CZ38053U1 - Sendvičový panel pro balistickou odolnost tříd A4 dle STANAG 2280 - Google Patents
Sendvičový panel pro balistickou odolnost tříd A4 dle STANAG 2280 Download PDFInfo
- Publication number
- CZ38053U1 CZ38053U1 CZ2024-42039U CZ202442039U CZ38053U1 CZ 38053 U1 CZ38053 U1 CZ 38053U1 CZ 202442039 U CZ202442039 U CZ 202442039U CZ 38053 U1 CZ38053 U1 CZ 38053U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- sandwich panel
- composite
- stanag
- core
- ballistic resistance
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 27
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 11
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 9
- 239000004760 aramid Substances 0.000 claims description 7
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 4
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 claims description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 7
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 5
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 2
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 2
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 230000000266 injurious effect Effects 0.000 description 2
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229920006335 epoxy glue Polymers 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000003733 fiber-reinforced composite Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000003116 impacting effect Effects 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012764 mineral filler Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 239000011527 polyurethane coating Substances 0.000 description 1
- 229920003225 polyurethane elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B13/00—Layered products comprising a a layer of water-setting substance, e.g. concrete, plaster, asbestos cement, or like builders' material
- B32B13/02—Layered 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B13/00—Layered products comprising a a layer of water-setting substance, e.g. concrete, plaster, asbestos cement, or like builders' material
- B32B13/04—Layered 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
- B32B13/12—Layered 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B13/00—Layered products comprising a a layer of water-setting substance, e.g. concrete, plaster, asbestos cement, or like builders' material
- B32B13/14—Layered 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B7/00—Layered 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
- B32B7/02—Physical, chemical or physicochemical properties
- B32B7/022—Mechanical properties
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
- F41H5/00—Armour; Armour plates
- F41H5/02—Plate construction
- F41H5/04—Plate construction composed of more than one layer
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
- F41H5/00—Armour; Armour plates
- F41H5/06—Shields
- F41H5/08—Shields 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
Sendvičový panel pro balistickou odolnost tříd A4 dle STANAG 2280
Oblast techniky
Předkládané řešení se týká sendvičových panelů pro použití v obranných a ochranných konstrukcích s balistickou odolností tříd A4 podle STANAG 2280 a odpovídající odolností dle dalších paralelních norem, přičemž standardy STANAG jsou vydávány Úřadem pro normalizaci NATO v Bruselu. Panel je složen z vrstev vysokohodnotného betonu, elastomeru a epoxidového kompozitu.
Dosavadní stav techniky
V současné době se k pasivní protibalistické 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 vály, 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
Nevýhody stávajících řešení jsou odstraněny sendvičovým panelem pro balistickou odolnost tříd A4 dle STANAG 2280 podle tohoto technického řešení. Jeho podstatou je to, že obsahuje jádro, na kterém je z obou stran připojena kompozitní deska s elastomemí vrstvou. Jádro má tloušťku alespoň 150 mm a je z vysokohodnotného vlákny vyztuženého cementového kompozitu, s objemovou hmotností od 2200 do 2500 kg/m3, pevností v tlaku minimálně 100 MPa a pevností v tahu ohybem na trámcích 40x40x160 mm minimálně 20 MPa, při obsahu cementu minimálně 340 kg/m3, maximálním vodním součiniteli 0,45 a objemovém procentuálním množství rozptýlených vláken v rozmezí od 1 do 2 %.
Na jádru je pomocí lepidla celoplošně přilepena kompozitní deska z epoxidového kompozitu vyztuženého skelnými a/nebo aramidovými vlákny.
Kompozitní deska má s výhodou tloušťku alespoň 5 mm.
Elastomemí vrstva je ve výhodném provedení vytvořena alespoň 5 mm silným elastickým polyuretanem.
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 její bázi lze budovat obranné a ochranné konstrukce jak samonosné, tak i zřizovat dodatečné zesílení objektů stávajících.
Balistický sendvičový panel je tvořen jádrem z vysokohodnotného, vlákny vyztuženého cementového kompozitu. Na toto jádro je připevněna kompozitní vrstva na bázi epoxidové, polyuretanové nebo polyesterové pryskyřice, vyztužená uhlíkovým, skelným, aramidovým, basaltovým nebo polyesterovým vláknem a na ni pak nanesena vrstva polyurethanového nebo epoxidového elastomeru. Povrch elastomemí vrstvy může být ještě opatřen ochranným nátěrem vůči povětrnostním vlivům, který může sloužit i funkčně, jako estetická/maskovací vrstva.
