PL222829B1 - Modułowa osłona balistyczna - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest modułowa osłona balistyczna przeznaczona do stosowania jako lekka osłona zewnętrzna obiektów mobilnych, takich jak pojazdy, łodzie, statki powietrzne, w tym wiropłaty, a także osłona obiektów stacjonarnych.

W opancerzeniu pojazdów mobilnych podstawowymi panelami ochronnymi są układy laminatowe lub kombinacje laminatów i warstw metalowych lub ceramicznych. Wynika to z korzystnego stosunku ich masy powierzchniowej do założonej odporności balistycznej. Największym wyzwaniem technicznym w konstrukcji kompozytowego systemu ochrony jest optymalizacja poszczególnych warstw w modułach w zależności od założonego zagrożenia i dopuszczalnej masy systemu jako całości. W lekkich systemach ochronnych, stosuje się przede wszystkim laminaty z wysokowytrzymałych włókien polietylenowych, laminaty z tkanin aramidowych, laminaty z tkanin szklanych, laminat z włókien węglowych, cienkie blachy ze stali, tytanu lub aluminium, a także kształtki z ceramiki lub intermetali.

W technice lądowej poziom ochrony obiektów mobilnych jest zdefiniowany w dokumentach normatywnych w zależności od rodzaju zagrożenia spowodowanego określonym typem pocisku i warunków ostrzału. W technice lotniczej warunki te są zależne od pułapu lotu. Ze względu na pułap lotu, wiropłaty są bardziej narażone na ostrzał niż samoloty. Na niskim pułapie obiekty latające są narażone głównie na pociski karabinowe kalibru do 12,7 mm włącznie. Powszechnie wiadomo, że masa pancerza zależy od jego skuteczności ochronnej. Jednak w przypadku obiektów latających wzrost skuteczności ochronnej pancerzy powinien następować bez istotnego wzrostu ich masy. Aby sprostać temu wymaganiu, w budowie pancerzy stosuje się niekonwencjonalne materiały i rozwiązania techniczne. Badanymi cechami skuteczności ochronnej są: kuloodporność i odłamkoodporność. Ograniczając do niezbędnego minimum masę pancerza, dobiera się jego konstrukcję w zależności od kierunku zagrożenia i wielkości osłanianych powierzchni, głównie kabiny i głównych mechanizmów wiropłatów. W związku z tym pancerz jest systemem złożonym z modułów osłonowych o różnej konstrukcji, wewnętrznej konfiguracji materiałowej i kształtach. Spełnienie przez osłonę określonego poziomu ochrony jest uwarunkowane jego elementami składowymi.

W zgłoszeniu patentowym US2006013977 opisana jest osłona balistyczna z warstw polietylenu o różnej gęstości, przeznaczona do ochrony personelu, pojazdów, łodzi, statków powietrznych, lub obiektów stacjonarnych. Warstwa polietylenowa może zawierać wypełnienie z materiałów polimerowych o większej gęstości, a także z elementów ceramicznych lub metalowych w postaci kulek, płytek lub bloków, które zwiększają zdolność przechwytywania pocisków.

W zgłoszeniu patentowym DE10340561 opisana jest osłona dla statku powietrznego, wykonana z warstwy elastomerowej zbrojonej wysokowytrzymałymi włóknami, umieszczonej pomiędzy płytami metalowymi wykonanymi ze stali, tytanu, lub aluminium.

W patencie europejskim EP0732234 opisana jest zewnętrzna osłona balistyczna w formie palisady równoległych belek zamocowanych ukośnie w równych odstępach do ramy nośnej tak, aby zapobiec penetracji pocisków i odłamków przez osłonę. Belki mają sztywny rdzeń z materiału o wysokiej twardości, absorbujący energię kinetyczną, otoczony powłoką zewnętrzną. Rdzeń może być wykonany z metali, stopów metali, ceramiki, cermetali, materiałów włóknistych i kombinacji tych materiałów. Powłoka zewnętrzna może być wykonana z włókna szklanego, węglowego, aramidowego, poliamidu, poliesteru, i polietylenu, lub kompozycji tych materiałów. Zadaniem powłoki zewnętrznej jest amortyzacja wstrząsów oraz zatrzymanie odłamków i wykruszeń.

