JP2005054976A - 衝突エネルギー吸収材 - Google Patents

Abstract

【課題】銃弾、飛翔物体、水中移動物体、水上移動物体など、高運動エネルギーを有する物体の衝突に因る被害から対象物を防護するための高性能な防護材を提供すること。
【解決手段】球形、円柱または円筒状の金属やセラミックス等の高硬度材2を単層または多層にしたものの内側に、柔軟性と高引っ張り強度を有するケブラー、ダイニーマー、ザイロン等の特殊繊維材3又は及び鋼索や鎖などを配置し、これらを耐久性のあるゴムなどの充填材を用いて成形した柔軟性を有する複合材によって、衝突物体4を破砕すると共にその運動エネルギーを吸収する。
【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明

本発明は、高運動エネルギーを有する衝突物体（４）との衝突時に当該衝突物体を破砕してその運動エネルギーを吸収し、衝突による損傷被害から防護対象物（８）を保護するための防護材として、または、移動する防護対象物（８）に装着し他の物体との衝突時の衝突エネルギーを吸収して、損傷被害から当該防護対象物（８）を保護するための防護材として使用する。

特殊鋼板、セラミックス板、または、これらに高引っ張り強度を有するケブラー、ダイニーマ、ザイロンなどの特殊繊維材等を複合化したものが耐弾材や防護材として使用されている。

発明が解決しょうとする課題

従来の防護材は、重く、柔軟性が無く装着性に劣る、水中での使用が困難、平板以外の曲板、円柱形、円筒形、網などへの成形が困難、防護材に板状のセラミックスを使用した場合は特殊鋼板を使用する場合に比べて軽いが衝突物体との衝突時の損傷範囲が大きく衝突エネルギー吸収のための繰り返し使用が困難であると共に修理が困難、防護材に特殊鋼板を使用した場合は繰り返し使用性には優れるが重い、軽くて高性能な防護材が無いなどの問題点があった。

課題を解決するための手段

上記の問題点を解決するために、本発明は、衝突物体（４）を破砕すると同時に衝突物体の運動エネルギーを分散吸収するために、衝突物体よりも硬い金属やセラミックスなどの高硬度材を球形（２）、円柱、または円筒形にしたものを、柔軟性、弾性、接着性、耐候性、耐水性などに優れたゴ厶などの充填材（１）を用いて成形する事によって、高性能で軽くて柔軟性があり、各種形状の成形が容易で、かつ、大気中でも水中でも耐久性のある衝突エネルギー吸収材を可能とした。衝突エネルギー吸収性能をより向上させる場合には、高硬度材（２）を多層にして、その内側にケブラー、トワロン、ダイニーマ、ザイロンなどの柔軟性と高引っ張り強度を有する繊維等を積層（３）したもの、又は、及び鋼索や鎖などを設置する事によって、前述の各性能を低下させる事なく高性能な衝突エネルギー吸収材の製品化が可能である。また、高硬度材を球形、円柱または円筒形にする事で柔軟性を確保し曲面箇所などへの取付が可能になると同時に、衝突物体（４）が衝突した時の高硬度材（２）の損傷範囲が局限され、未修理状態での繰り返し使用性能が優れていると共に損傷箇所の修理が容易である。また、本発明による衝突エネルギー吸収材が板状の場合は、衝突物体が固体以外の爆風圧や暴雨風などに対しても有効であり防護対象物を防護する事が出来る。

本発明は、図１に示すように衝突物体（４）を高硬度材（２）に衝突させて破砕しその運動エネルギーを分散吸収して、充填材（１）の持つ弾性と引っ張り強度によって最終的に衝突物体の持つ運動エネルギーを完全に吸収するものである。衝突エネルギー吸収性能が不足する場合は高硬度材（２）を多層にして破砕によるエネルギー吸収性能を向上させると共に、その内側に高引っ張り強度を有する特殊繊維層（３）を設置して衝突エネルギー吸収性能を向上させる。また、本発明による衝突エネルギー吸収材は、図２に示すように柔軟性を有するため防護する対象物（８）や衝突物体（４）の特性に応じて、形状及び使用方法を最適に適合させることが出来る。

衝突物体が銃弾や爆発物等の場合は、衝突エネルギー吸収材の形状は板状とし、防護対象物の前面に防護対象物と密着して、又は距離を置いて設置するのがよい。

衝突物体が有る程度の大きさを持つ、落下物やロケットなどの飛翔体または魚雷などの水中移動体あるいは小型船舶などの水上移動物体の場合は、衝突エネルギー吸収材の形状は網状とし、防護対象物の前面に防護対象物と距離を置いて設置するのがよい。

衝突物体が車両や小型船舶などで防護対象物が電柱や岸壁支柱などの場合は、衝突エネルギー吸収材の形状は板状や網状の他に、状況によっては半円筒状や円筒状などにして、防護対象物の前面に密着して、又は、離して設置するのがよい。

衝突エネルギー吸収材を板状にして船体などの外面に装着する場合は、衝突物体との直接衝突に因る船体の損傷を防護するほか、魚雷や機雷などが船体の近傍で爆発した場合の水圧衝撃波から船体を防護する事が出来る。また、衝突物体が頭部に重要な機能を有するロケットや魚雷などの場合は、衝突エネルギー吸収材との衝突によって当該機能を破壊し無能化する事が出来る。

