BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine beschlussfeste Panzervorrichtung, insbesondere für gepanzerte Fahrzeuge, wie sie im Oberbegriff von Anspruch 1 gekennzeichnet ist, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.
Bekannt ist eine Panzervorrichtung (DE-Ul-8 011 250), bei welcher auf einer Stahlplatte mehrere Oxydkeramik-Platten angeordnet sind, welche mittels Epoxydharz miteinander und mit der Stahlplatte verklebt sind.
Das Verkleben der einzelnen Oxydkeramik-Platten ist sehr aufwendig, wobei auch ein sicherer Halt der einzelnen Platten nicht gewährleistet ist. Ein Auswechseln einzelner beschossener bzw. beschädigter Partien ist ebenfalls sehr aufwendig. Durch
Geschosse erfolgte Absplitterungen der Oxydkeramik-Platten verringern die Beschussfestigkeit.
Bei einer Verbundpanzerung (DE-C3-1 952 759), bei welcher auf einer Tragkonstruktion aus einer Leichtmetall-Legierung durch einen Elastomer-Leim nebeneinander angeordnete Plätt chen aufgeklebt und durch Vulkanisieren elastisch gelagert sind, soll durch diese Aufteilung der Beschussfläche eine Zer splitterung grösserer Flächenteile verhindert werden.
Aus technologischen Gründen muss die Leimschicht zwi schen den benachbarten Plättchen jedoch relativ dünn ausge führt sein. Ein auf ein Plättchen auftreffendes Geschoss vermag dementsprechend auch benachbarte Plättchen zu beschädigen.
Ein Auswechseln einzelner Plättchen ist wegen der vulkanisier ten Verklebung mit der Tragkonstruktion und gegenseitig mit den benachbartenPlättchen sehr aufwendig, ausserdem ist eine
Absplitterung der Keramik-Formstücke möglich.
Bekannt ist weiterhin ein, die Merkmale des Oberbegriffes von Anspruch 1 aufweisender Schutz gegen Projektile wie z.B.
Gewehr-Geschosse (DE-OS 2 344 222), welcher jedoch nur für einen Personenschutz als Bekleidungsstück ausgebildet ist.
Hierbei sind die metallischen Grundkörper plattenförmig ausgebildet, gegenseitig überlappend in Taschen einer Weste angeordnet, wobei eine Flexibilität des Schutzes erforderlich ist. Für einen starren Schutz gegen schwere Geschosse unterschiedlichster Art, wie dieser z.B. bei gepanzerten Fahrzeugen erforderlich ist, können derartige Schutzelemente wegen zu geringer Steifigkeit und Stoppwirkung nicht verwendet werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Panzervorrichtung der eingangs genannten Art, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung, welche die angeführten Nachteile der bekannten Panzervorrichtungen vermeidet, einen besseren Schutz gegen Mehrfach-Beschuss gewährleistet, ein Auswechseln beschädigter Teilstücke trotz sicherer Befestigung ermöglicht und trotzdem eine hohe Steifigkeit und Stoppwirkung der Panzervorrichtung erreicht wird.
Erfindungsgemäss wird dies durch die im Anspruch 1 angeführten kennzeichnenden Vorrichtungs-Merkmale und durch die in Anspruch 28 kennzeichnenden Verfahrensmerkmale gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die übrigen Ansprüche gekennzeichnet.
Durch die mit einer Basisplatte und gegenseitig verbundenen, als Einzelmodul ausgebildeten in sich steifen Grundkörper, entsteht eine, gegen starke dynamische Kräfte sehr steife Panzervorrichtung, welche durch eine fest umschlossene Anordnung von harten Nichtmetallteilen in Kammern der Grundkörper einen hohen Schutz gegen den Beschuss mit Wucht- und/ oder Hohlladungsgeschossen bietet. Durch die konsequente Anwendung des Baukastensystems können die als Einzelmodul ausgebildeten Grundkörper bei Beschädigung gut ausgewechselt werden. Ausserdem gewährleistet die in sich steife Ausbildung der Einzelmoduli, dass bei Beschädigung eines Teilbereiches derselben durch Beschuss, sich die benachbarten Kammern nicht verformen, wodurch in diesen Kammern auch nach Beschuss ein sicherer Halt der Nichtmetallteile in den Kammern gewährleistet ist.
Dies wird insbesondere auch durch die Dicke der Metallwand über den Nichtmetallteilen erreicht, welche mindestens 5% der Gesamtdicke des Grundkörpers entspricht.
