FI88825B - Aktivt pansar - Google Patents

Description

1 88825

Aktiivinen panssari

Keksinnön alue

Esillä olevan keksinnön kohteena on "aktiivinen" 5 panssari, joka antaa suojan siihen vinosti tulevan räjäh-dysvaikutukseltaan suunnatun (RVS) säteen suhteen, käsittäen yhtäältä kaksi etäisyyden päässä toisistaan olevaa metallilevyä, joiden lävitse RVS-säde pääsee porautumaan niin että levyihin syntyy reikä, ja toisaalta levyjen 10 väliin asetetun räjähtämättömästä materiaalista tehdyn välikerroksen.

Keksinnön taustaa

Ns. aktiivinen panssari tunnetaan patenttijulkaisun U.S. 4,368,660 perusteella. Tällaista panssaria am-15 muttaessa räjähdysvaikutukseltaan suunnatuilla (RVS) ammuksilla, sytyttää RVS-säde levyjen väliin asetetun räjähdysaineen, jolloin räjähdyskaasun paine etäännyttää levyt toisistaan, mikä häiritsee suuresti RVS-säteen kulkua.

20 Tällaisen tunnetun panssarin sisältämien levyjen on oltava suhteellisen suuria, mikä edellyttää sangen suurten räjähdysainemäärien käyttöä, mikä taas voi aiheuttaa vaurioita suojeltavalle kohteelle (esimerkiksi hyök-; käysvaunulle).

- 25 Keksinnön selostus

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on siten tarjota käyttöön kuvatunlainen "aktiivinen" panssari, joka ei edellytä räjähdysaineen käyttöä.

Tämä tarkoitus saavutetaan keksinnön mukaisen 30 panssarin avulla, jolla on oheisissa patenttivaatimuksissa ilmoitetut tunnusmerkilliset ominaisuudet.

Keksinnön muita sovellutusmuotoja on esitetty alavaatimuksissa.

Keksintö perustuu siihen havaintoon, että voidaan : 35 käyttää RVS-säteen omaa energiaa painearvoltaan erilais-

2 β 8 ε 2 S

ten iskuaaltojen synnyttämiseen panssarin levyissä sekä vastaavasti välikerroksessa. Tämä paine-ero aiheuttaa kaksi vastakkaissuuntaista voimaa, jotka pyrkivät etäännyttämään levyjä toisistaan, jolloin uusi levymateriaali 5 tulee peräkkäisessä järjestyksessä syötetyksi RVS-aallon tielle ja säteen energia näin vähenee.

Kokoonpuristuvia materiaaleja, kuten vaahtomuovia tai kaasuja, esimerkiksi ilmaa, ei voida käyttää välimateriaalina, koska iskuaaltojen miltei kaikki energia ka-10 toaa materiaalin iskiessä levyjä vasten. Välimateriaalin on siis oltava kokoonpuristumatonta ja sillä on oltava korkea dynaaminen kestävyys.

Iskuaaltovaikutuksen fysikaalisena selityksenä on se, että tapahtuu miltei täydellinen iskuaallon heijastu-15 minen sen siirtyessä tiheämmästä ohuempaan väliaineeseen.

RVS-säde aiheuttaa siten iskuaallon ensin ulommassa levyssä, minkä jälkeen iskuaalto heijastuu ohuempaa väli-kerrosta vasten, ja iskuaalto siirtyy muutamien mikrose-kuntien kuluttua säteen huippuvaikutuksen jälkeen sisem-20 pään levyyn. Tämä aiheuttaa kaksi vastakkaissuuntaista voimaa, jotka pyrkivät vetämään levyjä erilleen. Keksinnön mukaisesti on havaittu, että paras mahdollinen isku-aaltovaikutus saavutetaan, jos välikerros on yhtäältä tehty kokoonpuristumattomasta materiaalista, jonka tiheys 25 on toisaalta enintään 1/3 levyjen tiheydestä.

RVS-säde tekee reiän panssariin kääntäen verrannollisesti ulkoisen materiaalin myötörajan suhteen, reiän ollessa suurempi kuin RVS-säteen läpimitta. Mainittujen vastakkaissuuntaisten voimien johdosta reiän reunat nou-30 sevat kraatterin tavoin, jolloin reiän ympärillä oleva levymateriaali tulee jatkuvasti syötetyksi esiin vinosti osuvan RVS-säteen tielle, niin että säteen energia tulee jatkuvalla tavalla käytetyksi loppuun.

Toisena tapana keksinnön määrittelemiseksi on käyt-35 tää käsitettä iskuaaltopaine. Jos iskuaaltopaine levyissä 3 ?·. 8825 on Pj paineyksikköä ja välikerroksessa p2 paineyksikköä, ovat käytännön kokeet osoittaneet, että keksinnön mukainen levyn optimaalinen pullistuma tai nousu reiän ympärillä on parhaimmillaan, kun p-L/pl = noin 7. Hyväksyttävä pullistu-5 ma saavutetaan välillä 2 < Pi/p2 < 12.

