ITRM950334A1 - Struttura di protezione balistica. - Google Patents

Abstract

L'invenzione riguarda una struttura di protezione balistica comprendente almeno un elemento (1) a celle (2) aperte, almeno un elemento (3) destabilizzante disposto in ciascuna di dette celle (2) e un backing o supporto (4) in materiale ad alta tenacità disposto dietro detto almeno un elemento (1) a celle (2) aperte.

Description

"Struttura di protezione balistica"

La presente invenzione riguarda una struttura di protezione balistica.

Più in dettaglio, l’invenzione riguarda una struttura del tipo detto che presenta una geometria particolare, tale da ottenere un peso estremamente contenuto con caratteristiche di protezione ottimali.

Come è ben noto, esistono molti sistemi di protezione balistica opaca.

In questo campo, i materiali che vengono più comunemente impiegati sono l’acciaio balistico, le leghe di alluminio, i materiali ceramici, accoppiati o meno a fibre in kevlar, oltre a tessuti ad alta tenacità quali quelli in fibra aramidica e/o in fibra polietilenica.

In particolare, i materiali ceramici possono essere di tipo diverso, con costi che vanno da 10.000 al kg a 700.000 al Kg.

Le varie soluzioni esistenti sul mercato variano in funzione del tipo di minaccia da fronteggiare, dal tipo di resistenza che si vuole ottenere (assoluta o in termini percentuali), e dei costi finali.

Al giorno d'oggi, la ricerca è costantemente tesa all’alleggerimento dei pannelli, nella riduzione del rapporto del peso per superficie unitaria protetta.

A parità di resistenza ad una determinata minaccia il mercato premia la leggerezza del pannello con ragionevoli rapporti prezzo/prestazioni in funzione delle applicazioni (aeronautiche, militari, auto “vip”, trasporto valori etc.).

In termini pratici, il rapporto tra prezzo e prestazioni varia in funzione delle prestazioni richieste: per esempio per ogni mezzo aeronautico la riduzione di peso viene pagata moltissimo, nei mezzi militari terrestri un po' meno cosi come nelle vetture blindate che richiedano un certo grado di manovrabilità, mentre è meno rilevante per i furgoni per il trasporto valori.

Un particolare sistema di protezione attualmente noto è rappresentato da pannelli in fibroceramica che per minacce più pesanti a partire dai livelli 4 ÷ 5 DIN si presenta più competitivo dell’acciaio balistico, in quanto quest'ultimo richiederebbe di spessori e pesi non accettabili.

Inoltre, i pannelli in acciaio balistico presenterebbero difficoltà tecnologiche di taglio e saldatura.

In estrema sintesi, le soluzioni più competitive risultano essere l’acciaio e il pannello in fibroceramico, cioè un materiale ceramico anteriormente e un backing o supporto di tessuto aramidico posteriormente. Con questo tipo di soluzione, si ha uno spessore molto più elevato rispetto all’equivalente in acciaio ma si ha un risparmio in termini di peso dal 20-25%. Questa seconda soluzione (pannello fibroceramico) è più competitiva, quanto più è “severa “ la prestazione (alti livelli “DIN”).

Man mano che aumenta la minaccia, quindi l’acciaio è sempre meno consigliabile, per cui si utilizzano sempre di più le soluzioni composite in materiale fibroceramico, aumentando la tipicità della ceramica, passando da una allumina a dei carburi tra i più strani disponibili.

Tuttavia, questo tipo di scelta aumenta i costi.

Usualmente, i pannelli in materiali ceramici con un backing o supporto si presentano, in vista dell'impossibilità di realizzare grandi pezzi monolitici sagomati di ceramica, in quanto le tecnologie attuali non lo consentono, come un assemblaggio di mattonelle di dimensioni più limitate e di spessore opportuno.

Il proiettile nelle prove impatta usualmente a 90° ma vengono effettuate anche prove di impatto laterali

Il pannello in fibroceramica si presenta, come detto, solitamente come una serie di piastrelle piane di spessore opportuno incollate ad un backing o supporto di tessuto ad alta tenacità (di solito aramidico) avente funzioni dì cooperazione al trattenimento del proiettile e delle schegge.

Il materiale ceramico ha la funzione di destabilizzazione del proiettile opponendosi con la sua durezza e con la frattura delle piastrelle all’impatto, il backing o supporto ha poi la funzione di “trattenere” la proiezione delle schegge e di annullare l’energia residua del proiettile..

