CZ37685U1 - Sendvičový panel pro balistickou odolnost tříd FB5 až FB7 - Google Patents

Sendvičový panel pro balistickou odolnost tříd FB5 až FB7 Download PDF

Info

Publication number
CZ37685U1
CZ37685U1 CZ2023-41672U CZ202341672U CZ37685U1 CZ 37685 U1 CZ37685 U1 CZ 37685U1 CZ 202341672 U CZ202341672 U CZ 202341672U CZ 37685 U1 CZ37685 U1 CZ 37685U1
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
sandwich panel
composite
core
protection
mpa
Prior art date
Application number
CZ2023-41672U
Other languages
English (en)
Inventor
Radoslav Sovják
Sovják Radoslav doc. Ing. Bc., Ph.D.
Petr Hála
Hála Petr Ing., Ph.D.
Michal Mára
Mára Michal Ing., Ph.D.
Přemysl Kheml
Přemysl Ing. Kheml
Jiří Mašek
Jiří Ing. Mašek
Alexandre Perrot
Alexandre Ing. Perrot
Original Assignee
České vysoké učení technické v Praze
Spolek Pro Chemickou A Hutní Výrobu, Akciová Společnost
SYNPO, akciová společnost
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by České vysoké učení technické v Praze, Spolek Pro Chemickou A Hutní Výrobu, Akciová Společnost, SYNPO, akciová společnost filed Critical České vysoké učení technické v Praze
Priority to CZ2023-41672U priority Critical patent/CZ37685U1/cs
Publication of CZ37685U1 publication Critical patent/CZ37685U1/cs

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B13/00Layered products comprising a a layer of water-setting substance, e.g. concrete, plaster, asbestos cement, or like builders' material
    • B32B13/02Layered products comprising a a layer of water-setting substance, e.g. concrete, plaster, asbestos cement, or like builders' material with fibres or particles being present as additives in the layer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B13/00Layered products comprising a a layer of water-setting substance, e.g. concrete, plaster, asbestos cement, or like builders' material
    • B32B13/04Layered products comprising a a layer of water-setting substance, e.g. concrete, plaster, asbestos cement, or like builders' material comprising such water setting substance as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B13/12Layered products comprising a a layer of water-setting substance, e.g. concrete, plaster, asbestos cement, or like builders' material comprising such water setting substance as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B13/00Layered products comprising a a layer of water-setting substance, e.g. concrete, plaster, asbestos cement, or like builders' material
    • B32B13/14Layered products comprising a a layer of water-setting substance, e.g. concrete, plaster, asbestos cement, or like builders' material next to a fibrous or filamentary layer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/02Physical, chemical or physicochemical properties
    • B32B7/022Mechanical properties
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41WEAPONS
    • F41HARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H5/00Armour; Armour plates
    • F41H5/02Plate construction
    • F41H5/04Plate construction composed of more than one layer
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41WEAPONS
    • F41HARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H5/00Armour; Armour plates
    • F41H5/06Shields
    • F41H5/08Shields for personal use, i.e. hand held shields

