JPH09189499A - 二重トラス構造装甲コンポーネント - Google Patents
二重トラス構造装甲コンポーネントInfo
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- JPH09189499A JPH09189499A JP8322858A JP32285896A JPH09189499A JP H09189499 A JPH09189499 A JP H09189499A JP 8322858 A JP8322858 A JP 8322858A JP 32285896 A JP32285896 A JP 32285896A JP H09189499 A JPH09189499 A JP H09189499A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
- F41H5/00—Armour; Armour plates
- F41H5/02—Plate construction
- F41H5/04—Plate construction composed of more than one layer
- F41H5/0442—Layered armour containing metal
- F41H5/0457—Metal layers in combination with additional layers made of fibres, fabrics or plastics
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D7/00—Arrangements of military equipment, e.g. armaments, armament accessories, or military shielding, in aircraft; Adaptations of armament mountings for aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
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- Laminated Bodies (AREA)
- Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 特に破片を伴った高い強度の爆風の脅威に対
する新しい改良された軽量装甲構造を提供する。 【解決手段】 二重トラス構造装甲コンポーネント（１
０）は第１のフェースシート（１２）と、第１のフェー
スシートに対向する中間シート（１４）と、第１のフェ
ースシートと中間シートとの間に挟まれた第１のトラス
コア部材（１６）と、中間シートに対向する第２のフェ
ースシート（２０）と、第２のフェースシートと中間シ
ートとの間に挟まれた第２のトラスコア部材（２２）
と、第１および第２のトラスコア部材の内部溝内に配置
された積層材料（２６）とを含む。第１のトラスコア部
材は溝軸を有する。第２のトラスコア部材の溝軸は第１
のトラスコア部材の溝軸から約４５°ないし約９０°の
範囲に配向される。こうして、二軸的に冗長な負荷経路
が形成される。
する新しい改良された軽量装甲構造を提供する。 【解決手段】 二重トラス構造装甲コンポーネント（１
０）は第１のフェースシート（１２）と、第１のフェー
スシートに対向する中間シート（１４）と、第１のフェ
ースシートと中間シートとの間に挟まれた第１のトラス
コア部材（１６）と、中間シートに対向する第２のフェ
ースシート（２０）と、第２のフェースシートと中間シ
ートとの間に挟まれた第２のトラスコア部材（２２）
と、第１および第２のトラスコア部材の内部溝内に配置
された積層材料（２６）とを含む。第１のトラスコア部
材は溝軸を有する。第２のトラスコア部材の溝軸は第１
のトラスコア部材の溝軸から約４５°ないし約９０°の
範囲に配向される。こうして、二軸的に冗長な負荷経路
が形成される。
Description
【０００１】
【発明の分野】この発明は装甲構造に関し、特に、必要
とする空間配分が最小であり、高いエネルギの爆風負荷
に耐え、かつ高速の弾丸による貫通を防ぐための能力が
向上した軽量かつ高強度の構造装甲コンポーネントに関
する。
とする空間配分が最小であり、高いエネルギの爆風負荷
に耐え、かつ高速の弾丸による貫通を防ぐための能力が
向上した軽量かつ高強度の構造装甲コンポーネントに関
する。
【０００２】
【関連技術の説明】典型的に、従来の装甲板はセラミッ
ク材料、金属材料、高い伸び率の有機材料かまたはその
うちの２つ以上の組合せから作られる。従来の装甲の一
例はミギュエル（Miguel）に発行された米国特許第４，
４０４，８８９号に開示される。第８８９号の装甲は、
鋼鉄の装甲板の外部層の間にさまざまな配列で挟まれ
た、高い密度の鋼鉄ハニカム、バルサ材、および耐弾道
ナイロンの層を含む。
ク材料、金属材料、高い伸び率の有機材料かまたはその
うちの２つ以上の組合せから作られる。従来の装甲の一
例はミギュエル（Miguel）に発行された米国特許第４，
４０４，８８９号に開示される。第８８９号の装甲は、