Die Erfindung ist in den beiliegenden Zeichnungen beispielsweise dargestellt und nachfolgend beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Teil einer Panzervorrichtung,
Fig. 2 eine Ausführungsvariante von Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III von Fig. 2,
Fig. 4 eine Ausführungsvariante von Fig. 3,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsvariante von in die Kammern einsetzbaren Nichtmetallteilen,
Fig. 6 eine weitere Ausführungsvariante von in die Kammern einsetzbaren Nichtmetallteilen, im Querschnitt,
Fig. 7 eine Draufsicht auf eine mit einer Struktur versehenen Oberfläche der Nichtmetallteile,
Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII von Fig. 7 und
Fig. 9 eine schematische Darstellung der Anordnung mehrerer als Einzelmoduli ausgebildeter Grundkörper bzw. deren Schweissnähte mit der Grundplatte.
Ein oder mehrere, als Einzelmoduli ausgebildete metallische Grundkörper 1 bilden zusammen mit einer Basisplatte 2, die Panzervorrichtung.
Die Basisplatte 2 ist vorzugsweise eine Stahl- oder Leichtmetall-Panzerplatte, wobei diese z.B. die tragende Aussenhaut eines gepanzerten Fahrzeuges sein kann.
Der Grundkörper 1 ist vorzugsweise als quaderförmiger oder rechteckiger Gussblock aus einer hochfesten Stahlgusslegierung hergestellt, welche z.B. folgende Zusammensetzung aufweisen kann: 0,01 - 0,25 Gew.- 70 Kohlenstoff, 0,10 - 1,00 Gew.- 10 Silizium, 0,10 - 1,00 Gew.-% Mangan, 8,00 - 15,00 Gew.- 10 Chrom, 2,00 - 6,00 Gew.- 10 Nickel, 0,10 - 2,00 Gew.- 10 Molybdän, unter 0,08 Gew.- 10 Stickstoff, Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen.
Der Grundkörper kann auch aus anderen Metallen bzw. deren Legierungen, wie z.B. aus Temperguss, Kugelgraphitguss, Grauguss, Leichtmetall, Titan usw. und z.B. aus gewalzten Blöcken mit mechanischer oder elektroerosiver Bearbeitung, als Schmiedeteil, als Schweissteil oder aber als Sinterteil hergestellt werden.
Der kastenförmige, in sich steife metallische Grundkörper 1 weist Kammern 3 auf, welche von aussen durch eine Öffnung 7 zugänglich sind (siehe Fig. 3 und 4). Die Öffnung 7 liegt vorzugsweise ausserhalb der Haupt-Beschussrichtung gemäss Pfeil 22. In diese Kammern 3 sind harte Nichtmetallteile 5 eingelegt, welche aus mineralischen, vorzugsweise keramischen Stoffen wie z.B. Aluminiumoxyd, Zirkonoxyd, Bornitrid oder anderen Sinterwerkstoffen hergestellt sind bzw. diese Stoffe enthalten.
Vorzugsweise wird gesintertes Aluminiumoxyd verwendet, welches ein kostengünstiger extra harter Werkstoff ist.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind die umfangseitigen Zwischenräume 9 zwischen jeder Wand 3a der Kammer 3 und dem Nichtmetall- bzw. Keramikteil 5 mittels eines flüssig bleibenden oder erstarrenden oder eines aushärtbaren Materials 6 hoher Zähigkeit ausgefüllt wie z.B. einem Kunststoff oder einem Elastomer.
Vorzugsweise wird zum Ausfüllen ein Polyurethan-Zweikomponenten-Kunststoff verwendet. Als Ausgiessmasse können auch niedrig schmelzende Metalle wie z.B. Woodsches Metall, Zinn, Wismut, Blei, Zink oder Kunststoff-Schaumstoffe, Wachs usw. verwendet werden. Durch diese Auskleidung der Kammern wird nicht nur der Kraftschluss zwischen den Nichtmetallteilen 5 und dem diese allseitig kastenförmig umschliessenden, steifen Metall-Grundkörper 1 sondern auch eine Dämpfung der Stosswellen erreicht.
Die Kammern 3 und entsprechend die Nichtmetallteile 5 sind vorzugsweise quaderförmig ausgebildet, wobei sie in Ansicht in Richtung des Pfeiles 22 gesehen, vorzugsweise die Form eines regelmässigen Vieleckes, wie z.B. eines Quadrates, eines Rechteckes, eines Dreiecks usw. aufweisen. In der Haupt-Beschussrichtung gemäss Pfeil 22 sind die Kammern 3 durch eine Metallwand 4 abgedeckt, deren Dicke mindestens 5% der Gesamtdicke des Grundkörpers 1 entspricht.
Jede Kammer 3 wird gemäss Fig. 3 bzw. 4 mit einem eigenen Deckel 8 verschlossen, wobei dieser vorzugsweise ein Stahlblech oder Stahlgussteil hoher Festigkeit ist und durch Schweissen fest mit dem Grundkörper verbunden wird.
