PL243558B1

PL243558B1 - Ballistic cover

Info

Publication number: PL243558B1
Application number: PL434302A
Authority: PL
Inventors: Grzegorz Szymański
Original assignee: Szymanski Grzegorz Holsters Hpe Polska
Priority date: 2020-06-14
Filing date: 2020-06-14
Publication date: 2023-09-11
Also published as: PL434302A1

Abstract

Osłona balistyczna stanowiąca wyprofilowaną płytę, zawierającą rdzeń ceramiczny, który od swojej strony przedniej oraz od swojej strony tylnej posiada wykonane z poliuretanu wewnętrzne zbrojone pokrycie, charakteryzująca się tym, że rdzeń ceramiczny (1) wraz z wewnętrznym zbrojonym pokryciem (2) zawinięte są w wykonany z tkaniny bazaltowej płaszcz bazaltowy (3), który dodatkowo wyposażony jest w bazaltową zakładkę wzmacniającą (4), zachodzącą na tylne wewnętrzne zbrojone pokrycie (2), natomiast na bazaltową zakładkę wzmacniającą (4) oraz tylne wewnętrzne zbrojone pokrycie (2) nałożona jest wykonana z tkaniny bazaltowej powłoka bazaltowa (5), która tym samym wraz z płaszczem bazaltowym (3) oraz bazaltową zakładkę wzmacniającą (4) współtworzy zamkniętą monolityczną bazaltową otulinę, która zawinięta jest w wykonaną z poliuretanu zewnętrzną okrywę ochronną (7), wyposażoną poliuretanową zakładkę ochronną (8), połączoną z wykonanego z poliuretanu zewnętrznym zbrojonym pokryciem (9), do którego zamocowane są kolejno wykonane z tkaniny aramidowej warstwy aramidowe (10), spojone za pomocą spoiwa termoplastycznego (11), jednocześnie do ostatniej warstwy aramidowej (10a) zamocowane jest wykonane z poliuretanu wykończenie ochronne (12).A ballistic shield consisting of a profiled plate containing a ceramic core, which on its front and rear sides has an internal reinforced covering made of polyurethane, characterized by the fact that the ceramic core (1) together with the internal reinforced covering (2) are wrapped in a made of basalt fabric, a basalt jacket (3), which is additionally equipped with a basalt reinforcing overlap (4), overlapping the rear internal reinforced covering (2), while the basalt reinforcing overlap (4) and the rear internal reinforced covering (2) are covered with made of basalt fabric - basalt coating (5), which, together with the basalt jacket (3) and the basalt reinforcing overlap (4), forms a closed monolithic basalt cover, which is wrapped in an outer protective cover made of polyurethane (7), equipped with a polyurethane protective overlap (8), connected with an external reinforced cover made of polyurethane (9), to which aramid layers (10) made of aramid fabric are attached successively, bonded with a thermoplastic binder (11), and at the same time, the last aramid layer (10a) is attached to protective finish made of polyurethane (12).

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest osłona balistyczna, stanowiąca zabezpieczenie przed skutkami trafienia pociskami oraz odłamkami.The subject of the invention is a ballistic shield providing protection against the effects of bullets and fragments.

Osłony i tarcze balistyczne, aby były skuteczne powinny cechować się wysoką wytrzymałością, sztywnością oraz zwiększoną odpornością na działanie czynników środowiska, takich jak wilgoć, promieniowanie UV, skrajna temperatura, a także na rozdarcia, przebicia i rozciągnięcia wzdłużne.To be effective, ballistic covers and shields should be characterized by high strength, stiffness and increased resistance to environmental factors such as moisture, UV radiation, extreme temperature, as well as to tears, punctures and longitudinal stretching.

Zazwyczaj, zawierają one zamknięte w wodoszczelnym pokrowcu warstwowe wsady z tkanin balistycznych, zwłaszcza z włókien para-aramidowych typu Kevlar, Twaron, Saatilar lub jednolite arkusze z włókien polietylenowych, takich jak np. Dyneema.Typically, they contain layered inserts of ballistic fabrics, especially para-aramid fibers such as Kevlar, Twaron, Saatilar, or uniform sheets of polyethylene fibers, such as Dyneema, enclosed in a waterproof cover.

Używane w tarczach i osłonach tkaniny aramidowe wytwarzane są z włókien aramidowych w procesie niskotemperaturowej polikondensacji monomerów parafenylenodiaminy (PPD) oraz chlorku tereftaloilu (TCL). Taki sposób produkcji powoduje otrzymanie produktu cechującego się wysoką izolacyjnością cieplną oraz wytrzymałością mechaniczną. To właśnie dzięki tej wytrzymałości tkaniny aramidowe zostały zakwalifikowane jako tkaniny balistyczne.Aramid fabrics used in shields and covers are made from aramid fibers in the process of low-temperature polycondensation of paraphenylenediamine (PPD) and terephthaloyl chloride (TCL) monomers. This method of production results in a product with high thermal insulation and mechanical strength. It is thanks to this strength that aramid fabrics have been classified as ballistic fabrics.

