技術 防弾複合板

0001

本発明は、防弾複合板に関する。すなわち、弾丸を防ぐ装甲用に使用される、防弾複合板に関するものである。

0002

《技術的背景》
防弾板材が、攻撃側からの小銃弾，その他の敵弾を防ぐ、装甲用に使用されている。
すなわち、被弾した弾丸やその破片の貫通を防ぎ、これらによる人体や機材等の損傷，破壊を防止すべく、防弾板材が使用されており、代表例としては、車輌に張り付け装備されている。
この種の車輌は、その用途に鑑み機動性，高速移動性が要求されるが、防弾板材は、このような車輌の防御用に追加装備されることも多く、もって防弾性を付与している。

0003

《従来の技術》
このような防弾板材としては、甲鉄板，鋼鉄板が用いられていたが、最近は重量軽減をめざし、防弾複合板が開発，使用されている。
特に、機動性，高速移動性が重視される車輌について、防弾性と機動性との両立をめざし、防弾複合板が多用されつつある。
そして、従来の代表的な防弾複合板は、前側の第１層と後側の第２層の二層構造よりなっていた。そして第１層は、セラミックス等の硬度を持った素材よりなり、第２層は、繊維に樹脂が全面コーティングされたＦＲＰ製よりなっていた。
もって第１層により、弾丸を粉砕，減速せしめ、第２層により粉砕された弾丸を捕捉していた。

0004

《課題について》
ところで、このような従来の防弾複合板については、次の問題が課題として指摘されていた。
防弾性と機動性の両立が容易でなく、依然として重量面に問題があった。防弾性を向上させると、引き換えに重量増となり機動性が低下するデメリットを伴う、という重量面の問題が指摘されていた。
すなわち、防弾性を重視すると、セラミックス等製で肉厚１０ｍｍ程度を要する第１層の重量に加え、ＦＲＰ製で肉厚２０ｍｍ〜３０ｍｍ程度を要する第２層の重量が加わり、重量増が著しかった。
特に第２層について、繊維にコーティングされる樹脂による重量増が顕著となっていた。防弾性を向上のため、第２層の肉厚を厚くして、コーティング樹脂を多量に使用するので、重量増が著しかった。
もって、従来の防弾複合板は、高速移動性が重視される車輌等への装備上、難点が指摘されていた。

0005

《本発明について》
本発明の防弾複合板は、このような実情に鑑み、上記従来技術の課題を解決すべくなされたものである。
そして本発明は、第１に、防弾性に優れると共に、第２に、重量面，機動性にも優れた、防弾複合板を提案することを目的とする。

0006

《各請求項について》
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、特許請求の範囲に記載したように、次のとおりである。
請求項１については、次のとおり。
請求項１の防弾複合板は、弾丸を防ぐ装甲用に使用される。そして、前側から順に第１層，第２層，第３層が配された、三層構造よりなる。
そして該第１層は、弾丸を粉砕，減速せしめる。該第２層は、粉砕された弾丸を捕捉する。該第３層は、該第２層の変形を吸収すること、を特徴とする。

0007

請求項２については、次のとおり。
請求項２の防弾複合板では、請求項１において、該第１層は、ポリウレア樹脂がコーティングされたセラミックス製よりなる。該第２層は、繊維にて強化されたポリウレア樹脂製よりなる。該第３層は、ポリウレア樹脂がコーティングされたハニカムサンドイッチパネル製よりなること、を特徴とする。
請求項３については、次のとおり。
請求項３の防弾複合板では、請求項２において、該第１層は、飛来して衝突した弾丸について、運動を吸収、減衰させて、飛散を防止しつつ粉砕，減速させるのに必要十分な、硬度を備えている。
該第２層は、該第１層にて粉砕された弾丸の破片群について、その運動を更に吸収、減衰させて捕捉すると共に、捕捉に伴う該ポリウレア樹脂の弾性変形が、該繊維にて維持される。
該第３層は、ハニカムコアの開口端面に表面板が接合されたサンドイッチ構造よりなり、該ハニカムコアの特性に基づき、該第２層の弾性変形を吸収すること、を特徴とする。