Wie in der Fig. 4 der linken Kammer dargestellt, können die Kammern 3 in Richtung deren Öffnung 7 konisch verkleinernd ausgebildet sein, wodurch konische Zwischenräume 9a entstehen, welche mit dem Material 6 ausgefüllt sind. Dies erhöht die Stützwirkung des Materials 6 in den Zwischenräumen zwischen den Wänden 3a der Kammer 3 und den Nichtmetallteilen 5 und reduziert beim Eindringen eines Projektils in eine Kammer die daraus resultierenden Kräfte auf den Deckel 8. Eine ebenfalls wirksame Verankerung der Nichtmetallteile in den Kammern kann auch durch rauhe Oberflächen oder durch Anbringen von Nocken an den Flächen der Nichtmetallteile 5 oder/und der Kammer 3 erreicht werden, wobei eine Kombination dieser Verankerungsart mit der oben beschriebenen konischen Verankerung in den Kammern 3 besonders vorteilhaft ist.
Wie aus Fig. 5 ersichtlich, können mehrere quader- oder plattenförmige Nichtmetallteile 5a zu einem Block 10 zusammengesetzt bzw. miteinander verklebt werden, bevor sie in eine Kammer 3 eingesetzt werden. Hierfür kann ein sehr harter und zäher Klebstoff oder ein plastisch bleibender wärmebeständiger Klebstoff wie z.B. Silikonkautschuk verwendet werden.
Zwischen den einzelnen Schichten der Nichtmetallteile 5a können Zwischenlagen 11 eines unterschiedlichen Materials mit eventuell ähnlichem oder gleichem Wärmeausdehnungskoeffizienten wie die Nichtmetallteile eingelegt bzw. eingeklebt sein.
Diese Zwischenlagen können z.B. aus Stahl, hochfestem Kunststoff, Keflar, Aluminium oder aus Invar-ähnlichen Legierungen bestehen.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsvariante eines Blockes 10, wobei zwischen den Nichtmetallteilen 5a mit einem Gas - vorzugsweise Luft - gefüllte Kammern 12 angeordnet sind, welche durch rohrförmige Distanzstücke 13 gebildet werden. Durch konzentrische Anordnung mehrerer Distanzstücke können jeweils mehrere Kammern gebildet werden. Derartige Blöcke 10 können bezüglich der Haupt-Beschussrichtung z.B. gemäss Pfeil 22 zu einem optimierten Schutz zusammengesetzt werden.
Zusätzlich können die der Metallwand 4 und/oder dem Boden 14 der Kammer 3 zugewandten Grenzflächen der Nichtmetallteile 5, 5a mit einer Vertiefungen 16 aufweisenden Struktur 15 versehen sein, wie diese beispielsweise aus den Fig. 7 und 8 ersichtlich ist. Es besteht auch die Möglichkeit, eine derartige Struktur 15 am Boden 14 der Kammer 3 und/oder auf der Innenseite der Metallwand 4 und bzw. oder an der der Basisplatte 2 zugewandten Auflagefläche 17 des Grundkörpers 1 anzuordnen.
Durch die strukturförmige Ausbildung der Grenzflächen der Nichtmetallteile bzw. des Grundkörpers - welche Vertiefungen aufweisen, wobei Strukturen angebracht werden können, wie sie z.B. bei Gleitschutz-Artikeln verwendet werden - wird beim Auftreffen des Druckstosses auf die erhöhten Strukturteile ein erheblicher Teil dessen kinetischer Energie durch Verformung dieser Strukturteile vernichtet und nur ein Teil gelangt als Stosswellen in die Nichtmetallteile bzw. Blöcke.
Durch die Verringerung der Spitzenwerte der Druckstösse bereits an der strukturierten Grenzfläche wird die Spannung in den Nichtmetallteilen veringert, so dass deren Wirksamkeit erhöht wird.
Die strukturierte Grenzfläche hat weiterhin den Vorteil, dass die Stosswellen meist in unterschiedlichen Richtungen weitergeleitet werden, was ebenfalls die Spannungsspitzen verringert.
Wird die Strukturierung auch bzw. nur an den Oberflächen bzw. Grenzflächen angebracht, welche nicht dem Stoss direkt ausgesetzt sind, so werden die durch den Grundkörper 1 bzw.
die Nichtmetallteile 5, 5a geleiteten Stosswellen an diesen strukturierten Oberflächen mit unterschiedlichen Richtungen bzw. in diffuser Form reflektiert, wodurch ebenfalls die Druckspitzen abgebaut werden.
Zwischen der Basisplatte 2 und den Einzelmoduli 1 und/ oder zwischen den Einzelmoduli untereinander kann auch, wie aus Fig. 2 links ersichtlich, eine Stosswellen dämpfende und bzw. oder reflektierende Materialschicht 19 z.B. aus weichem Metall, Kunststoff usw. angeordnet werden.
Ein Aufteilen der einen Schutz gegen Geschosse bildenden Panzerungs-Fläche in kleine Teilflächen mit zwischen der Kammer 3 angeordneten Zwischenstegen 18 ergibt den Vorteil, dass bei Geschosseinwirkung meist nur eine oder zwei Kammern 3 beschädigt werden. Die Grösse der Fläche F in Haupt-Beschussrichtung eines Nichtmetallteiles 5 kann in einem Bereich zwischen 1 cm2 und 1000 cm2 liegen.
