JP2005114340A - 複合装甲板と、その中で使用するセラミック体 - Google Patents

Abstract

【課題】装甲車両などの硬質鋼製装甲板の追加防護部材として複合装甲板を取り付けるとペレットそのものが硬質鋼製装甲板にダメージを与える可能性があり、弾の運動エネルギーを散逸させる複合装甲板にする。
【解決手段】複合装甲板は、実質的に内部の弾性材料内において、ペレットが離れて間隔を開けた複数の行と列になって結合されるように、弾性材料によって板状に結合され保持されたペレットの単一の内部層を含み、前記ペレットがセラミック材料で形成されており、前記各ペレットの大部分が、同じ層内の隣接する6つのペレットと直接接触して、相互の横方向の束縛を提供し、前記各ペレットが、実質的に規則的な幾何学的形状断面と第1および第2の端面とを有する本体によって特徴付けられた複合装甲板が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、発射体（projectile)からの運動エネルギーを吸収して散逸させるために複合装甲板の中に配置するセラミック体と、そのセラミック体を組み込んだ弾道弾防護用装甲板に関する。さらに詳細には、本発明は、軽量移動式装置、重量移動式装置、輸送手段を、高速徹甲弾または破片から防護するための弾道弾防護用装甲板の中で使用されて、特に、装甲輸送手段の鋼板などの硬質装甲板の追加防護部材として機能する改良されたセラミック体に関する。

本発明は、米国特許第5,763,813号、同第5,972,819号、同第6,289,781号、同第6,112,635号、同第6,203,908号、同第6,408,734号各明細書と、国際公開第98/15796号パンフレットに記載された発明を改良したものであり、これらの特許文献の関連部分は、引用することにより本明細書に組み込まれているものとする。

米国特許第5,763,813号明細書には、高速徹甲弾からの運動エネルギーを吸収して散逸させるため、複数の高密度セラミック製ペレットからなる単一の内部層を主体とするパネルを備え、前記ペレットは、Al₂O₃の含有量が少なくとも93％、比重が少なくとも2.5であり、250℃未満の温度で弾性を有する固形化された材料によってパネルの形態に保持されており、前記ペレットの大部分のペレットは、それぞれ長さが約3〜12mmの範囲の主軸の一部を備えていて、前記固形化された材料によって互いに重なった複数の列の形態に結合されている複合装甲材料であって、大部分のペレットが、少なくとも4個の隣接ペレットと接触しており、パネル質量が45kg/m²を超えないことを特徴とする複合装甲材料が本文と請求項に記載されている。

米国特許第6,112,635号明細書には、高速徹甲弾からの運動エネルギーを吸収して散逸させるため、複数の高密度セラミック製ペレットからなる単一の内部層を主要構成要素とし、前記ペレットは、固形化された材料によって直接結合されて板状に保持され、隣り合う複数の列の形態になっている複合装甲板であって、前記ペレットは、Al₂O₃の含有量が少なくとも93％、比重が少なくとも2.5であり、前記ペレットの大部分のペレットは、それぞれ長さが少なくとも12mmの軸を少なくとも1本備えており、実質的に全ペレットのこの1本の軸は、互いに実質的に平行で、しかも装甲板の面のうちで近傍にある1つの面に実質的に垂直であり、前記ペレットの大部分のペレットは隣接する6個のペレットと直接接触し、前記固形化された材料と前記板が弾性を有することを特徴とする複合装甲板が本文と請求項に記載されている。

米国特許第5,972,819号に対応する国際公開第98/15796号パンフレットには、複合装甲板の中に配置するためのセラミック体であって、実質的に円柱形で、少なくとも1つの凸型湾曲状端面を持ち、円柱形部材の直径Dと少なくとも1つの凸型湾曲状端面の曲率半径Rの比Ｄ／Ｒが、少なくとも0.64：1であることを特徴とするセラミック体が本文と請求項に記載されている。

