JPH01296098A - 防護板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はピストル弾丸は勿論のこと、ライフル弾丸やミ
サイ装甲貫通型弾丸Ｍ１６の防護にも威力を発揮する強
度を持ち、しかも従来品より軽量化を図ることのできる
防護板に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、３８０径及び４５０径ピストル弾丸の防護を対象
とした防弾チラッキや身体の直接生命に関係する臓器部
を守る防護板としてアラミド系繊維をポリエステル等の
樹脂に十数枚積層して圧着したタイプのものと、繊維系
の板とアルミナ系セラミックス板をコンポジェット板と
したタイプのものが使用されていた。要するにこれらの
防護板はピストル弾丸９ＭＭに対する防護であった。

しかし、近時ライフルさらにはミサイル装甲貫通型弾丸
Ｍ１６等の高速強力の武器に対して防護する必要な段階
えとニーズが高まっているが、技術的解決するには困難
の状況にある。そのため従来のま＼ではその役割も終焉
の段階になっていたが、今日までその性能を満足するも
のがなく、専門分野での開発が急がれていた。

そのためセラミックスが検討の対象となり、安価なアル
ミナ系の板を積層したもの、さらにアラミド繊維織物を
貼付したもの、さらにセラミックスの材質を破壊耐力に
対する能力を向上させたジルコニア系、さらに炭化硼素
、窒化硼素えと研究されたが、それでもＭ１６の様な強
力なものについては抗しきれないばかりでなく、いたづ
らに高価なものになってしまった。これは弾丸の本質的
な貫通に対して材料特性が充分調査されながうたことを
意味するものであった。

と云ってもセラミックス材料は本目的に全面的に不適格
ということではない。低いエネルギーの弾丸ならその役
割もある。

また、一方弾丸比エネルギーに対して強度の上回る硬質
鋼板を積層する所謂装甲不貫通的な考え方は実績的にか
なりの効果を示しているが、防護板としては重量が余り
大きくなるため、現在のところ全く不適格とされ実用に
供されていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明はピストル弾丸は勿論のこと、ライフル弾丸やミ
サイル装甲貫通型弾丸の防護にも威力を発揮する軽量の
防護板を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕 （本発明の基本的な考え方） 弾丸の貫通力は周知のようにＭＶ”（但しＭは質量、■
は着速度）に比例して増大し、その威力はこの弾丸の持
つエネルギーをその断面積Ｓで除した値（ＭＶ”／Ｓ）
、即ち弾丸比エネルギーが大きい程高威力となる。

また弾丸が防護板に衝突した瞬間、弾丸エネルギーが弾
丸の先端コーン部の頂点に力が集中しており、この部分
から貫通が始まるものであるが、防ｊｌ板の硬度と強度
が相関し、相互に破砕が始まり、相対的に防護板が高硬
度、高強度の場合は弾丸はその先端部より破砕して貫通
を阻止さる。実際にこのメカニズムだけで目的を達する
ことは材質だけに負わせることは極めて困難である。し
たがって、貫通しようというメカニズムをテストの上で
調査確認し、さらに弾道の特殊性を採り入れて材料の改
良と各種の鋼板との組合せを行ったことによって得られ
たのが本発明の防護板である。

その特殊性とは次の諸点である。

１）　ライフルで発射された弾丸は螺線状に回転しなが
ら衝突するものであるが必ず入射角と或角度の方向に突
入しようとし、弾丸エネルギーの方向もその方向と一致
することが知られている。これは発射後の距離及び中間
を通る層によっても異り、特に緻密で硬度の高い層があ
れば、−層角度が太き（なる。

従って角度が入射点で大きければ大きい程弾丸比エネル
ギーは小さくなる。

２）　弾丸のもつエネルギーは、熱衝撃エネルギーとし
て真人な熱が弾頭の部分に加わりこれが板によって吸収
されてゆけばよいのである。

当然熱伝導性とこの熱衝撃に板が強い材料でなければな
らない。

３）貫通耐力を付与するためにはＭＶ”／Ｓのエネルギ
ーを単一な材料だけで貫徹することは不可能なので、大
きな衝撃エネルギーを単一材料で受けない様にし、全般
に吸収を拡散させることを考える。これは薄板鋼板と超
硬粒子添加軽合金板とを数層重ね合わせることにより解
決することができる。しかも材料強度を高めるため、超
硬粒子添加軽合金板の組織が粒子または繊維化した超強
度物質の網状組織となっていれば一層効果的である。

