ES2566130T3

ES2566130T3 - Componente estructural para vehículos blindados

Info

Publication number: ES2566130T3
Application number: ES12759413.3T
Authority: ES
Inventors: Rolf-Mathias Alter; Jürgen Walter
Original assignee: EC TECHNIK GmbH
Current assignee: EC TECHNIK GmbH
Priority date: 2011-09-15
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2016-04-11
Anticipated expiration: 2032-09-10
Also published as: EP2756256B1; CA2845786C; US9909844B2; CA2845786A1; EP2756256A1; WO2013037738A1; US20140338521A1

Abstract

Componente estructural (10) para un vehículo blindado que comprende una estructura de capas (20), que presenta un compuesto del núcleo (22) con núcleo interior de panal de abejas (25) con al menos una capa de cubierta (26); en el que la estructura de capas (20) no presenta ni una capa metálica de soporte no una capa de material duro de cerámica; caracterizado por que en el compuesto del núcleo (22) están amarrados unos elementos de fijación (30) para la fijación desprendible de un blindaje adicional que debe colocarse en el lado del enemigo, a saber, respectivamente, en una zona de fijación (40) dentro del núcleo de panal de abejas (25), de manera que esencialmente el compuesto del núcleo (22) propiamente dicho ofrece una protección básica y el compuesto del núcleo (22) representa la estructura de soporte para el blindaje adicional sustituible, y por que para la conexión del componente estructural (10) con la estructura restante del vehículo, en la zona del borde exterior del compuesto del núcleo (22) está prevista al menos una zona reforzada (44), en el que dentro de la zona superficial correspondiente, limitada localmente, de la zona de fijación (40) y de la al menos una zona reforzada (44) todas las células del núcleo del panal de abejas (25) están rellenas en cada caso totalmente con una masa de relleno (42).

Description

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DESCRIPCION

Componente estructural para vetnculos blindados Campo tecnico

La invencion se refiere, en general, al blindaje de vetnculos, en particular vetnculos militares terrestres y acuaticos. La invencion se refiere especialmente a componentes estructurales para un vetnculo de este tipo, que presentan una estructura de capas con nucleo de panal de abejas interior y al menos una capa de cubierta.

Estado de la tecnica

Desde hace mucho tiempo se conocen placas de acero de blindaje monoltticas como elementos estructurales en vetnculos blindaos terrestres o acuaticos, por ejemplo en carros de combate. Una placa de acero blindada de acero blindado tfpicamente de 8 mm de espesor tiene un peso superficial entre 60 kg/m2 y 70 kg/m2 De acuerdo con ello, el blindaje convencional conduce a un peso total muy alto. Un peso alto del blindaje es claramente perjudicial, entre otras cosas, con respecto a la movilidad, la carga util y tambien el alcance del vetnculo.

Entretanto en el estado de la tecnica existen tambien blindajes constituidos de forma modular, que comprenden tfpicamente una placa de acero monolttica con 8 mm de espesor como blindaje basico y un blindaje adicional variable condicionado por la mision, por ejemplo de losetas compuestas de ceramica. Tambien en este caso la placa de acero blindada ofrece una proteccion basica y asegura la integridad estructural. El blindaje adicional variable (en ingles de forma abreviada; ingles “Add-on”) permite elevar, condicionado por la mision, la proteccion del blindaje basico y adaptarlo, por ejemplo, a determinados efectores. Los blindajes modulares son preferidos actualmente en virtud de las amenazas polivalentes en el campo de aplicacion. Sin embargo, la proteccion “Add-on” de blindajes modulares conduce a un aumento adicional del peso del sistema general. Con frecuencia, los vetnculos que se encuentran en el campo de aplicacion, se mueven casi o en el lfmite de la masa total admisible. Otra ventaja de los blindajes modulares es, sin embargo, que el vetnculo se puede transportar distribuido en dos fletes especialmente por via aerea, es decir, que el blindaje adicional se puede cargar y transportar, respectivamente, por separado.

De acuerdo con ello, existe el deseo de conseguir reducciones claras del peso especialmente tambien en el caso de estructuras modulares de proteccion.

En estructuras de proteccion de campos de aplicacion de otro tipo, que no se refieren a la proteccion o bien el blindaje de vetnculos, ya se conoce emplear Composite o bien materiales compuestos. Asf, por ejemplo, el documento WO 2010/033266 describe un panel compuesto para la proteccion contra ondas de ctioque, que es adecuado para aviones. Este panel compuesto debe ser especialmente adecuado tal vez para la construccion de depositos de equipajes entro de un avion y allf reducen la amenaza de explosion tal vez de una bomba introducida a escondidas. Otro panel compuesto con accion de proteccion se conoce a partir de la patente US 7685921. Este panel es adecuado para la construccion de refugios o bien almacenes temporales, llamados SEAHUTS. La patente US 5554816 describe de nuevo diferentes dispositivos portatiles para la proteccion de personas, en la que se emplea un panel compuesto. La patente US 3577836 describe finalmente una prenda de proteccion, por ejemplo un ctialeco de proteccion, con una estructura de capas de materiales compuestos.

No obstante, tambien en el campo de la construccion de aviones o bien de vetnculos blindados se conoce ya el empleo de materiales compuestos en la estructura de capas.

