차량에 대한 폭발 지역의 감지 및 응답

차량에 대한 폭발 지역의 감지 및 응답 {SENSING AND RESPONDING TO AN EXPLOSION LOCAL TO A VEHICLE}

본 발명의 실시 예들은 차량에 대한 폭발 지역의 감지 및 응답에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 실시 예들은 차량의 폭발 지역을 감지하고, 차량에 가해지는 지면 방향 힘(groundwards force)을 야기함으로써 그러한 폭발에 대해 응답하는 것에 관한 것이다.

폭발 사건은 차량 및/또는 차량의 탑승자들에게 중대한 트라우마(trauma)를 일으킬 수 있다. 폭탄, 지뢰(mine), 또는 사제 폭발물(improvised explosive device(IED))과 같은 폭발물에서 나오는 파편(shrapnel) 및 폭풍(blast)으로부터 차량의 탑승자들을 보호하기 위해서, 어떤 차량들은 장갑(armour)을 포함한다.

이러한 장갑은 파편 및 폭풍 효과들로부터 직접적으로 야기되는 부상으로부터 탑승자들을 보호할 수는 있다. 그러나 폭발의 크기에 따라 차량의 어떤 측면들(폭발이 차량 아래에서 발생한 경우 차량의 바닥과 같은)은 매우 심하게 손상될 수가 있다. 더욱이, 차량 아래 또는 측면에 대한 폭발은 차량을 공중으로 급속하게 가속화되도록 유발할 수가 있어서, 상향으로 가속화될 때 또는 차량이 지면에 착지할 때 탑승자들에 대한 부상을 초래한다.

반드시 모두일 필요는 없지만, 본 발명의 여러 실시 예들에 따르면, 폭발로 인한 차량의 기저부의 기계적 변형을 상기 차량의 기저부 내의 서로 다른 높이들에서 감지함으로써 폭발을 검출하도록 구성된 센서 어레이와, 그리고 입력 값들에 의존하는 상기 차량에 가해지는 지면 방향 힘을 야기함으로써 그리고 상기 센서 어레이에 의해 제공되는 상기 폭발을 특성화시킴으로써 상기 폭발의 검출에 대해 응답하도록 구성된 제어 회로를 포함하는 차량이 제공된다.

반드시 모두일 필요는 없지만, 본 발명의 여러 실시 예들에 따르면, 폭발로 인한 차량의 기저부의 기계적 변형을 상기 차량의 기저부 내의 서로 다른 높이들에서 감지함으로써 폭발을 검출하는 감지 수단과, 그리고 입력 값들에 의존하는 상기 차량에 가해지는 지면 방향 힘을 야기함으로써 그리고 상기 감지 수단에 의해 제공되는 상기 폭발을 특성화시킴으로써 상기 폭발의 검출에 대해 응답하는 수단을 포함하는 차량이 제공된다.

반드시 모두일 필요는 없지만, 본 발명의 여러 실시 예들에 따르면, 폭발로 인한 차량의 기저부의 기계적 변형을 상기 차량의 기저부 내의 서로 다른 높이들에서 감지함으로써 폭발을 검출하도록 구성된 센서 어레이와, 그리고 입력 값들에 의존하는 상기 차량에 가해지는 지면 방향 힘을 야기함으로써 그리고 상기 센서 어레이에 의해 제공되는 상기 폭발을 특성화시킴으로써 상기 폭발의 검출에 대해 응답하도록 구성된 제어 회로를 포함하는 장치가 제공된다.

반드시 모두일 필요는 없지만, 본 발명의 여러 실시 예들에 따르면, 폭발로 인한 차량의 기저부의 기계적 변형을 상기 차량의 기저부 내의 서로 다른 높이들에서 감지함으로써 폭발을 검출하는 감지 수단과, 그리고 입력 값들에 의존하는 상기 차량에 가해지는 지면 방향 힘을 야기함으로써 그리고 상기 센서 어레이에 의해 제공되는 상기 폭발을 특성화시킴으로써 상기 폭발의 검출에 대해 응답하는 수단을 포함하는 장치가 제공된다.

반드시 모두일 필요는 없지만, 본 발명의 여러 실시 예들에 따르면, 폭발로 인한 차량의 기저부의 기계적 변형을 상기 차량의 기저부 내의 서로 다른 높이들에서 감지함으로써 폭발을 검출하는 단계와, 그리고 상기 감지된 기계적 변형에 의존하는 상기 차량에 가해지는 지면 방향 힘을 야기함으로써 상기 폭발의 검출에 대해 응답하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.

반드시 모두일 필요는 없지만, 본 발명의 여러 실시 예들에 따르면, 상기 방법을 수행하는 수단을 포함하는 장치가 제공된다.

반드시 모두일 필요는 없지만, 본 발명의 여러 실시 예들에 따르면, 적어도 하나의 지지부와; 전기 신호를 전달하기 위한 제 1 파열성 전기 접속부로서, 제 1 높이에서 상기 적어도 하나의 지지부에 의해 지지되며, 상기 제 1 파열성 전기 접속부의 파열을 통해 힘이 검출되게 하도록 구성된 제 1 파열성 전기 접속부와; 그리고 전기 신호를 전달하기 위한 제 2 파열성 전기 접속부로서, 상기 제 1 높이와는 다른 제 2 높이에서 상기 적어도 하나의 지지부에 의해 지지되며, 상기 제 2 파열성 전기 접속부의 파열을 통해 힘이 검출되게 하도록 구성된 제 2 파열성 전기 접속부를 포함하는 센서가 제공된다.

반드시 모두일 필요는 없지만, 본 발명의 여러 실시 예들에 따르면, 적어도 하나의 지지부와; 전기 신호를 전달하기 위한 제 1 파열성 전기 접속부로서, 제 1 높이에서 상기 적어도 하나의 지지부에 의해 지지되는 제 1 파열성 전기 접속부와; 그리고 전기 신호를 전달하기 위한 제 2 파열성 전기 접속부로서, 상기 제 1 높이와는 다른 제 2 높이에서 상기 적어도 하나의 지지부에 의해 지지되는 제 2 파열성 전기 접속부를 포함하는 센서가 제공된다.