Tradycyjne tkaniny stosowane na osłony balistyczne mają struktury o splocie płóciennym. Tkanina płócienna charakteryzuje się ortogonalnymi właściwościami mechanicznymi, wynikającymi z jej dwuukładowej budowy (wzdłuż osnowy i wzdłuż wątku). Podczas uderzenia pocisku w tkaninę dwuosiową energia kinetyczna jest absorbowana przez nitki osnowy i wątku kontaktujące się z czołem pocisku. Energia kinetyczna pocisku jest jednym z głównych parametrów decydujących o wyborze materiału, który ma być użyty przy konstruowaniu osłony. Dla małych energii uderzenia np. dla pocisków symulujących odłamki lub amunicji o małym kalibrze (o energii kinetycznej poniżej 700 J) zastosowanie luźno złożonych (pakietów) tkanin z włókien wysokowytrzymałych jest wystarczające do zatrzymania pocisku.Traditional fabrics used for ballistic shields have plain weave structures. Canvas fabric is characterized by orthogonal mechanical properties resulting from its two-system structure (along the warp and along the weft). When the bullet hits the biaxial fabric, the kinetic energy is absorbed by the warp and weft threads contacting the front of the bullet. The kinetic energy of the projectile is one of the main parameters determining the choice of material to be used in the construction of the shield. For low impact energies, e.g. for bullets simulating fragments or small-caliber ammunition (with kinetic energy below 700 J), the use of loosely assembled (packages) fabrics made of high-strength fibers is sufficient to stop the bullet.

Często do budowy osłon i tarcz balistycznych wykorzystywane są materiały ceramiczne, stanowiące niemetaliczne i nieorganiczne ciała stałe o strukturze krystalicznej lub szklistej, które posiadają wiele użytecznych właściwości fizycznych, w tym odporność na ciepło, ścieranie i ściskanie, wysoką sztywność, niską wagę w porównaniu ze stalą i wyjątkową stabilność chemiczną.Ceramic materials are often used to construct ballistic shields and shields, which are non-metallic and inorganic solids with a crystalline or glassy structure that have many useful physical properties, including resistance to heat, abrasion and compression, high stiffness, and low weight compared to steel. and exceptional chemical stability.

Takie struktury balistyczne o termoplastycznym charakterze, zbudowane z warstw znane są ze stanu techniki.Such ballistic structures of a thermoplastic nature, composed of layers, are known from the state of the art.

Na przykład, w amerykańskim opisie patentowym o nr US 5935678 ujawniono laminowaną strukturę balistyczną złożoną z warstw UD z włókien polietylenowych. Pomiędzy dwiema warstwami UD jest umieszczona folia polietylenowa, której zadaniem jest utrzymywanie spójności tych warstw UD bez osadzania indywidualnych włókien w polietylenie. Warstwy UD to warstwy włókien z równoległym ukierunkowaniem włókien elementarnych.For example, US Patent No. 5,935,678 discloses a laminated ballistic structure composed of UD layers of polyethylene fibers. A polyethylene film is sandwiched between the two UD layers to maintain the integrity of the UD layers without embedding individual fibers in the polyethylene. UD layers are layers of fibers with parallel orientation of monofilaments.

Z opisu patentowego US 2006230916 znana jest także przenośna balistyczna tarcza dla policji i personelu wojskowego, z wymiennymi osłonami frontowej części zawierającymi kamuflujące wzory, dostosowane do warunków otoczenia, symulujące różne rodzaje terenów i środowisk. Jako materiały balistyczne może zawierać Kevlar i włókno szklane, materiały kompozytowe lub inne równoważne materiały balistyczne. Tarcza o kształcie prostokąta wyposażona jest w wysuwane samonośne podpory oraz szereg różnego typu uchwytów ułatwiających przenoszenie. Jedna z długich krawędzi tarczy posiada nakładkę zapewniającą przyczepność do podłoża i zapobiegającą niekontrolowanemu przesuwaniu po podłożu. Przeciwległa krawędź posiada prostokątne wybranie umożliwiające wysunięcie i odparcie lufy bądź lornetki.From the patent description US 2006230916 there is also known a portable ballistic shield for police and military personnel, with replaceable covers of the front part containing camouflaging patterns, adapted to the environmental conditions, simulating various types of terrains and environments. As ballistic materials, it may include Kevlar and fiberglass, composite materials or other equivalent ballistic materials. The rectangular-shaped shield is equipped with retractable, self-supporting supports and a number of various types of handles for easy carrying. One of the long edges of the disc has a pad that ensures adhesion to the ground and prevents uncontrolled sliding on the ground. The opposite edge has a rectangular recess enabling the barrel or binoculars to be extended and retracted.