鋼鉄の装甲板の外部層の間にさまざまな配列で挟まれ
た、高い密度の鋼鉄ハニカム、バルサ材、および耐弾道
ナイロンの層を含む。
【０００３】軽量構造装甲における改良点は、フレッド
・マックィルキン（Fred McQuilkin）に発行され、ロッ
クウェル・インターナショナル・コーポレイション（Ro
ckwell International Corporation）に譲渡された米国
特許第５，４３５，２２６号に開示される。第２２６号
の装甲は、研磨材料または積層材料がトラス部材の内部
セルまたは溝に設けられた３シート単一トラスコア設計
を用いる。研磨材料または積層材料は、後に取除かれる
ブラダを接合プロセスの間に膨張させることによって適
所に保持される。
・マックィルキン（Fred McQuilkin）に発行され、ロッ
クウェル・インターナショナル・コーポレイション（Ro
ckwell International Corporation）に譲渡された米国
特許第５，４３５，２２６号に開示される。第２２６号
の装甲は、研磨材料または積層材料がトラス部材の内部
セルまたは溝に設けられた３シート単一トラスコア設計
を用いる。研磨材料または積層材料は、後に取除かれる
ブラダを接合プロセスの間に膨張させることによって適
所に保持される。
【０００４】第２２６号の設計の単一トラス軸は主に１
つの軸に集められた爆風波からエネルギを吸収し、これ
はおそらくトラスコア部材の軸を横断する軸に大きな構
造的な撓みをもたらし得る。また、破片のエネルギ散逸
は、単一の軸においてのみ配向されるトラス部材溝に挿
入された積層によって達成される。破片はおそらくは積
層インサートの間を移動でき、こうして積層のエネルギ
吸収能力を減少させ得る。
つの軸に集められた爆風波からエネルギを吸収し、これ
はおそらくトラスコア部材の軸を横断する軸に大きな構
造的な撓みをもたらし得る。また、破片のエネルギ散逸
は、単一の軸においてのみ配向されるトラス部材溝に挿
入された積層によって達成される。破片はおそらくは積
層インサートの間を移動でき、こうして積層のエネルギ
吸収能力を減少させ得る。
【０００５】セラミック材料は、表面積１平方フィート
あたりの最低の重量で徹甲弾に打ち勝つことにおいて著
しい効率を与える。一般に、セラミック装甲部分はガラ
ス繊維強化プラスチックのような強靱な支持層上に装着
される。炭化ホウ素、炭化ケイ素およびアルミナが装甲
板に通常用いられるセラミックである。
あたりの最低の重量で徹甲弾に打ち勝つことにおいて著
しい効率を与える。一般に、セラミック装甲部分はガラ
ス繊維強化プラスチックのような強靱な支持層上に装着
される。炭化ホウ素、炭化ケイ素およびアルミナが装甲
板に通常用いられるセラミックである。
【０００６】しかしながら、セラミック板は、装甲を突
き刺す弾丸の多数の的中に耐えられず、それに打ち勝つ
ことができないという重大な欠点を有する。セラミック
材料の相対的に大きな部分がこれらの弾丸を止めるため
に用いられなければならず、かつ弾丸が的中するときに
これらの部分が完全に粉砕されるので、セラミック装甲
はそれまでに打撃を受けた所の近くに衝突する次の弾丸
に打ち勝つことができない。さらに、隣接するセラミッ
ク部分の共鳴的な粉砕が通常起こり、何回もの打撃によ
って貫通されるという危険性をさらに高める。
き刺す弾丸の多数の的中に耐えられず、それに打ち勝つ
ことができないという重大な欠点を有する。セラミック
材料の相対的に大きな部分がこれらの弾丸を止めるため
に用いられなければならず、かつ弾丸が的中するときに
これらの部分が完全に粉砕されるので、セラミック装甲
はそれまでに打撃を受けた所の近くに衝突する次の弾丸
に打ち勝つことができない。さらに、隣接するセラミッ
ク部分の共鳴的な粉砕が通常起こり、何回もの打撃によ
って貫通されるという危険性をさらに高める。
【０００７】さらに、セラミック装甲の製造は困難であ
り、コストがかさむ。非常に高い製造温度が必要とされ
るだけではなく、亀裂を防ぐために非常にゆっくりとし
た冷却が必要なために処理に時間がかかる。また、セラ
ミック装甲はかなりの構造的負荷を支えることができ
ず、したがって、寄生的な重量を負荷支持構造に加え
る。
り、コストがかさむ。非常に高い製造温度が必要とされ
るだけではなく、亀裂を防ぐために非常にゆっくりとし
た冷却が必要なために処理に時間がかかる。また、セラ
ミック装甲はかなりの構造的負荷を支えることができ
ず、したがって、寄生的な重量を負荷支持構造に加え
る。
【０００８】装甲を突き刺す弾丸の何回もの密接した位
置への衝撃に打ち勝つ優れた能力を有するため、金属材
料が軽量装甲のアプリケーションのために実現されてい
る。しかしながら、この種類の材料はしばしば所望であ
るよりも遙に重く、複雑な輪郭に作製することが困難で
ある。さらに、典型的に、金属材料の重量のために、ヘ
リコプターおよび小型船舶のような軽量の可動兵器シス
テムにおける広範囲の使用が妨げられてきた。
置への衝撃に打ち勝つ優れた能力を有するため、金属材
料が軽量装甲のアプリケーションのために実現されてい
る。しかしながら、この種類の材料はしばしば所望であ
るよりも遙に重く、複雑な輪郭に作製することが困難で
ある。さらに、典型的に、金属材料の重量のために、ヘ
