ES2339999T3 - Elemento de blindaje compuesto y elemento de cuerpos activos para su introduccion en un elemento de blindaje compuesto. - Google Patents
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Abstract
Elemento de blindaje compuesto para protección contra proyectiles, que contiene al menos una capa de cuerpos activos (2, 2a, 2b) que están yuxtapuestos en filas en el elemento de blindaje compuesto y que están empotrados en un material de matriz (13), en donde los cuerpos activos (2, 2a, 2b) de una fila están sólidamente unidos uno con otro, al menos parcialmente y en forma de cadena, por medio de almas (3) a fin de obtener cadenas (1) de cuerpos activos, caracterizado porque las cadenas (1) de cuerpos activos se han fabricado como una sola pieza.
Description
Elemento de blindaje compuesto y elemento de
cuerpos activos para su introducción en un elemento de blindaje
compuesto.
La invención concierne a un elemento de blindaje
compuesto para protección contra proyectiles con las características
del preámbulo de la reivindicación 1 y a un elemento de cuerpos
activos para su introducción en un elemento de blindaje compuesto
con las características del preámbulo de la reivindicación 12.
Los elementos de blindaje compuestos, tales como
placas de blindaje compuestas o esteras de blindaje compuestas, que
consisten en un combinado de varios materiales, son en sí conocidos.
Frecuentemente, los elementos de blindaje compuestos están
constituidos de tal manera que entre dos elementos realizados, por
ejemplo, en forma de placa se introducen materiales de relleno o
cuerpos activos que se recubren seguidamente con un material de
matriz colable, tal como, por ejemplo, plásticos o metales.
Las placas son provistas frecuentemente de capas
de terminación. Las placas de blindaje compuestas fabricadas pueden
pegarse en el lado posterior con gruesas capas compuestas fibrosas y
pueden formar así elementos de blindaje autoportantes o bien son
aplicadas a carcasas metálicas de vehículos, tales como, por
ejemplo, una cubeta de acero soldada, alcanzado estas placas la
plena acción protectora juntamente con la estructura de la carcasa.
Además, es conocido el recurso de disponer materiales amortiguadores
de choques entre los cuerpos activos para que estos cuerpos activos
no se apliquen directamente uno a otro de una manera
desventajosa.
El documento DE 1 578 324 describe una placa de
blindaje compuesta en la que se emplean como cuerpos activos unas
bolas o cilindros individuales a base de un material cerámico duro.
Los cilindros se disponen en la placa formando filas en varias
capas o estratos interrumpidos, es decir que sus ejes longitudinales
son sustancialmente paralelos al plano de la placa y paralelos uno
a otro, estando dispuestos los cilindros de una capa de manera que
quedan decalados con respecto a los cilindros de la otra capa. Los
cilindros están dispuestos también a cierta distancia uno de otro,
empleándose varias capas de un material distanciador de tal manera
que cada capa de material distanciador esté arrollada
alternativamente sobre o debajo de los cilindros en su posición
correspondiente.
El documento EP 1 071 916 B1 describe una placa
de blindaje compuesta con cuerpos activos cerámicos cilíndricos
individuales, en donde el espacio formado entre los cuerpos activos
está lleno de nódulos triangulares o hexagonales adaptados en su
forma a los espacios intermedios.
El documento EP 1 363 101 A1 describe una placa
de blindaje compuesta en la que los cuerpos activos individuales
están provistos de un cinturón para reducir el peso total de la
placa.
En las placas conocidas es desventajoso el hecho
de que la fabricación es costosa e inexacta debido al gran número
de pequeños cuerpos activos y a la introducción de materiales
amortiguadores de choques.
El documento FR 2 419 498 A, que forma una base
para los preámbulos de las reivindicaciones 1 y 12, describe un
procedimiento para fabricar una placa de blindaje metálica con
cuerpos activos cerámicos de forma cilíndrica que se introducen
antes de la colada en una coquilla de metal. Las coquillas presentan
espigas y rebajos correspondientes, de modo que dichas coquillas
pueden acoplarse con los cuerpos activos cerámicos de conformidad
con un esquema prefijado, con lo que se hace posible un
posicionamiento de los cuerpos activos antes de la colada. En esta
ejecución es desventajoso el hecho de que la introducción de los
cuerpos activos en las coquillas y el acoplamiento de las coquillas
son complicados.
La invención tiene la misión de aminorar las
desventajas citadas. La invención resuelve el problema con las
características de la parte caracterizadora de la reivindicación 1 y
con las características de la parte caracterizadora de la
reivindicación 12. Perfeccionamientos ventajosos son parte
integrante de las reivindicaciones subordinadas.
