EP2016361B1

Mosaic extremity protection system with transportable solid elements

Abstract

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EP2016361B1, drawing sheet 1
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  1. 1
    - Système d'armure pour une protection contre une frappe balistique consistant en un projectile de masse M1 de 2 à 100 grammes, et une vitesse V1 située dans la plage d'environ 300 à 1500 mètres/seconde, comprenant :un réseau plan souple (20) d'éléments solides (22), ledit réseau plan ayant un côté frappe et un côté arrière, chaque élément solide ayant une masse M2 de pas plus de 2M1 ;dans lequel : les éléments solides (22) comprennent un noyau céramique (23) enveloppé ou enroulé par une enveloppe (24) d'une ou plusieurs couches de fibre et/ou de matériaux métalliques ;un paquet de fibres (50) est prévu au côté arrière du réseau (20) avec une couche de support souple (40) entre le paquet de fibres et le réseau ;lesdits éléments solides (22) individuels sont séparables dudit réseau plan (5) et se fracturant lors d'une frappe balistique précitée tout en restant sensiblement intacts et combinant sensiblement toute sa masse avec la masse dudit projectile, de telle sorte qu'un projectile précité et un élément solide précité séparé (22) continuent ensemble sous la forme d'une unité combinée ayant une masse combinée M1+M2, une vitesse résiduelle commune VR, et une zone d'impact de l'élément solide (22) et du projectile combinés qui est beaucoup plus grande qu'une zone d'impact du projectile seul pour être transportée à travers la couche de support souple (40) jusque dans le paquet de fibres (50) ;etla couche de tissu de support souple (40) est liée par une matrice adhésive (38) au côté arrière dudit réseau plan, ladite couche de tissu de support souple (40) étant configurée pour se rompre en tension lors d'une frappe balistique telle que VR est égale ou supérieure à 1/2 (M1V1) / (M1+M2). An armor system for protection from a ballistic strike consisting of projectile of mass M1 of 2 to 100 grams, and velocity V1 ranging from about 300 to 1500 meters/second, comprising: a flexible planar array (20) of solid elements (22), said planar array having a strike side and a back side, each said solid element having a mass M2 not greater than 2M1;whereinthe solid elements (22) comprise a ceramic core (23) enveloped or wrapped in a wrap (24) of one or more layers of fiber and/or metallic materials;a fiber pack (50) is provided at the back side of the array (20) with a flexible backer layer (40) between the fiber pack and the array;individual said solid elements (22) are separable from said planar array (20) and fracture on the occurrence of a said ballistic strike while remaining substantially intact and combining substantially all of its mass with the mass of said projectile, such that a said projectile and a separated said solid element (22) continue together as a combined unit having a combined mass M1 + M2, a common residual velocity VR, and an impact area of the combined solid element (22) and projectile that is much larger than an impact area of the projectile alone to be transported through the flexible backer layer (40) into the fiber pack (50);andthe flexible backer fabric layer (40) is bonded by an adhesive matrix (38) to the back side of said planar array, said flexible backer fabric layer (40) being configured to fail in tensile upon the occurrence of a ballistic strike such that VR is equal or greater than 1/2 (M1V1)/(M1+M2). Panzerungssystem zum Schutz vor einem ballistischen Schlag mit einem Projektil der Masse M1 von 2 bis 100 g und einer Geschwindigkeit V1 von etwa 300 bis 500 m/s, umfassend: eine flexible ebene Anordnung (20) aus festen Elementen (22), wobei die ebene Anordnung eine Schlagseite und eine Rückseite aufweist und jedes feste Element eine Masse M2 von nicht mehr als 2M1 aufweist;wobeidie festen Elemente (22) einen keramischen Kern (23) umfassen, der umgeben oder eingehüllt ist durch eine Hülle (24) aus einer oder mehreren Schichten von Faser- und/oder metallischen Materialien;eine Faserpackung (50) an der Rückseite der Anordnung (20) vorgesehen ist, wobei sich eine flexible Stützschicht (40) zwischen der Faserpackung und der Anordnung befindet;einzelne der festen Elemente (22) von der ebenen Anordnung (20) trennbar sind und bei Auftreten eines ballistischen Schlags brechen, dabei jedoch im Wesentlichen intakt bleiben und im Wesentlichen ihre gesamte Masse mit der Masse des Projektils kombinieren, so dass das Projektil und ein abgetrenntes der festen Elemente (22) sich als kombinierte Einheit mit einer kombinierten Masse M1 + M2, einer gemeinsamen Restgeschwindigkeit VR und einer Einschlagfläche des kombinierten festen Elements (22) und Projektils, welche viel größer als die Einschlagfläche des Projektils allein ist, gemeinsam fortbewegen, um durch die flexible Stützschicht (40) in die Faserpackung (50) transportiert zu werden;unddie flexible textile Stützschicht (40) mittels einer Klebstoffmatrix (38) an die Rückseite der ebenen Anordnung angeklebt ist, wobei die flexible textile Stützschicht (40) so ausgelegt ist, um bei Zug zu versagen, wenn bei Auftritt des ballistischen Schlag VR gleich oder größer als 1/2 (M1 V1) / (M1 + M2) ist.