0008

《作用等について》
本発明は、このような手段よりなるので、次のようになる。
（１）この防弾複合板は、第１層，第２層，第３層の三層構造よりなる。
（２）第１層は、ポリウレア樹脂でコーティングされたセラミックス製よりなり、被弾した弾丸を、運動エネルギーを吸収，減衰させ飛散を防止しつつ、粉砕，減速する。
（３）第２層は、繊維で強化されたポリウレア樹脂製よりなり、粉砕された弾丸を、運動エネルギーを更に吸収，減衰させて捕捉する。
（４）そして、第２層のポリウレア樹脂は、粉砕されて細かい破片群となった弾丸を、靭性変形，弾性変形して捕捉し、繊維がこれをサポートする。
又、粉砕され細かい破片群となった弾丸は、表面積，断面積の増加に伴い運動エネルギーが分散し、その吸収，減衰が促進される。
（５）ところで、第２層のポリウレア樹脂等の靭性変形，弾性変形は、第３層で吸収される。
（６）すなわち第３層は、ポリウレア樹脂でコーティングされたハニカムサンドイッチパネル製よりなり、その強度，剛性や座屈変形により、変形を緩衝，分散，吸収する。
（７）このように本発明の防弾複合板は、優れた防弾性能を発揮する。
（８）そして防弾性能を、重量増，機動性低下を伴うことなく実現する。第２層は大きく肉薄化，軽量化されており、第３層は軽量性が特徴である。
（９）このように防弾性と軽量性，機動性とが、初めて両立可能となる。もって機動性，高速移動性が重視される車輌にも、装備可能である。
（１０）そこで、本発明は次の効果を発揮する。

0009

《第１の効果》
第１に、防弾性に優れている。
本発明の防弾複合板は、ポリウレア樹脂でコーティングされたセラミックス製の第１層で、弾丸を粉砕，減速し、繊維で強化されたポリウレア樹脂製の第２層で、粉砕された弾丸を捕捉し、ポリウレア樹脂でコーティングされたハニカムサンドイッチパネル製の第３層で、第２層の変形を吸収する。
このような三層構造の組み合わせにより、優れた防弾性能を発揮し防弾性が向上する。

0010

《第２の効果》
第２に、重量面，機動性にも優れている。
本発明の防弾複合板は、所定の第１層，第２層，第３層を組み合わせた三層構造により、前述した優れた防弾性を、重量増や機動性低下を伴うことなく実現する。
前述した従来技術の防弾複合板ように、防弾性向上のため、第２層について肉厚を大とすると共にコーティング樹脂を多量に使用し、もって重量増を招いてしまうようなことはない。本発明では、防弾性と軽量性，機動性との両立が、初めて実現する。
このように、重量面の問題が解消されるので、機動性，高速移動性が重視される車輌等にも、装甲用，防御用として装備可能である。
このように、この種従来技術に存した課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。

0011

本発明に係る防弾複合板について、発明を実施するための形態の説明に供し、（１）図は、構成説明図（正面図）、（２）図は、作用説明図（平面図）である。（３）図は、比較例の説明図（平面図）である。
本発明に係る防弾複合板について、発明を実施するための形態の説明に供する。そして（１）図は、ハニカムコアの斜視図、（２）図は、高速移動体の一例の説明図（斜視）である。

0012

以下、本発明を実施するための形態について、図１の（１）図，（２）図等を参照して、詳細に説明する。
《本発明の概要》
まず、本発明の概要については、次のとおり。
本発明の防弾複合板Ａは、弾丸Ｂを防ぐ装甲用に使用され、前側から順に第１層１，第２層２，第３層３が配された三層構造よりなる。
第１層１は、弾丸Ｂを粉砕，減速せしめ、第２層２は、粉砕された弾丸Ｂ´を捕捉し、第３層３は、第２層２の変形を吸収する。
そして第１層１は、ポリウレア樹脂ＣがコーティングされたセラミックスＤ製よりなる。第２層２は、繊維Ｅにて強化されたポリウレア樹脂Ｃ製よりなる。第３層３は、ポリウレア樹脂ＣがコーティングされたハニカムサンドイッチパネルＦ製よりなる。
なお、第１層１，第２層２，第３層３間は、接合，結束，パッキング等により、一体化されている。
本発明の概要については、以上のとおり。以下、このような本発明の防弾複合板Ａについて、更に詳述する。

