MX2014001902A - Arreglo multicapa de balistica. - Google Patents

Abstract

La invención trata de una capa antibalas para un arreglo multicapa de balística (1), el cual está formado por una capa de absorción (2, 2a, 2b) que consta en su totalidad o en gran parte de vidrio expandido (21) y por un arreglo multicapa de balística (1) que tiene un lado de impacto (a) y un lado atrás (B), en donde por lo menos una de las capas está formada por una capa de absorción (2, 2ª, 2b) que consta en su totalidad o en gran parte de vidrio expandido (21).

Description

ARREGLO MULTICAPA DE BALÍSTICA La presente invención trata de un arreglo multicapa de balística para contrarrestar proyectiles u otros componentes de gran velocidad.

Las placas antibalas se utilizan en toda clase de blindajes, ya sea en vehículos, aeronaves, edificios o directamente portátiles en las personas. En la mayoría de los casos el mismo gran peso de las placas es perjudicial, ya que de modo necesario las placas deben tener grosor suficiente para satisfacer los requisitos de un nivel balístico especial .

Lo anterior es perjudicial, por ejemplo en los vehículos de transporte de pasajeros que por medio de blindaje que está compuesto de placas de acero gruesas tienen que dar protección contra amenazas balísticas, y que como resultado del gran peso hacen que los vehículos también sean lentos y difíciles de manejar.

Por este motivo en otra técnica se usan placas multicapa cuya fabricación sin embargo es costosa o no cumplen con los niveles balísticos altos pero necesarios . La Figura 5 muestra una placa balística 9 conocida que consta en el lado de impacto de una placa cerámica 91 por medio de la cual se va a desacelerar un proyectil, y en el mejor escenario parcialmente desagregarse, seguida por una o varias capas de fibras aramídicas 92, y finalmente una placa de acero 93.

En particular, en el caso de los proyectiles modernos con almas de material cerámico (por ejemplo, carburo de tungsteno) o proyectiles de gran potencia, como resultado del grosor de las capas necesarias para contención, estas placas se hacen muy pesadas o muy costosas de fabricar.

Es el objeto de la invención proporcionar un arreglo multicapa de balística que además de ser fiable ahorre material durante la fabricación.

Este objeto se cumple a través de una capa antibalas para un arreglo multicapa de balística conforme con las características de la reivindicación 1 y un arreglo multicapa de balística conforme con las características de la reivindicación 10.

De acuerdo con la invención acorde con un primer aspecto de la invención, se propone el diseño de una capa antibalas para un arreglo multicapa de balística de tal manera que sea formado por una capa de absorción compuesta en su totalidad o en gran parte de vidrio expandido. Vidrio celular adecuado que tiene las mismas características se incluye en el sentido de la invención.

De esta forma, detener el proyectil o fragmento entrante se hace posible de manera particularmente efectiva. La energía es absorbida en un alto grado por la capa de absorción.

El término "vidrio expandido" hace referencia al vidrio celular con pequeños poros llenos de gas o llenos de aire. El vidrio expandido puede ser producido en varios tamaños de grano .

Una variante muy económica y por consiguiente favorable de la invención establece la presencia del vidrio expandido en la forma de granulado de vidrio expandido sinterizado .

En el sentido de la invención la capa puede ser provista de manera que sea flexible como un tapete o una cobija, o en particular con las otras formas de realización como una chapa rígida.

Como una estructura compuesta rígida la capa antibalas puede estar presente como vidrio expandido, y de acuerdo con otra forma de realización favorable de la invención en la forma de granulado de vidrio expandido sinterizado .

Una forma de realización particularmente favorable y por ello preferida de la invención establece la presencia del vidrio expandido en la forma de granulado de vidrio expandido contenido en una compacción o relleno densos por medio de una matriz que encierra el granulado de vidrio expandido. En este arreglo las microesferas de granulado se unen fuertemente entre sí y están por lo menos parcialmente encerradas por la matriz.

De preferencia, el granulado de vidrio expandido consta de un tamaño de granulado de 0.01 mm a 5 mm.

Además, se prefiere si el vidrio expandido o granulado de vidrio expandido consta principalmente de Si02. También se prefiere que, como ingredientes adicionales, el vidrio expandido o el granulado de vidrio expandido esté compuesto de Na20 y CaO y, de modo igualmente preferible, contenga como ingredientes adicionales una cantidad pequeña, en cada caso menos de 10 por ciento peso por peso, de Al203 y/o gO y/o K20.

