PL224825B1 - Pancerz elastyczny - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest pancerz elastyczny składający się z warstw, między którymi znajduje się warstwa zbudowana z zamkniętych, korzystnie prostokątnych woreczków zawierających ciecz, zwłaszcza taką, której lepkość wzrasta wraz ze wzrostem szybkości ścinania (STF - Shear Thickening Fluid) albo magnetoreologiczną (MRF - Magneto - Rheological Fluid), tj. której lepkość wzrasta pod wpływem działania pola magnetycznego. Ciecze typu STF usztywniają się i zagęszczają w wyniku uderzenia pocisku, odłamka, szpikulca, igły, bagnetu, noża w pancerz, zaś ciecze typu MRF zagęszczają się i usztywniają pod wpływem pola magnetycznego. Usztywnione i zagęszczone ciecze STF albo MRF znajdujące się w woreczkach wspomagają rozpraszanie energii uderzenia, zwiększając odporność pancerza na przebicie.

Według opisu patentowego US 7966923 elastyczny moduł pancerza może mieć postać prostokątnego, zamkniętego woreczka zawierającego ciecz STF, posiadającego laminowane ściany zbudowane z wewnętrznej, miękkiej, elastycznej ściany, np. z gumy, oraz zewnętrznej osłonowej warstwy odpornej balistycznie, wykonanej, np. z tkaniny aramidowej lub poliamidu.

Zgłoszenie wynalazku US 2012/0186431 opisuje warstwowe pancerze chroniące przed zagrożeniami balistycznymi, zwłaszcza przed działaniem wybuchowych ładunków kumulacyjnych oraz improwizowanych urządzeń wybuchowych, np. min-pułapek wykorzystywanych do niszczenia pojazdów. Pancerze te mają, co najmniej jedną warstwę zawierającą ciecz STF. Warstwa lub warstwy zawierające tego rodzaju ciecz mogą mieć postać wnęki lub wnęk utworzonych między sąsiednimi warstwami ochronnymi, które mogą mieć postać płyt lub blach wykonanych z metali, stopów metali, takich jak stal hartowana węglowa, stopy tytanowe, stopy aluminiowe, warstwy z tworzyw sztucznych, np. poliwęglowych, nanorurek węglowych, polietylenowych, włókien aramidowych. Minimalna grubość warstwy zawierającej ciecz reologiczną powinna wynosić 0,26 cala (ok. 6,35 mm).

Opis patentowy US 3649426 podaje możliwość wykorzystania ceramicznych ścianek działowych lub metalowych między wnękami pancerza warstwowego, zawierającymi ciecz STF.

W zgłoszeniu wynalazku PL 406 578 opisane są dwie odmiany strukturalne pancerza elastycznego. W ramach pierwszej strukturalnej odmiany, pancerz zbudowany jest, licząc kolejno od strony ostrzału pociskami, z warstwy ceramicznej zbudowanej z ceramicznych kulek, albo płytek o powierzchni czołowej kwadratu lub prostokąta lub sześciokąta foremnego, przedniego stosu warstw wykonanych z tworzywa sztucznego, korzystnie, składającego się z kilku albo kilkunastu warstw aramidowych i/lub polietylenowych, warstwy zbudowanej z zamkniętych, korzystnie prostokątnych worec zków zawierających ciecz STF, oraz tylnego stosu warstw wykonanych z tworzywa sztucznego, k orzystnie składającego się z kilku albo kilkunastu warstw aramidowych i/lub polietylenowych. Ponadto, w pancerzu tym warstwa ceramiczna zbudowana jest z płytek kwadratowych, korzystnie o długości boku wynoszącym 50 mm albo 100 mm oraz grubości 1-8 mm.

