BRPI0906130A2 - placas cerÂmicas convexo-câncavas e seu uso na preparaÇço de blindagem para proteÇço balÍstica - Google Patents

Abstract

PLACAS CERÂMICAS CONVEXO-CâNCOVAS E SEU USO NA PREPARAÇçO DE BLINDAGEM PARA PROTEÇçO BALÍSTICA. A presente invenção proporciona uma blindagem para proteção pessoal, de viaturas e de instalações fixas contra projetis de energia cinética e jatos de carga-oca. A referida blindagem compreende placas cerâmicas convexo-côncovas, nas quais a superfície anterior de impacto convexa e a superfície posterior côncova são centradas com a seção transversal, que preferencialmente é um hexágono regular. A cavidade esférica da superfície posterior é preenchida por um material, que pode ser cerâmico, metálico, polimérico, compósito ou explosivo. As placas cerâmicas da invenção são aderidas a uma superfície que se deseja proteger ou um sistema de blindagem, sendo as placas vizinhas coladas ao longo de faces laterais coincidentes entre si, cobrindo a superfície em que forem coladas. A superfície cosntituída pelas superfícies anteriores convexas das placas cerâmicas pode ser adicionalmente coberta com material que confie os fragmentos cerâmicos gerados pelo impacto balístico. As placas cerâmicas convexo-côncovas podem ser confeccionadas em espessuras e curvaturas diversas, tanto da superfície anterior como da posterior, para atender às necessidades de proteção balística.

Description

Relatorio Descritivo de Patente de Invencao Placas Ceramicas Convexo-Concavas e seu Uso na Preparagao de Blindagem

para Protegao Balistica Prioridade Internaao Pedido de Patente Pl 0806045-2 depositado em 30/09/2008

Campo da Invencao

A presente invengao e relacionada a sistemas de blindagem balistica. Mais especificamente, sao proporcionadas placas ceramicas convexo-concavas Liteis para blindagem e blindagem adicional para protegao balistica. As placas ceramicas da invengao tem configuragoes convexo- concavas e proporcionam substancial melhoria de desempenho de protegao, reduzindo a quantidade de material necessario para se obter ο mesmo nivel de prote^ao balistica para um dado material ceramico.

Antecedentes da Invericao

A presente invengao proporciona placas ceramicas empregadas como superficie de impacto em blindagem para uso em viaturas, protegao pessoal e instalagoes fixas, sendo ο proposito da invengao proporcionar meios para aumentar a capacidade de protegao em relagao aos similares existentes.

Ja e do conhecimento da comunidade cientifica que a associagao de ceramicos, duros e leves, com materials dCicteis, como os metalicos, reduz ο peso de viaturas blindadas em relaqao aquelas com blindagem unicamente metalica ou a espessura das paredes de instalagoes que se deseja proteger. Quanto maior a dureza do ceramico e menor a dureza do projetil, maior sera ο efeito de protegao balistica oferecida pelo ceramico. Muitos projetos de blindagem utilizam placas ceramicas planas coladas na forma de Iadrilhos sob re a superficie de um material diictil, e ο conjunto fixado a f rente da superficie que se deseja proteger.

A a?ao do projetil sobre a superficie ceramica cria ondas compressivas com altissimas press5es, que atravessam ο projetil e ο material ceramico nas suas respectivas velocidades sonicas. A grande diferen^a entre essas velocidades promove uma interagao no interior do projetil, ocasionando sua fragmentagao.

O material diictil em que as placas ceramicas sao coladas tern a fungao de absorver plasticamente parte da energia de impacto do projetil, protegendo a viatura, a integridade fisica pessoal ou a instalagao fixa em que forem apostos.

Em que pese a Iarga utilizagao desse tipo de blindagem, alguns inconvenientes podem-lhe ser atribuidos. Caso ο projetil atinja a superficie do alvo em um ponto afastado do centro da placa plana que recebeu ο impacto, causara maior dano ao material ductiI onde ο ceramico atingido foi colado. Isso ocorre devido a interferencia entre as ondas incidentes, provenientes do impacto, com as ondas refletidas nas paredes laterals da placa ceramica atingida, que fratura antes de ser atravessada pelo projetil, reduzindo seu poder de protegao balistica.

