ES2221100T3 - Placa sandwich para proteccion contra minas explosivas. - Google Patents
Placa sandwich para proteccion contra minas explosivas.Info
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Abstract
SE PROPONE UN DISPOSITIVO DE PROTECCION CONTRA MINAS PARA VEHICULO SOBRE TIERRA AGUA O AIRE, QUE SE COMPONE ESENCIALMENTE DE UN MONTAJE EN CAPAS A BASE DE PLACA METALICA, PLACA DE MATERIAL ESPONJOSO ENDURECIDO, PLACAS DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES Y MATERIALES SINTETICOS, CON UNA DISPOSICION Y DIMENSIONAMIENTO TAL, QUE SE COMPENSA LA AMENAZA A TRAVES DE LAS MINAS EN BASE AL EFECTO DE METRALLA Y EXPLOSION. EL MONTAJE EN CAPAS SE DISPONE EN CHAPAS LATERALES Y/O DE FONDO DEL VEHICULO (2) EN UNA SOLUCION INTEGRADA Y DONDE EXISTE PREVIAMENTE DE UNA DISPOSICION ADAPTIVA. LA SOLUCION ADAPTIVA INTEGRADA HA PREVISTO, QUE SE DISPONGAN RESPECTIVAMENTE LAS PARTES DEL MONTAJE EN CAPAS ANTES Y DESPUES DE LAS CHAPAS (2) LATERALES Y/O DE FONDO. ES DE SIGNIFICADO ESENCIAL, QUE LAS PLACAS METALICAS DELGADAS A BASE DE UN MATERIAL SE UTILICEN CON ALTA DUREZA Y CON GRAN DILATACION Y DE ACUERDO CON LA AMENAZA CORRESPONDIENTE LA PRIMERA CAPA, QUE ES DE MATERIAL ESPONJOSO ENDURECIDO, POSEA UNA DENSIDAD ESPACIAL DE ALMENOS 100 KG/M 3 . LOS MATERIALES ELEGIDOS FOR MAN UNA PLACA (11) DINAMICA RESISTENTE A LA PRESION. LA PLACA (6) DE ELEMENTO ESTRUCTURAL SE COMPONE DE UN MONTAJE RELATIVAMENTE LIGERO, ESPECIALMENTE RESISTENTE A LA FLEXION CON ALTO PODER DE RECEPCION DE TRABAJO PLASTICO, EN DONDE LAS CAPAS (7,8) DE LIMITACION DELGADAS ESTAN UNIDAS A TRAVES DE CAPAS INTERMEDIAS (9) CONFORMADAS SEGUN MULTIPLES ANGULOS O DE OTRO TIPO Y/O EN FORMA DE ONDA DE TAL MODO, QUE ENTRE LAS CAPAS (7,8) DE LIMITACION SE GENERAN CANALES (12) DE PASO, ABIERTOS, DE CUALQUIER SECCION TRANSVERSAL. LA PLACA (6) DE ELEMENTO ESTRUCTURAL SE CONFIGURA A BASE DE MATERIALES COMPUESTOS DE FIBRA O METALICOS O UNA COMBINACION DE AMBOS TIPOS DE MATERIALES.
Description
Placa sandwich para protección contra minas
explosivas.
La invención concierne a un dispositivo de
pro-
tección contra minas para vehículos terrestres, aéreos o acuáticos.
tección contra minas para vehículos terrestres, aéreos o acuáticos.
La protección de vehículos y sus ocupantes contra
minas está adquiriendo cada vez mayor importancia, dado que
especialmente en su utilización en regiones de crisis se tiene que
contar con muchas minas antipersonas o anticarros colocadas en
posición oculta. En parte, no existen ya planos de colocación para
estas minas, puesto que éstos no se han hecho deliberadamente o bien
se han perdido en los desórdenes de la guerra. Por tanto, en los
viajes por terreno no despejado o liberado se producen
crecientemente explosiones de minas con consecuencias generalmente
graves para los vehículos y sus tripulaciones.
En la acción producida por una explosión de una
mina han de observarse prioritariamente dos criterios; en efecto,
por un lado, la onda de expansión o de presión originada por la
detonación del explosivo y, por otro lado, especialmente en las
minas defensivas de metralla antipersonas, la potencia de la
metralla por medio de esquirlas deformadas o por la propia envoltura
de la mina.
En los programas de reequipamiento realizados en
los últimos tiempos para vehículos con insuficiente protección
antiminas se ha puesto en primer término fundamentalmente la
protección contra metralla. Las zonas del suelo de los vehículos a
proteger son provistas aquí posteriormente de material de protección
antimetralla, por ejemplo de tela de aramida, GFK o material
compuesto (material compuesto de cerámica) o similar, pudiendo
efectuarse la aplicación de este material en el recinto interior del
vehículo, por ejemplo en la cabina del conductor, o bien por fuera,
por ejemplo en las zonas de las cajas de las ruedas. Estas medidas
de protección producen comúnmente una seguridad suficiente contra
los fragmento de las minas. Sin embargo, no ofrecen una protección
suficiente contra la acción de la onda expansiva de una mina de
defensa anticarro.
Al atacar la zona del suelo de un vehículo
blindado y especialmente de un vehículo blindado de infantería o un
carro de combate con una mina de presión y una carga explosiva de 5
a 10 kg de TNT se produce, debido a la acción de la onda expansiva,
un combado dinámico o una oscilación del suelo del vehículo, que es
lo bastante grande como para hacer que la tripulación resulte al
menos incapacitada para el combate, aún cuando el suelo del vehículo
no sea afectado de fisuras. Además, el combado dinámico el suelo del
vehículo produce una deformación de las paredes laterales, con lo
que los aparatos fijados en ésta se desprenden de los soportes y
vuelan en parte de forma incontrolada por el recinto de combate,
poniendo también en riesgo a la tripulación.
El documento US 4,404,889 se ocupa expresamente
de esta problemática. Un criterio de solución sería, entre otros,
desacoplar la tripulación y los aparatos de la carga dinámica. Sin
embargo, esto requiere un considerable sobrecoste de
construcción.