４）鋼板でも焼入組織単一な組織だけでなく、オーステ
ナイト固溶体組ｍ（ステンレス）を併せた時には弾丸エ
ネルギーに対する強度と吸収能力をもつ様になるので相
関的耐力が期待される。

５）　破壊に対する靭性の点でセラミックスは金属に比
較して未だ極めて低い値をもつが、ゴム等粘着性のある
材料は確実にその性能を向上する。

従ってセラミックスの実験例を破壊靭性の高い金属に変
更することによって大きい効果を期待出来る。

６）　　ｍ板を一定間隔にセラミックス板の積層した間
に装入した防護板に弾丸が入射して行く状態を調査する
と、貫通後の出射面積が入射面積に対して１０倍にも達
し、同じ厚さのセラミックス板のみの場合の出射面積が
入射面積と同じ面積であったのに対して大きなエネルギ
ーが吸収されていることがわかった。

このことから、鉄板と共存した時に相乗的効果が認めら
れるので、本発明でもこれを応用している。

７）防護板は軽量化し安価であることが望ましいので軽
合金を採用したものである。

（本発明の構成） 本発明は上記の基本的考え方に基づき次のように構成し
たものである。

即ち、本発明は金属マトリックスと結合する硬質粒子を
軽合金に添加結合して鋳造し、それを鍛圧して板とし、
板厚１　ｍ／＋＋〜２０−／−の板を積層し、且つ各板
の間に０．３　ｍ／ｍ−０，８ｍ／＋ｗの薄鋼板を挾む
と共に、その積層板の表面及び裏面にも前記薄鋼板を重
ね、この薄鋼板は硬質の表面処理を施し、それらの各板
をゴム又は樹脂で接着したものである。

本発明にか−る防護板の主材料としては、金属マトリッ
クスと結合する硬質粒子、例えば炭化硅素、窒化硼素や
二弗化チタン等の超硬質粒子や硬質合金の粒子を軽合金
、例えばへ１合金に結合させた金属板で、硬度ＨＭＶ　
１７６以上、引張強度６５ｋｇ／ｙａ”以上というもの
で耐摩耗性も極めて秀れているので、前記４）に対する
性能はジルコニア系、窒化硼素等従来の防護板に使用さ
れていたセラミック系と比較にならぬ性能を持っている
。

また積層したこの金属板間に鋼板を装入してゴム、樹脂
等で接着したことは、強力な防護板としてだけでなく、
前記５）の性質を向上するのにも効果があり、また軽量
化するために最適である０例えば八Ｅ合金の場合は比重
が３であった。

また、−層の軽量化を計るためには、Ｍｇ合金を使用す
ることも可能である。しかし、一般に、Ｍｇ合金は超硬
質粒子の金属結合が酸化され易い金属のため、問題はあ
るが、０．１％以下のベリリウムを添加することにより
熱間で鍛圧することも溶解処理も可能となるので、将来
−層高性能な防護板を製作出来る。それは比重が１．６
であるから、極めて強力で軽量な耐食性のある秀れた製
品とすることが出来る。　鋼板の厚みを０．３　ｔｇ／
−から０．８ｓ／ｍの範囲に決めたのは冷延鋼板の製造
範囲が０．３ｍａｒｓ以下は特注となり０．８　ｍ／ｓ
＋以上では重量が大きくなるためである。

また、粒子強化軽合金は１−／−以下では製造困難であ
り２０ｍ／ｍ以上では防護板一般が厚さ２０ＩＩＩ／ｌ
ｌ以下となっているためである。

防護板の表面の鋼板に硬質の表面処理、例えば、硬質ク
ロムメツキを施したのは、前記１）の効果を期待したの
である。即ち、硬度差の異層を設けることによって大き
な入射角に変化させる目的であり、薄鋼板、例えばオー
ステナイト系ステンレス板を積層したことは前記４）の
効果を考慮したものである。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例の斜視図、第２図はそのＡ−Ａ
拡大断面図で、板厚５　ｍ＋／ｍの超硬質ＳｉＣ粒子含
有Ａｊ！合金板１を３枚積層し、各板の間と表面及び裏
面に硬質クロムメツキした０、４　　ｍ／ｍ厚の冷圧延
鋼板２をエポキシ樹脂３で接着し、周縁を同じくエポキ
シ樹脂４でシーリングしたものである。