リコプターおよび小型船舶のような軽量の可動兵器シス
テムにおける広範囲の使用が妨げられてきた。
【０００９】
【発明の目的および概要】したがって、この発明の主な
目的は、特に、破片を伴った高強度の爆風の脅威に対す
る、かつ利用可能な最小の空間を有する構造的なアプリ
ケーションのための、新しい改良された軽量装甲構造を
提供することである。
目的は、特に、破片を伴った高強度の爆風の脅威に対す
る、かつ利用可能な最小の空間を有する構造的なアプリ
ケーションのための、新しい改良された軽量装甲構造を
提供することである。
【００１０】別の目的は、爆風および破片の類の大きな
脅威を受ける航空機ならびに地上および海上の乗物の床
および壁のパネルを保護するのに役立つ構造装甲コンポ
ーネントを提供することである。
脅威を受ける航空機ならびに地上および海上の乗物の床
および壁のパネルを保護するのに役立つ構造装甲コンポ
ーネントを提供することである。
【００１１】別の目的は、耐爆風能力がより小さい既知
の同様の構造における不利点および欠点のすべてを克服
することである。
の同様の構造における不利点および欠点のすべてを克服
することである。
【００１２】これらおよび他の目的は、二重トラス構造
装甲コンポーネントであるこの発明によって達成され
る。広い局面では、それは、第１のフェースシートと、
第１のフェースシートに対向する中間シートと、第１の
フェースシートと中間シートとの間に挟まれた第１のト
ラスコア部材と、中間シートに対向する第２のフェース
シートと、第２のフェースシートと中間シートとの間に
挟まれた第２のトラスコア部材と、第１および第２のト
ラスコア部材の内部溝内に配置された積層材料とを含
む。第１のトラスコア部材は溝軸を有する。第２のトラ
スコア部材の溝軸は、第１のトラスコア部材の溝軸から
約４５°ないし約９０°の範囲に配向される。このよう
に、二軸的に冗長な負荷経路が形成される。第１および
第２のフェースシートと、中間シートと、第１および第
２のトラスコア部材とは高靱性かつ高強度のチタン合金
から形成される。トラスコア部材の内部溝内にある積層
材料は、中間シートに隣接する部分の溝に接合される。
積層材料は高いエネルギの遮断特性を有する。
装甲コンポーネントであるこの発明によって達成され
る。広い局面では、それは、第１のフェースシートと、
第１のフェースシートに対向する中間シートと、第１の
フェースシートと中間シートとの間に挟まれた第１のト
ラスコア部材と、中間シートに対向する第２のフェース
シートと、第２のフェースシートと中間シートとの間に
挟まれた第２のトラスコア部材と、第１および第２のト
ラスコア部材の内部溝内に配置された積層材料とを含
む。第１のトラスコア部材は溝軸を有する。第２のトラ
スコア部材の溝軸は、第１のトラスコア部材の溝軸から
約４５°ないし約９０°の範囲に配向される。このよう
に、二軸的に冗長な負荷経路が形成される。第１および
第２のフェースシートと、中間シートと、第１および第
２のトラスコア部材とは高靱性かつ高強度のチタン合金
から形成される。トラスコア部材の内部溝内にある積層
材料は、中間シートに隣接する部分の溝に接合される。
積層材料は高いエネルギの遮断特性を有する。
【００１３】弾丸破片の衝突の間、一方のフェースシー
トが破片を減速させ、平らにし、さらに分解する。結果
として生じる破片が積層材料に衝突するとき、そのエネ
ルギは、二軸方向での積層材料の大きな歪変形のために
積層材料によって吸収される。したがって、破片は休止
させられ、他方のフェースシートを貫通しないようにさ
れる。
トが破片を減速させ、平らにし、さらに分解する。結果
として生じる破片が積層材料に衝突するとき、そのエネ
ルギは、二軸方向での積層材料の大きな歪変形のために
積層材料によって吸収される。したがって、破片は休止
させられ、他方のフェースシートを貫通しないようにさ
れる。
【００１４】爆風波の衝突の間、エネルギ波は一方のフ
ェースシートによって部分的に吸収され、トラスコア部
材を変形させ、それに負荷を与える。これらの部材は座
屈の態様で二軸方向に変形し、それによって、爆風エネ
ルギをばねのような態様で吸収し、他方のフェースシー
トの破壊を防ぐ。
ェースシートによって部分的に吸収され、トラスコア部
材を変形させ、それに負荷を与える。これらの部材は座
屈の態様で二軸方向に変形し、それによって、爆風エネ
ルギをばねのような態様で吸収し、他方のフェースシー
トの破壊を防ぐ。
【００１５】細胞状泡材料が好ましくは内部溝内に配置
されて、積層材料を中間シートおよびトラスコア部材に
接合する、積層材料の接着剤硬化サイクルの間積層材料
に対して圧力を与える。泡材料はまた、ばねのような態
様で泡材料の変形を押しつぶすことによって爆風波エネ
ルギの一部を吸収するのに役立つ。
されて、積層材料を中間シートおよびトラスコア部材に
接合する、積層材料の接着剤硬化サイクルの間積層材料
に対して圧力を与える。泡材料はまた、ばねのような態
様で泡材料の変形を押しつぶすことによって爆風波エネ
ルギの一部を吸収するのに役立つ。
【００１６】上述された第２２６号の特許に対する、こ
の発明の二重トラス構造装甲設計の主な利点は以下のと
おりである。