RVS-säteen panssariin luovuttama energia (tunkeu-tumisenergia poisluettuna) muuttuu siis liike-energiaksi panssarin levyjä varten, jotka tällöin laajenevat tietyllä nopeudella. Laajentumisnopeus lisääntyy RVS-säteen 10 huippuarvon energiasisällön mukaisesti, mutta vähenee ulkoisten levyjen massan vähetessä.

Kun säde ei enää osu panssariin, lakkaavat häiriö-muodostelmat, mikä voi johtua siitä, että levyt ovat taittuneet tarpeeksi tai että niiden laajeneminen on lakannut. 15 Levyjen paksuudeksi valitaan sopivimmin 2-20 ja erityisesti 2-10 mm reiän reunan haluttua nousuastetta varten, joka tarvitaan levymateriaalin soveliaaksi syöttämiseksi RVS-säteen tielle.

Levyt on sopivimmin liitetty yhteen listojen 20 avulla, jotka toimivat saranoina ja keskittävät panssarin laajentumisnopeuden sisäänmenoreiän ympärillä olevalle alueelle. Käytännössä on kuitenkin osoittautunut, että — tämänkaltainen yhteenliittäminen ei ole välttämätöntä, koska levyt kuitenkin pyrkivät nousemaan sisäänmenoreiän • 25 ympärille.

Jotta levyt häiritsisivät huomattavasti RVS-säteen kulkua, on niiden dynaamisen kestävyyden, laajennusnopeu-den ja tiheyden oltava korkeita. Tiheyden olisi suositeltavassa sovellutusmuodossa ylitettävä arvo 4.103 kg/m3 ja 30 sopivimmin jopa 7.103 kg/m3. Sopivana levymateriaalina on esimerkiksi teräs tai volframi, jotka yhdessä väliker-·. : roksena käytetyn etyleenimuovin kanssa täyttävät edellä mainitut ehdot hyvin.

Levymateriaalin dynaamisen myötörajan <i0 2 olisi 35 esillä olevan keksinnön erään suositeltavan sovellutus- 4 "8825 muodon mukaisesti oltava suurempi kuin 60 MN/m2.

Sopivana materiaalina välikerrosta varten on etupäässä kiinteä tai juokseva räjähtämätön materiaali, kuten kumi, muovi, vesi tai muu tehoton materiaali, jolla on 5 alhainen tiheys, kuitenkin vähintään 750 kg/m3, ja alhainen iskuaaltopaine RVS-säteen iskun yhteydessä.

Välikerroksena voi myös toimia puolitehoton materiaali, so. materiaali, joka korkean, esimerkiksi suuruusluokaltaan 1-2 GPa olevan paineen vaikutuksen alaise-10 na aiheuttaa osittaisen palamisen tai räjähtämisen. Osittaisella tarkoitetaan tässä yhteydessä sitä, että palaminen tai vastaavasti räjähtäminen tapahtuu ainoastaan niillä alueilla, joissa esiintyy korkeaa painetta, mutta ei muualla.

15 Esimerkkeinä tällaisista puolitehottomista mate riaaleista voidaan mainita erilaiset formaldehydin tai sen yhdisteiden liuokset, esimerkiksi formaldehydin ja veden tai veden ja metanolin liuokset tai vaihtoehtoisesti foraldehydin trimeeri (trioksaani) tai polyoksimetyylin 20 kopolymeeri (polyformaldehydi) eri muunnelmina. Myös muita runsaasti happea tai halogeeneja sisältäviä aineita voidaan käyttää. Lisää "aktiviteettia" saavutetaan, jos helposti sublimoituja aineita käytetään aikaisemmin mainittuna trioksaanina tai etyleenikarbonaattina.

25 Piirustusten kuvaus

Keksintöä selostetaan seuraavassa oheisiin piirustuksiin viitaten.

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen panssarin erästä suositeltavaa sovellutusmuotoa ei-aktivoidussa tilassa. 30 Kuvio 2 esittää samaa panssaria aktivoidussa tilassa. Kuviot 3a-d esittävät kaaviomaisesti RVS-säteen neljää eri vaihetta sen tunkeutuessa panssarin sisään. Kuvio 4 esittää RVS-säteen-läpäisemää panssaria ylhäältäpäin katsottuna .

35 5 Γ; 8 O 2 ϋ

Suositeltava sovellutusmuoto

Kuviot 1 ja 2 esittävät kaavamaisesti aktiivista" panssaria valmistettuna yhdestä tai useammasta paneelista 3, joista vain yksi on esitetty poikkileikkauksena.

5 Paneeli 3 käsittää kaksi yhdensuuntaista, esimerkiksi nelikulmaista levyä 4 ja 5, jotka on tehty esimerkiksi teräksestä, näiden levyjen ollessa pidettyinä etäisyyden päässä toisistaan ollen kuitenkin liitettyinä reunoistaan yhteen esimerkiksi teräksisten listojen 6 ja 7 väli-10 tyksellä, niin että kaikki levyt muodostavat yhdessä säiliön. Tämä säiliö on täytetty tehottomalla materiaalilla 8, esimerkiksi kumilla, muovilla tai vedellä, joka siis muodostaa mainitun välikerroksen.