Opisane rozwiązania osłon balistycznych są mocowane sztywno wewnątrz ścianek obiektu lub do zewnętrznych elementów osłanianej konstrukcji.

Celem wynalazku jest opracowanie lekkiej osłony balistycznej dla obiektów mobilnych pierwotnie nie posiadających tego typu zabezpieczeń.

Modułowa osłona balistyczna, posiadająca warstwę pośrednią wykonaną z elastomeru i palisady ułożonych ukośnie kształtek metalowych, umieszczoną pomiędzy płytami z polietylenu, według wynalazku wyróżnia się tym, że w warstwie pośredniej są umieszczone metalowe kształtki płaskownikowe przełożone podobnymi w kształcie przekładkami elastomerowymi, przy czym płyta zewnętrzna z polietylenu i warstwa pośrednia są zamocowane do płyty wewnętrznej z polietylenu, a płyta wewnętrzna jest przymocowana do konstrukcji osłanianego obiektu za pośrednictwem elementów sprężystych i elementów tłumiących.

Korzystnym jest, jeżeli płyta zewnętrzna i warstwa pośrednia są przymocowane rozłącznie do płyty wewnętrznej za pomocą uchwytów i łączników gwintowych.

PL 222 829 B1

Korzystnym jest, jeżeli kształtki płaskownikowe są wykonane ze stali, tytanu, albo stopów stali i/lub tytanu.

Korzystnym jest, jeżeli przekładki elastomerowe są wykonane z polietylenu.

Korzystnym jest, jeżeli elementy sprężyste i elementy tłumiące są połączone w układzie równoległym do konstrukcji osłanianego obiektu.

Korzystnym jest także, jeżeli elementy sprężyste i elementy tłumiące są połączone w układzie szeregowym do konstrukcji osłanianego obiektu.

Modułowa osłona balistyczna według wynalazku ma podatne zamocowanie, w odróżnieniu od powszechnie stosowanych zamocowań sztywnych. Dzięki temu jest zdolna do przejmowania wielokrotnych impulsów o dużej energii kinetycznej, spowodowanych ostrzałem pociskami o kalibrze do 12,7 mm lub odłamkami o podobnej sile rażenia, przy ciężarze porównywalnym z dotychczasowymi osłonami. Zastosowany układ kształtek płaskownikowych w warstwie pośredniej powoduje fragmentację pocisku uderzającego w kształtkę, a przekładki polimerowe zatrzymują większość odłamków. Podatne zamocowanie pomiędzy płytą wewnętrzną a osłanianą konstrukcją przejmuje część energii kinetycznej osłony. W przypadku nadmiernego uszkodzenia płyty zewnętrznej i warstwy pośredniej, mogą one być łatwo wymienione po demontażu uchwytów mocowanych do płyty wewnętrznej. W rozwiązaniu według wynalazku płyta zewnętrzna spełnia rolę warstwy odłamkochronnej, a warstwa pośrednia zapewnia przechwycenie pocisku. Płyta wewnętrzna podtrzymuje moduł wykonany z płyty zewnętrznej i warstwy pośredniej, a jednocześnie stanowi dodatkową warstwę ochronną.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia modułową osłonę balistyczną z przedstawionym schematycznie równoległym układem elementów zamocowania, a fig. 2 - tą samą osłonę z przedstawionym schematycznie szeregowym układem elementów zamocowania.

