DE10104585A1 - Schutzelement gegen ballistische Einwirkungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schutzelement gegen ballistische Einwirkungen.

Es ist bekannt, beispielsweise in Fahrzeugen relativ steife, plattenförmige Schutzelemente als Panzerung vorzusehen, die meist fest mit der Fahrzeugwand verbunden werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein flexibles Schutzelement zu schaffen, das wie eine Plane verwendet werden kann und Schutz gegen Splittereinwirkung, insbesondere gegen Gasschlag von detonierenden Sprengkörpern und auch gegen Geschoßeinschlag bietet.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch einen deckenartigen Aufbau aus hochfe­ sten Fasern, in dem mit Hohlkörpern gefüllte Kammern ausgebildet sind.

Bei Gasschlag durch explodierende Sprengkörper werden die Hohlkörper in dem deckenarti­ gen Aufbau zerstört, wodurch die in den Hohlkörpern eingeschlossene Luft freigegeben wird, die als ideales Dämpfungsmittel für den Druckabbau dient. Das deckenartige Schutzelement reagiert flexibel bei Gasschlag oder Splittereinwirkung, so daß im Gegensatz zu starren Schutzelementen Energie dadurch abgebaut wird, daß die Fläche des Schutzelementes aus­ weichen kann. Dadurch werden durch den im Schutzelement aufgebauten Druck nicht wie bei starren Elementen nur Schubspannungen erzeugt, vielmehr wird durch die Formänderung ein Teil der Schubspannung in Zugspannungen umgesetzt, die von hochfesten Fasern bzw. Faser­ geweben besonders gut aufgenommen werden können.

Ein derartiges Schutzelement kann als Schutzdecke nach Art einer Plane ausgebildet werden oder es können mehrere kleinere Schutzelemente zu einer großflächigen Schutzdecke mittels Verbindungselementen zusammengesetzt werden, wodurch sich vielfältige Einsatzmöglich­ keiten ergeben.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnun­ gen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen deckenartigen Aufbau mit Kammern,

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Schutzelement nach Fig. 1,

Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform eines deckenartigen Aufbaus,

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform,

Fig. 5 in schematischer Darstellung die Wirkungsweise des Schutzelementes bei Gas­ schlag,

Fig. 6 im Querschnitt schematisch eine weitere Ausführungsform des deckenartigen Auf­ baus, und

Fig. 7 verschiedene Verwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Schutzelemen­ tes.

Fig. 1 zeigt im Querschnitt ein Schutzelement 1 aus zwei Matten 2, die nach Art einer Stepp­ decke mit sich kreuzenden Verbindungslinien 3, die durch Nähte ausgebildet sein können, so miteinander verbunden sind, daß sich beispielsweise rechteckige Kammern 4 bilden. Diese Kammern 4 sind mit Hohlkörpern 5 derart aufgefüllt, daß sich eine kissenartige Aufwölbung der einzelnen Kammern 4 ergibt, wie dies Fig. 1 schematisch zeigt.

An den Rändern des etwa rechteckigen Schutzelementes 1 sind in Fig. 2 Verbindungsele­ mente 6 ausgebildet, mit denen ein kleineres Schutzelement 1 mit weiteren Schutzelementen zu einer größeren Schutzdecke verbunden werden kann. Bei dem in den Fig. 1 und 2 wieder­ gegebenen Ausführungsbeispiel weist das Schutzelement beispielsweise neun Kammern auf. Die Verbindungselemente 6 werden zweckmäßigerweise so ausgestaltet, daß sich die Ränder der einzelnen Schutzelemente 1 überlappen. Beispielsweise können drehknopfförmige Ver­ bindungselemente längs der Ränder eines Schutzelementes vorgesehen werden, die in Ösen längs des Randes eines benachbarten Schutzelementes eingreifen. Es können auch hakenför­ mige Verbindungselemente vorgesehen werden.

Die Verbindungselemente 6 werden zweckmäßigerweise entsprechend fest ausgebildet, so daß bei Einwirkung beispielsweise von Gasschlag die Schutzelemente nicht voneinander ge­ trennt werden können. Um ein Ausreißen von beispielsweise hakenförmigen Verbindungs­ elementen zu verhindern, können die Ränder der Matten durch eingewebte hochfeste Fasern bzw. Faserbänder verstärkt werden, die die erhöhte Zugbelastung bei Gasschlag aufnehmen können. Als hakenförmige Verbindungselemente können beispielsweise Karabinerhaken oder dergleichen vorgesehen werden.

Die Matten 2 bestehen aus hochfesten Fasern, vorzugsweise aus mehreren Lagen von Gewe­ ben aus solchen Fasern, wie beispielsweise Aramidfasern. Vorzugsweise werden die Matten 2 bzw. die die Matten bildenden Fasern und Gewebe aus einem nicht brennbaren Material aus­ gebildet oder durch eine entsprechende Behandlung nicht brennbar gemacht.

Die Hohlkörper 5 können aus Glas, Kunststoff, Metall, Keramik oder einem Verbundmaterial ausgebildet sein.

