JP2011523995A - 防護装甲パネル - Google Patents

Abstract

概してシートを形成する上面及び下面を有するポリマー層と、各々上端、下端及び側面を有する複数の金属片とを含み、側面はポリマー層の上面に対して交差して概して配向し、ポリマー層の内に少なくとも部分的に位置した防護装甲パネルが開示される。
【選択図】 図１Ａ

Description

（優先権の主張）
本出願は、2008年2月8日に出願された米国特許出願12/028,660号の利益を主張する。

本発明は、防護装甲パネル及びより明確には弾丸及び弾丸エネルギーを吸収するための防護装甲パネルに対して概して関係する。

肉体的危害を引き起こす場合がある銃弾のような弾丸や、ナイフと剣のようなとがっている物体や、起爆装置などによって生成された爆風と榴散弾を含む様々な物体からの保護を提供するために、防弾服のような防護装甲は長年使用されている。過去において、防護装甲は固く重かった。その一方でアラミド繊維(例えばKEVLAR(登録商標))から作り上げられたそのような現代の装甲はより柔軟で、より軽量である。しかしながら、多くの場合には、より柔軟でより軽量の装甲は、固く重い装甲より少ない保護をしばしば提供するという点でトレードオフがある。

したがって、軽量で用途が広く、さらに高度の保護を提供する防護装甲の要求が絶えずある。

概してシートを形成する上面及び下面を有するポリマー層と、側面が前記ポリマー層の上部の面に対して概して交差して配向し、ポリマー層の内に少なくとも部分的に位置した、上端、下端及び側面を各々有する複数の金属片と、を含む防護装甲パネルが開示される。

1つの実施形態中で、複数金属片の第1のセットは端上に配置され、それらの側面に互いと平行であり、防護装甲パネルの上面に垂直であり、金属片の第2のセットは端上に配置され、互いに平行であり、それらの側面では金属片の第1のセットに対して交差して結合して位置し、防護装甲の上面に垂直である。代替の実施形態において、防護装甲パネルは1つ以上の付加した金属格子を含む。

防護装甲パネルの金属格子はステンレススチールを含む様々な金属から作ることが可能であり、一方、ポリカーボネートのような熱可塑性のポリマーを含む様々なポリマーからポリマー層を作ることが可能である。

機能的に、防護装甲パネルの金属格子は、入ってくる銃弾あるいは遮られるべき他の弾丸をばらばらにし、一方、ポリマー層が、生じる破片のエネルギーを吸収し放出し、その結果、破片がポリマー層から出ずに、むしろポリマー層の内に留まる。したがって、本発明は、金属板を使用して構成された従来の装甲パネルより軽い重量であり、高度の防護性を含む、多くの著しい優位性を有する防護装甲パネルを提供する。

本発明の防護装甲パネルは、従来の装甲パネルが使用される自動車とトラックのような乗り物や、戦車、装甲兵員輸送車などのような軍装備品、ジープのような多目的乗り物、防弾服、貯蔵庫及び他の建物のような建造物を含む様々なアイテムの構造に使用することが可能である。

本発明の好ましい他の実施形態は、次の図面に関して詳細に下に記述される。これらは、本発明の特別の実施形態を表現するものであり、特許請求の範囲で述べられる発明の範囲を制限するものではない。すべての図面は、正確な表現というより、むしろ概略図であり、縮尺どおりに描かれてはいない。

図1Aは、防護装甲パネルの上面図及び部分的な断面図である。 図1Bは、本発明に従う防護装甲パネルで使用される金属片の個々の側面図である。 図2は、本発明に従う図1に示される防護装甲パネルの横断面の正面図である。 図3は、本発明に従う図1に示される防護装甲パネルの別の横断面の正面図である。 図4は、本発明に従う図1に示される防護装甲パネルの金属格子の等角図である。 図5は、本発明に従うポリマー層が金属格子の挿入のための溝を含む防護装甲パネル中の使用のためのポリマー層の他の実施形態の等角図である。 図6は、本発明に従う防護装甲パネルで使用される複合の金属格子配置の等角図である。 図7は本発明に従う複合の防護装甲パネル配置の等角図である。

今、図1Aを参照して、防護装甲パネル10の実施形態は、複数の金属片を含む金属格子14と、金属格子14を包囲するポリマー層40を有していることが示される。金属格子14において、金属片(図示する実施形態の22、24、26及び28)の第1のセットは、端部に配置され、それらの側面に関し互いに平行であり、防護装甲パネル10の上面に対し垂直である。金属片(図示する実施形態の30、32、34及び36)の第2のセットは、さらに、金属格子14を形成するために、端部に配置され、互いに平行であり、防護装甲10の上面に垂直なそれらの側面で、金属片(図示する実施形態の22、24、26及び28)の第1のセットに対して交差して結合して位置する。あるいは、金属片の第1のセットは、金属片の第2のセットに関して、様々な交角で配向されてもよい。更に、いくつかの実施形態において、1セットの金属片内の一片は必ずしもすべては互いに平行ではなくてもよい。図1Bは、装甲パネル10の金属格子14中の個々の使用者防護金属片12の側面図である。ポリマー層40は金属格子14を密閉するために使用される。ある実施形態において、ポリマー層40は、すべての6側面の金属格子14を包囲する。

