JP2018523083A - 複数層複合弾道用品 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の各実施形態は、物品内の異なる層の間での衝突の応力の伝達を軽減する混合層構成を有する、複数層耐貫通性物品又は耐貫通性構造に関する。例えば、複数層の物品は、第1耐貫通性層と第2耐貫通性層との間に位置する応力軽減領域を有し得る。物品の第1層又は複数層との発射物の衝突により生じる変形又は応力は、応力軽減領域により軽減されるので、第1層での発射物の衝突は、第2層を実質的に弱化させない。このため、各実施形態は、耐貫通性層から成り、弾道パネル内又は弾道パネル間に1つ以上の中間応力軽減領域を有する混合積層体を有する弾道パネルを含む。これにより、応力軽減領域を有しない物品と比較して、衝突する発射物のスピードをより効果的に低減するか又は耐貫通性層を突き抜ける発射物の能力を妨げる物品が提供され得る。
弾道用品は、1つ以上の弾道パネルを含むことができ、各パネルは、本明細書に記載されるように、織物繊維及び結合粒子を有する1つ以上の複合層を含む。各パネルは、任意の数の織物生地層を含み得る。例えば、各パネルは、1枚〜30枚の織物生地層を有し得る。別の実施形態では、5枚、10枚、15枚、20枚、25枚、又はそれ以上の数の層を有し得る。一実施形態では、各パネルは、5枚〜15枚の織物材料層を有する。
以下でより詳細に説明されるように、複合材料の各パネルは、織物、層状繊維、又は撚り合わせた繊維から成る基材材料で作ることができ、この基材材料には、選択された金属、塩(ハロゲン化物が多い)、酸化物、水酸化物、又は金属水素化物が極性結合している。各実施形態はまた、パネル内に、複合材料密度の異なる領域により形成された応力軽減領域を含む。例えば、応力軽減領域は、パネル内の1つ以上の領域であって、複数層複合パネル内の他の領域とは異なる密度を有する生地の複合層を有する領域であり得る。一実施形態では、低い複合材密度を有するパネル内の領域は、衝突する発射物により生じるプレストレス力を低減することができる。
本明細書に記載の耐貫通性層及び複合材用品は、基材の織られた又は撚り合わされた分極ストランド又は層状ストランドを備える基材材料から作製され得る。このような織られた又は撚り合わされた基材材料は、生地や布などの細長い又は連続した繊維、又は、ヤーン、ロープなどの織られず撚り合わされた繊維材料であって、繊維又は繊維のストランドがねじれられているか、若しくはヤーンやストランド織物のように揃った形態で形成されているものを組み込むか又は利用する。様々な又は異なる織りパターンをすることができ、好ましくは、異方性強度特性を有する2次元的な織り方と比較して多次元的な強度特性が得られる3次元的な織り方が使用され得る。また、基材は、繊維状基材に対してかみ合いパターン又は構造的パターンが形成されないような細かく分割された又は緩んだ繊維又はストランドとは対照的な、細長い及び/又は連続した繊維又はフィラメントを利用する。適切な材料には、基材繊維ストランドの針織層も含まれる。代わりに、3次元的な織り方で織られていない、細長く実質的に連続した繊維ストランドの層が使用されてもよい。連続した繊維の層は、好ましくは、複数の方向に基材強度を与えるように、異なる複数の軸に沿って位置する。また、このような非織物繊維の層は、織物繊維の層の間に位置し得る。
図1Aは、本明細書に記載される抗弾道用品を備える壁部20を有する、発射物耐性を持つエンクロージャ10の一例を図示する。図示されるように、壁部20は、3つのパネル、すなわち、第1複合パネル25、第2複合パネル30、及び外部複合パネル25と内部複合パネル30との間に配置された応力軽減パネル28を含み得る。エンクロージャ10は、例えば船舶や航空機の機内の部屋として設備又は人員を保護するために使用することができ、保存容器又は輸送容器とすることもできる。場合によっては、エンクロージャ10のサイズが大きいことにより、本明細書に記載される軽量のパネル状の耐貫通性複合材は、車両上又は車両内でエンクロージャ10の使用することにより課され得る重量制限に従いつつ弾道保護を実現するのに有益であり得る。
