DE69528697T2 - Splitterschutzbeschichtung für panzerfahrzeuge - Google Patents

Description

• Technischer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Auskleidungen, die als Splitterschutz hinter die Außenwand von Panzerfahrzeugen angebracht werden, um ihre Verletzbarkeit zu verringern.
• Auskleidungen zum Splitterschutz werden zur Zeit hauptsächlich in gepanzerten Fahrzeugen für den Truppentransport oder Infanteriekampfwagen angewandt. Sie haben den Auftrag, den Scheitelwinkel des Splitterkegels zu reduzieren, der entsteht bei der Perforierung der Panzerung des Fahrzeugs durch ein Geschoss mit kinetischer Energie (Pfeilgeschoss) oder, vor allem, mit Hohlladung. Angesichts des zur Diskussion stehenden Themas der Technik ist es verständlich, dass nur sehr wenig bibliographisches Material zur Verfügung steht welches diese Beschichtungen beschreibt.
• Bekannt ist jedoch, dass es möglich ist, Platten in Kompositmaterial, gebildet aus einer organischen Matrix und organischen (Aramid oder Polyethylen) oder mineralischen (Glas) Fasern in einem Abstand von 100 bis 350 mm von der Innenseite der Panzerung des Fahrzeugs anzubringen. Der hauptsächliche Nachteil dieser Lösung liegt in dem geforderten Platzaufwand, der eine erhebliche Reduzierung des verfügbaren Innenraums nach sich zieht.
• Bekannt ist auch eine andere Technologie die darin besteht, auf die Innenhaut der Panzerung des Fahrzeugs eine massive organische Plattierung (z. B. Polyethylen) von ca. 50 mm Dicke anzubringen, welche zum Teil die von der Panzerung erzeugten Splitter absorbiert, jedoch den Nachteil aufweist, sekundäre Splitter zu erzeugen, die im menschlichen Körper bei der Durchröntgung nicht erkennbar gemacht werden könen.
• Man kennt das Patent US-A-5200256, das eine mehrschichtige Verbindung beschreibt, welche dazu bestimmt ist, Geschosse aus klein- oder mittelkalibrigen Feuerwaffen aufzuhalten, wo die Verbindung aus einer ersten Stahlschicht besteht, gefolgt von einer Kompositschicht, einem metallischen Maschendrahtgeflecht und schließlich von einer Schaumschicht, dies alles auf die Struktur plattiert.
• Diese Auskleidung sitz auf der Außenseite der Struktur und stellt die eigentliche Panzerung dar, nicht jedoch eine Splitterschutz-Beschichtung.
• Bekannt ist ebenfalls das Patent WO-A-91 00490, welches eine Mehrschicht-Verbindung beschreibt, die dazu bestimmt ist, klein- und mittelkalibrige Geschosse aufzuhalten, wie in dem vorhergehenden Patent beschrieben.
• Bekannt ist noch das Patent EP-A-0 588 212, betr. eine massive Auskleidung zum Splitterschutz, welche, wie in der Erfindung beschrieben, an der Innenhaut der Struktur angebracht ist. Die beschriebene Auskleidung besteht jedoch aus mehreren Schichten der selben Komponenten, d. h. einer organischen, mit Wolframpartikeln angereicherten Matrix. Der dem Schock entgegengebrachte Widerstand des Schichten ist abklingend, anders ausgedrückt, die direkt mit der Struktur in Berührung stehende Unterschicht besitzt einen hohen Widerstand, nahe dem, welcher der Struktur selbst zu eigen ist.
• Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine leichtere Auskleidung zum Splitterschutz vorzuschlagen, welche eine der den massiven Auskleidungen ebenbürtige Effizienz bietet, bei einer jedoch erheblich reduzierten Dicke, mit Hilfe von Materialien wesentlich geringerer Dichte als die Metalle.
• Gegenstand der Erfindung ist also eine Auskleidung zum Splitterschutz für Panzerfahrzeuge, namentlich bestehend aus einer oberflächenhaftenden Schicht massiven organischen Materials auf der Innenseite des Fahrzeugs, einer darauf folgenden Schicht aus einem Kompositmaterial mit organischer Matrix und einer organischen oder mineralischen Verstärkung in unmittelbarer Nähe der haftenden Schicht, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der haftenden und der darauf folgenden Schicht ein Dispersionsbereich in einer Breite begriffen zwischen etwa 5 und 30 mm besteht, gefüllt mit einem Gas, einer Flüssigkeit, oder einem Polystyrol- bzw. Polyurethanschaum.