Una idea básica de la invención consiste en unir
los cuerpos activos con almas especialmente cortas y estrechas para
formar filas más largas y crear así elementos de cuerpos activos
fáciles de fabricar, denominados cadenas de cuerpos activos,
estando los cuerpos activos de una fila unidos sólidamente uno con
otro, al menos en parte y en forma de cadena, por medio de almas
(3) para obtener cadenas de cuerpos activos y habiéndose fabricado
las cadenas (1) de cuerpos activos como una sola pieza. Estos
elementos de cuerpos activos son más fáciles de manejar en el marco
de la fabricación del elemento de blindaje compuesto, ya que, debido
a la reducción del número de piezas, son necesarios sensiblemente
menos pasos de trabajo. Además, ya no es necesario introducir
materiales amortiguadores de choques entre los cuerpos activos, dado
que las almas aseguran una rendija mínima entre los cuerpos activos
y, por tanto, se produce una amortiguación de choques por medio de
las almas o del material de matriz en las rendijas entre los
cuerpos activos.
Los distintos cuerpos activos de un elemento de
cuerpos activos pueden fabricarse a base de materiales de alta
dureza, especialmente de materiales cerámicos, metálicos,
sinterizados o fibrosos, con dimensiones pequeñas respecto de las
dimensiones de la placa. Pueden estar configurados en forma
cilíndrica, esférica o tetraédrica o bien en forma de varilla con
una sección transversal poligonal. Las superficies frontales pueden
estar cortadas en forma recta, bombeada, cónica, angular u oblicua.
Los cuerpos activos presentan preferiblemente al menos en parte una
relación entre altura y extensión máxima en anchura que es superior
a 0,8. Los cuerpos activos están orientados preferiblemente en
direcciones paralelas una a otra. Asimismo, se prefiere una
disposición vertical de los cuerpos activos en el elemento de
blindaje compuesto, pudiendo aplicarse también una disposición
horizontal o una disposición oblicua. Los cuerpos activos de una
capa pueden estar dispuestos en posición decalada con respecto a
los cuerpos activos de una capa contigua. De la misma manera, los
cuerpos activos de una fila pueden estar dispuestos en posición
decalada con respecto a los cuerpos activos de una fila
contigua.
Las almas presentan unas dimensiones prefijadas,
denominándose longitud del alma la extensión en una dirección
radial con respecto a un cuerpo activo de forma de varilla o de
cilindro. La extensión del alma en una dirección axial se denomina
altura del alma. La extensión que está situada en dirección
tangencial a la superficie envolvente de un cuerpo activo de forma
cilíndrica se denomina anchura del alma.
Pueden emplearse también dos o más almas entre
dos cuerpos activos. Se puede mejorar así la estabilidad de los
cuerpos activos, con lo que se reduce el riesgo de que se rompan
involuntariamente las cadenas durante la fabricación, el transporte
o el procesamiento.
Debido al ensamble de los cuerpos activos por
medio de almas se obtienen elementos de cuerpos activos de forma de
cadena que contienen una pluralidad de cuerpos activos individuales.
Las almas pueden ser de pequeña longitud y/o de pequeña anchura con
relación a las dimensiones principales de los cuerpos activos, es
decir que pueden ser cortas y/o estrechas. La altura de las almas
puede estar situada en el rango de la altura de los cuerpos
activos. El número de cuerpos activos unidos puede variar a voluntad
y está situado preferiblemente dentro del intervalo de 5 a 20. Las
almas deberán presentar una estabilidad suficiente para hacer
posible un manejo seguro durante la fabricación. Por otro lado,
puede ser ventajoso realizar las almas de tal manera que la cadena
pueda romperse a mano o a máquina durante la fabricación de un
elemento de blindaje compuesto para obtener la posición correcta.
En una realización preferida la relación de la anchura mínima del
alma a la dimensión principal máxima de la sección transversal del
cuerpo activo asciende a menos de 0,4. Además, el alma puede
presentar una entalladura de rotura de modo que, durante el tendido
de las cadenas de cuerpos activos en el elemento de blindaje
compuesto, puedan romperse cadenas de cuerpos activos más cortas
cuando esto sea necesario, por ejemplo, en el borde del elemento de
blindaje compuesto ("principio Toblerone"). Se puede
simplificar así la fabricación.