Zwykle jednak występujące w stanie techniki struktury balistyczne obejmują balistyczne warstwy włókien, takich jak włókna aramidowe lub włókna z polietylenu dużej gęstości, osadzone w matrycy kauczukowej bądź kauczukopodobnej. Przykładem może być amerykański patent o nr US 4916000, gdzie indywidualne filamenty w warstwach balistycznych są całkowicie pokryte termoplastycznym materiałem elastomerycznym, takim jak Kraton.Typically, however, ballistic structures found in the art include ballistic layers of fibers, such as aramid fibers or high-density polyethylene fibers, embedded in a rubber or rubber-like matrix. An example is the American patent no. US 4,916,000, where the individual filaments in the ballistic layers are completely covered with a thermoplastic elastomeric material, such as Kraton.

Według standaryzacyjnej sojuszniczej publikacji NATO - AOP-39 zatytułowanej „Guidance on the assessmentand development of insensitive munitions (IM)” (Edycja 3, 2010 r., str. L-6, L-7) oraz holenderskiej pozycji literaturowej pt. „TNO Prins Maurits Laoratory - Diverse and Dynamie” (Wydawnictwo TNO Prins Maurits Laboratory, Rijswijk, The Netherlands, 1988 r.; str. 202) w stanie techniki znane są pasywne, warstwowe balistyczne osłony i pancerze zawierające warstwy ceramiki, zbudowane z płytek ceramicznych połączonych tylnymi czołowymi powierzchniami z warstwą podkładową wykonaną ze stopu aluminium. Warstwy ceramiczne wraz z warstwami podkładowymi umieszczone są między skrajnymi warstwami osłonowymi, spełniającymi również funkcję obudowy oraz ekranów antyodpryskowych, które mogą być wykonane z metalu, zazwyczaj ze stali pancernej lub kompozytów mających włóknistą matrycę polimeryczną - aramidową lub polietylenową. Znane są również według publikacji TNO warstwowe pancerze pasywne zbudowane z płyt pancernych oddzielonych od siebie warstwami powietrza.According to the NATO standardization publication - AOP-39 entitled "Guidance on the assessment and development of insensitive munitions (IM)" (Edition 3, 2010, pp. L-6, L-7) and the Dutch literature titled "TNO Prins Maurits Laoratory - Diverse and Dynamie" (TNO Prins Maurits Laboratory Publishing House, Rijswijk, The Netherlands, 1988; p. 202) in the state of the art, passive, layered ballistic shields and armor containing layers of ceramics, made of ceramic plates, are known connected by their rear front surfaces with a backing layer made of aluminum alloy. Ceramic layers with primer layers are placed between the outermost protective layers, which also serve as housing and anti-spatter screens, which can be made of metal, usually armor steel or composites with a fibrous polymer matrix - aramid or polyethylene. According to TNO publications, layered passive armor is also known, consisting of armor plates separated by layers of air.

W stanie techniki znany jest także polski wynalazek o nr PL 229723. Stanowi go kompozyt balistyczny o zwiększonej odporności na wielokrotne uderzenie pociskiem. Jest to hybrydowy układ materiałowy w postaci płyty zawierającej spodnią warstwę w postaci sprasowanych arkuszy polimerowego materiału balistycznego połączoną z warstwą wielosegmentowej ceramiki przez elastyczną warstwą oraz wielowarstwowej powłoki zabezpieczającej, jak również warstwy antyodpryskowej i elementu antyugięciowego.A Polish invention no. PL 229723 is also known in the state of the art. It is a ballistic composite with increased resistance to repeated bullet impacts. It is a hybrid material system in the form of a plate with a bottom layer in the form of pressed sheets of polymer ballistic material combined with a layer of multi-segment ceramics through a flexible layer and a multi-layer protective coating, as well as an anti-splintering layer and an anti-deflection element.

Znana jest ponadto, z brytyjskiego opisu patentowego o nr GB 2122732 tarcza chroniąca użytkownika przed pociskami, zawierająca materiał balistyczny w postaci warstwowego materiału aramidowego i ceramicznych płyt, osadzony w metalowej ramie, z którą połączone są usztywniające poprzeczki, z którymi z kolei połączone są pręty z uchwytami.Moreover, a shield protecting the user against bullets is known from the British patent description No. GB 2122732, containing ballistic material in the form of layered aramid material and ceramic plates, embedded in a metal frame to which stiffening crossbars are connected, to which rods are in turn connected handles.