- 1 CZ 38053 UI
Jádro tvořené z vysokohodnotného, vlákny vyztuženého cementového kompozitu má tloušťku minimálně 150 mm. Vrstva skelného/aramidového kompozitu je alespoň 5 mm vysoká a vrstva elastomeru je alespoň 5 mm vysoká.
Sendvičový panel má balistickou odolnost třídy A4 dle normy STANAG 2280. To znamená, že je odolný vůči průstřelu, odolává projektilům ráže 12.7 χ 108 s rychlostí projektilu 760 ± 20 m/s. To obecně znamená zbraně s projektily vyšší balistické výkonnosti. Technické řešení přitom zamezuje odlétávání zraňujících střepinových fragmentů z přední strany a úplně zamezuje odlétávání fragmentů ze zadní strany při nárazu projektilu na sendvičovou konstrukci.
Deska z epoxidového kompozitu pomáhá distribuci energie střely na větší plochu.
Další výhodou tohoto technického řešení je menší potřebná tloušťka o 15 % a nižší hmotnost, srovnáváno s provedením 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 přiloženého výkresu, kde se nachází na:
obr. 1 řez skladby sendvičového panelu; a obr. 2 sendvičový panel po zásahu střelou.
Příklady uskutečnění technického řešeni
Panel 5 obsahuje jádro 1 z vysokohodnotného vlákny vyztuženého cementového kompozitu, na kterém je lepidlo 2 pro připojení desek 3 z aramidového/skelného kompozitu opatřeného vrstvou 4 elastomeru. Celý sendvičový panel 5 je natřen vysoce pružným a na povětmosti odolným polyuretanovým nátěrem.
Sendvičový panel 5 je na obr. 2 znázorněn po zásahu střelou 6. Dopadající střela 6 vytváří přední kráter 7 a zadní kráter 8, ve kterém jsou zadrženy pomocí přidaných vrstev sendviče, všechny fragmenty vzniklé dopadem střely 6. Deska 3 z epoxidového kompozitu tvoří přidanou balistickou ochranu, která pomáhá distribuci energie střely 6 na větší plochu.
Sendvičový panel 5 pro balistickou odolnost tříd A4 dle STANAG 2280 se vyznačuje balistickou odolností proti projektilům vyšší balistické ráže do dopadové energie střely cca 16500 ± 100 J, dále pak odolností proti povětrnostním vlivům a chemikáliím. Díky vrstvení sendvičového panelu 5 je zamezeno šíření střepin ze zadní strany panelu 5 do okolí.
Sendvičový panel 5 splňuje podmínky pro balistickou odolnost tříd A4 dle normy STANAG 2280, tj. vůči zkušební ráži 12.7x 108 mm s rychlostí projektilu 760 ± 20 m/s.
Jedná se o sendvičový panel 5 ve tvaru desky, který má jádro 1 z vysokohodnotného ocelovými vlákny vyztuženého cementového kompozitu o tloušťce 150 mm, které je pomocí epoxidového lepidla 2 oboustranně polepeno deskami 3 ze skelnými vlákny vyztuženého epoxidového kompozitu o tloušťce 5 mm. Na desky 3 byla nanesena vrstva 4 polyuretanového elastomeru v tloušťce 5 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
-2CZ 38053 UI v tahu ohybem na trámcích 40*40x160 mm je minimálně 20 MPa, obsah cementuje 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 25 vrstev, dle tloušťky panelu 5, aramidové 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 byla použita modifikovaná epoxidová 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 vrstva 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.
Tento sendvičový panel 5 odolává střelbě zkušební ráží 12.7x108 mm s rychlostí 760 ± 20 m/s asdopadovou energií cca 16500±100 J, tj. vykazuje balistickou odolnost tříd A4 dle normy STANAG 2280. Vrstvení sendvičového panelu 5 také účinně zamezuje výmětu zraňujících střepin ze zadní strany desky do chráněného okolí.