La geometría de las almas puede ser recta o
poseer un redondeamiento; asimismo, puede estar prevista una
entalladura en uno o en varios lados. La anchura de la entalladura
puede extenderse por toda la longitud del alma y el ángulo de
entallado puede estar dentro del intervalo comprendido entre 40º y
100º. Asimismo, la relación de la anchura del alma en el fondo de
la entalladura y la longitud del alma puede estar dentro del
intervalo de 0,3 a 2,5.
La invención prevé que las cadenas de cuerpos
activos se fabriquen como una sola pieza de modo que se obtengan
cadenas de cuerpos activos rígidas "consolidadas en su forma
original". Por tanto, ya no se fabrican cuerpos activos
individuales, sino que se fabrican en una operación cadenas de
cuerpos activos completas en las que las almas consisten en el
mismo material que los cuerpos activos. En este caso, se materializa
la amortiguación de choques por medio de la conformación descrita
de las zonas de las almas.
Cuando el elemento de blindaje compuesto es
alcanzado por un proyectil de núcleo duro rompeblindajes, el núcleo
del proyectil se rompe y se destruye al hacer impacto en un cuerpo
activo de alta dureza. Se destruye entonces también completamente
el cuerpo activo alcanzado y la capa de terminación o bien la pared
de la estructura del vehículo absorbe el impulso residual, de modo
que no se produce penetración alguna en el espacio interior que se
debe proteger. Debido a la alta aportación de energía local se
producen en este proceso unas ondas de choque muy marcadas que, al
aplicarse directamente al cuerpo activo contiguo, se transmiten a
éste y lo destruyen también, aun cuando este cuerpo no haya sido
alcanzado directamente. Esto se transmitiría a otros cuerpos
activos adyacentes y se originaría una zona dañada de gran extensión
que ya no sería segura frente a un disparo subsiguiente. Las almas
según la invención amortiguan la transmisión de la onda de choque
mediante el empleo de los materiales descritos o mediante la
aplicación de la configuración descrita de las almas delgadas o
bien mediante la previsión de entalladuras especiales. Por tanto, se
minimizan los radios de destrucción en el impacto y resulta una
buena "capacidad multiimpacto", es decir que incluso en el caso
de varios impactos subsiguientes a poca distancia se conserva la
función de protección.
Los elementos de cuerpos activos en forma de
cadena pueden tenderse en líneas rectas dentro de una capa de la
placa de blindaje compuesta. Sin embargo, esta cadena puede estar
realizada también en forma de zig-zag o en forma
sinuosa. Se pueden emplear también matrices de cuerpos activos en
varias filas que pueden fabricarse especialmente como una sola
pieza y que pueden romperse a voluntad durante la fabricación del
elemento de blindaje compuesto.
La disposición de las cadenas de cuerpos activos
se encierra después del ensamble en el material de matriz,
especialmente plásticos tales como poliuretano, resina epoxídica,
poliéster o caucho, y puede ser cerrada por una capa de cubierta en
el lado delantero. El otro lado puede consistir en capas que estén
fabricadas de materiales con propiedades amortiguadoras de choques,
debiendo presentarse, además, una alta resistencia a la tracción.
El elemento de blindaje compuesto puede estar montado de forma
autoportante en una construcción de bastidor o puede aplicarse
sobre una carcasa estructural de acero de blindaje o de metal
ligero, pudiendo estar prevista una capa intermedia de aire o bien
capas intermedias amortiguadoras de choques.
\newpage
La invención no se limita a que se empleen
solamente iguales geometrías y materiales dentro de un elemento de
blindaje compuesto. Por el contrario, quedan abarcadas por la
invención también combinaciones de los materiales y geometrías
descritos.
Se puede conseguir una fabricación especialmente
sencilla cuando se colocan los elementos de cuerpos activos de
forma de cadena, durante la fabricación, dentro de un cartucho
fabricado con dimensiones especialmente exactas a base de acero,
metal ligero, plástico o material compuesto fibroso y se encapsulan
o vulcanizan después dichos elementos con un material de matriz. El
cartucho pasa a ser en este caso parte integrante del módulo de
protección y puede representar la capa exterior o el borde de éste.
Las cadenas de cuerpos activos pueden colocarse también en un molde
de fabricación construido con dimensiones especialmente exactas o en
un bastidor de molde de fabricación y pueden recubrirse o
vulcanizarse después con el material de matriz fundido.
Se describen ejemplos de realización de la
invención ayudándose de las figuras 1 a 9.