Kun RVS-lataus 2 räjähtää, se synnyttää tunnetulla 15 tavalla RVS-säteen 9, joka aiheuttaa reiän 10 ulkolevyyn 4 ja reiän 11 sisälevyyn 5. Kuvatunlaisella tavalla kohdistuvat tällöin iskuaaltoheijastukset levyihin 10 ja 11, jotka taipuvat kraatterin tai kartion muotoisesti reikien 10 ja 11 ympärille kuvion 2 esittämällä tavalla. RVS-säde 20 hajoaa tämän johdosta kohdassa 9a, jolloin se tunkeutuu kohteeseen 1 kohdassa 9b. Viitenumerolla 9c on esitetty tunkeutumaa kohteeseen 1 ilman aktiivisen panssarin 3 käyttöä.

Levyjen 4 ja 5 liike on esitetty yksityiskohtaisem-25 min kuvissa 3a-d.

Kuviosta 3a näkyy, miten RVS-säde 9 tulee vinosti ulkolevyyn 4. Kuvio 3b esittää, miten RVS-säde porautuu levyjen 4 ja 5 läpi muodostaen reiän 10 ulkolevyyn 4 ja reiän 11 sisälevyyn 5. Kuten edellä on jo mainittu, tulee 30 RVS-säde hajotetuksi, jota on merkitty numerolla 9a.

Levyihin 4 ja 5 kohdistuvat iskuaaltovoimat saavat aikaan - ; levymateriaalin kraatterimaisen kohouman tai pullistuman 12a ja vastaavasti 12b reiän 10 ja vastaavasti 11 ympärille kuvion 3c mukaisella tavalla.

35 Kun levymateriaali tällä tavoin kohoaa reiän 10, 11 6 ·οεό2: ympärillä, tulee siten uutta levymateriaalia jatkuvasti syötetyksi RVS-säteen tielle. Pituusmerkintä 13 kuvioissa 3d ja 4 ilmoittaa levymateriaalin pituuden, joka syötetään RVS-säteeseen. Tämän pituuden ulkopuolella olevan levyn 5 sahaa RVS-säde tällöin irti. Tämä sahattu levykappale on esitetty numerolla 14 merkittynä kuviossa 4, joka näyttää kaaviomaisesti reiällä 10 varustetun sahatun levykappaleen 4 sen jälkeen kun RVS-säteen vaikutus on lakannut.

Claims (9)

1. Aktiivinen panssari, joka antaa suojan siihen vinosti tulevan räjähdysvaikutukseltaan suunnatun (RVS) 5 säteen suhteen, käsittäen yhtäältä kaksi etäisyyden päässä toisistaan olevaa metallilevyä (4, 5), joiden lävitse RVS-säde pääsee porautumaan niin että levyihin syntyy reikä (10, 11), ja toisaalta levyjen väliin asetetun räjähtämättömästä materiaalista tehdyn välikerroksen (8), 10 tunnettu siitä, että levyjä (4, 5) maksimaalises-ti erilleen työntävän iskuaaltovaikutuksen saavuttamiseksi on välikerros (8) tehty kokoonpuristamattomasta materiaalista, sen tiheyden ollessa enintään 1/3 levyjen tiheydestä, jolloin suurin osa RVS-säteen levyihin aiheuttamista 15 iskuaalloista heijastuu välikerrosta vasten, niin että nämä heijastuneet iskuaallot synnyttävät voimat, jotka pyrkivät siirtämään levyjä erilleen toisistaan, jolloin reiän reuna nousee kraatterin tavoin, minkä ansiosta reiän reunan ympärillä oleva levymateriaali tulee jatkuvasti 20 syötetyksi panssariin vinosti osuvan RVS-säteen tielle, jolloin tämän säteen energia huomattavasti vähenee.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen panssari, tunnettu siitä, että levyjen (4, 5) paksuudeksi on valittu 2-20, mieluiten 2-10 mm, halutun nousuvaikutuksen 25 aiheuttamiseksi reiän reunassa.

3. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen panssari, tunnettu siitä, että välikerroksen tiheys on vähintään 750 kg/m3.

4. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen 30 mukainen panssari, tunnettu siitä, että levyt (4, 5. on liitetty yhteen reunoistaan esimerkiksi listojen (6, 7. välityksellä.

5. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen panssari, tunnettu siitä, että levyjen : 35 (4, 5) myötöraja <*0 2 ei ylitä arvoa 60 MN/m2. 8 "8825

6. Minkä tähansa patenttivaatimuksen 1-5 mukainen panssari, tunnettu siitä, että välikerros (8) on tehty polyoksimetyleenin homo- tai kopolymeerien eri muunnelmista (so. asetaalimuoveista).

7. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-5 mukainen panssari, tunnettu siitä, että välikerros (8) on tehty formaldehydiliuoksesta.

8. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-5 mukainen panssari, tunnettu siitä, että välikerros on tehty 10 helposti sublimoitavasta aineesta, kuten tvioksaanista tai etyleenikarbonaatista.

9. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen panssari, tunnettu siitä, että välikerros (8) on tehty happea tai halogeeneja runsaasti sisältä- 15 vistä aineista. i η Γ> o o O r 9. o o Z w