Průmyslová využitelnost
Sendvičový panel pro balistickou odolnost A43 dle STANAG 2280 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 (3)
1. Sendvičový panel pro balistickou odolnost tříd A4 dle STANAG 2280, vyznačující se tím, že obsahuje jádro (1), na kterém je z obou stran připojena kompozitní deska (3) s elastomemí vrstvou 5 (4), přičemž jádro (1) má tloušťku alespoň 150 mm a je z vysokohodnotného vlákny vyztuženého cementového kompozitu, s objemovou hmotností od 2200 do 2500 kg/m3, pevností v tlaku minimálně 100 MPa a pevností v tahu ohybem na trámcích 40^40x160 mm minimálně 20 MPa, a s obsahem cementu minimálně 340 kg/m3, maximální vodním součinitelem 0,45 a objemovém procentuálním množství rozptýlených vláken v rozmezí od 1 do 2 %.
ίο
2. Sendvičový panel podle nároku 1, vyznačující se tím, že kompozitní deska (3) je z epoxidového kompozitu vyztuženého skelnými a/nebo aramidovými vlákny a k jádru (1) je celoplošně přilepena pomocí lepidla (2).
3. Sendvičový panel podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že kompozitní deska (3) má tloušťku alespoň 2 mm.
15 4. Sendvičový panel podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že elastomemí vrstva (4 ) je tvořena alespoň 3 mm silným elastickým polyuretanem.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2024-42039U CZ38053U1 (cs) | 2024-06-12 | 2024-06-12 | Sendvičový panel pro balistickou odolnost tříd A4 dle STANAG 2280 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2024-42039U CZ38053U1 (cs) | 2024-06-12 | 2024-06-12 | Sendvičový panel pro balistickou odolnost tříd A4 dle STANAG 2280 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ38053U1 true CZ38053U1 (cs) | 2024-08-13 |
Family
ID=92301226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2024-42039U CZ38053U1 (cs) | 2024-06-12 | 2024-06-12 | Sendvičový panel pro balistickou odolnost tříd A4 dle STANAG 2280 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ38053U1 (cs) |
-
2024
- 2024-06-12 CZ CZ2024-42039U patent/CZ38053U1/cs active IP Right Grant
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2943081C (en) | Lightweight enhanced ballistic armor system | |
| KR101505511B1 (ko) | 탄도성 발사체 아머 | |
| AU2012267563B2 (en) | Enhanced ballistic protective system | |
| Nisini et al. | High speed impact properties of carbon-basalt-flax DHEC composites compared with pure carbon fibre composites | |
| Rojek et al. | Composite materials with the polymeric matrix applied to ballistic shields | |
| Okhawilai et al. | Hard armor composites from ballistic fiber-reinforced polybenzoxazine alloys | |
| Swinea et al. | Enhanced cross laminated timber (ECLT) for ballistic resistant design | |
| CN216049450U (zh) | 一种用于直升机驾驶舱的多层复合结构防弹装甲 | |
| RU2437053C1 (ru) | Пулезащитная бронепанель | |
| Kumar et al. | Experimental analysis on ballistic performance of newly developed sandwich hybrid natural composites | |
| Eleiche et al. | Penetration resistance of laminated plates from steel and flbreglass-reinforced polyester | |
| RU2190823C1 (ru) | Пулезащитная бронепанель | |
| US20120177871A1 (en) | Impact resistant foamed glass materials for vehicles and structures | |
| CZ38053U1 (cs) | Sendvičový panel pro balistickou odolnost tříd A4 dle STANAG 2280 | |
| CZ38051U1 (cs) | Sendvičový panel pro balistickou odolnost tříd A1 až A2 dle STANAG 2280 | |
| CZ38052U1 (cs) | Sendvičový panel pro balistickou odolnost tříd A3 dle STANAG 2280 | |
| 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 | |
| Asavavisithchai et al. | Developement of Composite Armors Using Natural Rubber Reinforced with Steel Wire Mesh for Ballistic Resistance | |
| CN117858803A (zh) | 生产复合耐性材料的方法和由此获得的耐性材料 | |
| Sathyaraj et al. | Spectra fibre reinforced composite-A review | |
| 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 | |
| SANBORN et al. | Ballistic performance of enhanced cross-laminated timber (Eclt) | |
| Sliwinski et al. | Overview of polymer laminates applicable to elements of light-weight ballistic shields of special purpose transport means | |
| Pasha et al. | Effect of Rubber particles on Kevlar Fiber Reinforced Polymer composite against High Velocity Impact. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20240813 |