Por tanto, sería técnicamente óptima una medida
que evite el combado dinámico del suelo del vehículo y de las
paredes laterales o bien lo limite al menos en grado suficiente y,
por tanto, reduzca también la carga de choque sobre el suelo del
vehículo o sobre la estructura total como consecuencia de la
explosión de una mina.
En el documento US 4,404,889 se describe un
blindaje compuesto para vehículos blindados y especialmente para el
suelo del vehículo, que consiste sustancialmente en cuatro
materiales básicos:
una placa de acero de blindaje interior y otra
exterior con un espesor de aproximadamente 13 y 19 mm,
respectivamente,
madera de balsa con un espesor de capa de
aproximadamente 12 mm,
una capa de protección balística de Kevlar con
aproximadamente 13 a 19 mm de espesor, que está incrustada entre dos
delgadas láminas de acero (0,3 a 1 mm), y
una estructura de nido de abeja con
aproximadamente 15 mm de espesor.
La estructura de nido de abeja puede estar
rellena aquí de materiales que refuercen adicionalmente el poder de
absorción y deflexión de la estructura de nido de abeja con respecto
a la acción de la onda expansiva. La madera de balsa es comprimida
bajo el combado dinámico de la estructura compuesta a consecuencia
de la acción de la onda expansiva y, por tanto, crea un recinto de
deformación para la capa protectora de Kevlar balística antepuesta.
Esta disposición sandwich entre dos chapas de acero de blindaje
relativamente gruesas está representada con muchas riqueza de
variantes, pudiendo intercalarse también espacios intermedios de
aire.
El documento DE 78 16 558 U1 divulga una placa
compuesta de seguridad resistente a los disparos que puede
emplearse, entre otras aplicaciones, para asegurar tabiques,
rellenos de puertas y placas de revestimiento de pisos. La placa
sandwich consiste en una capa metálica y resistente a los disparos,
sobre la cual están aplicadas una capa inhibidora contra
herramientas calientes y una capa de espuma dura de poliuretano. No
se hacen indicaciones sobre la capa inhibidora ni sobre los
espesores de pared de las respectivas capas.
El documento US 4,061,815 describe una estructura
de capas a base de una o varias capas de poliuretano entre una capa
exterior de aluminio o GFK y una capa de retención delgada interior
de los mismos materiales. Una de las capas interiores puede estar
formada aquí también por una espuma dura de las más diferentes
clases. La capa de poliuretano puede estar provista de materiales de
relleno duros, tales como partículas de cerámica o granito, cuarzo o
partículas metálicas.
Se conoce por el documento DE 29 34 050 A1 una
placa compuesta para blindaje de recintos internos de vehículos que
está formada por una estructura multicapa a base de dos placas de
acero de blindaje y una capa de relleno de espuma dura o madera y
capas intermedias de GFK.
El documento DE 31 19 786 A1 divulga un
dispositivo para asegurar estructuras planas, especialmente partes
de suelo metálicas de vehículos automóviles, contra la acción de
cuerpos explosivos. En un lado de la estructura plana (lado interior
del suelo del vehículo) está aplicada aquí al menos una capa de una
esterilla fibrosa continua impregnada de resina y esta capa está
unida solidamente con la estructura plana.
En el documento DE-OS 22 01 637
se ha divulgado una estructura multicapa en la que se encuentra
entre dos capas de acero un cuerpo compuesto de napa de fibras de
acero y material espumado de poliuretano. Las fibras de acero pueden
estar incrustadas aquí también en otros diversos plásticos o
copolímeros.
En el documento DE-OS 21 51 015
se ha descrito un blindaje para vehículos automóviles seguro contra
disparos, constituido por varias, en el que se emplean
preferiblemente capas de plástico de poliamida en las que está
incorporada una tela o napa de fibras metálicas. En una
caracterización más amplia la placa de poliamida está configurada en
forma de una placa ondulada o bien la placa ondulada consiste en
envueltas tubulares herméticamente ensambladas una con otra.
El documento DE 36 27 485 A1 divulga el
revestimiento de suelo de un automóvil de turismo de seguridad que
está constituido por varias telas seguras contra disparos y una capa
de material espumado entre el suelo del vehículo y estas capas de
tela.
Una protección flexible y resistente a altas
temperaturas contra proyectiles y fragmentos de granadas se ha
descrito en el documento US 2,668,420, en el que Teflon desmenuzado
está dispuesto en un saco de tela de material deformable. Este
protección se puede adaptar fácilmente así al respectivo contorno
curvado del aparato que ha de protegerse.
En el documento
US-A-2 405 590 se ha descrito un
dispositivo de protección para vehículos acuáticos contra explosión
de minas que está constituido por varias capas, en donde, visto
desde el lado de carga, la estructura de capas presenta en primer
lugar una placa metálica, luego una capa de material granular, por
ejemplo arena, luego nuevamente una placa metálica, a continuación
una capa de muelles metálicos ondulados, después de lo cual siguen
nuevamente una placa metálica, una capa de material granular y una
placa metálica que forma el lado posterior.
Por tanto, como estado de la técnica se puede
partir de que se conocen estructuras sandwich con los más diferentes
materiales y en una pluralidad de disposiciones. No obstante, la
mayoría de las disposiciones se refieren a otro tipo de problemas,
es decir, la seguridad frente a disparos de proyectiles y fragmentos
de granadas. En la protección del suelo de vehículos de turismo
contra granadas de mano es relativamente poco importante la acción
de la onda expansiva, de modo que estas disposiciones conocidas no
son relevantes tampoco para el problema aquí planteado.
Partiendo del estado de la técnica expuesto, el
cometido de la invención consiste en crear un dispositivo de
protección contra minas de la clase citada al principio de tal
manera que se compense ampliamente la amenaza ofrecida por minas
debido a la acción de fragmentación y onda expansiva. Otro problema
de la invención consiste en prever el menos zonas parciales del
dispositivo de protección contra minas para otras aplicaciones
específicas de los vehículos.
Según la invención, este problema se resuelve con
las características de la reivindicación 1. Un problema de empleo
más amplio se resuelve en las reivindicaciones 23 a 25.
Perfeccionamientos y ejecuciones ventajosas de la invención se
describen en las demás reivindicaciones subordinadas.