米国特許第6,289,781号明細書には、高速の発射体からの運動エネルギーを吸収して散逸させるため、複数の高密度セラミック・ペレットからなる単一の内部層を備えており、前記ペレットは、固形化された材料によって直接結合されて板状に保持され、隣り合う複数の列の形態になっている複合装甲板であって、前記ペレットは、比重が少なくとも2であり、ガラス、焼結耐熱性材料、酸化アルミニウムを含まないセラミック材料、酸化アルミニウムの含有量が80％以下のセラミック材料からなるグループの中から選択した材料でできており、前記ペレットの大部分のペレットは、長さが少なくとも3mmの軸を少なくとも1本備えており、隣り合う複数の列からなる単一の内部層の中で固形化された材料によって結合されて、前記ペレットの大部分のペレットが同じ層内で少なくとも6個の隣接するペレットと直接接触して横方向の相互間の位置が規定され、各ペレットは、実質的に規則的な幾何学的形態を持ち、前記固形化された材料と前記装甲板は弾性を有することを特徴とする複合装甲板が本文と請求項に記載されている。

米国特許第6,408,734号明細書には、高速徹甲弾からと、先端が柔らかい発射体からの運動エネルギーを吸収して散逸させるため、複数の高密度セラミック・ペレットからなる単一の内部層を備える複合装甲板であって、前記ペレットが、隣接した複数の行と列からなる単一の層の配置であり、前記ペレットの大部分のペレットは、隣接する少なくとも4個のペレットと直接接触し、各ペレットは実質的に円柱形で、少なくとも1つの凸型湾曲状端面を有することを特徴とし、さらに、互いに隣接する円柱形ペレットの間に形成されるスペースは、衝突した発射体からの柔らかい金属がそのスペースを流れるのを防止する材料で満たされており、この材料は、隣接する3つの円柱形ペレットの凸曲線の辺と相補的な凹曲線の辺を有する三角形挿入体の形態であるか、あるいは特殊な間隙充填ペレットの一部として一体化された形態であり、前記ペレットは6つの辺を有する星の形態であり、その凹曲線の辺が隣接する6個の円柱形ペレットの凸曲線と相補的になっており、前記ペレットと前記材料は、固形化材料によって結合されて板状に保持され、この固形化された材料と前記装甲板は弾性を有することを特徴とする複合装甲板が本文と請求項に記載されている。
これらの明細書の内容はすべて、引用することにより本明細書に組み込まれる。

これらの明細書に説明してあるように、侵入してくる発射体は、以下の3通りの方法でペレット・アレイと接触する可能性がある。

1．中心での接触。
衝突によってペレットの全体積が発射体を止めるのに関与するため、発射体は、全ペレットを粉砕するという、エネルギーを大量に要する仕事をしないと侵入することができない。

2．側面での接触。
衝突によって発射体がそれるため、発射体の尖った先端部分だけでなく、より大きな前面領域が接触するので、発射体を捕獲することが容易になる。発射体は横にそれるため、侵入するのに大きな開口部を形成する必要がある。そのため装甲板は発射体のエネルギーを吸収することができる。

3．谷部での接触。
発射体は、通常は3個のペレットの側面間に挟まれ、その3個のペレットすべてが発射体を止めるのに関与する。ペレットに加わる側方からの大きな力は、そのペレットに隣接していて基板またはプレートによって支持されたペレットによって阻止されるため、発射体の侵入が防止される。

防護用装甲板に関しては、考慮すべき重要なことが4つある。考慮すべき第1の点は、重さである。重量があるが移動式の軍用機器（例えば戦車や大きな艦船）のための防護用装甲板が知られている。このような装甲板は、通常、重い爆発性発射体から防護するための厚い鉄合金層を備えている。しかし、重量機器であっても、装甲板を軽くすることには利点がある。というのも、輸送手段の全部品にかかる力が小さくなるからである。さらに、このような装甲板は、軽量輸送手段（例えば自動車、ジープ、軽量船、航空機）にはまったく適していない。というのも、鋼鉄では1ミリメートル厚くなるごとに7.8kg/m²の重率因子が付加されるため、厚さが数ミリメートルを超える鋼鉄板を使用すると性能が低下するからである。

軽量輸送手段用の装甲板は、あらゆるタイプの弾丸、700〜1000m/秒の範囲の速度で衝突する場合でさえも、侵入を阻止することが期待されている。しかし質量の制約があるため、大口径徹甲弾（例えば12.7mmや14.5mm、またはそれ以上）から軽量輸送手段を防護することは難しい。というのも、このような発射体に耐えられる標準的な装甲板の質量は、このような輸送手段の移動性と性能を犠牲にするようなものになるからである。

考慮すべき第2の点はコストである。過度に複雑な構成の装甲板、特に全体が複合材料からなる装甲板にすると、輸送手段の全コストが莫大なものになり、製造しても利益が出ない可能性がある。