반드시 모두일 필요는 없지만, 본 발명의 여러 실시 예들에 따르면, 제 1 지지 아암과; 제 2 지지 아암과; 제 1 파열성 전기 접속부로서, 상기 제 1 지지 아암과 상기 제 2 지지 아암 사이의 전기 신호를 전달하고, 상기 제 1 지지 아암과 상기 제 2 지지 아암을 제 1 높이에서 연결하며, 그리고 상기 제 1 파열성 전기 접속부의 파열에 의해 힘이 검출되게 하는 제 1 파열성 전기 접속부와; 그리고 제 2 파열성 전기 접속부로서, 상기 제 1 지지 아암과 상기 제 2 지지 아암 사이의 전기 신호를 전달하고, 상기 제 1 지지 아암과 상기 제 2 지지 아암을 상기 제 1 높이와는 다른 제 2 높이에서 연결하며, 그리고 상기 제 2 파열성 전기 접속부의 파열에 의해 힘이 검출되게 하는 제 2 파열성 전기 접속부를 포함하는 프린트 배선판(printed wiring board)이 제공된다.

반드시 모두일 필요는 없지만, 본 발명의 여러 실시 예들에 따르면, 제 1 지지 아암과; 제 2 지지 아암과; 제 1 파열성 전기 접속부로서, 상기 제 1 지지 아암과 상기 제 2 지지 아암 사이의 전기 신호를 전달하고, 상기 제 1 지지 아암과 상기 제 2 지지 아암을 제 1 높이에서 연결하는 제 1 파열성 전기 접속부와; 그리고 제 2 파열성 전기 접속부로서, 상기 제 1 지지 아암과 상기 제 2 지지 아암 사이의 전기 신호를 전달하고, 상기 제 1 지지 아암과 상기 제 2 지지 아암을 상기 제 1 높이와는 다른 제 2 높이에서 연결하는 제 2 파열성 전기 접속부를 포함하는 프린트 배선판이 제공된다.

간단한 설명을 이해하는데 유용한 여러 실시 예들을 보다 잘 이해하기 위해서, 다음의 첨부된 도면들에 대한 참조는 단지 예로서 만들어진 것이다.
도 1은 장치의 개략도이다.
도 2는 차량의 기저부의 횡단면의 실시 예를 도시한다.
도 3은 차량의 기저부 내의 센서 어레이를 도시한다.
도 4는 프린트 배선판을 도시한다.
도 5는 도 4에 도시된 프린트 배선판을 포함하는 센서의 제1 실시 예의 제1 횡단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 센서의 제2 횡단면도이다.
도 7은 차량의 기저부 내의 원 위치에서(in situ) 제1 실시 예에 따라 형성된 2개의 센서를 도시한다.
도 8은 센서의 제2 실시 예의 분해 조립도이다.
도 9는 차량의 기저부 내의 원위치에서 제2 실시 예에 따라 형성된 2개의 센서를 도시한다.
도 10은 방법의 흐름도이다.
도 11은 차량 아래에서 발생된 폭발 후에 차량의 기저부의 제1 실시 예의 횡단면도이다.
도 12는 차량 아래에서 발생된 폭발 후에 차량의 기저부의 제2 실시 예의 횡단면도이다.
도 13은 차량의 사시도이다.
도 14는 차량의 배면도이다.

본 발명의 실시 예들은 차량에 지면 방향 힘을 가함으로써 차량에 대한 폭발지역을 감지하고 그러한 폭발에 응답하는 것에 관한 것이다.

이와 관련하여, 도면들은 차량(2)을 도시한 것인데, 이러한 차량(2)은 폭발로 인한 차량(2)의 기저부(3)의 기계적 변형을 차량(2)의 기저부(3)의 서로 다른 높이들에서 감지함으로써 폭발을 검출하도록 구성된 센서 어레이(14)와, 그리고 입력 값들에 의존하는 차량(2)에 가해지는 지면 방향 힘을 야기함으로써 그리고 센서 어레이(14)에 의해 제공되는 폭발을 특성화시킴으로써 이러한 폭발의 검출에 대해 응답하도록 구성된 제어 회로(12)를 포함한다.

도 1은 차량(2)의 폭발 지역을 감지하는 장치(10)의 개략도를 도시한 것이다. 장치(10)는 제조 중에 또는 제조 후에 차량(2)에 적용될 수 있다. 이러한 장치(10)는 예를 들어 한 세트의 부품들(a kit of parts)로 구성될 수 있다. 차량(2)은 육상기지의 장갑차(land-based armoured vehicle)로 구성될 수 있다. 예를 들어, 차량(2)은 민간인 자동차(civilian car), 개조된 스포츠 유틸리티 차량(a modified sports utility vehicle), 또는 병력수송차(personnel carrier)나 탱크와 같은 군용 장갑차로 구성될 수도 있다.

장치(10)는 제어 회로(12), 센서 어레이(14), 및 적어도 하나의 메모리(16)를 포함한다.

센서 어레이(14)는 하나 이상의 센서들을 포함한다. 센서들은 예를 들어 차량(2)의 기저부(3) 내에 위치될 수 있다. 이는 다음에 보다 상세히 설명될 것이다. 센서 어레이(14)는 폭발에 의해 야기되는 차량(2)의 기저부(3)의 기계적 변형을 차량(2)의 기저부(3) 내에서의 서로 다른 높이들에서 감지함으로써 폭발을 검출하도록 구성되어 있다.

제어 회로(12)는, 입력 값들에 의존하는 차량(2)에 가해지는 지면 방향 힘을 야기함으로써, 그리고 센서 어레이(14)에 의해 제공되는 상기 폭발을 특성화시킴으로써, 이러한 폭발의 검출에 대해 응답하도록 구성되어 있다. 몇몇 실시 예들에서, 제어 회로(12)는 전용 내장 전자 장치들(dedicated, hardwired electronics)로 구성될 수 있다. 예를 들어서, 제어 회로(12)는 하나 이상의 응용 주문형 집적 회로(application specific integrated circuits; ASICs)를 포함할 수 있다. 이와는 다르게, 다른 실시 예들에서는, 제어 회로(12)는 컴퓨터 프로그램과 함께 작동하는 하나 이상의 일반용 프로세서를 포함할 수도 있다.

