dle patentového spisu US 5 452 641, jehož podstata spočívá v tom, že tyto lamely jsou na svých protilehlých stranách opatřeny zrcadlovými plochami, které při částečném pootevření lamel umožňují osádce alespoň částečný výhled. Odrazem a lomem obrazu na zrcadlových plochách pancéřových lamel však může docházet kjistému zkreslení obrazu při pozorování vnější situace a zároveň může u tohoto řešení existovat nebezpečí, že tak, jak dochází k odrazu obrazu, může docházet při zásahu okna i k takovému odrazu střely, že tato pronikne přes pootevřené lamely do vnitřního prostoru vozidla.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nevýhody jsou do značné míry odstraněny transparentním pancéřovým systémem, určeným zejména pro neprůstřelná okna a průzory mobilních transportních obrněných prostředků, sestávajícím z transparentního pancíře a vnější ochranné pohyblivé žaluzie se sklopnými lamelami, podle předkládaného vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že mezi ocelové sklopné lamely ochranné žaluzie je vřazena nejméně jedna transparentní sklopná lamela, přičemž transparentní pancíř je alespoň v oblasti pod transparentní sklopnou lamelou a v její stejné výškové úrovni opatřen nejméně jednou transparentní tvrdou vrstvou z monokrystalického safíru.

Podstata vynálezu dále spočívá v tom, že transparentní pancíř je s výhodou tvořen kompozitní soustavou sendvičově uspořádaných transparentních skelných a/nebo polymeruích vrstev, navzájem spojených transparentními adhezivními vrstvami, například na bázi polyvinylbutyralu (PVB) či polyuretanu (PU), přičemž transparentní tvrdá vrstva z monokrystal ického safíru je tvořena deskovými segmenty, které jsou navzájem mezi sebou bočně spojeny do nejméně jednoho pásu, vsazeného do alespoň jedné transparentní vrstvy skelné nebo polymemí vrstvy a tvořícího součást okna nebo průzoru v úrovni přímého výhledu řidiče resp. osádky.

S využitím řešení dle již výše zmíněné CZ PV 2007-676 jsou deskové segmenty transparentní tvrdé vrstvy z monokrystalického safíru u transparentního pancéřového systému podle tohoto nyní předkládaného vynálezu rovněž s výhodou vytvořeny z monokrystalického safíru paralelně a/nebo s úhlovou odchylkou až ± 45° od jeho krystalografických rovin, jejichž mezirovinná vzdálenost činí 3,1 až 3,9 Á. Velikost těchto segmentů z monokrystalického safíru může být různá, např. 50-MOO x 1504-300 x 7-20 mm.

V úrovni přímého výhledu z vozidla u transparentního pancéřového systému podle vynálezu je tak jednak alespoň jeden pás safírové tvrdé vrstvy v kompozitní sendvičové soustavě celého okna a alespoň jedna transparentní sklopná lameta vnější ochranné pohyblivé žaluzie. Tato transparentní sklopná lamela je zhotovena z netríštivého polymeru, např. polykarbonátu (PC), barevně tónovaného a krytého nereflexní vrstvou. Barvou se tato transparentní lamela obvykle shoduje s barvou povrchu ocelových lamel. Zadní i čelní stěna transparentního pancíře může být pokryta netříštivou polymemí vrstvou či bezpečnostní fólií. Ocelové sklopné lamely pohyblivé žaluzie mají příslušnou úroveň balistické odolnosti dle STANAG 4569, která dává v součtu se sendvičovou kompozicí okna až LEVEL 3a (pro střelu 7,62x51 AP8).

Výhodou transparentního pancéřového systému podle vynálezu je, že toto řešení v případě ostrého napadení snižuje pravděpodobnost zasažení transparentní lamely a plochy safírového pásku

-2CZ 303349 B6 okna na 6,7% pro jednu střelu, na 0,44% pro druhý zásah a na 0,03% zásah třetí střelou, což znamená velký přínos pro posádku vozidla z hlediska její bezpečnosti. Stejné zabarvení všech lamel znemožňuje útočníkům soustředit střelbu pouze na transparentní sklopnou lamelu.

