JP2013533948A

JP2013533948A - 過圧防護

Info

Publication number: JP2013533948A
Application number: JP2013511415A
Authority: JP
Inventors: モウリスフォーリーピーター; クリストファーマンネイトーマス
Original assignee: スカイデックステクノロジーズ，インク．
Priority date: 2010-05-21
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2013-08-29
Anticipated expiration: 2031-05-23
Also published as: CN102939511B; KR101843594B1; WO2011146931A2; US8714071B2; BR112012029632A2; WO2011146931A3; CN102939511A; AU2011255196B2; JP5813755B2; CA2799438C; EP2572154A4; AU2011255196A1; US20150276354A1; US20110283876A1; EP2572154A2; IL223143A; ZA201208414B; IL223143A0; WO2011146931A8; CA2799438A1

Abstract

過圧吸収材が包囲体の外面上に配置される。その包囲体の近くで爆発が発生すると、過圧吸収材は、爆発から入射する過大圧力波のうちの大部分を吸収する。過圧吸収材は、包囲体に対する過大圧力波の衝撃を緩和し、また、入射した過大圧力波が、包囲体内に居る人を負傷させる程度の大きさで包囲体に進入することを防止する可能性がある。過圧吸収材は、包囲体の内側に配置してもよい。爆発からの過大圧力波は、包囲体に、裂け目または他の開口部を経由して進入する可能性があり、また、包囲体内において共鳴する可能性があり、それにより、包囲体内に居る人を負傷させる。その室内用の過圧吸収材は、過大圧力波のかなりの大きさが包囲体の室内壁から反射すること、包囲体内において共鳴すること、および、包囲体内に居る人を負傷させることを防止することも行う。
【選択図】図１

Description

本出願は、米国仮特許出願第６１／３４７，３０５号の優先権の利益を主張しており、その出願は、「Protection from Overpressure Inside a Vehicle （乗物内における過圧からの防護）」を発明の名称として、２０１０年５月２１日に出願されており、この出願は、自身が開示するかまたは教示する事項のすべてについて、引用により本明細書に合体することが特記される。

移動可能である(vehicular)かまたは移動しない（stationary）種々の包囲体(enclosures、囲い、閉塞空間、エンクロージャ)が、その包囲体の近傍での爆発による負傷から占有者（occupants、オキュパント、居住者、乗員）を防護するように設計されている。しばしば、それら包囲体は、防具（armor、装甲）（例えば、鉄板（iron plate）、圧延鋼（rolled steel、ロール状の鋼）、ならびに、パラアラミド合成繊維（para-aramid synthetic fiber）、超高分子量ポリエチレン（Ultra-high-molecular-weight polyethylene）、および種々のセラミックのような合成材料、または、それらのうちの任意のものの組合せ）を組み込み、それにより、目標レベルの防護を達成する。この防具の形式と厚さとの組合せは、しばしば、想定される(expected)最大爆発エネルギーから占有者を防護するように選択される。

しかしながら、人体は本質的に強靭ではないため、前記防具が爆発に耐えるほどに十分な強度を有していても、包囲体内の占有者が過大圧力波（overpressure wave）によって負傷する可能性が残っており、そのような過大圧力波は、前記包囲体内の裂け目（breaches）、前記包囲体内において開放状態にある（open）窓もしくはドアを透過して伝播する過大圧力波、および／または、前記包囲体の外壁を直接的に経由して(例えば、前記包囲体の壁、床、天井、ドア、窓などを経由して)伝播する過大圧力波であって前記包囲体内に閉じ込められた空気を押し付けるものである。多くの包囲体は、この過圧を軽減する過圧軽減デバイス（例えば、前記包囲体から吹き飛ばされるドア、または、前記包囲体から吹き飛ぶプラグを有する開口部）を有している。しかしながら、その過圧軽減デバイスは、過圧が前記包囲体の複数の閉込め空間内において共鳴したり跳ね返る可能性がある状況のうち、特に、爆発直後の重大なある期間内において、即効性を有しない可能性がある。１次波（primary wave、直接波)および共鳴波（echoed wave、反射波）は、互いに強め合ってより大きな過大圧力波を生成し、その過大圧力波は、さらに、包囲体内の占有者を、軟質の組織を損傷させる（例えば、脳震盪）ことにより、負傷させる可能性がある。さらに、過大圧力波は、占有者が接触している包囲体の外壁の急速な変化を引き起こす可能性もあり、その変化は、さらに、前記占有者を負傷させる可能性がある。骨折のような負傷は、包囲体の外壁の近傍でユーザの位置が急速に変化することを原因として発生する可能性がある。

その結果、防具は、しばしば、いかなる種類の撓みおよび／または裂け目も包囲体に発生しないようにするとともに、過大圧力波が包囲体を経由して進行しないように、過剰に設計される。しかしながら、防具の過剰設計は、その防具の重量および費用の急増を招来する。その結果、現存する複数の防具の種類およびその組合せは、包囲体の占有者が過大圧力波、および／または、包囲体の撓みであって費用および重量の制約の範囲内で許容され得るものによって負傷することを防止するという目的を達成するようにうまく装備されていない。

本明細書に記載されるとともに特許請求の範囲の欄に記載されているいくつかの実施態様は、前述の問題を取り扱い、そのために、過大圧力波を吸収するシステムに可撓性平面層が設けられ、その可撓性平面層は、その可撓性平面層より突出する複数の可撓性凸部より成るマトリクスを有し、かつ、その可撓性平面層の表面領域は、それの５０％より広い領域において平面である。前記複数の可撓性凸部より成るマトリクスを有する前記可撓性平面層は、入射する過大圧力波の一部を吸収し、保護層に入射する過大圧力波および／またはその保護層から反射する過大圧力波の大きさを低減させる可能性がある。