防護対象物が移動する物体などの場合は、衝突エネルギー吸収材を防護対象物の外側に装着して、衝突物体との衝突に因る損傷を防止するほか、防護対象物自身が他の物体と衝突した場合の防護対象物の損傷を防護または軽減する事が出来る。

実施例について図面を参照して説明すると、図１において、衝突物体（４）は銃弾類であり、図１の（ａ）は２層にした高硬度材（２）と高引っ張り強度を有する特殊繊維層（３）を、充填材（１）を用いて成形した衝突前の平板状の衝突エネルギー吸収材の縦断面図である。図１の（ｂ）は、２層にした高硬度材（２）の内側に高引っ張り強度を有する特殊繊維層（３）を配置して充填材（１）によって成形した衝突エネルギー吸収材の衝突後の縦断面図であり、図１の（ｃ）は、特殊繊維層が無い場合の衝突後の縦断面図である。

図１の（ｂ）及び（ｃ）は、衝突物体（４）である銃弾類が、２層にした球形の高硬度材（２）に衝突して破砕され（５）ると同時に運動エネルギーが分散吸収されて停止した状態の、平板状の衝突エネルギー吸収材の縦断面図である。図１の（ｃ）は、特殊繊維層が無い場合の縦断面図である。

発明の効果

本発明は、以上説明したような形態で衝突エネルギーを吸収し、以下に記載されるような効果を奏する。

高硬度材を球形、円柱または円筒形にして使用する事により、平板状の高硬度材を使用する場合と比べて、軽量で柔軟性を有し、かつ、衝突による損傷箇所が局限され、未修理状態での衝突エネルギー吸収のための繰り返し使用性能が向上すると同時に、損傷箇所の高硬度材の新替と損傷箇所への充填材の再充填により容易に修理する事ができる。また、板状、円柱、円筒、網状など各種形状への成形が容易で、保護対象物の曲面箇所などへの取り付けが容易である。

充填材として柔軟性、弾性、接着性、耐候性、耐水性、耐久性等に優れたゴムなどの素材を使用する事により、耐久性と柔軟性があり大気中でも水中でも使用が可能である。

高硬度材（２）を多層にすることにより、衝突エネルギーを吸収する性能を向上させる事ができる。

高硬度材の内側に、軽量で引っ張り強度に優れた特殊繊維層（３）などを設置することにより、僅かな質量の増大で、衝突エネルギーを吸収する性能を飛躍的に向上させる事ができる。

高硬度材（２）の内側に鋼索や鎖などを配置して、耐久性のあるゴムなどを用いて成形する事によって、柔軟性があって、特殊繊維層（３）を使用する場合に比べて安価な衝突エネルギー吸収材を構成する事が出来る。

衝突エネルギー吸収材は、柔軟性があり、高硬度材（２）のために機械的外力による切断が極めて困難であるため、軽量で耐久性と設置性に優れた高性能な不審者等に対する陸上及び水中用、侵入防止網として最適である。

銃弾状の衝突物体と、２層の高硬度材と特殊繊維層を有する衝突エネルギー吸収材の、衝突前（ａ）と、衝突エネルギーを完全に吸収して衝突物体が停止した状態の衝突後（ｂ）（ｃ）の縦断面図である。 衝突エネルギー吸収材の柔軟性と形状例を示す外観図である。 衝突エネルギー吸収材の形状と使用例を示す図である。

符号の説明

１充填材
２球形状の高硬度材
３特殊繊維層
４衝突物体
５衝突エネルギー吸収材に衝突し、破砕され停止した状態の衝突物体
６衝突によって破砕された、高硬度材の破片と衝突物体の破片
７衝突物体の運動エネルギーを吸収して、伸びた状態の特殊繊維層
８衝突エネルギー吸収材によって防護される対象物
９衝突エネルギー吸収材

Claims (4)

1. セラミックス、金属などの高硬度材を球形、円柱または円筒状にしたものを単層または多層にして、柔軟性のあるゴムなどを用いて成形した、柔軟性を有する衝突エネルギー吸収材。
2. 請求項１の衝突エネルギー吸収材において、高硬度材層の内側にケブラー、トワロン、ダイニーマ、ザイロンなどの柔軟性と高引っ張り強度を有する繊維織物、当該繊維を素材とするシート、網、索などを配置し、これらを柔軟性のあるゴムなどを用いて成形した、柔軟性を有する衝突エネルギー吸収材。
3. 請求項１の衝突エネルギー吸収材において、高硬度層の内側に高引っ張り強度を有する鋼索、鎖などを配置し、これらを柔軟性のあるゴムなどを用いて成形した、柔軟性を有する衝突エネルギー吸収材。
4. 請求項１の衝突エネルギー吸収材において、高硬度材層の内側に請求項２の繊維織物、当該繊維を素材とするシート、網、索などと請求項３の鋼索、鎖などを配置し、これらを柔軟性のあるゴムなどを用いて成形した、柔軟性のある衝突エネルギー吸収材。

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