装甲板の設計において考慮すべき第3の点は、コンパクトさである。厚い装甲板（各層の間に空気スペースを含む）は、車両の標的プロファイルを大きくする。内部装甲板を装備した民間用の改造装甲自動車の場合には、明快に、防護する必要のある大部分において厚い装甲板を取り付ける余地がない。

考慮すべき第4の点は、個人用輸送手段や軽量輸送手段の装甲板として使用されるセラミック板に関する。このセラミック板は、岩や転落などが原因となって起こる物理的衝撃からのダメージを受けやすいことがわかっている。

装甲システムのごく最近の具体例が、2つの米国特許明細書に記載されている。米国特許第4,836,084号明細書には、アルミニウム製の開放ハニカム構造からなる支持板を含む複合装甲板が開示されている。米国特許第4,868,040号明細書には、衝撃吸収層を含む対弾道弾複合装甲板が開示されている。米国特許第4,529,640号も興味深い。この特許文献には、六角形のハニカム式コア部材を含む、空隙を有する装甲板が開示されている。

別の装甲板は、英国特許第1,081,464号、同第1,352,418号、同第2,272,272号各明細書と米国特許第4,061,815号明細書に開示されている。これらの特許文献には、焼結耐熱性材料とセラミック材料を使用することが記載されている。

本発明の発明者による前述した特許の大部分において、好ましい実施態様は、円柱形の本体と、少なくとも1つの凸型湾曲状端面とを有するペレットである。特に好ましい実施態様は、米国特許第5,972,819号明細書に記載されているものであり、本体は実質的に円柱形であって少なくとも1つの凸型湾曲状端面（好ましくは2つの同じ凸型湾曲状端面）を備え、円柱形本体の直径Dと凸型湾曲状端面の曲率半径Rの比D：Rが少なくとも0.64：1になっている。

軽量および重量装甲輸送手段の硬質鋼鉄製装甲板の追加防護部材として、複合装甲板を取り付けると、ペレットそのものがこの硬質鋼鉄製装甲板にダメージを与える可能性、あるいはその内部に侵入しさえする可能性があることがわかった。

従来技術の現状と上記考慮点を念頭に置いて、本発明により、高速発射体からの運動エネルギーを吸収して散逸させるための複合装甲板であって、前記装甲板は、実質的に内部の弾性材料内において、ペレットが離れて間隔を開けた複数の行と列になって結合されるように、弾性材料によって板状に結合され保持されたペレットの単一の内部層を含み、前記ペレットがセラミック材料で形成されており、そして前記ペレットが内部層を形成するように前記弾性材料中に実質的に完全に埋め込まれており、前記固形化された材料と前記装甲板は弾性を有し、前記各ペレットの大部分が、同じ層内の隣接する6つのペレットと直接接触して、相互の横方向の束縛を提供し、前記各ペレットが、実質的に規則的な幾何学的形状断面と第1および第2の端面とを有する本体によって特徴付けられ、前記各端面は、本体から突き出て、そして外に向かって小さくなる断面を有しており、前記装甲板の衝撃受止め外側主面に対し実質的に反対側に配置される端面の高さが、その端面が突き出ているペレット本体の直径の長さの15％未満である複合装甲板がここに提供される。

前記装甲板の衝撃受止め外側主面に対し実質的に反対側に配置される端面の高さは、その衝撃受止め面の高さよりも低いことが好ましい。

本発明による好ましい第1の実施態様では、前記装甲板の衝撃受止め外側主面に対し実質的に反対側に配置される端面は球形である。

この好ましい第1の実施態様で特に好ましいのは、ペレットに関し、前記端面が凸型湾曲状になっており、ペレット本体の直径Dとその凸型湾曲状端面の曲率半径Rの比D：Rが約0.28：1〜0.639：1となっていることである。

本発明のさらに別の実施態様では、前記装甲板の衝撃受止め外側主面に対し実質的に反対側に配置される端面は、外側に向かってテーパーをもつ円錐台の形状である。

すでに述べたように、本発明による複合装甲板とペレットは、硬質装甲板の弾道弾防護部材として使用することが特に好ましい。というのもこの複合装甲板だと、衝突する発射体からの慣性によって伝達される際、ペレット初期衝撃の面積分散が増加することがわかったからである。

本発明による装甲板およびペレットと従来の一連の装甲板およびペレットの主な違いは、装甲板の衝撃受止め外側主面に対し実質的に反対側に配置される端面の形とサイズである。しかしそうではあっても、前記ペレットの大部分が、前記装甲板の衝撃受止め外側主面の方向に実質的に向いた少なくとも1つの凸型湾曲状端面を有することが好ましい。