Outro problema desta solugao usual e que como a superficie de impacto e plana, a onda refletida na interface entre a placa ceramica e ο material em que e colada, tem a diregao de propagagao principal coincidente com ο eixo de penetragao, fragilizando ο ceramico a frente do projetil, ο que tambem reduz a eficiencia da blindagem.

Alem do ataque de projetil, caracterizado como um corpo inerte com elevada energia cinetica, normalmente com uma forma pontiaguda em sua frente, a qual atinge ο alvo para penetra-lo ou destrui-lo, ha outras form as de ataque a blindagens, como os dispositivos de carga-oca.

A carga-oca constitui-se basicamente em um jato de material metalico diictil, que atinge ο alvo no ponto de contato com altissimas velocidades, normalmente superiores a 4000m/s. A defesa deste tipo de ataque e feita utilizando-se explosivos de baixa potencia a frente do alvo, ou introduzindo-se material polimerico antecedido por uma placa metalica plana, que ao ser atingida pela carga-oca, provoca a rapida combustao do material polimerico, deformando a superficie da placa metalica, que se torn a

instantaneamente convexa, ο que dispersa ο jato da carga-oca, reduzindo seu poder de penetragao. A Iiteratura patentaria contempla di versos antecedentes parcialmente relacioriados aos objetos da invengao, sem, contudo, que nenhum de tais documentos isoladamente antecipe a invengao. Tampouco a combinagao dos mesmos leva de forma obvia ou evidente aos surpreendentes resultados proporcionados pela presente invengao. Sao Iistados a seguir apenas como referencia do estado da arte.

Tendo em vista tais Iimitagoes das blindagens usuais, e no proposito de supera-las, foi desenvolvido ο sistema de blindagem da presente invengao.

Sumario da Irivencao

E um objeto da presente invengao proporcionar um novo e melhorado sistema de blindagem para protegao balistica contra projeteis de energia cinetica, jatos de carga-oca e similares.

Em um aspecto, sendo, portanto, um dos objetos da invenpao, e proporcionada uma placa ceramica convexo-concava, tal que as superficies, anterior e posterior, apresentem curvaturas esfericas, respectivamente convexa e concava, ο que proporciona melhor desempenho de protegao balistica.

Em outro aspecto, sendo, portanto, outro dos objetos da invengao, e proporcionado um material duro compreendendo placas ceramicas convexo-concavas, para uso sobre uma superficie a ser protegida ou como componente de um sistema de blindagem.

Em outro aspecto, sendo, portanto, outro dos objetos da invengao, e proporcionado um material de revestimento compreendendo as placas ceramicas convexo-concavas adicionalmente recobertas com materials que impedem ο Iangamento de estilhagos ao serem atingidas por projeteis de energia cinetica ou por jatos de carga-oca.

Em outro aspecto, sendo, portanto, outro dos objetos da invengao, e proporcionada uma blindagem para protegao balistica pessoal, de viaturas ou de instalag5es fixas, compreendendo placas ceramicas convexo- concavas.

Em outro aspecto, sendo, portanto, outro dos objetos da invengao, e proporcionado que seja aderido a superficie posterior das placas convexo-concavas, material de preenchimento, cuja superficie posterior, por sua vez, seja plana, podendo este material ser ceramico, metalico, polimerico, composito ou explosivo.

Em outro aspecto, sendo, portanto, outro dos objetos da invengao, e proporcionado um processo de preparagao de blindagem para protegao balistica contendo placas ceramicas convexo-concavas.

Em outro aspecto, sendo, portanto, outro dos objetos da invengao, e proporcionado ο uso de placas ceramicas convexo-concavas na preparagao de blindagem para protegao balistica.

Esses e outros objetos da invengao serao valorizados pelos versados na tecnica, e serao melhor compreendidos a partir da descrigao detalhada a seguir.

Breve Descricao das Fiquras

A fig. 1 mostra a vista da superficie anterior de um exemplo de placa ceramica convexo-concava da invengao.

A fig. 2 mostra a vista em detalhe de paredes laterals e da superficie anterior, a qual e convexa, de uma placa ceramica convexo-concava.

A fig. 3 mostra a vista em detalhe de paredes laterals e da superficie posterior, a qual e concava, de uma placa ceramica convexo- concava.

A fig. 4 mostra um exemplo de material de preenchimento da cavidade esferica da superficie posterior de uma placa ceramica convexo- concava.

A fig. 5 mostra a comparagao entre as espessuras de uma placa ceramica convexo-concava e de um material de prenchimento.