La protección contra minas según la invención
puede estar unida en forma estacionaria con el vehículo, como la
llamada solución integrada. Como alternativa, puede estar construida
también como una protección adaptable contra minas que se fija a un
vehículo solamente en caso necesario. Esto ofrece la ventaja de que
el vehículo y el dispositivo de protección contra minas pueden ser
tratados logísticamente por separado y los vehículos son equipados
con el dispositivo de protección contra minas únicamente cuando se
utilizan en una región amenazada por minas. De este modo, el
dispositivo de protección contra minas no tiene que ser movido con
el vehículo durante el funcionamiento de marcha normal.
Sin embargo, la protección contra minas según la
invención puede consistir también una disposición mixta, es decir,
una disposición adaptada por fuera e integrada por dentro, para
acomodarse en medida especial a las particularidades locales de una
construcción de vehículo o a medidas de reequipamiento eventualmente
necesarias en vehículos existentes.
Otros detalles ventajosos están contenidos en la
descripción siguiente de los dibujos, que representan ejemplos de la
invención. Muestran:
La figura 1, una sección a través de un
dispositivo de protección contra minas (disposición integrada);
La figura 2, una sección a través de un
dispositivo de protección contra minas (integrado/adaptado);
La figura 3, una sección a través de un
dispositivo de protección contra minas (disposición adaptada);
La figura 4, una sección a través de una placa de
elementos estructurales modificada;
La figura 5, una sección a través de otra placa
de elementos estructurales modificada;
La figura 6, una sección a través de una placa de
elementos estructurales con elementos de fricción y de
ensanchamiento;
La figura 7, una sección a través de una placa de
elementos estructurales con elementos de amortiguación;
La figura 8, una sección a través de una placa de
elementos estructurales con elementos de fricción o de recalcado y
una placa de soporte maciza;
La figura 9, una sección a través de una placa de
elementos estructurales con elementos de fricción y de recalcado que
actúan por ambos lados;
La figura 10, una placa de elementos
estructurales de dos capas con capas intermedias de forma
ondulada;
La figura 11, una placa de elementos
estructurales de dos capas con cuerpos perfilados integrados; y
La figura 12, una sección a través de un
dispositivo de protección contra minas preferido.
Las figuras muestran solamente las
características esenciales para la invención. Por este motivo, se
han dibujado todas en forma muy simplificada para destacar
claramente lo esencial de la invención. Asimismo, en lo que sigue se
habla siempre solamente de una protección del suelo del vehículo.
Sin embargo, constituye una característica de la invención el que la
protección contra minas según la invención es aplicable también de
la misma manera descrita para la protección lateral de vehículos. Se
expone seguidamente el dispositivo de protección contra minas con
referencia sustancialmente a vehículos terrestres. Sin embargo, como
vehículos en el sentido de la invención se consideran también los
vehículos acuáticos y los vehículos aéreos, siempre que se pueda
utilizar técnicamente este dispositivo de protección contra minas
descrito o uno equivalente. En particular, el dispositivo de
protección contra minas se aplica a la protección de los recintos
interiores de vehículos blindados o carros de combate.
En la figura 1 se ha representado el dispositivo
de protección contra minas según la invención como una solución
integrada en su construcción de principio. El lado de carga, es
decir, la pared del suelo 2 del vehículo situada en posición
exterior y, por tanto vuelta hacia la carga, consiste, por ejemplo,
en acero de blindaje, aluminio o materiales compuestos fibrosos.
Detrás de éstos está dispuesta una primera capa 3 de una espuma dura
con una densidad de más de 100 kg/m^{3} y un espesor de al menos
10 mm. La capa 3 de espuma dura amortigua el fuerte movimiento
dinámico de la pared exterior 2 que se origina a consecuencia de la
acción de la onda expansiva de una mina 5 al estallar debajo del
suelo del vehículo y distribuye de plano la carga de presión sobre
una zona mayor.
La capa 3 de espuma dura va seguida de una placa
6 de elementos estructurales que en el ejemplo mostrado según la
figura 1 presenta solamente dos capas de limitación 7 y 8 y una capa
intermedia 9 con estructura a manera de celosía para hacer así que
resulte claro el conjunto de la construcción. Las capas de cubierta
o limitación 7 y 8 están unidas con la capa intermedia 9 a manera de
celosía, por ejemplo por medio de un pegamento elástico. En el caso
de materiales metálicos, la unión de las chapas de cubierta 7 y 8
con la capa 9 puede efectuarse también por medio de soldadura
autógena, soldadura de aporte, remachado o similares.
Sobre la placa 6 de elementos estructurales se
encuentra el suelo interior (propiamente dicho) 4 del vehículo como
cierre hacia el recinto de la tripulación. Entre la capa de
limitación 8 (capa de cubierta) y el suelo interior 4 del vehículo
está montada también otra capa 10 de espuma dura que presenta una
pequeña densidad, por ejemplo de menos de 100 kg/m^{3}. Entre el
suelo 4 del vehículo y esta segunda capa 10 de espuma dura puede
estar dispuesta en otra ejecución de la invención una capa 10 muy
rígida a la flexión y ligera, por ejemplo de madera prensada con
resina artificial (lignostone) o CFK. Esta capa 11 rígida a la
flexión puede estar construida también de manera especial como una
placa de protección contra metralla, por ejemplo de materiales
compuestos de cerámica-fibras o un conjunto de
cerámica-lignostone o disposiciones similares, para
defender la pared relativamente delgada hacia el recinto de la
tripulación contra metralla o fragmentos similares que eventualmente
lleguen todavía. Esta placa de protección contra metralla (capa 11)
puede estar posicionada en general también en otros sitios de la
estructura de capas, por ejemplo entre la placa exterior 2 del suelo
del vehículo y la primera capa 3 de espuma dura o entre la capa 3 de
espuma dura y la placa estructural 6.
En los espacios intermedios 12 de la placa 6 de
elementos estructurales pueden estar incorporados cuerpos
geométricamente correspondientes, por ejemplo elementos con
propiedades de amortiguación 14 y/o propiedades de absorción de
energía 13.
Estos cuerpos geométricamente correspondientes 13
y 14 pueden incorporarse ya de manera preferida como cuerpos
moldeados perdidos durante la fabricación de la placa 6 de elementos
estructurales, la cual puede fabricarse favorablemente por el
procedimiento DP-RTM (DLR Braunschweig) como placa
compuesta de material de fibra de carbón (CFK). No serían necesarios
entonces adicionalmente unos cuerpos moldeados separados.
