JP6685947B2 - 装甲車用の部材及び装甲車 - Google Patents

Description

本発明は、装甲車用の部材及び装甲車に関する。

装甲車は、車体を保護するための装甲が、車体の表面に設けられている。このような装甲車には、装甲の外側にも部材が設けられている場合がある。この部材は、装甲の作動を補助するための所定の機能が付与されている。このような部材としては、例えば、水陸両用車の前方に設けられた前方フラップが挙げられる。前方フラップは、装甲に対して可動する板状部材であり、水上航走時に開くことで、水上航走時における水陸両用車の推進を補助する。引用文献１には、前方フラップが設けられた水陸両用車が記載されている。従来、前方フラップなどの装甲の外側の部材として、金属材料が用いられている。

米国特許５７６５４９７号公報

このような部材は、装甲車の車体を保護するものではないが、装甲車が衝撃を受けた際にも、機能を維持することが求められる。機能を維持するためには、部材の表面に沿った方向への損傷を抑制する必要がある場合がある。例えば、前方フラップの損傷面積が大きい場合、適切に車両の推進を補助できなくなる。また、このような部材は、走行速度の向上のためなどの理由で、重量を抑制することが求められている。しかし、従来のような金属材料を用いた場合、重量を抑制しつつ表面に沿った方向への損傷を抑制することは困難である。すなわち、例えば表面に沿った方向への損傷を抑制するために高強度の金属材料を用いると、重量が増加するおそれがある。一方、軽量化のために軽い金属材料を用いた場合、強度が低下して、表面に沿った方向への損傷を抑制することができなくなるおそれがある。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、重量を抑制しつつ、表面に沿った方向への損傷を抑制する装甲車用の部材及び装甲車を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る装甲車用の部材は、装甲を備える装甲車に取付けられ、前記装甲の外側に設けられる装甲車用の部材であって、互いに交差する複数の繊維が平面方向に沿って配列した層である複数の繊維層が、前記平面方向に直交する積層方向に沿って積層される積層体と、前記積層方向に沿って、前記複数の繊維層の繊維の間に挿通される縦繊維と、を有する三次元複合層部を有する。

この装甲車用の部材は、三次元複合層部を有しているため、重量を抑制しつつ、装甲車に物体が衝突した場合に、表面に沿った方向への損傷を抑制することができる。

前記装甲車用の部材において、前記繊維層は、前記複数の繊維が互いに織り込まれた織物層であることが好ましい。この部材は、これにより、平面方向の強度をより向上させ、平面方向への損傷をより好適に抑制することができる。

前記装甲車用の部材において、前記平面方向に沿って隣接する前記縦繊維同士の中心間距離は、１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。この部材は、中心間距離を１ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることで、衝突物による部材の変形を抑制しつつ、平面方向の強度を適切に向上させることができる。

前記装甲車用の部材において、前記縦繊維は、前記繊維層の繊維と同じ材質及び外径であることが好ましい。この部材は、繊維の強度のバランスを適切にして、平面方向への損傷をより好適に抑制することができる。

前記装甲車用の部材は、前記積層方向に沿って貫通する複数の開口を有する枠体と、前記開口を覆う複数の前記三次元複合層部と、を有することが好ましい。この部材を用いると、修理する際のコストを削減することが可能となる。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る装甲車は、前記装甲車用の部材を、前記装甲の外側に配設することが好ましい。この装甲車は、重量を抑制しつつ、物体が衝突した場合に、平面方向への損傷を抑制することができる。

前記装甲車は、前記装甲車用の部材に接続され、前記装甲車用の部材を前記装甲に対して移動させる可動部を更に有することが好ましい。この装甲車は、可動する部材の変形を抑制することで、衝撃を受けた後でも、部材を適切に可動することができる。

前記装甲車は、前記装甲車用の部材が、前記装甲車が衝撃を受けた場合において前記平面方向の損傷を抑制する必要がある所定位置に配設されることが好ましい。この装甲車は、このような位置に三次元複合層部を有する部材を配設することで、平面方向の損傷を適切に抑制することができる。

前記装甲車は、水陸両用車であり、前記部材は、前記装甲車の前方に設けられた前方フラップであることが好ましい。この装甲車は、前方フラップが三次元複合層部を有することで、衝撃を受けた際にも、水上航行を適切に行うことができる。

本発明によれば、重量を抑制しつつ、表面に沿った方向に対する損傷を抑制することができる。

図１は、第１実施形態に係る装甲車の模式的な斜視図である。 図２は、第１実施形態に係る装甲車の側面図である。 図３は、第１実施形態に係る装甲車の側面図である。 図４は、第１実施形態に係る前方フラップの模式的な断面図である。 図５は、第１実施形態に係る前方フラップの模式的な断面図である。 図６は、第２実施形態に係る前方フラップの模式的な斜視図である。 図７は、第２実施形態に係る枠体の模式図である。 図８は、外部損傷領域と内部損傷領域との測定結果を示す表である。 図９は、ピッチが異なる三次元複合層部の残留強度を示すグラフである。

以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る装甲車の模式的な斜視図である。図２及び図３は、第１実施形態に係る装甲車の側面図である。図１に示すように、第１実施形態に係る装甲車１は、装甲１１が備えられた車両である。装甲１１は、装甲車１の車両本体１０を覆うように、車両本体１０の周囲に設けられる。装甲１１は、装甲車１に衝突する物体などから車両本体１０を保護するための板状の部材である。装甲１１は、例えば鋼鉄製の板である。装甲１１は、乗用車などの一般の車両の外装よりも強度が高く、例えば被弾した場合にも破損が抑制される程度の強度を有する。第１実施形態に係る装甲車１は、陸上及び水上を移動可能な水陸両用車である。ただし、装甲車１は、装甲１１が備えられた車両であれば、水陸両用車に限られない。