Die Dicke der Zwischenstege 18 zwischen den einzelnen Kammern 3 kann dabei zwischen 2 mm und 50 mm liegen.
Aus den Fig. 1 bis 4 ist ersichtlich, dass die als Einzelmoduli ausgebildeten und mit den Nichtmetallteilen 5 versehenen Grundkörper 1 auf der Basisplatte 2 nebeneinander angeordnet und mit dieser, sowie untereinander mittels Schweissung längs der Kanten der Grundkörper verbunden werden.
Für grössere Flächen sind verschiedene Schweissnahtkombinationen zur gegenseitigen Verbindung der Grundkörper 1 mit der Basisplatte 2 sowie untereinander möglich, wobei Fig. 9 eine optimierte Anordnung zeigt.
Ausgehend von einem in der Mitte angeordneten und mit vier Längskanten auf der Basisplatte 2 angeschweissten Grundkörper la, werden kreuzförmig die Grundkörper lb mit jeweils drei Längskanten angeschweisst. Dazwischen werden die restlichen Grundkörper lc mit jeweils zwei Längskanten auf der Basisplatte angeschweisst. Die Striche 20 zeigen jeweils die Schweissnähte bzw. die angeschweissten Längskanten.
Der kreuzförmige Verlauf der Grundkörper lb muss nicht, wie dargestellt, in einem rechten Winkel erfolgen, es kann auch eine Anordnung mit einem 450 Winkel gewählt werden.
Durch diese Anordnung wird jeder Grundkörper entlang mindestens zweier Kanten jeweils mit der Basisplatte und mit dem nächsten angrenzenden Grundkörper verschweisst, wobei letztere Verschweissung jeweils entlang einer horizontalen und einer vertikalen Kante verläuft.
Werden zwei oder mehrere Schichten derartiger Einzelmoduli auf der Basisplatte angeordnet, kann die Schweissverbindung bei den oberen Schichten ebenfalls wie zu Fig. 9 beschrieben erfolgen.
Durch die gegenseitige Verschweissung der kastenförmigen in sich steifen Grundkörper entsteht eine verwindungssteife, biegesteife, quer- und längs steife Panzervorrichtung, wodurch eine Beschädigung der der Einschussstelle benachbarten Nichtmetallteile und Grundkörper weitgehend vermieden wird.
Ein zusätzlicher Halt der Grundkörper 1 auf der Basisplatte 2 wird erreicht, wenn mindestens am Rand der Basisplatte 2 entsprechend dem Beispiel in Fig. 1 Halteelemente 21 angeordnet sind, welche eine zusätzliche Sicherheit gegen Abheben und/oder Verschieben der Grundkörper ergeben.
Zur Erzielung einer optimalen Schutzwirkung der beschussfesten Panzervorrichtung sollte das metallische Volumen aller Grundkörper (1) mit den Deckeln (8) mehr als 40% des Volumens der gesamten Panzervorrichtung betragen.
Sind die Grundkörper aus einer Stahl-Legierung hergestellt, sollte das spezifische Gewicht der gesamten Panzervorrichtung vorteilhaft grösser als 5 kg/dm3 sein. Für Leichtfahrzeuge können die Einzelmoduli aus einer hochfesten Aluminium-Legierung hergestellt werden, wobei das spezifische Gewicht der gesamten Panzervorrichtung vorteilhaft grösser als 3 kg/dm3 sein sollte.
Bei der in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsvariante ist die Materialdicke zwischen der Kammer und der Umfangswand überall gleich gross und entspricht auch der Dicke der Zwischenstege 18. Dies ermöglicht mit nur einer Ausführungsvariante der Einzelmodule auszukommen.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, kann jedoch zur Gewichtsersparnis der beschussfesten Panzervorrichtung die Wanddicke A auf der Seite von aneinanderstossenden Einzelmoduli dünner, vorzugsweise nur halb so dick, als die Wanddicke B der äusseren Wände bzw. der Zwischenstege 18 gewählt werden.
Um unbeeinflusst durch die vorangegangene Befestigung der Deckel 8 in den Öffnungen 7 der Kammern 3 - nach vorherigem Einfüllen der Nichtmetallteile 5, 10 - und der Grundkörper 1 untereinander und mit der Basisplatte 2, vorzugsweise durch Schweissverbindungen, eine optimal kraftschlüssige Verbindung der Nichtmetallteile 5, 10 in den Kammern 3 mit den diese Nichtmetallteile allseitig umschliessenden Metallkörper 1 zu erreichen und dadurch die höchstmögliche Wirksamkeit der Nichtmetallteile 5, 10 als Erosionskörper gegen eindringende Projektile zu erzielen, werden die Zwischenräume 9 zwischen den Nichtmetallteilen 5, 10 und den Wänden 3a der Kammern 3 vorzugsweise erst nach dem Zusammenbau der Panzervorrichtung mittels eines Materials, vorzugsweise eines aushärtbaren Materials hoher Zähigkeit 6, vorzugsweise eines Polyurethan Zweikomponenten-Kunststoffes ausgefüllt.