の発明の二重トラス構造装甲設計の主な利点は以下のと
おりである。
【００１７】１） この発明の積層インサートの二軸配
向が、破片を「受止め」かつ積層インサート間での弾丸
破片の移動を防ぐエネルギ吸収能力を高める。また、積
層インサートの二重横断配向によって与えられる冗長性
が、多数の破片衝突に耐える、装甲の能力を高める。
向が、破片を「受止め」かつ積層インサート間での弾丸
破片の移動を防ぐエネルギ吸収能力を高める。また、積
層インサートの二重横断配向によって与えられる冗長性
が、多数の破片衝突に耐える、装甲の能力を高める。
【００１８】２） この発明のトラスコア部材の二軸配
向が、パネルの両方の軸において爆風波エネルギを吸収
しかつ大きな構造的変形を防ぐ能力を高める。第２２６
号特許に開示される単一トラスコア設計がほとんどの設
計の脅威に対して効果的であるが、この発明の二重トラ
ス構造装甲は、高度な爆風の脅威と衝突時の爆発の脅威
とに打ち勝つのに特に有益である。
向が、パネルの両方の軸において爆風波エネルギを吸収
しかつ大きな構造的変形を防ぐ能力を高める。第２２６
号特許に開示される単一トラスコア設計がほとんどの設
計の脅威に対して効果的であるが、この発明の二重トラ
ス構造装甲は、高度な爆風の脅威と衝突時の爆発の脅威
とに打ち勝つのに特に有益である。
【００１９】３） 二重トラスコア溝内で膨張し、積層
接合サイクルの間溝および中間シートの表面に対して積
層を押付ける泡を用いる方法が効率を高めた。また、泡
は、装甲板の爆風エネルギ吸収機構の一部となる。
接合サイクルの間溝および中間シートの表面に対して積
層を押付ける泡を用いる方法が効率を高めた。また、泡
は、装甲板の爆風エネルギ吸収機構の一部となる。
【００２０】この発明の他の目的、利点および新規な特
徴は、添付の図面と関連して検討するとこの発明の以下
の詳細な説明から明らかになるであろう。
徴は、添付の図面と関連して検討するとこの発明の以下
の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００２１】図中の同じ要素または部分が同じ参照番号
によって示される。
によって示される。
【００２２】
【好ましい実施例の詳細な説明】ここで図とその参照番
号とを参照すると、図１は、一般に１０として示され
る、この発明の構造装甲コンポーネントの好ましい実施
例を示す。
号とを参照すると、図１は、一般に１０として示され
る、この発明の構造装甲コンポーネントの好ましい実施
例を示す。
【００２３】コンポーネント１０は第１のフェースシー
ト１２を含む。中間シート１４が第１のシート１２に対
向する。第１のトラスコア部材１６が第１のフェースシ
ート１２と中間シート１４との間に挟まれる。第１のト
ラスコア部材は矢印１８によって示される溝軸を有す
る。第２のフェースシート２０が中間シート１４に対向
する。第２のトラスコア部材２２が第２のフェースシー
ト２０と中間シート１４との間に挟まれる。第２のトラ
スコア部材２２は、第１のトラスコア部材１６の溝軸１
８にほぼ直交して配向された、矢印２４によって示され
る溝軸を有して、以下に詳細に説明されるような二軸冗
長負荷経路を形成する。
ト１２を含む。中間シート１４が第１のシート１２に対
向する。第１のトラスコア部材１６が第１のフェースシ
ート１２と中間シート１４との間に挟まれる。第１のト
ラスコア部材は矢印１８によって示される溝軸を有す
る。第２のフェースシート２０が中間シート１４に対向
する。第２のトラスコア部材２２が第２のフェースシー
ト２０と中間シート１４との間に挟まれる。第２のトラ
スコア部材２２は、第１のトラスコア部材１６の溝軸１
８にほぼ直交して配向された、矢印２４によって示され
る溝軸を有して、以下に詳細に説明されるような二軸冗
長負荷経路を形成する。
【００２４】フェースシート１２、２０と、中間シート
１４と、トラスコア部材１６、２２とはすべて高靱性か
つ高強度のチタン合金から形成される。ここで定義され
るように、用語「高強度」は約１４０ｋｓｉから約１７
５ｋｓｉの範囲の究極の引張り強さの特性を指し、「高
靱性」は約１３０ｋｓｉ−インチ1/2 から約１８５ｋｓ
ｉ−インチ1/2 の範囲の破壊靱性（Ｋａｐｐ）特性を指
す。好ましくは、強度特性は約１５５ｋｓｉから約１７
５ｋｓｉの範囲であるべきであり、靱性特性は約１５５
ｋｓｉ−インチ1/2 から約１８５ｋｓｉ−インチ1/2 の
範囲であるべきである。
１４と、トラスコア部材１６、２２とはすべて高靱性か
つ高強度のチタン合金から形成される。ここで定義され
るように、用語「高強度」は約１４０ｋｓｉから約１７
５ｋｓｉの範囲の究極の引張り強さの特性を指し、「高
靱性」は約１３０ｋｓｉ−インチ1/2 から約１８５ｋｓ
ｉ−インチ1/2 の範囲の破壊靱性（Ｋａｐｐ）特性を指
す。好ましくは、強度特性は約１５５ｋｓｉから約１７
５ｋｓｉの範囲であるべきであり、靱性特性は約１５５
ｋｓｉ−インチ1/2 から約１８５ｋｓｉ−インチ1/2 の
範囲であるべきである。
【００２５】チタン合金は好ましくはアルファ−ベータ
クラスのチタン合金である。このようなアルファ−ベー
タクラスのチタン合金はたとえばチタン６２４２Ｓまた
