Высокоплотные керамические блоки и включающая их композитная броня

Изобретения относятся к вариантам высокоплотного керамического брикета, который используется в броневых пластинах, к вариантам композитной баллистической броневой пластины и к вариантам способа получения высокопрочного керамического брикета для обеспечения баллистической защиты личного состава, а также легкой и тяжелой подвижной техники против высокоскоростных бронебойных пуль или осколков. Согласно первому варианту высокоплотный керамический брикет имеет протяженную в продольном направлении корпусную часть и удароприемную торцевую сторону. Основная часть корпусной части является круглой или шестиугольной в поперечном сечении. Удароприемная торцевая сторона состоит из проксимального и дистального сегмента. Проксимальный сегмент является выпукло-изогнутым. Дистальный сегмент смыкается с верхней поверхностью корпусной части и состоит из области, включающей одну часть, которая имеет вогнутую конфигурацию, или области, включающей ровную наклонную конфигурацию. Площадь поперечного сечения дистального сегмента в области смыкания является большей, чем площадь поперечного сечения, проведенного через номинально обозначенное основание проксимального сегмента. Согласно второму варианту высокоплотный керамический брикет включает корпусную часть, имеющую ось, форму поперечного сечения, которая является симметричной вокруг оси, и концевую часть, которая имеет наружную поверхность, включающую первую и вторую секции. Первая секция имеет выпуклую кривизну. Вторая секция проходит вокруг оси корпусной части и размещена между указанной первой секцией и корпусной частью. Вторая секция имеет две кольцевых кромки и конфигурацию, при которой каждое пересечение между второй секцией и плоскостями, включающими ось корпусной части, проходит по прямой линии. Варианты композитной баллистической броневой пластины снабжены слоем из множества высокоплотных керамических брикетов, в которой указанные брикеты размещены многочисленными смежными рядами и столбцами. Варианты способа получения высокоплотного керамического брикета заключается в получении высокоплотного керамического брикета методом прессования. Достигается упрощение композитной брони и увеличение ее живучести. 8 н. и 29 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В технологии известны керамические блоки для применения в броневых пластинах для обеспечения баллистической защиты личного состава, а также для легкой и тяжелой подвижной техники и для транспортных средств, против высокоскоростных бронебойных пуль или осколков.

В отношении защитных броневых пластин рассматривают четыре основных фактора. Первым фактором является вес. Известна защитная броня для тяжелой, но подвижной военной техники, такой как танки и крупные корабли. Такая броня обычно включает толстый слой стального сплава, который предназначен для обеспечения защиты от тяжелых и разрывных снарядов. Однако снижение веса брони, даже в тяжелой технике, является преимуществом, поскольку уменьшает нагрузку на все детали транспортного средства. Кроме того, такая броня совершенно непригодна для легких транспортных средств, таких как автомобили, джипы, легкие катера или самолет, эксплуатационные качества которых ухудшаются из-за стальных плит, имеющих толщину более чем несколько миллиметров, поскольку каждый миллиметр стали увеличивает вес на величину, кратную 7,8 кг/м².

Броню для легких транспортных средств рассчитывают на противодействие проникновению пуль любого типа, даже для соударения при скорости в диапазоне от 700 до 1000 метров в секунду. Однако вследствие весовых ограничений затруднительно защитить легкие транспортные средства от крупнокалиберных бронебойных пуль, например, 12,7 и 14,5 мм, поскольку вес стандартной брони, призванной противостоять такой пуле, оказывается таким, что ухудшает мобильность и работоспособность таких транспортных средств.

Второй фактор представляет собой стоимость. Чрезмерно сложные компоновки брони, в особенности такие, которые полностью сформированы синтетическими волокнами, могут составлять заметную долю в общей стоимости транспортного средства, и могут сделать его производство невыгодным.

Третьим фактором конструкции брони является компактность. Толстая броневая панель, включающая воздушные промежутки между различными ее слоями, увеличивает профиль транспортного средства как цели. В случае гражданских модернизированных автомобилей, которые оснащают внутренней броней, просто нет места для толстой панели во многих зонах, требующих зашиты.

Четвертый фактор имеет отношение к керамическим пластинам, используемым для бронезащиты личного состава и легких транспортных средств, причем было найдено, что такие пластины уязвимы для повреждения в результате механических ударов, нанесенных камнями, вызванных падениями и т.д.

В дополнение, для известных броневых панелей наибольшим ограничением является то, что такие панели не способны выдерживать множественные удары.

Таким образом, по-прежнему отсутствует легковесная броневая панель без вышеуказанных ограничений.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном варианте осуществления настоящее изобретение представляет сформованный в виде единой детали высокоплотный керамический брикет для применения в баллистической броневой пластине, причем указанный керамический брикет имеет протяженную в продольном направлении корпусную часть и удароприемную торцевую сторону, в котором по меньшей мере основная часть указанной корпусной части является либо круглой, либо шестиугольной в поперечном сечении, и указанная удароприемная торцевая сторону включает:

- удароприемный проксимальный сегмент; и

- дистальный сегмент;

причем указанный проксимальный сегмент является выпукло-изогнутым, и указанный дистальный сегмент указанной удароприемной торцевой стороны смыкается с номинально обозначенной верхней поверхностью указанной корпусной части, причем указанный дистальный сегмент указанной торцевой стороны включает боковые поверхности, характеризуемые:

- областью, включающей по меньшей мере одну часть, которая имеет вогнутую конфигурацию; или

- областью, включающей по существу ровную наклонную конфигурацию,

в котором площадь поперечного сечения указанного дистального сегмента в области смыкания является большей, чем площадь поперечного сечения, проведенного через номинально обозначенное основание указанного проксимального сегмента, и в котором длина линии контура наружной поверхности дистального сегмента в продольном сечении составляет между 5 и 25% от длины линии контура всей сформованной в виде единой детали удароприемной торцевой стороны в продольном сечении.

В некоторых вариантах осуществления изобретение представляет керамический брикет для применения в баллистической броневой пластине, причем указанный керамический брикет включает:

- корпусную часть, имеющую:

ось;

форму поперечного сечения, которая является симметричной вокруг оси; и

концевую часть, представляющую собой оконечность указанной корпусной части, причем указанная концевая часть имеет наружную поверхность, включающую первую и вторую секции, в которой:

- указанная первая секция имеет выпуклую кривизну; указанная первая секция отдалена от указанной корпусной части, и указанная первая секция содержит проходящую через нее ось корпусной части; и

- указанная вторая секция проходит вокруг указанной оси корпусной части, причем указанная вторая секция размещена между указанной первой секцией и указанной корпусной частью; и указанная вторая секция имеет первую кольцевую кромку при указанной первой секции или смежную с нею, и вторую кольцевую кромку при указанной корпусной части или смежную с нею;

- при этом указанная вторая секция имеет такую конфигурацию, что по существу каждое пересечение между указанной второй секцией и плоскостями, включающими ось корпусной части, проходит по прямой линии, или такую конфигурацию, что по существу каждое пересечение между указанной второй секцией и плоскостями, включающими указанную ось корпусной части, проходит по линии, которая имеет вогнутую кривизну, если рассматривать снаружи указанного брикета;

- и концевую часть;

при этом среднее радиальное расстояние от указанной оси корпусной части до указанной первой кольцевой кромки указанной второй секции является по меньшей мере на 5% меньшим, чем среднее радиальное расстояние от указанной оси корпусной части до указанной второй кольцевой кромки указанной второй секции.

В некоторых вариантах исполнения форма поперечного сечения указанной корпусной части является круглой или шестиугольной. В некоторых вариантах исполнения наружная поверхность указанной концевой части сформирована по существу целиком указанной первой секцией и указанной второй секцией.

В некоторых вариантах исполнения первая и вторая кольцевые кромки являются круглыми, а в некоторых вариантах исполнения первая и вторая кольцевые кромки являются шестиугольными. В некоторых вариантах исполнения первая секция указанной наружной поверхности составлена из множеством отдельных фрагментов, причем эти фрагменты, будучи собранными вместе, принимают выпукло-изогнутую геометрическую форму.

В некоторых вариантах осуществления изобретение представляет композитную баллистическую броневую пластину, включающую панель, снабженную слоем из множества брикетов, описываемых здесь, в которой указанные брикеты размещены многочисленными смежными рядами и столбцами, причем основные оси указанных брикетов ориентированы по существу параллельно друг другу и по существу перпендикулярно удароприемной поверхности указанной панели.

Согласно этому аспекту, и в некоторых вариантах исполнения, указанная панель включает множество высокоплотных керамических блоков, причем указанная сформированная в виде единой детали выпукло-изогнутая удароприемная торцевая сторона позиционирована так, чтобы находиться проксимально к ударяющему летящему предмету, и указанная сформированная в виде единой детали выпукло-изогнутая удароприемная торцевая сторона включает дистальный сегмент, включающий боковые поверхности, характеризуемые:

- областью, включающей по меньшей мере одну часть, которая имеет вогнутую конфигурацию; или

- областью, включающей по существу ровную наклонную конфигурацию.