すでに述べたように、本発明は、高速発射体からの運動エネルギーを吸収して散逸させるための複合装甲板で使用されるペレットであって、セラミック材料でできており、実質的に規則的な幾何学的形状断面と第1および第2の端面を有することを特徴としており、各端面は、本体から突き出ていて、外側に行くほど小さくなる断面を持ち、前記ペレットの衝撃受止め端面に対し実質的に反対側に配置される端面の高さは、その端面が突き出ているペレット本体の直径の15％未満であることを特徴とするペレットも提供される。

本発明のこの特徴に関する好ましい実施態様では、高速発射体からの運動エネルギーを吸収して散逸させるための複合装甲板で使用されるペレットであって、前記ペレットの衝撃受止め端面に対し実質的に反対側に配置される端面の高さが、衝撃受止め端面の高さよりも低くなっているペレットが提供される。

本発明のこの好ましい実施態様では、前記ペレットは、長さが少なくとも9mmある軸を少なくとも1本有する。本発明は、長さが少なくとも20mmある軸を少なくとも1本有するペレットを組み込んだ装甲板に特に適用することができ、本発明をこのような装甲板で利用することが好ましい。

本発明のさらに別の実施態様では、上記複数のペレットにチャンネルを設けてペレットの単位面積当たりの質量を軽くする。

このさらに別の実施態様では、チャンネルがペレットの体積の25％までを占めることが好ましい。

この明細書で使用する“規則的な幾何学的形状”という用語は、円や楕円などの規則正しい形や、同じ図形が繰り返される形（例えば、星型、断面が多角形の形、直線部と曲線部が交互していて、規則的な幾何学的形状断面に沿った切断線または規則的な幾何学的形状断面に垂直な切断線によって対称な2つの面が得られるようなパターンの繰り返し）を意味する。

この明細書で使用する“弾性”という用語は、負荷をかけたときに本発明の装甲板がたわむが、その負荷を取り除いたときに何らの損傷なしにその装甲板が元の形状に戻ることをいう。

欧州特許出願公開第0843149号明細書と欧州特許出願第98301769.0号明細書に記載されている装甲板は、実質的に全体が酸化アルミニウムからなるセラミック・ペレットを用いて構成されている。国際公開第98/15796号パンフレットでは、セラミック体は実質的に円柱形であり、少なくとも1つの凸形湾曲端面を備えている。セラミック体は酸化アルミニウムで作られていることが好ましい。

国際公開第99/60327号パンフレットには、これよりも前の一連の特許出願に記載された装甲板の改良特性が、ペレットの構成の関数であると記載されており、それは、少なくとも1つの凸型湾曲状端面を有する規則的な幾何学的形状（例えばペレットは、球または楕円体となることができ、あるいは少なくとも1つの凸型湾曲状端面を有する規則的な幾何学的断面（例えば六角形）なることができる）、前記装甲板、および弾性固形化材料によって結合されたペレットからなる単一の内部層としてのその配置に関するものであって、ペレットの大部分は、隣接する少なくとも4個のペレットと直接接触しており、各ペレットの湾曲状端面は、装甲板の衝撃受止め外側主面の方向に実質的に向いていると記載されている。その結果、この文献からは、従来技術で入手できる複合装甲板よりも優れた複合装甲板を、比重が酸化アルミニウムよりも小さい焼結耐熱性材料またはセラミック材料（例えば比重が2.45の炭化ホウ素、比重が3.2の炭化ケイ素、比重が約3.2のシリコンアルミニウムオキシニトリド）を用いて製造できることがわかる。

例えばこの文献には、マグネシウム、ジルコニウム、タングステン、モリブデン、チタン、シリカの焼結酸化物、焼結窒化物、焼結炭化物、焼結ホウ化物を使用できることが記載されている。この公報での使用および本発明でも使用するのが特に好ましいセラミック体は、アルミナ、マグネシウム、ジルコニウム、タングステン、モリブデン、チタン、シリカの焼結酸化物、焼結窒化物、焼結炭化物、焼結ホウ化物からなる群から選ばれたセラミック材料で形成されている。
これらの特徴はすべて、本発明の好ましい実施態様としてこの明細書に組み込まれているものとする。