En principio, la disposición integrada de las
distintas capas ilustrada según la figura 1 puede ser sustituida
también por una disposición adaptada-integrada, en
la que una parte de las capas esté montada en el interior del
vehículo (integradas) detrás del lado de carga, es decir, el suelo
exterior 2 del vehículo, y la parte restante de las capas esté
montada por fuera en el suelo 2 del vehículo (adaptadas).
En la figura 2 se muestra un ejemplo de la
solución de protección contra minas
adaptada-integrada. Las capas mostradas en la
figura 1 están dispuestas de otra manera en este caso. La porción
adaptada consiste, por ejemplo, en una placa de protección contra
metralla o capa 11 y la capa 3 de espuma dura, las cuales se
encuentran en una delgada carcasa 2.1 que está unida con la chapa de
suelo exterior 2 del vehículo con ayuda de medios de fijación
mecánicos. Como porción integrada están dispuestas la placa 6 de
elementos estructurales y una placa ligera 10 de espuma dura entre
la chapa de suelo exterior 2 y el suelo interior 4 del vehículo.
Naturalmente, esta disposición puede complementarse con otras capas
en puntos cualesquiera.
La protección contra minas completa según la
invención puede estar montada solamente por debajo del suelo
exterior 2 del vehículo como solución adaptada. Sin embargo, dado
que en la mayoría de los casos se permiten solamente profundidades
de construcción muy pequeñas a causa de la altura necesaria sobre el
suelo, esta construcción de protección contra minas consistirá
solamente en pocas capas que se rellenan para ello con materiales
altamente eficaces. Basándose en las figuras 1 y 2, se representa
esta protección contra minas adaptada en la figura 3.
Esta estructura de capas adaptada puede estar
unida fijamente con el suelo 2 del vehículo o bien puede fijarse
solamente a pie de obra con ayuda de medios de fijación mecánicos
sencillos. Esto mismo se aplica también en una solución
integrada-adaptada para la estructura de capas
exteriormente montada. De este modo, el vehículo sigue siendo más
ligero y maniobrable hasta su utilización in situ en la
región de crisis.
Los dispositivos de protección contra minas
descritos, no fijamente integrados, se pueden transportar después,
separados de los vehículos, por tierra, por agua o por el aire.
En general, al atacar un suelo de vehículo con
una carga explosiva juegan un papel especial la inercia másica de
las partes estructurales implicadas, la propagación de la carga de
impacto, el poder de trabajo plástico y el recorrido de trabajo
(combado) a consecuencia de la alta dinámica del movimiento.
Se desprenden de esto otros criterios de solución
para la protección contra minas según la invención.
En principio, deberá estar implicada la mayor
cantidad posible de masa durante el proceso dinámico. A este
respecto, hay que tener en cuenta especialmente la conexión dinámica
de las distintas masas, la cual se efectúa en general con la
velocidad de propagación de las ondas en los materiales implicados.
Juega aquí también un papel clave la llamada impedancia acústica p x
c, siendo p la densidad de los materiales implicados y c la
velocidad de propagación del sonido. El cociente (p1 x c1/p2 x c2)
proporciona aquí una manifestación sobre la proporción del impacto
retransmitida o reflejada entre dos capas.
El trabajo plástico (fricción interior) puede
lograrse por medio de un componente homogéneo, por ejemplo una placa
gruesa con un comportamiento suficientemente
dinámico-plástico, o bien con ayudas de medidas de
construcción.
En el recorrido de absorción juegan el papel
decisivo el tiempo y la utilización minimizada en masa, es decir, la
utilización optimizada así en fuerza de los materiales implicados.
Por este motivo, se emplean también principalmente materiales
reforzados con fibras en la protección contra minas. Sin embargo, se
pasa frecuentemente por alto que precisamente tales materiales
pueden ser muy duros en el aspecto dinámico.
Las piezas estructurales ligeras pueden ser mejor
aceleradas a causa de su menor inercia y se pueden incorporar así en
la distribución de energía o la degradación de la energía, supuestos
unos recorridos de absorción suficientes. Por tanto, un espacio
intermedio de aire es también muy adecuado en combinación con otras
piezas estructurales eficaces.
En general, pero especialmente en una solución de
protección contra minas adaptada, es de gran importancia el ángulo
bajo el cual incide el choque de presión y el hecho de si es posible
una rápida descarga, por ejemplo por medio de una contrapresión.
Resultan de esto los siguientes criterios de construcción para la
configuración de una protección contra minas óptima:
- -
- la onda de choque deberá solicitar el dispositivo de protección contra minas bajo un ángulo
- -
- la onda de choque incidente deberá contrarrestar una descarga lo más pronto posible
- -
- una combinación de ambas, es decir, incidencia oblicua de la onda de choque y descarga por flujo posterior.
En los ejemplos que se presentan seguidamente se
han tenido ya en cuenta en la evaluación estas especificaciones de
construcción, siendo especialmente adecuadas en particular las
placas de elementos estructurales a manera de celosía (angulares) o
las chapas perforadas en combinación con los diferentes elementos
elásticos o amortiguadores como soluciones de detalle.
La estructura de celosía 6 según la figura 1 se
ha representado modificada en la figura 4. En la placa 6 de
elementos estructurales están montadas una almas adicionales 15, en
este ejemplo perpendicularmente a la dirección de movimiento de las
capas de limitación 7 y 8. Esto aumentaría sensiblemente la
resistencia después de un recorrido determinado al comprimirse
dinámicamente la placa 6 de elementos estructurales. Asimismo, a
través de la posición angular de la estructura de celosía 9, su
espesor y el material se puede ajustar una resistencia variable
contra el movimiento dinámico. Por tanto, la protección contra minas
puede adaptarse a diferentes amenazas.
En la figura 5 deberán servir como capas
intermedias en la placa 6 de elementos estructurales unas almas
plásticamente deformables 16 (zig-zag), tales como
las que pueden fabricarse, por ejemplo, de metal, especialmente
acero u otros metales con propiedades
dinámico-plásticas correspondientes o de materiales
compuestos de fibras o elastómeros. Ahora bien, se pueden emplear
también elementos elásticos en calidad de capas intermedias.
