CZ5042U1 - Balisticky odolný konstrukční prvek - Google Patents

Description

Balisticky odolný konstrukční prvek

Oblast techniky

Technické řešení se týká složených desek, odolných především proti průstřelu a těž případně proti požáru, hlavně se jedná o konstrukční prvek na bázi dutého profilu, kombinovaného s uvedenou odolnou deskou, použitelný hlavně ve strojírenství a stavebnictví .

Dosavadní stav techniky

V současnosti známé balisticky odolné desky, případně konstrukční prvky se zvýšenou balistickou odolností jsou převážně řešeny za použití masivních pancéřových materiálů, pohlcujících energii dopadající střely. K útlumu a pohlcení energie dochází přeměnou kinetické energie v deformační práci. Používané prvky jsou převážně složeny z různých speciálních kovů nebo mechanicky odolných nekovových materiálů, zejména keramických.

Dosavadní pancéřové materiály jsou na různě konstrukční prvky upevňovány jako přídavná masivní ochrana, přičemž sestávají často z monolitních materiálů, ale i vrstvená složení jsou známa v rozmanité skladbě.

Je známo například použití keramických materiálů v kombinaci s uhlíkovými vlákny a s dalšími vrstvami ještě z jiných materiálů. Takový útvar je popsán v US pat. č.3977294. Je známo i použití textilních nebo drátěných vrstev, jako například ve spise DE 2926815. Další známá kombinace materiálů sestává z kevlarových vláken, z vrstev ocelové plástvové struktury a balzového dřeva (US pat. č.4404889). Jako relativně samostatné opatření je těž známo uložení odolných vrstev pod určitým úhlem od kolmice k předpokládanému směru dopadu střely. Takové prvky jsou patrně například ve spisech CH pat.643650 a 679244, US pat.4368660. EP přihláška 0364357, WO 91/12483.

Ani tyto uvedené konstrukce nebo kombinace materiálů nesplňují současné požadavky poměrně jednoduché výroby, nízké hmotnosti, přijatelné ceny a to vše při dosažení potřebného stupně balistické odolnosti.

Podstata technického řešení

Popsané nedostatky a technická omezení odstraňuje v podstatné míře balisticky odolná deska tak zakomponovaná, že je vytvořený konstrukční prvek, kde konstrukce odolné desky spočívá v tom, že při dvou nebo více vrstvách první vrstva má tloušťku do 30 mm

O a je vytvořena z karboboridů s měrnou hmotností pod 3,0 g/cm , o tvrdosti vyšší než 60 HRC a s rychlostí šíření zvuku větší než 6 000 m/s, přičemž první podložná vrstva a případně další podložně vrstvy mají tloušťku od 1 do 20 mm, jejich tvrdost je nanejvýše 50 HRC a tato tvrdost se s pořadím vrstvy snižuje tak, že tvrdost druhé podložně vrstvy a případných dalších podložných vrstev má hodnotu v rozmezí od 90 do 10 % tvrdosti v HRC první podložně vrstvy.

-1CZ 5042 U1

Mezi první vrstvou a první podložnou vrstvou může být výhodně nanesena vrstva pružné hmoty o tloušťce 0,2 až 2 mm. Je výhodné provést první vrstvu z destiček a/nebo z tvarových segmentů. Druhá a/nebo případné další podložně vrstvy mohou být výhodně tvořeny ve formě vrstvených vláken, zejména jako vrstvená tkanina. Tkanina může být výhodně na bázi polymerů a/nebo ze skelných vláken a/nebo z uhlíkových vláken. První vrstva může být s výhodou pokryta obalovou vrstvou.

Podstata odolného konstrukčního prvku spočívá v tom, že tento prvek sestává z balisticky odolné desky, uložené na povrchu a/nebo uvnitř dutého profilu. Tento profil je výhodné provést jako uzavřený. Odolnou desku je vhodné podložit šikmou přepážkou, kombinovanou s posilujícím prvkem boční přilehle opěrné stěny, vloženým do dutiny dutého profilu. Řečená šikmá přepážka může výhodně svírat s první vrstvou úhel 20 až 70°.

Tak se dosáhne vytvoření poměrně lehké balisticky odolné desky, kde cena je díky užití převažujících levnějších materiálů ještě přijatelná a přitom balistická odolnost je díky popsané kombinaci druhů materiálů, posloupnosti jejich tvrdostí, tlouštěk a dalších vlastností velice dobrá. Vysoká balistická odolnost se jak u desky samotné, tak u konstrukčního prvku s touto deskou projevuje proti střelám jak s relativně měkkým, tak i tvrdým jádrem.

Přehled obrázků na výkrese

Předkládané technické řešení je blíže popsáno pomocí obrázků na přiloženém výkrese. Na obr. 1 je dutý profil opatřen vně krycími a obalovými vrstvami a uvnitř posilujícím prvkem a šikmou přepážkou. Na obr. 2 jsou jak šikmé přepážky a posilující prvek, tak i krycí balisticky odolné vrstvy uloženy uvnitř dutého profilu. Na obr. 3 je patrné jednodušší provedení, pouze se šikmou přepážkou, podložnou vrstvou a posilujícím prvkem, vše v uložení uvnitř dutého profilu. Na obr. 4 je provedení podobné obr. 1, ale s vypuštěním separátního posilujícího prvku. Profily jsou v příčných řezech.

