JPH0584440B2 - - Google Patents

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
弾丸やミサイル装甲貫通型弾丸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、38口径及び45口径ピストル弾丸の防護を
対象とした防弾チヨツ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
ツクス板をコンポジエツ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に対する防護であつた。 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
る必要な段階へとニーズが高まつているが、技術
的解決するには困難の状況にある。そのため従来
のまゝではその役割も終焉の段階になつていた
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。 そのためセラミツ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、さらにセラミツク
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
なものになつてしまつた。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かつたこ
とを意味するものであつた。 と云つてもセラミツ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MV²（但しＭは質
量、Ｖ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で除い
た値（MV²／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、
防護板の硬度と強度が相関し、相互に破壊が始ま
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
がつて、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つたこ
とによつ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旋状に回転し
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
つても異り、特に緻密で硬度の高い層があれ
ば、一層角度が大きくなる。 従つ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
として莫大な熱が弾頭の部分に加わりこれが板
によつ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MV²／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つていれ
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織（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 破壊に対するを靭性の点でセラミツクスは金
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。 従つて、セラミツ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つて大きい効果を
期待出来る。 ６ 鋼板を一定間隔にセラミツクス板の積層した
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、同じ厚さのセラミツクス
板のみの場合の出射面積が入射面積と同じ面積
であつ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つた。 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ツクスと結合する硬
質粒子を軽合金に添加結合して鋳造し、それを鍜
圧して板とし、板厚１ｍ／ｍ〜20ｍ／ｍの板を積
層し、且つ各板の間に0.3ｍ／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
たものである。 本発明にかゝる防護板の主材料としては、金属
マトリツ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Al合金に結合さ
せた金属板で、硬度HMV176以上、引張強度65
Kg／m³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
ツクス系と比較にならぬ性能を持つている。 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。例
えばAl合金の場合は比重が３であつた。 また、一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、将来一層高性能な防
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0.3ｍ／ｍから0.8
ｍ／ｍの範囲に決めたのは冷延鋼板の製造範囲が
0.3ｍ／ｍ以下は特注となり0.8ｍ／ｍ以上では重
量が大きくなるためである。 また、粒子強化軽金属は１ｍ／ｍ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20
ｍ／ｍ以下となつているためである。 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
けることによつ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５ｍ／ｍの超硬質
SiC粒子含有Al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0.4ｍ／
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
Al合金の特性は次の通りである。 材質 SiC33％Al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／mm²75 伸び2.4 物理的性質 比重３、硬度HMV176以上 耐摩耗性 試験條件 試験機大越式円転円板SKH₃（H_RC60） 摩擦距離100ｍ、最終荷重12.6Kg 摩耗速度４／sec 比摩耗量８×10^-7mm²／Kg以下 SUS304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＝10インチ、厚さｃ＝２cmで、曲率半径Ｒ＝50
cm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。 比較例 １ 板厚４ｍ／ｍの窒化硅素系セラミツク板を３枚
積層し、その表面と裏面に厚さ0.4ｍ／ｍ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、セラミツクス板には
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3.5Kgである。 比較例 ２ １ｍ／ｍ厚さの天然ゴムをライニングしたアル
ミナ系セラミツク格子状板を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ツ
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。 比較例 ３ 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×300ｍ／ｍ×300ｍ／ｍ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。 比較例 ４ 厚さ８ｍ／ｍの炭化硼素セラミツクス板の裏面
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。 比較例 ５ 厚さ２ｍ／ｍのチタン板の裏面にケブラークロ
ス10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。 実射テスト結果

【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
かゝる9MM防護板は短銃（ピストル）と16M長
銃（ライフル）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。

【図面の簡単な説明】

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……Al合金板、２……鋼板、３及び４……
エポキシ樹脂。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 金属マトリツ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、それを鍜圧して板とし
   た板厚１ｍ／ｍ〜20ｍ／ｍの板を積層し、且つ各
   板の間に0.3ｍ／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。