메모리(16)는 도 1에서는 단일 부품으로 도시되어 있지만, 그 일부 또는 전체가 통합식으로/제거가능하게(integrated/removable) 구성되거나 및/또는 영구식/반영구식/동적/캐시저장된(permanent/semi-permanent/dynamic/cached) 저장소를 제공할 수 있는 하나 이상의 별도의 부품들로 실시될 수도 있다.

메모리(16)는 도 1에서 응답 데이터(18)를 저장하는 것으로 도시되어 있다. 응답 데이터(18)는 제어 회로(12)가 센서 어레이(14)에 의해 제공되는 여러 다른 입력 값들에 대해 응답하는 방식을 명시할 수 있다. 예를 들면, 차량(2)은 차량(2)에 대한 폭발 지역에 응답하여 차량(2)을 안정화시키도록 구성된 하나 이상의 차량 안정화 장치들(vehicle stabilising devices)을 포함할 수 있다. 차량 안정화 장치들은 차량을 안정화시키기 위해서 차량에 지면 방향 힘을 가하도록 구성될 수 있다. 차량 안정화 장치들은 예를 들어 하나 이상의 로켓 모터들(rocket motors) 및/또는 하나 이상의 탄도 장치들(ballistic devices)를 포함할 수 있다.

응답 데이터(18)는 차량을 안정화시키기 위해서 센서 어레이(14)로부터의 특정 입력 값들에 응답하여 제어 장치(12)가 차량 안정화 장치들을 제어하는 방식을 표시할 수가 있다.

제어 회로(12)가 컴퓨터 프로그램에 따라 작동하는 하나 이상의 프로세서를 포함하는 경우의 상황에서는, 컴퓨터 프로그램이 메모리(16)에 저장될 수 있다.

도 2는 차량(2)의 기저부(3)의 횡단면의 실시 예를 도시한 것이다. 이 실시 예에서 차량(2)은 장갑차이며, 차량(2)의 기저부(3)는 V자형 외피(V-shaped hull)을 포함한다. 차량(2)은 상부 장갑 층/벨리 판(armoured layer/belly plate; 24), 및 하부 장갑 층/벨리 판(22)을 포함한다. 이 특정 실시 예에서, 상부 벨리 판(24)은 대체로 편평하며, 하부 벨리 판(22)은 V자형이다.

상부 벨리 판(24)과 하부 벨리 판(22) 사이에는 에너지 흡수성 크러셔블 재료(energy absorbent, crushable material; 20)가 배치되어 있다. 이 재료(20)는 예을 들어 상부 벨리 판으로부터 하부 벨리 판 까지 연장한는 다수의 기다란 셀(cells)들로 구성할 수 있다. 각각의 셀은 예를 들어 육각형 횡단면을 가질 수 있다.

센서 어레이(14)도 상부 벨리 판(24)과 하부 벨리 판(22) 사이에 배치되어 있다. 도 2에 도시된 실시 예에서, 센서 어레이(14)는 에너지 흡수성 크러셔블 재료((20) 내에서 차량(2)의 기저부(3)를 가로질러 분포된 다수의 센서(100a, 100b, 100c, 100d)들을 포함한다. 모든 실시 예에서 반드시 그렇게 될 필요는 없지만, 이 특정 실시 예에서는 각각의 센서(100a, 100b, 100c, 100d)가 상부 벨리 판(24)으로부터 하부 벨리 판(22) 까지 연장한다.

탄성 지지부(resilient supports; 38a, 38b)들이 상부 벨리 판(24) 위에서 차량(2)의 바닥(26)을 지지한다. 탄성 장착부(resilient mounts; 36a, 36b)들이 바닥(26)을 차량(2)의 측면 구조물에 결합시킨다. 탄성 지지부(resilient supports; 38a, 38b)들 및 탄성 장착부(resilient mounts; 36a, 36b)들은 전체적으로 또는 부분적으로 고무로 제조될 수 있다.

도 2에 도시된 실시예에서, 기둥 형태의 기다란 차량 안정화 장치(30)가 바닥(26)을 통하여 연장하여서 하나 이상의 보강판(32)들에 의해 상부 벨리 판(24)에 결합된다. 차량 안정화 장치(30)는 지면 방향 힘을 발생시키도록 구성되어 있다. 차량 안정화 장치(30)가 탄도 장치일 경우에는, 도 2에서 참조 부호(31)로 표시된 화살표로 도시된 방향으로 하나 이상의 발사체를 방출시킴으로써 지면 방향 힘이 발생되는데, 이 발사체가 지면을 향하여 동일한 반대 방향의 힘이 발생되도록 유발하는 것이다. 차량 안정화 장치(30)가 로켓 모터일 경우에는, 도 2에서 화살표(31)로 도시된 방향으로 가스를 방출시킴으로써 지면 방향 힘이 발생된다.

도 3은 에너지 흡수성 크러셔블 재료(20)를 통한 차량(2)의 기저부(3)의 수평 단면을 도시한 것이다. 도 3에 도시된 실시 예에서는 센서 어레이(14)가 28개의 센서들로 구성되어 있으며, 다른 실시 예들에서 센서 어레이(14)는 더 많거나 또는 적은 센서들을 포함할 수도 있다.

도 4는 프린트 배선판(printed wiring board; PWB; 40)을 도시한 것이다. 제1 실시 예에서, 도시된 프린트 배선판(PWB; 40)은 센서 어레이(14)를 형성하는 센서(100a, 100b, 100c, 100d)들의 각각의 부품이다. PWB(40)는 적어도 부분적으로 플라스틱 재료로 제조되며, 사실상 비교적 단단하다. PWB(40) 내로 에칭된 다수의 전기 통로(electrical traces; 62 - 65)들에 대한 지지부가 제공된다. 이와 관련하여, PWB(40)는 제1 지지 아암(51) 및 제2 지지 아암(52)을 포함한다.

