JP4365753B2 - Protective body and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、防弾、防爆及び防刃を主とする耐衝撃性能を有する防護体及びその製造方法に関し、特に、防衛機能が高く且つ軽量化可能な防護体及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a protective body having impact resistance performance mainly including bulletproof, explosion-proof and blade-proof and a manufacturing method thereof, and more particularly to a protective body having a high defense function and capable of being reduced in weight and a manufacturing method thereof.
防護体は、例えば防護車両、戦闘車両等の各種車両、巡視艇等の各種船艦、原子炉、建築物等に利用されており、従来より多様な種類のものが存在している。防護体に要求される性能としては、防弾、防爆及び防刃を主とする耐衝撃性能が最も重要であるが、他にも小型軽量化や低コスト化が要望されている。
これらの要求性能を満たす防護体として、セラミックスや鋼板、樹脂、或いはこれらの複合材を複数積層させた構造が一般に広く用いられている。弾丸や破片等の衝撃物を確実に阻止するためには強度、延性、靭性等が必要であるが、単体で用いる場合にはこれらを兼ね備えることができないため、複数の材料を積層することにより複合的な性能を向上させることが可能となる。
Protective bodies are used in, for example, various vehicles such as protective vehicles and battle vehicles, various ships such as patrol boats, nuclear reactors, buildings, and the like, and there are various types of protective bodies. As the performance required for the protection body, impact resistance performance mainly including bulletproof, explosion-proof and blade-proof is the most important, but there are other demands for reduction in size and weight and cost.
As a protective body satisfying these required performances, a structure in which a plurality of ceramics, steel plates, resins, or composite materials thereof are laminated is generally used. Strength, ductility, toughness, etc. are required to reliably prevent impacts such as bullets and debris. However, when used alone, these cannot be combined, so multiple materials can be combined to form a composite. Performance can be improved.
異なる複数の材料を積層した構造について、特許文献1(特開平5−106999号公報)に多層防弾構造体が開示されている。この多層防弾構造体は、セラミックスタイルからなる第1層と、ポリアルケンフィラメントからなる第2層と、さらに第1層と第2層の間に中間層を設けている。
上記した構成は特に防弾性能に優れており、第1層の高硬度を有するセラミックスタイルにより弾丸等の運動エネルギーを分散させ、第2層の高延性を有するポリアルケンフィラメントの変形により運動エネルギーを吸収して弾丸等を受け止め、完全な防衛機能を確保するようになっている。
しかし、セラミックス板と、軽金属板或いはFRPなどとの積層防護板は、1回の被弾にて衝撃波により広範囲のセラミックスが損傷し、初弾近傍における次弾に対処することが難しいという問題を有している。
Regarding a structure in which a plurality of different materials are laminated, a multilayer bulletproof structure is disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 5-106999). In this multilayer bulletproof structure, a first layer made of a ceramic style, a second layer made of a polyalkene filament, and an intermediate layer are provided between the first layer and the second layer.
The above-described configuration is particularly excellent in bulletproof performance, and the kinetic energy of bullets and the like is dispersed by the ceramic style having the high hardness of the first layer, and the kinetic energy is absorbed by the deformation of the polyalkene filament having the high ductility of the second layer. In this way, bullets are received and a complete defense function is secured.
However, a laminated protective plate made of a ceramic plate and a light metal plate or FRP has a problem that it is difficult to cope with the next round in the vicinity of the first bullet because a wide range of ceramics are damaged by a shock wave in one shot. ing.
そこで、特許文献2(米国特許第3523057号公報)、特許文献3(米国特許第5134725号公報)、及び特許文献4(特表2002−527705号公報)等では、セラミックスをペレット化して損傷領域を局所化し、連続使用する場合にも防衛機能が確保されるような防護体が提案されている。
特許文献2には、弾性を有するプラスチック基盤上に複数の球状の剛性部材が固着され、さらにその剛性部材上に小径の剛性部材が配置された構成を有する装甲板プレートが開示されている。
また、特許文献3には、凹部を有する基盤と、この凹部内に配設されたガラス若しくはセラミックス材の防護部材とからなり、隣接する防護部材の間隙が他の防護部材で埋められ、これらの防護部材が熱可塑性若しくは熱硬化性物質により接着された構成を有する剛性防護体について開示されている。
Therefore, in Patent Document 2 (US Pat. No. 3,523,057), Patent Document 3 (US Pat. No. 5,134,725), Patent Document 4 (Japanese Patent Publication No. 2002-527705), etc., the damaged region is formed by pelletizing ceramics. Protective bodies have been proposed that can secure a defense function even when localized and used continuously.