В некоторых вариантах исполнения представлено множество брикетов, описываемых здесь, при этом указанные брикеты размещены многочисленными смежными рядами и столбцами, причем столбцы по существу перпендикулярны указанным рядам, и причем в каждом из указанных рядов керамические брикеты каждого указанного ряда смещены относительно друг друга, и в каждом из указанных столбцов керамические брикеты каждого указанного столбца смещены относительно друг друга так, что каждый из большинства указанных керамических брикетов контактирует с двумя брикетами в первом соседнем ряду и двумя брикетами во втором соседнем ряду так, что каждый из большинства брикетов находится в контакте с четырьмя, и только с четырьмя соседними брикетами, и где в каждом ряду центры соседних керамических брикетов каждого указанного ряда смещены относительно друг друга по существу на первое расстояние, в каждом столбце центры соседних керамических брикетов каждого указанного столбца смещены относительно друг друга по существу на второе расстояние, причем первое расстояние отличается от второго расстояния. В некоторых вариантах исполнения первое и второе расстояния являются большими, чем другое из указанных первого и второго расстояний, на множитель по меньшей мере от 1,1 до 1,5.

В некоторых вариантах исполнения брикеты встроены в упругий материал.

В некоторых вариантах исполнения панель имеет внутреннюю и наружную поверхность, причем указанная наружная поверхность обращена к стороне нанесения удара, и указанные брикеты размещены многочисленными смежными рядами, причем оси цилиндров указанных брикетов по существу параллельны между собой и перпендикулярны поверхностям панели, с выпукло-изогнутыми торцевыми поверхностями, направленными к наружной стороне. В некоторых вариантах исполнения панель дополнительно включает внутренний слой, смежный с указанной внутренней поверхностью указанной панели, причем указанный внутренний слой сформирован из многочисленных смежных слоев, причем каждый слой включает множество однонаправленных уложенных в одной плоскости антибаллистических волокон, встроенных в полимерную матрицу, причем волокна соседних слоев размещены под углом от около 45° до 90° относительно друг друга.

В некоторых вариантах осуществления изобретение представляет панель, снабженную слоем из множества брикетов, описываемых здесь, при этом указанные брикеты размещены многочисленными смежными рядами и столбцами, причем главные оси указанных брикетов ориентированы по существу параллельно друг другу, и каждый из большинства указанных брикетов непосредственно контактирует с шестью соседними брикетами, причем боковые стороны трех соседних брикетов образуют между собой контактную впадину. В некоторых вариантах исполнения каждый из большинства указанных брикетов по существу находится в контакте по меньшей мере с тремя соседними брикетами, и дополнительно отличается тем, что промежутки, сформированные между указанными соседними цилиндрическими брикетами, только частично заполнены материалом для предотвращения течения мягкого металла из ударяющих летящих предметов через эти промежутки, причем указанный препятствующий течению материал сформирован в виде единой детали как часть специального вставного брикета, причем указанный вставной брикет имеет форму цилиндра, снабженного выступами, проходящими только частично в промежутки, сформированные между сторонами шести соседних цилиндрических брикетов, и перекрывающими основную часть поперечного сечения указанных промежутков, причем каждый из указанных выступов находится в положении, отдаленном по меньшей мере от одного из двух соседних цилиндров, в сторону которого он выступает, и причем указанные брикеты связаны и удерживаются с образованием пластины с помощью отверждаемого материала, причем указанный отверждаемый материал и указанная пластина являются упругими.

В некоторых вариантах осуществления изобретение представляет способ получения высокопрочного керамического блока согласно настоящему изобретению, причем способ включает этапы, на которых:

а. помещают керамический порошок в пресс-форму, причем указанная пресс-форма включает:

i) съемный сегментный верхний нажимной пуансон, причем пуансон включает:

1. концевой сегмент, имеющий проксимальную и дистальную части относительно направления приложения давления посредством указанного пуансона, причем проксимальная часть является вогнуто-изогнутой, а дистальная часть характеризуется:

а. боковыми областями, включающими по меньшей мере одну часть, которая имеет выпуклую конфигурацию; или

b. боковыми областями, имеющими по существу ровную наклонную конфигурацию; и

ii) обойму, причем обойма является по существу цилиндрической по форме и имеет по меньшей мере один плоский или круглый нижний конец, боковые стороны и верхний конец,

причем указанный верхний нажимной пуансон вставляют в указанную обойму указанной пресс-формы с возможностью извлечения; и

b. вставляют указанный верхний нажимной пуансон в указанную пресс-форму и прилагают давление к указанной пресс-форме через указанный верхний нажимной пуансон;

в результате чего приложением указанного давления к указанной пресс-форме получают высокоплотный керамический описываемый брикет.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Различные варианты исполнения керамического блока описаны здесь с привлечением фигур, в которых:

Фиг.1 схематически изображает вариант исполнения керамического блока согласно настоящему изобретению, который включает сформированную в виде единой детали выпукло-изогнутую удароприемную торцевую сторону, имеющую дистальный сегмент, включающий боковые поверхности, характеризуемые областью, включающей по меньшей мере одну часть, которая имеет вогнутую конфигурацию.

Фиг.2 схематически изображает вариант исполнения керамического блока согласно настоящему изобретению, который включает сформированную в виде единой детали выпукло-изогнутую удароприемную торцевую сторону, имеющую дистальный сегмент, включающий боковые поверхности, характеризуемые областью, имеющей ступенчатую конфигурацию.

Фиг.3А схематически изображает вариант исполнения керамического блока согласно настоящему изобретению, который включает сформированную в виде единой детали выпукло-изогнутую удароприемную торцевую сторону, имеющую дистальный сегмент, включающий боковые поверхности, характеризуемые областью, включающей по существу ровную наклонную конфигурацию. Как будет понятно, в этом семействе предпочтительных вариантов исполнения указанный дистальный сегмент, по меньшей мере частично, предпочтительно имеет форму усеченного конуса. Фиг.3В схематически изображает вариант исполнения керамического блока согласно настоящему изобретению, в котором по существу выпукло-изогнутая удароприемная торцевая сторона/первая секция наружной поверхности составлена множеством отдельных фрагментов, которые, будучи собранными вместе, принимают выпукло-изогнутую геометрическую форму.

Фиг.4А схематически изображает вариант исполнения пресс-формы для применения в определенных вариантах исполнения способов, как здесь описываемых, для использования в получении керамического брикета согласно настоящему изобретению. Фиг.4В представляет продольное сечение детали 4-30, изображенной в фиг.4А.

Фиг.5 схематически изображает вариант исполнения композитной панели согласно настоящему изобретению. Фиг.5А и 5В представляют линейное и тональное изображения, соответственно, композитной панели, которая согласно этому аспекту включает множество керамических блоков, причем керамические блоки могут включать множественные варианты их исполнения, описываемых здесь.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение в некоторых вариантах осуществления представляет сформованный в виде единой детали высокоплотный керамический блок для применения в баллистической броневой пластине, которая может обеспечивать защиту от летящих с высокой скоростью предметов.

Согласно этому аспекту, и в одном варианте исполнения, такие керамические блоки являются по существу цилиндрическими по форме и включают круглый первый конец.

Фразу «круглый первый конец» следует понимать так, что такие керамические блоки могут включать удлиненные корпуса, которые содержат оконечность, в которой по меньшей мере одна из оконечностей таких корпусов является по существу круглой по форме. Будет понятно, что в некоторых вариантах исполнения такой первый конец может быть несколько овальным по форме, то есть общая форма необязательно должна быть идеально круглой, но в некоторых вариантах исполнения будет иметь приблизительно круглую форму. В некоторых вариантах исполнения оба конца керамического блока будут характеризоваться по существу круглой формой, или в некоторых вариантах исполнения один конец может быть овальным или плоским, тогда как второй конец или оконечность являются по существу круглыми, и любой из этих вариантов исполнения или их вариации следует понимать как входящие в объем изобретения.

В некоторых вариантах исполнения керамический блок будет включать сформованную в виде единой детали по существу выпукло-изогнутую удароприемную торцевую сторону такого первого конца. Выпукло-изогнутая торцевая сторона включает проксимальный сегмент и дистальный сегмент, и, согласно этому аспекту, проксимальный сегмент является выпукло-изогнутым, и дистальный сегмент торцевой стороны смыкается с номинально обозначенным круглым первым концом. Согласно этому аспекту, и в одном варианте исполнения, дистальный сегмент дополнительно включает боковые поверхности, характеризуемые областью, включающей по меньшей мере одну часть, которая имеет вогнутую конфигурацию.

В некоторых вариантах исполнения сформованная в виде единой детали, по существу выпукло-изогнутая удароприемная торцевая сторона будет составлять одну деталь, причем деталь принимает общую по существу выпуклую геометрическую форму так, что весь проксимальный сегмент торцевой стороны является выпукло-изогнутым. В некоторых вариантах исполнения сформованная в виде единой детали, по существу выпукло-изогнутая удароприемная торцевая сторона составлена несколькими фрагментами или деталями, которые вместе образуют выпукло-изогнутую геометрическую форму проксимального сегмента. Например, в некоторых вариантах исполнения соединяют друг с другом две полусферических детали, которые составляют выпукло-изогнутый проксимальный сегмент, и в некоторых вариантах исполнения сращивают друг с другом четыре или шесть, или больше, сегментов, каковые сегменты, будучи собранными вместе, образуют выпукло-изогнутый проксимальный сегмент по существу выпукло-изогнутой удароприемной торцевой стороны. Должно быть понятно, что по существу выпукло-изогнутая удароприемная торцевая сторона никоим образом не ограничивается числом сегментов или индивидуальной формой сегментов, которые составляют проксимальный сегмент, но, скорее, при рассмотрении в полностью собранно состоянии, общая геометрическая форма собранных сегментов составляет по существу выпукло-изогнутый удароприемный проксимальный сегмент торцевой стороны.