La figura 6 muestra una placa 6 de elementos
estructurales con elementos de fricción y de ensanchamiento 17 y 18
que, bajo una carga dinámica, aumentan primero continuamente la
resistencia y vienen a hacer tope después de un recorrido ajustado,
y elevan después una vez más la resistencia. Los elementos de
fricción y de ensanchamiento 17 y 18 pueden estar realizados de
manera preferida en forma de tiras. Como material están previstos
materiales tanto plásticos como elásticos con altas propiedades de
amortiguación.
Como ejecución adicional de la placa 6 de
elementos estructurales la figura 7 muestra una capa intermedia de
perfiles bombeados hendidos que están dispuestos en forma de tiras.
Bajo la carga dinámica se abollan los perfiles o se pandean
plásticamente y, por tanto, generan una resistencia variable. Como
material entran en consideración también metales, pero igualmente
plásticos y en particular elastómeros.
En la figura 8 se ha representado una
modificación de la disposición de amortiguación según la figura 6,
en la que los elementos de amortiguación 17 de forma de tiras pueden
entrar en una placa de soporte relativamente maciza 20 con ranuras
correspondientemente fresadas.
En la figura 9 se muestra una capa intermedia
amortiguadora en la que los elementos de fricción o de recalcado 23
actúan análogamente a la figura 6 en dos caras, pudiendo fabricarse
los elementos muy fácilmente en forma de tiras. Los soportes
antagonistas 21 se pueden fabricar alternativamente también como
tiras o placas con ranuras correspondientes. Los elementos de
recalcado 23 se sujetan preferiblemente por medio de un elemento
plano 22, análogamente a las guías de bolas (jaula) en un cojinetes
de bolas (rodamiento).
Las capas intermedias según las figuras 6 a 9
pueden formarse también con elementos individuales redondos o
conformados de otra manera que estén dispuestos de forma múltiple en
distribución regular o irregular entre las dos capas de limitación 7
y 8. Asimismo, los elementos individuales pueden estar configurados
en forma de varillas y estar dispuestos por parejas en paralelo y a
distancia uno de otro.
De manera preferida, la capa de limitación 7
puede estar formada por una placa de soporte agujereada 20 ó 21, por
ejemplo paneles agujereados (redondos, cuadrados) de acero de
blindaje altamente resistente, por ejemplo MARS 300 o 600, acero
aleado con nitrógeno de dureza muy alta y al mismo tiempo dilatación
muy alta, acero fino, aluminio o materiales compuestos de fibras
(CCK, GFK). La figura 8 y la figura 9 satisfarían a modo de ejemplo
una disposición de esta clase.
En la figura 10, dos capas intermedias 24 están
formadas por material metálico ondulado, por ejemplo en forma
sinusoidal. Está indicada aquí una estructura de múltiples capas que
puede consistir en principio también en muchísimas de las delgadas
capas individuales, por ejemplo diez o veinte capas intermedias 24
con las respectivas capas de cubierta 7 y 8. Esta disposición es muy
ventajosa cuando está disponible una profundidad de construcción
suficiente para la protección contra minas. Además, las capas o
estratos 24 pueden fabricarse de materiales de diferente espesor o
de materiales cambiantes. De esta manera, se puede ajustar
nuevamente una resistencia plástica creciente determinada.
Se ha podido determinar con ensayos que al atacar
con explosivos un vehículo blindado sin pro-
tección contra minas especial se produce una fuerte deformación plástica del suelo del vehículo del orden de magnitud de 50 mm a 100 mm, según el tipo de vehículo y de mina o la chapa del suelo y la distancia de explosión, siempre que el espesor de pared de la chapa de suelo sea aún suficientemente grande y no se rompa por efecto de la carga de presión. El combado dinámico se produce en el tiempo muy corto de uno a varios milisegundos y es aproximadamente del doble al triple de la deformación plástica.
tección contra minas especial se produce una fuerte deformación plástica del suelo del vehículo del orden de magnitud de 50 mm a 100 mm, según el tipo de vehículo y de mina o la chapa del suelo y la distancia de explosión, siempre que el espesor de pared de la chapa de suelo sea aún suficientemente grande y no se rompa por efecto de la carga de presión. El combado dinámico se produce en el tiempo muy corto de uno a varios milisegundos y es aproximadamente del doble al triple de la deformación plástica.
La construcción estructural de varias capas según
la invención a base de un óptimo de delgadas capas individuales o
capas de limitación 7 y 8 y capas intermedias 24 es entonces
adecuada de manera especial para minimizar el combado dinámico del
suelo del vehículo.
En la disposición de protección contra minas
según la figura 1, en la que la placa 6 de elementos estructurales
está formado por una estructura de múltiples capas con capas
intermedias 24 de forma ondulada y las respectivas capas de
limitación 7 y 8, el movimiento de esta capa 2 del suelo del
vehículo vuelta hacia la carga, amortiguado ya por la capa 3 de
espuma dura, es aminorado luego aún más sucesivamente en las
delgadas capas de limitación e intermedias. Las muchas capas
intermedias 24 de forma ondulada en las respectivas estructuras
individuales son comprimidas entonces (zona de impacto) y forman
junto con las muchas capas de limitación 7 y 8 un paquete de capas
que se hace cada vez más macizo. Según la altura de construcción
elegida de esta estructura de capas, el movimiento del suelo del
vehículo puede llegar incluso a detenerse dentro de la estructuras
de capas.
Debido a la disposición muy rígida a la flexión
de la construcción estructural de múltiples capas o de las
respectivas capas individuales y debido a su disposición, por
ejemplo con pegado en cruz, queda prácticamente excluido un combado
dinámico de toda la estructura sandwich o al menos se dificulta éste
fuertemente. Según el dimensionamiento de la capa 3 de espuma dura y
de la construcción estructural 6 de múltiples capas, no se produce
así combadura o al menos sólo se produce un combado mínimo de la
estructura de protección contra minas según la invención en el lado
superior, es decir, en el suelo interior propiamente dicho 4 del
vehículo. La última capa de limitación 8 de la estructura sandwich 6
como cierre hacia el recinto interior del vehículo puede ser de
construcción algo más gruesa para poder absorber las cargas
originadas por la tripulación del vehículo o los aparatos durante el
funcionamiento de marcha.
