ITGE950063A1 - Pannello composito di protezione antiproiettile. - Google Patents

Abstract

L'invenzione si riferisce ad un pannello composito di protezione antiproiettile. Per migliorare le caratteristiche di protezione di corazze in materiali compositi l'invenzione propone un pannello, nella cui metà esterna di sezione trasversale è previsto almeno uno strato (2) di frantumazione del proiettile (P) costituito di materiale granulare duro incorporato in una resina. Secondo un ulteriore perfezionamento posteriormente allo strato di frantumazione (2) può essere previsto uno strato (4) di dissipazione dell'energia cinetica del proiettile costituito preferibilmente da una pluralità di strati (104) di fibra aramidica, cosiddetto "KEVLAR", liberamente sovrapposti tra loro, non impregnati con resine e sopportati in modo liberamente posteriormente cedevoli, in particolare da una pluralità di strati di tessuto aramidico.

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Pannello composito di protezione antiproiettile"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

L’invenzione si riferisce ad un pannello composito per la protezione antiproiettile.

L'impiego di materiali compositi nella costruzione di corazze è già in parte noto. Rispetto alle corazze di materiali metallici, le corazze in materiali compositi agiscono sul proiettile incidente sia riducendone la velocità che deviandolo trasversalmente alla sua direzione assiale nonché determinandone la frantumazione, per cui presentano un maggiore potere d'arresto dei proiettili.

Un noto tipo di pannello antiproiettile in cui vengono utilizzati dei materiali non metallici presenta uno strato costituito da mattonelle rettangolari o quadrate di materiale ceramico come ad esempio sesquiossido di alluminio, carburo di boro, carburo di silicio. Le mattonelle sono durissime ma estremamente fragili e di costo elevato. Inoltre nell'impatto del proiettile esse presentano l'inconveniente di frantumarsi in tante schegge. Pertanto la barriera costituita dalle dette mattonelle di materiale ceramico non presenta più la primitiva efficacia contro successivi proiettili che colpiscono la corazza nelle immediate vicinanze del primo, mentre le schegge di mattonella possono costituire un pericolo sia per le persone che per i dispositivi protetti dalla corazza. Un ulteriore grave inconveniente è costituito dalla difficoltà di riparazione sul campo, poiché le mattonelle in ceramico sono estremamente sensibili alla continuità del loro appoggio e richiedono quindi una perfetta riparazione dello strato inferiore d'appoggio.

L'invenzione ha lo scopo di realizzare un pannello composito di protezione antiproiettile che sia estremamente economico e di facile fabbricazione e permetta di migliorare la caratteristiche dell'azione dei materiali compositi sui proiettili, evitando al tempo stesso gli inconvenienti di cui sopra.

L'invenzione consegue questo scopo con un pannello composito di protezione antiproiettile che nella sua metà esterna di sezione trasversale comprende almeno uno strato di frantumazione del proiettile costituito di materiale granulare duro incorporato in resina.

Il materiale granulare può essere costituita da granuli di corindone o di materiale ceramico, in particolare da sferette di materiale ceramico.

La realizzazione del detto strato è estremamente semplice, essendo limitata alla sola applicazione di un'impasto di resina e dei detti materiali granulari. Ciò semplifica enormemente le riparazioni sul campo. Lo strato secondo l'invenzione offre una elevatissima capacità abbrasiva e di frantumazione poiché i granuli di materiale duro si frantumano all'impatto del proiettile e formano un grandissimo numero di utensili abrasivi che determinano una elevatissima azione di demolizione della punta e del corpo del proiettile. Con l'impiego di sferette di materiale ceramico, la loro disposizione caotica nella resina determina anche un'azione di deviazione trasversale del proiettile e quindi un aumento della superficie della corazza su cui esso agisce. La disomogeneità strutturale dello strato di frantumazione del proiettile limita il danneggiamento ad una ristettissima zona intorno al punto d'impatto, per cui la resistenza del pannello rimane pressoché inalterata nei confronti di successivi proiettili che colpiscono nelle immediate vicinanze del primo, ovvero nell'ordine di distanze pari al calibro del proiettile stesso.

Secondo un ulteriore perfezionamento allo strato di materiale granulare incorporato in resina è associato uno strato di fibre di rinforzo, preferibilmente un tessuto di fibre di rinforzo, in particolare un tessuto a maglia.