はチタン６−２２−２２を含み得る。このような合金は
好ましくは、ロックウェル・インターナショナル・コー
ポレイションによって製造される、名称ＲＸ２（商標）
のもとで商標をつけられたような特別な加熱処理プロセ
スによって高靱性および高強度の状態にプロセスされ
る。ＲＸ２（商標）のプロセスは、ロックウェル・イン
ターナショナルに譲渡された「機械特性および破壊抵抗
を同時に向上させるためにアルファ−ベータチタン合金
の微細構造特性最適化を処理するための方法」（“A Me
thod for Processing Micro-Structure-Property Optim
ization ofAlpha-Beta Titanium Alloys to Obtain Sim
ultaneous Improvements in Mechanical Properties an
d Fracture Resistance”）と題され、引用により援用
される米国特許出願連続番号第０８／３３９，８５６号
において開示され、権利主張される。
クラスのチタン合金である。このようなアルファ−ベー
タクラスのチタン合金はたとえばチタン６２４２Ｓまた
はチタン６−２２−２２を含み得る。このような合金は
好ましくは、ロックウェル・インターナショナル・コー
ポレイションによって製造される、名称ＲＸ２（商標）
のもとで商標をつけられたような特別な加熱処理プロセ
スによって高靱性および高強度の状態にプロセスされ
る。ＲＸ２（商標）のプロセスは、ロックウェル・イン
ターナショナルに譲渡された「機械特性および破壊抵抗
を同時に向上させるためにアルファ−ベータチタン合金
の微細構造特性最適化を処理するための方法」（“A Me
thod for Processing Micro-Structure-Property Optim
ization ofAlpha-Beta Titanium Alloys to Obtain Sim
ultaneous Improvements in Mechanical Properties an
d Fracture Resistance”）と題され、引用により援用
される米国特許出願連続番号第０８／３３９，８５６号
において開示され、権利主張される。
【００２６】この発明の発明の特徴で利用できる別の高
靱性かつ高強度のチタン合金はＣｏｒｏｎａ５（商標）
チタンとして知られる合金を含み、４．５重量％のＡ
ｌ、５重量％のＭｏ、および１．５重量％のＧｒの組成
を有し、残りがチタンである。
靱性かつ高強度のチタン合金はＣｏｒｏｎａ５（商標）
チタンとして知られる合金を含み、４．５重量％のＡ
ｌ、５重量％のＭｏ、および１．５重量％のＧｒの組成
を有し、残りがチタンである。
【００２７】積層材料２６は第１のトラスコア部材１６
と第２のトラスコア部材２２との内部溝２８内に配置さ
れる。図１では、参照番号２８が積層材料の挿入の前の
空の溝を示すことに注目されたい。これらの溝２８はわ
かりやすくするために空で示される。積層材料は、溝２
８の、中間シート１４に隣接する部分に接合される。し
たがって、参照番号３０で示される位置によって示され
るように、１つおきの積層材料２６が中間シート１４に
接合され、一方、たとえば参照番号３２によって示され
る位置での他の１つおきの積層材料が、中間シート１４
に接合されるトラスコア部材の溝に接合される。すなわ
ち、積層材料２６は実際には中間シート１４上でないと
してもそこに可能な限り密に接着される必要がある。積
層の二軸配向は、弾丸破片がフェースシートによってす
り減らされた後でそのエネルギの一部またはすべてを吸
収するための「キャッチャーのミット」として材料が作
用できるようにする。積層材料のこの機能局面は以下に
さらに詳しく検討される。
と第２のトラスコア部材２２との内部溝２８内に配置さ
れる。図１では、参照番号２８が積層材料の挿入の前の
空の溝を示すことに注目されたい。これらの溝２８はわ
かりやすくするために空で示される。積層材料は、溝２
８の、中間シート１４に隣接する部分に接合される。し
たがって、参照番号３０で示される位置によって示され
るように、１つおきの積層材料２６が中間シート１４に
接合され、一方、たとえば参照番号３２によって示され
る位置での他の１つおきの積層材料が、中間シート１４
に接合されるトラスコア部材の溝に接合される。すなわ
ち、積層材料２６は実際には中間シート１４上でないと
してもそこに可能な限り密に接着される必要がある。積
層の二軸配向は、弾丸破片がフェースシートによってす
り減らされた後でそのエネルギの一部またはすべてを吸
収するための「キャッチャーのミット」として材料が作
用できるようにする。積層材料のこの機能局面は以下に
さらに詳しく検討される。
【００２８】積層材料は、たとえば「Ｋｅｖｌａｒ（登
録商標）」および「Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）」とし
て知られる積層材料のような高強度の合成繊維を含み得
る。この発明によって利用される積層材料は高いエネル
ギの遮断特性を有することが必要とされる。ここで定義
されるように、用語「高いエネルギの遮断」は１インチ
あたり .００３マイクロインチから１インチあたり約 .
