JP5363583B2 - 防砲弾及び防銃弾構造を製造する方法と防砲弾及び防銃弾構造 - Google Patents

Description

本発明は、ジャケットなどの自己防護と、搬送車両、建物、及び戦闘手段用の保護パネルなどの装甲被覆と、の両方のための防砲弾及び防銃弾構造を製造する方法に関する。

具体的には、この方法は、例えば、ポリマー、エラストマー、及び発泡材料などのプラスチックからなる抵抗性内部層及び外部跳弾防止ケースが提供された防砲弾及び防銃弾構造の製造に関する。

この構造については、本発明者名義の特許文献１に開示されている。

フィンランド国特許出願公開第２００５２１０号明細書

本発明の目的は、構造の限られた領域に集中した場合にも、構造の貫通を伴うことなしに、且つ、いずれの場合にも、砲弾又は銃弾が到来する側とは反対側における、且つ、通常は、（例えば、防砲弾ジャケットの場合には）ユーザーの身体との接触状態にある構造の変形の結果としてもたらされるユーザーに対する過剰な外傷を伴うことなしに、発砲の反復に耐えることができる均一な特性及び高貫通抵抗力／重量比を具備した防砲弾及び防銃弾構造を実現することにある。

更なる目的は、時間の経過に伴って、気候因子、温度の突然の変化、及び過酷な環境に対する抵抗力を有する防砲弾及び防銃弾構造を実現することにある。

更に別の目的は、車両及び航空機を装甲するための高強度を具備した保護パネルを製造するための成形構造を製造することにある。

本発明の特徴及び利点については、添付図面に示されている本発明の好適な、但し、非限定的な実施例に関する以下の示唆的な、且つ、従って、非限定的な説明から更に明らかとなろう。

本発明による防砲弾及び防銃弾構造の抵抗性層を構成するプレートの正面図である。 本発明による防砲弾及び防銃弾構造の抵抗性層を構成するプレートの平面図である。 本発明による防砲弾及び防銃弾構造の抵抗性層を構成するプレートの右側面図である。 本発明の第２の実施例による防砲弾及び防銃弾構造の抵抗性層を構成するプレートの正面図である。 本発明の第２の実施例による防砲弾及び防銃弾構造の抵抗性層を構成するプレートの平面図である。 本発明の第２の実施例による防砲弾及び防銃弾構造の抵抗性層を構成するプレートの右側面図である。 本発明による防砲弾及び防銃弾構造の中間アセンブリを製造するための第１鋳型の前面半体インプレッションの正面図である。 本発明による防砲弾及び防銃弾構造の中間アセンブリを製造するための第１鋳型の背面半体インプレッションの正面図である。 本発明による防砲弾及び防銃弾構造の中間アセンブリを製造するための第１鋳型の断面図である。 本発明の防砲弾及び防銃弾構造の中間アセンブリを製造するための第２鋳型の前面半体インプレッションの正面図である。 本発明の防砲弾及び防銃弾構造の中間アセンブリを製造するための第２鋳型の背面半体インプレッションの正面図である。 本発明の防砲弾及び防銃弾構造の中間アセンブリを製造するための第２鋳型の断面図である。 本発明による防砲弾及び防銃弾構造の正面図である。 本発明による防砲弾及び防銃弾構造の断面図である。 本発明の第２実施例による防砲弾及び防銃弾構造の正面図である。 本発明の第２実施例による防砲弾及び防銃弾構造の断面図である。 本発明による発破工用のバイザーを概略的に示している。 建物を装甲するためのパネルの形態における本発明による構造の一例を示している。 ヘリコプター及び飛行機の部品の形態における本発明による構造の一例を示している。 ヘリコプター及び飛行機の部品の形態における本発明による構造の一例を示している。 本発明による構造の更なる実施例を斜視図において示している。 本発明による構造の更なる実施例を断面図において示している。 本発明による構造の更なる実施例を断面図において示している。

以下、添付の図面を参照し、内部抵抗性層と、外部跳弾防止ケース２０と、を有する防砲弾及び防銃弾構造について説明する。

好適な実施例においては、抵抗性層は、砲弾又は銃弾３０の衝撃面に向かって凸状の形状に成型され、且つ、好ましくは、少なくともその衝撃面上において補強リング２１の横材によって強化された鋼、好ましくは、熱処理された鋼からなるプレート１を有する。

本方法は、ダイカスト用の鋳型の半体セクション６、５内に形成された２つの半体インプレッション７及び８によって画定された第１成型シート９内にプレート１を配設するステップと、砲弾又は銃弾の衝撃面に対応してプレート１とインプレッション７の間に空間を生成するべく、少なくとも背面半体インプレッション７の壁から既定の距離にプレートを維持するステップと、を含む。