Voraussetzung für einen optimalen Kraftschluss zwischen den Nichtmetallteilen und den diese umfassenden Grundkörper 1 ist das vollständige und weitgehend blasenfreie Füllen der Zwischenräume 9 in den Kammern 3, was durch verschliessbare Einfüll- und Entlüftungskanäle 23, erreicht wird. Die Einfüllkanäle werden durch vorzugsweise gegenüberliegende Öffnungen 23a und 23b gebildet, welche meist in den Deckeln 8 und den Zwischenstegen 18 der Grundkörper 1 angeordnet sind, so dass alle in einer Reihe liegende Kammern 3 von mehreren Grundkörpern 1 durch eine verschliessbare Öffnung 23a gefüllt werden können. Ver schliessbare Entlüftungskanäle 23c (siehe Fig. 1) gewährleisten das Entweichen des in den Kammern 3 und Kanälen 23 vorhandenen Gases, so dass ein blasenfreies Ausfüllen erreicht wird.
Bei Verwendung eines Polyurethan Zweikomponenten Kunststoffes wird durch dessen Expansion während dem Aushärtvorgang zuverlässig eine kraft- und formschlüssige Verbindung der Nichtmetallteile mit den Kammerwänden der Grundkörper erreicht.
Das Einhalten der erforderlichen gleichen oder unterschiedlichen Abstände zwischen den Nichtmetallteilen 5 bzw. den Blöcken 10 und den Wänden 3a der Kammern 3 wird durch Anbringen von Distanzstücken 24 an den Nichtmetallteilen 5, 10, welche vorzugsweise als runde Plättchen ausgebildet sind, gewährleistet.
Durch eine modular aufgebaute Verbundpanzerung ist diese an die für ein Objekt erforderlichen unterschiedlichen Formen und an die unterschiedlich gewünschte Schutzwirkung gegen über den verschiedenartigsten Geschossen anpassbar, wobei bei N unterschiedlichen Bedrohungsarten N unterschiedliche Einzel-Moduli-Arten verwendet werden.
In den meisten Fällen ist ein Schutz gegen kinetische Energie wie sie z.B. bei Wucht- und Quetschgeschossen und bei Absprengungen auftritt sowie ein Schutz gegen thermische Energie wie sie bei Hohlladungsgeschossen auftritt, erforderlich.
Für erstere Schutzwirkung ist ein Modulityp A erforderlich, wie er vorgängig beschrieben wurde.
Zum Schutz gegen Hohlladungsgeschosse ist ein Modulityp B erforderlich.
Derartige Modulytypen B sind z.B. in der internationalen Patentanmeldung Nr. WO 83/03298 mit dem Titel: Panzervorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung eingehend beschrieben.
Die Moduli sind vorzugsweise als quadratische, rechteckige, sechseckige oder auch dreieckige Platten ausgebildet und weisen untereinander eine dreidimensionale Verknüpfung auf. Die Verknüpfung untereinander und die Befestigung auf der Grundplatte, welche z.B. durch die Aussenhaut eines Panzerfahrzeuges gebildet wird, sollte vorteilhafterweise so gestaltet sein, dass ein leichtes Entfernen der Moduli z.B. beim Auswechseln beschädigter Moduli oder beim Umrüsten auf eine überwiegend andere Schutzart mit einfachen Mitteln möglich ist. Die Moduli können auch in zwei oder mehr übereinanderliegenden Ebenen angeordnet sein, wobei vorteilhafterweise in einer Ebene jeweils nur ein Modulityp verwendet wird.
Zum Schutz gegen Neutronenbeschuss kann ein weiterer Modulityp C bei der Panzervorrichtung verwendet werden, welcher z.B. Hohlräume aufweist, die mit schwerem Wasser gefüllt sind.
Damit alle Modulitypen beliebig anordbar bzw. austauschbar sind, sollten diese als Baukastensystem ausgebildet sein. Für spezielle Oberflächen-Formen, Kanten, Ecken und Abrundungen sind im allgemeinen entsprechend geformte Moduli von den verschiedenen Modul-Typen erforderlich.
DESCRIPTION
The invention relates to a decision-resistant tank device, in particular for armored vehicles, as characterized in the preamble of claim 1, and a method for their production.
A armor device is known (DE-Ul-8 011 250), in which a plurality of oxide ceramic plates are arranged on a steel plate, which are bonded to one another and to the steel plate by means of epoxy resin.