さらに詳細には、本発明は、装甲板を貫通する高速の発射体からの運動エネルギーを吸収して散逸させるためのセラミック体であって、アルミナ、炭化ホウ素、窒化ホウ素、二ホウ化チタン、炭化ケイ素、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化マグネシウム、シリコンアルミニウムオキシニトリド、ならびにこれらの混合物からなる群から選ばれた材料で形成されているセラミック体に関する。

本発明の好ましい実施態様では、上記ペレットはそれぞれ1本の主軸を備えており、ペレットはその主軸が、互いに実質的に平行で、しかも装甲板の衝撃受止め外側主面に対して実質的に垂直であるように配向されている。

したがって本発明の好ましい実施態様では、上記ペレットの大部分が、上記装甲板の衝撃受止め外側主面の方向に実質的に向いた少なくとも1つの凸型湾曲状端面を有する複合装甲板が提供される。

固形化材料としては、好適ないずれの材料にもなることができ、例えば、アルミニウム、熱可塑性ポリマー（ポリカーボネートなど）、熱硬化性プラスチック（エポキシやポリウレタンなど）が挙げられる。

アルミニウムを固形化材料として使用する場合には、装甲板のX線写真は、ペレットの周囲のハニカム構造の構成を示す。

仏国特許第2,711,782号明細書には、セラミック材料で補強した鋼鉄製装甲板が記載されている。しかしこの装甲板は、使用する鋼鉄の厚さが約8〜9mmないと装甲板を貫通する発射体をそらす能力を持たない。そのため望ましくないことに装甲板が過度に重くなり、さらに裏打ちする必要もあるため、装甲板がさらに重くなる。

本発明の複合装甲板は組み合わせて用いることができ、そして装甲輸送手段に装備されている標準的な鋼鉄板に追加して、あるいは硬質面を有するアルミニウムまたはチタンを含む装甲輸送手段の装甲付加物として使用することができる。また本発明の複合装甲板は、米国特許第6,497,966号明細書と請求項に記載されている積層装甲板と組み合わせて使用することもできる（これらの教示は引用することによって本明細書に組み入れる）。

本発明のさらに別の特徴によると、高速発射体の衝撃を変化させて弱めるためのすでに説明した複合装甲板で形成された外側衝撃受止め層と；当該外側層に隣接していて発射体の破片からの残った運動エネルギーを吸収するための耐衝撃材料を含む内側層とを備える多層複合装甲板が提供される。耐衝撃材料は、コストと重さを考慮して選択する。耐衝撃材料としては、ダイニーマ、ケブラー、アルミニウム、鋼鉄、チタン、S2などの好適な任意の材料で製造することができる。

例えば米国特許第5,361,678号明細書に記載されているように、アルミニウム合金マトリックスの中に分配させた大量の球形セラミック・ボールを含む複合装甲板が従来技術で知られている。しかしこのような従来の複合装甲板には深刻な問題点が1つ以上ある。それは、製造するのが難しく、金属製の発射体に打ち勝つという目的にはとうてい適していないというものである。さらに詳しく述べると、この特許文献に記載されている装甲板では、セラミック・ボールがセラミック粒子を含むバインダー材料でコーティングされている。このコーティングは厚さが0.76〜1.5mmであり、装甲板を製造する間に溶融マトリックス材料を注ぐときの熱衝撃に起因するダメージからセラミック・コアを保護するために設けられている。しかしコーティングは、このボールのより硬いセラミック・コアを互いに分離するようにはたらくため、弾丸その他の発射体からの衝撃に応答してボール間に伝達されて共有されるエネルギーを減衰させる作用をする。このため、また、コーティング材料がセラミック・コアよりも本来的に柔らかいために、この特許に記載された構成の装甲板の発射体阻止能力は、質量の割りには本発明の装甲板ほど優れてはいない。

米国特許第3,705,558号明細書には、セラミック・ボール層を有する軽量の装甲板が開示されている。セラミック・ボールは互いに接触しているが、溶融した金属が入るための小さなギャップが存在している。一実施態様では、セラミック・ボールをステンレス鋼製ワイヤー・スクリーンで包み込み、別の実施態様では、ポリスルフィド接着剤を用い、ニッケルでコーティングしたアルミナ・ボールをアルミニウム合金板に接着させることによって複合装甲板を製造する。この特許に記載されている複合装甲板は製造することが難しい。というのも、溶融金属と接触したときに生じる熱衝撃によってセラミック・ボールがダメージを受ける可能性があるからである。セラミック・ボールは、溶融金属をボールとボールの間に注入している間に移動することもある。