本明細書に記載されるとともに特許請求の範囲の欄に記載されている別のいくつかの実施態様は、前述の問題を取り扱い、そのために、可撓性平面層を、保護層と、入射する過大圧力波を発生させる想定発生源(expected source)との間に設置することが行われ、前記可撓性平面層は、その可撓性平面層より突出する複数の可撓性凸部より成るマトリクスを有し、その可撓性平面層の表面領域は、それの５０％より広い領域において平面である。前記複数の可撓性凸部より成るマトリクスを有する前記可撓性平面層は、前記入射する過大圧力波の一部を吸収し、前記保護層に入射する過大圧力波および／またはその保護層から反射する過大圧力波の大きさを低減させる可能性がある。

他のいくつかの実施態様も本明細書に記載されるとともに特許請求の範囲の欄に記載されている。

図１は、例示的な装甲車を示し、その装甲車は、室外用の過圧吸収材を装備している。

図２は、例示的な装甲車を示し、その装甲車は、室内用の過圧吸収材を装備している。

図３は、例示的な装甲車を示し、その装甲車は、過圧吸収材を装備している網状体によって被覆されている。

図４は、例示的な定着構造物を示し、その構造物は、室外用の過圧吸収材を装備している。

図５は、例示的な定着構造物を示し、その構造物は、室内用の過圧吸収材を装備している。

図６は、例示的な過圧吸収パネルの斜視図である。

図７は、例示的な過圧吸収パネルの側面図である。

図８は、例示的な過圧吸収パネルの平面図である。

図９は、過圧吸収材が、その過圧吸収材を透過して伝播する圧力波と、その過圧吸収材から反射して伝播する圧力波との双方に対して及ぼす影響を示すグラフである。

図１０は、包囲体の外面上において過圧吸収材を使用するための例示的な複数の工程を示している。

図１１は、包囲体の内面上において過圧吸収材を使用するための例示的な複数の工程を示している。

爆風による過圧（ＢＯＰ）は、高エネルギー衝撃ノイズとしても知られているが、これは、爆発物の爆発および武器の発砲によって発生する現象であって損傷を与えるものである。ＢＯＰによる衝撃波を受けただけでも、主として、聴覚系、呼吸器系および胃腸系のような中空性（管腔性、中腔性）器官系が損傷し得る。本明細書に開示されている過圧(overpresure、超過圧)吸収材は、ＢＯＰの緩和（cushioning、緩衝、軽減）、消散および／または吸収を行うことに向けられている。

図１は、例示的な車両(vehicle、乗物）１０２であって装甲を備えたもの(armored vehicle、装甲車)を示しており、その車両１０２には、室外（exterior、外面）用の過圧吸収材（例えば、パネル１０４）が装着されている。その過圧吸収材は、車両１０２のうち、装甲(armor、装甲板)１０６または他の保護層の外面上に配置されている。爆発１０８が車両１０２の外面近傍で発生すると、前記過圧吸収材が、爆発１０８から入射する圧力波１１０のうちの大部分を吸収する。前記過圧吸収材は、装甲１０６に連係するように（in conjunction with、接合するように、併存するように、共存するように、結合するように、係わり合うように）使用されているため、車両１０２に対する圧力波１１０の影響を軽減し、また、前記過圧吸収材は、前記入射した圧力波１１０が、車両１０２の乗員を負傷させる程度の大きさで車両１０２に進入することを、爆発１０８からのエネルギーを変形、吸収および分散させることにより、防止する可能性がある。装甲１０６とパネル１０４との組合せと同様なものを、移動しない包囲体(enclosure、囲い、エンクロージャ）内の居住者(occupants)を防護するために用いることが可能であり、その包囲体は、自身に隣接する室外において爆発（例えば、図４参照）が発生する危険に瀕している。

車両１０２は特定の陸上車両として図示されているが、この過圧吸収材を、他の陸上車両（例えば、戦車、列車、非軍事的な自動車およびトラックなど）に使用することも、本明細書の対象である。別の実施態様においては、車両１０２が、一人の人間であり、一方、装甲１０６が、その人間の皮膚および／または胴体用防具(body armor、身体に装着される防具)である。

前記過圧吸収材は、爆発１０８から急速に加えられたエネルギーを吸収するために、容易に変形可能である。一実施態様においては、前記衝撃吸収パネルが、図６−図８に詳細に示すように、互いに対向する複数の中空セルであって半球状(hemispherical)または半長円体状(hemi-ellisoidal、半楕円体状)を成すものが少なくとも１列並んだものを有し、それら中空セルは、ある材料から成る上側シートおよび下側シートに装着されている。その対向型半球状・半長円体状中空セル列は、図１に示すように、入射した圧力波１１０が当たると、弾性的にまたは非弾性的に潰れる（collapse、倒れる）ことが可能である。図１は、正確な倍率で描かれていない。

図２は、例示的な車両２０２であって装甲を備えたもの(armored vehicle、装甲車)を示しており、その車両２０２には、室内（interior）用の過圧吸収材（例えば、パネル２０４および２０５）が装着されている。その過圧吸収材は、車両２０２のうち、装甲(armor、装甲板)２０６の内面または他の保護層の内面上に配置されている。爆発２０８が車両２０２の近傍で発生すると、爆発２０８のエネルギーであって投射物（projectiles、弾丸、石）の衝撃力を含むものが、車両２０２を突き破る可能性がある（裂け目(breach)２１２を参照）。さらに、車両２０２は、過去の損傷によって既に裂け目を有しているか、または、開放されているドアもしくは窓を有している可能性がある。爆発２０８からの圧力波２１０は、裂け目２１２（または他の開口部）を経由して車両２０２に進入し、また、車両２０２の室内において共鳴する可能性もあるが、それにより、車両２０２の乗員を負傷させる。前記過圧吸収材は、圧力波２１０のうちの大部分を吸収し、それにより、圧力波２１０のかなりの大きさが、車両２０２の室内壁から反射すること、車両２０２内において共鳴すること、および、車両２０２の乗員を負傷させることを、爆発２０８からのエネルギーを変形、吸収および分散させることにより、防止する。その結果、車両２０２内において反射圧力波が、増幅されるのではなく、吸収される。いくつかの実施態様においては、爆発２０８の大きさが、特に、比較的強度が低い装甲２０６と組み合わされるときに、裂け目２１２も他の開口部もなくても、装甲２０６の撓みにより、その装甲２０６を経由して伝播される。