Patent Document 2 discloses an armor plate having a configuration in which a plurality of spherical rigid members are fixed on a plastic base having elasticity, and a small-diameter rigid member is disposed on the rigid member.
さらに、特許文献4には高速の弾丸から運動エネルギーを吸収して散逸させる複合装甲プレートが開示されている。図7に複合装甲プレートの断面図を示す。図示されるように、この装甲プレート50は、弾性材からなる内側パネル51と、セラミックス製ペレット52を含有する外側パネル53とから構成されている。外側パネル53はペレット52が複数の隣接列に接合されるように固化材によりプレートに直接接合される。ペレットはAl2O3を少なくとも93%包含し比重が少なくとも2.5であって、このペレットが単一の内側層を形成している。
これにより、ペレット52により損害領域を局所化するとともに、ペレット52が単一層であるため、軽量化、薄型化が可能となる。
Furthermore, Patent Document 4 discloses a composite armor plate that absorbs and dissipates kinetic energy from a high-speed bullet. FIG. 7 shows a sectional view of the composite armor plate. As shown in the figure, the
As a result, the damaged region is localized by the
上記したように、セラミックス板の替わりにセラミックスをペレット化して層状に配置した場合、損傷領域を局所化することができ、防護体の連続使用にもある程度耐え得る耐久性を有するようになるが、特許文献2及び特許文献3のようにペレットを樹脂等にて固着するのみでは外周近傍に衝撃物を受けた場合にはペレットを十分に保持できず、衝撃物の阻止力が低下する。
一方、特許文献3のように、一列層状のペレットの配列は軽量化及びコンパクト化を可能とするが、ペレット間に衝撃物を受けると阻止力が低下するという問題点がある。
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、弾丸や爆薬、刃物等の衝撃物に対して防護機能を有した上で、さらに被衝撃点における阻止性能の均一化を図るとともに軽量化を可能とした防護体とその製造方法を提供することを目的とする。
As described above, when the ceramics are pelletized instead of the ceramic plate and arranged in layers, the damaged area can be localized, and it has durability that can withstand some continuous use of the protective body, As in Patent Document 2 and
On the other hand, as in
Therefore, in view of the above-mentioned problems of the prior art, the present invention has a protective function against impacts such as bullets, explosives, and blades, and further achieves uniform blocking performance at the impacted points and weight reduction. An object of the present invention is to provide a possible protective body and a manufacturing method thereof.
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、
異なる部材からなる多層構造で形成された防護体において、
裏面材として平板状の繊維強化複合材からなる基材層を配し、該基材層上に表面材としてセラミックス層が形成された防護体であって、
前記セラミックス層は、複数の主セラミックス球が相互に隣接して平面配列された第1のセラミックス層と、該第1のセラミックス層の片面側に、前記主セラミックス球の間隙を補填するごとく該主セラミックス球より小径の補助セラミックス球が複数配置された第2のセラミックス層と、がセラミックス層内に充填された弾性を有する固化材により前記基材層に固着された構造であるとともに、前記主セラミックス球が窒化ケイ素を主成分とし、前記補助セラミックス球がアルミナを主成分とすることを特徴とする。
Therefore, in order to solve this problem, the present invention provides:
In the protective body formed of a multilayer structure consisting of different members,
A protective body in which a base material layer made of a flat fiber-reinforced composite material is arranged as a back material, and a ceramic layer is formed as a surface material on the base material layer,
The ceramic layer includes a first ceramic layer in which a plurality of main ceramic spheres are planarly arranged adjacent to each other, and the main ceramic sphere is filled with a gap between the main ceramic spheres on one side of the first ceramic layer. A second ceramic layer in which a plurality of auxiliary ceramic spheres having a diameter smaller than that of the ceramic sphere are arranged; and a structure in which the main ceramic is fixed to the base material layer by an elastic solidifying material filled in the ceramic layer. The sphere is mainly composed of silicon nitride, and the auxiliary ceramic sphere is mainly composed of alumina.