In questo contesto, si viene ad inserire la soluzione proposta secondo la presente invenzione che vuole sostituire la frattura casuale nella piastrella con disunifonriità/disomogeneità di comportamento in particolare sulle giunzioni delle piastrelle stesse, con una costruzione che preveda una “prefrattura" razionalizzata e che presenti una più omogenea reazione.

La soluzione secondo la presente invenzione prevede la presentazione al proiettile di una superficie a frattura organizzata altamente geometricamente destabilizzante, in quanto, come già accennato in precedenza, è noto che il proiettile presenta la massima efficacia quando colpisce con un angolo di 90° la superficie.

La particolare soluzione proposta inoltre presenta la prorpietà di “diffondere” l’energia di impatto con una forte componete normale alla direzione di impatto. Con l’estensione dell'area assorbitrice dell’energia, cresce la capacità del pannello di trattenere il proiettile.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di consentire di realizzare una struttura di protezione balistica che permette di ottenere pesi e costi ridotti a parità di minaccia da affrontare.

La struttura secondo l’invenzione può essere realizzata a seconda delle specifiche necessità con materiali diversi (ceramiche di vario tipo) e altri materiali di supporto e paraschegge.

Forma pertanto oggetto specifico della presente invenzione una struttura di protezione balistica comprendente almeno un elemento a celle aperte, almeno un elemento destabilizzante disposto in ciascuna di dette celle e un backing o supporto in materiale ad alta tenacità disposto dietro detto almeno un elemento a celle aperte.

Preferibilmente, secondo l'invenzione, detto elemento a celle aperte è realizzato in alluminio e detti elementi destabilizzanti sono realizzati in materiale ceramico.

Sempre secondo l'invenzione, dette celle aperte possono avere qualsiasi forma in sezione trasversale, preferibilmente, esagonale, pentagonale o quadrangolare.

Ancora secondo l'invenzione, detti elementi destabilizzanti possono avere una sezione trasversale differente o uguale a quella di dette celle.

Nella forma di realizzazione preferita della struttura secondo l'invenzione, detti elementi destabilizzanti presentano facce arrotondate.

Ancora più preferibilmente, detti elementi destabilizzanti sono costituiti da sfere.

Ulteriormente, secondo l’invenzione, in ciascuna cella possono essere disposti due elementi destabilizzanti.

Inoltre, la struttura secondo l'invenzione può prevedere più elementi a celle aperte, con i rispettivi elementi destabilizzanti, affiancati, essendo previsto un unico backing o supporto dietro l’ultimo di detti elementi.

In particolare, detto backing o supporto può essere realizzato in tessuto aramidico resinato o meno.

Il rapporto superficiale esposto all’impatto con il proiettile dette celle e gli elementi destabilizzanti, nonché le relative dimensioni variano in funzione dell’impiego e del tipo di protezione che si vogliono ottenere, come pure la tipologia e qualità dei materiali impiegati.

La presente invenzione verrà ora descritta, a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo sue forme preferite di realizzazione, con particolare riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui:

la figura 1 è una vista prospettica di una forma di realizzazione della struttura secondo l’invenzione;

la figura 2 è una vista in sezione della struttura di figura 1 ; la figura 3 è una vista in sezione di una seconda forma di realizzazione della struttura secondo l'invenzione, realizzata multistrato; e

la figura 4 mostra un elemento destabilizzante da utilizzare nella struttura secondo l'invenzione.

Parlando in termini generali, la struttura secondo l’invenzione prevede l'utilizzo di celle di supporto che possono avere qualsiasi tipo di sezione, come ad esempio la comune e commerciale struttura nido d’ape a celle esagonali.

Tali celle individuano la frattura organizzata della struttura secondo l’invenzione.

Nelle celle stesse vengono collocati solidamente gli elementi destabilizzanti in materiali ceramici resistenti.

Da un punto di vista funzionale, l’elemento destabilizzante migliore è costituito da un elemento sferico, anche se si possono impiegare anche elementi di forme differenti, come ad esempio cilindretti con le calotte sferiche o elementi che hanno la sezione trasversale delle singole celie e le calotte sferiche, o meglio, composizioni degli stessi.

Nelle celle si possono infilare uno o più elementi in serie a seconda delle applicazioni, e i pannelli che si ottengono possono essere sovrapposti e ciascun pannello essere protetto da backing o supporto in tessuto ad alta tenacità per ottenere l’effetto di contenimento degli elementi nonché un effetto di paraschegge.