車両２０２は特定の陸上車両として図示されているが、この過圧吸収材を、他の陸上車両（例えば、戦車、列車、非軍事的な自動車およびトラックなど）および他の種類の乗物（例えば、航空機、船舶、宇宙船など）に使用することも、本明細書の対象である。別の実施態様においては、車両２０２が、一人の人間であり、一方、装甲２０６が、その人間の皮膚および／または胴体用防具(body armor)である。

装甲２０６とパネル２０４との組合せと同様なものを、移動しない包囲体(enclosure、囲い、エンクロージャ）内の居住者(occupants)を防護するために用いることが可能であり、その包囲体は、完全にまたは部分的に密閉されるとともに、自身に隣接する位置において爆発（例えば、図５参照）が発生する危険に瀕している。さらに、前述の室内用の複数枚の過圧吸収パネル２０４，２０５であって、車両２０２内の圧力波を吸収するためのものは、室外用の過圧吸収パネル（例えば、図１のパネル１０４を参照されたい）と組み合わせ、それにより、車両２０２内に裂け目が形成される可能性の低減および／または装甲２０６を経由した圧力波の伝播の低減を行うことが可能である。

前記過圧吸収材は、爆発２０８から急速に加えられたエネルギーを吸収するために、容易に変形可能である。一実施態様においては、前記過圧吸収材が、図６−図８に関連して詳細に説明されているように、互いに対向する複数の中空セルであって半球状または半長円体状を成すものが少なくとも１列並んだものを有し、それら中空セルは、ある材料から成る上側シートおよび下側シートに装着されている。その対向型半球状・半長円体状中空セル列は、図２に示すように、入射した圧力波２１０、または車両２０２内における少なくとも１つの反射圧力波（図示しない）が当たると、弾性的にまたは非弾性的に潰れる（collapse、倒れる）ことが可能である。図２は、正確な倍率で描かれていない。

図３は、例示的な車両３０２であって装甲を備えたもの(armored vehicle、装甲車)を示しており、その車両３０２は、網状体（netting)３１４（またはテント３１４）で覆われており、その網状体３１４には、過圧吸収材３０４が装着されている。網状体３１４または他の保護層は、車両３０２を、その車両３０２からある距離（例えば、５−１０フィート）離れた位置において包囲している。網状体３１４は、車両３０２を標的として接近してくる携行式ロケット弾(rocket propelled grenade、ロケット推進式榴弾）（ＲＰＧ）または他の飛行爆薬(airborne explosives)を車両３０２への衝突前に捕捉して起爆させる。その結果、爆発３０８が、車両３０２のすぐ近くの位置においてではなく、車両３０２からある距離離れた位置において発生する。これにより、爆発３０８によって引き起こされる榴散弾の衝撃および／または圧力波の衝撃を原因とする車両３０２に対する損傷および／またはその車両３０２の乗員に対する負傷の可能性が軽減される。一実施態様においては、網状体３１４が、筒状の骨組みまたは他の金属製もしくはプラスチック製の骨組みという形態を、網状体が金属製の骨組み間のすきまを埋めるように広がる状態で有する。網状体３１４は、その網状体３１４の広がり領域内に、複数の金属製の部品を有し、それら金属製の部品は、車両３０２を標的として接近してくる携行式ロケット弾（ＲＰＧ）または他の飛行爆薬(airborne explosives)を車両３０２への衝突前に起爆させる。

過圧吸収材３０４は、網状体３１４の内面に装着される。他のいくつかの実施態様においては、過圧吸収材３０４が、網状体３１４の外面に装着される。爆発３０８が発生すると、裂け目(breach)３１２が網状体３１４に形成され、過圧吸収材３０４および過圧吸収材３０４が、爆発３０８から発生してくる圧力波３１０のうちの大部分を吸収する。網状体３１４を透過してさらに進行し続ける圧力波３１６の大きさが、初期の圧力波３１０より大きく減少する。

過圧吸収材３０４は、車両３０２の装甲に連係するように（in conjunction with、接合するように、併存するように、共存するように、結合するように、係わり合うように）使用されているため、車両３０２に作用する圧力波（すなわち、圧力波３１０から圧力波３１６に変化する）の大きさを軽減し、また、過圧吸収材３０４は、前記入射した圧力波３１０が、車両３０２の乗員を負傷させる程度の大きさで車両３０２に進入することを、爆発３０８からのエネルギーを変形、吸収および分散させることにより、防止する可能性がある。網状体３１４、過圧吸収材３１４および／または装甲の組合せと同様なものを、移動しない包囲体(enclosure、囲い、エンクロージャ）内の居住者(occupants、占有者)を防護するために用いることが可能であり、その包囲体は、自身に隣接する室外の位置において爆発（例えば、図４参照）が発生する危険に瀕している。

車両３０２は特定の陸上車両として図示されているが、過圧吸収材３０４を、他の陸上車両（例えば、戦車、列車、非軍事的な自動車およびトラックなど）および他の種類の乗物（例えば、航空機、船舶、宇宙船など）に使用することも、本明細書の対象である。別の実施態様においては、車両３０２が、一人の人間であり、また、網状体３１４または他の保護層が、その人間を包囲する。