Una estructura sandwich de metal según la figura
10, formada por varias capas estructurales 6, puede estar
constituida, por ejemplo, por delgadas capas de aluminio o de acero.
Esta ejecución es conocida bajo el nombre de marca de placa METAWELL
de la firma VAW Metawell GmbH. Una placa doble de aluminio posee,
por ejemplo, una altura de once milímetros para un peso por unidad
de superficie de 9,4 kg/m^{2}. El momento de flexión es de 2050
Nmm/mm en di-
rección longitudinal, es decir, medido transversalmente a través de las ondulaciones, y de 1240 Nmm/mm en dirección transversal, es decir, con las ondulaciones. Mediante una disposición en cruz de las capas individuales se pueden compensar estas diferencias en el momento de flexión. La fuerza de presión admisible para la placa doble es de 3,5 N/mm^{2}. Se pueden alcanzar valores más altos con placas Metawell de chapa de acero galvanizada, que toleran una carga de presión de hasta el triple de la carga de las placas de aluminio correspondientes. Naturalmente, son imaginables también formas mixtas cualesquiera de placas de aluminio y acero-Metawell o bien otras disposiciones en la estructura sandwich de metal, que se explican seguidamente.
rección longitudinal, es decir, medido transversalmente a través de las ondulaciones, y de 1240 Nmm/mm en dirección transversal, es decir, con las ondulaciones. Mediante una disposición en cruz de las capas individuales se pueden compensar estas diferencias en el momento de flexión. La fuerza de presión admisible para la placa doble es de 3,5 N/mm^{2}. Se pueden alcanzar valores más altos con placas Metawell de chapa de acero galvanizada, que toleran una carga de presión de hasta el triple de la carga de las placas de aluminio correspondientes. Naturalmente, son imaginables también formas mixtas cualesquiera de placas de aluminio y acero-Metawell o bien otras disposiciones en la estructura sandwich de metal, que se explican seguidamente.
Las distintas capas 6 de la estructura sandwich
de metal se pueden configurar en forma muy variable. Por un lado, a
diferencia de la evolución representada en la figura 10, las capas
intermedias 24 de forma ondulada pueden discurrir con un decalaje
diametral mutuo o bien pueden estar desplazadas en 180º en dirección
longitudinal. De este modo, los respectivos valles y crestas de la
forma ondulada se encuentran directamente enfrentados en la
estructura de múltiples capas. Otra configuración muy efectiva
reside en la disposición en cruz de la capas onduladas. En este
caso, cada capa está dispuesta girada en 90º.
Otras variantes para las capas intermedias 24 de
forma ondulada pueden desprenderse de la propia forma. Así, por
ejemplo, son imaginables posibilidades de configuración de las capas
intermedias 24 en forma de Z o en forma de ángulo o bien otras. Es
importante la característica de que las capas intermedias 24 pueden
desviarse en dirección lateral o comprimirse bajo una carga de
presión vertical o inclinada para formar así la zona de impacto.
Otra posibilidad de configuración de la
cons-
trucción estructural de varias capas está representada en la figura 11 con el ejemplo de la construcción de placas Metawell según la figura 10. En la estructura de capas 6 se han utilizado cuerpos perfilados huecos 26 abiertos o cerrados, dispuestos lateralmente a distancia uno de otro. Al mismo tiempo se muestra que se pueden utilizar también cuerpos homogéneos o cuerpos perfilados macizos 25. Asimismo, es posible la mezcla de cuerpos perfilados huecos y macizos 26 y 25. En la segunda capa intermedia se muestra el ejemplo de introducción de un cuerpo perfilado abierto 27.
trucción estructural de varias capas está representada en la figura 11 con el ejemplo de la construcción de placas Metawell según la figura 10. En la estructura de capas 6 se han utilizado cuerpos perfilados huecos 26 abiertos o cerrados, dispuestos lateralmente a distancia uno de otro. Al mismo tiempo se muestra que se pueden utilizar también cuerpos homogéneos o cuerpos perfilados macizos 25. Asimismo, es posible la mezcla de cuerpos perfilados huecos y macizos 26 y 25. En la segunda capa intermedia se muestra el ejemplo de introducción de un cuerpo perfilado abierto 27.
Como ampliación de las estructuras según la
figura 11, los cuerpos perfilados huecos y macizos 26 y 25 o los
cuerpos perfilados abiertos 27 pueden estar intercalados entre las
respectivas capas 6 de la cons-
trucción estructural de varias capas, también como cuerpos estructurales de metal o plástico deformables y dependientes de la carga.
trucción estructural de varias capas, también como cuerpos estructurales de metal o plástico deformables y dependientes de la carga.
En los cuerpos perfilados huecos 26 pueden estar
cargadas materias con propiedades determinadas. Por ejemplo, se
piensa aquí en líquidos, otros cuerpos huecos deformables,
materiales elástica y/o plásticamente deformables o materias con
propiedades amortiguadoras de choques. Por tanto, esta estructura
según la figura 11 ofrece un amplio abanico de posibilidades de
empleo interesantes para una construcción estructuras formada por
varias capas 6, además de una acción de protección contra minas
primaria.
De este abanico se puede extraer, a título de
ejemplo, el alojamiento de carburantes líquidos para motores de
accionamiento, la configuración para aire nuevo de aspiración o el
aire de salida de los motores de accionamiento y la formación como
intercambiadores de calor. Esta enumeración no es completa e indica
solamente la versatilidad de la construcción estructural de
múltiples capas como protección contra minas en su empleo en un
vehículo.
Por último, es también objeto de la invención el
que el dispositivo de protección contra minas no sólo puede estar
formado en forma continua con una gran superficie, sino que, por el
contrario, puede estar compuesto de dispositivos de protección
contra minas modulares individuales, limitados en su superficie y
mejor manejables. En este modo de construcción parcialmente
segmentado están colocados entre los módulos de protección contra
minas individuales unas almas de unión y de borde que consisten
total o parcialmente en chapas metálicas o plásticos agujereados.