Nei confronti delle soluzioni comuni a parità di minaccia e a parità di materiali impiegati, la soluzione secondo l’invenzione si presenta come la più vantaggiosa sotto l'aspetto del peso con costi solo marginalmente più elevati utilizzando anche la capacità assorbisce di energia d’impatto della struttura cellulare a nido d’ape o di altro tipo.

Facendo ora riferimento specifico alle figure allegate, che si ribadisce rappresentano unicamente forme di realizzazione esemplificative, ma non limitative, e partendo in particolare dalle figure 1 e 2, si può notare una struttura secondo l’invenzione che prevede una configurazione a nido d’ape 1 , in alluminio.

In ciascuna cella 2 della configurazione 1 è disposto almeno un elemento 3 destabilizzante che presenta almeno le facce esterne di forma arrotondata, e realizzato in materiale ceramico.

Posteriormente alla configurazione a nido d’ape, come si può ben vedere dalla figura 2, è disposto un backing o supporto 4 in tessuto ad alta tenacità.

La figura 3 mostra una struttura secondo l’invenzione in cui sono disposti affiancati tre pannelli comprendenti ciascuno la configurazione 1 a nido d’ape e gli elementi destabilizzanti 3, con posteriormente un backing o supporto 4.

Infine, in figura 4 è mostrata la forma di un elemento destabilizzante 3, che può essere costituito da un cilindretto 5 con le facce 6 arrotondate.

La scelta della faccia arrotondata è dettata dalle sue massime caratteristiche di destabilizzazione, mentre la sezione dell’elemento 3 destabilizzante potrebbe corrispondere a quella della singola cella 2.

Con la struttura secondo la presente invenzione, il proiettile impatta con l’elemento destabilizzante 3 di forma sferica che viene forzato dentro un canale.

Non essendo forzato in modo normale, l’elemento 3 agisce sulle spalle di alluminio che lo frenano, per cui si estende la capacità di impatto, facendo lavorare una zona maggiore.

Successivamente, arriva al backing o supporto in kevlar, che resiste in una zona più estesa.

Nel caso il proiettile impatti tra due elementi 3, esso deve entrare tra due elementi sferici, per cui incontra una notevole resistenza. In ogni caso, impatterà negli strati successivi in maniera non normale, e quindi coinvolgendo un’area maggiore nell’assorbimento dell'energia.

La presente invenzione è stata descritta a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo sue forme preferite di realizzazione, ma è da intendersi che variazioni e/o modifiche potranno essere apportate dagli esperti nel ramo senza per questo uscire dal relativo ambito di protezione, come definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims (12)

1. RIVENDICAZION 1. Struttura di protezione balistica caratterizzata dal fatto di comprendere almeno un elemento a celle aperte, almeno un elemento destabilizzante disposto in ciascuna di dette celle e un backing o supporto in materiale ad alta tenacità disposto dietro detto almeno un elemento a celle aperte.
2. 2. Struttura di protezione balistica secondo la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che detto elemento a celle aperte è realizzato in alluminio e detti elementi destabilizzanti sono realizzati in materiale ceramico.
3. 3. Struttura di protezione balistica secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che dette celle aperte hanno una qualsiasi forma in sezione trasversale, preferibilmente, quadrangolare, pentagonale o esagonale.
4. 4. Struttura di protezione balistica secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti elementi destabilizzanti hanno una sezione trasversale differente a quella di dette celle.
5. 5. Struttura di protezione balistica secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzata dal fatto che detti elementi destabilizzanti hanno una sezione trasversale uguale a quella di dette celle.
6. 6. Struttura di protezione balistica secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti elementi destabilizzanti presentano facce arrotondate.
7. 7. Struttura di protezione balistica secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti elementi destabilizzanti sono costituiti da sfere.
8. 8. Struttura di protezione balistica secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che in ciascuna cella sono disposti due elementi destabilizzanti.
9. 9. Struttura di protezione balistica secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che sono previsti più elementi a celle aperte, con i rispettivi elementi destabilizzanti, affiancati, essendo previsto un unico backing o supporto dietro l’ultimo di detti elementi.
10. 10. Struttura di protezione balistica secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il rapporto superficiale esposto all’impatto con il proiettile dette celle e gli elementi destabilizzanti, nonché le relative dimensioni variano in funzione dell'impiego e del tipo di protezione che si vogliono ottenere.
11. 11. Struttura di protezione balistica secondo una deile rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto backing o supporto è realizzato in tessuto aramidico resinato o meno.
12. 12. Struttura di protezione balistica secondo ognuna delle rivendicazioni precedenti, sostanzialmente come illustrato e descritto.