００７マイクロインチの範囲を指す。好ましい範囲は１
インチあたり約 .００６マイクロインチから１インチあ
たり約 .００７マイクロインチである。
録商標）」および「Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）」とし
て知られる積層材料のような高強度の合成繊維を含み得
る。この発明によって利用される積層材料は高いエネル
ギの遮断特性を有することが必要とされる。ここで定義
されるように、用語「高いエネルギの遮断」は１インチ
あたり .００３マイクロインチから１インチあたり約 .
００７マイクロインチの範囲を指す。好ましい範囲は１
インチあたり約 .００６マイクロインチから１インチあ
たり約 .００７マイクロインチである。
【００２９】細胞状泡材料３４は内部溝内で積層材料２
６が占める以外の体積を占有する。細胞状泡材料３４
は、積層材料を中間シート１４および／またはトラスコ
ア部材１６、２２に接合する積層材料２６の接着剤硬化
サイクルの間積層材料２６に対して圧力を与える。細胞
状泡材料３４は、加熱硬化サイクルのもとでその厚さの
８倍から１０倍に発泡する拡張エポキシ合成フィルムを
含んでもよい。このようなフィルムの一例は商標Ｍｉｃ
ｒｏｐｌｙＥＭ３（登録商標）のもとで市場に出される
フィルムである。泡をもたらすための別の方法は、溝に
注がれ、次に化学反応のために細胞状泡に拡張する、商
業上入手可能な前発泡液体溶液を用いる。
６が占める以外の体積を占有する。細胞状泡材料３４
は、積層材料を中間シート１４および／またはトラスコ
ア部材１６、２２に接合する積層材料２６の接着剤硬化
サイクルの間積層材料２６に対して圧力を与える。細胞
状泡材料３４は、加熱硬化サイクルのもとでその厚さの
８倍から１０倍に発泡する拡張エポキシ合成フィルムを
含んでもよい。このようなフィルムの一例は商標Ｍｉｃ
ｒｏｐｌｙＥＭ３（登録商標）のもとで市場に出される
フィルムである。泡をもたらすための別の方法は、溝に
注がれ、次に化学反応のために細胞状泡に拡張する、商
業上入手可能な前発泡液体溶液を用いる。
【００３０】装甲１０が爆発と弾丸破片の脅威とに打ち
勝つ機構は以下のとおりである。弾丸破片３６の衝突の
間、フェースシート１２は破片３６を減速させ、平らに
し、さらに分解する。結果として生じる破片が積層材料
２６に衝突するとき、そのエネルギは二軸方向でのこれ
らの材料の大きな歪変形のために積層材料２６によって
吸収される。したがって、破片は休止させられ、他のフ
ェースシート２０を貫通しないようにされる。
勝つ機構は以下のとおりである。弾丸破片３６の衝突の
間、フェースシート１２は破片３６を減速させ、平らに
し、さらに分解する。結果として生じる破片が積層材料
２６に衝突するとき、そのエネルギは二軸方向でのこれ
らの材料の大きな歪変形のために積層材料２６によって
吸収される。したがって、破片は休止させられ、他のフ
ェースシート２０を貫通しないようにされる。
【００３１】後の爆風波の衝突の間、エネルギ波はフェ
ースシート１２によって部分的に吸収され、トラスコア
部材１６、２２を変形させ、それに負荷を与え、トラス
コア部材１６、２２は座屈の態様で二軸方向に変形し、
それによって、爆風エネルギをばねのような態様で吸収
し、他のフェースシート２０の破壊を防ぐ。
ースシート１２によって部分的に吸収され、トラスコア
部材１６、２２を変形させ、それに負荷を与え、トラス
コア部材１６、２２は座屈の態様で二軸方向に変形し、
それによって、爆風エネルギをばねのような態様で吸収
し、他のフェースシート２０の破壊を防ぐ。
【００３２】泡材料３４は、ばねのような態様で泡材料
３４の変形を押しつぶすことによって爆風波エネルギの
一部を吸収するのに役立つ。
３４の変形を押しつぶすことによって爆風波エネルギの
一部を吸収するのに役立つ。
【００３３】溝軸はほぼ９０°で示されているが、これ
は好ましい配向であり、溝は約４５°から約９０°の範
囲で配向され得ることに注目される。
は好ましい配向であり、溝は約４５°から約９０°の範
囲で配向され得ることに注目される。
【００３４】フェースシート１２、２０はモノリシック
チタンか、または、部分的に拡散接合されるか接着剤で
接合される積層チタンのいずれであってもよい。積層チ
タンを用いると、破片の衝突エネルギの横方向の広がり
を向上させるという点でモノリシックチタンに勝る利点
がもたらされる。エネルギが横方向に分散するのはエネ
ルギが積層間の接着接合を断つためである。
チタンか、または、部分的に拡散接合されるか接着剤で
接合される積層チタンのいずれであってもよい。積層チ
タンを用いると、破片の衝突エネルギの横方向の広がり
を向上させるという点でモノリシックチタンに勝る利点
がもたらされる。エネルギが横方向に分散するのはエネ