本明細書では主にエンクロージャという文脈で説明しているが、上述の混合複数層パネル耐貫通性複合物品は、その他の様々な状況でも利用可能であることが理解されよう。耐貫通性複合物品はまた、ウェアラブルな防弾チョッキ又は車両装甲として(例えばヘリコプターの底部を覆う保護層として)利用され得る。
特定の態様、実施形態、又は例に関連付けて説明された特徴、材料、特性、又は群は、別段の記載がない限り、本明細書で説明されたもの以外の任意の態様、実施形態、又は例に対しても適用可能であると理解されよう。本明細書(添付の特許請求の範囲、要約書、及び図面を含む)において開示された全特徴、及び/又は同様に開示された任意の方法又はプロセスの全ステップは、このような特徴及び/又はステップの少なくとも一部が互いに排他的である組合せを除き、任意の組合せで組み合わせることができる。本願に係る保護は、前述の任意の実施形態の詳細に限定されるものではない。本願に係る保護は、本明細書(添付の特許請求の範囲、要約書、及び図面を含む)において開示された特徴のうち任意の新規なもの若しくは任意の新規な組合せ、又は同様に開示された任意の方法若しくはプロセスのステップのうち任意の新規なもの若しくは任意の新規な組合せに及ぶ。
20 壁部
25 第1複合パネル
28 応力軽減パネル
30 第2複合パネル
200A 耐貫通性複合物品
200B 耐貫通性複合物品
205 第1複合パネル
210 応力軽減パネル
215 第2複合パネル
240 力分散応力軽減パネル
265 第1複合パネル
268 第2複合パネル
300A 耐貫通性複合物品
300B 耐貫通性複合物品
300C 耐貫通性複合物品
305 応力軽減パネル
310 耐貫通性複合パネル
405 応力軽減パネル
410 耐貫通性複合パネル
430 硬化パネル
505 応力軽減パネル
510 耐貫通性複合パネル
535 硬化パネル
600 複合物品
605 応力軽減パネル
610 第1パネル
611 第1領域、高密度領域
612 第2領域、中密度領域
613 第3領域、低密度領域
620 第2パネル
621 第1領域、高密度領域
622 第2領域、中密度領域
623 第3領域、低密度領域
Claims (45)
- 第1パネルと;
前記第1パネルに隣接して配置された応力軽減パネルと;
前記応力軽減パネルに隣接して配置された第2パネルと、
を備える複数パネル複合弾道用品であって、
前記応力軽減パネルは、前記第1パネルの変形により生じる前記第2パネルへの応力伝播を実質的に軽減するように構成されており、前記第1パネル及び前記第2パネルはそれぞれ、複数層の分極弾道繊維の織物生地を備え、金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物が前記分極弾道繊維に極性結合している、複数パネル複合弾道用品。 - 前記応力軽減パネルは、前記第2パネルへの前記応力伝播を実質的に軽減するように構成された圧縮性材料を備える、請求項1に記載の複数パネル複合弾道用品。
- 前記圧縮性材料は、発泡材料、布、又は織物材料を含む、請求項2に記載の複数パネル複合弾道用品。
- 前記応力軽減パネルは、前記第2パネルへの前記応力伝播を実質的に軽減するように構成されたフレーム構造又はグリッド構造を備える、請求項1に記載の複数パネル複合弾道用品。
- 前記応力軽減パネルは、前記第1パネルの変形により生じる力を非圧縮性液体の全表面積にわたって分散させることにより前記第2パネルへの前記応力伝播を軽減する非圧縮性液体を備える、請求項1に記載の複数パネル複合弾道用品。
- 前記応力軽減パネルは、前記第2パネルへの応力伝播を実質的に軽減するように、衝撃を受けて粉砕されるように構成された材料を備える、請求項1に記載の複数パネル複合弾道用品。
- 粉砕されるように構成された前記材料は、セラミック材料を含む、請求項6に記載の複数パネル複合弾道用品。
- 前記第2パネルの厚さは、前記複数パネル複合弾道用品の全厚さの10%〜50%である、請求項1に記載の複数パネル複合弾道用品。
- 前記第2パネルに隣接して配置された第3パネルと;
前記第3パネルに隣接して配置された第4パネルと、
をさらに備え、