Zúžení okna jen do úzkého pásku řeší i zlepšení výhled posádky po eventuálním zásahu tohoto pásku, protože paprsky trhlin ve spodních sklech se rozšíří jen omezeně při multihitu a po odklopení sklopných lamel pohyblivé žaluzie je výhled zbylou plochou okna dostatečný. Výhodou je i psychologicky významně zvýšený pocit bezpečnosti posádky ze sklopenými ocelovými lamelami proti určité nejistotě ochrany jen velkoplošnou transparentní kompozicí okna.

Řádová úspora nákladů při použití safíru jen v úzkém pásuje evidentní a redukce tloušťky celého sendviče okna je výsledkem součtu jeho ochrany a ochrany ocelovými lamelami.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn pomocí výkresu konkrétního příkladu provedení transparentního pancéřového systému podle vynálezu, kde je toto provedení znázorněno schematicky v příčném řezu.

Příklad provedení vynálezu

Transparentní pancéřový systém pro neprůstřelná okna mobilních transportních obrněných pro25 středků sestává podle zobrazeného příkladného provedení z transparentního pancíře I a vnější ochranné pohyblivé žaluzie 7 s neprůstřelnými vodorovně uspořádanými ocelovými sklopnými lamelami 8, mezi něž je v úrovni přímého výhledu řidiče vřazena jedna vodorovná transparentní sklopná lamela 9, pod níž je ve stejné výškové úrovni transparentní pancíř 1 opatřen transparentní tvrdou vrstvou z monokrystal ického safíru 4.

Transparentní pancíř I je tvořen kompozitní soustavou sendvičově uspořádaných a plošně navzájem spojených čtyř transparentních skelných vrstev 2, přičemž transparentní tvrdá vrstva z monokrystal ického safíru 4 je tvořena deskovými segmenty, které jsou navzájem mezi sebou bočně spojeny do pásu, vsazeného do transparentní skelné vrstvy 2 na čelní stěně transparentního pancíře i. Transparentní skelné vrstvy 2 jsou tvořeny skleněnými deskami ze sodnodraselného skla float, které může být i chemicky zpevněno nebo termicky vytvrzeno. Transparentní skelná vrstva 2 na čelní stěně transparentní pancíře 1 včetně vsazené transparentní tvrdé vrstvy z monokly stal ického safíru 4 je opatřena netříštivou horní krycí vrstvou 5, tvořenou v tomto případě póly karbonátovou vrstvou, a na zadní stěně transparentního pancíře 1 netříštivou spodní krycí vrstvou 3, tvořenou v tomto případě stejnou polykarbonátovou vrstvou stejnou jako horní krycí vrstva 5. V jiných případech mohou být jak horní krycí vrstva 5, tak spodní krycí vrstva 3 tvořeny polymemí folií nebo kombinací polykarbonátové vrstvy na jedné stěně a polymemí folií na druhé stěně transparentního pancíře i.

Deskové segmenty transparentní tvrdé vrstvy z monokrystal ického safíru 4 jsou vytvořeny z monokrystal ického safíru paralelně sjeho strukturními rovinami s mezirovinnou vzdáleností těchto rovin 3,479 A. Tyto strukturní roviny bývají v některých pramenech označovány rovněž jako roviny r.

Ke vzájemnému plošnému spojení všech jednotlivých transparentních vrstev 2, 3, 4 a 5, slouží adhezivní vrstvy 6, které jsou tvořeny transparentními termoplastickými foliemi. Sklopné lamely 8, 9 jsou ve vnější ochranné pohyblivé žaluzie 7 upevněny pomocí držáků 1_L a jsou ovladatelné z vnitřního prostoru vozidla. Transparentní sklopná lamela 9 je zhotovena z netříštivého polymeru, barevně tónovaného a krytého nereflexní vrstvou 10, přičemž barva této transparentní sklopné lamely 9 je shodná s barvou povrchu ocelových sklopných lamel 8.