제1, 제2, 및 제3 브릿지(53, 54, 55)들이 제1 지지 아암(51)과 제2 지지 아암(52)을 서로 다른 높이들에서 연결한다. PWB(40)는 상부에 4개의 전기 접속부(71 - 74)들을 포함한다. 전기 통로(62)는 제1 전기 접속부(71)로부터 제1 지지 아암(51)을 따라서 연장하여 제1 지지 아암(51)을 따르는 여러 위치들에서 3개의 추가 통로(63, 64, 65)들로 분할된다. 각각의 추가 통로(63, 64, 65)들은 제1 및 제2 지지 아암(51, 52)들을 따라서 위치된 브릿지(53, 54, 55)를 가로지르며 연장한다.

제1 및 제2 지지 아암(51, 52)들은 PWB(40)의 하부로부터 상부를 향하여 안쪽으로 테이퍼진 내연부(46, 47)들을 가진다. 이는, 제2 브릿지(54)가 제1 및 제2 지지 아암(51, 52)을 연결하는 지점에서 보다는 제1 브릿지(53)가 제1 및 제2 지지 아암(51, 52)을 연결하는 지점에서 제1 및 제2 지지 아암(51, 52)들 사이에 보다 큰 틈새(gap)가 존재함을 의미한다. 따라서, 제1 브릿지(53)가 제2 브릿지(54) 보다 더 길다.

마찬가지로, 제3 브릿지(55)가 제1 및 제2 지지 아암(51, 52)을 연결하는 지점에서 보다는 제2 브릿지(54)가 제1 및 제2 지지 아암(51, 52)을 연결하는 지점에서 제1 및 제2 지지 아암(51, 52)들 사이에 보다 큰 틈새(gap)가 존재함을 의미한다. 따라서, 제2 브릿지(54)가 제3 브릿지(55) 보다 더 길다.

제1, 제2, 및 제3 브릿지(53 - 55)들 그들 각각의 통로(63 - 65)들은 제1 지지 아암(51)과 제2 지지 아암(52) 사이의 전기 신호들을 전달하기 위한 제1, 제2, 및 제3 파열성 전기 접속부(43, 44, 45)들을 제공한다.

각각의 추가 통로(63 - 65)들은 브릿지(53, 54, 55)를 가로지른 후에 제2 지지 아암(52) 위쪽으로 PWB(40)의 상부에 있는 서로 다른 전기 접속부(72, 73, 74)들 까지 연장한다. 도 4로부터, 제일 위쪽의 제3 브릿지(55)를 가로질러 연장하는 통로(65)는 제2 아암(52) 상에서 다른 통로(63, 64)들의 안쪽으로 연장함을 알 수 있는데, 즉 통로(65)가 다른 통로(63, 64)들 보다 제1 지지 아암(51)에 근접하여 있음을 알 수가 있다. 또한, 제일 아래쪽의 제1 브릿지(53)를 가로질러 연장하는 통로(63)는 제2 아암(52) 상에서 다른 통로(64, 65)들의 바깥쪽으로 연장함을 알 수 있는데, 즉 통로(63)가 다른 통로(63, 64)들 보다 제1 지지 아암(51)으로부터 떨어져 있음을 알 수가 있다. 통로(63, 64, 65)들의 배열은 각각의 통로(63, 64, 65)들을 PWB(40)의 상부에서 서로 다른 접속부(72 - 74)들과 전기 접속될 수 있게 한다. 각각의 전기 접속부(72 - 74)들은 제어 회로(12)에 전기 접속되며, 각각의 통로(63 - 65) 상의 전기 신호의 존재(또는 부재)가 제어 회로(12)에 의해 모니터될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 전기 케이블(80)은 프린트 배선판(40)에 전기 신호를 제공하기 위한 제1 와이어(81)와, 그리고 제2, 제3 및 제4 와이어(72, 73, 74)들을 포함하는 것으로 도시되어 있는데, 이들 와이어가 (직접 또는 간접적으로) 제어 회로(12)에 접속하여서 제어 회로가 PWB(40)의 파열성 전기 접속부(43 - 45)들을 모니터할 수 있게 한다.

작동 중에, 제어 회로(12)가 케이블(80) 내의 제1 와이어(71)를 통해서 PWB(40)에 제공되는 전기 신호를 유발한다. 전기 신호는 제1 지지 아암(51) 내의 전기 통로(62) 아래로 이동하며 브릿지(53 - 55)들을 가로지르는 전기 통로(63 - 65)를 통해서 이들 브릿지(53 - 55)들을 가로지른다. 제어 회로(12)는 전기 접속부(72 - 74)들 및 케이블(80) 내의 제2, 제3 및 제4 와이어(82- 84)들을 이용하여 통로(63 - 65)들을 가로지르는 전기 신호들의 존재를 모니터한다.

하나 이상의 전기 접속부(43 - 45)들을 파열시키기에 충분한 크기의 힘이 하나 이상의 전기 접속부(43 - 45)들에 가해지는 경우에, 이는 관련 전기 접속부(72 - 74)들에서의 신호의 존재를 통해서 제어 회로(12)에 표시된다. 따라서, 각각의 파열성 전기 접속부(43 - 45)들은 이들 파열성 전기 접속부(43 - 45)들의 파열을 통해서 특정 한계치 이상의 크기를 가지는 힘을 검출할 수 있도록 구성되어 있다.

도 4에 도시된 PWB(40)는 도 5, 도 6 및 도 7에 도시된 센서(100)의 일부를 형성한다. 도 4에 도시된 센서(100)는 도 2 및 도 3에 도시되고 앞에서 설명된 센서(100a, 100b, 100c, 100d)들의 예이다.

도 5는 센서(100)의 횡단면을 도시한 것이다. 센서(100)는 이 실시 예에서 튜브 형태인 외부 하우징(96)을 포함한다. 하우징(96)은 PWB(40)을 수용하며, 유리 섬유 보강 수지 또는 플라스틱과 같은 파열성(crushable) 전기 절연체로 제조된다. 하우징은 상부 개구부 및 하부 개구부를 가진다. 상부 말단 캡(94)이 상부 개구부를 덮는다.