De acuerdo con una forma de realización particularmente favorable de la invención, la matriz del granulado de vidrio expandido está compuesta de un material sintético o de una resina sintética o de una mezcla de material sintético/resina sintética, mezcla que, en particular, sea resistente a impactos. Esto hace posible lograr absorción particularmente buena de la energía del proyectil .

En consecuencia, se establece de manera favorable que la mezcla de material sintético esté compuesta de poliuretano y/o polietileno y/o resina epoxídica y/o silicio y/o un material sintético a prueba de impactos y/o un material sintético resistente a impactos.

De acuerdo con otra forma de realización de la invención, se propone un arreglo multicapa de balística con un lado para impactos y una parte de atrás y una capa antibalas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde por lo menos una de las capas del arreglo multicapa de balística está formada por una capa de fibra multicapa que consta de capas de fibras aramídicas o fibras comparables, en donde la capa de fibra multicapa está diseñada, en particular, en forma de un material entrelazado o un material de tejido multicapa.

De manera favorable se establece que por lo menos una de las capas se forme por una placa compuesta de piedra de grano fino o piedra natural o cerámica o una mezcla de cerámica, en particular compuesta de un material de estructura compuesta. De este modo un proyectil puede ser desacelerado de manera muy efectiva por medio de la fuerza de destrucción necesaria de la placa, y se pueda desagregar parcialmente y salirse de su trayectoria, que en las siguientes capas aumenta la eficacia a través de una superficie de contacto extendida.

Proyectiles ligeros o proyectiles de poca potencia pueden ser detenidos totalmente por dicha capa.

Al penetrar las capas un proyectil también puede ser desviado de manera muy efectiva por una capa de esquirla, de preferencia una capa de esquirla provista de acuerdo con una mejora de la invención. Con este propósito se propone que la capa de esquirla esté formada de esquirlas compuestas de cerámica o metal cerámico o piedra de grano fino o piedra natural, que están unidas en una matriz.

De preferencia por lo menos una capa del arreglo multicapa de balística está formada por una placa metálica.

De modo favorable por lo menos una capa puede formarse por una capa sintética de gran firmeza que en este arreglo puede estar formada de preferencia por la capa sintética de gran firmeza de la matriz de la capa de absorción .

De modo favorable el arreglo está rodeado por una capa de cubierta sintética o una capa trenzada sintética reforzada con fibra en por' lo menos una parte junto al impacto y la parte de atrás. En consecuencia, la estructura de las regiones junto a un impacto se conserva mejor y, por ejemplo, una placa de cerámica fracturada o rota mantiene su función en una región al lado del lugar del impacto.

De preferencia en la secuencia de capas, la capa de absorción es seguida por lo menos en uno de sus lados por una capa de fibra.

En un diseño tipo placa, además de la placa de absorción, de modo favorable por lo menos una capa de piedra de grano fino, capa de piedra natural o capa de cerámica, se proporcionan una capa de fibra y una capa metálica.

Una forma de realización particular establece la selección de la secuencia de capas como sigue: una capa envolvente , una capa de cerámica/piedra de grano fino/piedra natural, en particular seguida por una capa metálica . una secuencia de capa de fibra y una capa de absorción, una capa metálica.

Otra forma de realización favorable se indica en las reivindicaciones secundarias adicionales o sus posibles combinaciones secundarias.