機能的に、防護装甲パネル10の金属格子14は、入って来る銃弾や妨げられるべき他の弾丸をばらばらにし、ポリマー層40が、生じた破片のエネルギーを吸収し分散し、その結果、破片はポリマー層から逃れず、ポリマー層の内にむしろ残る。このように、本発明の防護装甲パネル10は、高度の保護を提供する。さらに、厚い金属板とは対照的にポリマーに埋め込まれていた金属片を使用して本発明の防護装甲パネル10は構成されるため、それらは金属板を使用して構成された従来の装甲パネルより重量においてより軽い。

様々な金属が、本発明の防護装甲パネル10の中で使用される金属格子14を構成するために使用することが可能である。適切な金属は、例えば、アルミニウム合金、チタン及びステンレススチールを含み、ステンレススチールが好ましい。一般に、使用される金属は高張力強さ及び硬度を持ったほうがよく、最も一般に「弾道グレード（ballistic grade）」金属である。金属格子14の中で使用される個々の金属片は、幅で約1/4インチから約3/4インチ、及び、厚さで約0.035インチから約0.090インチまでの範囲とすることが可能であり、金属片(図示する実施形態の、22、24、26及び28)の第1のセット、及び、金属片(図示する実施形態の、30、32、34及び36)の第2のセットの中の並列の金属片間の間隔は、約1/8インチから約1/2インチまでの範囲とすることが可能である。個々の金属片の幅、厚さ及び間隔は、防護装甲パネル10の中で使用される個々の金属片の長さ及び数と同様に、構成される防護装甲パネル10のサイズ及び形状と、妨げられる銃弾あるいは他の弾丸の口径と、スペースと重量の制約条件とによって決定される。一般に、妨げられるべき銃弾あるいは他の弾丸の口径が増加すると、金属格子14の中で使用される金属片の厚さが増加するので、防護装甲パネル10の厚さは増加する。防護装甲パネル10の厚さは約0.25インチから約1.5インチまでの範囲とすることが可能である。好ましくは、防護装甲パネル10の厚さは約0.25インチから約0.75インチまでの範囲である。

様々なポリマーは、本発明の防護装甲パネル10のポリマー層40の中で使用することが可能である。適切なポリマーは、例えば、ポリカーボネート(e.g、Lexan（登録商標）)のような熱可塑性のポリマーを含む。好ましいポリマーはポリカーボネートである。用いる利用法によって、使用されたポリマーは不透明になりえるか、あるいは半透明か、透明になりえる。一般に、使用されるポリマーは最も一般には「弾道グレード（ballistic grade）」材料である。ポリマー層40の長さ、幅及び厚さは、構成される防護装甲パネル10のサイズ及び形状、銃弾あるいは止められる他の弾丸の口径、及び、スペース及び重量の制約条件によって決定される。一般に、止められる銃弾あるいは他の弾丸の口径が増加すると、ポリマー層40の厚さは増加する。

本発明の防護装甲パネル10において、1以上の金属格子14を使用することが可能であることは理解されるに違いない。好ましくは、2つの金属格子が一緒に使用される。使用される金属格子14の数は、阻止される銃弾や他の弾丸の口径と、スペース及び重量の制約条件とによって決定される。一般に、阻止される銃弾あるいは他の弾丸の口径が減少すると、積み重ねられた格子間に生じる開口のサイズを減少させるために金属格子14の数が増加する。あるいは、単一の金属格子14が使用される(あるいは、ほんの少数の金属格子が使用される)場合には、これは金属格子14中の金属片間の間隔を減少させることにより遂行することが可能である。複数の金属格子14が使用される場合には、防護装甲パネル10の空の空間を減少させ、かつ、それによってその防護能力を増加させるために、それらは互いに特徴的にオフセットされる。金属格子14の数が増加すると、防護装甲パネル10を通して見る能力は減少することが理解されるに違いない。したがって、単一の金属格子14が使用される場合には、防護装甲パネル10を通した視界はよいかもしれないが、2つ以上の金属格子14が使用される場合には、防護装甲パネル10による視界は制限されているかもしれない。さらに、ポリマー層40の厚さが増加すると、防護装甲パネル10を通した視界も減少する。もし望まれれば、複数の防護装甲パネル10は、より多くのエネルギー吸収に使用することが可能であり、またより大きな程度の保護を提供する。

