PL215979B1 - Moduł pancerza ochronnego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest moduł pancerza ochronnego, przydatny w szczególności do ochrony przeciwko pociskom kumulacyjnym.

Znany jest, na przykład z polskiego opisu patentowego o numerze publikacji PL 181177B1 pancerz pasywny, służący do ochrony przed pociskami przeciwpancernymi. Pancerz ten zbudowany jest z zasadniczej, metalowej, wewnętrznej warstwy ochronnej oraz zewnętrznej warstwy ochronnej, składającej się z prosto-padłościennych, metalowych kaset, wypełnionych warstwami ceramicznymi i mieszaniną zawierającą drobne elementy ceramiczne, zmieszane korzystnie z klejem i/lub betonem. Kasety zamocowane są rozłącznie do zasadniczej, wewnętrznej warstwy ochronnej za pomocą różnych elementów łączących i dociskowych, na przykład w postaci prowadnic, korzystnie o poprzecznym przekroju teownika lub ceownika, w które wsunięte są kasety, zablokowane w prowadnicach za pomocą listew usztywniających, wciśniętych między kasety a prowadnice. Kasety mogą być także zamocowane do zasadniczej, wewnętrznej warstwy ochronnej poprzez płytki z otworami, przez które przechodzą śruby, przy czym płytki dociskają częścią swych dolnych powierzchni do górnych powierzchni kaset, zaś otwory znajdują się nad obszarami nie objętymi kasetami. Według innych wersji wynalazku, kasety dociskane są do zasadniczej, wewnętrznej warstwy ochronnej poprzez kształtowniki, korzystnie o poprzecznym przekroju kątownika lub teownika, stanowiące górny koniec elementów dociskowych, korzystnie szybkozłączy typu dźwigniowego lub śrubowego albo boczne ściany kaset wyposażone są w zaczepy, z którymi sczepione są zaczepy stanowiące górne końce elementów dociskowych, korzystnie powyżej wskazanych szybkozłączy. Dolne końce elementów dociskowych zamocowane są do zasadniczej metalowej, wewnętrznej warstwy ochronnej pancerza. Ponadto kasety mogą być łatwo i sprawnie montowane lub demontowane z pancerza.

Ponadto znany jest, na przykład z polskiego opisu zgłoszeniowego wynalazku o numerze publikacji P-385981 A1 warstwowy, segmentowy pancerz pasywny posiadający skrajną, zewnętrzną i skrajną wewnętrzną warstwę ochronną, które oddzielone są od siebie w ustalonej odległości za pomocą sztywnych elementów dystansowych, montowany na przykład na: wozach bojowych, jednostkach pływających, statkach powietrznych oraz lądowych obiektach stacjonarnych, w celu polepszenia skuteczności ich opancerzenia. Skrajna, zewnętrzna warstwa ochronna pancerza ma wykonane otwory przelotowe usytuowane na przeciw skrajnej, nieprzelotowej warstwy wewnętrznej pancerza, przy czym otwory przelotowe zajmują co najmniej jedną trzecią powierzchni warstwy ochronnej.

Dodatkowo znany jest, na przykład z europejskiego opisu patentowego o numerze publikacji EP 379 080B1 pancerz ochronny, zawierający umieszczone w obudowie dwa pakiety, z których jeden jest aktywny, a drugi - pasywny. Pakiet aktywny ma umieszczoną pomiędzy dwoma stalowymi płytami warstwę materiału wybuchowego, natomiast pakiet pasywny ma umieszczoną pomiędzy dwoma stalowymi płytami warstwę materiału ekspansywnego, który rozszerza się pod wpływem uderzenia pociskiem. Pakiety rozmieszczone są w pewnej odległości od siebie.