図１から図３に示すように、装甲車１は、車両本体１０と、装甲１１と、前方フラップ部１４Ａと、後方フラップ部１４Ｂと、車両本体１０の両側方の下部に設けられた走行装置２０と、を備える。車両本体１０には、水上航走モードで使用するプロペラ又はウォータジェットを備えた推進器（不図示）が設けられている。走行装置２０は、エンジンなどの駆動装置（不図示）により回転駆動されるスプロケット２１と、このスプロケット２１により回転駆動される履帯２２と、複数のスカート２３とを備える。スカート２３は、スプロケット２１及び履帯２２の外側（表面）を覆うように設けられる板状の部材である。スカート２３は、陸上走行時には、スプロケット２１の赤外線放射量を低減し、水上航走時には、履帯２２への水の巻き込みを抑制する。装甲車１は、車両本体１０の走行方向Ｆｒにおける前面の上部には、車窓１３が設けられており、この車窓１３から、車両本体１０内の運転者が外部を視認可能になっている。なお、走行方向Ｆｒは、装甲車１が前進走行する方向である。また、図１においては、履帯２２を有する走行装置２０によって車両本体１０を駆動する例について説明したが、履帯２２に代えてタイヤを有する走行装置を用いてもよい。

前方フラップ部１４Ａは、装甲１１の前面１１ａに取り付けられている。前面１１ａは、装甲車１の走行方向Ｆｒにおける装甲１１の前方側の表面である。前方フラップ部１４Ａは、下部フラップ１４１Ａと、上部フラップ１４２Ａと、ヒンジ１５Ａ、１７Ａと、支持部材１６Ａと、を有する。下部フラップ１４１Ａ及び上部フラップ１４２Ａは、板状の部材である。前方フラップ部１４Ａは、下部フラップ１４１Ａの一端部が、装甲１１の前面１１ａの下端部に固定されている。下部フラップ１４１Ａは、ヒンジ１５Ａを介して前面１１ａの下端部に取り付けられている。上部フラップ１４２Ａは、下部フラップ１４１Ａの他端部にヒンジ１７Ａを介して一端部が固定されている。前方フラップ部１４Ａは、支持部材１６Ａを介して、前面１１ａと表面１４１ａ、１４２ａとが所定の角度をなすように、前面１１ａに取付けられている。支持部材１６Ａは、装甲車１の走行方向Ｆｒに沿って伸縮可能に設けられる部材である。また、表面１４１ａは、下部フラップ１４１Ａの表面であり、表面１４２ａは、上部フラップ１４２Ａの表面である。

下部フラップ１４１Ａは、駆動部（不図示）によってヒンジ１５Ａを駆動して前面１１ａに対して表面１４１ａを回動可能に固定してもよく、また駆動部（不図示）によって支持部材１６Ａを駆動して前面１１ａに対して表面１４１ａを回動可能に固定してもよい。また、上部フラップ１４２Ａは、駆動部（不図示）によってヒンジ１７Ａを駆動して前面１１ａに対して表面１４２ａを回動可能に固定してもよい。すなわち、ヒンジ１５Ａ、１７Ａ及び支持部材１６Ａは、前方フラップ部１４Ａを装甲１１に対して移動させる可動部として機能する。また、詳しくは後述するが、下部フラップ１４１Ａと上部フラップ１４２Ａとは、同様の構造を有する板状部材である。下部フラップ１４１Ａと上部フラップ１４２Ａとを互いに区別しない場合は、前方フラップ１４０Ａと記載する。また、前方フラップ１４０Ａの表面、すなわち表面１４１ａと表面１４２ａとを互いに区別しない場合、表面１４ａと記載する。

後方フラップ部１４Ｂは、装甲１１の後面１１ｂに設けられている。後面１１ｂは、装甲車１の走行方向Ｆｒにおける装甲１１の後方側の表面である。後方フラップ部１４Ｂは、後方フラップ１４０Ｂと、ヒンジ１５Ｂと、支持部材１６Ｂとを有する。後方フラップ１４０Ｂは、表面１４ｂを有する板状の部材である。後方フラップ部１４Ｂは、後面１１ｂに対して後方フラップ１４０Ｂの表面１４ｂが傾斜するように、ヒンジ１５Ｂを介して後面１１ｂの下端部に取り付けられている。後方フラップ部１４Ｂは、支持部材１６Ｂを介して、表面１４ｂと後面１１ｂとが所定の角度をなすように取り付けられている。支持部材１６Ｂは、装甲１１の下端部に一端が固定された伸縮可能な部材である。

後方フラップ部１４Ｂは、ヒンジ１５Ｂを介して、後面１１ｂに対して相対的に回動可能に固定されている。後方フラップ部１４Ｂは、固定部材（不図示）によって後面１１ｂに固定可能に構成されている。なお、後方フラップ部１４Ｂは、駆動部（不図示）によってヒンジ１５Ｂを駆動して後面１１ｂに対して表面１４ｂを回動可能に固定してもよく、また駆動部（不図示）によって支持部材１６Ｂを駆動して後面１１ｂに対して表面１４ｂを回動可能に固定してもよい。すなわち、ヒンジ１５Ｂ及び支持部材１６Ｂは、後方フラップ部１４Ｂを装甲１１に対して移動させる可動部として機能する。