The bonding of the individual oxide ceramic plates is very complex, and a secure hold of the individual plates is also not guaranteed. Replacing individual bombarded or damaged parts is also very complex. By
Shards of the oxide ceramic plates that were shot reduce the bullet resistance.
In a composite armor (DE-C3-1 952 759), in which on a supporting structure made of a light metal alloy glued together by an elastomer glue, platelets arranged next to each other and are elastically supported by vulcanization, this splitting of the shelling surface should result in a fragmentation larger Surface parts can be prevented.
For technological reasons, however, the glue layer between the neighboring platelets must be made relatively thin. A bullet hitting a tile can also damage adjacent tiles.
Replacing individual plates is very complex because of the vulcanized gluing to the supporting structure and to each other with the neighboring plates
Chipping of the ceramic fittings possible.
Also known is protection against projectiles, such as e.g., the features of the preamble of claim 1.
Rifle projectiles (DE-OS 2 344 222), which, however, is only designed as a piece of clothing for personal protection.
Here, the metallic base bodies are plate-shaped, mutually overlapping in pockets of a vest, whereby flexibility of the protection is required. For rigid protection against various types of projectiles, such as this If armored vehicles are required, such protective elements cannot be used due to insufficient rigidity and stopping power.
The object of the present invention is to provide a tank device of the type mentioned at the outset, and a method for its production, which avoids the disadvantages of the known tank devices, ensures better protection against multiple bombardment, enables damaged sections to be exchanged despite secure attachment, and yet a high stiffness and stopping effect of the armored device is achieved.
According to the invention, this is solved by the characterizing device features stated in claim 1 and by the method features characterizing in claim 28.
Further advantageous embodiments are characterized by the remaining claims.
The rigid body with a base plate and mutually connected, designed as a single module, results in a armor device that is very stiff against strong dynamic forces, which, due to the tightly enclosed arrangement of hard non-metal parts in chambers of the base body, offers a high level of protection against bombardment with force. and / or shaped charge bullets. Due to the consistent use of the modular system, the basic body, which is designed as a single module, can be easily replaced if damaged. In addition, the inherently rigid design of the individual modules ensures that if a subarea is damaged by bombardment, the adjacent chambers do not deform, as a result of which the non-metal parts are securely held in the chambers even after bombardment.
This is achieved in particular by the thickness of the metal wall above the non-metal parts, which corresponds to at least 5% of the total thickness of the base body.
The invention is illustrated in the accompanying drawings, for example, and described below.
Show it:
1 shows a cross section through part of a tank device,
2 shows a variant of FIG. 1,
3 shows a section along the line III-III of FIG. 2,
4 shows a variant of FIG. 3,
5 shows a perspective view of an embodiment variant of non-metal parts which can be inserted into the chambers,
6 shows a further embodiment variant of non-metal parts that can be inserted into the chambers, in cross section,
7 is a plan view of a structured surface of the non-metal parts,
Fig. 8 is a section along the line VIII-VIII of Fig. 7 and
9 shows a schematic illustration of the arrangement of a plurality of base bodies designed as individual modules or their weld seams with the base plate.
One or more metallic base bodies 1, designed as individual modules, together with a base plate 2, form the armored device.
The base plate 2 is preferably a steel or light metal armor plate, this e.g. can be the supporting outer skin of an armored vehicle.
The base body 1 is preferably made as a cuboid or rectangular cast block from a high-strength cast steel alloy, which e.g. may have the following composition: 0.01-0.25% by weight 70 carbon, 0.10-1.00% by weight 10 silicon, 0.10-1.00% by weight manganese, 8.00-15, 00 wt. - 10 chromium, 2.00 - 6.00 wt. - 10 nickel, 0.10 - 2.00 wt. - 10 molybdenum, under 0.08 wt. - 10 nitrogen, remainder iron and impurities due to melting.
The base body can also be made of other metals or their alloys, e.g. Malleable cast iron, spheroidal graphite cast iron, gray cast iron, light metal, titanium etc. and e.g. Made from rolled blocks with mechanical or electroerosive processing, as a forged part, as a welded part or as a sintered part.
The box-shaped, inherently rigid metallic base body 1 has chambers 3 which are accessible from the outside through an opening 7 (see FIGS. 3 and 4). The opening 7 is preferably outside the main bombardment direction according to arrow 22. In these chambers 3 hard non-metal parts 5 are inserted, which are made of mineral, preferably ceramic materials such as e.g. Aluminum oxide, zirconium oxide, boron nitride or other sintered materials are produced or contain these materials.
Sintered aluminum oxide is preferably used, which is an inexpensive, extra hard material.
As can be seen from Fig. 1, the circumferential gaps 9 between each wall 3a of the chamber 3 and the non-metal or ceramic part 5 are filled by means of a liquid, solidifying or hardenable material 6 of high toughness such as e.g. a plastic or an elastomer.