Znany jest również z amerykańskiego opisu patentowego o nr US 2014230638 wielowarstwowy pancerz wykonany z segmentowej warstwy ceramicznej, składającej się z elementów ceramicznych na bazie węglika krzemu, trójtlenku glinu lub węglika boru, połączonych spoiwem klejowym z wielowarstwowym podłożem z kompozytu aramidowego oraz kompozytu polietylenowego. Pancerz zabezpieczony jest przed działaniem środowiska zewnętrznego za pomocą pojedynczej powłoki materiału poliestrowego.It is also known from the American patent description US 2014230638, a multi-layer armor made of a segmented ceramic layer, consisting of ceramic elements based on silicon carbide, aluminum trioxide or boron carbide, connected with an adhesive binder to a multi-layer substrate made of aramid composite and polyethylene composite. The armor is protected against the external environment by a single layer of polyester material.

Natomiast z innego polskiego opisu patentowego PL 215873 znane są dodatkowe wkłady balistyczne zbudowane z segmentowej warstwy ceramicznej, składającej się z płytek ceramicznych, naklejonych na wielowarstwowe podłoże z kompozytu aramidowego, zawierające warstwę przeciwodpryskową oraz piankową warstwę amortyzująco-dopasowującą. Warstwa przeciwodpryskową dodatkowych wkładów balistycznych przylega do zewnętrznej górnej i bocznej powierzchni segmentowej warstwy ceramicznej oraz zachodzi na część powierzchni bocznej wielowarstwowego podłoża kompozytowego, wykonanego z kompozytu aramidowego. Piankowa warstwa amortyzująco-dopasowująca jest dookolnie naklejona na zewnętrzną powierzchnię układu warstwowego utworzonego z warstwy przeciwodpryskowej, segmentowej warstwy ceramicznej oraz podłoża. Podstawowe warstwy ochronne wkładu balistycznego dodatkowego, zatrzymujące i/lub niszczące pocisk uderzający we wkład balistyczny i rozpraszającymi jego energię kinetyczną, stanowią segmentowa warstwa ceramiczna oraz wielowarstwowe podłoże z kompozytu aramidowego. Warstwa przeciwodpryskowa zapobiega rozlotowi odłamków pochodzących z płytek ceramicznych i rdzenia pocisku przeciwpancernego, powstałych w wyniku uderzenia pocisku we wkład balistyczny. Piankowa warstwa amortyzująco-dopasowująca podwyższa właściwości użytkowe wkładu balistycznego poprzez amortyzowanie wszelkiego rodzaju mechanicznych bodźców, zwłaszcza udarowych, występujących podczas eksploatacji dodatkowego wkładu balistycznego oraz zapewnia lepsze dopasowanie do tułowia użytkownika kamizelki kuloodpornej. Wkłady te służą jako dodatkowy element zwiększający w swoim obrębie odporność kamizelki kuloodpornej na działanie pocisków przeciwpancernych wystrzeliwanych z broni strzeleckiej.However, from another Polish patent description PL 215873, additional ballistic inserts are known, consisting of a segmented ceramic layer, consisting of ceramic tiles glued to a multi-layer aramid composite substrate, containing an anti-spatter layer and a shock-absorbing and adaptive foam layer. The anti-spatter layer of additional ballistic inserts adheres to the outer upper and side surfaces of the segmented ceramic layer and overlaps part of the side surface of the multi-layer composite substrate made of an aramid composite. The shock-absorbing and adaptive foam layer is glued all around to the outer surface of the layer system consisting of an anti-splintering layer, a segmented ceramic layer and a substrate. The basic protective layers of the additional ballistic insert, stopping and/or destroying the projectile hitting the ballistic insert and dissipating its kinetic energy, are a segmented ceramic layer and a multi-layer aramid composite substrate. The anti-spatter layer prevents the dispersion of fragments from ceramic plates and the core of an anti-tank bullet, resulting from the bullet hitting the ballistic insert. The shock-absorbing and adjusting foam layer increases the functional properties of the ballistic insert by absorbing all types of mechanical stimuli, especially impact ones, occurring during the use of the additional ballistic insert, and ensures a better fit to the torso of the bulletproof vest user. These inserts serve as an additional element increasing the bulletproof vest's resistance to anti-tank bullets fired from small arms.

Należy jednak zaznaczyć, że same tarcze ceramiczne jak i zawierające warstwy poliuretanu lub polietylenu czy też materiału aramidowego często pękają po uderzeniu szybko poruszającym się pociskiem i dlatego nie mogą chronić przed wieloma pociskami, które uderzą w bliskiej odległości, jak to ma miejsce w przypadku broni automatycznej.It should be noted, however, that ceramic shields themselves, as well as those containing layers of polyurethane or polyethylene or aramid material, often crack when hit by a fast-moving bullet and therefore cannot protect against multiple bullets that hit at close range, as is the case with automatic weapons. .