前記第3パネルは、前記第3パネルの変形により生じる前記第4パネルへの応力伝播を実質的に軽減するように構成されており、前記第4パネルは、複数層の分極弾道繊維の織物生地を備え、金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物が前記分極弾道繊維に極性結合している、請求項1に記載の複数パネル複合弾道用品。 - 前記第3パネルは、前記第4パネルへの前記応力伝播を実質的に軽減するように構成された圧縮性材料を備える、請求項9に記載の複数パネル複合弾道用品。
- 前記圧縮性材料は、発泡材料、布、又は織物材料を含む、請求項10に記載の複数パネル複合弾道用品。
- 前記第4パネルは、内側層及び外側層を有し、前記外側層は、前記内側層と比較してより変形しにくいような硬化層である、請求項9に記載の複数パネル複合弾道用品。
- 前記金属塩は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、亜鉛、カドミウム、スズ、アルミニウム、又は二重金属塩のうち1つ以上を含む、請求項1に記載の複数パネル複合弾道用品。
- 前記第2パネルは、内側層及び外側層を有し、前記外側層は、前記内側層と比較してより変形しにくいような硬化層である、請求項1に記載の複数パネル複合弾道用品。
- 前記外側層における織物生地の充填密度は、開放生地容積の約0.40g/ccより大きい、請求項14に記載の複数パネル複合弾道用品。
- 前記外側層は、セラミックを含む、請求項14に記載の複数パネル複合弾道用品。
- 前記セラミックは、炭化ケイ素、炭化ホウ素、酸化アルミニウム、ケイ酸塩、又はこれらの混合物を含む、請求項16に記載の複数パネル複合弾道用品。
- 前記第1パネルの厚さは、前記第2パネルの厚さと同じである、請求項1に記載の複数パネル複合弾道用品。
- 前記第1パネルの厚さは、前記第2パネルの厚さと異なる、請求項1に記載の複数パネル複合弾道用品。
- 前記第1パネルの織物生地に結合した化合物の組成は、前記第2パネルの織物生地に結合した化合物の組成と異なる、請求項1に記載の複数パネル複合弾道用品。
- 前記第1パネルは、内側層及び外側層を有し、前記内側層は、前記外側層より変形しにくいような硬化層である、請求項1に記載の複数パネル複合弾道用品。
- 前記内側層における織物生地の充填密度は、開放生地容積の約0.40g/ccより大きい、請求項21に記載の複数パネル複合弾道用品。
- 前記第1パネルの織物生地及び前記第2パネルの織物生地に結合した塩の充填密度は、開放生地容積の0.2g/ccから約0.60g/ccまで変化する、請求項1に記載の複数パネル複合弾道用品。
- 前記複数パネル複合弾道用品は、防弾チョッキ、車両装甲、又は保存容器若しくは輸送容器のためのパネルの物品を備える、請求項1に記載の複数パネル複合弾道用品。
- 前記第1パネル若しくは前記第2パネル、又はその両方は、S−2ガラス、ポリアミド、ポリフェニレン硫化物、ポリエチレン、高弾性ポリエチレン、炭素、又はグラファイトの繊維を備える、請求項1に記載の複数パネル複合弾道用品。
- 前記複数パネル複合弾道用品は、防水材料内で封止されている、請求項1に記載の複数パネル複合弾道用品。
- 前記応力軽減パネルは、前記第1パネルの密度より低い密度を有する複合パネルを備える、請求項1に記載の複数パネル複合弾道用品。
- 密度の変化する領域を有する複数層複合弾道パネルであって、
第1密度を有する、織物生地材料の少なくとも1つの第1層の第1領域であって、材料の前記少なくとも1つの第1層に対して極性結合している金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物を備える第1境域と;
第2密度を有する、織物生地材料の少なくとも1つの第2層の第2領域であって、織物生地材料の前記少なくとも1つの第2層に対して極性結合している金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物を備える第2領域と;
第3密度を有する、織物生地材料の少なくとも1つの第3層の第3領域であって、織物生地材料の前記少なくとも1つの第3層に対して極性結合している金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物を備える第3領域と、
を備え、