В некоторых вариантах осуществления изобретение направлено на керамический брикет для применения в баллистической броневой пластине, причем указанный керамический брикет включает:

- корпусную часть, имеющую:

ось;

форму поперечного сечения, которая является симметричной вокруг оси; и

концевую часть, представляющую собой оконечность указанной корпусной части, причем указанная концевая часть имеет наружную сторону, включающую первую и вторую секцию, в которой:

- указанная первая секция имеет выпуклую кривизну; указанная первая секция отдалена от указанной корпусной части, и указанная первая секция содержит проходящую через нее ось корпусной части; и

- указанная вторая секция проходит вокруг указанной оси корпусной части, причем указанная вторая секция размещена между указанной первой секцией и указанной корпусной частью; и указанная вторая секция имеет первую кольцевую кромку при указанной первой секции или смежную с ней, и вторую кольцевую кромку при указанной корпусной части или смежную с нею;

при этом указанная вторая секция имеет такую конфигурацию, что по существу каждое пересечение между указанной второй секцией и плоскостями, включающими ось корпусной части, проходит по прямой линии, или такую конфигурацию, что по существу каждое пересечение между указанной второй секцией и плоскостями, включающими указанную ось корпусной части, проходит по линии, которая имеет вогнутую кривизну, если рассматривать снаружи указанного брикета;

- и концевую часть;

при этом среднее радиальное расстояние от указанной оси корпусной части до указанной первой кольцевой кромки указанной второй секции является по меньшей мере на 5% меньшим, чем среднее радиальное расстояние от указанной оси корпусной части до указанной второй кольцевой кромки указанной второй секции.

В некоторых вариантах исполнения, в то время как разнообразные варианты исполнения описываемых здесь керамических брикетов могут иметь различные размеры, такие брикеты будут характеризоваться тем, что они имеют сравнимые общие формы и согласованные геометрические очертания.

С привлечением фиг.1, которая изображает вариант исполнения керамического блока 1-10 согласно настоящему изобретению, керамический блок включает сформованную в виде единой детали, выпукло-изогнутую удароприемную торцевую сторону 1-20, которая размещена вблизи попадающего летящего предмета 1-30. Выпукло-изогнутая торцевая сторона включает проксимальный сегмент 1-40 и дистальный сегмент 1-50. В этом аспекте дистальный сегмент дополнительно включает боковые поверхности, характеризуемые областью, включающей по меньшей мере одну часть, которая имеет вогнутую конфигурацию 1-60. Согласно этому аспекту, когда летящий предмет достигает поверхности керамического блока и соударяется с нею, например, в области, включающей часть дистального сегмента (черная стрелка), траектория летящего предмета будет изменяться таким образом, что она не продолжается вдоль прямого пути, но, скорее, удар о вогнутую область будет изменять траекторию летящего предмета смещением ее в сторону (серая стрелка), и тем самым обеспечивать защиту от попадания летящего предмета, в некоторых вариантах исполнения, несколько уменьшая силу удара, или, в некоторых вариантах исполнения, рассеивая часть кинетической энергии, или, в некоторых вариантах исполнения, сохраняя целостность керамического блока, или, в некоторых вариантах исполнения, сочетая все эти действия.

В некоторых вариантах исполнения контур сформованной в виде единой детали удароприемной торцевой стороны в продольном сечении включает две выпуклых дуги с различными радиусами, причем первая из указанных дуг размещена вдоль поверхности указанного проксимального сегмента; и причем вторая выпуклая дуга расположена вдоль поверхности указанного дистального сегмента.

С привлечением фиг.2, которая изображает вариант исполнения керамического блока согласно настоящему изобретению, соответственно этому аспекту (2-10), в котором керамический блок включает сформованную в виде единой детали, выпукло-изогнутую удароприемную торцевую сторону 2-20, которая размещена вблизи попадающего летящего предмета 2-30. Выпукло-изогнутая торцевая сторона включает проксимальный сегмент 2-40 и дистальный сегмент 2-50. В этом аспекте дистальный сегмент дополнительно включает боковые поверхности, характеризуемые областью, включающей по меньшей мере одну часть, которая имеет вогнутую конфигурацию 2-60. Согласно этому аспекту, когда летящий предмет достигает поверхности керамического блока и соударяется с нею, например, в области, включающей часть дистального сегмента (черная стрелка), траектория летящего предмета будет изменяться таким образом, что она не продолжается вдоль прямого пути, но, скорее, удар о ступенчатую область будет изменять траекторию летящего предмета смещением ее в сторону (серая стрелка), и тем самым обеспечивать защиту от попадания летящего предмета, в некоторых вариантах исполнения, несколько уменьшая силу удара, или, в некоторых вариантах исполнения, рассеивая часть кинетической энергии, или, в некоторых вариантах исполнения, сохраняя целостность керамического блока, или, в некоторых вариантах исполнения, сочетая все эти действия.

В некоторых вариантах исполнения сегмент дополнительно включает боковые поверхности, характеризуемые областью, включающей по существу ровную наклонную конфигурацию.

С привлечением фиг.3, которая изображает вариант исполнения керамического блока 3-10 согласно настоящему изобретению, керамический блок включает сформованную в виде единой детали, выпукло-изогнутую удароприемную торцевую сторону 3-20, которая размещена вблизи попадающего летящего предмета 3-30. Выпукло-изогнутая торцевая сторона включает проксимальный сегмент 3-40 и дистальный сегмент 3-50. В этом аспекте дистальный сегмент дополнительно включает боковые поверхности, характеризуемые областью, включающей по меньшей мере одну часть, которая имеет вогнутую конфигурацию 3-60. Согласно этому аспекту, когда летящий предмет достигает поверхности керамического блока и соударяется с нею, например, в области, включающей часть дистального сегмента (черная стрелка), траектория летящего предмета будет изменяться таким образом, что она не продолжается вдоль прямого пути, но, скорее, удар о ступенчатую область будет изменять траекторию летящего предмета смещением ее в сторону (серая стрелка), и тем самым обеспечивать защиту от попадания летящего предмета, в некоторых вариантах исполнения, несколько уменьшая силу удара, или, в некоторых вариантах исполнения, рассеивая часть кинетической энергии, или, в некоторых вариантах исполнения, сохраняя целостность керамического блока, или, в некоторых вариантах исполнения, сочетая все эти действия.

В некоторых вариантах исполнения, согласно этому аспекту, боковые поверхности характеризуются областью, включающей по существу ровную наклонную конфигурацию, причем ровная наклонная область, в некоторых вариантах исполнения, составляет острый угол с номинально обозначенным круглым первым концом.

В некоторых вариантах исполнения брикеты согласно настоящему изобретению определяются как включающие корпусную часть и концевую часть. Согласно этому аспекту и в некоторых вариантах исполнения, корпусная часть имеет ось, форма поперечного сечения корпусной части является симметричной относительно оси, и концевая часть представляет собой оконечность корпусной части. Согласно этому аспекту, и в некоторых вариантах исполнения, концевая часть имеет наружную поверхность, включающую первую и вторую секции, причем первая секция имеет по существу выпуклую кривизну, отдалена от корпусной части, и первая секция содержит ось корпусной части, проходящую через нее. Согласно этому аспекту, и в некоторых вариантах исполнения, вторая секция является протяженной вокруг оси корпусной части, вторая секция расположена между первой секцией и корпусной частью; и вторая секция имеет первую кольцевую кромку при первой секции или смежную с нею, и вторую кольцевую кромку при корпусной части или смежную с нею. Согласно этому аспекту, и в некоторых вариантах исполнения, вторая секция имеет такую конфигурацию, что по существу каждое пересечение между второй секцией и плоскостями, включающими ось корпусной части, проходит по прямой линии, или такую конфигурацию, что по существу каждое пересечение между второй секцией и плоскостями, включающими ось корпусной части, проходит по линии, которая имеет вогнутую кривизну, если рассматривать снаружи указанного брикета. Согласно этому аспекту, среднее радиальное расстояние от оси корпусной части до первой кольцевой кромки второй секции является по меньшей мере на 5% меньшим, чем среднее радиальное расстояние от оси корпусной части до второй кольцевой кромки второй секции.

В некоторых вариантах исполнения термин «по существу» с конкретной ссылкой на геометрическую форму, такой как ссылка на сегмент керамического блока вдоль продольной оси такого блока, характеризуемого как по существу цилиндрического по форме, или как ссылка на сформованную в виде единой детали по существу выпукло-изогнутую удароприемную торцевую сторону, такой термин «по существу» означает, что на 51%-100% упоминаемый элемент будет иметь приблизительную форму, согласующуюся с обозначенной геометрической формой. Таким образом, сегмент керамического блока вдоль продольной оси такого блока, который является «по существу цилиндрическим», будет характеризоваться тем, что более 51% общей формы сегмента керамического блока будет принимать цилиндрическую форму. Подобно этому, по существу выпукло-изогнутая удароприемная торцевая сторона будет обозначать, что от по меньшей мере 51% до около 95% линии контура наружной поверхности такой торцевой стороны будет выпукло-изогнутой. Согласно этому аспекту, термин «по существу» будет предусматривать геометрическую форму, которая не на 100% согласуется с указанной формой, поскольку, как здесь отмечено, дистальный сегмент торцевой стороны характеризуется конфигурацией, которая не является выпукло-изогнутой. Поэтому термин «по существу» имеет отношение к элементу, который характеризуется тем, что в пределах между 51% и 100% принимает означенную геометрическую форму, если только такой элемент не исключает возможности быть охарактеризованным как на 100% имеющим такую форму, как здесь описано, в этом случае термин «по существу» будет относиться к элементу, который характеризуется тем, что между 51% и 95% означенного элемента будут принимать упомянутую геометрическую форму.