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Description

Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízení nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle § 1 zák. č. 478/1992 Sb.
Sendvičový panel pro balistickou odolnost tříd FB5 až FB7
Oblast techniky
Předkládané řešení se týká sendvičových panelů nové generace pro použití v obranných a ochranných konstrukcích s balistickou odolností od třídy FB5 až do třídy FB7 podle EN 1522 a odpovídající odolnosti dle dalších paralelních norem. Panel je složen z vrstev vysokohodnotného betonu, elastomeru a epoxidového kompozitu.
Dosavadní stav techniky
V současné době se k pasivní proti-balistické ochraně stacionárních objektů a vozidel používají pancíře z oceli nebo dalších kovových slitin, případně zesilované vrstvami keramiky a skelných kompozitů. Pro stavby, objekty a stacionární konstrukce padá v úvahu železobeton dostatečné tloušťky, zemní valy, zásypy, terénní úpravy atp. Ochrana na bázi vláknitých vrstev, jako aramidových, polyamidových či skelných tkanin je typicky využívána u neprůstřelných vest proti menším a středním rážím. Jejich použití v obranných a ochranných konstrukcích pak je možné jako přídavná vrstva, nikoli jako samostatný materiál, který by sám o sobě odolával balistickému nebo výbuchovému zatížení.
Podstata technického řešení
Nedostatky stávajících řešení jsou do značné míry odstraněny sendvičovým panelem pro balistickou odolnost tříd FB5 až FB7 podle tohoto technického řešení. Jeho podstatou je to, že obsahuje jádro, na kterém je z obou stran nalepena kompozitní deska pro distribuci energie střely na větší plochu. Na kompozitní desku je nanesena elastomerní ochrana pro zabránění šíření střepin ze zadní strany kompozitní desky. Jádro má tloušťku alespoň 50 mm a je z vysokohodnotného vlákny vyztuženého cementového kompozitu, s objemovou hmotností od 2200 do 2500 kg/m3, pevností v tlaku minimálně 100 MPa, pevností v tahu ohybem na trámcích 40^40^160 mm minimálně 20 MPa, s obsahem cementu minimálně 340 kg/m3, maximálním vodním součinitelem 0,45 a objemovým procentuálním množstvím rozptýlených vláken v rozmezí od 1 do 2 %. Kompozitní deska má tloušťku alespoň 2 mm a elastomerní ochrana je z elastického elastomeru o tloušťce alespoň 3 mm.
Kompozitní deska je s výhodou z pryskyřice vybrané ze skupiny epoxidová, polyuretanová a polyesterová, vyztužené vlákny vybranými ze skupiny uhlíková, skleněná, aramidová, basaltová a polyesterová.
Elastický elastomer je s výhodou vybrán ze skupiny polyurethanový a epoxidový.
Kompozitní deska je ve výhodném provedení k jádru celoplošně přilepena pomocí lepidla.
Povrch elastomerní ochrany může být opatřen ochranným UV stabilizačním nátěrem.
Spojení jádra z vysoce odolného betonu a vrstev s vlákny vyztuženého kompozitu a elastomeru kombinuje výhody všech materiálů a díky synergii tak vzniká nový vysoce balisticky odolný panel. Přitom na jeho bázi lze budovat obranné a ochranné konstrukce jak samonosné, tak i zřizovat dodatečné zesílení objektů stávajících.
Balistický sendvičový panel obsahuje jádro z vysokohodnotného, vlákny vyztuženého cementového kompozitu. Na toto jádro je nalepená kompozitní vrstva na bázi epoxidové, polyuretanové nebo polyesterové pryskyřice vyztužena uhlíkovým, skelným, aramidovým,
- 1 CZ 37685 U1 basaltovým nebo polyesterovým vláknem, a na ni pak nanesena vrstva polyurethanového, epoxidového elastomeru. Povrch elastomemí vrstvy může být ještě opatřen ochranným UV stabilizačním nátěrem, který může sloužit i funkčně, jako estetická/maskovací vrstva.
Sendvičový panel nové generace splňuje balistickou odolnost tříd FB5 až FB7 dle norem EN 1522/1523. To znamená, že je odolný vůči průstřelu a odolává projektilům od ráže 5,56 x 45 s rychlostí projektilu 950±10 m/s do ráže projektilu 7,62 x 51 s rychlostí projektilu 820 ± 10 m/s. To obecně znamená zbraně s projektily střední balistické výkonnosti. Technické řešení přitom zamezuje odlétávání ranivých střepinových fragmentů z přední strany a úplně zamezuje odlétávání fragmentů ze zadní strany při nárazu střely na sendvičovou konstrukci.
Výhodou tohoto technického řešení je menší potřebná tloušťka o 20 až 40 % a nižší hmotnost, srovnáváno proti provedení ochrany pouze z běžného balistického cementového kompozitu, při stejné odolnosti vůči střelbě. Menší hmotnost a rozměry usnadňují dopravu a manipulaci při použití.
Objasnění výkresů
Technické řešení bude podrobněji popsáno na příkladném provedení s pomocí přiložených výkresů, kde se na:
obr. 1 je řez skladby sendvičového panelu; a obr. 2 se nachází sendvičový panel nové generace po zásahu střelou.
Příklady uskutečnění technického řešení