La solicitud internacional WO 03/058151, por ejemplo, describe una proteccion de minas para vetnculos blindados, que presenta una estructura de capas con varios nucleos de panel de abejas diferentes. Esta estructura es compleja y comprende dentro de la estructura de capas propuesta, entre otras cosas, tambien placas metalicas finas asf como capas de material ceramico. De un componente estructural de este tipo tiay que esperar una accion de proteccion muy buena, pero un atiorro de peso solo reducido.

La solicitud de patente europea EP 0237095 describe una placa compuesta con estructura de capas similar, que presenta de la misma manera una pluralidad de placas metalica asf como una capa de material ceramico. Resta estructura de capas debe ofrecer una accion de proteccion alta con un peso superficial al mismo tempo limitado.

Otra estructura de capas compleja para el blindaje de vetnculos se conoce a partir de la patente de los Estados Unidos US 4404889. De esta manera, debe conseguirse una accion de proteccion elevada, pero el peso espedfico es relativamente alto (ver la “Tabla A” del documento US 4404889), puesto que tambien aqrn se emplean placas de acero dentro de la estructura de capas. Otro blindaje compuesto se conoce tambien a partir de la patente de los Estados Unidos US 4529640. El ultimo blindaje mencionado comprende una placa de acero en el lado del enemigo, sobre la que esta colocado un nucleo de panal de abejas como elemento espaciador para una capa en el lado del enemigo de capas de fibras de vidrio.

El modelo de utilidad aleman DE 8804278 describe una placa blindada para automoviles, que presenta tres capas, a saber, una capa interior de plastico compuesto de fibras (FVK), una capa intermedia de material ceramico y una capa opuesta a la ctiapa el vetnculo de material de panal de abejas.

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La solicitud de patente europea EP 1679484 publica un dispositivo para la fijacion de elementos de proteccion baKsticos en objetos que deben protegerse contra la accion de armas, en particular en carcasas de vetnculos blindaos.

La patente europea EP 1361408 publica una estructura blindada compuesta para la proteccion balfstica de un hueco entre al menos un modulo blindado y los componentes estructurales de la estructura basica del vetuculo o del avion a proteger. El cuerpo de esta estructura del tipo de red tiene una capa superior, una capa inferior y una capa intermedia con un espacio hueco, en el que esta previsto un material ceramico. La estructura se puede colocar de acuerdo con el documento EP 1361408 adicionalmente al o bien a los componentes estructurales y al blindaje adicional, es decir, los modulos blindados y de esta manera eleva el peso total.

La solicitud de patente francesa FR 2723192, en cambio, describe una estructura de capas relativamente sencilla en comparacion con los ejemplos mencionados anteriormente, que no requiere ninguna capa de acero blindado y debe conseguirse un ahorro adicional de peso. Esta estructura de capas presenta un compuesto de nucleo, que comprende un nucleo de panal de abejas con capas de cubierta bilaterales de plastico compuesto de fibras (FVK). En el lado del enemigo estan encolados sobre el material compuesto unos azulejos de ceramica, que estan protegidos contra agresiones exteriores por medio de una capa de plastico adicional reforzada con fibra.

La solicitud internacional WO 2007/024243 publica un componente estructural de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1. En un ejemplo de realizacion no esta prevista en este caso en la estructura de capas ni una capa metalica de soporte ni una capa de material duro de ceramica. La fabricacion debe realizarse en el procedimiento de extrusion, por ejemplo con un nucleo de espuma con celulas abiertas o cerradas. En un componente estructural fabricado de esta manera, en particular con nucleo de espuma, entre otras cosas la conexion con la estructura restante del vetuculo debena formar un punto debil digno de mejora.

Los componentes estructurales descritos anteriormente de material compuesto o bien estan realizados como blindaje adicional propiamente dicho o, en cambio, en el caso de la realizacion como blindaje basico, estan provistos con funciones de proteccion complejas. En general, no se pueden emplear directamente para un empleo preferido en los ultimos tiempos como blindaje modulas con proteccion adicional variable.

Formulacion del problema

Un problema de la presente invencion es, por lo tanto, crear un componente estructural para vetuculos blindados, que esta realizado especialmente sencillo y posibilita el empleo de blindaje adicional sustituible de manera sencilla asf como ofrece una proteccion basica.

Descripcion general

Este problema se soluciona ya por medio de un componente estructural con las caractensticas de acuerdo con la reivindicacion 1. El componente estructural de acuerdo con la invencion se caracteriza por que en la estructura de capas ni esta presente una capa metalica de soporte o bien monolttica tal vez de acero blindado ni una capa de material duro de ceramica. La estructura de capas esta constituida principalmente de un compuesto de nucleo de material compuesto con un nucleo de panal de abejas, con preferencia de plastico compuesto de fibra (FVK), y con una capa de cubierta al menos en un lado, con preferencia en ambos lados sobre el nucleo de panal de abejas. Este tipo de construccion ligera simplificada reduce ya por sf solo el peso. Ademas, un componente estructural de acuerdo con la invencion se caracteriza por que en el compuesto del nucleo, a saber, en zonas de fijacion correspondientes, estan amarraos elementos de fijacion que sirven para la fijacion desprendible de un blindaje adicional que debe colocarse en el lado del enemigo o bien en el lado de la amenaza. Por ultimo, la invencion se caracteriza por que para la union del componente estructural con la estructura restante del vetuculo, en la zona marginal exterior del compuesto del nucleo esta prevista al menos una capa reforzada, en la que dentro de la zona superficial correspondiente limitada localmente de las zonas de fijacion y de la al menos una zona reforzada todas las celdas del nucleo de panal de abejas estan rellenas en cada caso totalmente con una masa de relleno.