센서(100)는 하우징(100)의 하부 개구부를 덮는 하부 말단 캡(90)의 내부면 상에 위치된 절단부(92)를 포함한다. 절단부(96)는 제1, 제2 및 제3 파열성 전기 접속부(43 - 45)들을 향해서 상향 연장한다.

하부 말단 캡(90)은 PWB(40)의 지지 아암(51, 52)들의 단부들이 안착하는 다수의 슬롯(91a, 91b)들을 갖춘 기저부(91)를 가진다. 절단부(92)는 제1, 제2 및 제 3 파열성 전기 접속부(43 - 45)들을 연속적으로 절단하도록 위치되어 있다. 상향의 힘이 하부 말단 캡(90)에 가해지면, 이러한 힘이 절단부(92)를 상향으로 제1, 제2 및 제 3 파열성 전기 접속부(43 - 45)들을 향해서 밀어부친다. 제1 및 제2 아암(51, 52)의 테이퍼진 내연부(46, 47)들 사이의 거리는, 기저부(91) 및 절단부(92)의 원래 위치(도 5 및 도6에 도시된 바와 같이)로부터 제3 파열성 전기 접속부(55) 까지의 상향 운동을 제한하지 않도록, 센서(100)의 하부(제1 파열성 전기 접속부(53)의 아래에 있는)로부터 센서(100)의 상부(제3 파열성 전기 접속부(55)에 또는 그에 근접한) 까지를 통하여 충분히 커야만 한다.

폭발에 의해 발생되는 힘은 센서(100)의 하우징(96)을 쭈구러지도록 유발할 수가 있다. 그러나, 하우징(96)은 전기 절연체이기 때문에, 파열성 전기 접속부(43 - 45)가 파열된 후에 우발적인 전기 접속들이 발생하는 것을 유발하지 않으며, 이는 센서 어레이(14)가 제어 회로(12)에 오독(misreading)을 제공하는 것을 방지하는데 도움을 준다.

도 6에서, 센서(100)는 하우징(96) 및 센서(100)의 말단 캡(92, 94)들을 캡슐화하는 봉합재(encapsulant)를 포함한다. 봉합재(97)는 센서(100) 안으로 물이 유입되는 것을 방지하거나 또는 완화시킬 수 있다. 봉합재(97)은 예를 들어 실온경화(room temperature vulcanizing; RTV) 실리콘 고무로 제조될 수 있다. 도 6은 위에서 도 2 및 도 3에 관련하여 언급된 에너지 흡수성 크러셔블 재료(20) 내에 위치된 센서(100)를 도시하고 있다.

도 7은 각각 PWB를 포함하는 2개의 센서(100a, 100b)들이 차량(2)의 기저부(3) 내의 원위치된 상태를 도시한다. 이 실시 예에서, 센서(100)는 차량(2)의 하부 벨리 판(22)으로부터 차량(2)의 상부 벨리 판(24) 까지 연장한다. 몇몇 실시 예들에서, 차량(2)의 기저부(3) 내의 모든 센서들은 동일하며, 따라서 동일한 높이에 있다. 다른 실시 예들에서는, 서로 다른 센서들이 서로 다른 높이들에 있을 수도 있다.

몇몇 실시 예들에서, 센서들을 에너지 흡수성 크러셔블 재료(20) 내에 위치시키도록 스페이서(spacers)들이 재료(20) 내에 포함될 수 있다. 예를 들면, 이는 센서들이 도 2에 도시된 바와 같이 V자형 외피를 가지도록 차량들에 대해서 기저부(3) 내에 동일한 높이로 위치되게 할 수가 있다.

도 8은 도 4 내지 도 7과 관련하여 위에서 설명된 제1 실시 예와는 다른 센서 어레이(14) 내의 센서(100)의 제2 실시 예를 도시한 것이다. 제1 및 제2 실시 예들 모두에서 센서(100)가 적어도 하나의 지지부, 및 제1, 제2 및 제3 파열성 전기 접속부(43, 44, 45)들을 포함한다는 점에서, 제2 실시 예의 센서(100)는 제 1 실시 예와 유사하다.

또한, 제1 및 제2 실시 예들 모두에서, 제1 파열성 전기 접속부(43)가 제1 높이에서 적어도 하나의 지지부에 의해 지지되고 제1 파열성 전기 접속부(43)의 파열을 통해서 힘이 검출될 수 있도록 구성되어 있고, 제2 파열성 전기 접속부(44)는 제2 높이에서 적어도 하나의 지지부에 의해 지지되고 제2 파열성 전기 접속부(44)의 파열을 통해서 힘이 검출될 수 있도록 구성되어 있으며, 그리고 제3 파열성 전기 접속부(45)는 제3 높이에서 적어도 하나의 지지부에 의해 지지되고 제3 파열성 전기 접속부(45)의 파열을 통해서 힘이 검출될 수 있도록 구성되어 있다.

제2 실시 예에 따라 형성된 제2 실시 예의 센서(100)도 제1 실시 예에 관련하여 위에서 설명한 하부 및 상부 말단 캡(90, 94) 및 하우징(92)을 포함하며, 또한 봉합재(97)를 포함할 수도 있다. 하우징(92)을 둘러싸는 섬유 보강 플라스틱 칼라(280)가 도 8에도 도시되어 있는데, 이는 또한 제1 실시 예에서 존재될 수 있는 것이다.

제2 실시 예는, 각각의 제1, 제2 및 제3 파열성 전기 접속부(43, 44, 45)들이 형성되는 방식, 및 이들이 서로 다른 높이들에서 지지되는 방식이라는 관점에서 제1 실시 예와 다르다. 제2 실시 예에서 파열성 전기 접속부(43 - 45)들은 각각 분리된 조각의 PWB(243 - 245)에 의해 형성되어 있다. 각각의 조각의 PWB(243 - 245)은 임의의 형상을 가질 수 있다. 도시된 실시 예에서는, 각각의 조각의 PWB(243 - 245)가 각각의 샤프트에서 연결되는 2개의 앵커 형상들을 닮았다.

