[发明专利]用于改进的轻质装甲防护的装置、方法及系统

说明书

相关申请

根据35U.S.C.§119，本申请涉及并且要求申请日为2007年9月28日，名称为“用于改进的轻质装甲防护的装置、方法及系统”的美国临时申请60/975,839的利益，其全部内容通过引用合并于此。

本发明的技术领域及背景

本发明涉及一种装甲结构、系统以及提供装甲的方法。

装甲结构可以用于保护车辆、建筑物以及人员不受射弹的冲击。就此而论，车辆可包括陆上车辆、船、潜水艇、航空器或航天器。该装甲结构经常被提供作为组成装甲系统的叠层中的一个元件。合成物的正面构件通常去使冲击射弹断裂和侵蚀。在所述正面构件后面的垫板或布衬在结构上支撑所述正面构件然后捕获剩余的射弹和装甲碎片。

通常用于装甲结构的陶瓷，只要在它们以压缩的方式起作用的时候，对于消除射弹来说都是有用的材料。例如，碳化硅(SiC)陶瓷的抗压强度是3,900兆帕(566,000磅/平方英寸)；然而其抗拉强度仅为380兆帕(55,000磅/平方英寸)。对于大多数金属来说，抗压强度与抗拉强度的比值大约是1比1，但是对于装甲陶瓷来说，抗压强度与抗拉强度的比值，从在准静态条件测试下的10比1到在例如弹道冲击之类的动态条件测试下的20比1的范围之间变动。

装甲对主体车辆、建筑物或个人来说变成了不断增加的负担。所述负担包括重量的增加；空间的增大；以及由装甲所带来的费用。上述不断增加的负担与现代射弹所带来的日益增加的威胁以及杀伤力是相当的。

最常用的用作装甲的陶瓷材料是氧化铝。近年来，比氧化铝更轻些的陶瓷作为装甲已经得到了发展。新型陶瓷包括，但是不局限于氮化铝、碳化硅以及碳化硼。令人遗憾地是这些新型轻质陶瓷比氧化铝要昂贵的多。

研究已经延伸至用以发展改进等级的陶瓷材料，所述陶瓷材料适于满足与一般理解上的装甲系统的需要，也就是说陶瓷材料应更坚硬并且具有更大的断裂韧度以便更好的作为装甲使用。

使陶瓷装甲材料变硬的其他工艺在预加载状态下封装陶瓷。所述预加载通过通常由金属构成的压缩环绕边框来提供。所述边框在适当的位置同样容纳断裂的陶瓷装甲，防止射弹从侧面推动并贯穿主体目标。当设计从实验室移至主体车辆时，陶瓷装甲的密封将是一项具有一些集成难题的耗费高的技术。

装甲工业使用被称为“密集效率”(mass efficiency)的评分系统来检测装甲的性能。每个射弹可被定量的装甲钢所终止。在装甲工业中，用作性能标准的特殊合金钢制品被称为滚轧均制装甲(RHA，Rolled Homogeneous Armor)。它是一种特殊合金并且钢化温度由美国军用标准MIL-STD-12560所定义。密集效率，表示为Em，是终止某一特定威胁的射弹所需要的单位面积的RHA的重量除以终止相同威胁的单位面积的候选装甲的重量。RHA具有值为1的Em。某些陶瓷装甲叠层对于穿甲(AP，Armor Piercing)弹可表现出比钢制品更好的密集效率。

由于重量的限制，装甲车辆的有效载荷通常要减去装甲所增加的重量。车辆的有效载荷将继续减少，或者车辆的总重量将要增加，除非装甲系统的性能能够得到显著地提高；具有更高的密集效率。

发明概述

本发明涉及，例如，一种装甲结构、系统以及提供装甲的方法，所述方法利用射弹的动能作为消除机构的一部分。

如下面更详细地以及通过实例进行的描述，本发明的不同的方面以及具体实施例，阐明背景技术中的某些不足以及相关的领域中新出现的需要。

本发明包括用于提供轻质装甲防护的装置、方法及系统。在一个优选实施例中，本发明包括整体的压缩-诱导垫板以及正面构件，所述正面构件可以在某种程度上被配置为彼此之间相互作用以延缓拉伸断裂，例如，作为消除入射弹的所述正面构件而加入的陶瓷或者玻璃组件。

本发明包括，例如，用于控制正面构件的来自其背面的拉应力的设计；从而可延长消除机构用于吸收入射弹的能量的时间。

下面将在不同结构的实施例中对所公开的本发明进行描述。在本发明的一个实施例中，所述正面构件在表面的相对面上铣出多个坡口的轮廓，在优选的实施例中，所述表面与垫板中的多个接收沟道紧密配合。所述坡口和沟道可以是同心的，也就是说，共用公共的中心。