様々な方法は本発明の防護装甲パネル10を構成するために使用することが可能である。1つの実施形態において、よく知られる射出成形技術を使用して、ポリマー層40が、金属格子14に対して注された後に、金属格子14は最初に組み立てられる。他の実施形態において、ポリマー層40はよく知られる射出成形技術を使用して下処理され、そしてその後、金属格子14の挿入のために、溝(図5の下記の議論を参照)を生成するために機械加工される。その後、組み立てられた金属格子14は、ポリマー層40の溝の中に配置され固定されることが可能である。

今、図2を参照して、図1に示された防護装甲パネル10の実施形態は、防護装甲パネル10内に複数の金属片の配置を示すために、横断面の正面図の中で示される。上に述べたように、防護装甲パネル10は、複数の金属片を含む金属格子14と、ポリマー層40とを含む。金属片(図示する実施形態の、22、24、26及び28)の第1のセットは、端に配置され、それらの側面の面で互いに平行であり、防護装甲パネル10の上面に垂直である。一方、金属格子14を形成するために、金属片(図1の、30、32、34及び36)の第2のセットも、端に配置され、互いに平行であり、連結して位置し、それらの側面を備えた金属片(図示する実施形態の、22、24、26及び28)の第1のセットに対して交差し、防護装甲10の上面に垂直である。この断面図の中で、金属片(図示する実施形態の、22、24、26及び28)の第1のセット中のすべての金属片の切断部と、しかし、金属片(図1の、30、32、34及び36)の第2のセットから金属片(図示する実施形態の36)のただ１つの側面を見ることが可能である。

今図3を参照して、図1に示された防護装甲パネル10の実施形態は、側断面図の中で示される。防護装甲パネル10中の複数の金属片の配置についての異なる図を提供するために、上に述べたように、防護装甲パネル10は、複数の金属片を含む金属格子14とポリマー層40とを含む。金属片(図示する実施形態の30、32、34及び36)の第2のセットは、端に配置され、それらの側面は互いに平行であり、防護装甲パネル10の側端と平行である。一方、金属格子14を形成するために、金属片(図1の、22、24、26及び28)の第1のセットも、端に配置され、互いに平行で、連結して位置し、それらの側面を備えた金属片(図示する実施形態の、30、32、34及び36)の第2のセットに対して交差し、防護装甲10の上面に垂直である。この断面図の中で、金属片(図示する実施形態の、30、32、34及び36)の第2のセット中のすべての金属片の切断部、しかし、金属片(図1の、22、24、26及び28)の第2のセットから、ただ１つの金属片(図示する実施形態の22)の側面を見ることが可能である。

今図4を参照すると、図1に描かれた防護装甲パネル10の実施形態の金属格子14は、金属格子14における複数の金属片の配置を示すために、等角図法で示される。金属格子14の金属片は、防護装甲パネルの上面に垂直なそれらの側面を伴う端部に配置される（不図示）。金属片(図示する実施形態の22、24、26及び28)の第1のセットは、端の上で配置され、その金属片は、防護装甲パネル10の上部の面に一般に垂直なそれらの側面で互いに平行である。一方、金属格子14を形成するために、金属片(図示する実施形態の30、32、34及び36)の第2セットも、端の上で配置され、その金属片は互いに平行であり、そして金属片(図示する実施形態の22、24、26及び28)の第1のセットに対して交差して連結する。また、金属片の第1のセットは、金属片の第2のセットに関して様々な角で配向されてもよい。更に、いくつかの実施形態において、1セットの金属片内の一片は、必ずしもすべては互いに平行ではなくともよい。

今図5を参照すると、金属格子14(不図示)の挿入のための溝50を含むポリマー層40の実施形態が等角図で示される。この実施形態において、ポリマー層40は、よく知られた射出成形技術を使用し、それから、金属格子14の挿入のための溝50を生成するために機械加工されて準備されている。その後、組み立てられた金属格子14は、ポリマー層40の溝50へ置かれ、防護装甲パネル10を形成するために溝の中に固定される。

今図6を参照すると、本発明の防護装甲パネル10で使用される複数の金属格子の配置が、等角図で示される。図示する実施形態において、第1の金属格子16及び第2の金属格子18が使用される。金属格子の各々中の金属片の可能な配置は、単一の金属格子14のために上に述べられるものと同じである。防護装甲パネル10中の空いた空間を減少させるために、第1の金属格子16及び第2の金属格子18は互いオフセットし、それによってその保護能力を増加させる。