De esta manera, se posibilita de una forma sencilla el empelo de la estructura de capas como pura proteccion basica o bien blindaje basico, en el que se puede aplicar de manera variable, segun la aplicacion, un blindaje adicional modular.

Por lo tanto, de acuerdo con la invencion, el compuesto el nucleo propiamente dicho ofrece ya una proteccion basica, en particular contra ondas de choque o bien ondas de impacto (“explosion”) y, dado el caso, junto con una proteccion contra la fragmentacion (llamado “revestimiento desconchable”) tambien contra fragmentos. Ademas, de acuerdo con la invencion el compuesto del nucleo propiamente dicho (por sf) forma la estructura de soporte propiamente dicha para un blindaje adicional sustituibles que se puede seleccionar de manera adaptada a la mision, por ejemplo en forma de modulos. De acuerdo con ello, el componente estructural no solo es autoportante, sino que el compuesto del nucleo es adecuado para soportar la carga de blindajes adicionales habituales y se transmitirla a la estructura restante del vetuculo. No esta integrado ningun blindaje adicional de forma duradera en la estructura de capas. La solucion propuesta permite optimizar la proteccion del vetuculo de manera condicionada por la aplicacion, en particular con el objetivo de la reduccion al mmimo del peso.

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En ensayos ha resultado un paneo dinamico sorprendentemente reducido en comparacion con el acero blindado como blindaje basico. La alta resistencia a la presion relacionada con el peso es, en principio, una ventaja decisiva de un compuesto de nucleo con nucleo de panal de abejas. No obstante, se ha comprobado de manera sorprendente a traves de ensayos que los compuestos de nucleo de acuerdo con la invencion muestran un desarrollos ventajoso en funcion de la velocidad de sus propiedades basicas. En particular, con tasas de aplastamiento o bien tasas de dilatacion que corresponden a onda de presion de explosion tfpicas, se ha calculado, en comparacion con el caso de carga estatica un aumento considerable del modulo-E, por una parte, y tambien de la resistencia a la presion o bien a la traccion, por otra parte. Esto explica el menos en parte la accion de proteccion sorprendentemente buena contra “explosion”, es decir, con respecto a ondas de choque.

Por consiguiente, de acuerdo con la invencion se propone sustituir completamente, en lugar de los suplementos convencionales, el acero blindado probado como proteccion basica, por una estructura de capas de material compuesto, en particular un compuesto de fibras con nucleo de panal de abejas. Por otra parte, la invencion propone, tambien en contra de las soluciones convencionales, no integrar la proteccion contra diferentes efectores directamente en la estructura de capas. Esto significa una reduccion significativa de la masa de la proteccion basica, por lo tanto de la masa total del vetuculo.

En una forma de realizacion preferida, el peso espedfico medio del compuesto del nucleo en sf, en particular de la porcion de la estructura de capas, que sustituye a la placa de acero tfpica (es decir, sin tener en cuenta la proteccion contra fragmentos en el lado del enemigo) es inferior a 40 kg/m2, de manera todavfa mas preferida inferior a 15 kg/m2, a pesar del espesor de pared mayor necesario en comparacion con el acero blindado, que es con preferencia, en general inferior a 50 mm. Comparado con el acero blindado como proteccion basica, a traves de la estructura de capas propuesta son previsibles ahorros de peso de mas el 10 %, se estiman en mas el 50 %. Se pretenden y son concebibles, naturalmente, tambien ahorros de peso de mas del 50 % en comparacion con el acero blindado como proteccion basica.

De manera mas conveniente, el compuesto del nucleo tomado por sf esta compuesto por un nucleo de panal de abejas y por capas de cubierta opuestas colocadas aqu a ambos lados el mismo. Un compuesto del nucleo de este tipo puede representar junto con una capa de proteccion contra fragmentos (“revestimiento desconchable”) en el lado amigo, es decir, dirigida hacia el interior del vehfculo, la proteccion basica del vetuculo.

En una forma de realizacion preferida, el componente estructural esta constituido por una estructura de capas esencialmente solo con las cuatro capas siguientes, es decir, en particular aparte de capas adhesivas y laminas funcionales sin efecto de proteccion: una capa de cubierta en el lado enemigo, un nucleo de panal de abejas, una capa de cubierta en el lado amigo asf como una capa de proteccion contra fragmentos en el lado amigo. Dado el caso, pueden estar previstas capas funcionales intercaladas para la union de las capas como capas adhesivas o capas de interfaz, cuyo espesor es, sin embargo, insignificante. Tales capas funcionales sirven solamente para la union o bien la formacion compuesta o como interfaz entre diferentes materiales por ejemplo la proteccion contra fragmentos y la capa de cubierta en el lado amigo. Los termoplasticos se han revelado como adhesivos especialmente adecuados para la union de las capas. Con preferencia, las capas de cubierta estan fabricadas de compuesto de fibras, en particular de plastico reforzado con fibras de vidrio (GFK). El nucleo de panal de abejas, en cambio, puede estar fabricado de diferentes materiales, ademas de FVK, en particular con fibras de vidrio o fibras de aramida, tambien por ejemplo de lamina de aluminio. La proteccion contra los fragmentos esta fabricada con preferencia por un plastico de alta resistencia, en particular de polietileno (PE) de alta resistencia como por ejemplo Dyneema®. Tambien se pueden utilizar otros plasticos resistentes a la rotura, por ejemplo un PVK con fibras de aramida como proteccion contra los fragmentos.