ルギが積層間の接着接合を断つためである。
【００３５】パネルの形状は、航空機および陸上の乗物
の貨物フロアかまたは海上の乗物のためのエンジンエン
クロージャのようなアプリケーションでは平坦であり得
る。または、航空機の胴体のようなアプリケーションか
または液体酸素ボトルおよび油圧系設備のような重大な
サブシステムの周囲のエンクロージャでは、パネルは一
軸または二軸方向に湾曲され得る。トラスコアパネルが
さまざまな湾曲形状に形成され得るプロセスはクリープ
テンパおよび超塑性成形を含む。
の貨物フロアかまたは海上の乗物のためのエンジンエン
クロージャのようなアプリケーションでは平坦であり得
る。または、航空機の胴体のようなアプリケーションか
または液体酸素ボトルおよび油圧系設備のような重大な
サブシステムの周囲のエンクロージャでは、パネルは一
軸または二軸方向に湾曲され得る。トラスコアパネルが
さまざまな湾曲形状に形成され得るプロセスはクリープ
テンパおよび超塑性成形を含む。
【００３６】ここで図２を参照すると、この発明の装甲
コンポーネント作製プロセスの初期ステップが示され
る。
コンポーネント作製プロセスの初期ステップが示され
る。
【００３７】図２は初期の５シート二重横断トラスコア
パネルを示す。第１の製作方法では、パネルは、まず５
枚のシートを拡散接合し、次に超塑性成形膨張プロセス
によってパネルを拡張させることによって形成される。
第２の方法では、パネルはレーザビーム溶接され、次に
膨張プロセスによって超塑性的に拡張される。これらの
プロセスは航空宇宙産業において周知である。
パネルを示す。第１の製作方法では、パネルは、まず５
枚のシートを拡散接合し、次に超塑性成形膨張プロセス
によってパネルを拡張させることによって形成される。
第２の方法では、パネルはレーザビーム溶接され、次に
膨張プロセスによって超塑性的に拡張される。これらの
プロセスは航空宇宙産業において周知である。
【００３８】ここで図３を参照すると、積層材料２６は
まずモノリシックシートに形成され、次に、トラスコア
部材の内部溝の形状に相応するインサートに切断され
る。次に、接着剤がインサートに与えられる。これらは
次に溝に挿入される。積層２６は底部溝の頂部と上部溝
の底部とに挿入されて、それらを中間シート１４に隣接
させる。
まずモノリシックシートに形成され、次に、トラスコア
部材の内部溝の形状に相応するインサートに切断され
る。次に、接着剤がインサートに与えられる。これらは
次に溝に挿入される。積層２６は底部溝の頂部と上部溝
の底部とに挿入されて、それらを中間シート１４に隣接
させる。
【００３９】ここで図４を参照すると、エポキシ合成フ
ィルム３３または前泡液体が溝の内部に与えられて示さ
れる。図５を参照することによってわかるように、結果
して生じる泡３４は拡張し、積層材料２６を押し、強い
接着接合をもたらして、完成したパネルを形成する。
ィルム３３または前泡液体が溝の内部に与えられて示さ
れる。図５を参照することによってわかるように、結果
して生じる泡３４は拡張し、積層材料２６を押し、強い
接着接合をもたらして、完成したパネルを形成する。
【００４０】明らかに、この発明の多くの変更および変
化が上の教示を考慮して可能である。したがって、前掲
の特許請求の範囲の範疇内において、この発明は具体的
に説明されたのとは異なって実行され得ることを理解さ
れたい。権利主張され、所望されるものが米国の特許状
によって守られる。
化が上の教示を考慮して可能である。したがって、前掲
の特許請求の範囲の範疇内において、この発明は具体的
に説明されたのとは異なって実行され得ることを理解さ
れたい。権利主張され、所望されるものが米国の特許状
によって守られる。
【図１】この発明の二重トラスコア構造装甲コンポーネ
ントの斜視図である。
ントの斜視図である。
【図２】この発明の装甲コンポーネント作製プロセスに
おける初期ステップを示す、初期の５シート二重横断ト
ラスコアパネルの斜視図である。
おける初期ステップを示す、初期の５シート二重横断ト
ラスコアパネルの斜視図である。
【図３】内部溝への積層材料の挿入を示す図である。
【図４】内部溝への前泡材料の挿入を示す図である。
【図５】溝においてボイドを充填し、完成したパネルを
形成するための泡の拡張を示す図である。
形成するための泡の拡張を示す図である。
１０ 構造装甲コンポーネント １２ 第１のフェースシート １４ 中間シート １６ 第１のトラスコア部材 ２０ 第２のフェースシート ２２ 第２のトラスコア部材 ２６ 積層材料 ３４ 細胞状泡材料
Claims (4)
- 【請求項１】 二重トラス構造装甲コンポーネントであ
って、 ａ） 第１のフェースシートと、 ｂ） 前記第１のフェースシートに対向する中間シート
と、 ｃ） 前記第１のフェースシートと前記中間シートとの