A continuación la invención se explica en mayor detalle con referencia a los dibujos. Los siguientes se presentan esquemáticamente en: Fig . 1 una vista esquemática del arreglo multicapa de balística con una capa de absorción según la invención y en el lado del impacto una capa de fibra ascendente , Fig. 2 una vista esquemática del arreglo multicapa de balística con una capa de absorción según la invención y en el lado de impacto una capa de fibra descendente, Fig. 3 una vista esquemática de la capa de absorción con granulado de vidrio expandido y la matriz que envuelve el granulado de vidrio expendido, Fig. 4 una vista esquemática e emplificativa de una sección transversal de un granulado de vidrio expandido, Fig. 5 una vista esquemática de una placa antibalas según la técnica, Fig. 6 una vista esquemática de un arreglo multicapa de balística ejemplificativo con una capa de absorción según la invención de acuerdo con una primera variante , Fig. 7 una vista esquemática de un arreglo multicapa de balística ej emplificativo con una capa de absorción según la invención de acuerdo con una segunda variante , Fig. 8 una vista esquemática de un arreglo multicapa de balística ej emplificativo de una capa de absorción según la invención de acuerdo con una tercera variante, Fig. 9 una vista esquemática de un arreglo multicapa de balística ejemplificativo con una capa de absorción según la invención de acuerdo con una cuarta variante con una capa de esquirla, y Fig. 10 una vista esquemática de un arreglo multicapa de balística ej emplificativo según una quinta variante con una múltiple secuencia de capas de absorción según la invención.

Las características de referencia idénticas en las figuras designan elementos idénticos o elementos que tienen el mismo efecto.

La Fig. 1 muestra una vista esquemática de un arreglo multicapa de balística 1 según la invención. En este arreglo descendente de una capa de fibra aramídica 4, cuando se ve desde el lado A del impacto del proyectil, una capa de absorción 2 en forma de un material tejido multicapa se coloca. La Fig. 2 muestra un arreglo alternativo con la secuencia de la capa de absorción 2 y la capa de fibra 4 al revés .

En todas las formas de realización ejemplificativas las capas se interconectan ya sea de manera mecánica o con el uso de adhesivos adecuados .

La capa de absorción 2 está compuesta de vidrio expendido 21 en forma de granulado de vidrio expandido 22 mantenido en compacción densa por medio de una matriz 24 que envuelve el granulado de vidrio expandido, véase la Fig. 3. La matriz 24 está formada en una mezcla sintética resistente a impactos. Se han logrado buenos resultados con mezclas de poliuretano resistente a impactos .

El vidrio expandido 21 es muy ligero de peso y libre de granos sueltos, grado muy alto de aislamiento térmico, aislamiento sólido, resistente a presión, inflamable, a prueba de ácido y a prueba de plagas.

En el ejemplo la composición del granulado de vidrio expandido 22 es la siguiente: Si02 71 + 2 % peso por peso Na20 13 + 1.5 % peso por peso CaO 8 ± 2 % peso por peso A1203 2 ± 1.3 % peso por peso MgO 2 ± 1 % peso por peso K20 1 + 0.2 % peso por peso y Fe203 0.5 + 0.2 % peso por peso elementos traza < 0.5 % peso por peso.

El granulado 22 mismo puede tener una naturaleza de poro cerrado o de poro abierto, con un tamaño de granulado de 0.01 mm a 5 mm. Como se demuestra en un ejemplo en transversal de la Fig. 4, el granulado de vidrio expandido celular 22 tiene tamaño de burbuja 23 de 0.001 - 0.5 mm.

Dependiendo de la configuración de la energía que va a ser absorbida, el grosor de la capa de la capa de absorción puede variar entre 0.5 y 50 mm.

En los ejemplos las capas de fibra 4 (41, 42, 43) son materiales tejidos multicapa compuestos de fibras aramídicas . Sin embargo, también es posible usar fibras comparables .

Se puede imaginar el diseño del arreglo según la Fig. 1 o 2 de manera que sea elástica y seleccionar la matriz de la capa de absorción consecuentemente de manera que la fabricación del arreglo multicapa de balística como un tapete o cobija sea posible. De ese modo, carpas y cortinas seguras y similares son posibles.

La Fig. 6 muestra un diseño ej emplificativo de un arreglo multicapa de balística 1 como una placa con capa de absorción 2.

La secuencia de capas vista desde la dirección del lado de impacto A es como sigue. En el lado de afuera primero se proporciona una capa de cubierta sintética 8. Esta capa de cubierta 8 se usa como un acabado hacia el exterior y asegura que cualquier componente hecho añicos de la subsiguiente primera capa de cerámica 5 muy fuerte no caigan después de un golpe de un proyectil y que la estructura se mantenga unida aún en el caso de rajaduras de la capa de cerámica 5 si recibe otro tiro en los alrededores de un impacto.

En este arreglo en el sentido de la invención, la capa 5 también puede estar compuesta de otros materiales tal como piedra de grano fino o piedra natural o una mezcla de cerámica o una mezcla de cerámica-metal en forma de placa.