0013

《第１層１について》
まず、この防弾複合板Ａの第１層１について、説明する。
第１層１は、ポリウレア樹脂ＣにてコーティングされたセラミックスＤ製よりなる。そして、弾丸Ｂを粉砕，減速せしめる。
すなわち、飛来して衝突した弾丸Ｂについて、運動を吸収、減衰させて飛散を防止しつつ粉砕，減速させるのに必要十分な、硬度を備えている。

0014

このような第１層１について、更に詳述する。第１層１は、ポリウレア樹脂Ｃが表裏等にコーティングされており、その特性により補強されたセラミックスＤ製よりなる。この第１層１の肉厚は、例えば１０ｍｍ程度よりなる。
そして第１層１は、弾丸Ｂを粉砕，減速せしめる。すなわち、被弾，衝突した弾丸Ｂについて、その水平方向，前後方向の運動エネルギー（ｍＶ２／２）を、吸収，減衰させ、もって弾丸Ｂを、セラミックスＤにて飛散を防止しつつ減速させて、粉砕された弾丸Ｂ´とする。第１層１は、このような機能発揮に必要十分な硬度を備えている。
弾丸Ｂとしては、７．６２ｍｍ弾等の小銃弾が代表的に想定されるが、砲弾をも包含するものである。

0015

ポリウレア樹脂Ｃについては、次のとおり。ポリウレア樹脂Ｃは、ウレア結合が主体となった化合物よりなり、耐衝撃性，高強度，強靭性，防護性，付着性等々の特性が知られており、コーティング材，塗料として使用されることも多い。
そして特性上、耐衝撃性と共に強靭性に極めて優れており、ねばり強さ，伸び性，柔軟性，変形性が特徴の高強度材であり、例えば２ｍｍ〜３ｍｍ程度の極薄肉厚（膜厚）でも、強力な保護層を形成可能である。
なお、その靭性変形，伸び変形，弾性変形は、その持続性，維持性に乏しく、切れ易く破れ易い面もある。
第１層１については、以上のとおり。

0016

《第２層２について》
次に、この防弾複合板Ａの第２層２について説明する。
第２層２は、繊維Ｅにて強化されたポリウレア樹脂Ｃ製よりなる。そして、粉砕された弾丸Ｂ´を捕捉する。
すなわち、第１層１にて粉砕された弾丸Ｂ´の破片群について、運動を更に吸収，減衰させて捕捉すると共に、捕捉に伴うポリウレア樹脂Ｃの弾性変形が、繊維Ｅにより維持される。

0017

このような第２層２について、更に詳述する。第２層２は、ポリウレア樹脂Ｃよりなると共に、内部に繊維Ｅが薄膜状に挿入，介装されており、もってポリウレア樹脂Ｃがこのような繊維Ｅにて補強されている。
この第２層２の肉厚は、例えば５ｍｍ程度の極薄状，薄膜状をなす。繊維Ｅとしては、ケブラー繊維やアラミド繊維等、弾性率が高く伸び変形し易い靭性に富んだ繊維材が使用される。
そして第２層２は、粉砕された弾丸Ｂ´を抑え込み捕捉する。すなわち、前述した第１層１で粉砕され砕かれた弾丸Ｂ´の破片群について、その水平方向，前後方向の運動エネルギーに基づく荷重を、ポリウレア樹脂Ｃが、その反力により吸収，減衰，静止させて、捕捉する。