A fig. 6 mostra a cavidade esferica da superficie posterior de uma placa ceramica convexo-concava ao Iado do material de preenchimento desta cavidade.

A fig. 7 mostra uma placa ceramica com a cavidade esferica de sua superficie posterior ocupada por um material de preenchimento.

A fig. 8 mostra uma possivel solugao de blindagem com placas ceramicas convexo-concavas coladas Iateralmente entre si, e cobrindo completamente uma superficie a ser protegida, ou um componente de um sistema de blindagem. As cavidades esfericas de suas superficies posteriores estao ocupadas por um material de preenchimento.

Descricao Detaihada da Invencao

Os exemplos aqui descritos tem ο intuito apenas de exemplificar uma das inijmeras formas de realizar a invengao, nao devendo portanto ser encarado de forma restritiva, mas sim ilustrativa.

A presente invengao proporciona uma solugao inovadora especificamente para contornar as dificuldades da arte anterior, compreendo um sistema de blindagem que compreende ο uso de placas ceramicas convexo-concavas.

As referidas placas apresentam superficie anterior de impacto convexa e superficie posterior concava, sender a superficie posterior aderido um material de preenchimento, que pode ser ceramico, metalico, polimerico, composito ou explosivo. Este material, por sua vez, tem superficie posterior plana, para que a placa ceramica com ο material de preenchimento possa ser coladas a superficie a ser protegida ou a um sistema de blindagem.

A fim de que as placas convexo-concavas possam cobrir completamente a superficie em que forem coladas, a segao transversal destas placas deve ser um poligono regular, preferencialmente hexagonal. A utilizagao desta placa ceramica convexo-concava da inven^ao soluciona os inconvenientes aventados pelas razoes que se seguem nos paragrafos abaixo.

A placa ceramica convexo-concava se comporta como se fosse mais resistente a penetragao e ο projetil mais macio e deformavel, em relagao a uma blindagem plana cerâmica ou metálica, em função da forma esférica proposta para as superfícies anterior de impacto e posterior do cerâmico, que faz com que a reação à tensão gerada pelo impacto no alvo seja respondida não só pelo material cerâmico ao longo do eixo de penetração, mas também pelo material nas vizinhanças deste eixo, com maior dispersão de tensões na placa cerâmica que tenha recebido o impacto.

Além disso, o fato das superfícies anterior e posterior da placa cerâmica convexo-côncava, objeto desta invenção, não serem ortogonalmente planas em relação ao eixo de penetração do projétil ou do jato de carga-oca, faz com que as ondas de choque refletidas na superfície posterior da referida placa não tenham a direção principal de propagação coincidente com o eixo de penetração. A vantagem deste efeito, em relação às blindagens cerâmicas planas, aumenta à medida que o cerâmico é atingido em um ponto mais afastado de seu centro.

Os desenhos anexos mostram a placa cerâmica convexo- côncava, objeto da presente invenção, o material de preenchimento de sua superfície posterior côncava e a aplicação da placa em um sistema de blindagem para proteção balística.

A camada de placas cerâmicas convexo-côncavas da invenção pode ser coberta com uma camada de outro material com a finalidade de confinar os fragmentos cerâmicos gerados no impacto do projétil.

As placas da invenção podem ser confeccionadas em espessuras e curvaturas diversas para atender às necessidades de proteção balística que tenham sido especificadas.

Exemplo 1

Nesta concretização preferencial da invenção, fazendo-se referência às figuras, tem-se que as placas cerâmicas da invenção têm superfície anterior convexa (fig.1) e superfície posterior côncava (fig. 3). As faces laterais das placas cerâmicas (fig. 2) são planas e ortogonais à seção transversal destas placas, sendo a referida seção preferencialmente um hexágono regular (fig.1).

A cavidade esférica (fig. 3) da superfície posterior das placas cerâmicas é completamente preenchida por um material (fig. 4), cuja superfície posterior, por sua vez, é plana e tem a forma da seção transversal da placa cerâmica da invenção (fig. 7).

Cada placa cerâmica, com o material de preenchimento aderido em sua superfície posterior (fig.7), é colada sobre a superfície que se deseja proteger ou sobre um sistema de blindagem em que for inserida, coincidindo-se faces laterais de placas cerâmicas vizinhas, a fim de cobrirem completamente a superfície em que forem coladas (fig. 8).