このような移動を最少にするため、米国特許第4,534,266号と同第4,945,814号各明細書では、溶融金属を注いでいる間を通じてセラミック挿入物を包んでおくため、複数の金属シェルをつなぎ合わせた網状構成物が提案されている。金属が固化した後、金属シェルを複合装甲板と一体化させる。しかしこのように金属シェルをつなぎ合わせた網状構成物は、装甲板の全質量を大きくし、その発射体阻止能力を低下させることがわかっている。

米国特許第3,705,558号明細書では、セラミック・ボールは、ボールが互いに接触してプラミッド形になるように配置されている。この配置だと、やはり装甲板の全質量が大きくなり、衝撃を受けたときのビリヤードのような効果のために発射体阻止能力が低下する。

本発明の複合装甲板を製造するときには、ペレットの両側を固形化材料で完全に覆う必要はないことがわかるであろう。本明細書で使用する内部層という用語は、ペレットが固形化材料で完全に、あるいはほぼ完全に覆われていることを示そうとするものであって、装甲板の外面は、固形化材料で形成されており、該装甲板は、外側衝撃受止め面を有していて、その面において各ペレットが固形化材料で覆われて、外側衝撃受止め面の表面を構成するその固形化材料と接触するか、またはその面において各ペレットが、外側衝撃受止め面の表面を形成する固形化材料で完全には覆われておらず、そこから（固形化材料）突き出ており、したがってこの装甲板は弾性である。

米国特許出願第09/924745号明細書には、高速発射体からの運動エネルギーを吸収して散逸させるため、固形化材料によって直接結合されて板状に保持された複数のペレットからなる単一の内部層を備え、そのとき前記ペレットは、隣り合った複数の列になって結合されており、前記ペレットは、比重が少なくとも2であり、ガラス、焼結耐熱性材料、セラミック材料からなるグループの中から選択した材料でできており、前記ペレットの大部分のペレットは、長さが少なくとも3mmの軸を少なくとも1本持ち、互いに隣接する複数の列からなる前記単一の内部層の中で固形化材料によって結合されて、同じ層内の隣接する6つのペレットと直接接触して横方向の相互間の位置が規定され、各ペレットは、実質的に規則的な幾何学的形態を有し、上記固形化材料と上記装甲板は弾性であり、前記ペレットの各ペレットには、上記装甲板の衝撃受止め外側主面と実質的に反対側の位置にチャンネルが設けられていて、各ペレットの単位面積当たりの質量が小さくなっていることを特徴とする複合装甲板が本文と請求項に記載されている。

その中に記載されている好ましい実施態様では、それぞれのチャンネルが、各ペレットの内部で25％までの体積を占める。

成形したペレットの内部をくり抜いてこのチャンネルを形成すること、あるいはペレットそのものをプレスするときにチャンネルがすでに組み込まれたようにすることができる。
この明細書の内容も、引用することにより本明細書に組み込まれているものとする。

したがって本発明の好ましい実施態様では、本発明の装甲板のペレットにチャンネルを設け、ペレットの単位面積当たりの質量をさらに小さくする。このチャンネルは、ペレットの体積の25％までを占めることが好ましい。

本発明によれば、好ましくは、このチャンネルの形は、円柱、ピラミッド形、半球、四角柱、六角柱、ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれる。

ある角度で円柱に衝突する発射体はこの円柱を整列状態からずらそうとするため、第2の発射体が装甲板により侵入するという理論的な可能性を生じるということが、従来技術で知られている。

本発明のペレットから材料が除去されているためにペレットが軽くなり、そのペレットで構成されている複合装甲板全体の質量も同様に軽くなるため、発射体阻止能力を低下させることなく防護用装甲板が軽くなるという予想外の改善がなされることが理解されよう。

本発明がよりよく理解できるよう、以下、図面を参照していくつかの好ましい実施態様について説明する。

これから図面を詳細に見ていくことになるが、図示した具体例は単なる例示であって本発明の好ましい実施態様を説明することだけを目的としており、本発明の原理と考え方を最もよく示していて説明の理解が容易になると思われるものを提示してあることを強調しておく必要がある。この点に関し、本発明の基本的な理解に必要である以上の詳細な構造は図示していない。当業者であれば、本発明のいくつかの実施態様をいかにして具現化できるかは、図面を参照しながら説明を読むことによって明らかになろう。