Příklady provedení technického řešení

Příklady ilustrují předkládané technické řešení na čtyřech typických provedeních. Vždy je použito uzavřeného dutého profilu 7, uvnitř kterého je uložena šikmá přepážka 8. Na obr. 1,2 a 3 je šikmá přepážka 8 kombinována prostorově s posilujícím prvkem 9, který se celý, jako na obr. 3, nebo svojí boční částí, jako na obr. 1 a 2, opírá o přilehlou opěrnou stěnu 10, patřící dutému profilu 7. Na obr. 4 je provedení, kde funkcí posilujícího prvku 9 přebírá, podle místa dopadu střely, vždy druhé z ramen šikmé přepážky 8, tvarované v řezu do profilu X. Podobné provedení má i šikmá přepážka 8 na obr. 2, kde ale posilující prvek 9 není vypuštěn. Pouze v provedení dle obr. 3 je první vrstva 1 a první podložná vrstva 2, tedy vrstvy s rozhodující balistickou odolností, umístěny pod šikmou přepážkou 8. V ostatních případech jsou tyto vrstvy 1 a 2 uloženy nad šikmou přepážkou 8, a to v provedení dle obr. 2 uvnitř a dle obr. 1 a 4 vně dutého profilu 7.

-2CZ 5042 Ul

Na obr. 1 je patrné, jak může být výhodně mezi první vrstvu a první podložnou vrstvu 2. nanesena vrstva z pružné hmoty 3, která je zde představována lepicím silikonovým tmelem. Na obr.

je ukázáno, jak první vrstva 1 je tvarována do segmentů 4. Podložných vrstev může být i více, jak je patrné z obr. 1,2 a 4, kde je znázorněna pod první podložnou vrstvou 2 ještě druhá podložně vrstva 5. První vrstva 1 je vždy kryta ještě jinou vrstvou. Pokud toto krytí nepředstavuje, jako na obr. 2 a 3 stěna dutého profilu 7 a/nebo šikmá přepážka 8, pak je vytvořena obalová vrstva 6, obepínající zde i bočně první vrstvu 1, první podložnou vrstvu 2 i druhou podložnou vrstvu 5, resp. též vrstvu pružné hmoty 2«

Co se týče materiálu, ve všech příkladech dle obr. 1,2 a 4 je užito pro první vrstvu 1 karboboridu o tvrdosti 63 HRC, s rychlostí šíření zvuku 7.500 m.s“¹, a vrstva má tloušťku 10 mm. První podložná vrstva 2 má tvrdost 50 HRC, tloušťku 8 mm a je vytvořena z duralového plechu. Další vrstvy v těchto příkladech, tedy druhá podložně vrstva 5, šikmá přepážka 8. a posilující prvek 9 jsou vytvořeny z ocelového plechu tloušťky 4 mm, s tvrdostí 35 HRC. Obalová vrstva 6 je vytvořena z ocelového plechu tloušťky 1,5 mm.

V provedení dle obr. 3 je použito stejných materiálů, pouze první vrstva 1 má tloušťku 5 mm a první podložně vrstva 2 má tloušťku 4 mm.

Funkce zařízení je následující. Střela dopadá na obalovou vrstvu 6 nebo na stěnu dutého profilu 7, kterou zpravidla proniká za ztráty menší části své kinetické energie. Rozhodující přeměna střely nastává při průchodu první vrstvou 1, kde buď střela z tvrdšího materiálu se rozdrtí, nebo u střely z hoževnatějšího materiálu se její hrot plasticky deformuje, což v obou případech podstatně zhoršuje schopnost střely pronikat dalšími vrstvami. Při současném nebo následném dopadu střely, nebo jejích částí, na šikmou přepážku 8 dochází vedle útlumu deformací této přepážky také k odklonění střely bočním směrem a k jejímu následnému zadržení posilujícím prvkem 9, nebo jej nahrazujícím ramenem šikmé přepážky 8.

Claims (5)

1. OCHRANU

   1. Balisticky odolný konstrukční prvek, obsahující balisticky odolnou desku, konstruovanou tak, že první vrstva této desky má tloušťku do 30 mm a je vytvořená z karboboridů s měrnou hmotností do 3,0 g/cm³ o tvrdosti vyšší než 60 HRC a s rychlostí šíření zvuku větší než 6 000 m/s. Přičemž první podložná vrstva a případné další podložně vrstvy mají tloušťku od 1 do 20 mm, jejich tvrdost je nanejvýše 50 HRC a tato tvrdost se s pořadím vrstvy snižuje tak, že tvrdost druhé podložně vrstvy a případně dalších podložných vrstev má hodnotu v rozmezí od 90 do 10 % tvrdosti v HRC první podložně vrstvy, vyznačený tím, že sestává z řečené balisticky odolně desky, uložené na povrchu a/nebo uvnitř dutého profilu (7).
2. 2. Balisticky odolný konstrukční prvek podle nároku 1 vyznačený tím, že dutý profil (7) je uzavřený profil.
3. 3. Balisticky odolný konstrukční prvek podle nároku 1 a 2 vyznačený tím, že balisticky odolná deska je podložena šikmou přepážkou (8), kombinovanou s posilujícím prvkem (9) boční přilehlé stěny (10), kde šikmá přepážka (8) a posilující prvek (9) jsou vloženy do dutiny dutého profilu (7).
4. 4. Balisticky odolný konstrukční prvek podle nároku 3 vyznačený tím, že šikmá přepážka (8) a posilující prvek (9) jsou vytvořeny jako vytvarované z jediného kusu.
5. 5. Balisticky odolný konstrukční prvek podle nároků 1 až 4 vyznačený tím, že šikmá přepážka (8) svírá s první vrstvou (1) úhel 20 až 70°. ¹