Według drugiej odmiany pancerz zbudowany jest, licząc kolejno od strony ostrzału pociskami, z warstwy metalowej, korzystnie wykonanej ze stali bainitycznej, korzystnie ze strukturami nanokrystalicznymi, o wytrzymałości na rozerwanie (R _m) nie mniejszej niż 1,8 GPa oraz wydłużeniu wzglę dnym (A) 12-16%, albo ze stali maraging, korzystnie ze strukturami nanokrystalicznymi, o wytrzymałości na rozerwanie (R_m) nie mniejszej niż 2 GPa oraz wydłużeniu względnym (A) 7-8%, albo ze stali amorficzno-nanokrystalicznej o wytrzymałości na rozerwanie (R_m) nie mniejszej niż 2 GPa oraz wydłużeniu względnym (A) 4%, przedniego stosu warstw wykonanych z tworzywa sztucznego, korzystnie składającego się z kilku albo kilkunastu warstw aramidowych i/lub polietylenowych, warstwy zbudowanej z zamkniętych, korzystnie prostokątnych woreczków zawierających ciecz STF, oraz tylnego stosu warstw wykonanych z tworzywa sztucznego, korzystnie składającego się z kilku albo kilkunastu warstw aramidowych i/lub polietylenowych. Metalowa warstwa opcjonalnie zbudowana jest z płytek kwadratowych, korzystnie o długości boku wynoszącym 50 mm albo 100 mm oraz grubości 1-5 mm.

W zgłoszeniu wynalazku PL 396 157 opisany jest warstwowy układ materiałów, zawierający ciecz MRF, która opcjonalnie może znajdować się w zamkniętym cienkościennym pokrowcu (woreczku). Niniejszy układ warstwowy przydatny jest jako pancerz ochronny przeznaczony na wkłady kam izelek kulo- i/lub nożoodpornych oraz maty, plandeki, elementy opancerzenia środków transportu i obiektów stacjonarnych, zawierający zamknięte w wodoszczelnym, paraprzepuszczalnym pokrowcu warstwowe wsady wykonane z włókienniczych materiałów balistycznych w postaci tkaniny z wysok owytrzymałych włókien paraaramidowych o dużej wytrzymałości na rozciąganie, takich jak Kevlar,

PL 224 825 B1

Twaron lub nietkane wyroby arkuszowe z włókien polietylenowych o dużej wytrzymałości na rozciąganie, jak na przykład Dyneema.

Istota elastycznego pancerza według wynalazku, zbudowanego z warstw, między którymi znajduje się warstwa zbudowana z zamkniętych, korzystnie prostokątnych woreczków zawierających ciecz, zwłaszcza STF albo MRF, polega na tym, że każdy woreczek, korzystnie prostokątny zbudowany jest z dwóch korzystnie, prostokątnych ścian, korzystnie kwadratowych o boku o długości, korzystnie 100 mm, wykonanych z tkaniny aramidowej lub poliamidowej, polietylenu, lub innych materiałów i połączonych wzdłuż swoich krawędzi na szerokości 3-5 mm od każdej z nich, przy czym ściany woreczków gumowane są jednostronnie od wewnątrz albo od zewnątrz albo obustronnie, tj. od wewnątrz i z zewnątrz, a ponadto brzegi sąsiednich woreczków zachodzą na siebie na szerokości większej niż 3 mm i nieprzekraczającej 15 mm. Korzystnie, każdy woreczek znajduje się w kieszeni wykonanej z elastycznego materiału, korzystnie z tkaniny cienkiej.

Pancerz warstwowy według wynalazku stanowi elastyczną, zwartą i stosunkowo lekką strukturę odporną na przebicie pociskami mało- i średniokalibrowymi przeciwpancernymi kalibru 5,56-14,5 mm, w tym 7,62 mm oraz 9 mm. Ponadto chroni przed przebiciem odłamkami i wybuchem. P ancerz może być zastosowany głównie do ochrony ciała człowieka jako wkład do kamizelek kulo - i odłamkoodpornych.

Przedmiot wynalazku pokazany jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia pancerz elastyczny w przekroju pionowym, zbudowany z warstw wykonanych z tworzywa sztucznego, między którymi znajduje się warstwa zbudowana z zamkniętych prostokątnych worec zków zawierających ciecz STF, każdy umieszczony w kieszeni wykonanej z tkaniny cienkiej, zaś Fig. 2 przedstawia pancerz elastyczny w przekroju pionowym, zbudowany również z tworzywa sztucznego, między którymi znajduje się warstwa zbudowana z zamkniętych prostokątnych woreczków zawierających ciecz MRF, każdy umieszczony w kieszeni wykonanej z tkaniny cienkiej.