La capa para la proteccion contra los fragmentos puede presentar un espesor de pared similar al compuesto del nucleo o, dado el caso, tambien un espesor de pared mayor. En general, el espesor de pared del componente estructural puede ser naturalmente mayor que en el caso de un acero blindado de proteccion correspondiente.

Se han conseguido buenos resultaos cuando el nucleo del panal de abejas presenta un espesor medio de la pared inferior a 50 mm, con preferencia en el intervalo de 5 mm a 50 mm. Esto posibilita componentes relativamente finos con integridad estructural al mismo tiempo suficiente. Se puede conseguir una proteccion basica suficiente con capas de cubierta en el lado amigo y/o en el lado enemigo con un espesor de pared medio ya en el intervalo de 0,2 mm a 15 mm, con preferencia en el intervalo de 0,3 mm a 10 mm.

Como elementos de fijacion convenientes y economicos para el blindaje adicional sustituible se pueden emplear casquillos metalicos. Estos pueden estar previstos con preferencia en cada caso en la zona de fijacion delimitada dentro del nucleo del panal de abejas y pueden estar insertados en el compuesto del nucleo y amarrados en la zona de fijacion, por ejemplo encolados. Se puede establecer una zona de fijacion conveniente, de una manera conocida en sf, por medio de masa de relleno adecuada de un duroplastico. Con preferencia, como casquillos se emplean caquillos de pestana de metal, por ejemplo de acero duro, con rosca interior. La pestana correspondiente se apoya, durante el anclaje en el compuesto del nucleo, en la capa de cubierta en el lado enemigo del compuesto del nucleo, de manera que la pestana se apoya allf y de manera correspondiente tambien, junto con la zona de fijacion que distribuye ya la carga, optimiza el apoyo de un blindaje adicional en el componente estructural, es decir, que en el sentido mecanico optimiza la reaccion de fuerzas de perforacion (impact force actio). Con preferencia, pero no

forzosamente para la distribucion uniforme de la carga, las zonas de fijacion individuales estan previstas distribuidas de acuerdo con un reticulo regular, distribuido de una manera uniforme con respecto a la superficie, del componente estructural.

Para la union del componente estructural con la estructura restante del vetnculo, tal vez un bastidor de marco de 5 acero blindado, pueden estar previstas de manera conveniente en la zona el borde exterior del compuesto del nucleo, en parte sobre toda la periferia, tambien varia zonas reforzadas limitadas localmente. Aqu se puede prever de manera mas conveniente una masa de impregnacion adecuada, en la que se practican por ejemplo taladros para unir el componente estructural con la estructura restante del vetnculo. De manera similar se pueden integrar tambien, por ejemplo, componentes adicionales en el componente estructural, como por ejemplo cristales blindados. 10 Para la optimizacion del peso se preve la masa de impregnacion, como tambien para los elementos de fijacion del blindaje adicional, en zonas individuales, aisladas localmente. Tambien es posible proveer un margen continuo en toda la periferia del compuesto del nucleo con masa de impregnacion, que presenta de manera mas conveniente unas proyecciones reforzadas por secciones hacia dentro, por ejemplo en forma de peninsula en vista delantera. Estas proyecciones se pueden utilizar entonces como zonas reforzadas para la fijacion.

15 Un componente estructural de acuerdo con la descripcion anterior es especialmente adecuado como componente del blindaje basico de un vetnculo blindado. De acuerdo con la invencion, el blindaje adicional se puede fijar de forma desprendible en un componente estructural correspondiente, con preferencia con intersticio de aire intermedio entre el blindaje adicional y el blindaje basico.

De manera correspondiente, la invencion comprende tambien la utilizacion de un componente estructural propuesto 20 en un vetnculo terrestre o acuatico blindado, en particular para fines militares. En particular, se contempla la utilizacion de un componente estructural de acuerdo con la invencio como puerta en un vetnculo blindado.

En una forma de realizacion conveniente, el nucleo de panal de abejas esta realizado de manera tfpica con celdas huecas en forma de panal de abejas y se fabrica con preferencia en el procedimiento de expansion.

En particular, pero no exclusivamente, en el caso de un componente estructural que se puede emplear como puerta, 25 es conveniente prever una parte inferior y una parte superior, que estan acodadas entre sf y estan unidas por medio de una zona de flexion. En este caso, se prefiere una configuracion, en la que el nucleo de panal de abejas se extiende en la zona de flexion sin costura desde la parte inferior hasta la parte superior. Especialmente en el caso de un acodamiento fuerte de un panel de abejas continuo es conveniente utilizar un panal sobreexpandido totalmente o solo en la zona del acodamiento. Tambien tal panal sobreexpandido se designa en el presente caso como panal de 30 abejas con forma de panal de abejas.

Breve descripcion de los dibujos

A continuacion se explica en detalle la invencion, sin limitacion del alcance de la proteccion, a traves de la descripcion de una forma de realizacion preferida, en la que;

La figura 1 muestra una vista frontal de un componente estructural configurado de acuerdo con la invencion, para el 35 empleo como puerta de un vetnculo blindado.

La figura 2 muestra una seccion transversal longitudinal vertical a traves el componente estructural segun la figura 1.

La figura 3 muestra un fragmento ampliado de la seccion transversal longitudinal en la figura 2, que corresponde a la zona III; y

La figura 4 muestra una seccion transversal parcial ampliada de acuerdo con IV-IV de la figura 1.