Muestran:
La figura 1a, un elemento de cuerpos activos de
forma de cadena en una representación isométrica;
La figura 1b, el elemento de cuerpos activos
según la figura 1a visto desde otra perspectiva;
La figura 2, el elemento de cuerpos activos
según la figura 1 con superficies frontales modificadas;
La figura 3, el elemento de cuerpos activos
según la figura 2 en vista en planta;
La figura 4, otra realización de un elemento de
cuerpos activos;
La figura 5, un fragmento del elemento de
cuerpos activos según la figura 3;
La figura 6, el fragmento según la figura 5 en
una realización modificada;
La figura 7, elementos de cuerpos activos según
la figura 1 unidos para formar una matriz de cuerpos activos;
La figura 8, una placa de blindaje compuesta con
una matriz de cuerpos activos según la figura 7 dispuesta dentro de
un cartucho; y
La figura 9, una placa de blindaje compuesta
aplicada sobre una carcasa de un vehículo de combate, en sección
transversal.
\vskip1.000000\baselineskip
Las figuras 1a y 1b muestran como elemento de
cuerpos activos una cadena 1 de cuerpos activos que está constituida
por cuerpos activos cerámicos individuales 2a de la misma geometría
que están sólidamente unidos uno con otro por medio de almas rectas
3. La cadena 1 de cuerpos activos se ha fabricado como una sola
pieza, con lo que las almas 3 consisten en el mismo material que
los cuerpos activos 2a. Los cuerpos activos 2a de una altura h
presentan una forma básica cilíndrica con una sección transversal
sustancialmente circular dotada de una extensión b. Las superficies
frontales están configuradas como conos 4a con vértice redondeado.
En la figura 2 se representa una cadena de cuerpos activos en la
que las superficies frontales están realizadas con un abombamiento
convexo hacia fuera.
Gracias a las almas 3 se presenta una distancia
prefijada entre los distintos cuerpos activos 2a. La figura 3
muestra que la sección transversal sustancialmente circular presenta
un corte inicial 5 en la zona de las almas 3. La configuración de
la cadena de cuerpos activos es tal que los puntos centrales de las
superficies de sección transversal circulares del mismo tipo están
distanciados exactamente uno de otro con una separación tal que
corresponda al diámetro del círculo. En otras palabras, los cuerpos
activos presentan en la zona de las almas 3 unos rebajos 5 cuya
longitud en dirección radial corresponde a la mitad de la longitud
(D) de las almas.
Las almas 3 presentan una anchura E y una
longitud D constantes que tienen aproximadamente las mismas
dimensiones y que son netamente más pequeñas que la altura F de las
almas. Además, puede apreciarse que la relación de la anchura de
alma mínima E a la dimensión principal máxima de la sección
transversal b de los cuerpos activos es inferior a 0,4.
La figura 4 muestra una cadena 1 de cuerpos
activos en la que los distintos cuerpos activos 2b presentan una
superficie de sección transversal hexagonal. Las superficies
frontales 4c están configuradas en forma de pirámides.
La figura 5 muestra que las almas 3a presentan
dos entalladuras 6a para que se pueda romper la cadena de cuerpos
activos durante la fabricación. La entalladura 6b con el radio B de
su fondo puede extenderse también según la figura 6, con un ángulo
de entallado prefijado A, por toda la longitud D del alma, estando
la relación de la anchura C del alma en el fondo de la entalladura
y la longitud de alma D dentro del intervalo de 0,3 a 2,5.
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 7 muestra una matriz 7 de cuerpos
activos fabricada como una sola pieza en la que los cuerpos activos
2a están unidos uno con otro por medio de almas 3. Cada cuerpo
activo 2a está unido con otros cuerpos activos 2a a través de seis
almas 3. Las almas 3 presentan las entalladuras de rotura 6 ya
descritas. Los cuerpos activos 2a, que presentan superficies
frontales 4a de forma cónica, están, además, dispuestos en
posiciones decaladas una respecto de otra.
La figura 8 muestra la disposición de la matriz
7 de cuerpos activos en un cartucho metálico 8. El cartucho 8
representa la capa de cubierta exterior de la placa de blindaje
compuesta y está encapsulado o pegado con la matriz 7 de cuerpos
activos y con una capa de terminación exterior 9 consistente en un
material fibroso mediante un material de matriz no
representado.
La figura 9 muestra la disposición de una placa
de blindaje compuesta como elemento de blindaje compuesto en una
carcasa metálica 12 de un vehículo de combate blindado. La placa
consta del cartucho 8, un material de matriz 13 configurado como
una masa de encapsulado o de pegamento, una capa de las cadenas 2 de
cuerpos activos de alta dureza y la capa de terminación 9. Entre la
capa de terminación 9 y el vehículo 12 está dispuesta una capa
intermedia elastómera amortiguadora 11.