Wynalazek dotyczy modułu pancerza ochronnego, zwłaszcza do ochrony przeciwko pociskom kumulacyjnym, który zawiera warstwę zewnętrzną oraz wewnętrzne warstwy ochronne wykonane ze stali pancernej. Istota wynalazku polega na tym, że moduł pancerza zawiera dwa wewnętrzne pakiety stalowo - kompozytowe, a każdy pakiet zawiera połączone ze sobą wzajemnie dwie płyty stalowe, pomiędzy którymi umieszczone są co najmniej dwie płyty kompozytowe wykonane z materiału balistycznego. Pod pojęciem płyt kompozytowych wykonanych z materiału balistycznego rozumie się arkusze płyt laminatowych przeznaczonych do ochrony przeciwko pociskom małokalibrowym, na przykład w kamizelkach kuloodpornych. Mogą to być dostępne laminaty oparte na modyfikowanych żywicach fenolowych i rovingowej tkaninie szklanej. Możliwe jest również zastosowanie innych dostępnych obecnie materiałów balistycznych, opartych na innych żywicach modyfikowanych oraz na tkaninach węglowych, aramidowych, polietylenowych typu HMWP albo ich hybrydach czy też wykonanych z poliwęglanów. Grubość pojedynczej płyty w pakiecie zawiera się w przedziale od 3 do 6,7 min. Ponadto moduł zawiera co najmniej jedną płytę aluminiową o łącznej grubości co najmniej 20 mm zlokalizowaną tak, że pakiety stalowo - kompozytowe umieszczone są pomiędzy warstwą zewnętrzną wykonaną ze stali pancernej i płytą albo płytami aluminiowymi. Warstwa zewnętrzna, pakiety stalowo kompozytowe i płyta aluminiowa połączone są wzajemnie, przy czym zachowany jest odstęp o szerokości wybranej z przedziału 20-45 mm pomiędzy pakietami stalowo - kompozytowymi (2a, 2b) oraz pomiędzy pakietem stalowo - kompozytowym a płytą aluminiową.

Korzystnym jest, gdy warstwa zewnętrzna ma grubość co najmniej 2 mm.

PL 215 979 B1

Ponadto celowym jest, gdy płyta stalowa zlokalizowana najbliżej warstwy zewnętrznej ma grubość wybraną z przedziału 6,0 mm do 6,7 mm.

Dalszą korzyść osiąga się, gdy płyta stalowa pakietu zlokalizowanego najbliżej warstwy zewnętrznej, usytuowana najbliżej drugiego pakietu stalowo - kompozytowego oraz płyty stalowe drugiego pakietu stalowo - kompozytowego mają grubość wybraną z przedziału 3 mm do 4 mm, korzystnie 3,5 mm.

Pożądanym jest także, gdy każdy pakiet zawiera dwie albo trzy albo cztery płyty kompozytowe wykonane z materiału balistycznego, każda o grubości wybranej z przedziału 3 mm do 6 mm, korzystnie 5 mm.

Stosunek grubości pakietu stalowo - kompozytowego zlokalizowanego bliżej warstwy zewnętrznej do grubości drugiego pakietu mieści się w przedziale 1,2 do 1,65, korzystnie wynosi około 1,5, w szczególności 1,47.

Ponadto zalecanym jest, gdy odstępy pomiędzy pakietami stalowo - kompozytowymi oraz pakietem stalowo kompozytowym a warstwą aluminium mieszczą się w przedziale 30 mm do 35 min.

Poza tym celowym jest, gdy moduł zawiera dwie płyty aluminiowe, zespolone za sobą, korzystnie mające grubość 20 mm i 5 mm.

Dalszą korzyść osiąga się, gdy moduł zawiera trzy albo cztery pakiety stalowo - kompozytowe, oddalone od siebie.

Najlepiej jest, gdy jako kompozytowy materiał balistyczny wykorzystuje się laminat oparty na zmodyfikowanej żywicy fenolowej i rovingowej tkaninie szklanej, korzystnie za szkła typu E.

W celu połączenia płyt w pakiecie można wykorzystać łączników, korzystnie w postaci śrub i nakrętek.

Wówczas celowym jest, gdy na każdym łączniku osadzona jest tuleja dystansowa, o wysokości odpowiadającej odległości pomiędzy danym pakietem a pakietem sąsiednim lub płytą aluminiową.

W takim wykonaniu pożądanym jest, gdy na każdym łączniku osadzone są dwie tuleje dystansowe, jedna po każdej stronie pakietu.

Warstwa zewnętrzna, pakiety stalowo - kompozytowe oraz płyta aluminiowa mogą być połączone z wykorzystaniem elementów łącznikowych, korzystnie w postaci tulei, sworzni i/lub śrub.

Wówczas korzystnym jest, gdy elementy łącznikowe wystają poza płytę aluminiową na długość wybraną z przedziału 10 mm do 40 mm, korzystnie 20 mm.