  2. 2
    - Système d'armure selon la revendication 1, comprenant en outre une couche de revêtement élastique souple sur le côté frappe dudit réseau plan souple. Panzerungssystem nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine flexible, elastische Deckschicht auf der Schlagseite der flexiblen ebenen Anordnung. The armor system of claim 1, further comprising a flexible, elastic cover layer on the strike side of said flexible planar array.
  3. 3
    - Système d'armure selon la revendication 2, dans lequel ladite couche de revêtement est liée audit réseau plan souple. Panzerungssystem nach Anspruch 2, wobei die Deckschicht mit der flexiblen ebenen Anordnung verbunden ist. The armor system of claim 2, said cover layer being bonded to said flexible planar array.
  4. 4
    - Système d'armure selon la revendication 2, configuré sous la forme d'un vêtement pour un porteur, ledit vêtement comprenant en outre un paquet de fibres multicouches de fibres à haute résistance à la traction configurées à l'intérieur dudit vêtement entre ladite couche de tissu de support souple et ledit porteur, ledit paquet de fibres étant configuré pour permettre une réponse en déflection allant jusqu'à 44 mm, à une masse combinée précitée pénétrant dans ladite couche de tissu de support souple. Panzerungssystem nach Anspruch 2, das als Kleidungsstück für einen Träger ausgebildet ist, wobei das Kleidungsstück ferner eine mehrschichtige Faserpackung aus hochfesten Fasern aufweist, die innerhalb des Kleidungsstücks zwischen der flexiblen textilen Stützschicht und dem Träger gebildet ist, wobei die Faserpackung so konfiguriert ist, um 44 mm Verformungsantwort auf die kombinierte Masse zuzulassen, welche die flexible textile Stützschicht durchdringt. The armor system of claim 2, configured as a garment for a wearer, said garment further comprising a multi-layered fiber pack of high tensile fibers configured within said garment between said flexible backer fabric layer and said wearer, said fiber pack configured to permit up to 44mm of deflection response to a said combined mass penetrating said flexible backer fabric layer.
  5. 5
    - Système d'armure selon la revendication 1, lesdits éléments solides comprenant un élément central de matériau céramique sous la forme d'un polygone plan, ledit élément central étant encapsulé dans une enveloppe de matériau non-céramique. Panzerungssystem nach Anspruch 1, bei dem die festen Elemente ein Kernelement aus keramischem Material in Form eines ebenen Polygons umfassen, wobei das Kernelement in einer Hülle aus nicht-keramischem Material eingekapselt ist. The armor system of claim 1, said solid elements comprising a core element of ceramic material in the shape of a planar polygon, said core element being encapsulated in a wrap of non-ceramic material.
  6. 6
    - Système d'armure selon la revendication 5, ledit système étant configuré de telle sorte que la charge de fracture d'un élément solide est inférieure à la force requise pour le libérer dudit réseau plan. Panzerungssystem nach Anspruch 5, bei dem das System so konfiguriert ist, dass die Bruchlast eines festen Elements niedriger ist als die Kraft, die erforderlich ist, um dieses von der ebenen Anordnung zu lösen. The armor system of claim 5, said system configured such that the fracture load of a solid element is lower than the force required to free it from said planar array.