Powszechny problem ze znanym ze stanu techniki ceramicznym pancerzem dotyczy uszkodzeń wyrządzonych konstrukcji pancerza przez pierwszy pocisk, zatrzymany lub penetrujący. Takie uszkodzenia osłabiają panel pancerza, a tym samym umożliwiają przebicie kolejnego pocisku.A common problem with prior art ceramic armor relates to damage caused to the armor structure by the first projectile, whether stopped or penetrating. Such damage weakens the armor panel and thus allows another bullet to penetrate it.

W toku badań okazało się, że zasadnym jest wykorzystanie do budowy osłon tego typu materiału bazaltowego, którego zastosowanie znacząco eliminowałoby kontuzje na polach bitew.During the research, it turned out that it is justified to use this type of basalt material for the construction of shields, the use of which would significantly eliminate injuries on battlefields.

Sam bazalt jest skałą litą, pochodzenia wulkanicznego - wylewną, o strukturze bardzo drobnoziarnistej (czasami porfirowej) i barwie czarnej, szarej lub zielonej. W drobnoziarnistej masie skalnej często widoczne są kryształki lub większe skupienia oliwinu. Bazalt jest kamieniem bardzo twardym i odpornym na oddziaływanie środowisk kwaśnych i zasadowych. Ponieważ jest to magmowa ruda mineralna, można go stopić i uformować w ciągłe włókna, włókna cięte, np. o długości 30 mm, mikrowłókna, na przykład o średnicy 0,42 μm. Takie włókna bazaltowe zostały już użyte np. do wytworzenia tkaniny papierniczej albo wewnętrznego zbrojenia cementu w betonie, dlatego jego wykorzystanie w przedmiotowej dziedzinie ma swoje uzasadnienie. Głównymi składnikami bazaltu są: plagioklazy i pirokseny, ponadto występują: amfibole, melilit, biotyt, mogą występować: kwarc, trydymit lub krystobalit, albo też skaleniowce, oliwiny, szkliwo, a także akcesoryczne: magnetyt, ulvospinel, ilmenit, rzadziej hematyt, piryt i grafit, czasami apatyt. Zawartość kwarcu może dochodzić do 20%, skaleniowców do 10%. Cechą charakterystyczną jest oddzielność słupowa bazaltu, powstała w wyniku kurczenia się zakrzepłej lawy w czasie jej oziębiania. Skład chemiczny bazaltu: SiO2 - 45-55% objętościowo; ALO3 - 14% objętościowo; CaO - 10% objętościowo; FeO - 5-14% objętościowo; MgO - 5-12% objętościowo; związki zasadowe - 2-6% objętościowo; TO2 - 0,5-2% objętościowo. W trakcie trwania procesu technologicznego produkcji włókna bazaltowego materiał uzyskuje drobnokrystaliczną strukturę złożoną z minerałów odznaczających się wysoką twardością i odpornością na działanie kwasów i zasad, z wyjątkiem kwasu fluorowodorowego. Cenioną cechą włókien z topionego bazaltu jest ich odporność na ścieranie. Włókna bazaltowe posiada także bardzo wysoką odporność na działanie wilgoci, nie ulega wpływom czynników atmosferycznych i czasu jak również nie podlega utlenianiuBasalt itself is a solid rock of volcanic origin - extrusive, with a very fine-grained (sometimes porphyry) structure and a black, gray or green color. Crystals or larger concentrations of olivine are often visible in the fine-grained rock mass. Basalt is a very hard stone and resistant to acidic and alkaline environments. As it is an igneous mineral ore, it can be melted and formed into continuous fibres, staple fibers, e.g. 30 mm long, microfibers, e.g. 0.42 μm in diameter. Such basalt fibers have already been used, for example, to produce paper fabric or internal reinforcement of cement in concrete, therefore its use in this field is justified. The main components of basalt are: plagioclase and pyroxene, there are also: amphibole, mellite, biotite, there may be: quartz, tridymite or cristobalite, or feldspar, olivine, glaze, as well as accessories: magnetite, ulvospinel, ilmenite, less often hematite, pyrite and graphite, sometimes apatite. The quartz content can be up to 20%, feldspar up to 10%. A characteristic feature is the columnar separation of the basalt, resulting from the contraction of solidified lava during its cooling. Chemical composition of basalt: SiO2 - 45-55% by volume; ALO3 - 14% by volume; CaO - 10% by volume; FeO - 5-14% by volume; MgO - 5-12% by volume; alkaline compounds - 2-6% by volume; TO2 - 0.5-2% by volume. During the technological process of basalt fiber production, the material acquires a fine-crystalline structure composed of minerals characterized by high hardness and resistance to acids and alkalis, with the exception of hydrofluoric acid. A valued feature of fused basalt fibers is their abrasion resistance. Basalt fibers also have a very high resistance to moisture, are not affected by weather conditions and time, and are not subject to oxidation.