好ましくは、成型を実行する装置は、トグル又は鋏タイプの閉鎖器(closure)と、最終製品の寸法及び抵抗力に応じて５００〜３０００トンの範囲の公称閉鎖推力(indicative closing thrust)と、を有するタイプである。

更には、使用される鋳型は、好ましくは、２つの半体インプレッション７、８を有するデュアルインプレッションタイプのものである。

好ましくは、プレート１は、背面半体インプレッション５との接触状態にプレートを吸引するべく配設された磁石２４と、恐らくは、前面インプレッション７のコーナーに配置されると共に、挿入されるプレート１を、例えば、エラストマー材料のブロックからなるスプリング３１の作用に抗して押圧可能なパンチ２３と、により、定位置に維持される。

好ましくは、半体インプレッション７、８の中の１つ又は両方は、空隙２７の配列を有しており、これらの空隙は、少なくとも背面側において、エッジの中央に配置され、且つ、こちらも１つ又は両方のインプレッション７、８内に形成されたチャネル２９を通じて接続されている。

プレート１が半体インプレッション８内に配設されたら、互いにオーバーラップさせて成型シート９を生成することにより、２つの半体インプレッションが閉鎖される。

この時点において、プレートの背面側の空間、空隙２７、及びチャネル２９を充填するべく圧力下において導入される第１熱可塑性材料１５のノズル２２を通じた前述の第１シート９内への注入により、共成型ステップが始まる。

有利には、プレート１は、熱可塑性材料１５によって充填される空間を高精度で画定可能にする***したエッジ２を有することができる。

注入が完了したら、プレート１と、プレートの前面上に配設された熱可塑性材料の層１５と、インプレッションの空隙２７、２９に対応してアセンブリ１６の１つ又は両方の面及びそのエッジに分布した突起１７、１９と、から構成される中間アセンブリ１６が得られる。

この方法によれば、使用される熱可塑性材料は、例えば、グラスファイバ、金属ファイバ、又はその他のもの、並びに、恐らくは、タルクなどの貫通抵抗性添加材が添加された熱溶解ポリマーである。

その他の添加材を使用し、貫通に対する抵抗力を改善可能であることを理解されたい。

好ましくは、注入は、約２４０〜２８０℃の範囲の温度と、約４．５MPa（約４５bar)〜約７MPa（約７０bar)の注入チャンバ内の圧力Ｐ１と、における圧力ダイカストにより、鋳型内において実行される。

中間アセンブリ１６が得られたら、半体インプレッションを開放し、圧力ダイカストによる鋳型の半体ケース１１、１０内に形成された２つの前面及び背面半体インプレッション１２、１３からなる第２の成型シート１４内に中間アセンブリ１６を挿入可能である。

突起１７、１９の存在に起因し、アセンブリ１６は、半体インプレッション１２、１３の壁から既定の距離に維持され、これにより、中間アセンブリ全体を実質的に取り囲む空間が生成される。

半体インプレッション１２、１３を閉鎖した後に、本方法は、中間アセンブリと熱可塑性材料の第２の鋳造物との結合が得られる時点まで、ノズル２５を通じて前述の第２シート１４内に第２の熱可塑性材料を注入するステップを実行する。

注入が完了したら、熱可塑性材料のケース２０によって完全に包まれた抵抗性中間アセンブリ１６を有する構造１８が得られる。

好適な実施例においては、２つ以上の中間アセンブリを内蔵して更なる抵抗力を有する構造４０（図６）を生成するべく、第２注入シートが配設される。

有利には、構造が車両の本体を装甲するべく使用される際には、アルミニウム４１（図６ａ）の外側層を適用することも可能であり、これは、強度を改善すると共に、本体の成形を完了させるのに有用である。

図８には、本発明による構造によって得られた（例えば、建物に適用される）装甲パネル４２の可能な配置が概略的に示されている。

有利には、パネル４２には、ねじ又はボルトが貫通するための孔４４が提供されており、これらの孔は、第２のオーバーラップするパネル４３を固定して隣接するパネル４２との間の接点における抵抗力を増大させるべく意図されている。

図９及び図１０には、それぞれ、分解図において示されると共に本発明による構造によって装甲可能な航空機本体の各部分の例示用のリストを構成するいくつかの本体部分（４６−側部ドア、４７−キャビン底部、４８−テール部、５１−上部カバー、５０−前面部分）を有するヘリコプター及び飛行機が概略的に示されている。

図１１及び図１２には、例えば、補強リング２１とは反対側において、且つ、これに対して直交する状態において、溶接によってプレート１に結合された強化横材５０の配列が提供された構造の好適な実施例が示されている。