Příklad 2

Transparentní pancéřový systém podle vynálezu v alternativním provedení sestává jako v prvním 5 příkladném provedení rovněž z transparentního pancíře 1 a vnější ochranné pohyblivé žaluzie 7 s neprůstřelnými vodorovně uspořádanými ocelovými sklopnými lamelami 8, mezi něž je v úrovni přímého výhledu řidiče vřazena jedna vodorovná transparentní sklopná lamela 9, pod níž je ve stejné výškové úrovni transparentní pancíř 1 opatřen transparentní tvrdou vrstvou z monokrystalického safíru 4. Kompozitní soustava transparentního pancíře i je rovněž shodná ío s prvním příkladem provedení, pouze je, jak naznačeno výše, spodní krycí vrstva 3 tvořena polykarbonátovou vrstvou a horní krycí vrstva 5 póly měrní folií.

Rozdíl od prvního příkladného provedení vynálezu přitom spočívá v tom, že deskové segmenty transparentní tvrdé vrstvy z monokrystal ického safíru 4 jsou zhotoveny s úhlovou odchylkou + 30° od jeho krystalografických rovin, jejichž mezirovinná vzdálenost činí 3,479 A.

Při výrobě těchto deskových segmentů se podle krystalografické orientace safíru, vybrané z jeho krystalografických rovin, jejichž mezirovinná vzdálenost činí uvedených 3,479 A, se nejprve zhotoví pěstovací zárodek, z něhož se krystalizací z taveniny vyrobí plochý monokrystal safíru, který se poté pod úhlem 30° k těmto krystalografickým rovinám řeže, brousí a leští.

Výhodou tohoto řešení je jednak snazší disipace kinetické energie střely v atomové méně hustém prostředí označených krystalografických rovin a jednak jejich lepší geometrie z hlediska vstupu střely do jejich svazku.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Transparentní pancéřový systém, určený zejména pro neprůstřelná okna a průzory mobilních transportních obrněných prostředků, sestávající z transparentního pancíře (1) a vnější ochranné pohyblivé žaluzie (7) se sklopnými lamelami (8, 9), vyznačující se tím, že mezi oce35 lové sklopné lamely (8) ochranné žaluzie (7) je vřazena nejméně jedna transparentní sklopná lamela (9), přičemž transparentní pancíř (1) je alespoň v oblasti pod transparentní sklopnou lamelou (9) v její stejné výškové úrovni opatřen nejméně jednou transparentní tvrdou vrstvou z monokrystalického safíru (4).

40
2. Transparentní pancéřový systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že transparentní pancíř (1) je tvořen kompozitní soustavou sendvičově uspořádaných transparentních skelných a/nebo polymemích vrstev (2), navzájem spojených transparentními adhezivními vrstvami (6), přičemž transparentní tvrdá vrstva z monokrystal ického safíru (4) je tvořena deskovými segmenty, které jsou navzájem mezi sebou bočně spojeny do nejméně jednoho pásu, vsazeného do

45 alespoň jedné transparentní vrstvy skelné nebo polymemí vrstvy (2) a tvořícího součást okna nebo průzoru v úrovni přímého výhledu řidiče.
3. Transparentní pancéřový systém podle nároku 2, vyznačující se tím, že deskové segmenty transparentní tvrdé vrstvy z monokrystal ického safíru (4) jsou zhotoveny paralelně

50 a/nebo s úhlovou odchylkou až ± 45° od jeho krystalografických rovin, jejichž mezirovinná vzdálenost činí 3,1 až 3,9 A.
4. Transparentní pancéřový systém podle alespoň jednoho z nároků 2a3, vyznačující se tím, že transparentní tvrdá vrstva z monokrystal ického safíru (4), tvořená deskovými seg-4CZ 303349 B6 menty, které jsou navzájem mezi sebou bočně spojeny do pásu, je vsazena do transparentní skelné vrstvy (2) na četní stěně transparentního pancíře (1).
5. Transparentní pancéřový systém podle alespoň jednoho z předcházejících nároků, vyzná5 čující se tím, že transparentní sklopná lamela je zhotovena z netrištivého polymeru, barevně tónovaného a krytého nereflexní vrstvou (10).