A two-component polyurethane plastic is preferably used for filling. Low-melting metals such as e.g. Wood's metal, tin, bismuth, lead, zinc or plastic foams, wax, etc. can be used. This lining of the chambers not only achieves the frictional connection between the non-metal parts 5 and the rigid metal base body 1 enclosing them on all sides in a box-like manner, but also dampens the shock waves.
The chambers 3 and correspondingly the non-metal parts 5 are preferably cuboid in shape, viewed in the direction of the arrow 22, preferably in the form of a regular polygon, such as e.g. a square, a rectangle, a triangle, etc. In the main bombardment direction according to arrow 22, the chambers 3 are covered by a metal wall 4, the thickness of which corresponds to at least 5% of the total thickness of the base body 1.
3 and 4, each chamber 3 is closed with its own cover 8, which is preferably a steel sheet or cast steel part of high strength and is firmly connected to the base body by welding.
As shown in FIG. 4 of the left-hand chamber, the chambers 3 can be made conically smaller in the direction of their opening 7, as a result of which conical intermediate spaces 9a are created which are filled with the material 6. This increases the supporting effect of the material 6 in the spaces between the walls 3a of the chamber 3 and the non-metal parts 5 and reduces the resulting forces on the cover 8 when a projectile enters a chamber. An anchoring of the non-metal parts in the chambers, which is also effective, can also be achieved can be achieved by rough surfaces or by attaching cams to the surfaces of the non-metal parts 5 and / or the chamber 3, a combination of this type of anchoring with the above-described conical anchoring in the chambers 3 being particularly advantageous.
As can be seen from FIG. 5, a plurality of cuboid or plate-shaped non-metal parts 5 a can be assembled to form a block 10 or glued together before they are inserted into a chamber 3. A very hard and tough adhesive or a plastic heat-resistant adhesive such as e.g. Silicone rubber can be used.
Between the individual layers of the non-metal parts 5a, intermediate layers 11 of a different material with possibly similar or the same thermal expansion coefficient as the non-metal parts can be inserted or glued.
These intermediate layers can e.g. made of steel, high-strength plastic, Keflar, aluminum or Invar-like alloys.
FIG. 6 shows an embodiment variant of a block 10, with chambers 12 filled with a gas, preferably air, which are formed by tubular spacers 13, being arranged between the non-metal parts 5a. Multiple chambers can be formed by concentrically arranging several spacers. Such blocks 10 can e.g. can be assembled according to arrow 22 for an optimized protection.
In addition, the interfaces of the non-metal parts 5, 5a facing the metal wall 4 and / or the bottom 14 of the chamber 3 can be provided with a structure 15 having depressions 16, as can be seen, for example, from FIGS. 7 and 8. It is also possible to arrange such a structure 15 on the bottom 14 of the chamber 3 and / or on the inside of the metal wall 4 and / or on the support surface 17 of the base body 1 facing the base plate 2.
Due to the structural design of the interfaces of the non-metal parts or the base body - which have depressions, it being possible to attach structures such as those e.g. used in anti-skid articles - when the pressure surge hits the elevated structural parts, a considerable part of its kinetic energy is destroyed by deformation of these structural parts and only a part reaches the non-metal parts or blocks as shock waves.
By reducing the peak values of the pressure surges already at the structured interface, the stress in the non-metal parts is reduced, so that their effectiveness is increased.
The structured interface also has the advantage that the shock waves are usually transmitted in different directions, which also reduces the voltage peaks.
If the structuring is also or only applied to the surfaces or interfaces which are not directly exposed to the impact, then the structure through the base body 1 or
the shock waves guided by non-metal parts 5, 5a are reflected on these structured surfaces with different directions or in diffuse form, as a result of which the pressure peaks are also reduced.
Between the base plate 2 and the individual modules 1 and / or between the individual modules with one another, as can be seen from FIG. 2 on the left, a shock wave damping and / or reflecting material layer 19 e.g. made of soft metal, plastic, etc.
A division of the armor surface forming protection against projectiles into small partial areas with intermediate webs 18 arranged between the chamber 3 results in the advantage that usually only one or two chambers 3 are damaged when the projectile acts. The size of the area F in the main bombardment direction of a non-metal part 5 can be in a range between 1 cm2 and 1000 cm2.
The thickness of the intermediate webs 18 between the individual chambers 3 can be between 2 mm and 50 mm.
From FIGS. 1 to 4 it can be seen that the base bodies 1 designed as individual moduli and provided with the non-metal parts 5 are arranged next to one another on the base plate 2 and are connected to the base plate 2 and to one another by welding along the edges of the base body.
For larger areas, different weld seam combinations for mutual connection of the base body 1 with the base plate 2 and with one another are possible, FIG. 9 showing an optimized arrangement.
Starting from a base body 1 a arranged in the middle and welded onto the base plate 2 with four longitudinal edges, the base bodies 1 b are welded in a cross shape, each with three longitudinal edges. In between, the remaining base bodies lc are welded onto the base plate with two longitudinal edges each. The lines 20 each show the weld seams or the welded longitudinal edges.