Este modo de construcción separado por almas o disposiciones
similares puede afectar alternativamente, en su totalidad o en
parte, a la construcción estructural 6 de una o varias capas, pero
no tiene que abarcar a todas o bien solamente a una parte de las
capas restantes.
Partiendo de la multitud de elementos
individuales y de las propiedades de combinación ofrecidas con la
invención se ha obtenido, sobre la base de ensayos de explosión, una
estructura de capas ventajosa y practicable según la figura 12. Este
dispositivo de pro-
tección contra minas con una altura total de, por ejemplo, 150 mm puede estar dispuesto como la llamada solución integrada entre la placa de suelo exterior 2, es decir, el lado de carga, y el suelo interior 4 del vehículo como cierre del recinto de la tripulación.
tección contra minas con una altura total de, por ejemplo, 150 mm puede estar dispuesto como la llamada solución integrada entre la placa de suelo exterior 2, es decir, el lado de carga, y el suelo interior 4 del vehículo como cierre del recinto de la tripulación.
Detrás de la placa de suelo exterior 2 de acero
de blindaje con un espesor de 8 mm está disputa una primera cada 3
de espuma dura de 40 mm de espesor con una densidad de 300 a 400
kg/m^{3}. Encima se encuentra una placa 11.1 de protección contra
metralla, dinámicamente resistente a la presión, con un espesor de
10 mm, por ejemplo de material compuesto o lignostone. Sigue luego
una primera capa estructural 6.1 de cuatro placas Metawell
estratificadas en cruz (en total 20 mm) de aluminio. y una segunda
capa 10.1 de espuma dura de 10 mm de espesor con una densidad de 110
kg/m^{3}. La segunda capa estructural subsiguiente 6.2 consiste
también en cuatro placas Metawell individuales pegadas en cruz (20
mm) y la tercera placa 10.2 de espuma dura (10 mm) puede tener la
misma densidad que la capa 10.1 de espuma dura dispuesta delante de
ella o una densidad menor, por ejemplo 50 a 80 kg/m^{3}. La
tercera capa estructura 6.3 (20 mm) es idéntica a las precedentes.
Naturalmente, la construcción de las tres capas estructurales 6.1,
6.2 y 6.3 iguales en este ejemplo puede ser también diferente en el
sentido de las descripciones anteriores. La cuarta capa 10.3 de
espuma dura (10 mm) sirve para que el último resto del movimiento
dinámico que posiblemente llegue aún a la estructura total, en
combinación con la capa 11.2 de lignostone (10 mm) dinámicamente
resistente a la presión, sea desacoplado de la pared interior 4 del
vehículo, es decir, del recinto de la tripulación. Por tanto, esta
cuarta capa 10.3 de espuma dura deberá presentar una densidad lo más
pequeña posible, por ejemplo solamente 30 a 50 kg/m^{3}.
Esta estructura de protección contra minas
integrada de múltiples capas según la figura 12, en las dimensiones
de 1,5 m x 1,5 m y con un peso por unidad de superficie de
aproximadamente 86 kg/m^{2}, correspondiente a un espesor
equivalente de acero de aproximadamente 11 mm, fue atacada con una
carga explosiva de 5 kg de TNT a una distancia de 400 mm en un
armazón de alojamiento pesado que era en su masa aproximadamente
equivalente a un peso real de carro de combate de 50 a 60 to.
Los resultados del ensayo mostraron una clara
deceleración del movimiento dinámico introducido de la placa de
acero de blindaje 2 de 8 mm de espesor en combinación con una fuerte
reducción del combado dinámico y la deformación plástica. Todos los
valores de medida eran sustancialmente mejores que los resultados de
medida logrados con la explosión comparativa y una placa de acero de
blindaje puro de masa equivalente de 19 mm de espesor. Con la
protección contra minas según la figura 12 de la invención, pero
también con otras disposiciones en el sentido de las descripciones
precedentes, se pudo distribuir especialmente el choque de presión
sobre una superficie netamente mayor.
Todos los detalles representados en las figuras y
explicados en la descripción son importantes para la invención. A
este respecto, una característica de la invención es que todos los
detalles expuestos pueden combinarse de manera sencilla o múltiple
en cualquier forma imaginable y dar así como resultado en cada caso
una protección contra minas y metralla individualmente adaptada.
Claims (28)
1. Dispositivo de protección contra minas para
vehículos terrestres, aéreos o acuáticos, que consiste en una
estructura de capas siguiente, visto desde el lado de carga:
- a)
- una primera capa (3) de espuma dura con una densidad de al menos 100 kg/m^{3} y un espesor de al menos 10 mm;
- b)
- una placa (6) de elementos estructurales de una o varias capas con una estructura con poder de absorción de trabajo plástico y respectivas capas de limitación delgadas (7, 8), entre las cuales están unidas capas o cuerpos intermedios (17, 18, 19, 23) de forma ondulada, angular y/u otra de modo que entre las respectivas capas de limitación se originan canales continuos abiertos (12) o recintos parciales planos;
- c)
- una segunda capa (10) de espuma dura cuya densidad es más pequeña que la densidad de la primera capa de espuma dura, así como detrás o delante de la estructura de capas a) a c)
- d)
- una placa (11) rígida a la flexión,
en donde, en una solución
integrada, la estructura de capas está pospuesta a la chapa de suelo
y/o lateral (2) del vehículo y, en una solución adaptada, la
estructura de capas está antepuesta a la chapa de suelo y/o lateral
(2) del vehículo, y, en una solución
adaptada-integrada, partes respectivas de la
estructura de capas están dispuestas delante y detrás de la chapa de
suelo y/o lateral (2) del
vehículo.
2. Dispositivo de protección contra minas según
la reivindicación 1, caracterizado porque las capas a) a c)
están dispuestas en forma múltiple una tras otra.
3. Dispositivo de protección contra minas según
la reivindicación 1, caracterizado porque detrás de la capa
a) están dispuestas las capas b) y c) en forma múltiple una detrás
de otra.
4. Dispositivo de protección contra minas según
la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque otras capas de
espuma dura dispuestas desde el lado de carga en dirección al lado
interior del vehículo presentan una densidad reducida en forma
escalonada con respecto a la primera capa (3) de espuma dura.