今図7を参照すると、複数の防護装甲パネル10を利用する実施形態が等角図で示される。図示する実施形態において、第1の防護装甲パネル50及び第2の防護装甲52は使用されて、ボルトとナットの配置54を用いて接続される。この種の複数の防護装甲パネル配置は、より多くのエネルギーを吸収し、より大きな程度の保護を有する。防護装甲パネル10の各々は、上に説明された単一の防護装甲パネル10のありえる特徴を有する。しかしながら、そのような複数の格子配置における防護装甲パネル10は同一である必要がない。

本開示は、そのような実施形態が多少変化する可能性があるため、ここに開示された実施形態に限定されないことは理解されるに違いない。さらに、ここに使用された技術用語は、特定の実施形態のみについて記述する目的で使用され、特許請求の範囲で制限するようには意図されない。また、その制限は添付された特許請求の範囲及び均等物によってのみ提供されることも理解される。

Claims (23)

1. 概してシートを形成し、上面及び下面を有するポリマー層と、
   上端、下端及び側面を各々有する複数の金属片と、を含み
   前記側面は、前記ポリマー層の上面に対して交差して概して配向し、前記ポリマー層の内に少なくとも部分的に位置することを特徴とする防護装甲パネル。
2. 前記複数の金属片は金属格子を形成することを特徴とする請求項1に記載の防護装甲パネル。
3. 前記複数の金属片の第1のセットは金属格子を形成するために複数の金属片の第2のセットに結合することを特徴とする請求項2に記載の防護装甲パネル。
4. 前記金属片の各セット内の複数の金属片は互いに平行であることを特徴とする請求項3に記載の防護装甲パネル。
5. 前記金属片の各セット内の複数の金属片の側面は、防護装甲パネルの上面に垂直であることを特徴とする請求項4に記載の防護装甲パネル。
6. 前記金属格子は入射する弾丸を破片にすることが可能であり、前記熱可塑性のポリマー層は、弾丸の破片のエネルギーを吸収し放出することが可能であることを特徴とする請求項2に記載の防護装甲パネル。
7. 前記金属格子は、アルミニウム合金、チタンとステンレススチールから成る群から選ばれた金属から作られることを特徴とする請求項2に記載の防護装甲パネル。
8. 前記金属格子はステンレススチールであることを特徴とする請求項7に記載の防護装甲パネル。
9. 前記ポリマー層はポリカーボネートから成る群から選ばれた熱可塑性のポリマーであることを特徴とする請求項1に記載の防護装甲パネル。
10. 前記熱可塑性のポリマーはポリカーボネートであることを特徴とする請求項9に記載の防護装甲パネル。
11. 前記金属片は幅で約1/4インチから約3/4インチまで、厚さで約0.035インチから約0.090インチまでの範囲であることを特徴とする請求項1に記載の防護装甲パネル。
12. 前記複数の金属片の第1のセット及び複数の金属片の第2のセット中の平行な金属片間の間隔は、約1/8インチから約1/2インチまでの範囲であることを特徴とする請求項4に記載の防護装甲パネル。
13. 約0.25インチから約1.5インチまでの厚さを有することを特徴とする請求項1に記載の防護装甲パネル。
14. 約0.25インチから約0.75インチまでの厚さを有することを特徴とする請求項13に記載の防護装甲パネル。
15. 1つ以上の追加の金属格子をさらに含むことを特徴とする請求項2に記載の防護装甲パネル。
16. 前記金属格子は互いにオフセットすることを特徴とする請求項15に記載の防護装甲パネル。
17. 1つの追加の金属格子を含むことを特徴とする請求項15に記載の防護装甲パネル。
18. 前記ポリマー層は、金属格子が配置され固定される溝を含むことを特徴とする請求項2に記載の防護装甲パネル。
19. 概してシートを形成する上面及び下面を有するポリマー層と、
    上端、下端及び側面を各々有する複数の金属片を含む金属格子、とを含み、
    前記複数の金属片の第1のセットは端上に配置され、それらの側面で互いに平行であり、防護装甲パネルの上面に垂直であり、
    複数金属片の第2のセットは端上に配置され、互いに平行であり、それらの側面を備えた金属片の第1のセットに対して交差して連結されて位置し、防護装甲の上面に垂直であり、
    前記金属格子は、前記ポリマー層の内に少なくとも部分的に位置することを特徴とする防護装甲パネル。
20. 前記金属格子はステンレススチールであることを特徴とする請求項19に記載の防護装甲パネル。
21. 前記ポリマー層はポリカーボネートであることを特徴とする請求項19に記載の防護装甲パネル。
22. 約0.25インチから約0.75インチまでの厚さを有することを特徴とする請求項19に記載の防護装甲パネル。
23. 1つの追加の金属格子を含むことを特徴とする請求項19に記載の防護装甲パネル。

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