図２及び図３は、前方フラップ部１４Ａ及び後方フラップ部１４Ｂを移動させた場合の一例を示している。装甲車１は、例えば陸上走行時には、図２に示すように、前方フラップ１４０Ａの表面１４ａと後方フラップ１４０Ｂの表面１４ｂとを、装甲１１の表面に対向、より詳しくは接触させる。具体的には、装甲車１は、陸上走行時に、下部フラップ１４１Ａの表面１４１ａを、装甲１１の前面１１ａに接触させ、上部フラップ１４２Ａの表面１４２ａを装甲１１の斜面１１ｄに接触させる。斜面１１ｄは、前面１１ａよりも上方に設けられた装甲１１の表面である。また、装甲車１は、陸上走行時に、後方フラップ１４０Ｂの表面１４ｂを、装甲１１の後面１１ｂに接触させる。支持部材１６Ａは、車両本体１１の前面１１ａに設けられた収容空間（不図示）に収容可能であり、支持部材１６Ｂは、車両本体１１の後面１１ｂに設けられた収容空間（不図示）に収容可能である。このように、装甲車１は、相互に折り畳み可能な下部フラップ１４１Ａ及び上部フラップ１４２Ａによって、前方フラップ部１４Ａを折り畳み可能に構成することにより、水上から陸地に上陸した際に、前方フラップ部１４Ａを装甲１１にコンパクトに固定することが可能となる。そして、装甲車１は、後方フラップ部１４Ｂも同様に装甲１１に対してコンパクトに固定することが可能となる。

装甲車１は、例えば水上航走時には、図３に示すように、前方フラップ１４０Ａの表面１４ａと後方フラップ１４０Ｂの表面１４ｂとを、装甲１１の表面から離間させる。具体的には、装甲車１は、水上航走時に、下部フラップ１４１Ａの表面１４１ａを、装甲１１の前面１１ａから離間させ、表面１４１ａと前面１１ａとが所定の角度を有する位置で固定する。そして、装甲車１は、水上航走時に、上部フラップ１４２Ａの表面１４２ａを、装甲１１の斜面１１ｄから離間させ、表面１４２ａと斜面１１ｄとが所定の角度を有する位置で固定する。また、装甲車１は、水上航走時に、後方フラップ１４０Ｂの表面１４ｂを、装甲１１の後面１１ｂから離間させ、表面１４ｂと後面１１ｂとが所定の角度を有する位置で固定する。このような状態においても、図３に示すように、前方フラップ１４０Ａの表面１４ａと後方フラップ１４０Ｂの表面１４ｂとは、装甲１１の表面から離間しているが、装甲１１の表面とは対向している。装甲車１は、このように前方フラップ１４０Ａと後方フラップ１４０Ｂとを装甲１１の表面から離間させた状態で固定することにより、水上の波を整流して、適切に水上を航走することが可能となる。

以上説明した前方フラップ１４０Ａは、装甲１１よりも外側に設けられる装甲車１用の部材であるということができる。前方フラップ１４０Ａの表面１４ａは、装甲１１の表面である前面１１ａと対向している。また、前方フラップ１４０Ａは、ヒンジ１５Ａ、１７Ａ及び支持部材１６Ａに接続され、これらにより、装甲１１に対して移動可能となっている。同様に、後方フラップ１４０Ｂも、装甲１１よりも外側に設けられる装甲車１用の部材であるということができる。後方フラップ１４０Ｂの表面１４ｂは、装甲１１の表面である後面１１ｂと対向している。また、後方フラップ１４０Ｂは、ヒンジ１５Ｂ及び支持部材１６Ｂに接続され、これらにより装甲１１に対して移動可能となっている。

次に、前方フラップ１４０Ａの構造について詳細に説明する。図４及び図５は、第１実施形態に係る前方フラップの模式的な断面図である。図４に示すように、前方フラップ１４０Ａの表面１４ａと平行な方向を、Ｘ方向とし、表面１４ａに平行であってＸ方向と直交する方向を、Ｙ方向とする。また、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向、すなわち表面１４ａに交差する方向を、Ｚ方向とする。すなわち、Ｘ方向及びＹ方向を含む表面１４ａに平行な方向が、平面方向である。また、Ｚ方向は、平面方向に交差（直交）する方向であり、後述する繊維層３６が積層する方向である積層方向となる。

図４は、Ｙ方向が紙面に垂直な方向となる向きから見た断面図である。図５は、Ｚ方向が紙面と垂直な方向となる向きから見た断面図である。図４に示すように、前方フラップ１４０Ａは、三次元複合層部３０を有する。三次元複合層部３０は、積層体３２と、縦繊維としての縦繊維３４と、接合部３５と、を有する。

図４に示すように、積層体３２は、複数の繊維層３６がＺ方向（積層方向）に沿って積層された積層体である。繊維層３６は、互いに交差する複数の繊維が平面方向に沿って配列した層である。より具体的には、繊維層３６は、複数のＸ繊維３８と複数のＹ繊維３９とを有する。Ｘ繊維３８は、Ｘ方向に沿って延在する繊維である。複数のＸ繊維３８は、方向Ｙに並んでいる（図５を参照）。Ｙ繊維３９は、Ｙ方向に沿って延在する繊維である。複数のＹ繊維３９は、Ｘ方向に並んでいる。Ｘ繊維３８とＹ繊維３９とは、互いに交差しており、より詳しくは、互いに織り込まれている。織り込まれるとは、例えば、Ｘ方向に沿って隣接する２つのＹ繊維３９のうち、一方のＹ繊維３９は、あるＸ繊維３８よりもＺ方向に沿った上側に位置しているのに対し、他方のＹ繊維３９は、同じＸ繊維３８よりもＺ方向に沿った下側に位置している。すなわち、Ｘ繊維３８とＹ繊維３９とは、互いに交錯している。ただし、繊維層３６は、Ｘ繊維３８とＹ繊維３９とがこのように交互に織り込まれた平織されていなくてもよく、Ｘ繊維３８とＹ繊維３９とが交差するように設けられていればよい。例えば、繊維層３６は、Ｘ繊維３８とＹ繊維３９とが、綾織や朱子織されていてもよい。