過圧吸収材３０４は、爆発３０８から急速に加えられたエネルギーを吸収するために、容易に変形可能である。一実施態様においては、過圧吸収材３０４が、図６−図８に関連して詳細に説明されているように、互いに対向する複数の中空セルであって半球状または半長円体状を成すものが少なくとも１列並んだものを有し、それら中空セルは、ある材料から成る上側シートおよび下側シートに装着されている。その対向型半球状・半長円体状中空セル列は、図３に示すように、入射した圧力波３１０が当たると、弾性的にまたは非弾性的に潰れる（collapse、倒れる）ことおよび／または破裂することが可能である。図３は、正確な倍率で描かれていない。

図４は、例示的な定着構造物(fixed structure）４１８を示しており、その定着構造物４１８には、室外（exterior、外面）用の過圧吸収材（例えば、パネル４０４）が装着されている。その定着構造物４１８は、自宅(home)、会社(business)、軍事施設もしくは他の建物または一連の複数の建物である可能性がある。前記過圧吸収材は、定着構造物４１８のうち、壁４０６（入射する投射物または爆発から防護するため、壁４０６を補強すること（例えば、武装すること）があり得る）の外面または他の保護層の外面上に配置されている。構造物４１８を標的として入射するＲＰＧまたは他の飛行爆薬により、爆発４０８が構造物４１８の外面近傍で発生すると、前記過圧吸収材が、爆発４０８から入射する圧力波４１０のうちの大部分を吸収する。前記過圧吸収材は、壁４０６に連係するように（in conjunction with、接合するように、併存するように、共存するように、結合するように、係わり合うように）使用されているため、構造物４１８に対する圧力波４１０の影響を軽減し、また、前記過圧吸収材は、前記入射した圧力波４１０が、構造物４１８の居住者を負傷させる程度の大きさで構造物４１８に進入することを、爆発４０８からのエネルギーを変形、吸収および分散させることにより、防止する可能性がある。壁４０６とパネル４０４との組合せと同様なものを、移動する包囲体(enclosure、囲い、エンクロージャ）（例えば、車両）内の乗員(occupants、占有者)を防護するために用いることが可能であり、その包囲体は、自身に隣接する室外において爆発（例えば、図１参照）が発生する危険に瀕している。

前記過圧吸収材は、爆発４０８から急速に加えられたエネルギーを吸収するために、容易に変形可能である。一実施態様においては、前記衝撃吸収パネルが、図６−図８に詳細に示すように、互いに対向する複数の中空セルであって半球状または半長円体状を成すものが少なくとも１列並んだものを有し、それら中空セルは、ある材料から成る上側材料シートおよび下側材料シートに装着されている。その対向型半球状・半長円体状中空セル列は、図４に示すように、入射した圧力波４１０が当たると、弾性的にまたは非弾性的に潰れる（collapse、倒れる）ことが可能である。図４は、正確な倍率で描かれていない。

図５は、例示的な定着構造物(fixed structure）５１８を示しており、その定着構造物５１８には、室内用の過圧吸収材（例えば、パネル５０４および５０５）が装着されている。その定着構造物５１８は、自宅(home)、会社(business)、軍事施設もしくは他の建物または一連の複数の建物である可能性がある。前記過圧吸収材は、定着構造物５１８のうち、壁５０６（入射する投射物または爆発から防護するため、壁５０６を補強すること（例えば、武装すること）があり得る）の内面または他の保護層の内面上に配置されている。構造物５１８を標的として入射するＲＰＧまたは他の飛行爆薬により、爆発５０８が構造物５１８の近傍で発生すると、爆発５０８のエネルギーであって投射物（projectiles、弾丸、石）の衝撃力を含むものが、構造物５１８を突き破る可能性がある（裂け目(breach)５１２を参照）。さらに、構造物５１８は、過去の損傷によって既に裂け目を有しているか、または、開放されているドアもしくは窓を有している可能性がある。

爆発５０８からの圧力波５１０は、裂け目５１２（または他の開口部）を経由して構造物５１８に進入し、また、構造物５１８の室内において共鳴する可能性もあるが、それにより、構造物５１８内の居住者を負傷させる。前記過圧吸収材は、圧力波５１０のうちの大部分を吸収し、それにより、圧力波５１０のかなりの大きさが、構造物５１８の室内壁から反射すること、構造物５１８内において共鳴すること、および、構造物５１８内の居住者を負傷させることを、爆発５０８からのエネルギーを変形、吸収および分散させることにより、防止する。その結果、構造物５１８内において反射圧力波が、増幅されるのではなく、吸収される。いくつかの実施態様においては、爆発５０８の大きさが、特に、比較的強度が低い壁５０６と組み合わされるときに、裂け目５１２も他の開口部もなくても、壁５０６の撓みにより、その壁５０６を経由して伝播される。

壁５０６とパネル５０４および５０５との組合せと同様なものを、移動する包囲体(enclosure、囲い、エンクロージャ）（例えば、車両）内の乗員(occupants)を防護するために用いることが可能であり、その包囲体は、完全にまたは部分的に密閉されるとともに、自身に隣接する位置において爆発（例えば、図２参照）が発生する危険に瀕している。さらに、前述の室内用の複数枚の過圧吸収パネル５０４，５０５であって、構造物５１８内の圧力波を吸収するためのものは、室外用の過圧吸収パネル（例えば、図４のパネル４０４を参照されたい）と組み合わせ、それにより、構造物５１８内に裂け目が形成される可能性の低減および／または壁５０６を経由した圧力波の伝播の低減を行うことが可能である。

前記過圧吸収材は、爆発５０８から急速に加えられたエネルギーを吸収するために、容易に変形可能である。一実施態様においては、前記過圧吸収材が、図６−図８に関連して詳細に説明されているように、互いに対向する複数の中空セルであって半球状または半長円体状を成すものが少なくとも１列並んだものを有し、それら中空セルは、ある材料から成る上側シートおよび下側シートに装着されている。その対向型半球状・半長円体状中空セル列は、図５に示すように、入射した圧力波５１０、または前記車両（図示しない）内における少なくとも１つの反射圧力波が当たると、弾性的にまたは非弾性的に潰れる（collapse、倒れる）ことが可能である。図５は、正確な倍率で描かれていない。