  7. 7
    - Système d'armure selon la revendication 1, lesdits éléments solides comprenant un élément central enveloppé par un tissu d'enveloppement d'élément solide, dont le denier combiné par unité de largeur du tissu d'enveloppement d'élément solide est égal ou supérieur au dénier combiné par unité de largeur de ladite couche de tissu de support souple. Panzerungssystem nach Anspruch 1, bei dem die festen Elemente ein Kernelement umfassen, das mit einem Einhüllungsgewebe für das feste Element umwickelt ist, wobei der kombinierte Denier pro Einheitsbreite des Einhüllungsgewebes des festen Elements gleich oder größer als der kombinierte Denier pro Einheitsbreite der flexiblen textilen Stützschicht ist. The armor system of claim 1, said solid elements comprising a core element wrapped with a solid element wrapping fabric of which the combined denier per unit width of the solid element wrapping fabric is equal to or greater than the combined denier per unit width of said flex backer fabric layer.
  8. 8
    - Système d'armure selon la revendication 1, ledit réseau plan comprenant en outre des barres de bord disposées en au moins deux ensembles de lignes parallèles s'entrecoupant s'étendant entre tous les éléments solides adjacents, chaque barre de bord n'étant pas plus longue qu'un bord d'un élément solide adjacent précité et configurée avec une découpe sur chaque côté pour recevoir lesdits bords desdits éléments solides adjacents dans des relations se conformant étroitement, la partie supérieure de ladite barre de bord s'étendant au moins partiellement sur le bord contigu desdits éléments solides lorsque le réseau plan souple est dans un état de flexion nulle. Panzerungssystem nach Anspruch 1, bei dem die ebene Anordnung ferner Kantenstäbe aufweist, die in mindestens zwei Sätzen von sich schneidenden parallelen Linien angeordnet sind, die sich zwischen allen benachbarten festen Elementen erstrecken, wobei jeder Kantenstab nicht länger als eine Kante eines benachbarten festen Elements ist und mit einer Hinterschneidung auf jeder Seite versehen ist, um die Kanten der benachbarten festen Elemente in eng aneinandergrenzenden Beziehungen aufzunehmen, wobei sich die Oberseite des Kantenstabes zumindest teilweise über die anliegende Kante der festen Elemente erstreckt, wenn die flexible ebene Anordnung sich in einem Zustand mit Biegung Null befindet. The armor system of claim 1, said planar array further comprising edge bars arranged in at least two sets of intersecting parallel lines extending between all adjacent solid elements, each said edge bar being no longer than an edge of a said adjacent solid element and configured with an undercut on each side to receive said edges of said adjacent solid elements in closely conforming relationships wherein the top of said edge bar extends at least partially over the abutting edge of said solid elements when the flexible planar array is at a state of zero flexure.
  9. 9
    - Système d'armure selon la revendication 8, lesdits éléments solides étant configurés avec des bords arrondis de rayon uniforme, lesdites découpes desdites barres de bord étant configurées avec le même rayon ou un rayon uniforme légèrement plus grand, ce par quoi une flexion dudit réseau plan comprend une rotation desdites barres de bord sur les bords arrondis desdits éléments solides. Panzerungssystem nach Anspruch 8, bei dem die festen Elemente mit abgerundeten Kanten mit gleichem Radius ausgebildet sind, wobei die Hinterschneidungen der Kantenstäbe mit demselben oder einem etwas größeren gleichen Radius ausgebildet sind, wodurch das Biegen der ebenen Anordnung ein Drehen der Kantenstäbe an den abgerundeten Kanten der festen Elemente beinhaltet. The armor system of claim 8, said solid elements configured with rounded edges of uniform radius, said undercuts of said edge bars configured with the same or a slightly larger uniform radius, whereby flexing of said planar array includes rotation of said edge bars on the rounded edges of said solid elements.
  10. 10
    - Système d'armure selon la revendication 8, lesdites barres de bord comprenant des noyaux de barre de bord en céramique chemisés avec un tissu d'enveloppement de barre de bord. Panzerungssystem nach Anspruch 8, bei dem die Kantenstäbe keramische Kantenstabkerne aufweisen, die mit einem Kantenstabeinhüllungsgewebe überzogen sind. The armor system of claim 8, said edge bars comprising ceramic edge bar cores sleeved with an edge bar wrapping fabric.