Jak przedstawiono na fig. 1, modułowa osłona balistyczna, składa się z dwóch płyt z polietylenu, pomiędzy którymi jest umieszczona warstwa pośrednia wykonana z elastomeru i palisady ułożonych ukośnie kształtek metalowych. Kształtki metalowe stanowią kształtki płaskownikowe 2 przełożone podobnymi w kształcie przekładkami elastomerowymi 4, przy czym płyta zewnętrzna 1 z polietylenu i warstwa pośrednia są zamocowane rozłącznie do płyty wewnętrznej 3 z polietylenu za pomocą uchwytów 7 i łączników gwintowych, a płyta wewnętrzna 3 jest przymocowana do konstrukcji osłanianego obiektu za pośrednictwem elementów sprężystych 5 i elementów tłumiących 6. Kształtki płaskownikowe 2 są wykonane ze stali, tytanu, albo stopów stali i/lub tytanu, w zależności od założeń projektowych i przeznaczenia. Przekładki elastomerowe 4 są wykonane z polietylenu. Warstwę pośrednią uzupełniają kształtki kątowe z polietylenu przylegające do uchwytów 7, widoczne po lewej i prawej stronie kształtek płaskownikowych 2. Elementy sprężyste 5 i elementy tłumiące 6 są połączone w układzie równoległym do konstrukcji osłanianego obiektu.

W innej postaci wykonania, przedstawionej na fig. 2, modułowa osłona balistyczna różni się tym, że elementy sprężyste 5 i elementy tłumiące 6 są połączone w układzie szeregowym do konstrukcji osłanianego obiektu.

W osłonie balistycznej według wynalazku, płyta zewnętrzna 1 spełnia rolę warstwy odłamkochronnej, a warstwa pośrednia zapewnia przechwycenie pocisku po przebiciu płyty zewnętrznej 1. Płyta wewnętrzna 3 podtrzymuje moduł wykonany z płyty zewnętrznej 1 i warstwy pośredniej, a jednocześnie stanowi dodatkową warstwę ochronną zatrzymującą odłamki o największej energii kinetycznej. Osłona według wynalazku ma stosunkowo lekką konstrukcję i zabezpiecza przed rażeniem ręczną bronią maszynową do kalibru 12,7 mm włącznie, co w przypadku wiropłatów umożliwia zachowanie dużej zdolności do przemieszczania się zarówno na niskim jak i najwyższym pułapie.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Modułowa osłona balistyczna, posiadająca warstwę pośrednią wykonaną z elastomeru i palisady ułożonych ukośnie kształtek metalowych, umieszczoną pomiędzy płytami z polietylenu, znamienna tym, że w warstwie pośredniej są umieszczone metalowe kształtki płaskownikowe (2) przełożone podobnymi w kształcie przekładkami elastomerowymi (4), przy czym płyta zewnętrzna (1) z polietylenu i warstwa pośrednia są zamocowane do płyty wewnętrznej (3) z polietylenu, a płyta wewnętrzna (3) jest przymocowana do konstrukcji osłanianego obiektu za pośrednictwem elementów sprężystych (5) i elementów tłumiących (6).

   PL 222 829 B1
2. 2. Osłona według zastrz. 1, znamienna tym, że płyta zewnętrzna (1) i warstwa pośrednia są przymocowane rozłącznie do płyty wewnętrznej (3) za pomocą uchwytów (7) i łączników gwintowych.
3. 3. Osłona według zastrz. 1, znamienna tym, że kształtki płaskownikowe (2) są wykonane ze stali, tytanu, albo stopów stali i/lub tytanu.
4. 4. Osłona według zastrz. 1, znamienna tym, że przekładki elastomerowe (4) są wykonane z polietylenu.
5. 5. Osłona według zastrz. 1, znamienna tym, że elementy sprężyste (5) i elementy tłumiące (6) są połączone w układzie równoległym do konstrukcji osłanianego obiektu.
6. 6. Osłona według zastrz. 1, znamienna tym, że elementy sprężyste (5) i elementy tłumiące (6) są połączone w układzie szeregowym do konstrukcji osłanianego obiektu.