• Gemäß einer Charakteristik der Erfindung wird die haftende Schicht aus massivem, organischen Material in der Gruppe gewählt, in welcher man u. a. Polyethylen, Polypropylen, Platten aus Polyethylen- oder Aramidfasern, bzw. Kautschuk findet, mit einer Dicke von 2 bis 45 mm.
• Gemäß einer anderen Charakteristik der Erfindung, enthält die Splitterschutz-Auskleidung eine Partikel absorbierende Schicht, gewählt in der Gruppe, in welcher Kompositmaterial mit organischer Matrix und organischem Bindemittel sowie einem Kunststofffilm mit einer Dicke zwischen 1 und 5 mm zu finden ist.
• Gemäß einer Verwirklichungsart der Erfindung, besitzt die darauf folgende Schicht eine Dicke zwischen ca. 2 und 30 mm.
• Gemäß einer bevorzugten Verwirklichungsart der Erfindung, besteht die Auskleidung zum Splitterschutz aus:
• - einer haftenden Schicht Polyethylen von 25 mm Dicke,
• - einem Dispersionsbereich von 10 mm Dicke,
• - einer darauf folgenden Schicht aus Kompositmaterial mit organischer Matrix und Glasfaserverstärkung, von 30 mm Dicke und
• - einer absorbierenden Schicht aus zweifach gestrecktem Polyethylen von 2 mm Dicke.
• Gemäß einer zweiten Verwirklichungsart der Erfindung, besteht die Auskleidung zum Splitterschutz aus:
• - einer haftenden Schicht Polyethylen von 30 mm Dicke,
• - einer darauf folgenden Schicht aus Kompositmaterial mit organischer Matrix und Glasfaserverstärkung, von 35 mm Dicke und
• - einer absorbierenden Schicht aus zweifach gestrecktem Polyethylen von 5 mm Dicke.
• Gemäß einer weiteren Variante der Verwirklichung besteht die Auskleidung zum Splitterschutz aus:
• - einer haftenden Schicht zusammengesetzt aus einer ersten Unterschicht Polyethylen von ca. 15 mm Dicke und einer zweiten Unterschicht Kompositmaterial mit organischer Matrix von ca. 10 mm Dicke,
• - einem Dispersionsbereich von ca. 10 mm Dicke, gefüllt mit Polyurethanschaum,
• - einer darauf folgenden Schicht aus Kompositmaterial mit organischer Matrix und Glasfaserverstärkung von ca. 35 mm Dicke, und
• - einer absorbierenden Schicht aus zweifach gestrecktem Polyethylen, von ca. 5 mm Dicke.
• Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der Absorbierung der produzierten Splitter anlässlich der Durchbohrung der Fahrzeugwand ohne das Entstehen von Sekundärsplittern und gleichzeitig die Minderung, bzw. totale Unterdrückung des Phänomens des Abblätterns auf der dem Angriff entgegengesetzten Strukturwand.
• Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt im geringeren Raumbedarf der Auskleidung im Fahrzeuginnern.
• Ein weiterer Vorteil liegt in der Eigenschaft der der Erfindung entsprechenden Auskleidung, den Neutronenfluss zu verringern, sowie die von den auf Hochtemperatur erhitzten Geschosssplittern getragene thermische Energie zu absorbieren und dadurch feuerbrandverhindernd zu wirken.
• Weitere Charakteristiken und Vorteile der Erfindung werden bei der Lektüre der nachstehenden erläuternden Beschreibungszusätze in Erscheinung treten, unterstützt durch eine beigefügte Zeichnung, auf welcher die Abb. 1 bis 3 Schnitte der Auskleidung gemäß der Erfindung darstellen.
• Auf der Abb. 1 ist im Schnitt die Wand 1 des Panzerfahrzeugs oder einer beliebigen Struktur dargestellt, welche Splitter erzeugt wenn sie von einem von außen kommenden Geschoss beschädigt wird, wie durch den Pfeil F symbolisiert. Hinter dieser Wand 1, d. h. auf der Innenseite, wird eine erste haftende Schicht 2 angebracht, diese besteht aus einem bekannten, aus der Gruppe Polyethylen, Polypropylen, Polyethylen- oder Aramidfasern und Kautschuk herausgegriffenen Material. Die Auskleidung wird an die Wand geklebt oder verschraubt. Die Dicke dieser Schicht 2 liegt vorzugsweise zwischen 5 und 45 mm. Zweck dieser Schicht, in Abhängigkeit von der gewählten Dicke, ist die hinter der Wand 1 entstehenden schweren Splitter in Grenzen zu halten und/oder zu blockieren, sowie eine erste Minderung des Scheitelwinkels des Streuungskegels dieser Panzerwand zu erreichen. Wenn es darauf ankommt, erwirkt die Schicht 2 eine Minderung des Neutronenflusses im Innern des Fahrzeugs im Fall eines Angriffs durch Kernwaffen. Wenn die Schicht 2 in Form einer Platte organischer Polyethylen- oder Aramidfasern auftritt, verlässt man sich auf die hohe Fähigkeit dieses Materials, sich dynamisch zu verformen.