Moduł pancerza ochronnego przeznaczony jest do ochrony, zwłaszcza przeciwko pociskom kumulacyjnym. Zaproponowana konstrukcja skutecznie zabezpiecza chroniony obiekt, przykładowo pojazd wojskowy, przed pociskami o przebijalności do 500 mm RHA, czyli takimi, które wystrzelone w kierunki płyty ze stali pancernej penetrują ją na głębokość do 500 mm. Przedmiotowy pancerz ochrony skuteczny jest zwłaszcza, gdy tor lotu pocisku jest nachylony w stosunku do powierzchni pancerza o kąt do 20°. Przykłady takich pocisków to pociski oznaczane obecnie jako PG-7W, PG-7WM czy też PG-7M. Pociski kumulacyjne wykorzystują strumień kumulacyjny powstający po eksplozji materiału wybuchowego umieszczonego w pocisku i działającego na wkładkę kumulacyjną. Zgnieciona wkładka kumulacyjna formuje strumień kumulacyjny poruszający się z dużą szybkością w stronę pancerza oraz szerszy i powolniejszy strumień wsteczny. Strumień kumulacyjny ma niewielki przekrój i dzięki temu uzyskuje wielką koncentrację energii na powierzchni pancerza. Zaproponowana konstrukcja, dzięki zestawieniu co najmniej dwóch pakietów stalowo - kompozytowych oraz warstwy zewnętrznej i płyty aluminiowej skutecznie chroni przed przebiciem pociskami kumulacyjnymi, gdyż kolejne warstwy pancerza stopniowo wyhamowują prędkość strumienia i pochłaniają jego energię. Płyty kompozytowe wykonane są z materiału balistycznego czyli materiału przeznaczonego do ochrony przeciwko pociskom małokalibrowym. Najkorzystniej jako taki materiał wykorzystuje się dostępne laminaty oparte na modyfikowanych żywicach fenolowych i rovingowej tkaninie szklanej, przykładowo ₂ tkaninie o grubym przeplocie ze szkła typu E o masie powierzchniowej 830 g/m². Laminat taki jest ognioodporny, co ma dodatkowe zalety przy użyciu pancerza do ochrony obiektów, w których mogą znajdować się ludzie. Możliwe jest również zastosowanie innych dostępnych obecnie materiałów balistycznych, opartych na innych żywicach oraz na tkaninach węglowych albo aramidowych albo polietylenowych typu HMWP albo ich hybrydach czy poliwęglanów. Zastosowanie wskazanych kompozytowych materiałów balistycznych w powiązaniu z płytami ze stali pancernej oraz płytą aluminiową ukazało niespodziewanie korzystne właściwości ochronne pancerzy.

Wynalazek został bliżej przedstawiony w poniższych przykładach wykonania i na załączonym schematycznym rysunku, na którym fig. 1 do fig. 3 schematycznie przedstawiają moduły pancerza

PL 215 979 B1 ochronnego z warstwą zewnętrzna, płytą aluminiową oraz usytuowanymi pomiędzy nimi odpowiednio dwoma, trzema albo czterema pakietami stalowo - kompozytowymi, fig. 4 - schematyczny przekrój przez pakiety stalowo - kompozytowe i płytę aluminiową według fig. 1, fig. 5 i fig. 6 - inne przykłady pojedynczych pakietów stalowo - kompozytowych będących częścią modułu według wynalazku.