Es importante que la capa de "cerámica" 5 sea dura .

Esto puede lograrse a través de cerámicas clásicas o por materiales sustitutos tales como una piedra natural muy dura (granito, etc.) o piedra de grano fino, que es cerámica de gres cocida a alta temperatura.

La capa de cerámica 5 es seguida por una capa de fibra 4 de materiales aramídicos tejidos. Ésta es seguida por la capa de absorción 2, que es capaz de absorber la energía del proyectil o fragmento. En la capa de absorción una gran cantidad de energía es absorbida por el proyectil y en su trayectoria a fondo se distribuye en una base más amplia de manera que después de esto una placa de metal 7 es suficiente como capa final.

Cuando entran energías incluso más potentes o si por motivos de reducción de peso los grosores de capa son seleccionados de manera que sea más delgada, según la Fig. 7 también es posible implementar una variante en donde en frente de la placa de acero 7 después de una primera capa de fibra 41 se proporcione inmediatamente en el frente de la misma una segunda capa de fibra 42.

La Fig. 8 muestra otra modificación, cuando se compara con la forma de realización de la Fig. 7, en donde después de la capa de cerámica 5 una primera placa de acero 71 se ha colocado. Esta placa de acero 71 estabiliza de manera adicional la capa de cerámica en los alrededores inmediatos de un impacto. Esto puede ser favorable en caso de ingreso de múltiples proyectiles. En el ejemplo mostrado, también, se proporciona una placa de acero 72 en la parte de atrás B. La placa de acero 72 ya puede diseñarse como un muro exterior ligeramente blindado de un vehículo o como un muro exterior normal .

La Fig. 9 muestra otra modificación. En este caso la capa de cerámica 5 es seguida por una capa de esquirla 6 que está compuesta de esquirlas de cerámica o esquirlas de cerámica-metal o de esquirlas de piedra de grano fino o esquirlas de piedra natural 61 unidas en una matriz 62. En este diseño la característica esencial no es tanto la secuencia de las capas, sino más bien la presencia de una capa de esquirlas unida en una matriz, capa de esquirlas que está compuesta de un relleno suelto de esquirlas muy duras que desvían un proyectil o un alma de proyectil dura (por ejemplo carburo de tungsteno) .

El ejemplo según la Fig. 10 muestra un arreglo con dos capas de absorción sucesivas 2a y 2b, separadas entre sí por una capa de fibra 42. En el ejemplo que se muestra ambas capas 2a y 2b se colocan contiguas a otra capa de fibra 41 y 43 y siguiendo con esto comprende una placa de acero 71 y 72.

Las capas tal como se muestran en los ejemplos anteriores también pueden colocarse en alguna otra secuencia, dejándose fuera algunas capas o colocándolas varias veces.

En el uso de las capas de absorción según la invención también es muy favorable que las capas proporcionen características de aislamiento térmico sobresaliente. De ese modo los vehículos, las estructuras o las carpas pueden aislarse térmicamente del mundo exterior contra el calor o el frío, sin que se requiera por esto otra capa o algunas otras medidas .

De igual modo el diseño de la capa de absorción según la invención da aislamiento sólido. Esta característica, también, es favorable en la aplicación propuesta.

Lista de caracteres de referencia Arreglo multicapa de balística Lado de impacto Parte de atrás Capa de absorción Capa de absorción Vidrio expandido Granulado de vidrio expandido Burbuj as Matriz Capa de fibra Capa de fibra Capa de fibra Placa de cerámica Capa de esquirlas Esquirlas Matriz Placa de metal Placa de metal Capa de cubierta sintética Placa antibalas (técnica) Placa de cerámica Capa de fibra Placa de acero

Claims (21)

REIVINDICACIONES

1. Una capa antibalas para un arreglo multicapa de balística (1) , que se caracteriza porque está formada por una capa de absorción (2, 2a, 2b) que consta en su totalidad o en gran parte de vidrio expandido (21) .

2. La capa antibalas según la reivindicación 1, que se caracteriza porque el vidrio expandido (21) está presente en la forma de granulado de vidrio expandido sinterizado (22) .