W stanie techniki znany jest amerykański wynalazek o nr US 2010285269, wykorzystujący bazalt. W opisie patentowym tego wynalazku stwierdzono, że cząstki bazaltu w połączeniu ze spoiwem żywicznym i materiałem wzmacniającym, takim jak włókno szklane, zapewniają nieoczekiwaną wytrzymałość, ognioodporność oraz nieprzepuszczalność. Panele pancerza mogą być noszone w kamizelce kuloodpornej lub mogą być używane jako tarcza do ochrony pojazdu, samolotu lub innych konstrukcji.There is an American invention known in the state of the art with the number US 2010285269, which uses basalt. The patent description of this invention states that basalt particles combined with a resin binder and a reinforcing material such as fiberglass provide unexpected strength, fire resistance and impermeability. The armor panels can be worn in a body armor or used as a shield to protect a vehicle, aircraft or other structures.

Obecnie, w stanie techniki brak jest jednak rozwiązania, które skutecznie chroniłoby uczestnika walki przed szybko poruszającym się pociskiem lub pociskami, uderzonymi zarówno z bliskiej odległości, zwłaszcza z broni automatycznej lub z dalszej odległości z użyciem precyzyjnej broni snajperskiej używanej do likwidowania pojedynczych celów. Z uwagi na kafelkową budowę poszczególnych elementów osłon i tarcz będących w stanie techniki, dochodzi często do sytuacji, że podczas używania i zetknięciu z pociskami rozpadają się one na wiele części. Rozpad taki występuje także w przypadku używania wynalazku US 2010285269, w którym użyty jest co prawda bazalt, ale w formie łączonych ze sobą cząsteczek, co szczególnie widać na fig. 3, 3A i 4 tego rozwiązania.Currently, however, there is no solution in the state of the art that would effectively protect a combat participant against a fast-moving bullet or bullets hit either from a close distance, especially from an automatic weapon, or from a longer distance using a precision sniper weapon used to eliminate single targets. Due to the tiled structure of individual elements of covers and shields in the state of the art, it often happens that they break into many parts during use and contact with projectiles. Such disintegration also occurs in the case of the invention US 2010285269, which uses basalt, but in the form of particles connected together, which is particularly visible in Fig. 3, 3A and 4 of this solution.

Nieoczekiwanie okazało się, że dokonując doboru odpowiednich warstw oraz ich rozmiarów, a przede wszystkim użycie bazaltu w odpowiedniej monolitycznej formie doprowadza do stworzenia osłony balistycznej o niespotykanej dotąd skuteczności.It turned out unexpectedly that by selecting appropriate layers and their sizes, and, above all, using basalt in an appropriate monolithic form, it led to the creation of a ballistic shield with unprecedented effectiveness.

Istotą wynalazku jest osłona balistyczna stanowiąca wyprofilowaną płytę, zawierającą rdzeń ceramiczny, który od swojej strony przedniej oraz od swojej strony tylnej posiada wykonane z poliuretanu wewnętrzne zbrojone pokrycie, charakteryzująca się tym, że rdzeń ceramiczny wraz z wewnętrznym zbrojonym pokryciem zawinięte są w wykonany z tkaniny bazaltowej płaszcz bazaltowy, który dodatkowo wyposażony jest w bazaltową zakładkę wzmacniającą, zachodzącą na tylne wewnętrzne zbrojone pokrycie, natomiast na bazaltową zakładkę wzmacniającą oraz tylne wewnętrzne zbrojone pokrycie nałożona jest wykonana z tkaniny bazaltowej powłoka bazaltowa, która tym samym wraz z płaszczem bazaltowym oraz bazaltową zakładkę wzmacniającą współtworzy zamkniętą monolityczną bazaltową otulinę, która zawinięta jest w wykonaną z poliuretanu zewnętrzną okrywę ochronną, wyposażoną poliuretanową zakładkę ochronną, połączoną z wykonanego z poliuretanu zewnętrznym zbrojonym pokryciem, do którego zamocowane są kolejno wykonane z tkaniny aramidowej warstwy aramidowe, spojone za pomocą spoiwa termoplastycznego, jednocześnie do ostatniej warstwy aramidowej zamocowane jest wykonane z poliuretanu wykończenie ochronneThe essence of the invention is a ballistic shield constituting a profiled plate containing a ceramic core, which on its front and rear sides has an internal reinforced covering made of polyurethane, characterized by the fact that the ceramic core and the internal reinforced covering are wrapped in a basalt fabric. basalt mantle, which is additionally equipped with a basalt reinforcing overlap, overlapping the rear internal reinforced covering, while a basalt fabric coating made of basalt fabric is placed on the basalt reinforcing overlap and the rear internal reinforced covering, which together with the basalt mantle and the basalt reinforcing overlap constitute closed monolithic basalt cover, which is wrapped in an outer protective cover made of polyurethane, equipped with a polyurethane protective overlap, connected to an external reinforced cover made of polyurethane, to which aramid layers made of aramid fabric are attached successively, bonded using a thermoplastic binder, at the same time to a protective finish made of polyurethane is attached to the last aramid layer