これによれば、セラミックス層を球状のセラミックスの集合体としているため、被衝撃時にセラミックス層の広範囲に亘って衝撃が伝達することなく損傷領域が局所化し、近接被弾等にも対処可能となる。また、本発明の防護体は、繊維強化複合材を利用した基材層と、セラミックス層との多層構造としているため防護体の軽量化が可能であり、延いては、同質量の防護鋼板よりも防御効果が高くなる。
また、本発明によれば、主セラミックス球の間隙に位置する部位に該主セラミックス球より小径の補助セラミックス球を配置しているため、被衝撃点における阻止性能の均一化を図ることが可能となる。
さらに、前記固化材を前記セラミックス球の隙間に充填してこれらを固着しているため、被衝撃時に該セラミックス球が散乱することなく保持力が増大するとともに、該固化材が弾性を有するため、前記セラミックス層は剛体と弾性体とが複合した構成となり、衝撃物の阻止力が向上する。
According to this, since the ceramic layer is an aggregate of spherical ceramics, the damaged region is localized without impact being transmitted over a wide range of the ceramic layer at the time of impact, and it is possible to deal with proximity hits and the like. In addition, the protective body of the present invention has a multilayer structure of a base material layer using a fiber reinforced composite material and a ceramic layer, so the weight of the protective body can be reduced. Also increases the defense effect.
In addition, according to the present invention, the auxiliary ceramic sphere having a diameter smaller than that of the main ceramic sphere is disposed in the portion located in the gap between the main ceramic spheres, so that the blocking performance at the impacted point can be made uniform. Become.
Furthermore, since the solidified material is filled in the gaps between the ceramic spheres and these are fixed, the ceramic spheres are not scattered when impacted, and the solidified material has elasticity. The ceramic layer has a structure in which a rigid body and an elastic body are combined, and the blocking force of an impact object is improved.
又本発明においては、前記補助セラミックス球を前記主セラミックス球より小径とすることにより、防護体の肉厚を小さくすることができる。これは、主セラミックス球の主な機能は衝撃物の運動エネルギーを分散させることであり、補助セラミックス球の主な機能は主セラミックス球の間隙を補填し、補助的に運動エネルギーを分散させることであるため、該補助セラミックス球は小径とすることができるのである。 In the present invention, the thickness of the protective body can be reduced by making the auxiliary ceramic sphere smaller in diameter than the main ceramic sphere. This is because the main function of the main ceramic sphere is to disperse the kinetic energy of the impact object, and the main function of the auxiliary ceramic sphere is to fill the gap between the main ceramic spheres and to disperse the kinetic energy in an auxiliary manner. For this reason, the auxiliary ceramic sphere can have a small diameter.
また、前記防護体のうち少なくともセラミックス層表面が、強化繊維で形成された織状体或いは網状体で被覆されていることが好適である。
これにより、防護体の被衝撃時に、前記セラミックス球及びセラミックス球破片の散乱を防止することができる。また、防護体の外周部近傍に衝撃を受けた場合におけるセラミックス球の保持力が増大し、被衝撃点における阻止性能の均一化を図ることが可能となる。尚、前記防護体は、織状体或いは網状体により防護体全表面を被覆する構成としても良い。
In addition, it is preferable that at least the surface of the ceramic layer of the protective body is covered with a woven or net-like body formed of reinforcing fibers.
Thereby, scattering of the ceramic sphere and the ceramic sphere fragments can be prevented when the protective body is impacted. Further, the holding force of the ceramic sphere when the shock is applied to the vicinity of the outer peripheral portion of the protective body is increased, and the blocking performance at the point of impact can be made uniform. The protective body may be configured to cover the entire surface of the protective body with a woven or net-like body.