3. La capa antibalas según la reivindicación 1, que se caracteriza porque el vidrio expandido (21) está presente en la forma de granulado de vidrio expandido (22) mantenido en una compacción densa o relleno por medio de una matriz (24) que envuelve el granulado de vidrio expandido.

4. La capa antibalas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 , que se caracteriza porque el granulado de vidrio expandido (22) tiene un tamaño de granulado entre 0.01 mm a 5 mm.

5. La capa antibalas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que se caracteriza porque el vidrio expandido (21) o granulado de vidrio expandido (22) está compuesto de manera predominante de SiO2.

6. La capa antibalas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que se caracteriza porque como ingredientes adicionales el vidrio expandido (21) o el granulado de vidrio expandido (22) estén compuestos de Na20 y CaO.

7. La capa antibalas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que se caracteriza porque como ingredientes adicionales, el vidrio expandido (21) o el granulado de vidrio expandido (22) , está compuesto de una cantidad pequeña, en cada caso, menos de 10 por ciento peso por peso, de Al203 y/o MgO y/o K20.

8. La capa antibalas según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 7, que se caracteriza porque la matriz (24) está compuesta de un material sintético o una resina sintética o una mezcla de material sintético/resina sintética, cuya mezcla es, en particular, resistente a impactos.

9. La capa antibalas según la reivindicación 8, que se caracteriza porque la mezcla de material sintético está compuesta de poliuretano y/o polietileno y/o resina epoxídica y/o silicio y/o un material sintético a prueba de impactos y/o un material sintético resistente a impactos.

10. Un arreglo multicapa de balística (1) con un lado de impacto (A) y un lado de atrás (B) y una capa antibalas (2) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que se caracteriza porque por lo menos una de las capas está formada por una capa de fibra multicapa (4, 41, 42, 43) que consta de capas de fibras aramídicas o fibras comparables, en donde la capa de fibra multicapa (4, 41, 42, 43) está diseñada, en particular, en la forma de un material tejido o un material tejido multicapa.

11. El arreglo multicapa de balística según la reivindicación 10, que se caracteriza porque por lo menos una de las capas está formada de una placa (5) compuesta de piedra de grano fino o piedra natural o cerámica o una mezcla de cerámica, que se compone en particular de un material de estructura compuesta.

12. El arreglo multicapa de balística según cualquiera de las reivindicaciones 10 u 11, que se caracteriza porque por lo menos una capa es una capa de esquirlas (6) compuesta de esquirlas (61) de cerámica o metal cerámico o piedra de grano fino o piedra natural, cuyas esquirlas (61) están unidas en una matriz (62) .

13. El arreglo multicapa de balística según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, que se caracteriza porque por lo menos una capa está formada de una placa de metal (7, 71, 72)

14. El arreglo multicapa de balística según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, que se caracteriza porque por lo menos una capa está formada de una capa sintética de gran firmeza.

15. El arreglo multicapa de balística según la reivindicación 14, que se caracteriza porque la capa sintética de gran firmeza forma la matriz (24) de la capa de absorción (2) .

16. El arreglo multicapa de balística según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 15, que se caracteriza porque el arreglo está rodeado por una capa de cubierta sintética (8) o una capa trenzada sintética reforzada con fibra por lo menos en uno del lado de impacto (A) y del lado de la parte de atrás (B) .

17. El arreglo multicapa de balística según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 16, que se caracteriza porque en la secuencia de capas la capa de absorción (2) es seguida por lo menos en uno de sus lados por una capa de fibra (4) .

18. El arreglo multicapa de balística según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 17, que se caracteriza porque el arreglo está diseñado para ser flexible como un tapete o una cobija.

19. El arreglo multicapa de balística según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 18, que se caracteriza porque el arreglo está diseñado como una placa rígida.

20. El arreglo multicapa de balística según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 17 o 19, que se caracteriza porque por lo menos se proporciona una capa de piedra de grano fino, capa de piedra natural o capa de cerámica, una capa de fibra y una capa de metal.

21. El arreglo multicapa de balística según cualquiera de las anteriores reivindicaciones 10 a 19 o 19 a 20, que se caracteriza porque la secuencia de capas se selecciona como sigue: - una capa envolvente, una capa de cerámica, en particular seguida por una capa metálica. una secuencia de capa de fibra y una capa de absorción, - una capa metálica.