Ｘ繊維３８は、繊維の材質が炭素である炭素繊維（Carbon Fiber）であるが、材質は炭素に限られず、ガラス繊維であってもよい。また、Ｘ繊維３８は、複数の繊維を撚って（捩り合わせて）一本の糸としたものである。また、Ｘ繊維３８は、外径が、例えば３ｍｍ以上６ｍｍ以下である。Ｙ繊維３９は、Ｘ繊維３８と同じ材質及び外径であることが好ましい。また、Ｙ繊維３９は、Ｘ繊維３８と同様に、複数の繊維を撚って一本の糸としたものであることが好ましい。

このように、繊維層３６は、互いに交差する複数のＸ繊維３８及びＹ繊維３９が平面方向に沿って配列した層であり、表面が平面方向に沿うシート状の部材である。そして、積層体３２は、この繊維層３６が、Ｚ方向に複数積層されて構成される。

図４及び図５に示すように、縦繊維３４は、Ｚ方向に沿って、複数の繊維層３６の平面方向に沿って並んだ繊維の間に挿通される糸である。縦繊維３４は、Ｚ方向に沿って、Ｙ方向に並んだＸ繊維３８同士の間及びＸ方向に沿って並んだＹ繊維３９同士の間を、複数の繊維層３６にわたって貫通している。そして、縦繊維３４は、複数の繊維層３６にわたって繊維の間を貫通しながら、所定のピッチで蛇行してＸ方向に沿って延在している。言い換えれば、縦繊維３４は、積層体３２の内部の箇所では、並んだ２本のＸ繊維３８と並んだ２本のＹ繊維３９とで囲われた隙間を、複数の繊維層３６にわたって貫通しながら、Ｚ方向に沿って延在する。そして、縦繊維３４は、積層体３２よりも外側の箇所では、Ｚ方向から折り返して、Ｘ方向に所定距離だけ延在し、再度Ｚ方向に折り返して積層体３２の内部を延在する。

さらに詳しくは、縦繊維３４は、箇所３４Ａから箇所３４Ｂまで、並んだ２本のＸ繊維３８と並んだ２本のＹ繊維３９とで囲われた隙間を、複数の繊維層３６にわたって貫通しながら、Ｚ方向に沿って延在する。箇所３４Ａは、積層体３２の背面１４ｃ側の表面より外側の箇所であり、箇所３４Ｂは、積層体３２の表面１４ａ側の表面より外側の箇所である。また、背面１４ｃは、前方フラップ１４０Ａの表面１４ａと反対側の表面である。そして、縦繊維３４は、箇所３４Ｂから箇所３４Ｃまで、Ｘ方向に沿って積層体３２の表面１４ａ側の表面の外側を延在する。箇所３４Ｃは、積層体３２の表面１４ａ側の表面より外側の箇所であり、箇所３４ＢよりもＸ方向に沿って離れた箇所である。縦繊維３４は、箇所３４Ｃから箇所３４Ｄまで、並んだ２本のＸ繊維３８と並んだ２本のＹ繊維３９とで囲われた隙間を、複数の繊維層３６にわたって貫通しながらＺ方向に沿って延在する。箇所３４Ｄは、積層体３２の背面１４ｃ側の表面より外側の箇所であり、箇所３４ＡよりもＸ方向に沿って離れた箇所である。縦繊維３４は、箇所３４Ｄから、Ｘ方向に沿って離間する次の箇所３４Ａまで、積層体３２の背面１４ｃ側の表面の外側をＸ方向に沿って延在する。縦繊維３４は、箇所３４Ａから箇所３４Ｄまでの蛇行を繰り返して、Ｘ方向に沿って延びている。

また、三次元複合層部３０は、複数の縦繊維３４を有している。図５に示すように、複数の縦繊維３４は、Ｙ方向に並んでいる。なお、縦繊維３４は、Ｘ方向ではなくＹ方向に沿って蛇行し、複数がＸ方向に並んでいてもよい。また、前方フラップ部１４Ａは、一本の縦繊維３４が、Ｘ繊維３８同士の間及びＹ繊維３９同士の間をＺ方向に沿って貫通しつつ、Ｘ方向及びＹ方向に沿って蛇行していてもよい。

縦繊維３４は、Ｘ繊維３８及びＹ繊維３９と同じ材質及び外径であることが好ましい。また、縦繊維３４は、Ｘ繊維３８と同様に、複数の繊維を撚って一本の糸としたものであることが好ましい。このように、縦繊維３４は、材質及び外径が、Ｘ繊維３８及びＹ繊維３９と同じであり、強度がＸ繊維３８及びＹ繊維３９と同じとなる。また、縦繊維３４は、Ｘ方向に沿ったピッチＤ１が、１ｍｍ以上５ｍｍ以下となるように、Ｙ方向に沿って蛇行している。ピッチＤ１は、Ｘ方向に沿って隣接する縦繊維３４の中心Ｃ同士間の距離である。さらに詳しくは、ピッチＤ１は、積層体３２の内部の領域において、折り返されることによりＸ方向に沿って隣接することとなった縦繊維３４の中心Ｃ同士の間の距離である。言い換えれば、ピッチＤ１は、縦繊維３４の、積層体３２の外側で延在する長さ（箇所３４Ｂから箇所３４Ｃまでの長さ、及び箇所３４Ｄから箇所３４Ａまでの長さ）に相当する。ピッチＤ１は、３ｍｍ以上５ｍｍ以下であることがより好ましい。