図1には、本発明による好ましいペレット2の正面図が示してある。このペレット2は、実質的に円柱形の本体4と、2つの凸型湾曲状端面6および8とを備えている。この図からわかるように、ペレット2の外側衝撃受止め端面として機能するように設計されている端面6の曲率半径Rは17mmであり、円柱の直径は28mmである。他方、外側衝撃受止め端面6の実質的に反対側に位置する端面8は、曲率半径が100mmの球面を有する。したがってこの実施態様では、ペレット本体の直径Dと凸型湾曲状端面8の曲率Rの比D：Rは、0.28：1であることがわかる。

図2には、本発明によるさらに別の好ましいペレット20の正面図が示してある。このペレット20は、実質的に円柱形の本体24と、2つの凸型湾曲状端面26および28とを備えている。この図からわかるように、ペレット20の外側衝撃受止め端面として機能するように設計されている端面26の曲率半径Rは17mmであり、円柱の直径は28mmである。他方、外側衝撃受止め端面26の実質的に反対側に位置する端面28は、曲率半径が44mmの球面を有する。したがってこの実施態様では、ペレット本体の直径Dと凸型湾曲状端面28の曲率Rの比D：Rは、0.636：1であることがわかる。

図3には、本発明によるさらに別の好ましいペレット30の正面図が示してある。このペレット30は、実質的に円柱形の本体34と、1つの凸型湾曲状端面36と、この外側衝撃受止め端面36の実質的に反対側に位置する端面38とを備えている。なお端面38は、外側に向かってテーパーをもつ円錐台の形状になっている。図1と図2を参照して説明した実施態様と同様、外側衝撃受止め端面として機能するように設計されている端面36の曲率半径Rは17mmであり、円柱の直径は28mmである。他方、この外側衝撃受止め端面36の実質的に反対側に位置する端面38は、高さ（h）が2mmの面取りされた面を備えており、外側に向かってテーパーをもつ円錐台が円柱形本体との間になす角度は45°である。したがってこの実施態様では、ペレット本体から突き出ている端面38の高さ（h）は、ペレット本体の直径の15％未満であり、実際にはペレット本体の直径の10％未満であることがわかる。

図4には、図3を参照して説明したペレット30の変形例が示してある。互いに対応する部分には同じ参照番号を使用した。したがってペレット30'は、実質的に円柱形の本体34と、1つの凸型湾曲状端面36と、この外側衝撃受止め端面36の実質的に反対側に位置する端面38とを備えていることがわかる。なお端面38は、外側に向かってテーパーをもつ円錐台の形状になっている。図1と図2を参照して説明した実施態様と同様、ペレット30'の外側衝撃受止め端面として機能するように設計されている端面36の曲率半径Rは17mmであり、円柱の直径は28mmである。他方、この外側衝撃受止め端面36の実質的に反対側に位置する端面38は、高さ（h）が2mmの面取りされた面を備えており、外側に向かってテーパーをもつ円錐台が円柱形本体との間になす角度は45°である。さらに、ペレット30'には、外側衝撃受止め端面36の実質的に反対側にチャンネル40が設けられているため、このペレットの単位面積当たりの質量が小さくなる。図示したこの実施態様では、チャンネルの直径は15mmである。

ペレット2、20、30'はすべて、セラミック材料で形成されている。好ましいセラミックは、アルミナ、マグネシウム、ジルコニウム、タングステン、モリブデン、チタン、シリカの焼結酸化物、焼結窒化物、焼結炭化物、焼結ホウ化物である。

好ましい代表的な材料は、アルミナ、炭化ホウ素、窒化ホウ素、二ホウ化チタン、炭化ケイ素、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化マグネシウム、シリコンアルミニウムオキシニトリド、ならびにこれらの混合物である。

図示していないが、本発明の装甲板、あるいは少なくともその外面は、構造を保護するとともに隠すため、ケブラーまたはガラス繊維からなる薄い層でさらに覆うことができる。あるいはアルミニウムからなる薄い層さえ用いることができる。

当業者であれば、本発明が上に説明した実施態様に限定されることはなく、本発明の精神または本質的な特徴から逸脱することなく、本発明を他の具体的な形態に具現化できることは明らかであろう。したがって上記の実施態様はあらゆる点で説明のためのものであり、本発明がこれら実施態様に限定されることはなく、本発明の範囲は、上記の説明ではなく添付の請求項に示されている。それゆえ請求項に示された内容と同等な範囲でのあらゆる変更は、請求項に含まれるものとする。