前記第1領域、前記第2領域、及び前記第3領域は、異なる密度を有する、複数層複合弾道パネル。 - 前記第1密度は、前記第2密度又は前記第3密度より大きい、請求項28に記載の複数層複合弾道パネル。
- 前記第1密度は、前記第2密度又は前記第3密度より少なくとも10%大きい、請求項29に記載の複数層複合弾道パネル。
- 前記第1密度は、前記第2密度より大きいが、前記第3密度より小さい、請求項28に記載の複数層複合弾道パネル。
- 前記第1密度は、前記第2密度より小さい、請求項28に記載の複数層複合弾道パネル。
- 第4密度を有する、織物生地材料の少なくとも1つの第4層の少なくとも1つの第4領域であって、織物生地材料の前記少なくとも1つの第4層に対して極性結合している金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物を備える第4領域をさらに備える、請求項28に記載の複数層複合弾道パネル。
- 前記第1領域では、結合している金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物の密度が前記第2領域と異なっている、請求項28に記載の複数層複合弾道パネル。
- 前記第1領域では、結合している金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物の密度が前記第2領域より大きい、請求項28に記載の複数層複合弾道パネル。
- 前記第1領域では、前記第2領域とは異なる金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物化合物が前記織物生地材料に結合している、請求項28に記載の複数層複合弾道パネル。
- 前記第3領域では、前記第2領域とは異なる金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物化合物が前記織物生地材料に結合している、請求項36に記載の複数層複合弾道パネル。
- 前記第1領域は、前記第2領域とは異なる織物生地材料を有する、請求項28に記載の複数層複合弾道パネル。
- 前記第1領域は、前記第2領域とは異なる、S−2ガラス、ポリアミド、ポリフェニレン硫化物、ポリエチレン、高弾性ポリエチレン、炭素、又はグラファイトの織物生地材料を有する、請求項38に記載の複数パネル複合弾道用品。
- 前記第3領域は、前記第2領域とは異なる織物生地材料を有する、請求項28に記載の複数層複合弾道パネル。
- 前記第3領域は、前記第2領域とは異なる、S−2ガラス、ポリアミド、ポリフェニレン硫化物、ポリエチレン、高弾性ポリエチレン、炭素、又はグラファイトの織物生地材料を有する、請求項40に記載の複数パネル複合弾道用品。
- 織物生地の前記少なくとも1つの第1層及び織物生地の前記少なくとも1つの第2層は、異なる織りパターンを有する、請求項28に記載の複数層複合弾道パネル。
- 織物生地の前記少なくとも1つの第1層は、第1フィラメント径を有し、織物生地の前記少なくとも1つの第2層は、第2フィラメント径を有し、前記第1フィラメント径及び前記第2フィラメント径は、異なっている、請求項28に記載の複数層複合弾道パネル。
- 織物生地材料の少なくとも1つの第1層は、材料の前記少なくとも1つの第1層に対して極性結合している第1充填密度の金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物を有し、織物生地材料の前記少なくとも1つの第2層は、材料の前記少なくとも1つの第2層に対して極性結合している第2充填密度の金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物を有し、前記第1充填密度及び前記第2充填密度は、異なっている、請求項28に記載の複数層複合弾道パネル。
- 織物生地材料の少なくとも1つの第3層は、材料の前記少なくとも1つの第3層に対して極性結合している第3充填密度の金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物を有し、前記第1充填密度、前記第2充填密度、及び前記第3充填密度は、異なっている、請求項44に記載の複数層複合弾道パネル。
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