  11. 11
    - Système de blindage selon la revendication 8, lesdites barres de bord comprenant des noyaux de barre de bord en céramique encapsulés avec un tissu d'enveloppement de barre de bord. Panzerungssystem nach Anspruch 8, wobei die Kantenstäbe keramische Kantenstabkerne aufweisen, die mit einem Kantenstabeinhüllungsgewebe eingekapselt sind. The armor system of claim 8, said edge bars comprising ceramic edge bar cores encapsulated with an edge bar wrapping fabric.
  12. 12
    - Système d'armure selon la revendication 8, lesdites lignes s'entrecoupant formant des intersections desdites barres de bord, ledit système d'armure comprenant en outre un bouton central à chaque intersection, ledit bouton central étant configuré avec une tige s'étendant dans ladite intersection et une tête circulaire s'étendant sur la zone de ladite intersection sur le côté frappe dudit réseau plan. Panzerungssystem nach Anspruch 8, bei dem die schneidenden Linien Schnittpunkte der Kantenstäbe bilden, wobei das Panzerungssystem ferner einen Mittelknopf an jedem Schnittpunkt aufweist, wobei der Mittelknopf mit einem Schaft ausgebildet ist, der sich in den Schnittpunkt erstreckt, und einem kreisförmigen Kopf, der sich auf der Schlagseite der ebenen Anordnung über den Bereich des Schnittpunkts erstreckt. The armor system of claim 8, said intersecting lines forming intersections of said edgebars, said armor system further comprising a center button at each intersection, said center button configured with a shank extending into said intersection and a circular head extending over the area of said intersection on the strike side of said planar array.
  13. 13
    - Système d'armure selon la revendication 8, ladite relation se conformant étroitement entre les bords desdits éléments solides et lesdites barres de bord comprenant un intervalle avec une largeur et une hauteur, le rapport desdites largeur/hauteur étant de 25 % ou moins à un état de flexion nulle, ladite largeur augmentant avec la flexion vers l'extérieur dudit réseau plan, ladite largeur diminuant avec la flexion vers l'intérieur dudit réseau plan. Panzerungssystem nach Anspruch 8, bei dem die eng aneinandergrenzende Beziehung zwischen den Kanten der festen Elemente und den Kantenstäben einen Spalt mit einer Breite und einer Höhe aufweist, wobei das Verhältnis Breite/Höhe 25% oder weniger bei einem Zustand mit Biegung Null beträgt, wobei die Breite mit nach außen gerichteter Biegung der ebenen Anordnung zunimmt und die Breite mit nach innen gerichteter Biegung der ebenen Anordnung abnimmt. The armor system of claim 8, said closely conforming relationship between the edges of said solid elements and said edge bars comprising a gap with a width and a height, the ratio of said width/height being 25% or less at a state of zero flexure, said width increasing with outward flexure of said planar array, said width decreasing with inward flexure of said planar array.
  14. 14
    - Système d'armure selon la revendication 13, ledit système étant configuré de telle sorte que sous l'effet d'une frappe balistique, des contraintes de traction dans le plan sont générées dans ladite couche de support souple et des contraintes de compression sont générées entre lesdits éléments solides et lesdites barres de bord. Panzerungssystem nach Anspruch 13, bei dem das System so konfiguriert ist, dass bei einem ballistischen Schlag in der Ebene liegende Zugspannungen in der flexiblen Stützschicht erzeugt werden und zwischen den festen Elementen und Kantenstäben Druckspannungen erzeugt werden. The armor system of claim 13, said system being configured such that under a ballistic strike, in-plane tensile stresses are generated in said flexible backer layer and compressive stresses are generated between said solid elements and edge bars.