В некоторых вариантах исполнения площадь поперечного сечения указанного дистального сегмента в области смыкания является большей, чем площадь поперечного сечения, проведенного через номинально обозначенное основание указанного проксимального сегмента. В некоторых вариантах исполнения площадь поперечного сечения дистального сегмента по существу равна площади поперечного сечения круглого первого конца.

В некоторых вариантах исполнения керамические блоки, здесь описываемые, содержат любой пригодный материал, например, подвергнутые спеканию огнеупорные материалы или керамические материалы, например, оксид алюминия, или, в некоторых вариантах исполнения, керамические материалы, имеющие удельный вес ниже, чем у оксида алюминия, например, карбид бора с плотностью 2,45, карбид кремния с плотностью 3,2, оксинитрид кремния-алюминия с плотностью около 3,2, и другие, как будет понятно квалифицированному специалисту. В некоторых вариантах исполнения керамические блоки, здесь описываемые, состоят из материала, например, описанного в патентном документе ЕР-А-0843149, Европейской патентной заявке 98301769.0, патентных документах WO-А-9815796, WO 99/60327, описание каждого из которых полностью включены в данное описание путем ссылки.

В некоторых вариантах исполнения керамические блоки будут содержать такой материал, как подвергнутые спеканию оксиды, нитриды, карбиды и бориды магния, циркония, вольфрама, молибдена, титана, кремния и других.

В некоторых вариантах исполнения керамические блоки будут содержать такой материал, как оксид алюминия, карбид бора, стекло, нитрид бора, диборид титана, карбид кремния, оксид кремния, нитрид кремния, оксид магния, оксинитрид кремния-алюминия и их смеси. В некоторых вариантах исполнения керамические блоки будут состоять из подвергнутого спеканию, стабилизированного оксидом иттрия, упрочненного цирконием керамического продукта на основе оксида алюминия, такого, как описанный в патентном документе US20090163346A1, полностью включенном в данное описание путем ссылки.

В некоторых вариантах исполнения керамические блоки будут содержать такой материал, как стекло, подвергнутый спеканию огнеупорный материал и керамический материал, и имеют по меньшей мере одну ось длиной по меньшей мере 3 мм, и в некоторых вариантах исполнения каждый из таких керамических блоков может иметь по существу правильную геометрическую форму, и в некоторых вариантах исполнения такие керамические блоки дополнительно характеризуются тем, что в каждом из указанных брикетов предусмотрен канал.

В некоторых вариантах исполнения керамические блоки будут иметь по меньшей мере одну ось, имеющую длину в диапазоне от около 12 до 40 мм. В некоторых вариантах исполнения, когда включающая такие блоки броневая пластина собрана, такая пластина будет иметь вес, который не превышает 185 кг/м².

В некоторых вариантах исполнения могут быть собраны различные панели или пластины, включающие керамические блоки, которые характеризуются, как описано выше, но с вариациями в плане длины, диаметра или их сочетания для керамического блока, который в некоторых вариантах исполнения в особенности пригоден для летящих предметов с переменной длиной, которые могут приходить в контакт с такими панелями. В некоторых вариантах исполнения панели тем самым могут быть приспособлены так, чтобы быть пригодными для контакте с пулями от 5,56 до 9 мм, или от 22 до 26 мм, как это будет понятно квалифицированному специалисту. Будет ясно, что панели могут быть скомпонованы так, чтобы быть пригодными также для воздействия более крупных летящих предметов.

В некоторых вариантах исполнения такие каналы могут быть просверлены в предварительно сформованных брикетах, или сами брикеты могут быть отпрессованы с таким каналом, уже созданным в них.

В некоторых вариантах исполнения керамический блок имеет отношение D/R между диаметром D указанного керамического блока и радиусом R кривизны указанной выпукло-изогнутой торцевой стороны, причем отношение составляет по меньшей мере 0,64:1. В некоторых вариантах исполнения керамический блок имеет отношение D/R между диаметром D указанного керамического блока и радиусом R кривизны указанной выпукло-изогнутой торцевой стороны, причем отношение составляет по меньшей мере 0,85:1. В некоторых вариантах исполнения керамический блок имеет отношение D/R между диаметром D указанного керамического блока и радиусом R кривизны указанной выпукло-изогнутой торцевой стороны, причем отношение варьирует между по меньшей мере 0,85:1-1/28:1.

Согласно этому аспекту, и в некоторых вариантах исполнения, отношение D/R керамического блока в плане диаметра D керамического блока и радиуса R кривизны выпукло-изогнутой торцевой стороны таково, что такое значение R относится к проксимальному сегменту выпукло-изогнутой торцевой стороны, и описанные выше значения конкретно касаются такого проксимального сегмента.

В некоторых вариантах исполнения относительные соотношения H/D/R высоты Н указанного цилиндрического блока, за исключением высоты указанной выпукло-изогнутой торцевой стороны, диаметра D указанного цилиндрического блока и радиуса R кривизны указанной выпукло-изогнутой торцевой стороны составляют между около 7,5:12,8:9 и 7,5:12,8:20.

Настоящее изобретение также предусматривает композитную броню для защиты от высокоскоростных летящих предметов, включающую панель, снабженную по меньшей мере одним слоем из множества высокоплотных керамических блоков, здесь описываемых, причем указанные блоки размещены многочисленными рядами и столбцами, причем основные оси указанных блоков ориентированы по существу параллельно друг другу и по существу перпендикулярно удароприемной поверхности указанной панели, причем сформованные в виде единой детали выпукло-изогнутые удароприемные торцевые стороны каждого из таких керамических блоков так позиционированы в такой броне, чтобы быть обращенными к попадающим летящим предметам.

Согласно этому аспекту, и в некоторых вариантах исполнения, указанная панель включает множество высокоплотных керамических блоков, причем указанная сформованная в виде единой детали выпукло-изогнутая удароприемная торцевая сторона позиционирована так, чтобы быть размещенной вблизи попадающих летящих предметов или обращенной к ним, и указанная сформованная в виде единой детали выпукло-изогнутая удароприемная торцевая сторона указанных керамических блоков включает проксимальный и дистальный сегменты, здесь описываемые, причем указанный дистальный сегмент включает боковые поверхности, характеризуемые:

- областью, включающей по меньшей мере одну часть, которая имеет вогнутую конфигурацию; или

- областью, включающей по существу ровную наклонную конфигурацию.

Будет понятно, что настоящее изобретение предусматривает композитную броню, в которой по меньшей мере часть керамических блоков, содержащихся внутри такой композитной брони, представляет собой керамические блоки, которые имеют характеристики, здесь описываемые. В некоторых вариантах исполнения по меньшей мере 30% таких керамических блоков имеют характеристики, здесь описываемые, или в некоторых вариантах исполнения по меньшей мере 40% таких керамических блоков имеют характеристики, здесь описываемые, или в некоторых вариантах исполнения по меньшей мере 50% таких керамических блоков имеют характеристики, здесь описываемые, или в некоторых вариантах исполнения по меньшей мере 55% таких керамических блоков имеют характеристики, здесь описываемые, или в некоторых вариантах исполнения по меньшей мере 60% таких керамических блоков имеют характеристики, здесь описываемые, или в некоторых вариантах исполнения по меньшей мере 65% таких керамических блоков имеют характеристики, здесь описываемые, или в некоторых вариантах исполнения по меньшей мере 70% таких керамических блоков имеют характеристики, здесь описываемые, по меньшей мере 75% таких керамических блоков имеют характеристики, здесь описываемые, или в некоторых вариантах исполнения по меньшей мере 80% таких керамических блоков имеют характеристики, здесь описываемые, или в некоторых вариантах исполнения по меньшей мере 85% таких керамических блоков имеют характеристики, здесь описываемые, или в некоторых вариантах исполнения по меньшей мере 90% таких керамических блоков имеют характеристики, здесь описываемые, по меньшей мере 95% таких керамических блоков имеют характеристики, здесь описываемые, или в некоторых вариантах исполнения по меньшей мере 99% таких керамических блоков имеют характеристики, здесь описываемые, или в некоторых вариантах исполнения такие композитные панели включают керамические блоки, которые имеют исключительно такие характеристики, здесь описываемые.

С привлечением фиг.5, динейное и тональное изображения (фиг.5А и 5В, соответственно) показывают один вариант исполнения такой брони, для чего в нее введено множество керамических блоков, и, более того, такие панели могут включать массивы из нескольких вариантов исполнения таких керамических блоков, например, размещенные в виде такой картины, что различные типы керамических блоков могут быть позиционированы в желательных местах вдоль осей Х и Y прямоугольной системы координат, как изображено в этом примере. В некоторых вариантах исполнения панель может включать только единичный тип керамического блока, или любого желательного типа, или в некоторых вариантах исполнения картина компоновки из двух или более типов керамических блоков может быть изменена для соответствия конкретной цели.