40 Los signos de referencia identicos muestran componentes identicos en todas las figuras.

Descripcion detallada con la ayuda de los dibujos

En las figuras 1 a 4 se designa en general con 10 un componente estructural realizado para la utilizacion como puerta. El componente estructural 10 esta destinado para la utilizacion en un vetnculo terrestre blindado, tal vez un vetnculo blindado de transporte militar, vetnculo blindado de infantena, carro blindado de reconocimiento o carro de 45 combate.

Como introduccion tiay que tiincar que las figuras 1 a 4 no muestran la estructura conocida en sf de los blindajes adicionales adecuados. Tal blindaje adicional (“Add-on”) estara colocado, sin embargo, en un estado preparado para la aplicacion del vetnculo siempre en el lado enemigo en el componente estructural 10, puesto que la mayona de los efectores o bien proyectiles estan actualmente en condiciones de atravesar una proteccion basica tiabitual, tambien 50 por ejemplo el componente estructural 10'. Por lo tanto, en un componente estructural 10 de acuerdo con la invencion, en general, los modulos adaptados para la mision de un blindaje adicional estan fijados, por decirlo asf, como “Proteccion Add-on” de forma desmontable mecanicamente, para elevar el nivel de proteccion y en particular reducir al mmimo el riesgo de una penetracion de diferentes efectores.

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Tales blindajes adicionales no mostrados en detalle generan la contribucion principal a la capacidad multi-impacto deseada, a la capacidad de resistencia contra “dispositivos explosivos improvisados” (lEDs) y los cada vez mas frecuentes “proyectiles formados explosivos-IEDs” (EFP-IEDs). Una funcion de proteccion basica decisiva al menos contra ondas de impacto y fragmentos se consigue, sin embargo, tambien a traves de la estructura descrita mas delante de un componente estructural 10 de acuerdo con las figuras 1 a 4.

El componente estructural 10 presenta, condicionado por la utilizacion, en primer lugar un contorno adecuado para la utilizacion prevista, aqu como puerta, con forma de realizacion plana. El componente estructural 10 de acuerdo con las figuras 1 a 4 esta realizado de dos partes, con una parte superior 12 y una parte inferior 14. que estan acodadas una con respecto a la otra por medio de una zona de flexion 16, con un angulo adecuado, por ejemplo de aproximadamente 10 - 30°. Con el acodamiento a traves de la zona de flexion 16 se reduce la probabilidad de una penetracion vertical mas desfavorable de efectores, puesto que al menos una zona parcial el componente estructural 10, tal vez la zona superior 12 puede estar inclinada con respecto a la vertical, despues del montaje en el vehuculo. En la parte superior 12 puede estar prevista una escotadura 17, por ejemplo para una ventana de cristal blindado. Para la fijacion del componente estructural 10 en un bastidor del vehfculo estan previstos unos taladros 18 distribuidos sobre la periferia a traves el componente estructural 10. De la misma manera, la escotadura 17 esta enmarcada por taladros 19 distribuidos de forma regular para la fijacion el cristal blindado.

Como se puede deducir mejor a partir de las figuras 3 y 4, el componente estructural 10 tiene una estructura de capas 20 relativamente sencilla. La estructura de capas 20 esta fabricada solamente de dos componentes esenciales, a saber, un compuesto del nucleo 22 y una capa trasera de proteccion contra los fragmentos 24 o capa en el lado amigo. La capa de proteccion contra los fragmentos 24 esta fabricada, por ejemplo, a partir de una capa del tipo de placa coherente de PE monolttico de alta resistencia del tipo conocido en sf, por ejemplo de Dyneema® de la Fa. Koninklijke DSM N. V., Heerlen, Pafses Bajos. Tambien se pueden emplear otros materiales adecuados como proteccion contra los fragmentos, tal como Kevlar® (de la Fa. Dupont, Wilmington, USA). La capa de proteccion contra los fragmentos 24 esta adherida de acuerdo con las figuras 1 a 4 por union del material a traves de encolado en la capa de cubierta 26 dispuesta dentro el compuesto del nucleo 24, pero podna estar fijada tambien de otra manera, por ejemplo a traves de union remachada.

El compuesto del nucleo 22 esencial de la invencion esta constituido de nuevo esencialmente solo por tres capas, a saber, el nucleo de panal de abejas 25 dilatado en la superficie asf como sus capas de cubiertas bilaterales 26. El nucleo el panal de abejas tiene en este caso una estructura conocida con celdas huecas en la seccion transversal hexagonal o bien en la forma de panal de abejas (honeycomb). El nucleo del panal de abejas 25 esta fabricado de manera conocida en sf, por ejemplo en el procedimiento de expansion. Las paredes de las celdas en el nucleo de panal de abejas 25 estan dirigidas en el compuesto del nucleo 22 perpendicularmente a su direccion de dilatacion superficial, es decir, horizontalmente en la figura 4. Procedimientos adecuados para la fabricacion de paneles compuestos o bien el compuesto del nucleo 22 son conocidos por el tecnico.

Tanto del nucleo de panal de abejas 25 como tambien las capas de cubierta 26 estan fabricadas con preferencia en cada como a partir de FVK, siendo contempladas diferentes combinaciones del material. Para la fabricacion del nucleo de panal de abejas 25 se recomiendan materiales de fibras de modulos altos, como por ejemplo panal de fibras de vidrio, fibras de KEVLAR®, fibras de NOMEX® y otras fibras de aramida, fibras de carbono, o tambien fibras metalicas o minerales, que estan impregnadas con resina sintetica adecuada y endurecidas para obtener un FVK de modulo alto. En principio, tambien sin adecuados nucleos de panales de abejas 25 no impregnados de lamina metalica, en particular de lamina de aluminio. El espesor o bien el espesor de pared d1 del nucleo de panal de abejas 25 se ajusta sobre todo al peso de la proteccion adicional “Add-on” a aplicar, debiendo estar d1 en el intervalo de 0,5 cm a 5 cm.