제2 실시 예에서는, 서로 다른 높이들에서 (PWB(243 - 245)에 의해 제공되는) 파열성 전기 접속부(43, 44, 45)들을 지지하도록 다수의 지지부/스페이서(151, 152, 153)들이 제공되어 있다. 제1 지지부(151)는 제1 높이에서 제1 파열성 전기 접속부(43)를 유지시킨다. 제2 지지부(44)는 제2 높이에서 제2 파열성 전기 접속부(44)를 유지시킨다. 제3 지지부(45)는 제3 높이에서 제3 파열성 전기 접속부(45)를 유지시킨다. 제4 지지부/스페이서(154)는 제3 파열성 전기 접속부(45)를 상부 말단 캡(94)으로부터 이격시킨다.

지지부(151, 152, 153)들은, 절단부(92)가 상향 이동하면서 각각의 파열성 전기 접속부(43, 44, 45)들을 관통하여 절단하도록, 절단부(92)에 가해지는 증가하는 큰 상향의 힘이 필요하게 구성될 수가 있다. 즉, 제2 지지부(152)는 제1 지지부(151) 보다 절단부(92)에 의해 절단되는데 더 저항적이며, 그리고 제3 지지부(153)는 제2 지지부(152) 보다 절단부(92)에 의해 절단되는데 더 저항적이다. 달리 말하자면, 절단부(92)가 제1 지지부(151)를 잘라내고 제1 파열성 전기 접속부(43)를 파열시키기 위해서 적어도 제1 크기의 힘(상향으로)이 절단부(92)에 가해져야 할 필요가 있고, 절단부(92)가 제2 지지부(152)를 잘라내고 제2 파열성 전기 접속부(44)를 파열시키기 위해서 적어도 제2 크기의 힘이 절단부(92)에 가해져야 할 필요가 있고(동일한 상향으로), 절단부(92)가 제3 지지부(153)를 잘라내고 제3 파열성 전기 접속부(45)를 파열시키기 위해서 적어도 제3 크기의 힘이 절단부(92)에 가해져야 할 필요가 있다(동일한 상향으로). 제3 크기는 제2 크기 보다 클 것이고, 차례로 제2 크기는 제1 크기 보다 클 것이다. 이와 관련하여, 제3 지지부(153)가 제조되는 재료는 제2 지지부(152)가 제조되는 재료 보다 더 조밀할(dense) 수 있으며, 제2 지지부(152)가 제조되는 재료는 제1 지지부(151)가 제조되는 재료 보다 더 조밀할 수가 있다.

각각의 제1, 제2, 제3 및 제4 지지부(151 - 154)들은 로하셀(Rohacell), 폴리메타아크일아미드 구조용 발포재(polymethacyrlamide structural foam)로 제조될 수 있다. 각각의 제1, 제2 및 제3 지지부(151 - 152)들에 사용되는 로하셀의 밀도는 앞에서 설명한 방식으로 서로 다르다. 제4 지지부(154)를 형성하는데 사용되는 재료의 밀도는 제3 지지부(151 - 153)를 형성하는데 사용되는 재료의 밀도와 동일하거나 더 조밀할 수가 있다.

도 8은 또한 제1 실시 예와 관련하여 위에서 설명한 기능을 제공하도록 각각의 파열성 전기 접속부(43 - 45)들을 제어 회로(12)에 전기 접속하는 와이어(160)를 도시하고 있다. 와이어(160)는 (ⅰ) 제2 및 제3 PWB(244, 245)들 내의 구멍들을 관통하여 제1 PWB(243)을 제어 회로(12)에 전기 접속하는 와이어들과, (ⅱ) 제3 PWS(245)를 관통하여 제2 PWB(244)을 제어 회로(12)에 전기 접속하는 와이어들과, 그리고 (ⅲ) 제3 PWB(245)를 제어 회로(12)에 전기 접속하는 와이어들을 포함한다.

도 9는 차량(2)의 기저부(3)의 원위치에 제2 실시 예에 따라 형성된 2개의 센서(100a, 100b)들을 도시한 것이다.

이제 본 발명의 실시 예들에 따른 방법을 도 10, 도 11 및 도 12와 관련하여 설명한다. 처음에, 폭발/폭파(explosion/detonation)가 차량(2)의 지역에 발생한다. 폭발은 예를 들어 차량의 밑에서 일어날 수 있고, 예를 들어 지뢰 또는 사제 폭발물(IED))에 의해서 유발될 수 있다.

폭발(및 그에 수반하는 파편들)에 의해 형성된 초기 쇼크웨이브(Shockwave)는 차량(2)의 하부 벨리 판(22)에 손상을 주어서 벨리 판(22)을 변형시킨다. 폭발이에 의해서 발생된 에너지의 일부는, 에너지 흡수성 크러셔블 재료(20)가 초기 쇼크웨이브에 의해서 제공된 힘에 응답하여 쭈그러들어 감에 따라서, 에너지 흡수성 크러셔블 재료에 의해서 흡수된다.

도 11은 폭발이 차량(2)의 밑에서 발생한 후 차량(2)의 기저부(3)의 횡단면의 제1 실시 예를 도시한 것이다. 도 11에 도시된 점선(9)은 폭발 전의 하부 벨리 판(22)의 원래 위치를 도시한 것이다.

도 12는 폭발이 차량(2)의 밑에서 발생한 후 차량(2)의 기저부(3)의 횡단면의 제2 실시 예를 도시한 것이다. 서로 다른 폭발들은 차량(2)의 기저부(3) 상에 서로 다른 효과들을 제공한다. 예들 들면, 폭발물(지뢰, IED, 폭발 성형 관통자(explosively formed penetrator), 등)의 본질 및 그 크기는 차량(2)의 기저부(3)에 유발되는 손상에 영향을 줄 것이다. 도 11에 도시된 점선은 폭발 전의 하부 벨리 판(22)의 원래 위치를 도시한 것이다.