В некоторых вариантах исполнения керамические блоки и композитная броня согласно настоящему изобретению могут быть приспособлены для соответствия известной композитной броне и вариантам применения брони, например, описанным в патентах США №№ 4665794, 4179979, 3705558, 4945814, 5763813 или патентных заявках США с серийными №№ 09/048628 и 08/944343, и представляют обсуждаемые варианты осуществления настоящего изобретения. Квалифицированному специалисту будет понятно, что можно также представить дополнительные относящиеся к делу варианты применения.

В еще одном аспекте настоящего изобретения представлена композитная броня, включающая панель, снабженную по меньшей мере одним слоем из множества высокоплотных керамических блоков, здесь описываемых, и в которой такие блоки размещены многочисленными смежными рядами и столбцами, причем основные оси указанных блоков ориентированы по существу параллельно друг другу и по существу перпендикулярно смежной поверхности указанной панели.

Как будет понятно, указанная панель обычно будет иметь по существу параллельные поверхности, и сформированные в виде единой детали выпукло-изогнутые удароприемные торцевые стороны таких блоков будут направлены к одной из поверхностей, когда основные оси таких блоков являются по существу перпендикулярными смежной поверхности панели. В некоторых вариантах исполнения предусматривается, что панели также могут быть изогнутыми, в этом случае компоновка керамических блоков внутри панели будет модифицирована для соответствия этому обстоятельству, как будет понятно квалифицированному специалисту.

В вариантах исполнения согласно этому аспекту настоящего изобретения представлена композитная броня, включающая панель, состоящую по существу из единичного внутреннего слоя из множества высокоплотных керамических блоков, здесь описываемых, непосредственно связанных и удерживаемых с образованием панели с помощью отверждаемого материала, причем такие блоки размещены многочисленными смежными рядами и столбцами, причем основные оси указанных блоков ориентированы по существу параллельно друг другу.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения такая панель имеет внутреннюю и наружную поверхность, причем наружная поверхность обращена к стороне нанесения удара и включает в себя керамические блоки, размещенные многочисленными смежными рядами, причем оси цилиндров указанных блоков по существу параллельны друг другу и перпендикулярны поверхностям панели, причем сформированные в виде единой детали выпукло-изогнутые удароприемные торцевые стороны каждого из таких керамических блоков направлены к наружной поверхности, и указанная композитная броня дополнительно включает внутренний слой, смежный с указанной внутренней поверхностью указанной панели, причем указанный внутренний слой сформирован из многочисленных смежных слоев, причем каждый слой включает множество однонаправленных уложенных в одной плоскости антибаллистических волокон, внедренных в полимерную матрицу, где, в некоторых вариантах исполнения, волокна смежных слоев уложены под углом от около 45° до 90° относительно друг друга.

Согласно дополнительному аспекту изобретения, представлена многослойная композитная броневая панель, включающая наружный удароприемный слой, сформированный ударопоглощающей панелью, как определенной выше; и внутренний слой, смежный с указанным наружным слоем и включающий баллистический материал для поглощения любой остаточной кинетической энергии от удара летящего предмета и его последствий. Будет понятно, что баллистический материал может быть любым материалом, пригодным для желательной цели, как будет известно квалифицированному специалисту, например, выбор материала может быть обусловлен факторами стоимости и веса, а также желательными свойствами для предполагаемого наносящего удар летящего предмета. В некоторых вариантах исполнения материал может включать, но не ограничивается таковыми, Dyneema, Kevlar, алюминий, сталь, титан или S2, или их комбинации.

В других вариантах осуществления настоящего изобретения композитная броневая панель согласно настоящему изобретению может включать наружную удароприемную панель многослойной броневой панели, дополнительно включающую внутренний слой, смежный с указанной наружной пластиной, включающей вторую баллистическую панель, причем указанная наружная панель, помимо всего прочего, служит для деформирования и раздробления ударяющей высокоскоростной бронебойной пули, и указанная вторая баллистическая панель приспособлена для удержания любых остающихся осколков указанной пули и указанных блоков, и для поглощения остаточной энергии указанных осколков. Согласно этому аспекту, и в некоторых вариантах исполнения, вторая баллистическая панель может быть изготовлена из любого пригодного баллистического материала, включающего, но не ограничивающегося таковыми, алюминий, титан, Kevlar®, Dyneema®, S2, и их комбинации.

В других вариантах осуществления настоящего изобретения, согласно этому аспекту, пластина может состоять из наружной удароприемной панели, второй баллистической панели, как определено выше, а также включать третий опорный слой для предотвращения травмирования.

В некоторых вариантах исполнения, согласно этому аспекту, третий слой формируют из композитного материала, содержащего полимерную матрицу с армирующими волокнами, или из металлов с высоким модулем упругости при растяжении и прочностью на отрыв, такими как алюминий и титан.

Согласно этому аспекту, и в других вариантах исполнения, композитная броня может включать две или более опорных пластин, размещенных вблизи слоя, включающего керамические брикеты, здесь описываемые, и позиционированных дистально от точки удара попадающим летящим предметом, таким образом, что, согласно этому аспекту, слой керамических брикетов в некоторых вариантах исполнения размещен проксимально к первой опорной пластине или опорному слою, который затем отделен полостью или промежутком, после которого находится дополнительная опорная пластина или слой. Согласно этому аспекту, и в некоторых вариантах исполнения, такая компоновка множества опорных пластин, включающих введение промежуточного слоя или полости, обеспечивает усиленное поглощение энергии и, в некоторых вариантах исполнения, рассеяние, которое в свою очередь будет согласно этому аспекту ослаблять воздействие попадающего летящего предмета.

В некоторых вариантах исполнения композитная броня согласно настоящему изобретению будет скомпонована так, чтобы создавать компактное расположение керамического блока в непосредственном контакте с 4 соседними керамическими блоками.

В некоторых вариантах исполнения каждый из большинства брикетов вдоль кромки пластины находится в непосредственном контакте с четырьмя соседними брикетами, тогда как внутренние брикеты в многочисленных рядах внутри пластины непосредственно контактируют с шестью соседними брикетами.

В некоторых вариантах исполнения композитная броня согласно настоящему изобретению будет скомпонована так, чтобы выглядеть как компактная матрица из керамических блоков в непосредственном контакте с 6 соседними керамическими блоками, благодаря чему такая броня имеет больший вес в расчете на квадратный фут или метр, чем матрица, в которой каждый брикет контактирует только с 4 соседними брикетами.

В некоторых вариантах исполнения композитная броня согласно настоящему изобретению будет скомпонована так, что керамические блоки размещены многочисленными смежными рядами и столбцами, причем основные оси указанных блоков ориентированы по существу параллельно друг другу, и в которой каждый из большинства указанных блоков находится в непосредственном контакте с шестью соседними блоками, причем боковые стороны трех смежных блоков формируют контактную впадину между ними.

В некоторых вариантах исполнения композитная броня согласно настоящему изобретению будет включать пластину, здесь описываемую, включающую единичный внутренний слой из внедренных керамических блоков, которые связаны и удерживаются с образованием пластины с помощью упругого материала, по существу внутри указанного упругого материала, таким образом, что керамические блоки соединены в многочисленных смещенных относительно друг друга рядах и столбцах, и такие керамические блоки по существу полностью погружены в упругий материал так, что керамические блоки формируют внутренний слой, который характеризуется тем, что каждый из большинства таких керамических блоков находится в непосредственном контакте с четырьмя смежными по диагонали керамическими блоками в одном и том же слое, для создания совместного бокового фиксирования между ними, и удерживаются в смещенном состоянии относительно керамических блоков в том же ряду и керамических блоков в том же столбце упругим материалом.

Согласно еще одному аспекту осуществления изобретения, представлена броневая плита, включающая множество керамических блоков и упругий материал, в который внедрены керамические блоки, причем керамические блоки размещены слоем, состоящим из многочисленных параллельных рядов из керамических блоков, и многочисленных параллельных столбцов из керамических блоков, причем столбцы по существу перпендикулярны рядам, причем в каждом из указанных рядов керамические блоки указанного каждого ряда смещены относительно друг друга, и в каждом из указанных столбцов керамические блоки указанного каждого столбца смещены относительно друг друга, причем каждый из большинства керамических блоков контактирует с двумя керамическими блоками в первом смежном ряду и двумя керамическими блоками во втором смежном ряду так, что каждый из большинства керамических блоков находится в контакте с четырьмя, и только с четырьмя соседними керамическими блоками, и причем в каждом ряду центры соседних керамических блоков в указанном ряду смещены относительно друг друга на первое расстояние, и в каждом столбце центры соседних керамических блоков в указанном каждом столбце смещены относительно друг друга на второе расстояние, причем первое расстояние отличается от второго расстояния.

Изобретение представляет способ получения высокоплотных керамических блоков, здесь описываемых, причем указанный способ включает этапы, на которых:

а. помещают керамический порошок в пресс-форму, причем указанная пресс-форма включает:

i) съемный сегментный верхний нажимной пуансон, причем пуансон включает:

1. концевой сегмент, имеющий проксимальную и дистальную части относительно направления приложения давления через указанный пуансон, проксимальная часть которого является вогнуто изогнутой, и дистальная часть которого характеризуется:

а. боковыми областями, включающими по меньшей мере одну часть, которая имеет выпуклую конфигурацию; или

b. боковыми областями, имеющими по существу ровную наклонную конфигурацию; и

ii) обойму, причем обойма является по существу цилиндрической по форме и имеет по меньшей мере один плоский или круглый нижний конец, боковые стороны и верхний конец,

причем указанный верхний нажимной пуансон вставляют в указанную обойму указанной пресс-формы с возможностью извлечения; и

b. вставляют указанный верхний нажимной пуансон в указанную пресс-форму и прилагают давление к указанной пресс-форме через указанный верхний нажимной пуансон;

в результате чего приложением указанного давления к указанной пресс-форме получают высокоплотный керамический брикет согласно настоящему изобретению.