0018

なお第１に、繊維Ｅの機能については、次のとおり。まず、ポリウレア樹脂Ｃは、第１層１から減速して第２層２に至った粉砕された弾丸Ｂ´を、その特性に基づき靭性変形，伸び変形，弾性変形して、キャッチし捕捉してしまう。
ところでその際、ポリウレア樹脂Ｃは、このような変形の持続性，維持性面に不安があるので、これを補うべく第２層２には、伸び変形し易い繊維Ｅが介装されている。
もって繊維Ｅは、ポリウレア樹脂Ｃにて捕捉された、粉砕された弾丸Ｂ´の破片群を、貫通して空き抜けることなくそのまま捕捉せしめる。繊維Ｅは、切れ易く破れ易い面があるポリウレア樹脂Ｃによる捕捉を、靭性向上によりサポートしバックアップする。

0019

なお第２に、粉砕された弾丸Ｂ´の破片群の運動エネルギーの分散については、次のとおり。第１層１から第２層２に至った弾丸Ｂは、細かく粉砕された弾丸Ｂ´の破片群となっている。
すなわち、図１の（２）図に示したように、第１層１に衝突する前の１個の弾丸Ｂの表面積，断面積に比し、その後、第１層１にて細かく粉砕されて第２層２に至った弾丸Ｂ´は、破片群となっており、その表面積，断面積がトータルでは大きく増加している（疑似的な表面積，断面積の増加）（図中の破線表示を参照）。
もってその分、有する運動エネルギーが小となっている。１個の弾丸Ｂが有していた運動エネルギーに比し、表面積，断面積が大となった分、弾丸Ｂ´の破片群が有する運動エネルギーは分散され、それぞれ小となっている。従って、第２層２における運動エネルギーの吸収，減衰は、一段と促進されスムーズ化されて実施される。
なお、図１の（３）図は比較例であり、サンプルのハニカムサンドイッチパネルＧに弾丸Ｂを、本発明のように粉砕することなく、直接衝突させた場合を示す。同図では、衝突した弾丸Ｂの表面積，断面積が、粉砕された弾丸Ｂ´の場合に比し小である。（図１の（２）図中の破線表示と、図１の（３）図中の破線表示とを、比較対照）
第２層２については、以上のとおり。

0020

《第３層３について》
次に、この防弾複合板Ａの第３層３について説明する。
第３層３は、ポリウレア樹脂ＣがコーティングされたハニカムサンドイッチパネルＦ製よりなり、第２層２の変形を吸収する。
すなわち第３層３は、ハニカムコアＨの開口端面に表面板Ｊが接合されたサンドイッチ構造のバックアップパネルよりなり、ハニカムコアＨの特性に基づき、第２層２の弾性変形を吸収する。

0021

このような第３層３について、更に詳述する。第３層３のハニカムサンドイッチパネルＦは、芯材であるハニカムコアＨの前後の開口端面に、それぞれ表面板Ｊが接合されたサンドイッチ構造よりなる。
ハニカムコアＨは、図２の（１）図にも示したように、セル壁Ｋにて区画形成された、中空柱状の多数のセルＬの表面的集合体よりなる。そして、各セルＬのセル軸方向Ｍの両開口端面のセル壁Ｋに、それぞれ表面板Ｊが接着等により接合されている。ハニカムコアＨや表面板Ｊの母材としては、金属，樹脂，又は繊維材等が使用される。
そして、このようなハニカムサンドイッチパネルＦは、ポリウレア樹脂Ｃでコーティングされている。ハニカムコアＨのセル壁Ｋの外表面や、表面板Ｊの外表面は、ポリウレア樹脂Ｃでコーティングされ、その特性に基づき補強されている。

0022

そして、このような構成よりなる第３層３は、第２層２の弾性変形を吸収するバックアップパネルである。
まず、第２層２のポリウレア樹脂Ｃや繊維Ｅは、前述したように、粉砕された弾丸Ｂ´の捕捉により、靭性変形，伸び変形，弾性変形する。そして、このような変形を第３層３が吸収する。第２層２を、第３層３が押え，ホールドし，保持している。
すなわち、第３層３のハニカムサンドイッチパネルＦのハニカムコアＨは、まず第１に、重量比強度に優れ、軽量であると共にセル軸方向Ｍの圧縮強度，剛性に優れるという特性を備えている。もって、前述した第２層２の変形，衝撃荷重，圧縮荷重を、変位なく緩衝，分散，吸収する。
又、このような第１段階の次の第２段階として、より大きな変形，衝撃荷重，圧縮荷重が加わった場合は、座屈変形（クラッシュストレングス変形）により、これを緩衝，分散，吸収する。
すなわち、第２層２から圧縮強度を越える荷重を受けた場合、第３層３の芯材のハニカムコアＨは、その特性に基づきセル壁Ｋが、連続的に反転しながら細かく折り曲げられ，押し潰されて、折り畳み状態で塑性変形する。もって、これにより第２層２の変形等を吸収する。
第３層３については、以上のとおり。