Como capas de cubierta 26 del nucleo de panal de abejas 25 se pueden empleare en el compuesto del nucleo 22 materiales compuestos de una capa o de varias capas o tambien capas monoltticas. En particular, se contemplan materiales faciles de construir como GFK, CFK, lamina de aluminio, o tambien aramidas monolfticas u otros polfmeros como PE de alta resistencia. El espesor o bien el espesor de pared designado con 3 en la figura 3 de las capas de cubierta 26 puede estar segun el peso requerido de la estructura de proteccion de base tfpicamente entre 0,3 mm y 10 mm, y no tiene que ser identico en ambos lados. A traves del material y del espesor de las capas de cubierta 26 se pueden ajustar, ademas de la capacidad de soporte del compuesto del nucleo 24, otras funcionalidades de la proteccion basica, por ejemplo tambien contra fragmentos. Las capas de cubierta 26 estan adheridas del nucleo de panal de abejas 25 por union del material a traves de encolado. Como adhesivo se selecciona una union adhesiva adecuada de acuerdo con las parejas de materiales de capas de cubierta 26 y el nucleo del panal de abejas 25. En el caso de capas de cubierta 26 y del nucleo de panal de abejas 25 de GFK se puede realizar una union adhesiva buena a traves el endurecimiento de una capa intermedia fina (no mostrada) de termoplastico adecuado. Para la fabricacion del compuesto del nucleo 22 hay que indicar todavfa por ultimo que el acodamiento entre la parte inferior 12 y la parte superior 14, es decir, la curvatura en la zona de flexion 16, se realiza con preferencia a traves de conformacion plastica y sin mecanizacion por arranque de virutas ya antes del endurecimiento de las capas de cubierta de FVK 26 y su union adhesiva al nucleo de panal de abejas 25. De manera correspondiente, el nucleo de panal de abejas 25 en la zona de flexion 16 en la configuracion preferida esta realizado continuo o bien en una sola pieza sin lugar de union, en particular sin ensamblaje de dos secciones separadas del panal de abejas.

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En la figura 2 se designa con d2 tambien el espesor de pared de la capa de proteccion contra fragmented 24. Este espesor de pared d2, en cambio, se ajusta esencialmente solo a la funcion de la capa de proteccion contra los fragmented 24 y debena estar con preferencia en el intervalo de 1 cm a 5 cm. Los ensayos (ver mas abajo) han mostrado que especialmente el polietileno (PE) de alta resistencia esta en condiciones de absorber un EFP-IED de manera coherente, es decir, con pandeo pero sin grieta de la capa de proteccion contra los fragmentos 24. El espesor necesario de una capa de proteccion contra los fragmentos 24 se puede variar, sin embargo, de acuerdo con la aplicacion.

Para la fijacion desmontable de un blindaje adicional condicionado por la aplicacion, estan previstos en el componente estructural 10 en el lado enemigo varios elementos de fijacion 30. Los elementos de fijacion 30 estan distribuidos, como se deduce a partir de la figura 1, en el caso de componentes simetricos de manera conveniente sobre la superficie aproximadamente iguales y simetricos. De esta manera se consigue una distribucion mas uniforme de la carga, tanto con respecto al peso del blindaje adicional como tambien en particular con respecto a las fuerza de incidencia. En la figura 1 no se muestran elementos de fijacion en la parte superior 14 para la simplificacion de la representacion. Con preferencia, esta previsto un elemento de fijacion 30 aproximadamente por cada 0,2 m2 - 0,5 m2.

La estructura y la funcion de los elementos de fijacion 30 se muestran con mas detalles con la ayuda de la figura 4. Cada elemento de fijacion esta realizado como casquillo de pestana 30, por ejemplo de acero adecuado o de metal ligero. Los elementos de fijacion 30 pueden estar fabricados de manera alternativa de plastico de alta resistencia. El casquillo de pestana 30 tiene en el ejemplo mostrado una rosca interior 32, en la que se enrosca como otra parte del elemento de fijacion un pasador roscado (no mostrado). En este pasador se fija de forma desprendible de nuevo el blindaje adicional, siendo insertado el pasador como elementos espaciador para la generacion de un intersticio de aire entre el componente estructural 10 y el blindaje adicional. Un intersticio de aire se emplea tipicamente, entre otras cosas, puesto que este inactiva en gran medida ciertos efectores contra el blindaje. El blindaje adicional se puede enroscar, sin embargo, de forma desmontable tambien directamente adyacente el componente estructural 10 por medio de los casquillos de pestana 30. Para la elevacion de la capacidad de carga, los casquillos de pestana 30 tienen en el lado frontal una pestana 34 formada integralmente en una sola pieza. La pestana 34 se apoya a tope en forma de disco en la superficie en el lado enemigo de la capa de cubierta exterior 26. Por medio de la pestana 34, el casquillo de pestana 30 se apoya adicionalmente para conseguir una transmision mejorada de la fuerza al compuesto del nucleo 22 de manera optimizada en la carga de presion.