• Auf diese erste Schicht folgt eine Schicht 3 welche, im Zusammenschluss mit der Schicht 2, die von der ersten Schicht hervorgerufenen Sekundärsplitter stoppt und den Dispersionskegel der Splitter der Panzerwand 1 noch mehr verringert. Diese Schicht 3 besteht aus Kompositmaterial mit organischer Matrix und mineralischer Verstärkung, Dicke 5 bis 30 mm. Das Zusammenspiel der Schichten 2 und 3 erlaubt bei deutlich verringerter Dicke eine gleichwertige, wenn nicht größere Effizienz zu erreichen als die jeder der Schichten separat mit einem wesentlich höheren Raumbedarf.
• Die Effizienz der Schichten 2 und 3 wird durch eine dritte Schicht 4, absorbierende Schicht genannt, vervollständigt, zur Begrenzung der Ausschleuderung ins Fahrzeug- oder Strukturinnere von gläsernen, für den menschlichen Organismus schädlichen Mikropartikeln anlässlich des Durchbruchs. Diese Schicht 4 besteht aus Kompositmaterial mit organischer Matrix und organischen Bindemitteln und/oder einem Kunststofffilm mit hohem mechanischen Widerstand, wie z. B. zweimal gestrecktes Polyethylen. Die Dicke dieser Schicht 4 ist gering im Verhältnis zu den beiden anderen, z. B. 1 bis 5 mm. Diese Schicht 4 kann z. B. mittels Kleber auf die Schicht 3 aufgebracht.
• Die Leistungen der Splitterschutzauskleidung gemäß der Erfindung können noch dadurch Verbessert werden, dass man, wie in Abb. 2 dargestellt, die Schichten 2 und 3 voneinander trennt, indem man eine Schicht 5, als Dispersionsbereich für die Splitter schafft. Diese Schicht 5 kann von einem Gas oder einer Flüssigkeit gebildet werden, oder von Polystyrol- oder Polyurethanschaum, Dicke zwischen ca. 5 und 30 mm. Die Anwesenheit dieser Schicht 5 hängt davon ab, wie hoch man die abzuwehrende Drohung einschätzt.
• Als Illustrierung wurden die beiden nachstehenden Konfigurationen realisiert:
• Perforierungsversuche mit großkalibrigen Hohlladungen haben gezeigt, dass die Auskleidung a, Dicke 67 mm, und die Auskleidung b, Dicke 70 mm, die gleiche Effizienz aufweisen wie die der herkömmlichen Auskleidungen von viel größerer Dicke, welche für die Erreichung der gewünschten Leistung eingesetzt werden müssen.
• Die Abb. 3 stellt eine Variante der Verwirklichung der Splitterschutzauskleidung dar, in welcher die Schicht 2 durch zwei Unterschichten 2a und 2b ersetzt ist. Die Unterschicht 2b ist gleicher Natur wie die vorhergehende Schicht 2, d. h. sie besteht aus Polyethylen, Polypropyleh, einer Platte aus Polyethylen- oder Aramidfasern und Kautschuk. Dieses Material weist gute Impedanz gegen Stoßbelastung auf. Sie kann eine zwischen 2 und 30 mm liegende Dicke haben. Die Unterschicht 2b besteht aus Kompositmaterial mit organischer Matrix, mit Verstärkung durch mineralische oder organische Fasern. Die Dicke der Schicht 2b ist 2 bis 20 mm. Die einen Dispersionsbereich bildende Schicht 5 kann aus Polystyrolschaum oder Polyurethanschaum bestehen. Die beiden anderen Schichten 3 und 4 bleiben gegenüber den vorhergehenden unverändert.
• Als Illustrierung wurde eine Splitterschutzauskleidung realisiert, bestehend aus:
• - Schicht 2a: 15 mm Kautschuk
• - Schicht 2b: 10 mm Komposit
• - Schicht 5 : 10 mm Polyurethanschaum
• - Schicht 3 : 30 mm Komposit
• - Schicht 4 : 2 mm zweimal gestrecktes Polyethylen.
• Die Versuche zur Perforierung mittels Hohlladung haben das vorzügliche Verhalten der so konstituierten Splitterschutzauskleidung dargelegt.
• Allgemein ist das feuerverhindernde Verhalten der gemäß der Erfindung realisierten Auskleidung zu bemerken, diese entzündet sich nicht unter dem Einfluss der auf Hochtemperatur erhitzten Geschosssplitter. Dieser technische Effekt ist darauf zurück zu führen, dass innerhalb der Schutzauskleidung kein Sauerstoff vorhanden ist, sowie auf die spezifisch Wahl der Beschaffenheit der Schichten und die kraftschlüssige Verbindung der Schichten untereinander.

