[发明专利]用于弹道应用的夹层纤维复合材料

说明书

技术领域

本公开内容一般而言涉及复合材料，并且更具体地，涉及使用纤维增强复合材料用于增强弹道(ballistic)性能。

发明背景

当前已知的透明铠装板(armor panel)可由各种材料的层压片组成，所述材料包括由玻璃、陶瓷或玻璃陶瓷组成的外层或撞击面(strike face)。外层或撞击面可配置用于接受来自抛射体的冲击。在尝试改进铠装板弹道性能时，制造商可将材料添加到撞击面的背面。例如，在尝试增压撞击面强度时，制造商可将材料比如玻璃的固体整体板或层添加到撞击面的背面用作撞击面的背衬。

遗憾地，由于撞击面的玻璃和陶瓷材料相对高的密度以及作为撞击面背衬添加的整体玻璃材料的相对高的密度，将整体材料层添加到撞击面可能产生相对重的铠装板。此外，将整体材料添加到撞击面可提供铠装板的弹道性能方面相对较小的改进。

制造商还可将一个或多个固体整体聚碳酸酯材料层添加到陶瓷撞击面的背面以便改进铠装板的弹道性能。遗憾地，聚碳酸酯材料对于撞击面的变形提供最小的抵抗。另外，将聚碳酸酯背衬添加到撞击面可产生由于陶瓷撞击面相对大的厚度而相对较重的铠装板，所述陶瓷撞击面可被要求于提供有效的铠装板的弹道性能。

可见，本领域中对于结构比如以最小重量提供改进的弹道性能的铠装板存在需求。

发明内容

上述与铠装板相关的需求通过本公开内容具体地解决和缓解，本公开内容提供具有第一外层和一个或多个聚合物纤维复合材料层的结构。第一外层可用作撞击面并且可由陶瓷和/或玻璃材料形成。一个或多个聚合物纤维复合材料层可安装在第一外层的一侧上并且可具有小于第一外层劲度的劲度。

还公开了透明铠装板，其可包括由陶瓷和/或玻璃材料组成的第一外层和安装到第一外层的夹层硬化结构。硬化结构可包括被聚合物纤维复合材料层分开的中间层和第二外层。中间层可安装到第一外层。聚合物纤维复合材料层可安装到中间层并且可包括多条嵌入基体内的聚合物纤维。第二外层可安装到聚合物纤维复合材料层与中间层相对的一侧上。中间层和第二外层可分别具有小于聚合物纤维复合材料层厚度的厚度。另外，中间层和第二外层可分别具有高于聚合物纤维复合材料层的劲度。在实施方式中，第一外层、中间层、聚合物纤维复合材料层和第二外层可分别是基本上光学透明的。

还公开了制造结构的方法，其可包括由陶瓷和/或玻璃材料形成第一外层和由多条嵌入基体内的纤维形成聚合物纤维复合材料层的步骤。可对聚合物纤维复合材料层提供小于第一外层劲度的劲度。所述方法可包括将聚合物纤维复合材料层安装到第一外层。

在进一步的实施方式中，公开了制造透明铠装板的方法。所述方法可包括由基本上光学透明的陶瓷和/或玻璃材料形成第一外层。所述方法可进一步包括形成基本上光学透明的硬化结构，其可安装到第一外层。可通过由嵌入基体内的多条聚合物纤维形成聚合物纤维复合材料层而制造硬化结构。中间层可由玻璃层形成或者中间层可形成为高劲度复合材料层。所述方法可进一步包括由一个或多个玻璃层形成第二外层，或者形成第二外层作为高劲度复合材料层。中间层和第二外层可分别具有大于聚合物纤维复合材料层劲度的劲度。所述方法可包括将中间层和第二外层安装在聚合物纤维复合材料层的相对侧上以便形成夹层硬化结构。硬化结构可安装到处于中间层和第一外层之间界面处的第一外层。

已经讨论的特征、功能和优势可以单独地在本公开内容的各实施方式中实现，或可以在另外其它实施方式中组合，其进一步的细节参考下面的描述和附图可见。

附图简述

通过参考附图本公开内容的这些和其它特征将更加显而易见，其中同样的数字在全部附图中是指同样的部件，并且其中：

图1是实施方式中基本上光学透明的结构或铠装板的透视图示，其包括陶瓷和/或玻璃第一外层和玻璃第二外层并且包括位于第一外层和第二外层之间的核心，其中核心包括聚合物纤维复合材料层；

图2是沿图1的线2获取的图1结构的示意性侧视图图示，并且其图解具有布置在第一外层和第二外层之间的聚合物纤维复合材料层的结构的实施方式，并且其中第二外层包括高劲度复合材料层；

图3是实施方式中图1结构的示意性侧视图图示，其中第二外层包括一个或多个整体玻璃层；

图4是图1结构的展开透视图示，其图解布置在第一外层和第二外层之间的聚合物纤维复合材料层；

图5是图4结构的聚合物纤维复合材料层的展开透视图示，并且其图解在交叉层构型中排列的纤维层；