図６は、例示的な過圧吸収パネル６００を示す斜視図である。その衝撃（過圧）吸収パネル６００は、複数の凸部（例えば、凸部６２０）、または、上側マトリクス６２２（すなわち列）と下側マトリクス６２４（すなわち列）という形態で配置された複数の支持ユニットを有する。前記複数の凸部は、中空であり、圧縮スプリングと同様に、圧縮力による撓みに対する抵抗力（resist deflection、圧縮力によって撓むことを抑制する性質）を有する。上側マトリクス６２２は、上側材料シート（ある材料で製作された上側材料シート）６２６から突出しており、また、下側マトリクス６２４は、下側材料シート（ある材料で製作された下側材料シート）６２８から突出している。上側マトリクス６２２と下側マトリクス６２４とのそれぞれにおいて互いに対向する複数の凸部は、互いに接触するとともに、互いに固定的に接合される（例えば、溶接部６３０のような溶接により）。一実施態様においては、上側材料シート６２６と下側材料シート６２８とのそれぞれの表面領域が、それの少なくとも５０％の領域において平面部を有する（上述のそれぞれの凸部を形成するための凹部とは異なる）。

図７は、例示的な過圧吸収パネル７００を示す側面図である。その衝撃（過圧）吸収パネル７００は、複数の凸部（例えば、凸部７２０）、または、上側マトリクス７２２（すなわち列）と下側マトリクス７２４（すなわち列）という形態で配置された複数の支持ユニットを有する。前記複数の凸部は、中空であり、圧縮スプリングと同様に、圧縮力による撓みに対する抵抗力（resist deflection、圧縮力によって撓むことを抑制する性質）を有する。上側マトリクス７２２は、上側材料シート（ある材料で製作された上側材料シート）７２６から突出しており、また、下側マトリクス７２４は、下側材料シート（ある材料で製作された下側材料シート）７２８から突出している。上側マトリクス７２２と下側マトリクス７２４とのそれぞれにおいて互いに対向する複数の凸部は、互いに接触するとともに、互いに固定的に接合される（例えば、溶接部７３０のような溶接により）。一実施態様においては、上側材料シート７２６と下側材料シート７２８とのそれぞれの表面領域が、それの少なくとも５０％の領域において平面部を有する（上述のそれぞれの凸部を形成するための凹部とは異なる）。

図８は、例示的な過圧吸収パネル８００を示す平面図である。その衝撃（過圧）吸収パネル８００は、複数の凸部（例えば、凸部８２０）、または、上側マトリクス（すなわち列）（図示しない）と下側マトリクス８２４（すなわち列）という形態で配置された複数の支持ユニットを有する。前記複数の凸部は、中空であり、圧縮スプリングと同様に、圧縮力による撓みに対する抵抗力（resist deflection、圧縮力によって撓むことを抑制する性質）を有する。前記上側マトリクスは、上側材料シート（ある材料で製作された上側材料シート）（図示しない）から突出しており、また、下側マトリクス８２４は、下側材料シート（ある材料で製作された下側材料シート）８２８から突出している。前記上側マトリクスと下側マトリクス８２４とのそれぞれにおいて互いに対向する複数の凸部は、互いに接触するとともに、互いに固定的に接合される（例えば、溶接部８３０のような溶接により）。一実施態様においては、前記上側材料シートと下側材料シート８２８とのそれぞれの表面領域が、それの少なくとも５０％の領域において平面部を有する（上述のそれぞれの凸部を形成するための凹部とは異なる）。

後述のいくつかの説明は、少なくとも、図６−図８に例示された過圧吸収材（過圧吸収パネル）６００，７００および８００に当てはまる。少なくとも、前述の各凸部の材料、壁厚、サイズおよび形状により、各凸部が利用可能な最大抵抗力（resistive force、抗力、限界強さ）が決まる。一実施態様においては、前述の過圧吸収パネルに用いられる材料が、想定される（expected、通常の）負荷条件のもと、概して弾性変形可能であることが可能であり、また、そのような材料は、破損（fracture、破裂）も、当該過圧吸収パネルのそもそもの機能を阻害する他の種類の破壊の悪影響も経験することなく、多数の変形に耐えるであろう。他のいくつかの実施態様においては、前述の過圧吸収パネルに用いられる材料が、非弾性的に変形可能であることが可能であり、また、そのような材料は、爆発後に破損するかまたは他の方法で故障する（fail、失陥する、使用不能となる）ことが可能である。それら材料は、爆発後に交換することが可能である。

前述の過圧吸収パネルに用いられる材料のいくつかの例としては、熱可塑性ウレタン、熱可塑性エラストマ、スチレン・コポリマ(styrenic co-polymers)、ゴム(rubber)、Dow Pellethane（登録商標）、Lubrizol Estane（登録商標）、Dupont（登録商標）、Hytrel（登録商標）、ATOFINA Pebax（登録商標）およびKraytonポリマがある。さらに、各凸部の壁厚は、５ミル(mil)から１０ミル(mil)までの範囲内にあるものとすることが可能である。さらにまた、各凸部のサイズは、各凸部が半長円体状を成すように実施される場合に、直径が、０．２５インチから１．５インチまでの範囲内にあり、また、高さが、０．５インチから３．０インチまでの範囲内にあるものとすることが可能である。さらにまた、前記複数の凸部は、立方体、角錐、半球、半長円体(hemi-ellipsoidal、半楕円体）または他のいかなる形状であって中空の内部空間(interior volume)を有するものを成すことが可能である。他のいくつかの形状は、各凸部が上述の半長円体状を成すように実施される場合と同様な寸法を有することが可能である。さらにまた、前記複数の凸部は、種々の距離を相互に隔てて互いに並ぶようにすることが可能である。その間隔についての例示的な範囲は、０．５インチから３．０インチまでの範囲である。