В некоторых вариантах исполнения изобретение представляет способ, включающий этапы, на которых:

а. помещают керамический порошок в пресс-форму, причем указанная пресс-форма включает:

iii) съемный сегментный верхний нажимной пуансон, причем пуансон включает:

1. концевой сегмент, имеющий первую и вторую части относительно направления приложения давления через указанный пуансон, причем первая секция размещена проксимально относительно указанного направления приложения давления, и указанная вторая секция размещена дистально относительно указанного направления приложения давления, и причем указанная первая секция является вогнуто-изогнутой, а вторая секция характеризуется:

а. боковыми областями, включающими по меньшей мере одну часть, которая имеет выпуклую конфигурацию; или

b. боковыми областями, имеющими по существу ровную наклонную конфигурацию; и

iv) обойму, причем обойма является по существу цилиндрической по форме и имеет по меньшей мере один плоский или круглый нижний конец, боковые стороны и верхний конец,

причем указанный верхний нажимной пуансон вставляют в указанную обойму указанной пресс-формы с возможностью извлечения; и

с. вставляют указанный верхний нажимной пуансон в указанную пресс-форму и прилагают давление к указанной пресс-форме через указанный верхний нажимной пуансон;

в результате чего приложением указанного давления к указанной пресс-форме получают высокоплотный керамический брикет согласно пункту 22 формулы изобретения.

С привлечением фиг.4, и с представлением определенных вариантов осуществления изобретения показана пресс-форма 4-10, которая в этом аспекте содержит нижнюю опору, или «пуансон» 4-20, который, например, может быть фиксированным или съемным образом размещен в пресс-форме, и корпус пресс-формы, который может содержать по меньшей мере одну полость, в которую может быть помещен керамический порошок, и вставлен верхний нажимной пуансон. Будет понятно, что в одиночном корпусе пресс-форме могут быть предусмотрены дополнительные полости и опоры для одновременного получения множества керамических блоков согласно настоящему изобретению, или же каждая пресс-форма может представлять собой пресс-форму для формования индивидуального керамического блока.

Согласно этому аспекту, и в некоторых вариантах исполнения, пресс-форма также может включать съемный сегментный верхний нажимной пуансон 4-30. Такой пуансон включает первый концевой сегмент, 4-40, который является вогнуто-изогнутым, причем вогнуто-изогнутый сегмент имеет боковую сторону из боковых сегментов, которые характеризуются:

а. областью, включающей по меньшей мере одну часть, которая имеет выпуклую конфигурацию; или

b. областью, имеющей по существу ровную наклонную конфигурацию;

и такой пуансон может дополнительно включать второй концевой сегмент 4-50, который расположен дистально от указанного первого концевого сегмента и проксимально к источнику давления.

Фиг.4В более ясно изображает внутреннее пространство первого концевого сегмента 4-40, при этом можно более наглядно увидеть вогнуто-изогнутый сегмент, имеющий боковую сторону из описанных боковых сегментов.

Согласно этому аспекту, и в некоторых вариантах исполнения, такой способ в особенности подходит для формования способом холодного прессования керамических блоков согласно настоящему изобретению. Такие керамические блоки скомпонованы так, что имеют дополнительное преимущество в меньшей склонности к растрескиванию, поскольку ранее введение пуансона внутрь пресс-формы приводило к потенциальному созданию разрежения так, что при высвобождении пуансона могло быть затруднительным извлечение сформованного керамического блока, и он мог быть отмечен несколькими трещинами, образовавшимися во время извлечения. Уникальная конструкция керамических блоков, изготовляемых согласно настоящему изобретению, может обеспечивать сведение к минимуму такого растрескивания.

Настоящее изобретение также представляет способ получения композитной броневой пластины, как определенной выше, включающий этапы, на которых готовят дополнительную форму, имеющую нижнюю часть, две основных поверхности, две второстепенных поверхности и открытый верх, вставляют первый нижний ряд указанных керамических блоков в указанную форму в смещенном положении так, чтобы сформировать первый ряд керамических блоков, и затем добавляют дополнительные керамические блоки для формирования многочисленных вышележащих рядов из керамических блоков, проходящих по существу вдоль всего расстояния между указанными второстепенными боковыми поверхностями, и от указанной нижней части по существу до указанного открытого верха; причем благодаря промежуткам между керамическими блоками в первом нижнем ряду каждый последующий вышележащий ряд формируют также в смещенном положении между керамическими блоками в одном и том же ряду, и затем постепенно нагревают указанную форму и содержащиеся в ней керамические блоки до температуры по меньшей мере на 100°С выше температуры текучести материала, заливаемого в форму; заливают расплавленный материал в указанную форму до ее заполнения; обеспечивают возможность затвердевания указанного расплавленного материала; и извлекают указанную композитную броневую пластину из указанной формы.

Как будет понятно, при получении композитной броневой пластины согласно настоящему изобретению указанные керамические блоки не обязательно должны быть полностью покрыты с обеих сторон указанным отверждаемым материалом, и в некоторых вариантах исполнения термин «внутренний слой» имеет отношение к брикетам, полностью или, в некоторых вариантах исполнения, почти полностью, или, в некоторых вариантах исполнения, частично, или, в некоторых вариантах исполнения, по существу покрытым указанным отверждаемым материалом, причем наружные передние поверхности пластины сформированы из отверждаемого материала, причем пластина имеет наружную удароприемную поверхность, на которой торец каждого керамического блока либо покрыт отверждаемым материалом, примыкая к указанному отверждаемому материалу, который образует поверхности указанной наружной удароприемной стороны, либо не полностью покрыт указанным отверждаемым материалом, который составляет поверхности указанной удароприемной стороны, выступая из него, причем отверждаемый материал и тем самым пластины являются упругими.

Изобретение представляет преимущества перед известными ранее описанными керамическими брикетами для введения внутрь композитной брони, как будет понятно квалифицированному специалисту. Без намерения вдаваться в какую-либо основополагающую теорию, известно, что при изготовлении/получении баллистических керамических брикетов для введения внутрь броневых панелей, брикеты должны противостоять воздействию высокоскоростных летящих предметов, является типичным, что, когда формируют куполообразную структуру на удароприемном конце таких цилиндров, между изогнутым куполом и корпусом цилиндра может быть создана структура в виде заусенца, которую обычно удаляют в процессе шлифования, создавая по существу девяностоградусный угол между концом куполообразной области и нижележащим цилиндрическим корпусом. Фактически такая конструкция включает слабое место на удароприемном торце брикета, так как область является гораздо более слабой и с большей вероятностью подверженной разрушению при поглощении энергии удара от попадающего летящего предмета. Напротив, в керамических брикетах согласно настоящему изобретению специально исключены такие прямоугольные области на стыке между кромкой куполообразной части и областью соединения с цилиндрическим корпусом, с созданием области, не только более прочной в плане ее способности противостоять удару, но и фактически специально для отдаления зоны удара от таких областей к зонам брикета, которые в большей степени способны противостоять удару попадающего летящего предмета. Квалифицированному специалисту будет ясно, что вышеописанное усовершенствование представляет только одно потенциальное улучшение сравнительно с известными керамическими брикетами, и квалифицированный специалист вообразит другие усовершенствования, и брикеты не ограничены тем, что демонстрируют такое улучшение или демонстрируют только такое улучшение.

Термины «присоединенный», «присоединение», «закрепленный» и их грамматические формы, здесь используемые, имеют отношение к любому функциональному соединению или смежному размещению, которое является постоянным, и не означают конструктивного разъединения, если только здесь дополнительно не оговорено иное как «полуразборный». Здесь предусматривается любое оборудование или механизм для выполнения такого функционального соединения, известный в технологии, и считается частью настоящего изобретения. Упомянутые здесь опорные конструкции, которые названы как присоединенные с возможностью удаления, поэтому следует понимать как «полуразборные».

Должно быть понятно, что повторяющееся применение кодовых номеров позиций в настоящем описании и чертежах предполагает представление одних и тех же или аналогичных признаков изобретения.

Квалифицированным специалистам в этой области техники будет понятно, что разнообразные изменения по форме и деталям могут быть сделаны в них без выхода за пределы сущности и объема изобретения, изложенного в прилагаемой формуле изобретения. Квалифицированные специалисты в этой области техники будут принимать во внимание, или они будут в состоянии выяснить с использованием не более чем рутинных экспериментов, многие эквиваленты конкретных вариантов осуществления описанного здесь изобретения. Такие эквиваленты предполагаются входящими в пределы объема формулы изобретения.