Como se deduce, ademas, a partir de la figura 4, para la transmision de la fuerza desde el elemento de fijacion 30 hasta el compuesto del nucleo 22 esta prevista, ademas, en cada caso una zona de fijacion 40 limitada localmente. Para la fabricacion de la zona de fijacion 40 se introduce ya antes de la terminacion del compuesto del nucleo 22 una masa de relleno 42 en las celdas del nucleo de panal de abejas 25. La masa de relleno 42 se introduce de tal forma que todas las celdas estan totalmente rellenas dentro de las zonas superficiales deseadas en cada caso. Como masa de relleno 42 se utiliza de manera especialmente preferida un duroplastico endurecible. Tambien se puede emplear masa de relleno metalica, masa de relleno de plastico, o masa de relleno de compuesto de fibras u otra masa de relleno 42 utilizada para la llamada “masa de impregnacion”. Solamente despues de la introduccion de la masa de relleno 42 se aplican las capas de cubierta 26, de manera que estas se unen por union del material lo mismo que el nucleo de panal de abejas con la masa de relleno 42. De esta manera se consigue en cada zona de fijacion 40 en general una fuerza de resistencia alta contra presion y traccion, que excede todavfa la del resto de la superficie del compuesto del nucleo 22. Para la reduccion al mmimo del peso debena introducirse, en general, la minima cantidad posible de masa de relleno 42.

La masa de relleno 42 endurecible es perforada a continuacion para generar un taladro ciego, que se proyecta hasta poco antes de la capa de cubierta interior 26, es decir, en el lado amigo. En el taladro ciego del compuesto del nucleo 22 realizado acabado se amarra entonces, como se muestra en la figura 4, en cada zona de fijacion 40, respectivamente, un casquillo de pestana 30 como elemento de fijacion. El anclaje se realiza por medio de encolado de union del material adecuado, de acuerdo con la pareja de materiales empleados para la masa de relleno 42 y el casquillo de pestana 30, en el taladro ciego del compuesto el nucleo 22. No obstante, los casquillos de pestana 30 se pueden amarrar tambien en taladros que pasan a traves del compuesto del nucleo 22. En cualquier caso, la capa de proteccion contra los fragmentos 24 no se perjudica por el casquillo de pestana 30 o bien su taladro. De esta manera, el elemento de fijacion realizado como casquillo de pestana 30 es asegurado tambien contra fuerza de traccion, que es generada a traves del peso del blindaje adicional.

Por ultimo, se indican datos marginales para prototipos concretos y resultados de ensayo conseguidos de esta manera.

Ejemplo 1 (estructura en el lado enemigo -> en el lado amigo):

Peso espedfico aproximadamente 35,5 kg/m2 (sin revestimiento desconchable 24)

Espesor total de la pared d4: 50 mm (+/-1 mm)

Espesor: Material:

5

10

15

20

25

30

Capa de cubierta (26)

Nucleo de panal de abejas (25) Capa de cubierta (26) Revestimiento desconchable (24)

d3: 10 mm laminado macizo de GFK

d1: 10 mm FVK de modulo alto (*) d3: 10 mm laminado macizo de GFK

d2: 20 mm material macizo de PE (Dyneema®)

(*) de la Fa. Euro-Composites, S. A., Echternach, Luxemburgo Resultados de ensayo del ejemplo 1:

En un ensayo de explosion se midio en primer lugar sin blindaje adicional con TNT de collar de acero el pandeo dinamico en comparacion directa con acero blindado con 8 mm de espesor de pared. El valor maximo (pico) del pandeo dinamico era en el resultado de manera sorprendente solo 2/3, es decir, 66 % el paneo dinamico de la probeta comparativa de acero blindado.

En otro ensayo, para la imitacion de un blindaje adicional (Add-on) se fijo una placa ceramica de aproximadamente 5 cm de espesor de pared y se mantuvo el intersticio de aire de aproximadamente 10 cm en los elementos de fijacion 30 de un elemento estructural 10 de acuerdo con las figuras 1 a 4 con dimensionado de acuerdo con el ejemplo 1. Esta estructura fue disparada con un EFP-IED. La proteccion contra actuacion balfstica se consigue, en efecto, principalmente a traves del blindaje adicional, pero este fue atravesado por el proyectil EFP-IED. El proyectil fue alojada bajo paneo, pero sin rotura en la capa integrada de proteccion contra fragmentos 24 (revestimiento desconchable) de la estructura de capas 20.

Ejemplo 2 (estructura en el lado enemigo -> en el lado amigo):

Peso espedfico aproximadamente 6,71 kg/m2 (sin revestimiento desconchable 24)

Espesor total de la pared d4: 40 mm (+/-1 mm)

(*) de la Fa. Euro-Composites, S. A., Echternach, Luxemburgo Resultados de ensayo del ejemplo 2:

Este prototipo todavfa mas ligero a pesar del mismo espesor general d4 segun el ejemplo 2 fue sometido en la instalacion de ensayo MIEDAS (Meppen Improvised Explosive Device Assessment Structure) a un ensayo de explosion mas fuerte con carga de TNT en forma de bolas. Para la imitacion de un blindaje adicional menos resistente al impacto se atornillo una placa de acero de blindaje de solo 3 mm de espesor son intersticio de aire directamente sobre el componente estructural 10, dimensionado de acuerdo con el ejemplo 2.

A pesar del espesor de pared reducido mas de un orden de magnitud de las capas de cubierta 26 y de la fuerza explosiva claramente elevada, se pudo conseguir tambien en este ensayo un pandeo sin rotura.