本方法によれば、熱可塑性材料は、例えば、ゴムなどの跳弾防止添加材が添加された熱溶解ポリマーである。

その他の添加材を使用して砲弾又は銃弾を内蔵する能力を改善し、これにより、その跳弾を防止することも可能であることを理解されたい。

更には、自消性又は難燃性材料を使用することも可能である。

好ましくは、２回の注入に使用される熱可塑性材料は、界面の抵抗力を増大させるべく、同一又は類似のマトリックス（例えば、同一ポリマーのマトリックス）を有する。

好ましくは、第２の注入は、Ｔ１よりも低く、且つ、約２４０〜２７０℃の範囲である温度Ｔ２において、且つ、Ｐ１よりも低く、且つ、約３．２MPa（約３２bar)〜約５MPa（約５０bar)の範囲である注入チャンバ内の圧力Ｐ２において、圧力ダイカスト用の鋳型内において実行される。

この第２の注入用の温度及び圧力条件の選択肢により、有利には、第１の注入層の品質を低減させることなしに、連続的に注入及び熱溶解される熱可塑性材料の２つの層の間の界面の最適な接着が得られる。

第１の利点は、このようにして得られた構造の、互いに近接した状態において連続的に発射された砲弾又は銃弾の衝撃を吸収する能力にあり、これには、例えば、Ｋｅｖｌａｒから製造されたベストの場合には、発砲がファイバに沿ってアライメントされておらず、その代わりに、発射テンプレートに従って分散しており、且つ、Ｄｙｎｅｅｍａ又はセラミックから製造されたベストの場合には、発砲が発射テンプレートに準拠しているという抵抗力−衝撃試験において通常課せられる制限を伴ってはいない。

実際に、実施された試験は、本発明による構造によれば、発砲の分布がどのようなものであれ、実質的に貫通が発生せず、且つ、外傷が極度に制限される（０〜５ｍｍ）ことを示している。

又、本発明による構造によれば、構造１８に着弾した砲弾又は銃弾は、熱可塑性跳弾防止層２０及び熱可塑性抵抗性層１５に進入し、且つ、砲弾又は銃弾のリードチャージ（lead charge)は、プレート１と第１熱可塑性層の間の界面において拡散する傾向を有するという事実も証明された

この結果、所謂「マッシュルーム」が砲弾又は銃弾によって形成されず、逆に、衝撃の地点において運動エネルギーのすべてを解放することにより、抵抗性部分が変形し、従って、外傷の発生、即ち、ユーザーの身体との接触状態にある背面側における構造の変形が回避される。

更には、本発明の構造は、手榴弾の爆発に起因した衝撃を吸収可能であり（試験した手榴弾は、４０ｍｍのものである）、且つ、爆発によって生成された破片を保持可能であることが証明された。

第２の利点は、時間の経過に伴う天候及び化学薬品に対する抵抗力である。

実際に、このようにして得られた構造は、含水塩類の霧中における強制的なエージング処理の後にも、且つ、＋６５〜−３３℃の範囲の温度における熱サイクルの反復の後にも、その貫通防止能力を維持することが明らかになっている。

第３の利点は、例えば、ドア、底部、天井パネル、座席、又はその他のものなどの車両の車体構造部品の形態において製造された構造などの車両又は船舶を装甲するための成形構造を成型する可能性である。

第４の利点は、保護対象の部分の完全な被覆を容易に得ることにより、建物又はその一部を装甲するべく成形された構造を生成する可能性である。

更なる利点は、この構造は、結果的に自己支持型(self-bearing)であるという事実にあり、即ち、この構造は、例えば、車両の車体構造部品又はその他のものなどの構造部品の生産に使用されるＫｅｖｌａｒ（登録商標）及びこれに類似したものにおける保護構造などの更なる支持を必要としていない。

更に別の利点は、本発明は、火器を収納すると共に取り出し、且つ、爆発性材料又は汚染化学薬品を安全な状態において搬送するべく使用されるタイプの格納ボックスの製造を提供するという可能性にある。

一例に過ぎないが、本発明による構造は、装甲されたガンホルスターを製造するべく使用可能である。

この態様は、ガンホルスターからの砲弾又は銃弾の偶発的な脱落の可能性を回避することから、非常に重要である。

本発明の更なる可能な用途は、履物又はその装甲された部分を製造するというものであってよい。

更なる別の利点は、本発明が、例えば、単一片又は複数片からなる装甲されたヘルメット２８又は発破工によって使用される装甲されたバイザー２６の製造を提供するという可能性である。