The cross-shaped course of the base body 1b does not have to be at a right angle, as shown, an arrangement with a 450 angle can also be selected.
With this arrangement, each base body is welded along at least two edges to the base plate and to the next adjacent base body, the latter welding in each case running along a horizontal and a vertical edge.
If two or more layers of such individual modules are arranged on the base plate, the welded connection in the upper layers can also be carried out as described in relation to FIG. 9.
Due to the mutual welding of the box-shaped, rigid body, a torsionally rigid, rigid, transverse and longitudinally rigid armor device is created, whereby damage to the non-metal parts and basic body adjacent to the bullet point is largely avoided.
An additional hold of the base body 1 on the base plate 2 is achieved if holding elements 21 are arranged at least on the edge of the base plate 2 in accordance with the example in FIG. 1, which provide additional security against lifting and / or displacement of the base body.
To achieve an optimal protective effect of the bulletproof armor device, the metallic volume of all base bodies (1) with the covers (8) should be more than 40% of the volume of the entire armor device.
If the base body is made of a steel alloy, the specific weight of the entire armored device should advantageously be greater than 5 kg / dm3. For light vehicles, the individual moduli can be produced from a high-strength aluminum alloy, the specific weight of the entire armored device advantageously being greater than 3 kg / dm3.
In the embodiment variant shown in FIG. 1, the material thickness between the chamber and the peripheral wall is the same everywhere and also corresponds to the thickness of the intermediate webs 18. This makes it possible to manage with only one embodiment variant of the individual modules.
As can be seen from FIG. 2, however, in order to save weight on the bullet-proof armor device, the wall thickness A on the side of abutting individual moduli can be chosen to be thinner, preferably only half as thick, as the wall thickness B of the outer walls or the intermediate webs 18.
In order not to be influenced by the previous fastening of the covers 8 in the openings 7 of the chambers 3 - after previously filling the non-metal parts 5, 10 - and the base body 1 with one another and with the base plate 2, preferably by welded connections, an optimal non-positive connection of the non-metal parts 5, 10 To achieve in the chambers 3 with the metal body 1 enclosing these non-metal parts on all sides and thereby to achieve the highest possible effectiveness of the non-metal parts 5, 10 as erosion bodies against penetrating projectiles, the spaces 9 between the non-metal parts 5, 10 and the walls 3 a of the chambers 3 are preferred only after the armor device has been assembled using a material, preferably a hardenable material of high toughness 6, preferably a two-component polyurethane.
A prerequisite for an optimal frictional connection between the non-metal parts and the base body 1 comprising them is the complete and largely bubble-free filling of the spaces 9 in the chambers 3, which is achieved by closable filling and venting channels 23. The filling channels are formed by preferably opposite openings 23a and 23b, which are usually arranged in the covers 8 and the intermediate webs 18 of the base body 1, so that all the chambers 3 in a row can be filled by a plurality of base bodies 1 through a closable opening 23a. Lockable ventilation channels 23c (see FIG. 1) ensure the escape of the gas present in the chambers 3 and channels 23, so that a bubble-free filling is achieved.
When using a two-component polyurethane plastic, its expansion during the curing process reliably achieves a non-positive and positive connection of the non-metal parts to the chamber walls of the base body.
Compliance with the required equal or different distances between the non-metal parts 5 or the blocks 10 and the walls 3a of the chambers 3 is ensured by attaching spacers 24 to the non-metal parts 5, 10, which are preferably designed as round plates.
A modular composite armor can be adapted to the different shapes required for an object and to the differently desired protective effect against a wide variety of projectiles, with N different types of individual moduli being used for N different types of threats.
In most cases, protection against kinetic energy such as e.g. in the case of balancing and squeezing projectiles and in the event of blasting, and protection against thermal energy as occurs in the case of shaped charge projectiles.
For the former protective effect, a Modulityp A as described above is required.
A Modulityp B is required to protect against shaped charge bullets.
Such module types B are e.g. described in detail in international patent application No. WO 83/03298 with the title: armor device and method for its production.
The moduli are preferably designed as square, rectangular, hexagonal or even triangular plates and have a three-dimensional link between them. The connection with each other and the attachment to the base plate, which e.g. is formed by the outer skin of an armored vehicle, should advantageously be designed so that easy removal of the moduli e.g. when replacing damaged modules or when converting to a predominantly different type of protection is possible with simple means. The moduli can also be arranged in two or more levels one above the other, advantageously only one modulus type being used in each level.
To protect against neutron bombardment, another Modulityp C can be used with the armored device, which e.g. Has cavities that are filled with heavy water.
So that all types of modules can be arranged or exchanged as desired, they should be designed as a modular system. For special surface shapes, edges, corners and roundings, correspondingly shaped moduli of the various module types are generally required.