Lista de signos de referencia

10 Componente estructural

12 Parte superior

14 Parte inferior

16 Zona de flexion

17 Escotadura 18, 19 Taladros

20 Estructura de capas

22 Compuesto del nucleo

24 Capa de proteccion contra los fragmentos

Espesor: Material:

Capa de cubierta (26)

d3: 0,9 mm laminado macizo de GFK d1: 18,2 mm FVK de modulo alto (*) d3: 0,9 mm laminado macizo de GFK

d2: 20 mm material macizo de PE (Dyneema®)

25: Nucleo de panal de abejas

26: Capa de cubierta

30: Casquillo de pestana

32: Rosca interior

34: Pestana

40: Zona de fijacion

42: Masa de relleno

44: Zona reforzada

d1-d4: Espesores de pared

10

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

REIVINDICACIONES

1. - Componente estructural (10) para un veldculo blindado que comprende una estructura de capas (20), que presenta un compuesto del nucleo (22) con nucleo interior de panal de abejas (25) con al menos una capa de cubierta (26); en el que la estructura de capas (20) no presenta ni una capa metalica de soporte no una capa de material duro de ceramica; caracterizado por que en el compuesto del nucleo (22) estan amarrados unos elementos de fijacion (30) para la fijacion desprendible de un blindaje adicional que debe colocarse en el lado del enemigo, a saber, respectivamente, en una zona de fijacion (40) dentro del nucleo de panal de abejas (25), de manera que esencialmente el compuesto del nucleo (22) propiamente dicho ofrece una proteccion basica y el compuesto del nucleo (22) representa la estructura de soporte para el blindaje adicional sustituible, y por que para la conexion del componente estructural (10) con la estructura restante del veldculo, en la zona del borde exterior del compuesto del nucleo (22) esta prevista al menos una zona reforzada (44), en el que dentro de la zona superficial correspondiente, limitada localmente, de la zona de fijacion (40) y de la al menos una zona reforzada (44) todas las celulas del nucleo del panal de abejas (25) estan rellenas en cada caso totalmente con una masa de relleno (42).
2. - Componente estructural de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que el peso espedfico medio del compuesto del nucleo (22) es inferior a 40 kg/m2, con preferencia inferior a 15 kg/m2
3. - Componente estructural de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que el compuesto del nucleo (22) esta constituido por un nucleo de panal de abejas (25) y dos capas de cubierta (26) opuestas y representa junto con una capa de proteccion contra fragmentos (24) en el lado del enemigo la proteccion de base.
4. - Componente estructural de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, en particular como se expone en la reivindicacion 3, caracterizado por que el componente estructural (10) esta constituido por una estructura de capas (20) formada por las siguientes capas:

una capa de cubierta (26) en el lado del enemigo;

un nucleo de panal de abejas (25), con preferencia de plastico reforzado con fibras; una capa de cubierta (26) en el lado amigo;

una capa de proteccion contra fragmentos (24) en el lado amigo, con preferencia de plastico, en particular de polietileno de alta resistencia, que esta fijada directamente sobre la capa de cubierta (26) en el lado amigo, asf como

dado el caso, capas adhesivas entre las capas.
5. - Componente estructural de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el nucleo de panal de abejas (25) presenta un espesor medio de la pared (d1) en el intervalo de 3 mm a 75 mm, con preferencia en el intervalo de 5 mm a 50 mm.
6. - Componente estructural de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, en particular como se expone en la reivindicacion 5, caracterizado por que la capa de cubierta (26) en el lado amigo y/o la capa de cubierta en el lado enemigo presentan un espesor medio de la pared (d3) en el intervalo de 0,2 mm a 15 mm, con preferencia en el intervalo de 0,3 mm a 10 mm.
7. - Componente estructural de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que los elementos de fijacion comprenden casquillos de fijacion (30), que estan insertados, respectivamente, en la zona de fijacion (40) correspondiente en el compuesto del nucleo (22) y aqrn estan amarrados por medio de encolado.
8. - Componente estructural de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en la zona del borde exterior del compuesto el nucleo (22) estan distribuidas en parte o en toda la periferia varias zonas reforzadas (44) para la conexion con la estructura restante del vehuculo.
9. - Componente estructural de acuerdo con la reivindicacion 7 u 8, caracterizado por que como masa de relleno (42) se ha utilizado un duroplastico endurecible.
10. - Componente estructural de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el nucleo de panal de abejas (25) comprende celulas huecas en forma de panal de abejas de miel, y esta fabricado con preferencia en el procedimiento de expansion.
11. - Componente estructural de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que este componente esta realizado como puerta (10).
12. - Componente estructural de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en particular puerta de acuerdo con la reivindicacion 11, caracterizado por una parte inferior (12) y una parte superior (14), que estan acodadas relativamente entre sf y estan unidad por medio de una zona de flexion (16).
13. - Componente estructural de acuerdo con la reivindicacion 12, caracterizado por que el nucleo del panal de abejas (25) se extiende en la zona de flexion (16) sin costura desde la parte inferior (12) hasta la parte superior (14).
14. - Blindaje de un vetnculo blindado, que comprende un blindaje basico as^ como un blindaje adicional fijado de forma desmontable aqu en el lado enemigo y con preferencia con intersticio de aire, caracterizado por que el

5 blindaje basico presenta al menos un componente estructural (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10.
15. - Vetnculo militar terrestre o acuatico blindado, caracterizado por una puerta, que esta realizada como componente estructural (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10.