また、複数の縦繊維３４は、Ｙ方向に沿ったピッチＤ２が、１ｍｍ以上５ｍｍ以下となるように、Ｙ方向に沿って配列している。ピッチＤ２は、Ｙ方向に沿って隣接する縦繊維３４の中心同士間の距離である。ピッチＤ２は、３ｍｍ以上５ｍｍ以下であることがより好ましい。本実施形態において、ピッチＤ２は、ピッチＤ１と長さが同一であることが好ましい。なお、図５に示すように、縦繊維３４は、２つのＹ繊維３９毎にＸ方向に沿って折り返されており、複数の縦繊維３４は、２つのＸ繊維３８毎にＹ方向に沿って配列している。ただし、これは一例であり、ピッチＤ１、Ｄ２が所定の長さであればよい。

接合部３５は、Ｘ繊維３８、Ｙ繊維３９、及び縦繊維３４の表面や各繊維同士の間に充填されている。接合部３５は、例えば樹脂であり、Ｘ繊維３８、Ｙ繊維３９、及び縦繊維３４同士を接合している。三次元複合層部３０は、炭素繊維であるＸ繊維３８、Ｙ繊維３９、及び縦繊維３４に、樹脂である接合部３５を含浸して形成される炭素繊維強化プラスチック（Carbon Fiber Reinforced Plastics）である。

前方フラップ１４０Ａは、このような構造の三次元複合層部３０で構成される。すなわち、前方フラップ部１４Ａは、三次元複合層部３０で構成される板状部材の下部フラップ１４１Ａと、三次元複合層部３０で構成される板状部材の上部フラップ１４２Ａとを有する。前方フラップ部１４０Ａは、三次元複合層部３０の平面方向に沿った表面（表面１４ａ）が、装甲の表面と対向する。言い換えれば、前方フラップ部１４０Ａは、三次元複合層部３０の平面方向に沿った表面（表面１４ａ）が、装甲車１に向かってくる物体の進行方向に交差した方向となるように、装甲車１に取付けられている。なお、前方フラップ１４０Ａは、三次元複合層部３０の表面に、表面処理を施した表面層を更に有していてもよい。

以上説明したように、三次元複合層部３０は、前方フラップ１４０Ａの材料として用いられる。前方フラップ１４０Ａは、走行性能の向上のため、軽量であることが求められている。また、前方フラップ１４０Ａは、装甲１１よりも外側に設けられているため、装甲車１に向かってくる物体が衝突する可能性がある。装甲車１は、このような衝突物による衝撃から、装甲１１によって車両本体１０を保護するが、前方フラップ１４０Ａが車両本体１０を保護する必要はない。そのため、装甲車１は、衝突物が、前方フラップ１４０ＡをＺ方向に沿って貫通して、装甲１１に衝突することを許容する。しかし、装甲車１は、前方フラップ１４０Ａの貫通する面積（平面方向に沿った貫通穴の面積）が大きいと、水上の波を適切に整流することができず、水上航走を適切に行うことができなくなるおそれがある。従って、前方フラップ１４０Ａは、Ｚ方向（積層方向）に沿った損傷を許容する一方、平面方向に沿った損傷を抑制する必要がある。言い換えれば、前方フラップ１４０Ａは、Ｚ方向（積層方向）に沿った損傷よりも、平面方向に沿った損傷をより抑制する必要がある。

また、前方フラップ１４０Ａは、Ｚ方向（積層方向）に沿った強度を高くし過ぎず、適切な強度に保つことが好ましい。Ｚ方向（積層方向）に沿った強度が高くなり過ぎると、前方フラップ１４０Ａは、衝突物により貫通穴が形成されず、衝突物の衝撃により変形する。前方フラップ１４０Ａは、変形が大きくなると、装甲１１に対して適切に移動できず、水上航走を適切に補助できなくなるおそれがある。従って、前方フラップ１４０Ａは、Ｚ方向（積層方向）に沿った損傷よりも、平面方向に沿った損傷をより抑制して、物体が衝突した場合に、変形を抑制しつつ、面積が小さい貫通穴が開口することが好ましい。

第１実施形態に係る前方フラップ１４０Ａは、繊維で構成される三次元複合層部３０を有することで、重量を抑制することができる。三次元複合層部３０を用いると、例えばアルミニウム合金に対して、重量を約２０％低減することができる。また、三次元複合層部３０は、縦繊維３４によりＺ方向（積層方向）に沿った強度を保ちつつ、繊維層３６により平面方向に沿った強度を保っている。さらに、三次元複合層部３０は、縦繊維３４を繊維層３６の繊維間に挿通して積層体３２を結束することで、積層体３２の平面方向の強度をより高くしている。これにより、三次元複合層部３０は、平面方向に沿った強度を、Ｚ方向（積層方向）に沿った強度より適切に高くしている。そして、前方フラップ１４０Ａは、表面１４ａが装甲１１の表面と対向しており、言い換えれば、三次元複合層部３０の平面方向が装甲１１の表面と対向している。また言い換えれば、前方フラップ１４０Ａは、表面１４ａが、装甲車１に向かってくる物体の進行方向に交差した方向となっている。従って、前方フラップ１４０Ａは、Ｚ方向（積層方向）が衝突物の進行方向に沿った方向となり、平面方向が衝突物による貫通穴が広がる面積方向となる。前方フラップ１４０Ａは、このように配置されているため、衝突物による平面方向に沿った損傷を抑制することで、貫通穴の面積が大きくなることを抑制する。このように、前方フラップ１４０Ａは、三次元複合層部３０を有することで、重量を抑制しつつ、平面方向に沿った損傷を抑制することができる。