特に本発明は、前記主セラミックス球が窒化ケイ素を主成分とし、前記補助セラミックス球がアルミナを主成分とすることを要旨とする。これは、主体的に衝撃物の運動エネルギーを分散させる主セラミックス球には、耐衝撃抵抗性に優れた窒化ケイ素を用い、前記補助セラミックス球には安価なアルミナを用いていることにより、防護性能を向上させるとともに、低コストとすることが可能となる。
さらにまた、前記基材層側の表出面に、靭性を有する金属部材若しくは合金部材からなる内側層を配したことを特徴とする。
このように内側層を設けることにより、セラミックス層及び基材層のみでは衝撃物の運動エネルギーに耐えられない場合に、この内側層がそれらを受け止め、確実に衝撃物を阻止することができる。
In particular, the gist of the present invention is that the main ceramic sphere has silicon nitride as a main component and the auxiliary ceramic sphere has alumina as a main component. This is because the main ceramic sphere that mainly disperses the kinetic energy of the impact object is made of silicon nitride, which is excellent in impact resistance, and the auxiliary ceramic sphere is made of inexpensive alumina, thereby providing protection performance. As a result, the cost can be reduced.
Furthermore, an inner layer made of a tough metal member or alloy member is disposed on the exposed surface on the base material layer side.
By providing the inner layer in this manner, when the ceramic layer and the base material layer alone cannot withstand the kinetic energy of the impact object, the inner layer can receive them and reliably prevent the impact object.
また、異なる部材からなる多層構造で形成された防護体を製造する方法において、
裏面材として平板状の繊維強化複合材からなる基材層を配し、該基材層に併せて設置した成形治具に倣わせて前記基材層上に窒化ケイ素を主成分とする、複数の主セラミックス球を配列し、隣接する該主セラミックス球の間隙を補填するごとく、前記主セラミックス球より小径で且つアルミナを主成分とする補助セラミックス球を配置し、前記成形治具内に流動化した固化材を注入して充填した後、該固化材の硬化前にこれらに振動を加えて固化材内部の気泡を除去し、該固化材の硬化後に前記成形治具から防護体を脱型させることを特徴とし、好適には前記成形治具から脱型した防護体の少なくとも前記セラミックス球側の表面を、強化繊維で形成された織状体或いは網状体で被覆すると良い。
このように、平面状に基材層、セラミックス層を積層して製造していくことにより、容易にセラミックス球を配列でき、簡単に防護体を製造することができる。また、固化材を注入した後に振動を与えて脱気することにより、セラミックス球の保持力が高い防護体を製造することができる。
Moreover, in the method of manufacturing a protective body formed of a multilayer structure composed of different members,
A base material layer made of a flat fiber reinforced composite material is arranged as a back surface material, and a plurality of silicon nitrides as a main component are formed on the base material layer in accordance with a forming jig installed together with the base material layer. As the main ceramic spheres are arranged and the gap between the adjacent main ceramic spheres is filled, auxiliary ceramic spheres having a smaller diameter than the main ceramic spheres and mainly composed of alumina are arranged and fluidized in the forming jig. After injecting and filling the solidified material, before the solidified material is cured, vibration is applied to the solidified material to remove bubbles inside the solidified material, and after the solidified material is cured, the protective body is demolded from the molding jig. Preferably, at least the ceramic ball side surface of the protective body removed from the forming jig is covered with a woven or net-like body formed of reinforcing fibers.
Thus, by manufacturing a base material layer and a ceramic layer by laminating them in a planar shape, the ceramic balls can be easily arranged, and a protective body can be easily manufactured. Moreover, a protective body with high holding power of the ceramic sphere can be manufactured by applying vibration and deaeration after injecting the solidifying material.