Korzystnie, grubość powłoki bazaltowej wraz z bazaltową zakładkę wzmacniającą wynosi nie więcej niż 0,7 mm, zaś łączna grubość warstw aramidowych wraz ze spoiwem termoplastycznym wynosi nie więcej niż 20 mm.Preferably, the thickness of the basalt coating together with the basalt reinforcing overlap is no more than 0.7 mm, and the total thickness of the aramid layers together with the thermoplastic binder is no more than 20 mm.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania został bliżej zaprezentowany na rysunku.The subject of the invention in an embodiment is presented in more detail in the drawing.

Fig. 1 prezentuje osłonę balistyczną w przekroju, przy czym w celu lepszego zobrazowania wynalazku poszczególne elementy składowe zostały oddzielone od siebie, ponadto zrezygnowano na tej figurze z ujęcia wyprofilowania, które odzwierciedlone zostało dokładnie na fig. 2.Fig. 1 shows the ballistic shield in cross-section, and in order to better illustrate the invention, the individual components have been separated from each other, and the profiling has been omitted in this figure, which is exactly reflected in Fig. 2.

Fig. 1 ujmuje rdzeń ceramiczny 1 wraz z wewnętrznym zbrojonym pokryciem 2. Płaszcz bazaltowy 3 stanowi kolejną warstwę, która wraz z bazaltową zakładką wzmacniającą 4 zachodzi na tylne wewnętrzne zbrojone pokrycie 2. Na bazaltową zakładkę wzmacniającą 4 oraz tylne wewnętrzne zbrojone pokrycie 2 nałożona jest wykonana z tkaniny bazaltowej powłoka bazaltowa 5. Kolejną warstwą jest wykonana z poliuretanu zewnętrzna okrywa ochronna 7, wyposażoną w poliuretanową zakładkę ochronną 8, połączoną z wykonanego z poliuretanu zewnętrznym zbrojonym pokryciem 9, do którego zamocowane są kolejno wykonane z tkaniny aramidowej warstwy aramidowe 10. Warstwy aramidowe 10 spojone za pomocą spoiwa termoplastycznego 11. Do ostatniej warstwy aramidowej 10a zamocowane jest wykonane z poliuretanu wykończenie ochronne 12. Na figurze tej grubość powłoki bazaltowej 5 wraz z bazaltową zakładkę wzmacniającą 4 wynosi 0,7 mm, zaś łączna grubość warstw aramidowych 10 wraz ze spoiwem termoplastycznym 11 wynosi 20 mm.Fig. 1 shows the ceramic core 1 with the internal reinforced covering 2. The basalt mantle 3 constitutes another layer which, together with the basalt reinforcing overlap 4, overlaps the rear internal reinforced covering 2. The basalt reinforcing overlap 4 and the rear internal reinforced covering 2 are superimposed on made of basalt fabric, basalt coating 5. The next layer is an outer protective cover 7 made of polyurethane, equipped with a polyurethane protective overlap 8, connected to an external reinforced covering 9 made of polyurethane, to which aramid layers 10 made of aramid fabric are attached. Aramid layers 10 bonded with a thermoplastic binder 11. A protective finish 12 made of polyurethane is attached to the last aramid layer 10a. In this figure, the thickness of the basalt coating 5 together with the basalt reinforcing overlap 4 is 0.7 mm, and the total thickness of the aramid layers 10 together with the binder thermoplastic 11 is 20 mm.

Fig. 2 to ujęcie wyprofilowania płyty w widoku perspektywicznym. Zaznaczono wykonaną z poliuretanu zewnętrzną okrywę ochronną 7, wyposażoną w poliuretanową zakładkę ochronną 8. Widać ponadto wykonane z poliuretanu wykończenie ochronne 12.Fig. 2 is a perspective view of the plate profiling. The outer protective cover 7 made of polyurethane, equipped with a polyurethane protective tab 8, is shown. The protective finish 12 made of polyurethane is also visible.

Fig. 3 to fragment kilku warstw tworzących wynalazek. Zaprezentowano rdzeń ceramiczny 1 wraz z wewnętrznym zbrojonym pokryciem 2. Figura ta szczególnie ujmuje zamkniętą bazaltową otulinę 6, tworzoną przez płaszcz bazaltowy 3 wraz z bazaltową zakładką wzmacniającą 4 oraz powłokę bazaltową 5. Bazaltowa otulina 6 stanowi zatem monolityczną, a więc jednolitą, zwartą i spójną całość. Ujawniono także wykonaną z poliuretanu zewnętrzną okrywę ochronną 7, wyposażoną w poliuretanową zakładkę ochronną 8.Fig. 3 is a fragment of several layers constituting the invention. The ceramic core 1 with the internal reinforced cover 2 is presented. The figure particularly shows the closed basalt cover 6, formed by the basalt cover 3 with the basalt reinforcing overlap 4 and the basalt coating 5. The basalt cover 6 is therefore monolithic, and therefore uniform, compact and coherent whole. Also disclosed is a polyurethane outer protective cover 7 provided with a polyurethane protective tab 8.