なお、本実施形態では、三次元複合層部３０を備える装甲車１の部材として、前方フラップ部１４Ａを例に説明したが、三次元複合層部３０を備える装甲車１の部材は、前方フラップ部１４Ａに限られない。例えば、三次元複合層部３０を備える装甲車１の部材は、後方フラップ１４０Ｂやスカート２３であってもよい。三次元複合層部３０を備える装甲車１の部材は、装甲１１の外側に設けられるものであれば、任意である。特に、部材の平面方向に沿った表面が走行１１の表面に対向して設けられる場合は、部材の平面方向に沿った表面が飛来物の進行方向に対し交差することが多くなるので、平面方向に沿った損傷を抑制する上で有利である。ここでの装甲１１の外側に設けられた部材とは、装甲１１以外の部材であって装甲車１の表面に露出している部材を指す。さらに言えば、装甲１１の外側に設けられた部材とは、装甲１１の外側であって装甲１１に重畳する箇所に設けられた部材や、装甲１１の外側であって装甲１１が設けられていない箇所、すなわち装甲１１に重畳しない箇所に設けられた部材である。装甲１１に重畳する箇所に設けられた部材としては、前方フラップ１４Ａ及び後方フラップ１４０Ｂなどが該当し、装甲１１に重畳しない箇所に設けられた部材としては、スカート２３などが該当する。

また、三次元複合層部３０を備える装甲車１の部材は、Ｚ方向（積層方向）に沿った損傷よりも、平面方向に沿った損傷をより抑制する必要がある箇所に設けられることが好ましい。言い換えれば、装甲車１は、衝撃を受けた場合において平面方向の損傷を抑制する必要がある所定位置に、この部材が配設されることが好ましい。平面方向に沿った損傷をより抑制する必要がある箇所とは、車両本体１０を保護する必要がない箇所であり、前方フラップ部１４Ａの他には、例えば後方フラップ部１４Ｂが有する後方フラップ１４０Ｂや、スカート２３が該当する。また、平面方向に沿った損傷をより抑制する必要がある箇所でないものは、例えば装甲１１が該当する。装甲１１は、車両本体１０を保護するため、貫通を抑制する必要がある。すなわち、装甲１１は、平面方向に沿った損傷よりも、Ｚ方向（積層方向）に沿った損傷を抑制する必要がある。

以上説明したように、第１実施形態に係る装甲車１用の部材（上記の例では前方フラップ１４０Ａ）は、装甲１１を備える装甲車１に取付けられ、装甲１１の外側に設けられる。この部材は、三次元複合層部３０を有する。三次元複合層部３０は、積層体３２と縦繊維３４とを有する。積層体３２は、複数の繊維層３６が積層方向（Ｚ方向）に沿って積層されている。繊維層３６は、互いに交差する複数の繊維（Ｘ繊維３８及びＹ繊維３９）が平面方向に沿って配列した層である。縦繊維３４は、積層方向に沿って、複数の繊維層３６の繊維（Ｘ繊維３８同士及びＹ繊維３９同士）の間に挿通される。この部材は、三次元複合層部３０を有しているため、重量を抑制しつつ、例えば被弾など、装甲車１に物体が衝突した場合に、表面に沿った方向（平面方向）への損傷を抑制することができる。

また、繊維層３６は、複数の繊維（Ｘ繊維３８及びＹ繊維３９）が互いに織り込まれた織物層である。これにより、この部材は、平面方向の強度をより向上させ、平面方向への損傷をより好適に抑制することができる。

また、平面方向に沿って隣接する縦繊維３４同士の中心間距離（ピッチＤ１及びピッチＤ２）は、１ｍｍ以上５ｍｍ以下である。この部材は、縦繊維３４同士の中心間距離を５ｍｍ以下とすることで、積層体３２の結束力を強くして平面方向の強度を適切に向上させることができる。さらに、この部材は、縦繊維３４同士の中心間距離を５ｍｍ以下とすることで、衝突物によって貫通穴が空いた場合においても、強度を好適な範囲に維持することができる。また、この部材は、縦繊維３４同士の中心間距離を１ｍｍ以上とすることで、積層方向（Ｚ方向）の強度が高くなり過ぎることを抑制して、衝突物による部材の変形を抑制している。また、この部材は、縦繊維３４同士の中心間距離を１ｍｍ以上とすることで、製造が困難となることを抑制する。なお、部材は、縦繊維３４同士の中心間距離を３ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることがより好ましい。中心間距離を３ｍｍ以上とすることで、衝突物による部材の変形を抑制しつつ、製造をより容易にすることが可能となる。

また、縦繊維３４は、繊維層３２が有する繊維（Ｘ繊維３８及びＹ繊維３９）と同じ材質及び外径である。これにより、この部材は、各繊維の強度のバランスを適切にして、平面方向への損傷をより好適に抑制することができる。