Příkladný sendvičový panel 5 pro balistickou odolnost tříd FB5 až FB7 obsahuje jádro 1, na kterém je z obou stran nalepena kompozitní deska 3 pro distribuci energie střely 6 na větší plochu. Na kompozitní desku 3 je nanesena elastomerní ochrana 4 pro zabránění šíření střepin ze zadní strany kompozitní desky 3. Jádro 1 má tloušťku 50 mm a je z vysokohodnotného vlákny vyztuženého cementového kompozitu, s objemovou hmotností 2200 kg/m3, pevností v tlaku 100 MPa, pevností v tahu ohybem na trámcích 40x40x160 mm 20 MPa, s obsahem cementu 340 kg/m3, maximálním vodním součinitelem 0,45 a objemovým procentuálním množstvím rozptýlených vláken v rozmezí od 1 do 2 %. Kompozitní deska 3 má tloušťku 2 mm a je z epoxidové pryskyřice vyztužené skleněnými vlákny. Elastomerní ochrana 4 je z elastického polyurethanového elastomeru o tloušťce 3 mm. Kompozitní deska 3 je k jádru 1 celoplošně přilepena pomocí lepidla 2. Povrch elastomerní ochrany 4 je opatřen ochranným UV stabilizačním nátěrem.
Další příkladný sendvičový panel 5 pro balistickou odolnost tříd FB5 až FB7 obsahuje jádro 1, na kterém je z obou stran nalepena kompozitní deska 3 pro distribuci energie střely 6 na větší plochu, na kterou je nanesena elastomerní ochrana 4 pro zabránění šíření střepin ze zadní strany kompozitní desky 3. Jádro 1 má tloušťku 100 mm a je z vysokohodnotného vlákny vyztuženého cementového kompozitu, s objemovou hmotností 2500 kg/m3, pevností v tlaku 160 MPa, pevností v tahu ohybem na trámcích 40x40x160 mm 40 MPa, s obsahem cementu minimálně 420 kg/m3, maximálním vodním součinitelem 0,45 a objemovým procentuálním množstvím rozptýlených vláken v rozmezí od 1 do 2 %. Kompozitní deska 3 má tloušťku 4 mm a je z polyuretanové pryskyřice vyztužené aramidovými vlákny. Elastomerní ochrana 4 je z epoxidového elastického elastomeru o tloušťce 5 mm. Kompozitní deska 3 je k jádru 1 celoplošně přilepena pomocí lepidla 2. Povrch elastomerní ochrany 4 je opatřen ochranným UV stabilizačním nátěrem.
Dále byla zhotovena sendvičová deska. Jádro 1 z vysokohodnotného ocelovými vlákny vyztuženého cementového kompozitu o tloušťce 50 mm bylo pomocí epoxidového lepidla 2 oboustranně polepeno deskami 3 ze skelnými vlákny vyztuženého epoxidového kompozitu o tloušťce 3 mm. Na desky 3 byla nanesena vrstva polyuretanové elastomerní ochrany 4 v tloušťce
- 2 CZ 37685 U1 mm. Jádro 1 bylo připraveno z vysokohodnotného, vlákny vyztuženého cementového kompozitu, který má objemovou hmotnost od 2200 do 2500 kg/m3, pevnost v tlaku je minimálně 100 MPa a pevnost v tahu ohybem na trámcích 40^40^160 mm je minimálně 20 MPa, obsah cementu je minimálně 340 kg/m3, maximální vodní součinitel je 0,45 a objemové procentuální množství rozptýlených vláken se pohybuje v rozmezí od 1 % do 2 %. Epoxykompozitní deska 3 byla připravena ze 7 až 16 vrstev, dle tloušťky panelu 5, skelné tkaniny o plošné hmotnosti 280 g/m2 prosycené modifikovanou epoxidovou pryskyřicí tvrzenou za tepla aminickým tvrdidlem. Kompozit měl objemovou hmotnost 1800 kg/m3, objemový podíl výplně v kompozitu byl 44 %. Jako lepidlo 2 bylo použito modifikované epoxidové pryskyřice s flexibilním aminickým tvrdidlem. Toto lepidlo 2 má objemovou hmotnost 1 500 kg/m3 , jeho pevnost v tahu je minimálně 30 MPa a ve smyku 3 MPa při 25 °C. Polyuretanová elastomerní ochrana 4 obsahovala plněný elastomer, který má hustotu 1200 kg/m3. Obsahuje 30 % minerálního plniva. Tento elastomer má minimální pevnost v tahu 3 MPa a minimální elongaci 100 % pří 25 °C.
Na obr. 2 je znázorněna dopadající střela 6, která vytvoří přední kráter 7 a zadní kráter 8, ve kterém jsou zadrženy, pomocí přidaných vrstev sendviče, všechny fragmenty vzniklé dopadem střely 6. Celý sendvičový panel 5 je natřen vysoce pružným a na povětrnosti odolným polyuretanovým nátěrem. Sendvičový panel 5 nové generace pro balistickou odolnost od třídy FB5 do třídy FB7 dle EN 1522 se vyznačuje balistickou odolností proti projektilům střední balistické ráže do dopadové energie střely 3300±100 J dle EN 1522, dále pak odolností proti povětrnostním vlivům a chemikáliím. Díky vrstvení sendvičového panelu 5 je zamezeno šíření střepin ze zadní strany desky do okolí.
Sendvičový panel 5 nové generace splňuje podmínky pro balistickou odolnost v třídách FB5 až FB7 dle normy EN 1522/1523, tj. vůči zkušebním rážím od 5,56 x 45 s rychlostí 950±10 m/s až po 7,62 x 51 s rychlostí 810±10 m/s.
Průmyslová využitelnost
Sendvičový panel nové generace pro balistickou odolnost FB5 až FB7 dle EN 1522 podle tohoto technického řešení nalezne uplatnění zejména v konstrukcích pro ochranu osob a materiálu v objektech kritické infrastruktury, ve specializovaných technologických provozech nebo v místech ohrožených ozbrojenými konflikty.