Claims (8)

1. Auskleidung zum Splitterschutz für Panzerfahrzeuge, namentlich bestehend aus einer oberflächenhaftenden Schicht (2) massiven organischen Materials auf der Innenseite (1) des Fahrzeugs, einer darauf folgenden Schicht (3) aus einem Kompositmaterial mit organischer Matrix und einer organischen oder mineralischen Verstärkung in unmittelbarer Nähe der haftenden Schicht (2), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der haftenden (2) und der darauf folgenden (3) Schicht ein Dispersionsbereich (5) in einer Breite begriffen zwischen etwa 5 und 30 mm besteht, gefüllt mit einem Gas, einer Flüssigkeit oder einem Polystyrol- bzw. Polyurethanschaum.

2. Splitterschutzauskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die haftende Schicht (2) aus massivem, organischen Material in der Gruppe gewählt wird, in welcher man u. a. Polyethylen, Polypropylen, Platten aus Polyethylen- oder Aramidfasern, bzw. Kautschuk findet, mit einer Dicke von 5 bis 45 mm.

3. Splitterschutzauskleidung nach Ansprüch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die haftende Schicht (2) eine Dicke zwischen 2 und 45 mm besitzt.

4. Splitterschutzauskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Partikel absorbierende Schicht (4) enthält, gewählt in der Gruppe, in welcher Kompositmaterial mit organischer Matrix und organischem Bindemittel sowie einen Kunststofffilm mit einer Dicke zwischen 1 und 5 mm zu finden ist.

5. Splitterschutzauskleidung nach irgendeinem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die darauf folgende Schicht (3) eine Dicke zwischen ca. 2 und 30 mm besitzt.

6. Splitterschutzauskleidung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie besteht aus:

- einer haftenden Schicht (2) Polyethylen von 30 mm Dicke,

- einer darauf folgenden Schicht (3) aus Kompositmaterial mit organischer Matrix und Glasfaserverstackung, von 35 mm Dicke und

- einer absorbierenden Schicht (4) aus zweifach gestrecktem Polyethylen von 5 mm Dicke.

7. Splitterschutzauskleidung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie besteht aus:

- einer haftenden Schicht (2) Polyethylen von 25 mm Dicke,

- einem Dispersionsbereich (5) von 10 mm Dicke,

- einer darauf folgenden Schicht (3) aus Kompositmaterial mit organischer Matrix und Glasfaserverstärkung, von 30 mm Dicke und

- einer absorbierenden Schicht (4) aus zweifach gestrecktem Polyethylen von 2 mm Dicke.

8. Splitterschutzauskleidung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie besteht aus:

- einer haftenden Schicht (2) zusammengesetzt aus einer ersten Unterschicht (2a) Polyethylen von 15 mm Dicke und einer zweiten Unterschicht Kompositmaterial mit organischer Matrix von ca. 10 mm Dicke,

- einem Dispersionsbereich (5) von 10 mm Dicke, gefüllt mit Polyurethanschaum,

- einer darauffolgenden Schicht (3) aus Kompositmaterial mit organischer Matrix und Glasfaserverstärkung von 35 mm Dicke, und

- einer absorbierenden Schicht (4) aus zweifach gestrecktem Polyethylen, von 5 mm Dicke.