以上記載のごとく本発明によれば、セラミックス球により破損された衝撃物の分散した運動エネルギーをFRP塑性変形能力で吸収するため、軽量化が可能となるとともに、被害領域が局所化し、近接被弾等にも対処可能となる。また、複数の主セラミックス球を配列し、隣接する該主セラミックス球の間隙を補填するごとく、前記主セラミックス球より小径の補助セラミックス球を配列することにより、セラミックス間に生じる間隙が最小となり、被衝撃点における阻止性能の均一化を図ることが可能となる。さらに、外周部近傍に衝撃物を受けた場合におけるセラミックス球の保持力が増大し、被衝撃点における阻止性能の均一化を図ることが可能となる。特に本発明は、主体的に衝撃物の運動エネルギーを分散させる主セラミックス球には、耐衝撃抵抗性に優れた窒化ケイ素を用い、前記補助セラミックス球には安価なアルミナを用いることにより、防護性能を向上させるとともに、低コストとすることが可能となる。 As described above, according to the present invention, since the kinetic energy dispersed by the impact object damaged by the ceramic sphere is absorbed by the FRP plastic deformation ability, the weight can be reduced and the damage area is localized, and the proximity hits, etc. Can be dealt with. Further, by arranging a plurality of main ceramic spheres and arranging auxiliary ceramic spheres having a diameter smaller than that of the main ceramic spheres so as to make up the gap between the adjacent main ceramic spheres, the gap generated between the ceramics is minimized, and It is possible to make the blocking performance uniform at the impact point. Furthermore, the holding force of the ceramic sphere when receiving an impact object in the vicinity of the outer peripheral portion increases, and it becomes possible to make the blocking performance uniform at the impacted point. In particular, according to the present invention, the main ceramic sphere that mainly disperses the kinetic energy of the impact object is made of silicon nitride having excellent impact resistance, and the auxiliary ceramic sphere is made of inexpensive alumina, thereby providing a protective performance. As a result, the cost can be reduced.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
本実施例に記載する防護板は、例えば防護車両、戦闘車両等の各種車両や巡視艇等の各種船艦の装甲板として、或いは原子炉、建築物等の扉や壁部などに設置することができ、弾丸や爆薬、刃物等の衝撃物に対して防護機能を有し、特に、高速徹甲弾等のように限定された領域に強力な衝撃を与える弾丸等を阻止する機能を有する。また本実施例ではこれらの防護機能を有した上で、さらに被衝撃点における阻止性能の均一化を図るとともに軽量化を可能とした防護体を提供する。
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, but are merely illustrative examples. Not too much.
The protective plate described in the present embodiment can be installed, for example, as an armored plate of various vehicles such as protective vehicles and combat vehicles, and various ships such as patrol boats, or on doors and walls of reactors, buildings, etc. It has a protective function against impacts such as bullets, explosives, and blades, and in particular has a function of blocking bullets that give a strong impact to a limited area such as a high-speed armor-piercing bullet. In addition, the present embodiment provides a protective body that has these protective functions and further achieves uniform blocking performance at the point of impact and enables weight reduction.