Pancerz elastyczny zbudowany jest, licząc kolejno od strony nadlatującego pocisku 1 z przedniego stosu składającego się z ośmiu warstw aramidowych 2 o grubości 0,5 mm każda, warstwy zbudowanej z trzech zamkniętych woreczków 3, każdy umieszczony w oddzielnej kieszeni 4 wykonanej z tkaniny cienkiej i zawierający ten sam rodzaj cieczy, tj. ciecz STF 5 albo ciecz MRF 6 oraz tylnego stosu składającego się z czterech warstw aramidowych 7 o grubości 0,5 mm każda. Każdy woreczek 3 zbudowany jest z dwóch kwadratowych ścian o boku o długości 100 mm, wykonanych z tkaniny aramidowej. Ściany woreczków 3 połączone są wzdłuż swoich krawędzi na szerokości 3 mm od każdej z nich, przy czym ściany te gumowane są od wewnątrz. Sąsiednie woreczk i 3 zachodzą na siebie brzegami na szerokości 15 mm, przy czym woreczki 3 zawierające ciecz STF 5 usytuowane są w ten sposób, że prawy bok skrajnego, lewego woreczka 3 leży nad lewym bokiem środkowego woreczka 3, zaś prawy bok środkowego woreczka 3 leży nad lewym bokiem skrajnego, prawego woreczka 3, natomiast woreczki 3 zawierające ciecz MRF 6 usytuowane są w ten sposób, że prawy bok skrajnego, lewego woreczka 3 leży pod lewym bokiem środkowego woreczka 3, zaś prawy bok środkowego woreczka 3 leży nad lewym bokiem skrajnego prawego woreczka 3.

Nadlatujący pocisk 1 uderzając w pancerz wytraca energię kinetyczną na kolejno napotykanych warstwach, tj. w przednim stosie warstw 2, w warstwie zbudowanej z woreczków 3 zawierających ciecz STF 5 albo magnetoreologiczną MRF 6 uprzednio zagęszczoną i usztywnioną pod wpływem pola magnetycznego oraz w tylnym stosie warstw 7. Pocisk 1 działając na warstwę zbudowaną z woreczków 1 zawierających ciecz STF 5 albo MRF 6 jest hamowany w wyniku wzrostu ich lepkości oraz sztywności (twardości).

Podczas oddziaływania na pancerz, pocisk 1 jest wyhamowywany/zatrzymywany lub zmienia kierunek wnikania w pancerz, ulegając odkształceniom sprężystym i plastycznym, a nawet zniszczeniu. W wyniku zatrzymania pocisku 1 w objętości pancerza, zapewniona jest osłona przestrzeni znajdującej się za nim.

Claims (2)

1. Pancerz elastyczny, zbudowany z warstw, między którymi znajduje się warstwa zbudowana z zamkniętych, korzystnie prostokątnych woreczków zawierających ciecz, zwłaszcza taką, której lepkość wzrasta wraz ze wzrostem szybkości ścinania albo magnetoreologiczną, znamienny tym, że każdy woreczek (3), korzystnie prostokątny zbudowany jest z dwóch korzystnie, prostokątnych ścian,

PL 224 825 B1 korzystnie kwadratowych o boku długości, korzystnie 100 mm, wykonanych z tkaniny aramidowej lub poliamidowej, polietylenu, lub innych materiałów i połączonych wzdłuż swoich krawędzi w odległości 3-5 mm od każdej z nich, przy czym ściany woreczków (3) gumowane są jednostronnie od wewnątrz albo od zewnątrz albo obustronnie, tj. od wewnątrz i z zewnątrz, a ponadto brzegi sąsiednich worec zków (3) zachodzą na siebie na szerokości większej niż 3 mm nieprzekraczającej 15 mm.

2. Pancerz elastyczny według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że każdy woreczek (3) znajduje się w kieszeni (4) wykonanej z elastycznego materiału, korzystnie tkaniny cienkiej.