  15. 15
    - Système d'armure selon la revendication 8, ledit tissu d'enveloppement d'élément solide et ledit tissu d'enveloppement de barre de bord comprenant un revêtement fibreux rigide ayant une ténacité d'au moins 23 gpd, un allongement à la rupture d'au plus 3,5 %, et une densité d'au moins 1180 denier/mm de longueur de bord d'élément solide. Panzerungssystem nach Anspruch 8, wobei das Einhüllungsgewebe der festen Elemente und das Kantenstabeinhüllungsgewebe eine starre Faserabdeckung mit einer Festigkeit von mindestens 23 gpd, einer Bruchdehnung von höchstens 3,5% und einer Dichte von mindestens 1180 Denier/mm fester Elementkantenlänge aufweist. The armor system of claim 8, said solid element wrapping fabric and said edge bar wrapping fabric comprising a rigid fibrous cover having a tenacity of at least 23 gpd, an elongation to break of at most 3.5%, and a density of at least 1180 denier/mm of solid element edge length.
  16. 16
    - Système d'armure selon la revendication 5, ledit élément central de matériau céramique comprenant du carbure de bore, ladite enveloppe de matériau non-céramique comprenant un tissu ayant une résistance à la traction par 25,4 mm de périmètre d'élément solide d'au moins 350 kN/m. Panzerungssystem nach Anspruch 5, bei dem das Kernelement aus keramischem Material Borcarbid enthält, wobei die Einhüllung aus nicht-keramischem Material ein Gewebe mit einer Zugfestigkeit je 25,4 mm festem Elementumfang von mindestens 350 kN/m aufweist. The armor system of claim 5, said core element of ceramic material comprising boron carbide, said wrap of non-ceramic material comprising a fabric having a tensile strength per 25,4 mm of solid element perimeter of at least 350 kN/m.
  17. 17
    - Système d'armure selon la revendication 16, ledit carbure de bore comprenant du carbure de bore post-compression isostatique à chaud. Panzerungssystem nach Anspruch 16, wobei das Borcarbid Post-HIP-Borcarbid umfasst. The armor system of claim 16, said boron carbide comprising post-HIP boron carbide.
  18. 18
    - Système d'armure selon la revendication 2, ledit revêtement élastique souple comprenant une couche fibreuse avec un allongement d'au moins 50 % à moins de 17,5 kN/m. Panzerungssystem nach Anspruch 2, wobei die flexible, elastische Deckschicht eine Faserschicht mit einer Dehnung von mindestens 50% bei weniger als 17,5 kN/m aufweist. The armor system of claim 2, said flexible, elastic cover comprising a fibrous layer with an elongation of at least 50% at less than 17,5 kN/m.
  19. 19
    - Système d'armure selon la revendication 1, ledit projectile a une surface frontale effective de A, lesdits éléments solides ayant une aire côté frappe exposée supérieure à A. Panzerungssystem nach Anspruch 1, wobei das Projektil eine effektive Stirnfläche von A aufweist, wobei die festen Elemente eine freiliegende einschlagseitige Oberfläche größer als A aufweisen. The armor system of claim 1, said projectile have an effective frontal area of A, said solid elements having an exposed strike side surface area greater than A.
  20. 20
    - Système d'armure selon la revendication 4, ledit paquet de fibres comprenant de multiples couches fibreuses jusqu'à 7,3 kg/m2 de densité totale, lesdites couches comprennent un matériau de polyéthylène de masse moléculaire très élevée. Panzerungssystem nach Anspruch 4, wobei die Faserpackung mehrere Faserschichten bis zu einer Gesamtdichte von 7,3 kg/m2 aufweist, wobei die Schichten Polyethylenmaterial mit ultrahohem Molekulargewicht umfassen. The armor system of claim 4, said fiber pack comprising multiple fibrous layers of up to 7,3 kg/m2 total density, said layers comprising ultra high molecular weight polyethylene material.
  21. 21
    - Système d'armure selon la revendication 1, ledit réseau plan souple comprenant, à une flexion nulle, une courbure préconfigurée approchant le profil de surface d'un objet de couverture voulue. Panzerungssystem nach Anspruch 1, wobei die flexible ebene Anordnung bei null Verformung eine vorgegebene Krümmung aufweist, die dem Oberflächenprofil eines zu bedecken beabsichtigen Gegenstandes angenähert ist. The armor system of claim 1, said flexible planar array comprising at zero flexure a pre-configured curvature approximating the surface profile of an object of intended coverage.
Independent claims21