Grazie a questo accorgimento, l'azione del proiettile sul pannello viene ulteriormente limitata quasi alla sola sezione d'impatto sul pannello, poiché contrasta la forte azione di spostamento radiale del materiale nella zona di penetrazione in cui altrimenti si otterrebbe un notevole aumento di sezione del foro d'ingresso del proiettile. L'adattabilità del rinforzo in maglia a qualsivoglia tipo di forma sia a semplice che a doppia curvatura permette di applicare in modo semplice e rapido uno strato di deviazione e frantumazione su superfici di forma qualsivoglia, stendendo sulle stesse prima il tessuto di fibre di rinforzo ed applicandovi successivamente lo strato di frantumazione sotto forma d'impasto di resine e materiale granulare. Questa forma esecutiva è facilmente riparabile sul campo, essendo sufficente la semplice riparazione del tessuto di fibre di rinforzo con una toppa e la successiva applicazione nella zona danneggiata dell'impasto di resina e di materiale granulare.

Vantaggiosamente, in particolare con l'impiego di sfere di materiale ceramico, le dimensioni delle maglie sono scelte di misura corrispondente o lievemente inferiore al diametro della sfera.

Quale strato di rinforzo è risultato particolarmente efficace l'impiego di fibre di materiale aramidico, ad esempio del tipo noto in commercio col nome di KEVLAR, preferibilmente tessute a maglia ma non impregnate con la resina che incorpora il materiale granulare.

In questo modo all'azione dello strato di frantumazione viene associata l'azione di dissipazione dell'energia del proiettile delle fibre aramidiche che non essendo impregnate con la resina conservano intatte la loro elasticità e resistenza.

L'impregnazione può venire impedita efficacemente trattando prima della tessitura il filamento di fibre di aramidico con materiali incompatibili e non reagenti con la resina dello strato di frantumazione, come ad esempio cera d'api o paraffina.

Una variante allo strato di rinforzo dello strato di frantumazione è costituita da un tessuto formato da due sottili stuoie distanziate parallelamente tra loro e collegate da filamenti di fibra intessuti con le stuoie e normali alle stesse in modo da formare un'intercapedine d'alloggiamento dello strato di frantumazione, la cui larghezza è superiore al diametro dei granuli o delle sfere di materiale duro.

Lo strato di frantumazione viene realizzato per semplice colatura nell'intercapedine dell'impasto di resina e materiale granulare. I filamenti trasversali di collegamento delle due stuoie ne accrescono la resistenza alla delaminazione, mentre una delle due stuoie costituisce uno strato esterno di rivestimento dello strato intermedio di frantumazione.

L'invenzione ha per oggetto anche altre caratteristiche che perfezionano ulteriormente il pannello di protezione antiproiettile di cui sopra e che sono oggetto delle sottorivendicazioni.

Le particolari caratteristiche dell'invenzione ed i vantaggi che ne derivano risulteranno con maggiori dettagli dalla descrizione di una forma esecutiva preferita, illustrata a tìtolo d'esempio non limitativo nei disegni allegati, nei quali:

La fig. 1 illustra una sezione trasversale attraverso un esempio esecutivo del pannello secondo 1'invenzione.

La fig. 2 illustra dibersi stadi d'azione su un proiettile incidente contro il pannello della fig. 1.

Il pannello composito di protezione antiproiettile secondo le figure comprende uno strato esterno 1 di contenimento e protezione di un sottostante strato 2 di frantumazione del proiettile. Lo strato esterno 1 di contenimento e di protezione è realizzato in materiale composito, ad esempio sotto forma di stuoia di fibre, o di fibre di altro tipo e può essere rivestito esternamente con uno strato di cosiddetto "GELCOAT" o di pittura, ad esempio per scopi mimentici.

Lo strato successivo 2 di frantumazione del proiettile è costituito da materiale granulare duro incorporato in una resina. Il materiale granulare può essere formato da grani di corindone o di materiale ceramico e costituisce una barriera ad elevatissima azione abrasiva che, come indicato con P, P<1 >nella fig. 2, all'atto dell'attraversamento del proiettile ne determina la demolizione della punta e del corpo.

Quale materiale granulare è possibile impiegare anche delle sferette di materiale ceramico. In questo caso lo strato di frantumazione 2 presenta anche un'effetto deviante del proiettile trasversalmente alla sua direzione assiale.

Lo strato 2 di frantumazione ed eventualmente di deviaizone poggia su un successivo strato di deviazione e di frenatura 3 del proiettile P' (fig.