図1は本発明の実施例1に係る防護板の斜視図、図2は図1に示した実施例1に係る防護板の断面図、図3は図1に示した実施例1に係る防護板のセラミックス球の配置図である。本実施例では、一例として弾丸対処用の防護板について説明する。
図1及び図2に示されるように、本実施例に係る防護板10は、裏面材として平板状の繊維強化複合材からなる基材層11と、表面材として前記基材層11上に複数の主セラミックス球12を配列し、隣接する該主セラミックス球12の間隙を補填するごとく、前記主セラミックス球12より小径の補助セラミックス球13を平面配列した複数種のセラミックス球12、13からなるセラミックス層15と、該セラミックス層15の表面を被覆する保持シールド16と、を有する多層構造となっている。この防護板10は、設置箇所に応じた形状、大きさのパーツ部材を形成し、このパーツ部材を車体、船体等に所定枚数だけ貼設して防護構造体を構成する。
1 is a perspective view of a protection plate according to
As shown in FIGS. 1 and 2, the
前記基材層11は、FRP(Fiber Reinforced Plastics)等の繊維強化複合材からなる。該複合材中に含有される強化繊維には高強度、高弾性率の防弾繊維を用いることができ、中でもアラミド繊維(例:ケブラー(登録商標)等)、高強度ポリエチレン繊維(例:スペクトラ、ダイニーマ(何れも登録商標)等)、ガラス繊維、炭素繊維、炭化ケイ素繊維などが好適である。また、繊維強化複合材のマトリックスには高強度、高靭性、高延性を有する高分子材料が好適に用いられ、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ABS樹脂その他のプラスチック材などが挙げられる。また、前記基材層11は、FRPと金属又は合金等の強度部材を積層した構造としても良い。
The
前記セラミックス層15は、複数の主セラミックス球12が相互に隣接して前記基材層11上に平面配列された第1のセラミックス層と、該第1のセラミックス層の片面側に、前記主セラミックス球12の間隙を補填するごとく配置された前記主セラミックス球12より小径の複数の補助セラミックス球13からなる第2のセラミックス層と、がセラミック層内に充填された固化材14により前記基材層11に固着された構造となっている。ここで、前記第2のセラミックス層は、前記第1のセラミックス層の片面側に複数層形成しても良いことは勿論である。
セラミックスは一般には陶磁器全体のことを言うが、ここでは工業的用途に用いられる工業用セラミックスとし、高い剛性及び硬さを有するものである。さらに、本実施例に用いるセラミックス球には、硬度、圧縮強度、曲げ強さの高い物質を用いることが好ましく、主体的に衝撃物の運動エネルギーを分散させる主セラミックス球12には、耐衝撃抵抗性に優れた窒化ケイ素(Si 3 N 4 )を用い、前記補助セラミックス球には安価な酸化アルミニウム(アルミナ;Al 2 O 3 )を用いる。
前記固化材14は、ウレタンゴム等の高弾性率を有する物質を用い、前記セラミックス球12、13の隙間に充填されてこれらを保持する。
The
Ceramics generally refers to the whole of ceramics, but here it is industrial ceramics used for industrial purposes, and has high rigidity and hardness. Furthermore, it is preferable to use a material having high hardness, compressive strength, and bending strength for the ceramic sphere used in this embodiment, and the main
The solidifying
図3(a)、(b)に前記主セラミックス球12と前記補助セラミックス球13の配置図の一例を示す。
図3(a)は、主セラミックス球12が縦方向及び横方向ともに整列するように配置し、4個の隣接する主セラミックス球の中心の凹み部、即ち主セラミックス球間の隙間に前記補助セラミックス球13を配置している。このとき、前記補助セラミックス球13を前記主セラミックス球12より小径とする。
また、別の実施例に係る配置図として、図3(b)に示すように、3個の隣接する主セラミックス球12が正三角形となるように配列するとともに、正三角形の中心の凹み部、即ち主セラミックス球間の隙間に前記補助セラミックス球13を配置する。このとき前記補助セラミックス球13を前記主セラミックス球12より小径とする。前記補助セラミックス球13の最も好適な大きさは、前記三角形の中心の凹み部に配置された補助セラミックス球13が、隣接する補助セラミックス球13と接するような径で、例えば、主セラミックス球12の径をR、補助セラミックス球13の径をrとすると、R=√3・rとなるように設定すると良い。
また、これらの実施例において、主セラミックス球12と補助セラミックス球13の材質を異ならせ、前記主セラミックス球12の主成分を窒化ケイ素とし、前記補助セラミックス球13の主成分をアルミナとする。
FIGS. 3A and 3B show examples of the layout of the main
FIG. 3A shows that the main
Further, as an arrangement diagram according to another embodiment, as shown in FIG. 3 (b), three adjacent main
Also, in these examples, the main