Na fig. 1 i fig. 4 przedstawiono moduł pancerza ochronnego w pierwszym przykładzie wykonania. Moduł zawiera warstwę zewnętrzną 1 wykonaną ze stali pancernej o grubości 2 mm oraz dwa pakiety stalowo - kompozytowe 2a, 2b i płytę aluminiową 3. Pierwszy pakiet stalowo - kompozytowy 2a, sąsiadujący z warstwą zewnętrzną 1 i oddalony od niej o pewną odległość, przykładowo 15 mm, zawiera dwie płyty stalowe 7, przykładowo ze stali pancernej według MIL 46100 o twardości 500 HB, pomiędzy którymi usytuowane są trzy płyty kompozytowe 8 wykonane z materiału balistycznego w postaci laminatu opartego na modyfikowanych żywicach fenolowych i rovingowej tkaninie szklanej, ₂ o grubym przeplocie ze szkła typu E, o masie powierzchniowej 830 g/m². Grubość a płyty stalowej 7 zlokalizowanej najbliżej warstwy zewnętrznej 1 wynosi 6,7 min, zaś grubość a1 drugiej płyty stalowej 7 w pakiecie 2a wynosi 3,5 mm. Grubości k, k1, k2 płyt kompozytowych 8 w pakiecie 2a wynoszą 5 min. Drugi pakiet stalowo - kompozytowy 2b modułu oddalony jest od pierwszego pakietu 2a o odległość z równą 35 mm i również zawiera dwie płyty stalowe 7 wykonane z tej samej stali pancernej, pomiędzy którymi usytuowane są dwie płyty kompozytowe wykonane z tego samego materiału balistycznego. Grubości b, b1 płyt stalowych 7 wynoszą 3,5 mm, zaś grubości m, m1 płyt kompozytowych 8 w pakiecie 2b wynoszą 5 mm. W odległości z1 od pakietu 2b usytuowana jest płyta aluminiowa 3 o grubości 25 mm, przy czym płyta 3 może być zestawiona z dwóch zespolonych płyt na bazie aluminium o grubościach odpowiednio p wynoszącej 20 mm i p1 wynoszącej 5 mm. Płyty 7, 8 w pakiecie 2a i w pakiecie 2b połączone są za pomocą łączników 5, korzystnie w postaci śruby i nakrętki. Na każdym łączniku 5 może być osadzona tuleja dystansowa, o wysokości odpowiadającej odległości pomiędzy danym pakietem a pakietem sąsiednim lub płytą aluminiową. Warstwa zewnętrzna 1, pakiety 2a, 2b oraz płyta aluminiowa 3 połączone są z wykorzystaniem elementów łącznikowych 4, w postaci tulei, sworzni i/lub śrub. Elementy łącznikowe 4 mogą wystawać poza płytę aluminiową 3 na długość wybraną z przedziału 10 mm do 40 mm, korzystnie 20 mm, co pozwala na montaż modułu na chronionym obiekcie z zachowaniem pożądanej odległości pomiędzy płytą aluminiową a danym chronionym obiektem. Stosunek grubości pakietu stalowo - kompozytowego 2a zlokalizowanego bliżej warstwy zewnętrznej 1 do grubości drugiego pakietu 2b wynosi 1,47.

W kolejnych przykładach wykonania, nie przedstawionych na rysunku, możliwe są modyfikacje w zakresie grubości warstwy zewnętrznej 1, która może wynosić na przykład 2,5 mm, 3 mm albo 3,5 mm, w zakresie grubości pojedynczych płyt 7, 8 w pakietach, które mogą przyjmować wybrane wartości od 3 mm do 6,7 mm, korzystnie z przedziału 6 mm do 6,7 mm dla płyty stalowej 7 usytuowanej najbliższej warstwy zewnętrznej 1, z przedziału 3 mm do 4 mm dla pozostałych płyt stalowych, najkorzystniej 3,5 mm, z przedziału 3 mm do 6 mm dla płyt kompozytowych, najkorzystniej 5 min, w zakresie odstępów pomiędzy pakietami 2a i 2b oraz pakietem 2b i płytą aluminiową 3, które mogą przyjmować wartości z przedziału 20 mm do 45 mm, korzystnie z przedziału 30 mm do 35 mm, w zakresie ilości warstw płyt kompozytowych w pakiecie, która może wynosić dwa albo trzy albo cztery, w zakresie stosunku grubości pakietu 2a zlokalizowanego bliżej warstwy zewnętrznej 1 do grubości drugiego pakietu 2b, który może mieścić się w przedziale 1,2 do 1,65, korzystnie wynosi około 1,5.

W kolejnych przykładach wykonania, przedstawionych schematycznie na fig. 2 i fig. 3, moduł pancerza zawiera odpowiednio trzy i cztery pakiety stalowo - kompozytowe, o konstrukcji przedstawionej w powyżej opisanych przykładach.

Na fig. 5 przedstawiono schematycznie kolejny przykład wykonania pojedynczego pakietu modułu, w którym płyty 7, 8 połączone są łącznikami 5, na których osadzone są po dwie tuleje dystansowe 6, jedna po każdej stronie pakietu,

Na fig. 6 przedstawiono schematycznie kolejny przykład wykonania pojedynczego pakietu modułu, w którym płyty 7, 8 połączone są łącznikami 5, na których osadzona jest jedna tuleja dystansowa 6.