2) che è relativamente rigido ed è costituito da un laminato in vetroresina tradizionale. Le fibre della vetroresina possono essere costituite da fibre di vetro in stuoie, da fibre di vetro in stuoie e mat cuciti assieme, da codiddetto verto "spun woven rowing" sia del tipo E che del tipo S o da tessuti misti di fibre di vetro e di fibre cosiddette aramidiche, nonché da tessuti cosiddetti integrali di sole fibre di vetro o di fibre miste di vetro ed aramidico.

Posteriormente allo strato di frenatura e di deviazione 3 è previsto un ulteriore strato 4 di dissipazione dell'energia del proiettile come indicato con P' e P" nella fig- 2. Lo strato 4 di dissipazione dell'energia del proiettile è costituito da una pluralità di strati liberamente sovrapposti di tessuto aramidico 104, ad esempio del tipo noto in commercio col nome di "KEVLAR". Gli strati di tessuto aramidico 104 non sono impregnati con resine e sono sopportati in modo libero, in particolare posteriormente, grazie ad uno strato 5 di materiale morbido ad esempio di materiale espanso come schiuma poliuretanica, fenolica o polivinilica o schiuma di gomma o di gomma siliconica. Lo strato di sopporto 5 ha la funzione di trattenere in posizione gli strati 104 di tessuto di materiale aramidico, permettendo ad essi di cedere liberamente sotto l'azione del proiettile in modo da esercitare la loro massima azione di dissipazione d'energia cinetica (fig. 2). Posteriormente allo strato di sopporto in materiale espanso 5 è previsto un ulteriore strato paraschegge 6 anch'esso relativamente rigido e realizzato, analogamente allo strato 3 di frenatura e di deviazione, in vetroresina tradizionale ma di spessore notevolmente maggiore del primo. Allo scopo di non impedire la libera deformabilità dello strato 4 di dissipazione dell'energia cinetica del proiettile P, lo strato paraschegge 6 è previsto ad una certa distanza dal lato posteriore dello strato di sopporto 5 per cui quest'ultimo può deformarsi liberamente sotto l'azione del poriettile come risulta dalla fig. 2. La funzione, dello strato paraschegge 6 è quella di dissipare l'energia cinetica residua del proiettile, rallentandone ulterioremente la velocità, ovvero quella delle schegge, per ridurre al massimo i danni.

I singoli strati 1 a 6 del pannello vengono serrati insieme tra loro da profilati periferici 7 di bloccaggio a "C" che s'impegnano sui rispettivi bordi periferici del pannello.

Secondo la forma esecutiva preferita della fig.

1, lo strato di sopporto 5 in materiale espanso dello strato di dissipazione dell'energia cinetica del proiettile costituisce un nucleo intorno al quale è avvolto lo strato 4 di dissipazione dell'energia cinetica, sovrapponendosi al lato posteriore del primo solo in corrispondenza degli opposti bordi periferici e formando cosi degli elementi distanziatori 8 del lato posteriore scoperto dello strato di sopporto 5 dal seguente strato paraschegge 6 che sono anch'essi opportunamente cedevoli.

L'esempio esecutivo di cui alle figure illustra un pannello antiporiettile di materiale composito nella sua forma più complessa e sofisticata, essendo possibile prevedere altri tipi di pannelli antiproiettile costituiti da combinazioni permutate nell'ordine degli strati o limitate, nel numero e nella qualità degli strati rispetto a quella illustrata, ad esempio sprovvisti dello strato di frenatura e di deviazione 3 e/o del seguente strato 4 di dissipazione dell'energia cinetica e dell'associato strato di sopporto 5.

Secondo una variante esecutiva non illustrata, allo strato di frantumazione 2 può venire associato uno strato di fibre di rinforzo, ad esempio sotto forma di tessuto, preferibilmente di tessuto a maglia. In questo caso risulta particolarmente vantaggioso l'impiego di un tessuto a maglia di materiale aramidico come ad esempio il cosiddetto "KEVLAR" che viene associato in modo non impregnato dalla resina allo strato di frantumazione, preferibilmente al suo lato posteriore. L'impregnazione del detto tessuto a maglie può venire impedita, utilizzando un tessuto i cui filamenti sono stati trattati prima della tessitura con sostanze incompatibili ma non reagenti con la resina, per cui il tessuto conserva la sua libertà di deformazione elastica e quindi le sue caratteristiche di resistenza. Con l'impiego di materiale granuloso sotto forma di sferette le maglie vengono scelte di dimensioni uguali od inferiori al diametro delle singole sferette.