В пунктах формулы изобретения использование единственного означают один объект или более чем один объект, если только не оговорено противное, или иное не следует из контекста. Пункты формулы изобретения или описания, которые включают «или» или «и/или» между членами группы, рассматриваются как исполненные, если один, более чем один или все из членов группы присутствуют в данном продукте или процессе, используются в нем или иным образом имеют отношение к нему, если только не оговорено противное или иное не следует из контекста. Изобретение включает варианты осуществления, в которых в данном продукте или процессе присутствует, используется в нем или имеет к нему отношение исключительно один член группы. Изобретение также включает варианты осуществления, в которых в данном продукте или процессе присутствуют, используются в нем или имеют к нему отношение более чем один или все члены группы. Кроме того, должно быть понятно, что изобретение в различных вариантах осуществления представляет все вариации, комбинации и перестановки, в которых одно или более из ограничений, элементов, условий, описательных терминов и т.д. из одного или более из перечисленных пунктов формулы изобретения вводят в еще один пункт формулы изобретения, зависимый от того же независимого пункта формулы, если только не оговорено иное, или если бы специалисту с обычной квалификацией в этой области техники не было бы очевидным возникновение противоречия или несообразности. Там, где элементы представлены в виде перечислений, например, в формате группы Маркуша или тому подобном, должно быть понятно, что каждая подгруппа элементов также является раскрытой, и любой(-бые) элемент(-ты) может(-гут) быть удален(-ны) из группы. Следует понимать, что, в общем, где изобретение или аспекты изобретения упоминаются как содержащие конкретные элементы, признаки и т.д., определенные варианты осуществления изобретения или аспекты изобретения состоят, или состоят по существу из таких элементов, признаков и т.д. Для целей простоты эти варианты осуществления не были в каждом случае специально изложены здесь в буквальном выражении.

Изобретение включает ссылку на узлы в сборе, включающие цитированный список элементов, однако, в отношении цитированных и заявленных узлов в сборе должно быть понятно, что, в то время как в сборные узлы согласно настоящему изобретению могут быть введены дополнительные элементы, термин «включающий» следует толковать как «состоящий» только из этих элементов. В некоторых вариантах осуществления изобретения упоминание термина «содержащий» в отношении цитированного списка элементов заявленных сборных узлов согласно настоящему изобретению должно включать сборный узел, «состоящий по существу из» таких элементов, где термин «состоящий по существу из» такого элемента имеет отношение к тому факту, что минимальные элементы, необходимые для надлежащего функционирования сборного узла, представляют собой его цитированные элементы, однако, дополнительные элементы, которые обеспечивают улучшенное функционирование заявленного сборного узла, которые придают характеристики, не относящиеся к защите, создаваемой сборным узлом от энергии, связанной со взрывной волной, но тем не менее сообщающие желательные характеристики сборному узлу, являются включенными в пределы такого определения.

Определенные пункты формулы представлены в зависимой форме ради удобства, но Заявитель оставляет за собой право переписать любой зависимый пункт формулы изобретения в формат независимого пункта для включения элементов или ограничений независимого пункта формулы и любого(-бых) другого(-гих) пункта(-ов) формулы изобретения, от которого(-ых) такой пункт формулы зависит, и такой переписанный пункт формулы должен рассматриваться как эквивалентный во всех отношениях зависимому пункту формулы изобретения, в какой бы форме он ни был (либо измененной, либо неизмененной) до того, как был переписан в независимый формат.

1. Сформованный в виде единой детали высокоплотный керамический брикет для применения в баллистической броневой пластине, причем указанный керамический брикет имеет протяженную в продольном направлении корпусную часть и удароприемную торцевую сторону, в котором по меньшей мере основная часть указанной корпусной части является либо круглой, либо шестиугольной в поперечном сечении, и указанная удароприемная торцевая сторона включает: удароприемный проксимальный сегмент и дистальный сегмент, причем указанный проксимальный сегмент является выпукло изогнутым, и указанный дистальный сегмент указанной удароприемной торцевой стороны смыкается с номинально обозначенной верхней поверхностью указанной корпусной части, причем указанный дистальный сегмент указанной торцевой стороны включает боковые поверхности, характеризуемые: областью, включающей по меньшей мере одну часть, которая имеет вогнутую конфигурацию или областью, включающей, по существу, ровную наклонную конфигурацию, при этом площадь поперечного сечения указанного дистального сегмента в области смыкания является большей, чем площадь поперечного сечения, проведенного через номинально обозначенное основание указанного проксимального сегмента, и длина линии контура наружной поверхности дистального сегмента в продольном сечении составляет между 5 и 25% от длины линии контура всей сформованной в виде единой детали удароприемной торцевой стороны в продольном сечении.

2. Высокоплотный керамический брикет по п.1, в котором указанный керамический брикет имеет отношение D/R между диаметром D указанного керамического брикета и радиусом R кривизны указанной выпукло изогнутой торцевой стороны, составляющее по меньшей мере 0,64:1.

3. Высокоплотный керамический брикет по п.1, в котором относительные соотношения H/D/R высоты Н указанного цилиндрического брикета, за исключением высоты указанной торцевой стороны, диаметра D указанного брикета и радиуса R кривизны указанной по меньшей мере одной выпукло изогнутой торцевой стороны составляют между 7,5:12,8:9 и 7,5:12,8:20.

4. Высокоплотный керамический брикет по п.1, в котором указанный керамический брикет снабжен двумя выпукло изогнутыми торцевыми поверхностями.

5. Высокоплотный керамический брикет по п.1, в котором контур указанной сформованной в виде единой детали удароприемной торцевой стороны в продольном сечении включает две выпуклых дуги с различными радиусами, причем первая из указанных дуг размещена вдоль поверхности указанного проксимального сегмента, а вторая выпуклая дуга расположена вдоль поверхности указанного дистального сегмента.

6. Высокоплотный керамический брикет по п.1, в котором указанный брикет имеет содержание Аl₂О₃ по меньшей мере 85% по весу и удельный вес по меньшей мере 2,5 г/см³.

7. Высокоплотный керамический брикет по п.1, в котором указанный керамический брикет имеет содержание Аl₂О₃ по меньшей мере 90% по весу и удельный вес по меньшей мере 3 г/м³.

8. Высокоплотный керамический брикет по п.1, в котором указанный керамический брикет содержит карбид бора, диборид титана, карбид кремния, оксид магния, оксинитрид кремния-алюминия, оксид алюминия или их смеси.

9. Высокоплотный керамический брикет по п.1, в котором указанный дистальный сегмент имеет форму усеченного конуса.

10. Высокоплотный керамический брикет по п.1, в котором указанные боковые поверхности характеризуются областью, включающей, по существу, ровную наклонную конфигурацию.

11. Высокоплотный керамический брикет по п.1, в котором указанная ровная наклонная область составляет острый угол с указанной номинально обозначенной верхней поверхностью указанной корпусной части.

12. Высокоплотный керамический брикет по п.1, в котором указанная, по существу, выпукло изогнутая удароприемная торцевая сторона содержит множество отдельных фрагментов, которые, будучи собранными вместе, принимают выпукло изогнутую геометрическую форму.

13. Композитная баллистическая броневая пластина, включающая панель, снабженную слоем из множества высокоплотных керамических брикетов по п.1, в которой указанные брикеты размещены многочисленными смежными рядами и столбцами, причем основные оси указанных брикетов ориентированы, по существу, параллельно друг другу и, по существу, перпендикулярно удароприемной поверхности указанной панели.

14. Композитная броня по п.13, в которой указанные столбцы являются, по существу, перпендикулярными указанным рядам и в которой в каждом из указанных рядов керамические брикеты указанного каждого ряда смещены относительно друг друга, и в каждом из указанных столбцов керамические брикеты указанного каждого столбца смещены относительно друг друга так, что каждый из большинства указанных керамических брикетов контактирует с двумя брикетами в первом смежном ряду и двумя брикетами во втором смежном ряду так, что каждый из большинства брикетов находится в контакте с четырьмя и только с четырьмя соседними брикетами, и где в каждом ряду центры соседних керамических брикетов в каждом указанном ряду смещены относительно друг друга, по существу, на первое расстояние, и в каждом столбце центры соседних керамических брикетов в указанном каждом столбце смещены относительно друг друга, по существу, на второе расстояние, причем первое расстояние отличается от второго расстояния.

15. Композитная броня по п.14, в которой одно из указанных первого и второго расстояний является большим, чем другое одно из указанных первого и второго расстояний, на множитель по меньшей мере от 1,1 до 1,5.

16. Композитная броня по п.14, в которой указанные керамические брикеты внедрены в упругий материал.

17. Композитная броня по п.13, в которой указанная панель имеет внутреннюю и наружную поверхность, причем указанная наружная поверхность обращена к стороне нанесения удара, и указанные керамические брикеты размещены многочисленными смежными рядами, причем оси цилиндров указанных брикетов, по существу, параллельны друг другу и перпендикулярны поверхностям панели с выпукло изогнутыми торцевыми поверхностями, направленными к наружной стороне.

18. Композитная броня по п.13, дополнительно включающая внутренний слой смежный с указанной внутренней поверхностью указанной панели, причем указанный внутренний слой сформирован из множества смежных слоев, причем каждый слой содержит множество однонаправленных уложенных в одной плоскости антибаллистических волокон, внедренных в полимерную матрицу, причем волокна смежных слоев ориентированы под углом от около 45° до 90° относительно друг друга.

19. Композитная броня по п.13, дополнительно включающая внутренний слой смежный с указанной внутренней поверхностью указанной панели, причем указанный внутренний слой сформирован из множества смежных слоев, причем каждый слой содержит баллистический материал.

20. Композитная баллистическая броневая пластина, включающая панель, снабженную слоем из множества высокоплотных керамических брикетов по п.1, в которой указанные брикеты размещены многочисленными смежными рядами и столбцами, причем основные оси указанных брикетов ориентированы, по существу, параллельно друг другу, и каждый из большинства указанных брикетов находится в непосредственном контакте с шестью соседними брикетами, при этом боковые стороны трех соседних брикетов образуют контактную впадину между ними.