前述の過圧吸収パネルは、種々の製法（例えば、ブロー成形、熱成形、押出成形、射出成形、積層化など）によって製造することが可能である。一実施態様においては、その過圧吸収パネルが、２つの部分を有する２分割構造で製造され、第１部分は、上側材料シートを有し、その上側材料シートは、対応する複数の凸部を有する。第２部分は、下側材料シートを有し、その下側材料シートは、対応する複数の凸部を有する。過圧吸収パネルを構成する前記２つの部分の各々の複数の凸部は、その後、積層されるか、接着されるか、または他の方法で互いに接合される。別の実施態様においては、その過圧吸収パネルを、上述のように２分割構造ではなく、一体構造で製造される。その過圧吸収パネルは、乗物、構造物または人体の表面に装着される平坦パネルまたは成形パネルという形態で取得することが可能である。その過圧吸収パネルは、乗物、構造物または人体の表面上で展開されるロールという形態で取得することも可能である。その過圧吸収パネルは、乗物、構造物または人体の形状(contour、外形、輪郭）に適合する程度にフレキシブルである軟質体とすることも可能である。

さらに、本明細書において開示されている技術に従う過圧吸収パネルは、複数の凸部から成るマトリクスを３以上、互いに積み重ねられる状態で有することが可能である（例えば、３枚以上の過圧吸収パネルが互いに積み重ねられる）。さらにまた、本明細書において開示されている技術に従う過圧吸収パネルは、複数の凸部から成るマトリクスを１つのみ有することが可能である。

図９は、過圧吸収材が、その過圧吸収材を透過して伝播する圧力波と、その過圧吸収材から反射して伝播する圧力波との双方に対して及ぼす影響を示すグラフ９００である。このグラフ９００のデータは、試験室を用いて取得され、その試験室は、圧力波を、グラフ９００上のライン９１０，９２０によって図示される実施態様においては、むき出しの金属パネルに向かって急速に放出し、一方、ライン９１５，９２５によって図示される実施態様においては、過圧吸収材で覆われた金属パネルに向かって急速に放出する。

ライン９１０は、前記試験室（すなわち、衝撃波管）と並んで配置された前記むき出しの金属パネルを透過する圧力波の測定値である。ライン９１５は、過圧吸収材を透過した後に前記金属パネルと同じものを透過する圧力波の測定値である。ライン９１０は、透過圧力のピーク値が約５５ｐｓｉであることを示している。ライン９１５は、透過圧力のピーク値が約３５ｐｓｉであることを示している。その結果、試験された過圧吸収材は、前記金属パネルを透過する圧力波を約３６％減少させる。

前記過圧吸収材で覆われた前記パネル（金属パネル）が、爆風と個人との間に適切に介在させられる態様においては、前記過圧吸収材の効果が、あたかも前記爆風が実際位置からより遠方に位置するかのようなものであり、なぜなら、前記過圧吸収材が、前記爆風のうちの主要な部分から発生する圧力波面のうちのかなりの部分(substantial portion、大部分、半分以上の部分）を吸収するからである。

ライン９２０は、前記試験室（すなわち、衝撃波管）と並んで配置された前記むき出しの金属パネルから反射した圧力の測定値である。ライン９１５は、過圧吸収材を透過した後に前記金属パネルと同じものから反射した圧力の測定値である。この実施態様においては、前記測定値が、前記金属パネルから８インチ離れた位置において取得される。ライン９２０は、反射圧力のピーク値が約２５０ｐｓｉであることを示している。ライン９２５は、反射圧力のピーク値が約１２５ｐｓｉであることを示している。その結果、試験された過圧吸収材は、前記金属パネルから反射する圧力波を約５０％減少させる。

前記パネル（金属パネル）が前記過圧吸収材で覆われているある実施態様においては、包囲体内の１次圧力波および２次圧力波との双方を受けることによって生ずる増幅効果を実質的に減少させるかまたは消滅させる可能性がある。一実施形態においては、前記過圧吸収材を使用すると、その過圧吸収材は、過圧によって生ずる影響を、包囲体内の個人があたかも、その包囲体内にではなく、開放空間内にいるかのように軽減するであろう。

図１０は、包囲体の外面上において過圧吸収材を使用するための例示的な複数の工程１０００を示している。前記包囲体の外面は、本明細書において、保護層と称することが可能である。被覆工程１０１０においては、包囲体の外面が過圧吸収材で被覆される。前記包囲体は、移動しない（定着）構造物（例えば、自宅(home)、会社(business)または軍事施設）または移動する構造物（例えば、陸上車両、船舶、航空機など）である可能性がある。前記包囲体は、その包囲体の占有者を負傷からさらに防護するために、装甲（防具）を有することが可能である。種々の実施態様においては、前記外面のうち、露出している部分全体が前記過圧吸収材で被覆される。他のいくつかの実施態様においては、前記外面のうち、危険性が最も高い部分（例えば、装甲車の床板）のみが被覆される。前記過圧吸収材は、前記外面と、過大圧力波を発生させる想定発生源との間に配置することが可能である。一実施態様においては、前記包囲体が、個人の身体であり、前記保護層が、その個人の皮膚および／または胴体用防具(body armor)である。

経験工程１０２０においては、前記包囲体が、過大圧力波が発生するという事象を当該包囲体の外面に隣接した位置において経験する。いくつかの実施態様においては、爆発装置（例えば、即製爆発装置（improvised explosive device）（ＩＥＤ）、携行式ロケット弾（ＲＰＧ）、地雷、ミサイル、爆弾など）が前記包囲体の外面に衝撃を与えて爆発する。他のいくつかの実施態様においては、前記爆発装置が、前記包囲体の外面に近接はするが接触はしない位置において爆発する。例えば、いくつかの対抗策（例えば、携行式ロケット弾に対するスクリーン、艦艇用近接防御火器システム（Phalanx close-in weapon system）(CIWS)など）が、前記爆発装置を、前記包囲体の外面に接触するのに先立って爆発させ、それにより、前記包囲体の外面に入射する圧力波を（必ずしも消滅させるというわけではないが）減少させる。