Secondo una ulteriore variante quale materiale di rinforzo per la realizzazione dello strato di frantumazione 2 è possibile impiegare un tessuto costituito da due sottili stuoie distanziate parallelamente tra loro e collegate da filamenti perpendicolari alle stesse ed anch'essi intessuti, in modo da formare un'intercapedine d'alloggiamento dello strato di frantumazione 2. In questo caso, lo strato 2 può venire realizzato per semplice colatura di un'impasto di resina e materiale granulare nella detta intercapedine. Una delle due stuoie del tessuto di rinforzo forma automaticamente lo strato esterno 1 di protezione e di contenimento del pannello.

La fig. 2 illustra schematicamente le diverse azioni degli strati 1 a 6 sul proiettile nelle diverse fasi di penetrazione indicate con P, Ρ', P". Inizialmente il proiettile è orientato con il suo asse longitudinale perpendicolarmente al pannello. Al raggiungimento dello strato di frantumazione 2 il proiettile viene progressivamente frantumato dall'azione abrasiva del materiale granulare e viene eventualmente contemporaneamente deviato trasversalmente al suo asse. L'azione di deviazizone viene proseguita dal successivo strato di frenatura e di deviazione 3. Il proiettile raggiunge lo strato di dissipazione dell'energia 4 già frantumato e deviato con il suo asse inclinato relativamente alla superficie del pannello e la sua energia cinetica viene assorbita in larga misura dalla deformazione del detto strato. Le restanti schegge vengono infine frenate ulteriormente dall'ultimo strato interno paraschegge 6.

Naturalmente, l'invenzione non è limitata alle forme esecutive testé descritte ed illustrate ma può essere ampiamente variata e modificata, soprattutto costruttivamente, senza abbandonare il principio informatore sopra esposto ed a seguito rivendicato.

Claims (24)