Z przeprowadzonych badań nad wynalazkiem wynika, że zastosowanie w wynalazku zwłaszcza monolitycznej bazaltowej otuliny, która nie jest rozczłonkowana na cząstki lub kafelki oraz zastosowany układ warstw z tkaniny aramidowej, spojonych za pomocą spoiwa termoplastycznego znacznie zwiększyło ochronę osłanianych części ciała przed skutkami trafienia amunicją 7,62 χ 39 mm pociskami PS o masie 7,9±0,1 g i prędkości mierzonej 720±15 m/s w porównaniu do rozwiązań tego typu ujętych w stanie techniki. Taka konstrukcja osłony według wynalazku pozwala także na zachowanie odporności balistycznej na ostrzał więcej niż jednym strzałem pociskami 223 DMPS AR15 o masie 55 gr oraz 300 Remington Win Mag FMJ o masie 168 gr.The research carried out on the invention shows that the use of a monolithic basalt cover in the invention, which is not divided into particles or tiles, and the system of layers made of aramid fabric, bonded with a thermoplastic binder, significantly increased the protection of the protected body parts against the effects of ammunition hits 7,62 χ 39 mm PS bullets with a mass of 7.9±0.1 g and a measured velocity of 720±15 m/s compared to solutions of this type included in the state of the art. Such a construction of the cover according to the invention also allows for maintaining ballistic resistance to firing more than one shot with 223 DMPS AR15 bullets weighing 55 gr and 300 Remington Win Mag FMJ bullets weighing 168 gr.

Oprócz monolityczności otuliny bazaltowej, spojone ze są poszczególne warstwy także tworzą jednolitą, zwartą i spójną całość.In addition to the monolithic nature of the basalt cover, the individual layers are bonded together to form a uniform, compact and coherent whole.

Ponadto, wskazane powyżej połączenie otuliny bazaltowej z układem warstw z tkaniny aramidowej skutkowało większą odpornością na rozdarcia, przebicia i rozciągnięcia wzdłużne.Moreover, the above-mentioned combination of basalt cover with an arrangement of layers made of aramid fabric resulted in greater resistance to tears, punctures and longitudinal stretching.

Należy także dodać, że obecność elementów zakładkowych w postaci bazaltowej zakładki wzmacniającej oraz poliuretanowej zakładki ochronnej spowodowała większą niż w przypadku rozwiązań znanych wytrzymałość i odporność na działanie czynników środowiska, takich jak wilgoć, promieniowanie UV oraz skrajna temperatura.It should also be added that the presence of overlapping elements in the form of a basalt reinforcing overlap and a polyurethane protective overlap resulted in greater strength and resistance to environmental factors such as moisture, UV radiation and extreme temperature than in the case of known solutions.

Osłona balistyczna według wynalazku, przeznaczona jest dla funkcjonariuszy wykonujących zadania w warunkach bojowych. Stanowi ona ochronę przed pociskami z broni palnej oraz odłamkami i innymi ostrymi przedmiotami.The ballistic shield according to the invention is intended for officers performing tasks in combat conditions. It provides protection against firearm bullets, shrapnel and other sharp objects.

Claims

1. A ballistic shield consisting of a profiled plate containing a ceramic core, which on its front and rear sides has an internal reinforced covering made of polyurethane, characterized in that the ceramic core (1) and the internal reinforced covering (2) are wrapped in basalt jacket made of basalt fabric (3), which is additionally equipped with a basalt reinforcing overlap (4) overlapping the rear internal reinforced covering (2), while the basalt reinforcing overlap (4) and the rear internal reinforced covering (2) are covered with a basalt coating (5) made of basalt fabric, which, together with the basalt mantle (3) and the basalt reinforcing overlap (4), forms a closed monolithic basalt cover (6), which is wrapped in an outer protective cover made of polyurethane (7), equipped with a polyurethane protective overlap (8), connected to an external reinforced cover made of polyurethane (9), to which aramid layers (10) made of aramid fabric are successively attached, bonded with a thermoplastic binder (11), at the same time to the last aramid layer ( 10a) a protective finish made of polyurethane (12) is attached.

2. Cover according to claim 1, characterized in that the thickness of the basalt coating (5) together with the basalt reinforcing overlap (4) is not more than 0.7 mm, and the total thickness of the aramid layers (10) together with the thermoplastic binder (11) is not more than 20 mm.