吸収工程１０３０においては、前記過圧吸収材を用いて、前記圧力波のうちの一部が吸収される。その過圧吸収材は、前記圧力波からそれるように撓み、それにより、その圧力波からのエネルギーを分散させるとともに吸収する。その結果、その過圧吸収材と共に用いられる防具が、過圧吸収材を有しない防具を用いる場合より軽量化される可能性がある。いくつかの実施態様においては、その過圧吸収材が、弾性（復元性）を有しており、複数回の爆発に耐える可能性がある。いくつかの他の実施態様においては、その過圧吸収材が、恒久的に変形し、よって、効果が最大となるように、各回の爆発の後に交換される。

図１１は、包囲体の内面上において過圧吸収材を使用するための例示的な複数の工程１１００を示している。前記包囲体の外面は、本明細書において、保護層と称することが可能である。被覆工程１１４０においては、包囲体の内面が過圧吸収材で被覆される。前記包囲体は、移動しない（定着）構造物（例えば、自宅(home)、会社(business)または軍事施設）または移動する構造物（例えば、陸上車両、船舶、航空機など）である可能性がある。前記包囲体は、当該包囲体の占有者を負傷からさらに防護するために、装甲（防具）を有することが可能である。種々の実施態様においては、前記内面全体が前記過圧吸収材で被覆される。他のいくつかの実施態様においては、前記内面のうち、露出している部分と、前記包囲体の占有者の近傍に位置する部分のみが被覆される。前記内面のうち、被覆される部分が多いほど、前記過圧吸収材が、前記包囲体内において反射して共鳴している圧力波を吸収する効果が増す。その過圧吸収材は、前記内面と、前記包囲体の室内において過大圧力波を発生させる想定発生源との間に配置することが可能である。

経験工程１１５０においては、前記包囲体が、過大圧力波が発生するという事象を当該包囲体の外面に隣接した位置において経験する。いくつかの実施態様においては、爆発装置（例えば、即製爆発装置（ＩＥＤ）、携行式ロケット弾（ＲＰＧ）、地雷、ミサイル、爆弾など）が前記包囲体の外面に衝撃を与えて爆発する。他のいくつかの実施態様においては、前記爆発装置が、前記包囲体の外面に近接はするが接触はしない位置において爆発する。例えば、いくつかの対抗策（例えば、携行式ロケット弾に対するスクリーン、艦艇用近接防御火器システム（Phalanx CIWS)など）が、前記爆発装置を、前記包囲体の外面に接触するのに先立って爆発させ、それにより、前記包囲体の外面に入射する圧力波を（必ずしも消滅させるというわけではないが）減少させる。

許可工程１１６０においては、前記圧力波が前記包囲体内に進入することが許可される。この許可工程１１６０は、少なくとも１つの投射物(projectile)の衝撃によって前記外面に形成された裂け目を原因として行われる可能性がある。さらに、前記包囲体の窓および／またはドアが開いている可能性があり、それにより、前記圧力波が前記包囲体内に進入するための経路が提供される。吸収工程１１７０においては、前記過圧吸収材を用いて、前記包囲体内における前記圧力波のうちの一部が吸収される。その過圧吸収材は、１次圧力波および／または２次反射圧力波からエネルギーを吸収し、それにより、その圧力波からのエネルギーを分散させるとともに吸収する。その結果、前記包囲体内に圧力波の反射波が存在する場合には、その反射波が実質的に軽減される。いくつかの実施態様においては、その過圧吸収材が、弾性（復元性）を有しており、複数回の爆発に耐える可能性がある。いくつかの他の実施態様においては、その過圧吸収材が、恒久的に変形し、よって、効果が最大となるように、各回の爆発の後に交換される。

以上説明した仕様、いくつかの例およびデータにより、本発明のいくつかの例示的な実施形態につき、構成および作用が完全に説明される。本発明の多くの実施形態を、本発明の主旨および範囲を逸脱することなく、実現可能であるため、本発明は、後続する特許請求の範囲の欄に記載される。さらに、記載された特許請求の範囲から逸脱することなく、それら互いに異なる複数の実施形態の構造的特徴を組み合せてさらに別の実施形態とすることが可能である。