本発明による好ましい第1のペレットの正面図である。 本発明による好ましい第2のペレットの正面図である。 本発明による好ましい第3のペレットの正面図である。 本発明による好ましい第4のペレットの正面図である。

Claims (16)

1. 高速発射体からの運動エネルギーを吸収して散逸させるための複合装甲板であって、前記装甲板は、実質的に内部の弾性材料内において、ペレットが離れて間隔を開けた複数の行と列になって結合されるように、弾性材料によって板状に結合され保持されたペレットの単一の内部層を含み、前記ペレットがセラミック材料で形成されており、そして前記ペレットが内部層を形成するように前記弾性材料中に実質的に完全に埋め込まれており、前記固形化された材料と前記装甲板は弾性を有し、前記各ペレットの大部分が、同じ層内の隣接する6つのペレットと直接接触して、相互の横方向の束縛を提供し、前記各ペレットが、実質的に規則的な幾何学的形状断面と第1および第2の端面とを有する本体によって特徴付けられ、前記各端面は、本体から突き出て、そして外に向かって小さくなる断面を有しており、前記装甲板の衝撃受止め外側主面に対し実質的に反対側に配置される端面の高さが、その端面が突き出ているペレット本体の直径の長さの15％未満である複合装甲板。
2. 前記装甲板の衝撃受止め外側主面に対し実質的に反対側に配置される端面の高さが、前記衝撃受止め端面の高さよりも低い、請求項1に記載の複合装甲板。
3. 前記装甲板の衝撃受止め外側主面に対し実質的に反対側に配置される端面が球形である、請求項1に記載の複合装甲板。
4. 前記端面が凸型に湾曲しており、ペレット本体の直径Dとその凸型湾曲状端面の曲率半径Rの比D：Rが0.28：1〜0.639：1である、請求項3に記載の複合装甲板。
5. 前記装甲板の衝撃受止め外側主面に対し実質的に反対側に配置される端面が、外側に向かってテーパーをもつ円錐台の形状である、請求項1に記載の複合装甲板。
6. 硬質装甲板の弾道弾防護部材として使用される、請求項1に記載の複合装甲板。
7. 前記ペレットの大部分が、前記装甲板の衝撃受止め外側主面の方向に実質的に向いた少なくとも1つの凸型湾曲状端面を有する、請求項1に記載の複合装甲板。
8. 前記ペレットが、長さが少なくとも9mmの軸を少なくとも1つ有する、請求項1に記載の複合装甲板。
9. 前記ペレットが、長さが少なくとも20mmの軸を少なくとも1つ有する、請求項1に記載の複合装甲板。
10. 前記各ペレットが、アルミナ、マグネシウム、ジルコニウム、タングステン、モリブデン、チタン、シリカの焼結酸化物、焼結窒化物、焼結炭化物、焼結ホウ化物からなる群から選ばれたセラミック材料から形成される、請求項1に記載の複合装甲板。
11. 前記各ペレットが、アルミナ、炭化ホウ素、窒化ホウ素、二ホウ化チタン、炭化ケイ素、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化マグネシウム、シリコンアルミニウムオキシニトリド、ならびにこれらの混合物からなる群の中から選ばれた材料で形成される、請求項1に記載の複合装甲板。
12. 前記固形化された材料および前記装甲板が弾性を有する、請求項1に記載の複合装甲板。
13. 前記複数のペレット内に、ペレットの単位面積当たりの質量を小さくするためのチャンネルが設けられていることを特徴とする、請求項1に記載の複合装甲板。
14. 前記チャンネルが、前記ペレットの体積の25％までを占める、請求項1に記載の複合装甲板。
15. 高速発射体からの運動エネルギーを吸収して散逸させるための複合装甲板で使用されるペレットであって、セラミック材料でできており、実質的に規則的な幾何学的形状断面と第1および第2の端面を有することを特徴とし、各端面は、本体から突き出ていて、そして外に向かって小さくなる断面を有しており、前記ペレットの衝撃受止め外側端面に対し実質的に反対側に配置される端面の高さが、その端面が突き出ているペレット本体の直径の長さの15％未満であるペレット。
16. 前記ペレットの衝撃受止め外側端面に対し実質的に反対側に配置される端面の高さが、その衝撃受止め端面の高さよりも低い、高速発射体からの運動エネルギーを吸収して散逸させるための複合装甲板で使用される請求項15に記載のペレット。

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