도 10의 블록(801)에서, 차량(2)의 기저부(3)에 있는 센서 어레이(14)는 폭발로 인한 차량(2)의 기저부(3)의 기계적 변형을 차량(2)의 기저부(3) 내의 서로 다른 위치들에서 검출한다.

폭발의 초기 쇼크웨이브에 의해 생성된 힘은 절단부(92)를 센서 어레이(14)의 하나 이상의 센서들 내에서 상향으로 구동시킨다. 센서 내의 절단부(92)에 가해지는 힘에 따라서, 절단부(92)는 ⅰ) 제1 파열성 전기 접속부(43)를 파열시키거나, ⅱ) 제1 및 제2 파열성 전기 접속부(43, 44)들을 파열시키거나, ⅲ) 제1, 제2 및 제3 파열성 전기 접속부(43, 44, 45)들을 파열시키거나, 또는 ⅳ) 제1, 제2 및 제3 파열성 전기 접속부(43, 44, 45)들 중 어느 것도 들을 파열시키지 않을 것이다.

각각의 센서가 서로 다른 높이들에 위치된 파열성 전기 접속부(43, 44, 45)들을 가지기 때문에, 센서 어레이(14)는 차량(2)의 서로 다른 높이들에서 차량(2)의 기저부(3)의 기계적 변형을 감지할 수가 있다. 그 결과, 센서 어레이(14)에 의해서 제공되는 입력 값들은 "폭발을 특성화하는(characterise the explosion)" 것으로 고려될 수가 있다.

위에서 언급된 바와 같이, 제어 회로(12)는 센서 어레이(14) 내의 센서들을 모니터한다. 파열성 전기 접속부(43 - 45)들이 파열되었거나 파열되지 않았는지에 대하여 센서들에 의해서 제공되는 입력 값들은 폭발이 일어난 위치와, 그리고 그로부터 결과되는 힘의 방향 및 크기를 보여준다. 이러한 점에서, 센서 어레이(14)에 의해 제공되는 입력 값들은 폭발에 의해 차량(2)의 기저부(3)에 유발되는 손상의 3차원 지도를 형성하도록 제어 회로(12)에 의해서 사용될 수가 있다.

예를 들면, 도 11에 도시된 실시 예에서 센서 어레이(14)에 의해 제공되는 입력 값들은 폭발이 다른 곳 보다 차량(2)의 한 측면에 근접한 것을 보여준다. 도 11에 도시된 실시 예에서, 센서 어레이(14)에 의해 제공되는 입력 값들은 차량(2)의 중앙에 근접해 있다. 3개의 모든 파열성 전기 접속부(43 - 45)들이 센서 내에서 파열된 지역들에서는, 힘의 크기가 파열성 전기 접속부(43 - 45)들이 보다 적게 파열된 지역 보다 크다.

제어 회로(12)는 또한 파열성 전기 접속부(43 - 45)들이 파열되는 속도를 모니터할 수 있는데, 이는 폭발로부터 결과되는 힘의 크기를 보여줄 수 있기 때문이다.

폭발에 의해 야기된 초기 쇼크웨이브에 뒤따르는 수 천분의 일 초에, 지뢰로 부터 폭발물의 분해에 의해 생성되는 가스들이 차량(2) 밑으로 팽창하며, (차량(2)에 전해지는 전체 펄스에 대한) 다른 원인제공자들(contributors)과 함께 차량(2)을 공중으로 상향 가속화시키고 그 측면 또는 상부 상으로 떨어지기에 충분한 큰 힘을 가할 수가 있다. 팽창하는 가스들의 효과는 차량 아래에서 매우 급속히 팽창하는 큰 에어백에 비유될 수가 있다.

팽창하는 가스들에 의해 발생되는 상향의 힘은 약 5천분의 일 초 내외 동안에 최대이며, 다음 오천분의 일초 동안에 급속하게 0으로 값이 감소한다. 특별히 중요한 상향의 힘이 차량에 가해지는 전체 시간은 대략적으로 약 2 내지 3만분의 일 초이다. 어떤 환경에서는, 이러한 시간이 5십만 분의 일초 내외가 될 수 있다.

도 10의 블록(802)에서, 제어 회로(12)는 차량(2)에 가해지는 지면 방향 힘을 유발시킴으로써 폭발의 검출에 대해 응답한다. 지면 방향 힘은 지면으로부터 차량(2)의 상향 운동을 방지하거나 또는 완화시키며, 센서 어레이(14)에 의해 제공되는 폭발을 특성화시키는 입력 값들에 의존한다.

이를 위해서, 제어 회로(12)는 센서 어레이(14)로 부터 수신된 입력 값들을 메모리(16) 내의 응답 데이터(18)와 비교한다. 응답 데이터(18)는 예를 들면, 적절한 방향으로 적절한 크기의 지면 방향 힘을 제공하기 위하여, 센서 어레이(14)로부터 수신되는 특정 입력 패턴들에 대해서 차량(2)의 차량 안정화 장치들이 작동되어야만 하는 지를 보여줄 수가 있다.

도 2, 도 11 및 도 12에 도시된 실시 예의 맥락에서, 제어 회로(12)는 폭발에 응답하여 차량(2)을 안정화시키기 위해서 지면 방향 힘을 제공하도록 차량 안정화 장치(30)를 제어할 수가 있다.

도 13은 차량(2)의 다른 실시 예를 도시한 것이다. 이 실시 예에서, 차량의 보닛(bonnet: 후드(hood)) 및 차량(2)의 루프(roof) 상에 배치된 다수의 차량 안정화 장치(120a - 120f)들을 포함한다. 도시된 차량 안정화 장치(120a - 120f)들은 구조 링크들에 의해서 차량(2)의 섀시(chassis)들 및/또는 현가 장착 설계점(suspension hard points)들에 지지된다. 차량(2)은 또한 도 2에 도시된 차량 안정화 장치(30)와 각각 동일하거나 유사한 3개의 내부 차량 안정화 장치(130a, 130b, 130c)들을 포함한다.