Claims

過大圧力波吸収システムであって、
保護層と、
第１可撓性平面層と
を含み、
その第１可撓性平面層は、その第１可撓性平面層から突出する複数の可撓性凸部より成る第１マトリクスを有し、
その第１可撓性平面層の表面領域は、それの５０％より広い領域において平面であり、
その第１可撓性平面層は、入射する過大圧力波の一部を吸収し、前記保護層に入射する過大圧力波の大きさを低減させるように構成される過大圧力波吸収システム。
さらに、第２可撓性平面層を含み、
その第２可撓性平面層は、その第２可撓性平面層から突出する複数の可撓性凸部より成る第２マトリクスを有し、
その第２可撓性平面層の表面領域は、それの５０％より広い領域において平面であり、
前記複数の可撓性凸部より成る第２マトリクスのうちの少なくとも一つの可撓性凸部は、前記複数の可撓性凸部より成る第１マトリクスのうち、対向する可撓性凸部に装着される請求項１に記載の過大圧力波吸収システム。
前記保護層は、前記第１可撓性平面層に装着される請求項１に記載の過大圧力波吸収システム。
前記保護層は、前記第１可撓性平面層からある距離ずれた位置に配置される請求項１に記載の過大圧力波吸収システム。
前記保護層に入射する過大圧力波の大きさは、少なくとも２０％減少させられる請求項１に記載の過大圧力波吸収システム。
前記保護層は、装甲を備えた乗物の装甲である請求項１に記載の過大圧力波吸収システム。
前記保護層は、個人に装着される胴体用防具である請求項１に記載の過大圧力波吸収システム。
前記保護層は、定着構造物の壁である請求項１に記載の過大圧力波吸収システム。
前記保護層は、個人の皮膚である請求項１に記載の過大圧力波吸収システム。
過大圧力波を吸収する方法であって、
第１可撓性平面層を、保護層と、入射する過大圧力波を発生させる想定発生源との間に設置する工程を含み、
前記第１可撓性平面層は、その第１可撓性平面層から突出する複数の可撓性凸部より成る第１マトリクスを有し、
その第１可撓性平面層の表面領域は、それの５０％より広い領域において平面であり、
その第１可撓性平面層は、前記入射する過大圧力波の一部を吸収し、前記保護層に入射する過大圧力波の大きさを低減させるように構成される方法。
さらに、第２可撓性平面層を、前記複数の可撓性凸部より成る第１マトリクスを有する第１可撓性平面層に隣接した位置に設置する工程を含み、
前記第２可撓性平面層は、その第２可撓性平面層から突出する複数の可撓性凸部より成る第２マトリクスを有し、
その第２可撓性平面層の表面領域は、それの５０％より広い領域において平面であり、
前記複数の可撓性凸部より成る第２マトリクスのうちの少なくとも一つの可撓性凸部は、前記複数の可撓性凸部より成る第１マトリクスのうち、対向する可撓性凸部に装着される請求項１０に記載の方法。
前記保護層は、前記第１可撓性平面層に装着される請求項１０に記載の方法。
前記保護層は、前記第１可撓性平面層からある距離ずれた位置に配置される請求項１０に記載の方法。
前記保護層に入射する過大圧力波の大きさは、少なくとも２０％減少させられる請求項１０に記載の方法。
前記保護層は、装甲を備えた乗物の装甲である請求項１０に記載の方法。
前記保護層は、個人に装着される胴体用防具である請求項１０に記載の方法。
前記保護層は、定着構造物の壁である請求項１０に記載の方法。
前記保護層は、個人の皮膚である請求項１０に記載の方法。
過大圧力波吸収システムであって、
保護層と、
第１可撓性平面層と
を含み、
その第１可撓性平面層は、その第１可撓性平面層から突出する複数の可撓性凸部より成る第１マトリクスを有し、
その第１可撓性平面層の表面領域は、それの５０％より広い領域において平面であり、
その第１可撓性平面層は、入射する過大圧力波の一部を吸収し、前記保護層から反射する過大圧力波の大きさを低減させるように構成される過大圧力波吸収システム。
さらに、第２可撓性平面層を含み、
その第２可撓性平面層は、その第２可撓性平面層から突出する複数の可撓性凸部より成る第２マトリクスを有し、
その第２可撓性平面層の表面領域は、それの５０％より広い領域において平面であり、
前記複数の可撓性凸部より成る第２マトリクスのうちの少なくとも一つの可撓性凸部は、前記複数の可撓性凸部より成る第１マトリクスのうち、対向する可撓性凸部に装着される請求項１９に記載の過大圧力波吸収システム。
前記保護層は、前記第１可撓性平面層に装着される請求項１９に記載の過大圧力波吸収システム。
前記保護層は、前記第１可撓性平面層からある距離ずれた位置に配置される請求項１９に記載の過大圧力波吸収システム。
前記保護層から反射する過大圧力波の大きさは、少なくとも４０％減少させられる請求項１９に記載の過大圧力波吸収システム。
前記保護層は、装甲を備えた乗物の装甲である請求項１９に記載の過大圧力波吸収システム。
前記保護層は、個人に装着される胴体用防具である請求項１９に記載の過大圧力波吸収システム。
前記保護層は、定着構造物の壁である請求項１９に記載の過大圧力波吸収システム。
前記保護層は、個人の皮膚である請求項１９に記載の過大圧力波吸収システム。
過大圧力波を吸収する方法であって、
第１可撓性平面層を、保護層と、入射する過大圧力波を発生させる想定発生源との間に設置する工程を含み、
前記第１可撓性平面層は、その第１可撓性平面層から突出する複数の可撓性凸部より成る第１マトリクスを有し、
その第１可撓性平面層の表面領域は、それの５０％より広い領域において平面であり、
その第１可撓性平面層は、前記入射する過大圧力波の一部を吸収し、前記保護層から反射する過大圧力波の大きさを低減させるように構成される方法。
さらに、第２可撓性平面層を、前記複数の可撓性凸部より成る第１マトリクスを有する第１可撓性平面層に隣接した位置に設置する工程を含み、
前記第２可撓性平面層は、その第２可撓性平面層から突出する複数の可撓性凸部より成る第２マトリクスを有し、
その第２可撓性平面層の表面領域は、それの５０％より広い領域において平面であり、
前記複数の可撓性凸部より成る第２マトリクスのうちの少なくとも一つの可撓性凸部は、前記複数の可撓性凸部より成る第１マトリクスのうち、対向する可撓性凸部に装着される請求項２８に記載の方法。
前記保護層は、前記第１可撓性平面層に装着される請求項２８に記載の方法。
前記保護層は、前記第１可撓性平面層からある距離ずれた位置に配置される請求項２８に記載の方法。
前記保護層から反射する過大圧力波の大きさは、少なくとも４０％減少させられる請求項２８に記載の方法。
前記保護層は、装甲を備えた乗物の装甲である請求項２８に記載の方法。
前記保護層は、個人に装着される胴体用防具である請求項２８に記載の方法。
前記保護層は、定着構造物の壁である請求項２８に記載の方法。
前記保護層は、個人の皮膚である請求項２８に記載の方法。