なお、本発明実施例に用いられたＳｉＣ粒子強化Ａ！合
金の特性は次の通りである。

■　材質 ５ｉＣ３３％Ａ２合金に添加したものを鋳込後熱間で鍛
圧して試料を製作した。

■　機械的性質 引張り強さｋｇ／ａｍ”　７５　　伸び２．４■　物理
的性質 比重３、硬度肺Ｖ　１７６以上 ■　耐摩耗性 試験條件 試験機大越式円転円板５ＫＨｚ（Ｈ＊Ｃ６０）摩擦距離
１００ｍ、最終荷重１２．６ｋｇ摩耗速度４　／ｓｅｃ 比摩耗量８　ＸＩＯ”’　ＩＩｔａ”７ｋｇ以下５ＯＳ
３０４の摩耗量の１／７以下である秀れた性質をもつも
のである。

この実施例の大きさは、長さａ＝１２インチ、巾ｂ−１
０インチ、厚さＣ−２ｃｍで、曲率半径Ｒ＝５０ｃ＋ｓ
に屈曲成型したもので重さは３．８５ｋｇである。

本実施例の性能と比較するため、次の比較例１〜５を用
意した。

ル較貫上 板厚４　ｍｌｍの窒化硅素系セラミック板を３枚積層し
、その表面と裏面に厚さ０．４　　ｍｌ−の硬質クロム
メツキした冷圧延鋼板とステンレス鋼板ＹＵＳ３０４Ｎ
を重ねると共に、セラミックス板には前記メツキ鋼板装
入してそれぞれエポキシ樹脂で接着し、且つ周囲をシー
リングした。大きさは前記本発明の実施例と同じで重さ
は３．５　ｋｇである。

を較１ １　ｍ／ｓ＋厚さの天然ゴムをライニングしたアルミナ
系セラミック格子状板を３枚積層し、比較例２と同様、
硬質メツキ鋼板を表裏両面とセラミック格子板の間に装
入し、エポキシ樹脂で接着すると共に周囲をシーリング
したものを比較例２とした。

大きさ及び形状は前記実施例と同じである。

北較■主 ケブラークロス１８枚を積層しポリエステル樹脂接着し
た９ｍ／ｍ　ｘ３００　＋＊／＋ｓ　Ｘ３００　ｍｌｍ
の大きさの板を２枚重ねたものを比較例３とした。この
比較例の大きさ及び形状も前記実施例と同じである。

止較■工 厚さ８　ｍｌｍの炭化硼素セラミックス板の裏面にケブ
ラークロス１５枚をポリエステル樹脂で接着したものを
比較例４とした。この比較例の大きさ及び形状も前記実
施例と同じである。

比較１ 厚さ２　ｍ／＋ｍのチタン板の裏面にケブラークロス１
０枚をポリエステル樹脂で接着したものを比較例５とし
た。この比較例の大きさ及び形状も前記実施例と同じで
ある。

皇■之入上痘果 実施例及び比較例を防弾チョッキの収納ポケットに入れ
、Ｍ１６ライフル（射程距離２５ｍ）と９ＭＭピストル
による実射テストを行った。その結果は第１表（長続テ
スト結果）及び第２表（短銃テスト結果）の通りである
。

第１表 第２表 〔発明の効果〕 実射テスト結果から明らかなように、本発明にか−る９
ＭＭ防護板は短銃（ピストル）と１６Ｍ長銃長銃イフル
）に対しての防護板として満足するに足る性能が得られ
、従来の防護板との間には技術的に大きな隔りがあり、
優れたものである。

４、図面の簡単説明 第１図は本発明の実施例の斜視図、第２図はその拡大断
面図である。

１・・−Ａｎｎ全合 板・・・鋼板 第　　　１　　　図 １・・・Ａ２合金板 ２・・・鋼板 ３及び４・・・エポキシ樹脂 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属マトリックスと結合する硬質粒子を軽合金に
   添加結合して鋳造し、それを鍛圧して板とした板厚１ｍ
   ／ｍ〜２０ｍ／ｍの板を積層し、且つ各板の間に０．３
   ｍ／ｍ〜０．８ｍ／ｍの薄鋼板を挾むと共に、その積層
   板の表面及び裏面にも前記薄鋼板を重ね、この薄鋼板は
   硬質の表面処理を施し、それらの各板をゴム又は樹脂で
   接着したことを特徴とする防護板。