0023

《作用等》
本発明の防弾複合板Ａは、以上説明したように構成されている。そこで以下のようになる。
（１）この防弾複合板Ａは、前側から順に第１層１，第２層２，第３層３の三層構造よりなる。

0024

（２）そして被弾した弾丸Ｂは、まず、防弾複合板Ａの第１層１に衝突する。
第１層１は、ポリウレア樹脂Ｃでコーティング補強されたセラミックス製よりなり、弾丸Ｂの運動エネルギーを吸収，減衰させ、もって弾丸Ｂを、飛散を防止しつつ粉砕，減速する。

0025

（３）第１層１で粉砕，減速された弾丸Ｂ´の破片群は、防弾複合板Ａの第２層２に至る。第２層２は、繊維Ｅにて強化されたポリウレア樹脂Ｃ製よりなる。
もって、粉砕された弾丸Ｂ´の破片群は、運動エネルギーが更に吸収，減衰され、もって第２層２に捕捉される。

0026

（４）第２層２のポリウレア樹脂Ｃは、細かく粉砕された弾丸Ｂ´の破片群を、その特性に基づき靭性変形，伸び変形，弾性変形して捕捉するが、繊維Ｅがこれをサポートする。繊維Ｅにて、ポリウレア樹脂Ｃの靭性変形，伸び変形，弾性変形が、そのまま維持される。
又、粉砕された弾丸Ｂ´の細かい破片群は、１個の弾丸Ｂの場合に比し、粉砕によりトータルで表面積，断面積が増加し、その分、運動エネルギーが分散し小となっている。もって、第２層２における運動エネルギーの吸収，減衰が促進される。

0027

（５）このように、粉砕された弾丸Ｂ´の破片群は、第２層２において捕捉されるが、捕捉に際しての第２層２のポリウレア樹脂Ｃ等の靭性変形，伸び変形，弾性変形は、第３層３により吸収される。

0028

（６）第３層３は、ポリウレア樹脂Ｃにてコーティング補強されたハニカムサンドイッチパネルＦよりなる。
もってバックアップパネルとして、ハニカムコアＨの特性に基づき、その強度，剛性や座屈変形（クラッシュストレングス変形）により、第２層２の変形を緩衝，分散，吸収する。

0029

（７）本発明の防弾複合板Ａは、以上のように第１層１，第２層２，第３層３を組み合わせたことにより、優れた防弾性能を発揮し、敵弾を防ぐ装甲用に使用される。

0030

（８）そして本発明の防弾複合板Ａは、このような防弾性能を、重量増，機動性低下を伴うことなく実現する。
従来技術の防弾複合板と重量比較した場合、第１層はほぼ同等だが、第２層は大きく肉薄化，軽量化され、第３層は軽量性が特徴のハニカムサンドイッチパネルＦを使用してなる。

0031

（９）このように本発明では、前述した防弾性と軽量性，機動性とが、初めて両立可能となる。そこで、機動性，高速移動性が重視される車輌、例えば図２の（２）図に示した高速移動体Ｎにも、問題なく装備可能である。
本発明の作用等については、以上のとおり。

0032

Ａ防弾複合板
Ｂ弾丸
Ｂ´粉砕された弾丸
Ｃポリウレア樹脂
Ｄセラミックス
Ｅ 繊維
Ｆハニカムサンドイッチパネル
Ｇ ハニカムサンドイッチパネル（サンプル）
Ｈハニカムコア
Ｊ表面板
Ｋセル壁
Ｌセル
Ｍセル軸方向
Ｎ高速移動体
１ 第１層
２ 第２層
３ 第３層