後者の場合には、図７に概略的に示されているバイザー２６は、本発明によるバイザー形状の構造からなり、且つ、操作者による観察を許容する一方で、爆発の場合に破片の通過を妨げるスリット２７が提供されている。

本発明の更なる態様によれば、防砲弾及び防銃弾構造は、プライマ溶液の層により、且つ、次いで、重合性材料の１つ又は複数の跳弾防止層により、（好ましくは、表面洗浄ステップの後に）被覆された、例えば、前述のタイプのプレートなどの抵抗性層を有することができる。

この解決策によれば、重合性層は、使用するプライマ溶液の作用によって抵抗性層に接着すると共に、圧力によってその内部に導入する代わりに、鋳型内に注ぎ込むことができる。

本発明の更に別の態様によれば、図１３に概略的に示されているように、２つの構造１をねじ２９によって固定可能であるデュアル「Ｃ」字形継手２８により、構造１を組み立て可能である。

好ましくは、構造１は、均一な外部厚さを提供するべく、継手がオーバーラップする領域に対応して多様な厚さ３０を有する。

この実施例においては、構造１は、車両又は壁を装甲するためのパネル材の形成に特に有用である。

このように考案された本発明には、いずれも本発明の概念の範囲に含まれるいくつかの変更及び変形が可能であり、更には、すべての部品は、技術的に均等な要素によって置換可能である。

Claims (15)

1. 内部抵抗性層及び外部跳弾防止ケースを有する防砲弾及び防銃弾構造を製造する方法であって、
   圧力ダイカスト用の第１成型シート内に前記抵抗性層を配設し、且つ、前記砲弾又は銃弾の衝撃面に少なくとも対応する空間を生成するべく、前記シートの少なくとも１つの壁から既定の距離に前記抵抗性層を維持するステップと、
   前記第１シート内において温度Ｔ１及び圧力Ｐ１において第１熱可塑性材料を注入するステップであって、前記第１材料は、中間アセンブリ内における前記抵抗性層と熱可塑性材料の第１の鋳造物との結合を得るべく、少なくとも１つの抵抗性添加材が添加された重合性マトリックスを有する、ステップと、
   前記抵抗性層及び第１鋳造物からなる前記中間アセンブリを圧力ダイカスト用の鋳型の第２の成型シート内に配設し、且つ、前記中間アセンブリを実質的に包み込む空間を生成するべく前記第２シートの壁から既定の距離に前記アセンブリを維持するステップと、
   前記第２シート内において前記温度Ｔ１を下回る温度Ｔ２及び前記圧力Ｐ１を下回る圧力Ｐ２において第２熱可塑性材料を注入するステップであって、前記第２の材料は、前記中間アセンブリと熱可塑性材料の第２の鋳造物との結合を得るべく、重合性マトリックスを有する、ステップとを有する方法。
2. 前記抵抗性層は、補強リングを有する凸状に成形された鋼プレートを有する請求項１に記載の方法。
3. 前記第１及び第２熱可塑性材料は、前記第１及び第２鋳造物の接着を改善するべく重合性マトリックスを有する請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記温度Ｔ１は、２４０〜２８０℃である請求項１又は２に記載の方法。
5. 前記圧力Ｐ１は、４．５MPa〜７MPaである請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記第１シートの前記壁から既定の距離に前記抵抗性層を維持する前記ステップは、スペーサ要素を介在させることによって実行される請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記第２シートの前記壁から既定の距離に前記中間アセンブリを維持する前記ステップは、前記第１の注入において前記中間アセンブリ上に生成されたスペーサ要素によって実行される請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記成型シートの中の少なくとも１つのものは、デュアルシートインプレッションである請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 搬送車両又は戦闘車両の車体構造の自己支持型部品を構成するべく成形された請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法に従って製造された防砲弾及び防銃弾構造。
10. 操作者による観察を許容するが爆発の場合の破片の通過を許容しないスリットが提供されたバイザを構成するべく成形された請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法に従って製造された防砲弾及び防銃弾構造。
11. 火器又は爆発物用の保持ハウジングを構成するべく成形された請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法に従って製造された防砲弾及び防銃弾構造。
12. 構造が、前記構造の前記抵抗性層が建物の一部の完全な被覆を生成するように、部分的にオーバーラップしている請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法に従って製造された構造の分布を有する防砲弾及び防銃弾建物パネル材。
13. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法に従って製造された構造を有することを特徴とする防砲弾及び防銃弾ジャケット。
14. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法に従って製造された構造を有することを特徴とする防砲弾及び防銃弾ヘルメット。
15. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法に従って製造された構造を有することを特徴とする防砲弾及び防銃弾履物。

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