また、第１実施形態に係る装甲車１は、上記部材（上記の例では前方フラップ１４０Ａ）を、装甲１１の外側に配設する。これにより、装甲車１は、重量を抑制しつつ、物体が衝突した場合に、平面方向への損傷を抑制することができる。

また、装甲車１は、上記部材に接続され、この部材を装甲１１に対して移動させる可動部（上記の例ではヒンジ１５Ａ、１７Ａ及び支持部材１６Ａ）を更に有する。この装甲車１は、この部材を可動部により移動させることで、走行などを適切に行っている。そして、このような部材は、変形した場合、適切に可動することができなくなるおそれがある。しかし、この可動する部材は、三次元複合層部３０を有するため、Ｚ方向（積層方向）に沿った損傷よりも、平面方向に沿った損傷をより抑制することができる。従って、この部材は、物体が衝突した場合にも、面積が小さい貫通穴が開口することで衝撃を吸収し、変形を抑制する。このように、この装甲車１は、可動する部材の変形を抑制することで、衝撃を受けた後でも、部材を適切に可動することができる。

また、装甲車１は、衝撃を受けた場合において平面方向の損傷を抑制する必要がある所定位置に、この部材を配設する。装甲車１は、このような位置に三次元複合層部３０を有する部材を配設することで、平面方向の損傷を適切に抑制することができる。

また、装甲車１は、水陸両用車であり、部材は、装甲車１の前方に設けられた前方フラップ１４０Ａである。この装甲車１は、前方フラップ１４０Ａが三次元複合層部３０を有することで、衝撃を受けた際にも、水上航行を適切に行うことができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る装甲車１は、前方フラップ１４０Ａａの構造が第１実施形態とは異なる。第２実施形態において第１実施形態と構成が共通する箇所は、説明を省略する。

図６は、第２実施形態に係る前方フラップの模式的な斜視図である。図６に示すように、第２実施形態に係る前方フラップ１４０Ａａは、複数の三次元複合層部３０と、枠体５０とを有する。

図７は、第２実施形態に係る枠体の模式図である。図７に示すように、枠体５０は、外枠部５２と、Ｘ骨部５４と、Ｙ骨部５６とを有する。外枠部５２は、Ｘ枠部５２Ａ、５２ＡとＹ枠部５２Ｂ、５２Ｂとを有する。Ｘ枠部５２Ａは、Ｘ方向に沿って延在する柱状の部材であり、２つがＹ方向に沿って互いに対向している。Ｙ枠部５２Ｂは、Ｙ方向に沿って延在する柱状の部材であり、２つがＸ方向に沿って互いに対向している。Ｘ枠部５２ＡとＹ枠部５２Ｂとは、端部が互いに接続されており、矩形の四辺を構成している。外枠部５２は、Ｘ枠部５２ＡとＹ枠部５２Ｂとの内側の領域が開口している。

Ｘ骨部５４は、一方の端部が一方のＹ枠部５２Ｂに接続され、他方の端部が他方のＹ枠部５２Ｂに接続されている。Ｘ骨部５４は、一方の端部から他方の端部まで、Ｘ枠部５２ＡとＹ枠部５２Ｂとの内側の領域を、Ｘ方向に沿って延在している。図７の例では、Ｘ骨部５４は、複数がＹ方向に沿って配列している。Ｙ骨部５６は、一方の端部が一方のＸ枠部５２Ａに接続され、他方の端部が他方のＸ枠部５２Ａに接続されている。Ｙ骨部５６は、一方の端部から他方の端部まで、Ｘ枠部５２ＡとＹ枠部５２Ｂとの内側の領域を、Ｙ方向に沿って延在している。図７の例では、Ｙ骨部５６は、複数がＸ方向に沿って配列している。

枠体５０は、外枠部５２、Ｘ骨部５４、及びＹ骨部５６同士で囲まれる領域が開口５８として開口している。開口５８は、Ｚ方向（積層方向）に沿って貫通している。すなわち、枠体５０は、積層方向に沿って貫通する複数の開口５８を有する。枠体５０は、積層体３２と接合部３５によって構成されている。すなわち、枠体５０は、三次元複合層部３０に対し縦繊維３４が除かれた構造となっている。ただし、枠体５０の構造は任意であり、三次元複合層部３０と同様の構造であってもよく、また、合金製であってもよい。

複数の三次元複合層部３０は、この枠体５０の開口５８を覆うように、例えばねじ６０により、枠体５０に取付けられる。複数の三次元複合層部３０は、枠体５０の表面を、Ｘ方向及びＹ方向に沿って配列しているが、配列の仕方や数は、任意である。なお、複数の三次元複合層部３０の枠体５０と反対側の表面に、例えばチタン製の板材を配設してもよい。

このように、第２実施形態に係る部材（ここでは前方フラップ１４０Ａａ）は、積層方向に沿って貫通する複数の開口５８を有する枠体５０と、開口５８を覆う複数の三次元複合層部３０とを有する。この部材は、複数の三次元複合層部３０を有するため、複数のうち一部に貫通穴が開口した場合に、この一部だけを取り換えることで、部材を修理することができる。従って、第２実施形態に係る部材を用いると、修理する際のコストを削減することが可能となる。