Claims (16)
1. Elemento de blindaje compuesto para
protección contra proyectiles, que contiene al menos una capa de
cuerpos activos (2, 2a, 2b) que están yuxtapuestos en filas en el
elemento de blindaje compuesto y que están empotrados en un
material de matriz (13), en donde los cuerpos activos (2, 2a, 2b) de
una fila están sólidamente unidos uno con otro, al menos
parcialmente y en forma de cadena, por medio de almas (3) a fin de
obtener cadenas (1) de cuerpos activos, caracterizado porque
las cadenas (1) de cuerpos activos se han fabricado como una sola
pieza.
2. Elemento de blindaje compuesto según la
reivindicación 1, caracterizado porque los cuerpos activos
(2, 2a, 2b) de una capa en filas contiguas están sólidamente unidos
uno con otro en forma de matriz, al menos en parte, por medio de
almas (3).
3. Elemento de blindaje compuesto según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque los cuerpos activos (2, 2a, 2b) están configurados al menos
en parte en forma cilíndrica con una sección transversal redonda u
ovalada, estando configurada especialmente al menos una de las
superficies frontales (4) de la pluralidad de cuerpos activos (2,
2a, 2b) en forma cónica, especialmente con vértice redondeado.
4. Elemento de blindaje compuesto según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque los cuerpos activos están configurados al menos en parte en
forma esférica.
5. Elemento de blindaje compuesto según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque los cuerpos activos (2b) están configurados al menos
parcialmente en forma de varilla con una sección transversal
poligonal, estando configurada especialmente al menos una de las
superficies frontales (4) de la pluralidad de cuerpos activos (2b)
en forma de pirámide, especialmente con vértice redondeado.
6. Elemento de blindaje compuesto según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque al menos una de las superficies frontales de la pluralidad
de cuerpos activos está configurada en forma cóncava o convexa y/o
porque los cuerpos activos presentan superficies frontales cortadas
al menos parcialmente en forma rectilínea o en dirección
transversal.
7. Elemento de blindaje compuesto según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque las almas (3) presentan al menos parcialmente una
entalladura (6), extendiéndose especialmente la entalladura (6) por
toda la longitud (D) de dichas almas.
8. Elemento de blindaje compuesto según la
reivindicación 7, caracterizado porque el ángulo de entallado
(A) está dentro del intervalo comprendido entre 40º y 100º.
9. Elemento de blindaje compuesto según la
reivindicación 7 u 8, caracterizado porque la relación de la
anchura (C) del alma en el fondo de la entalladura y la longitud
(D) del alma está dentro del intervalo de 0,3 a 2,5.
10. Elemento de blindaje compuesto según
cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado
porque los cuerpos activos (2, 2a) presentan al menos parcialmente
en la zona de amarre de las almas unos rebajos cuya longitud en
dirección radial corresponde a la mitad de la longitud (D) de dichas
almas.
11. Elemento de blindaje compuesto según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque los cuerpos activos (2) están dispuestos dentro de un
cartucho (8), especialmente de acero, metal ligero, plástico o
material compuesto fibroso, que representa especialmente al menos
una capa de terminación de la placa.
12. Cadena (1) de cuerpos activos para su
introducción en un elemento de blindaje compuesto en el que varias
cadenas (1) de cuerpos activos están empotradas en un material de
matriz, presentando dicha cadena al menos dos cuerpos activos (2)
que están sólidamente unidos uno con otro en forma de cadena por
medio de al menos una respectiva alma (3), caracterizada
porque dicha cadena se ha fabricado como una sola pieza.
13. Cadena (1) de cuerpos activos según la
reivindicación 12, caracterizada porque los cuerpos activos
(2) están sólidamente unidos uno con otro en forma de matriz por
medio de almas (3).
14. Cadena (1) de cuerpos activos según la
reivindicación 12 ó 13, caracterizada porque la relación de
la anchura mínima (E) de las almas a la dimensión principal máxima
(b) de la sección transversal de los cuerpos activos es inferior a
0,4.
15. Cadena (1) de cuerpos activos según
cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizada
porque las almas (3) presentan al menos parcialmente una
entalladura (6), extendiéndose especialmente a la entalladura (6)
por toda la longitud (D) de dichas almas.
16. Cadena (1) de cuerpos activos según la
reivindicación 15, caracterizada porque presenta las
características de una o varias de las partes
caracterizadoras de las reivindicaciones 8 a 10.
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