Claims (15)

1. Moduł pancerza ochronnego, zwłaszcza do ochrony przeciwko pociskom kumulacyjnym, zawierający warstwę zewnętrzną oraz wewnętrzne warstwy ochronne wykonane ze stali pancernej, znamienny tym, że zawiera dwa wewnętrzne pakiety stalowo - kompozytowe (2a, 2b), a każdy pakiet

PL 215 979 B1 zawiera połączone ze sobą wzajemnie dwie płyty stalowe (7), pomiędzy którymi umieszczone są co najmniej dwie płyty kompozytowe (8) wykonane z materiału balistycznego, przy czym grubość (a, b, m, k) pojedynczej płyty (7, 8) w pakiecie zawiera się w przedziale od 3 do 6,7 mm, a także zawiera co najmniej jedną płytę aluminiową (3) o łącznej grubości co najmniej 20 mm zlokalizowaną tak, że pakiety stalowo - kompozytowe (2a, 2b) umieszczone są pomiędzy warstwą zewnętrzną (1) wykonaną ze stali pancernej i płytą albo płytami aluminiowymi (3), zaś warstwa zewnętrzna (1), pakiety stalowo - kompozytowe (2a, 2b) i płyta aluminiowa (3) połączone są wzajemnie, przy czym zachowany jest odstęp o szerokości (z, z1) wybranej z przedziału 20-45 mm pomiędzy pakietami stalowo - kompozytowymi (2a, 2b) oraz pomiędzy pakietem stalowo - kompozytowym (2b) a płytą aluminiową (3).

2. Moduł pancerza ochronnego według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwa zewnętrzna ma grubość co najmniej 2 mm.

3. Moduł pancerza ochronnego według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że płyta stalowa (7) zlokalizowana najbliżej warstwy zewnętrznej (1) ma grubość wybraną z przedziału 6,0 mm do 6,7 mm.

4. Moduł pancerza ochronnego według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że płyta stalowa (7) pakietu (2a) zlokalizowanego najbliżej warstwy zewnętrznej (1), usytuowana najbliżej drugiego pakietu stalowo kompozytowego (2b) oraz płyty stalowe (7) drugiego pakietu stalowo - kompozytowego (2b) mają grubość wybraną z przedziału 3 mm do 4 mm, korzystnie 3,5 mm.

5. Moduł pancerza ochronnego według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że każdy pakiet zawiera dwie albo trzy albo cztery płyty kompozytowe wykonane z materiału balistycznego, każda o grubości wybranej z przedziału 3 mm do 6 mm, korzystnie 5 mm.

6. Moduł pancerza ochronnego według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienny tym, że stosunek grubości pakietu (2a) zlokalizowanego bliżej warstwy zewnętrznej (1) do grubości drugiego pakietu (2b) mieści się w przedziale 1,2 do 1,65, korzystnie wynosi około 1,5, w szczególności 1,47.

7. Moduł pancerza ochronnego według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, znamienny tym, że odstępy pomiędzy pakietami stalowo - kompozytowymi oraz pakietem stalowo kompozytowym a warstwą aluminium mieszczą się w przedziale 30 mm do 35 mm.

8. Moduł pancerza ochronnego według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, znamienny tym, że zawiera dwie płyty aluminiowe (3), zespolone za sobą, korzystnie mające grubość 20 mm i 5 mm.

9. Moduł pancerza ochronnego według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, znamienny tym, że zawiera trzy albo cztery pakiety stalowo - kompozytowe ( 2a, 2b, 2c, 2d).

10. Moduł pancerza ochronnego według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, znamienny tym, że jako kompozytowy materiał balistyczny wykorzystuje się laminat oparty na zmodyfikowanej żywicy fenolowej i rovingowej tkaninie szklanej, korzystnie za szkła typu E.

11. Moduł pancerza ochronnego według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, albo 10, znamienny tym, że płyty (7, 8) w pakiecie połączone są za pomocą łączników (5), korzystnie śrub i nakrętek.

12. Moduł pancerza ochronnego według zastrz. 11, znamienny tym, że na każdym łączniku (5) osadzona jest tuleja dystansowa (6), o wysokości odpowiadającej odległości pomiędzy danym pakietem a pakietem sąsiednim lub płytą aluminiową.

13. Moduł według zastrz. 12, znamienny tym, że na każdym łączniku (5) osadzone są dwie tuleje dystansowe (6), jedna po każdej stronie pakietu.

14. Moduł pancerza ochronnego według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, albo 10, albo 11, albo 12, albo 13, znamienny tym, że warstwa zewnętrzna (1), pakiety (2a, 2b, 2c, 2d) oraz płyta aluminiowa (3) połączone są z wykorzystaniem elementów łącznikowych (4), korzystnie w postaci tulei, sworzni i/lub śrub.

15. Moduł pancerza ochronnego według zastrz. 14, znamienny tym, że elementy łącznikowe (4) wystają poza płytę aluminiową (3) na długość wybraną z przedziału 10 mm do 40 mm, korzystnie 20 mm.