（実施例１）
次に、実施例１について説明する。実施例１では、第１実施形態の三次元複合層部３０に対し、物体を衝突させて、外部損傷領域と内部損傷領域とを測定した。外部損傷領域とは、貫通穴が開口した領域である。内部損傷領域とは、貫通穴は開口していないが損傷が生じた領域である。実施例１の三次元複合層部３０は、ピッチＤ１、Ｄ２を３ｍｍとした。また、比較例１及び比較例２に係る部材についても、同様の条件で物体を衝突させ、外部損傷領域と内部損傷領域とを測定した。比較例１の部材は、複数のＸ繊維３８を接合部３５で接合した板状部材である。すなわち、比較例１の部材は、繊維が一方向に沿ってのみ延在する板状部材である。また、比較例２の部材は、積層体３２を接合部３５で接合した板状部材である。すなわち、比較例２の部材は、繊維が二方向に沿って延在する板状部材である。一方、実施例１の三次元複合層部３０は、繊維が三方向に沿って延在する板状部材である。

図８は、外部損傷領域と内部損傷領域との測定結果を示す表である。図８に示すように、実施例１の外部損傷領域は、２９×３０ｍｍであった。すなわち、実施例１の外部損傷領域は、Ｘ方向に２９ｍｍの長さであり、Ｙ方向に３０ｍｍの長さであった。また、実施例１の内部損傷領域は、４２×５９ｍｍであった。すなわち、実施例１の外部損傷領域は、Ｘ方向に４２ｍｍの長さであり、Ｙ方向に５９ｍｍの長さであった。一方、比較例１の外部損傷領域及び内部損傷領域は、７８×１３３ｍｍであった。そして、比較例２の外部損傷領域は、５５×３１ｍｍであり、内部損傷領域は、５７×６４ｍｍであった。実施例１のように三次元複合層部３０を用いると、損傷領域の面積が大きくなることを抑制することが分かる。

（実施例２）
次に、実施例２について説明する。実施例２では、ピッチＤ１、Ｄ２が異なる第１実施形態の三次元複合層部３０に対して、貫通穴を開口させ、貫通穴が開口した後の強度（残留強度）を計測した。

図９は、ピッチが異なる三次元複合層部の残留強度を示すグラフである。図９の横軸は、縦繊維３４のピッチＤ１、Ｄ２であり、縦軸は、貫通穴が開口した後の残留強度（ＭＰａ）である。図９のポイントＰ１に示すように、ピッチＤ１及びＤ２が３ｍｍの場合、残留強度は２０１ＭＰａであった。また、ポイントＰ２に示すように、ピッチＤ１及びＤ２が６ｍｍの場合、残留強度は１０７．８ＭＰａであった。また、ポイントＰ３に示すように、ピッチＤ１及びＤ２が９ｍｍの場合、残留強度は８４．４ＭＰａであった。線分Ｌ１は、このポイントＰ１からＰ３の近似線であり、各ピッチ毎の残留強度の推定値を示す。また、線分Ｌ２は、アルミニウム合金の、貫通穴の開口する前の無損傷自体での降伏応力を示す。線分Ｌ２に示すように、アルミニウム合金の降伏応力は、１２５ＭＰａである。

図９に示すように、三次元複合層部３０は、ピッチＤ１、Ｄ２が５ｍｍ以下である場合に、貫通穴が開口したとしても、無損傷のアルミニウム合金以上の強度を保持することができる。従って、三次元複合層部３０は、ピッチＤ１、Ｄ２が５ｍｍ以下であることが好ましいことが分かる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

１ 装甲車
１０ 車両本体
１１ 装甲
１１ａ 前面
１４ａ、１４ｂ 表面
１４Ａ 前方フラップ部
１４Ｂ 後方フラップ部
２３ スカート
３０ 三次元複合層部
３２ 積層体
３４ 縦繊維
３５ 接合部
３６ 繊維層
３８ Ｘ繊維
３９ Ｙ繊維
１４０Ａ 前方フラップ（部材）
１４０Ｂ 後方フラップ
１４１Ａ 下部フラップ
１４２Ａ 上部フラップ

Claims (9)

1. 装甲を備える水陸両用車である装甲車に取付けられ、前記装甲の外側に設けられる装甲車用の部材であって、
   互いに交差する複数の繊維が平面方向に沿って配列した層である複数の繊維層が、前記平面方向に直交する積層方向に沿って積層される積層体と、
   前記積層方向に沿って、前記複数の繊維層の繊維の間に挿通される縦繊維と、
   を有する三次元複合層部を有し、
   前記部材は、前記装甲車の水上航行を補助するフラップであり、一方の表面から他方の表面にわたって、前記三次元複合層部が形成されている、
   装甲車用の部材。
2. 前記繊維層は、前記複数の繊維が互いに織り込まれた織物層である、請求項１に記載の装甲車用の部材。
3. 前記平面方向に沿って隣接する前記縦繊維同士の中心間距離は、１ｍｍ以上５ｍｍ以下である、請求項１又は請求項２に記載の装甲車用の部材。
4. 前記縦繊維は、前記繊維層の繊維と同じ材質及び外径である、請求項３に記載の装甲車用の部材。
5. 前記積層方向に沿って貫通する複数の開口を有する枠体と、
   前記開口を覆う複数の前記三次元複合層部と、を有する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の装甲車用の部材。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の装甲車用の部材を、前記装甲の外側に配設した装甲車。
7. 前記装甲車用の部材に接続され、前記装甲車用の部材を前記装甲に対して移動させる可動部を更に有する、請求項６に記載の装甲車。
8. 前記装甲車用の部材が、前記装甲車が衝撃を受けた場合において前記平面方向の損傷を抑制する必要がある所定位置に配設される、請求項６又は請求項７に記載の装甲車。
9. 前記部材は、前記装甲車の前方に設けられた前方フラップである、請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の装甲車。
   

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