5. Dispositivo de protección contra minas según
una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la
placa (6) de elementos estructurales está formada por materiales
metálicos.
6. Dispositivo de protección contra minas según
una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la
placa (6) de elementos estructurales está formada por material
compuesto fibroso.
7. Dispositivo de protección contra minas según
una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la
placa (6) de elementos estructurales está formada por material
compuesto fibroso y materiales parcialmente metálicos.
8. Dispositivo de protección contra minas según
una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque entre
las capas intermedias (9) de la placa (6) de elementos estructurales
están dispuestas almas parciales (15) de material compuesto fibroso
(CFK, GFK) y/o elastómeros y/o materiales metálicos que discurren
total o parcialmente, bajo un ángulo determinado, en particular
perpendicularmente a la dirección de movimiento de las capas de
limitación (7, 8).
9. Dispositivo de protección contra minas según
una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque las
capas intermedias (9) de la placa (6) de elementos estructurales
están formadas total o parcialmente como almas plásticamente
deformables (16) de elastómeros, material compuesto fibroso (CFK,
GFK) y/o materiales metálicos.
10. Dispositivo de protección contra minas según
una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque las
capas intermedias (9) de la placa (6) de elementos estructurales
están construidas total o parcialmente como almas plásticamente
elásticas (16) de material compuesto fibroso (CFK, GFK), elastómeros
y/o materiales metálicos.
11. Dispositivo de protección contra minas la
reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque las almas (16)
están formadas por material compuesto fibroso agujereado (CFK, GFK)
y/o materiales metálicos agujereados.
12. Dispositivo de protección contra minas según
una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque las
capas intermedias (9) de la placa (6) de elementos estructurales
están formadas total o parcialmente como elementos de fricción (17)
y de ensanchamiento (18) de material compuesto fibroso (CFK, GFK),
elastómeros y/o materiales metálicos.
13. Dispositivo de protección contra minas según
una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque las
capas intermedias (9) de la placa (6) de elementos estructurales
están formadas total o parcialmente por perfiles bombeados hendidos
(19) de material compuesto fibroso (CFK, GFK), elastómeros y/o
materiales metálicos.
14. Dispositivo de protección contra minas según
una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque las
capas intermedias (9) de la placa (6) de elementos estructurales
están formadas total o parcialmente por elementos de fricción o de
recalcado (23) de forma de tiras que actúan por dos lados, y porque
los soportes antagonistas (21) están dispuestos en forma de tiras o
consisten en placas con ranuras correspondientes, estando previsto
como material un material compuesto fibroso (CFK, GFK), elastómeros
y/o materiales metálicos para los elementos (23) y los soportes
antagonistas (21).
15. Dispositivo de protección contra minas según
una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque las
capas intermedias (9) de la placa (6) de elementos estructurales
están formadas total o parcialmente elementos de fricción y de
recalcado (17, 19, 23) o elementos de ensanchamiento (18)
rotacionalmente simétricos, plásticamente deformables y/o
elásticamente flexibles, hechos de material compuesto fibroso (CFK,
GFK), elastómeros y/o materiales metálicos, cuyos elementos están
dispuestos con distribución regular o irregular entre las capas de
limitación (7, 8).
16. Dispositivo de protección contra minas según
la reivindicación 15, caracterizado porque los soportes
antagonistas de los elementos de fricción y de recalcado (17, 19,
23) plásticamente deformables y/o elásticamente flexibles están
formados por chapas agujereadas con agujeros redondos o cuadrados de
material compuesto fibroso (CFK, GFK) o materiales metálicos,
especialmente chapas agujereadas de acero de blindaje de alta
dureza.
17. Dispositivo de protección contra minas según
la reivindicación 14 ó 15, caracterizado porque los elementos
de fricción y de recalcado (23) que actúan por dos lados se
mantienen sujetos por medio de un elemento plano (22) semejante a la
guía de bolas en cojinetes de bolas, que está formado por material
compuesto fibroso (CFK, GFK) o materiales metálicos de pared
delgada, especialmente metales con alta dureza y gran
dilatación.
18. Dispositivo de protección contra minas según
una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
la placa (6) de elementos estructurales es continua o está
parcialmente segmentada.
19. Dispositivo de protección contra minas según
una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
las almas de unión consisten total o parcialmente en chapas
metálicas o plásticos agujereados .
20. Dispositivo de protección contra minas según
una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
en los espacios intermedios (12) de la placa (6) de elementos
estructurales están introducidos total o parcialmente unos cuerpos
moldeados geométricamente correspondientes (13, 14) con propiedades
de amortiguación y/o de absorción de energía.
21. Dispositivo de protección contra minas según
una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
en la placa (6) de elementos estructurales o entre las capas
individuales en el caso de una disposición de múltiples capas están
incrustados, además, unos cuerpos estructurales (27) y/o unos
cuerpos perfilados huecos cerrados (26) deformables en función de la
carga, hechos de metal o plástico.
22. Dispositivo de protección contra minas según
una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
los canales abiertos (12), los recintos parciales planos o los
cuerpos perfilados huecos adicionales (26) están rellenos total o
parcialmente de materias líquidas, cuerpos huecos deformables y/o
materiales o cuerpos elástica o plásticamente deformables, que
presentan discrecionalmente propiedades de amortiguación de choques
y/o absorción de energía.
23. Dispositivo de protección contra minas según
la reivindicación 22, caracterizado porque los líquidos son
carburantes para el motor de propulsión del vehículo.
24. Dispositivo de protección contra minas según
una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
la placa (6) de elementos estructurales está constituida al menos en
parte de tal manera que se puede aspirar o descargar a través de
ella aire nuevo y/o aire de salida para el motor de propulsión del
vehículo.
25. Dispositivo de protección contra minas según
una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
la placa (6) de elementos estructurales está constituida al menos en
parte de tal manera que se la puede emplear como intercambiador de
calor.
26. Dispositivo de protección contra minas según
una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
la placa (11) rígida a la flexión está formada por un material de
protección contra metralla, preferiblemente de material
compuesto.
27. Dispositivo de protección contra minas según
una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
consiste en módulos individuales diferentes.
28. Dispositivo de protección contra minas según
una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
los módulos individuales está dispuestos en una o más capas y se
hallan asegurados uno contra otra frente a impactos.
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