前記保持シールド16は、上記したような強化繊維にて形成された平織り織物等の織状体を少なくとも前記セラミックス層15の表出面に被覆して強固に接着した構成となっている。尚、強化繊維を網状にした網状体を用いても良い。
この保持シールド16は、防護板10の被弾時に前記セラミックス球12、13及びセラミックス球破片の散乱を防止する。また、防護板10の外周部近傍に被弾した場合におけるセラミックス球12、13の保持力が増大し、被弾点における阻止性能の均一化を図ることが可能となる。尚、前記保持シールド16は、前記防護板10の全体を被覆する構成としても良いことは勿論である。
The holding
The holding
本実施例の防護板10において、弾丸を被弾した時の防護板10に生じる現象について、図6を参照して説明する。弾丸25の運動エネルギーが大きいと、弾丸25は保持シールド16を突き破ってセラミックス層15、基材層11、内側層(不図示)の順に侵徹し、同時に破壊現象が発生する。図6に示されるように、着弾した弾丸は、まずセラミックス層15にて高硬度のセラミックス球12、13により弾身を破砕して弾丸25の運動エネルギーを分散させ、侵徹に対して抵抗するとともに、基材層11の変形により運動エネルギーを吸収して弾丸25を受け止める。
このように本実施例によれば、セラミックス層15を球状のセラミックスの集合体としているため、セラミックス層15の広範囲に衝撃が伝達されることなく被害領域が局所化し、近接被弾にも対処可能となる。
また、繊維強化複合材を利用した基材層11と、セラミックス層15との多層構造としているため防護板10の軽量化が可能であり、延いては、同質量の防護鋼板よりも防御効果が高くなる。
A phenomenon that occurs in the
As described above, according to the present embodiment, since the
Moreover, since the
また、本実施例の主たる効果として、主セラミックス球12の間隙に位置する部位に前記主セラミックス球12より小径の補助セラミックス13を配置しているため、被弾点における阻止性能の均一化を図ることが可能となる。また、前記補助セラミックス球13を前記主セラミックス球12より小径とすることにより、防護板10の肉厚を小さくすることができる。これは、主セラミックス球12の主な機能は衝撃物の運動エネルギーを分散させることにあり、前記主セラミックス球12より小径の補助セラミックス球13の主な機能は主セラミックス球12の間隙を補填し、補助的に運動エネルギーを分散させることにあるため、該補助セラミックス球13を小径とすることができるのである。
さらに、主体的に衝撃物の運動エネルギーを分散させる主セラミックス球12には、耐衝撃抵抗性に優れた窒化ケイ素を用い、前記補助セラミックス球13には安価なアルミナを用いることにより、防護性能を向上させるとともに、低コストとすることが可能となる。
また、前記固化材14を前記セラミックス球12、13の隙間に充填してこれらを固着することにより、被弾時に該セラミックス球12、13が散乱することなく保持力が増大する。
Further, as a main effect of the present embodiment, since the
Further, the main
Further, by filling the solidified
さらにまた、前記基材層11の表出面、即ち最も内側に位置する面に高靭性を有する金属部材若しくは合金部材からなる内側層(不図示)を貼設することが好ましい。この内側層の材質には、例えばアルミ合金、ステンレス、ジュラルミンその他の高強度鋼が適している。このように、内側層を設けることにより、被弾時にセラミックス層15及び基材層11のみでは弾丸の運動エネルギーに耐えられない場合に、この内側層がそれらを受け止め、確実に弾丸を阻止することができる。
Furthermore, it is preferable to paste an inner layer (not shown) made of a metal member or alloy member having high toughness on the exposed surface of the
次に、図4及び図5を参照して本実施例に係る防護板の製造方法につき説明する。
図4は本実施例1に係る防護板の製造方法を示すフロー図で、図5は防護板の製造方法の一工程を示す斜視図である。
まず振動台20上に製造する防護板の大きさ、形状に対応する成形治具21を設置する(S1)。該成形治具21は、図5に示されるように、例えば長方形の枠型となっており、防護板の厚み以上の高さを有するものとする。
さらに、前記成形治具21内に基材層11を敷設し(S2)、この基材層11上に主セラミックス球12及び補助セラミックス球13を配列して、第1のセラミックス層及び第2のセラミックス層を形成する(S3)。
Next, with reference to FIG.4 and FIG.5, it demonstrates about the manufacturing method of the guard plate based on a present Example.
FIG. 4 is a flowchart showing a method for manufacturing a protective plate according to the first embodiment, and FIG. 5 is a perspective view showing one step of the method for manufacturing the protective plate.