間に挟まれた第１のトラスコア部材とを含み、前記第１
のトラスコア部材は溝軸を有し、さらに、 ｄ） 前記中間シートに対向する第２のフェースシート
と、 ｅ） 前記第２のフェースシートと前記中間シートとの
間に挟まれた第２のトラスコア部材とを含み、前記第２
のトラスコア部材は溝軸を有し、前記第２のトラスコア
部材の前記溝軸は前記第１のトラスコア部材の前記溝軸
から約４５°ないし約９０°の範囲に配向されて二軸的
に冗長な負荷経路を形成し、前記第１および第２のフェ
ースシートと、前記中間シートと、前記第１および第２
のトラスコア部材とは高靱性かつ高強度のチタン合金か
ら形成され、さらに、 ｆ） 前記第１および第２のトラスコア部材の内部溝内
に配置された積層材料を含み、前記積層材料は、前記溝
の、前記中間シートに隣接する部分に接合され、前記積
層材料は高いエネルギの遮断特性を有し、 弾丸破片の衝突の間、一方の前記フェースシートが前記
破片を減速させ、平らにし、さらに分解し、結果として
生じる破片が前記積層材料に衝突するとき、そのエネル
ギは、二軸方向での前記積層材料の大きな歪変形のため
に前記積層材料によって吸収され、それによって、前記
破片は休止させられ、それらが他方のフェースシートに
貫通しないようにされ、 爆風波の衝突の間、エネルギ波は前記一方のフェースシ
ートによって部分的に吸収され、前記一方のフェースシ
ートは前記トラスコア部材を変形させ、かつそれに負荷
を与え、前記トラスコア部材は座屈の態様で二軸方向に
変形し、それによって、爆風エネルギがばねのような態
様で吸収され、他方のフェースシートの破壊が防がれ
る、二重トラス構造装甲コンポーネント。 - 【請求項２】 前記内部溝内に配置され、前記積層材料
を前記中間シートおよび前記トラスコア部材に接合す
る、前記積層材料の接着剤硬化サイクルの間前記積層材
料に対して圧力を与えるための細胞状泡材料をさらに含
み、前記泡材料はまた、ばねのような態様で前記泡材料
の変形を押しつぶすことによって爆風波エネルギの一部
を吸収する、請求項１に記載の構造装甲コンポーネン
ト。 - 【請求項３】 前記第１および第２のフェースシート
と、前記中間シートと、前記第１および第２のトラスコ
ア部材とは、約１４０ｋｓｉから約１７５ｋｓｉの範囲
の究極の引張り強さ特性と、約１３０ｋｓｉ−インチ
1/2 から約１８５ｋｓｉ−インチ1/2 の範囲の破壊靱性
（Ｋａｐｐ）特性とを有する、アルファ−ベータクラス
のチタン合金から形成される、請求項１に記載の構造装
甲コンポーネント。 - 【請求項４】 前記第１および第２のフェースシート
と、前記中間シートと、前記第１および第２のトラスコ
ア部材とは、約１５５ｋｓｉから約１７５ｋｓｉの範囲
の引張り強さ特性と、約１５５ｋｓｉ−インチ1/2 から
約１８５ｋｓｉ−インチ1/2 の範囲の破壊靱性特性とを
有する、アルファ−ベータクラスのチタン合金から形成
される、請求項１に記載の構造装甲コンポーネント。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/569,414 US5654518A (en) | 1995-12-06 | 1995-12-06 | Double truss structural armor component |
| US08/569414 | 1995-12-06 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09189499A true JPH09189499A (ja) | 1997-07-22 |
Family
ID=24275348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8322858A Withdrawn JPH09189499A (ja) | 1995-12-06 | 1996-12-03 | 二重トラス構造装甲コンポーネント |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5654518A (ja) |
| JP (1) | JPH09189499A (ja) |
| AU (1) | AU7412496A (ja) |
| CA (1) | CA2192021A1 (ja) |
| GB (1) | GB2307973B (ja) |
Cited By (2)
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Families Citing this family (60)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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