차량(2) 주변의 차량 안정화 장치(130a - 130c, 120a- 120f)들은 지면에 대해서 수직하거나 또는 지면에 대해서 경사진 지면 방향 힘을 발생시킬 수가 있다.

내부 차량 안정화 장치(130a - 130c)들은 예를 들어, 차량(2)의 폭발 지역으로부터 생성되는 초기의 매우 큰 힘에 대응하기 위해서 매우 큰 짧은 기간 힘(a high magnitude, short duration force)을 생성하도록 대기 중으로 발사체(projectiles)들을 방출하는 탄도 장치(ballistic devices)들로 구성될 수 있다. 내부 차량 안정화 장치(130a, 130b, 130c)들의 외부 개구부들은 도 13에서 차량(2)의 루프 상에 보여질 수가 있다. 이들 개구부들은 내부 차량 안정화 장치(130a, 130b, 130c)들이 차량(2)으로부터 발사체들을 방출하게 할 수 있다.

외부 차량 안정화 장치(120a- 120f)들은 긴 기간 작은 힘(a longer duration, smaller magnit force)을 생성하도록 구성되는 로켓 모터들로 구성될 수 있다. 내부 차량 안정화 장치(130a - 130c)들 및 외부 차량 안정화 장치(120a- 120f)들은 함께, 전체 시간 동안에 폭발에 의해 생성되는 상향 임펄스를 반영하는 지면 방향 임펄스가 생성되게 할 수 있다.

제어 회로(12)는 폭발에 응답하여 차량 안정화 장치(130a - 130c, 120a- 120f)들의 일부 또는 모두를 작동시킬 수 있다. 폭발의 본질(예들 들면, 차량(2)에 대한 폭발의 위치, 및 폭발이 생성시키는 상향의 힘)에 의존하여, 특정 차량 안정화 장치(130a - 130c, 120a- 120f)들이 작동되거나 작동되지 않는다.

도 14는 도 11에 도시된 차량(2)의 배면을 도시한 것으로서, 차량(2)의 탑승객을 수용하는 내부 격실(4) 및 기저부(3)가 보여진다. 탑승객용 시트(6)들이 도시되어 있다.

차량(2)의 폭발 지역에 대한 감지 및 응답을 위한 방법 및 장치(10)는 위에서 설명한 바와 같다. 위에서 바람직하게 설명된 센서 어레이(14)는 차량(2)이 시험 작동 조건들에 있는 경우라 할찌라도 폭발을 감지하는 튼튼하고 신뢰성 있는 수단을 제공한다. 센서 어레이(14)가 폭발의 위치 및 크기를 보여주는 입력 값들을 제어 회로(12)에 제공하기 때문에, 제어 회로(12)가 폭발의 방향 및 크기를 평가하여 폭발에 대응하도록 적절한 힘 및 크기의 지면 방향 힘을 유발시켜서 차량(2)을 전시 중에도 똑바로 유지한다.

도 10에 도시된 블록들은 방법에서의 단계들 및/또는 컴퓨터 프로그램에서의 코드의 부분들을 나타낸다. 블록들에 대해 특정 명령의 도시는 그러한 블록들에 대해 필요한 또는 바람직한 명령이 반드시 필요한 것이 아님을 암시하며, 블록의 명령 및 배열은 달라질 수 있다. 더욱이, 몇몇 블록들이 생략될 수도 있다.

본 발명의 실시 예들이 여러 실시 예들을 참조하여 앞의 단락들에서 설명되었지만, 청구된 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한 주어진 실시 예들에 대해 변경들이 이루어질 수 있음은 당연하다. 예를 들면, 차량(2)은 위에서 설명되고 도면들에 도시된 것들 보다 더 많거나 또는 적은 차량 안정화 장치(130a - 130c, 120a - 120f)들 및 더 많거나 또는 적은 센서 어레이(14) 내의 센서들을 가질 수도 있다. 센서 어레이(14) 내의 각각의 센서는 도면들에 도시된 것들 보다 더 많거나 또는 적은 파열성 전기 접속부(43 - 45)들을 가질 수 있다.

앞의 설명에서 설명된 특징들은 명시적으로 설명된 조합들 외의 다른 조합들에 사용될 수도 있다.

어떤 특징들에 대해서 기능들이 설명되었지만, 이들 기능들은 설명되었거나 아니거나 간에 다른 특징들에 의해서 실행될 수가 있다.

어떤 실시 예들에 대해서 특징들이 설명되었지만, 이들 특징들도 설명되었거나 아니거나 간에 다른 실시 예들에 의해서도 실행될 수가 있다.

특별히 중요하다고 믿어지는 본 발명의 특징들에 대한 관심을 끌기 위해서 앞의 명세서에서 노력하는 중에, 특별한 강조가 되었건 아니건 간에 앞서 언급된 및/또는 도면들에 도시된 임의의 특허가능한 특징 또는 특징들의 조합에 대해서 출원인은 보호를 주장하는 것은 당연하다.

2: 차량
3: 기저부
10: (폭발 지역을 감지하는) 장치
12: 제어 회로
14: 센서 어레이
16: 메모리
18: 응답 데이터
20: 에너지 흡수성 크러셔블 재료
22: 하부 장갑 층/벨리
24: 상부 장갑 층/벨리 판
26: 바닥
30, 120a - 120f, 130a - 130c: 차량 안정화 장치
32: 보강판
36a, 36b: 탄성 장착부
38a, 38b: 탄성 지지부
40, 243 - 245: 프린트 배선판(PWB)
43, 44, 45: 파열성 전지 접속부
46, 47: (테이퍼진) 내연부
51: 제1 지지 아암
52: 제2 지지 아암
53, 54, 55: 브릿지
62 - 65: 전기 통로
71 - 74: 전기 접속부
80: 케이블
81 - 84, 160: 와이어
90, 94: 말단 캡
91: 기저부
92: 절단부
96: 외부 하우징
97: 봉합재
100, 100a, 100b, 100c, 100d: 센서
151 - 154: 지지부
280: 섬유 보강 플라스틱 칼라