First, a forming
Further, the
そして、前記成形治具21内に固化材14を注入し(図5参照)、前記セラミックス球12、13の隙間に充填されるようにする(S4)。該セラミックス球12、13が埋入する程度に固化材14を注入したら、該固化材14が硬化する前に前記振動台20を作動させ、成形治具21ごと防護板10を振動させ、固化材14中に含有される気泡を除去する(S5)。
前記固化材14が硬化したら、防護板10を成形治具21から脱型し(S6)、保持シールド16を防護板10に被覆、接着する(S7)。
このように、本実施例では平面状に基材層11、セラミックス層15を積層して製造していくため、容易にセラミックス球12、13を配列でき、簡単に防護板10を製造することができる。また、固化材14を注入した後に振動を与えて脱気することにより、セラミックス球の保持力が高い防護板10を製造することができる。
Then, the solidifying
When the solidified
Thus, in this embodiment, since the
10 防護板
11 基材層
12 主セラミックス球
13 補助セラミックス球
14 固化材
15 セラミックス層
16 保持シールド
20 振動台
21 成形治具
DESCRIPTION OF
Claims (5)
裏面材として平板状の繊維強化複合材からなる基材層を配し、該基材層上に表面材としてセラミックス層が形成された防護体であって、
前記セラミックス層は、複数の主セラミックス球が相互に隣接して平面配列された第1のセラミックス層と、該第1のセラミックス層の片面側に、前記主セラミックス球の間隙を補填するごとく該主セラミックス球より小径の補助セラミックス球が複数配置された第2のセラミックス層と、がセラミックス層内に充填された弾性を有する固化材により前記基材層に固着された構造であるとともに、前記主セラミックス球が窒化ケイ素を主成分とし、前記補助セラミックス球がアルミナを主成分とすることを特徴とする防護体。 In the protective body formed of a multilayer structure consisting of different members,
A protective body in which a base material layer made of a flat fiber-reinforced composite material is arranged as a back material, and a ceramic layer is formed as a surface material on the base material layer,
The ceramic layer includes a first ceramic layer in which a plurality of main ceramic spheres are planarly arranged adjacent to each other, and the main ceramic sphere is filled with a gap between the main ceramic spheres on one side of the first ceramic layer. A second ceramic layer in which a plurality of auxiliary ceramic spheres having a diameter smaller than that of the ceramic sphere are arranged; and a structure in which the main ceramic is fixed to the base material layer by an elastic solidifying material filled in the ceramic layer. A protective body characterized in that the sphere has silicon nitride as a main component and the auxiliary ceramic sphere has alumina as a main component.
裏面材として平板状の繊維強化複合材からなる基材層を配し、該基材層に併せて設置した成形治具に倣わせて前記基材層上に窒化ケイ素を主成分とする、複数の主セラミックス球を配列し、隣接する該主セラミックス球の間隙を補填するごとく、前記主セラミックス球より小径で且つアルミナを主成分とする補助セラミックス球を配置し、前記成形治具内に流動化した固化材を注入して充填した後、該固化材の硬化前にこれらに振動を加えて固化材内部の気泡を除去し、該固化材の硬化後に前記成形治具から防護体を脱型させることを特徴とする防護体の製造方法。 In a method of manufacturing a protective body formed of a multilayer structure composed of different members,
A base material layer made of a flat fiber reinforced composite material is arranged as a back surface material, and a plurality of silicon nitrides as a main component are formed on the base material layer in accordance with a forming jig installed together with the base material layer. As the main ceramic spheres are arranged and the gap between the adjacent main ceramic spheres is filled, auxiliary ceramic spheres having a smaller diameter than the main ceramic spheres and mainly composed of alumina are arranged and fluidized in the forming jig. After injecting and filling the solidified material, before the solidified material is cured, vibration is applied to the solidified material to remove bubbles inside the solidified material, and after the solidified material is cured, the protective body is demolded from the molding jig. The manufacturing method of the protector characterized by the above-mentioned.
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