1. RIVENDICAZIONI 1. Pannello composito di protezione antiproiettile caratterizzato dal fatto che nella sua metà esterna di sezione trasversale comprende almeno uno strato (2) di frantumazione del proiettile (P) costituito di materiale granulare duro incorporato in una resina.
2. 2. Pannello secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il materiale granulare può essere costituita da granuli di corindone o di materiale ceramico.
3. 3. Pannello secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il materiale granulare è costituito da sferette di materiale ceramico.
4. 4. Pannello secondo una o più delle rivendicazioni 1 a 3, caratterizzato dal fatto che allo strato (2) di frantumazione è associato uno strato di fibre di rinforzo.
5. 5. Pannello secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che lo strato di fibre di rinforzo è sotto forma di un tessuto di fibre, in particolare un tessuto a maglia.
6. 6. Pannello secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che le dimensioni delle maglie del tessuto di riforzo sono di misura corrispondente o lievemente inferiore alla granulometria od al diametro delle singole sferette costituenti il materiale ganulare duro.
7. 7. Pannello secondo le rivendicazioni 5 o 6, caratterizzato dal fatto che lo strato dì rinforzo è costituito di fibre di materiale aramidico, ad esempio del tipo noto in commercio col nome di KEVLAR, preferibilmente tessute a maglia, ma non impregnate con la resina dello strato di frantumazione (2).
8. 8. Pannello secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che lo strato di rinforzo è costituito di filamenti di fibre di materiale aramidico trattate prima della tessitura con materiale incompatibile e non reagente con la resina dello strato di frantumazione (2), ad esempio con cera d'api o paraffina.
9. 9. Pannello secondo le rivendicazioni 5 a 8, caratterizzato che lo strato di rinforzo dello strato di frantumazione (2) è previsto sul lato posteriore di quest'ultimo.
10. 10. Pannello secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che sul lato anteriore è coperto da uno strato di protezione e di contenimento (1) costituito da una stuoia o da un mat di fibre di materiale composito eventualmente rivestito esternamente con uno strato di cosiddetto "GELCOAT" o di pittura.
11. 11. Pannello secondo una o più delle rivendicazioni 5 a 10, caratterizzato dal fatto che lo strato esterno di protezione e contenimento (1) e lo strato di rinforzo posteriore dello strato di frnatuimazione (2) sono costituiti da un tessuto di fibre formato da due stuoie di fibre distanziate parallelamente tra loro e collegate da filamenti di fibre intessuti con le stesse e perpendicolari alle loro facce in modo da formare un'intercapedine d'alloggiamento per lo strato di frantumazione (2) di materiale granulare duro incorporato in resina, essendo la distanza delle due stuoie superiore alla granulometria del materiale granulare duro od alle sferette.
12. 12. Pannello secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che comprende un ulteriore strato (4) di dissipazione dell'energia cinetica del proiettile costituito da una pluralità di strati (104) di fibra aramidica, cosiddetto "KEVLAR", liberamente sovrapposti tra loro, non impregnati con resine e sopportati in modo liberamente posteriormente cedevoli, preferibilmente da una pluralità di strati di tessuto aramidico.
13. 13. Pannello secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che lo strato (4) di dissipazione dell'energia cinetica è previsto posteriormente allo strato (2) di frantumazione.
14. 14. Pannello secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che lo strato (4) di dissipazione dell'energia cinetica è sopportato posteriormente da uno stratocedevole di sopporto (5) ad esempio da uno strato di materiale espanso, in particolare di schiuma poliuretanica, fenolica, o polivinilica o da schiuma di gomma o di gomma siliconica.
15. 15. Pannello secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che tra lo strato (2) di frantumazione e lo strato (4) di dissipazione dell'energia cinetica è previsto uno strato (3) intermedio di frenatura del proiettile (P) e di deviazione dello stesso trasversalmente al suo asse longitudinale.
16. 16. Pannello secondo la rivendicazione 15, caratterizzato dal fatto che lo strato (3) di frenatura e di deviazione è costitutio in laminato rigido, in particolare di vetroresina tradizionale, essendo il tessuto costituito da fibre di vetro in stuoie, od in stuoie e mat cuciti insieme, da fibre di vetro cosiddette "spunwoven rowing" sia di tipo E che di tipo S o da tessuti misti di fibre di vetro e di fibre aramidiche oppure da da tessuti integrali si di sole fibre di vetro che misti di fibre di vetro e fibre aramidiche.
17. 17. Pannello secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che posteriormente allo strato di sopporto (5) dello strato (4) di dissipazione dell'energia cinetica è previsto un ulteriore strato paraschegge (6) di materiale rigido ad esempio di laminato in vetroresina del tipo analogo allo strato (3) di frenatura e di deviazione, preferibilmente di spessore maggiore di quest'ultimo.
18. 18. Pannello secondo la rivendicazione 17, caratterizzato dal fatto che lo strato paraschegge (6) è distaziato dal lato posteriore dello strato di sopporto (5) per mezzo di un'intercapedine.
19. 19. Pannello secondo la rivendicazione 18, caratterizzato dal fatto che in corrispondenza di almeno due bordi periferici tra loro opposti del lato posteriore dello strato di sopporto (5) sono previsti dei distanziatori (8) dallo strato paraschegge (6) che sono costituiti di materiale elasticamente cedevole .
20. 20. Pannello secondo la rivendicazione 20 caratterizzato dal fatto che lo strato di sopporto (5) costituisce un nucleo intorno a cui è avvolto lo strato (4) di dissipazione dell'energia cinetica preferibilmente in modo da sovrapporsi posteriormente a quest'ultimo solamente almeno in corrispondenza di due opposti bordi periferici del lato posteriore dello strato di sopporto (5) stesso, lasciando scoperta la restante parte del detto lato posteriore
21. 21. Pannello secondo una o più delle precedenti rivendicazioni caratterizzato dal fatto che comprende dall 'sterno verso l'interno uno strato (1) di contenimento e di protezione, un successivo strato (2) di frantumazione, uno strato (3) di frenatura e di deviazione, uno strato (4) di dissipazione dell'energia cinetica, uno strato di sopporto (5) dello strato precedente (4) ed uno strato paraschegge (6) distanziato dallo strato di rinforzo (5) con un'intercapedine per mezzo di distanziatori periferici (8), essendo i singoli strati sono bloccati insieme da una cornice di profilati (7) a forma di C sovrapponentisi ai bordi periferici degli stessi.
22. 22. Metodo per la realizzazione del pannello secondo le rivendicazioni 1 a 9, caratterizzato dal fatto che sulla superfice di un corpo viene steso lo strato di rinforzo dello strato (2) di frantumazione, mentre quest'ultimo viene applicato sotto forma d'impasto di resina e materiale granulare duro.
23. 23. Metodo per la realizzazione del pannello secondo le rivendicazioni 10 o 11, caratterizzato dal fatto che lo strato (2) di frantumazione viene realizzato per colatura di un'impasto di resina e materiale granulare duro in un'intercapedine tra lo strato (1) di protezione e contenimento e direttamente la superficie del corpo da rivestire o lo strato di rinforzo.
24. 24. Pannello composito di protezione antiproiettile, in tutto od in parte come descritto, illustrato e per gli scopi su esposti.