Claims (5)

1. Sendvičový panel (5) pro balistickou odolnost tříd FB5 až FB7, vyznačující se tím, že obsahuje jádro (1), na kterém je z obou stran nalepena kompozitní deska (3) pro distribuci energie střely (6) na větší plochu, na kterou je nanesena elastomerní ochrana (4) pro zabránění šíření střepin ze zadní strany kompozitní desky (3), přičemž jádro (1) má tloušťku alespoň 50 mm a je z vysokohodnotného vlákny vyztuženého cementového kompozitu, s objemovou hmotností od 2200 do 2500 kg/m3, pevností v tlaku minimálně 100 MPa, pevností v tahu ohybem na trámcích 40^40^160 mm minimálně 20 MPa, s obsahem cementu minimálně 340 kg/m3, maximálním vodním součinitelem 0,45 a objemovým procentuálním množstvím rozptýlených vláken v rozmezí od 1 do 2 %, kompozitní deska (3) má tloušťku alespoň 2 mm a elastomerní ochrana (4) je z elastického elastomeru o tloušťce alespoň 3 mm.
2. Sendvičový panel (5) podle nároku 1, vyznačující se tím, že kompozitní deska (3) je z pryskyřice vybrané ze skupiny epoxidová, polyuretanová a polyesterová, vyztužené vlákny vybranými ze skupiny uhlíková, skleněná, aramidová, basaltová a polyesterová.
3. Sendvičový panel (5) podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že elastický elastomer je vybrán ze skupiny polyurethanový a epoxidový.
4. Sendvičový panel (5) podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že kompozitní deska (3) je k jádru (1) celoplošně přilepena pomocí lepidla (2).
5. Sendvičový panel (5) podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že povrch elastomerní ochrany (4) je opatřen ochranným UV stabilizačním nátěrem. 2
CZ2023-41672U 2023-12-28 2023-12-28 Sendvičový panel pro balistickou odolnost tříd FB5 až FB7 CZ37685U1 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2023-41672U CZ37685U1 (cs) 2023-12-28 2023-12-28 Sendvičový panel pro balistickou odolnost tříd FB5 až FB7

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2023-41672U CZ37685U1 (cs) 2023-12-28 2023-12-28 Sendvičový panel pro balistickou odolnost tříd FB5 až FB7

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ37685U1 true CZ37685U1 (cs) 2024-02-06

Family

ID=89843222

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2023-41672U CZ37685U1 (cs) 2023-12-28 2023-12-28 Sendvičový panel pro balistickou odolnost tříd FB5 až FB7

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ37685U1 (cs)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4868040A (en) Antiballistic composite armor
US8616113B2 (en) Encapsulated ballistic protection system
US7406806B2 (en) Blast resistant prefabricated wall units
CA2943081C (en) Lightweight enhanced ballistic armor system
AU2012267563B2 (en) Enhanced ballistic protective system
CN111791545B (zh) 一种船用复合材料上层建筑舱壁及其制备方法
CN107367197A (zh) 一种轻质高抗力模块化库体防护单元
US20120325076A1 (en) Composite Armor
Iqbal et al. Development of mortar filled honeycomb sandwich panels for resistance against repeated ballistic impacts
US20120177871A1 (en) Impact resistant foamed glass materials for vehicles and structures
RU2437053C1 (ru) Пулезащитная бронепанель
CZ37685U1 (cs) Sendvičový panel pro balistickou odolnost tříd FB5 až FB7
CZ36976U1 (cs) Sendvičový panel pro balistickou odolnost tříd FB1 až FB4 dle EN 1522
CN207351298U (zh) 一种轻质高抗力模块化库体防护单元
Sathyaraj et al. Spectra Fibre Reinforced Composite-A Review
RU2190823C1 (ru) Пулезащитная бронепанель
Barone et al. Literature Review of Applicable Ballistic Materials for Temporary Wooden Building Envelopes
Asavavisithchai et al. Developement of Composite Armors Using Natural Rubber Reinforced with Steel Wire Mesh for Ballistic Resistance
Koto et al. Analysis of Damage Area of Fiberglass/Polyester Bi-Panel with Rice Husk Ash as a Filler Caused by the Impact of High-Speed Particles
Barone et al. Plywood Panel with UHMW Polyethylene Board Ballistic Resistance
CN216049450U (zh) 一种用于直升机驾驶舱的多层复合结构防弹装甲
Pasha et al. Effect of Rubber particles on Kevlar Fiber Reinforced Polymer composite against High Velocity Impact.
RU2484412C1 (ru) Пакет композитной брони на основе керамики (пкбк)
RU2367881C1 (ru) Техническая бронекомпозиция
Rudi et al. Numerical simulation of ballistic impact behavior on soft body armor based carbon fiber reinforced polymers composite

Legal Events

Date Code Title Description
FG1K Utility model registered

Effective date: 20240206