A blindagem é caracterizada pelo fato das placas cerâmicas convexo-côncavas, objeto desta invenção, constituem a camada de material que oferece a primeira resistência efetiva à penetração de um projétil ou de um jato de carga-oca. A superfície anterior da blindagem pode ser coberta com material que confine os fragmentos cerâmicos gerados pelo impacto balístico. As placas convexo-côncavas, objeto desta invenção, podem ser confeccionadas em espessuras e curvaturas diversas para atender às necessidades de proteção balística pessoal, de uma viatura ou de uma instalação fixa.

Os versados na arte valorizarão a presente invenção como excelente alternativa aos congêneres existentes. Os exemplos descritos na presente invenção não devem ser compreendidos como Iimitantes do espírito e escopo da presente invenção, definido nas reivindicações anexas.

Claims (14)

Placas Cerâmicas Convexo-Côncavas e seu Uso na Preparação de Blindagem para Proteção Balística

1. Placa cerâmica para proteção balística, caracterizada pelo fato de compreender: - superfície posterior côncava e superfície anterior convexa; e - faces laterais planas e ortogonais à seção transversal da placa cerâmica.

2. Placa cerâmica, conforme reivindicação 1, caracterizada pelo fato de ter forma de um hexágono regular.

3. Placa cerâmica, conforme reivindicação 1, caracterizada pelo fato de adicionalmente compreender, aderido à sua superfície posterior, um material de preenchimento da cavidade esférica, que pode ser cerâmico, metálico, polimérico, compósito ou explosivo.

4. Placa cerâmica, conforme reivindicações 1- 3, caracterizada pelo fato de adicionalmente compreender pelo menos uma cobertura adicional com pelo menos um material que confine os fragmentos cerâmicos gerados pelo impacto balístico.

5. Blindagem para proteção balística, caracterizada pelo fato de compreender pelo menos uma placa cerâmica contendo: - superfície posterior côncava e superfície anterior convexa; e - faces laterais planas e ortogonais à seção transversal da placa cerâmica.

6. Blindagem para proteção balística, conforme reivindicação 5, caracterizada pelo fato de ter forma de um hexágono regular.

7. Blindagem, conforme reivindicação 5, caracterizada pelo fato de adicionalmente compreender, aderido à superfície posterior da placa cerâmica, material que preencha sua cavidade esférica, o qual, por sua vez, tem uma superfície posterior plana, em forma de um hexágono regular concêntrico e coincidente com a seção transversal da placa cerâmica.

8. Blindagem, conforme reivindicações 5 - 7, caracterizada pelo fato da placa cerâmica, com sua superfície posterior côncava preenchida por outro material, ter as faces laterais de cada placa coincidentes entre si, cobrindo completamente a superfície em que forem afixadas.

9. Blindagem, conforme reivindicações 6-8, caracterizada pelo fato de adicionalmente compreender pelo menos uma cobertura adicional com pelo menos um material que confine os fragmentos cerâmicos gerados pelo impacto balístico.

10. Processo de preparação de blindagem para proteção balística, caracterizado por compreender a afixação, sobre uma superfície a ser protegida ou um sistema de blindagem, pelo menos uma placa cerâmica contendo: - superfície posterior côncava e superfície anterior convexa; e - faces laterais planas e ortogonais à seção transversal da placa cerâmica.

11. Processo de preparação de blindagem para proteção balística, conforme reivindicação 10, caracterizada pelo fato de ter forma de um hexágono regular.

12. Processo de preparação de blindagem para proteção balística, conforme reivindicação 10, caracterizada pelo fato de adicionalmente compreender, aderido à superfície posterior da placa cerâmica, material que preencha sua cavidade esférica, o qual, por sua vez, tem uma superfície posterior plana.

13. Processo, conforme reivindicação 10, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender pelo menos uma etapa de incluir pelo menos uma cobertura adicional com pelo menos um material que confine os fragmentos cerâmicos gerados pelo impacto balístico.

14. Uso de placa cerâmica compreendendo: - superfície posterior côncava e superfície anterior convexa; - que a cavidade esférica da superfície posterior é preenchida por uma material tendo, por sua vez, a superfície posterior plana; e - faces laterais planas e ortogonais à seção transversal da placa cerâmica convexo-côncava caracterizado por ser para a preparação de blindagem para proteção balística.