21. Композитная баллистическая броневая пластина по п.13, в которой каждый из большинства указанных брикетов, по существу, находится в контакте по меньшей мере с тремя соседними брикетами, дополнительно отличающаяся тем, что промежутки, сформированные между указанными соседними цилиндрическими брикетами, только частично заполнены материалом для предотвращения течения мягкого металла из ударяющих летящих предметов через указанные промежутки, причем указанный предотвращающий течение материал сформирован в виде единой детали как часть специального вставного брикета, причем указанный вставной брикет имеет форму цилиндра, снабженного выступами, проходящими только частично в промежутки, сформированные между сторонами шести соседних цилиндрических брикетов и перекрывающими основную часть поперечного сечения указанных промежутков, причем каждый из указанных выступов находится в положении отдаленном по меньшей мере от одного из двух соседних цилиндров, в сторону которого он выступает, и причем указанные брикеты связаны и удерживаются с образованием пластины с помощью отверждаемого материала, причем указанный отверждаемый материал и указанная пластина являются упругими.

22. Способ получения высокопрочного керамического брикета по п.1, причем способ включает этапы, на которых: помещают керамический порошок в пресс-форму, причем указанная пресс-форма включает: съемный сегментный верхний нажимной пуансон, причем пуансон включает: концевой сегмент, имеющий проксимальную и дистальную части относительно направления приложения давления через указанный пуансон, причем проксимальная часть является вогнуто-изогнутой, а дистальная часть характеризуется: боковыми областями, включающими по меньшей мере одну часть, которая имеет выпуклую конфигурацию или боковыми областями, имеющими, по существу, ровную наклонную конфигурацию, и обойму, причем обойма является, по существу, цилиндрической по форме и имеет по меньшей мере один плоский или круглый нижний конец, боковые стороны и верхний конец, причем указанный верхний нажимной пуансон вставляют в указанную обойму указанной пресс-формы с возможностью извлечения и вставляют указанный верхний нажимной пуансон в указанную пресс-форму и прилагают давление к указанной пресс-форме через указанный верхний нажимной пуансон, в результате чего приложением указанного давления к указанной пресс-форме получают высокоплотный керамический брикет по п.1.

23. Керамический брикет для применения в баллистической броневой пластине, причем указанный керамический брикет включает: корпусную часть, имеющую: ось, форму поперечного сечения, которая является симметричной вокруг оси и концевую часть, представляющую собой оконечность указанной корпусной части, причем указанная концевая часть имеет наружную поверхность, включающую первую и вторую секции, в которой: указанная первая секция имеет выпуклую кривизну, указанная первая секция отдалена от указанной корпусной части, и указанная первая секция содержит проходящую через нее ось корпусной части, и указанная вторая секция проходит вокруг указанной оси корпусной части, причем указанная вторая секция размещена между указанной первой секцией и указанной корпусной частью, и указанная вторая секция имеет первую кольцевую кромку при указанной первой секции или смежную с нею и вторую кольцевую кромку при указанной корпусной части или смежную с нею, при этом указанная вторая секция имеет такую конфигурацию, что, по существу, каждое пересечение между указанной второй секцией и плоскостями, включающими ось корпусной части, проходит по прямой линии, или такую конфигурацию, что, по существу, каждое пересечение между указанной второй секцией и плоскостями, включающими указанную ось корпусной части, проходит по линии, которая имеет вогнутую кривизну, если рассматривать снаружи указанного брикета, и концевую часть, при этом среднее радиальное расстояние от указанной оси корпусной части до указанной первой кольцевой кромки указанной второй секции является по меньшей мере на 5% меньшим, чем среднее радиальное расстояние от указанной оси корпусной части до указанной второй кольцевой кромки указанной второй секции.

24. Брикет по п.23, в котором форма поперечного сечения указанной корпусной части является круглой или шестиугольной.

25. Брикет по п.23, в котором указанная наружная поверхность указанной концевой части сформирована, по существу, полностью указанной первой секцией и указанной второй секцией.

26. Брикет по п.23, в котором указанные первая и вторая кольцевые кромки являются круглыми.

27. Брикет по п.23, в котором указанные первая и вторая кольцевые кромки являются шестиугольными.

28. Брикет по п.23, в котором указанная первая секция указанной наружной поверхности состоит из множества отдельных фрагментов, которые, будучи собранными вместе, принимают выпукло изогнутую геометрическую форму.

29. Композитная баллистическая броневая пластина, включающая панель, снабженную слоем из множества брикетов по п.23, в которой указанные брикеты размещены многочисленными смежными рядами и столбцами, причем основные оси указанных брикетов ориентированы, по существу, параллельно друг другу и, по существу, перпендикулярно удароприемной поверхности указанной панели.

30. Композитная броня по п.29, в которой указанные столбцы являются, по существу, перпендикулярными указанным рядам, и в которой в каждом из указанных рядов керамические брикеты указанного каждого ряда смещены относительно друг друга, и в каждом из указанных столбцов керамические брикеты указанного каждого столбца смещены относительно друг друга так, что каждый из большинства керамических брикетов контактирует с двумя брикетами в первом смежном ряду и двумя брикетами во втором смежном ряду так, что каждый из большинства брикетов находится в контакте с четырьмя и только с четырьмя соседними брикетами, и где в каждом ряду центры соседних керамических брикетов в каждом указанном ряду смещены относительно друг друга, по существу, на первое расстояние, и в каждом столбце центры соседних керамических брикетов в указанном каждом столбце смещены относительно друг друга, по существу, на второе расстояние, причем первое расстояние отличается от второго расстояния.

31. Композитная броня по п.29, в которой одно из указанных первого и второго расстояний является большим, чем другое одно из указанных первого и второго расстояний, на множитель по меньшей мере от 1,1 до 1,5.

32. Композитная броня по п.29, в которой указанные керамические брикеты внедрены в упругий материал.

33. Композитная броня по п.29, в которой указанная панель имеет внутреннюю и наружную поверхности, причем указанная наружная поверхность обращена к стороне нанесения удара, и указанные керамические брикеты размещены многочисленными смежными рядами, причем оси цилиндров указанных брикетов, по существу, параллельны друг другу и перпендикулярны поверхностям панели с выпукло изогнутыми торцевыми поверхностями, направленными к наружной стороне.

34. Композитная броня по п.29, дополнительно включающая внутренний слой смежный с указанной внутренней поверхностью указанной панели, причем указанный внутренний слой сформирован из множества смежных слоев, причем каждый слой включает множество однонаправленных уложенных в одной плоскости антибаллистических волокон, внедренных в полимерную матрицу, причем волокна смежных слоев ориентированы под углом от около 45° и 90° относительно друг друга.

35. Композитная баллистическая броневая пластина, включающая панель, снабженную слоем из множества брикетов по п.23, в котором указанные брикеты размещены многочисленными смежными рядами и столбцами, причем основные оси указанных брикетов ориентированы, по существу, параллельно друг другу, и причем каждый из большинства указанных брикетов находится в непосредственном контакте с шестью соседними брикетами, при этом боковые стороны трех соседних брикетов образуют контактную впадину между ними.

36. Композитная баллистическая броневая пластина по п.29, в которой каждый из большинства указанных брикетов, по существу, находится в контакте по меньшей мере с тремя соседними брикетами, дополнительно отличающаяся тем, что промежутки, сформированные между указанными соседними цилиндрическими брикетами, только частично заполнены материалом для предотвращения течения мягкого металла из ударяющих летящих предметов через указанные промежутки, причем указанный предотвращающий течение материал сформирован в виде единой детали как часть специального вставного брикета, причем указанный вставной брикет имеет форму цилиндра, снабженного выступами, проходящими только частично в промежутки, сформированные между сторонами шести соседних цилиндрических брикетов, и перекрывающими основную часть поперечного сечения указанных промежутков, причем каждый из указанных выступов находится в положении, отдаленном по меньшей мере от одного из двух соседних цилиндров, в сторону которого он выступает, и причем указанные брикеты связаны и удерживаются с образованием пластины с помощью отверждаемого материала, причем указанный отверждаемый материал и указанная пластина являются упругими.

37. Способ получения высокопрочного керамического брикета по п.1, причем способ включает этапы, на которых: помещают керамический порошок в пресс-форму, причем указанная пресс-форма включает: съемный сегментный верхний нажимной пуансон, причем пуансон включает: концевой сегмент, имеющий первую и вторую части относительно направления приложения давления через указанный пуансон, причем первая секция размещена проксимально относительно указанного направления приложения давления, а указанная вторая секция размещена дистально относительно указанного направления приложения давления, и указанная первая секция является вогнуто изогнутой, и причем вторая секция характеризуется: боковыми областями, включающими по меньшей мере одну часть, которая имеет выпуклую конфигурацию или боковыми областями, имеющими, по существу, ровную наклонную конфигурацию, и обойму, причем обойма является, по существу, цилиндрической по форме и имеет по меньшей мере один плоский или круглый нижний конец, боковые стороны и верхний конец, причем указанный верхний нажимной пуансон вставляют в указанную обойму указанной пресс-формы с возможностью извлечения, и вставляют указанный верхний нажимной пуансон в указанную пресс-форму и прилагают давление к указанной пресс-форме через указанный верхний нажимной пуансон, в результате чего приложением указанного давления к указанной пресс-форме получают высокоплотный керамический брикет по п.23.