Die Hohlkörper 5 sind zweckmäßigerweise als Hohlkugeln ausgebildet, deren Wandstärke so gewählt ist, daß sie der rauhen Handhabung, z. B. in der Truppe, standhalten und bei Gas- - schlag durch explodierende Sprengkörper zerplatzen, um das eingeschlossene Gas, insbeson­ dere Luft, freizugeben. Hierfür können an den Hohlkörpern auch Sollbruchstellen z. B. - in Form von Materialschwächungen ausgebildet werden, damit die Hohlkörper bei einem vorge­ gebenen Druck zerplatzen.

Die einzelnen Kammern 4 werden zweckmäßigerweise mit einer dichten Packung von Hohl­ körpern S gefüllt, so daß die Kammern kugelförmig aufgewölbt werden. Hierfür werden die Kammern zweckmäßigerweise quadratisch, rechteckig oder rautenförmig ausgebildet, um eine entsprechende Kissenbildung zu ermöglichen. Dadurch kann bei Gasschlag in einer er­ sten Phase das Schutzelement 1 über die kugeligen Kammern 4 auf der Unterlage abrollen, wie dies Fig. 5a zeigt, wodurch die untere Matte 2 verstärkt auf Zug belastet wird. Dies kommt der maximalen Belastbarkeit der hochfesten Fasern, aus denen die Matten bestehen, entgegen. Bei zunehmendem Druck werden in einer zweiten Phase (Fig. 5b) die Hohlkörper 5 zerstört und es wird die darin eingeschlossene Luft freigegeben, die ein wirksames Dämp­ fungsmittel für den Druckabbau bildet.

Die Verbindung zwischen den beiden Matten 2 kann auch punktförmig oder in Form von kur­ zen Nahtabschnitten ausgebildet sein, so daß sich ineinander übergehende, mit Hohlkugeln gefüllte Kammern ergeben.

Insbesondere die sich auf der Bedrohungsseite befindende Matte 2 kann den Anforderungen gegenüber Splitterschutz verstärkt ausgelegt werden. So kann z. B. eine dünnere Matte 2 am Schutzobjekt und eine dickere Matte 2 auf der Bedrohungsseite vorgesehen werden, um die hohe Dehnfähigkeit der dünneren Matte bei Gasschlag und den Splitterschutz der dickeren Matte auszunutzen. Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform mit einer dickeren oder doppelten Matte 2' auf der Bedrohungsseite, wobei die Kammern 4 des Schutzelementes etwa halbku­ gelförmig in Richtung auf das Schutzobjekt durch die Hohlkörperfühlung aufgewölbt sind.

Bei dieser Ausführungsform nach Fig. 3 kann auf der Bedrohungsseite eine doppellagige Matte so ausgebildet werden, daß sich Taschen bilden, in die Splitterschutzplatten eingescho­ ben werden können, um bei Gasschlag eine höhere Dämpfung zu erhalten.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Schutzelement aus zwei aneinanderliegenden Decken mit jeweils etwa halbkugelförmigen Kammern 4 ausgebildet ist. Auch bei dieser Aus­ führungsform kann zwischen gegenüberliegende halbkugelförmige Kammern jeweils eine Splitterschutzplatte eingeschoben werden.

Fig. 6 zeigt schematisch im Querschnitt ein Schutzelement, bei dem durch dreidimensionales Weben einer Matte aus hochfesten Fasern Kammern 4 ausgebildet werden, die mit Hohlkör­ pern, insbesondere Hohlkugeln, gefüllt werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwischen den Deckmatten 2 die Kammern 4 durch einen wellenförmigen Verlauf einer dazwischen liegenden Matte bzw. Faserlage 8 ausgebildet. Der Abstand der beiden Deck­ schichten 2 kann vorgegeben werden, wobei je nach Art des Webvorganges entsprechende Hohlräume in dem dreidimensional gewebten Schutzelement vorgesehen werden, die mit Hohlkörpern aufgefüllt werden können.

Die beschriebenen Ausführungsformen von Schutzelementen können jeweils so ausgebildet werden, daß sie auch Schutz gegen Infanteriemunition bieten, insbesondere wenn Schutzplat­ ten 7 vorgesehen werden.

Durch die Verbindung einzelner kleinerer Schutzelemente zu einer großflächigen Schutzdec­ ke können beliebige Fahrzeugstrukturen, Aufbauten, Container, Schutzbauten oder sonstige schutzwürdige Geräte wirksam geschützt werden. Die Anpassung an die jeweilig erforderli­ chen Formen erfolgt durch Zusammensetzen einzelner Schutzelemente, die mittels der Verbindungselemente 6 miteinander verbunden werden. Fig. 7 zeigt schematisch Verwendungs­ beispiele. Nach Fig. 7a ist eine erfindungsgemäße Schutzdecke über ein Tankfahrzeug gelegt. In gleicher Weise kann auch ein Personentransporter mit aufsitzenden Personen während der Fahrt mit einer Schutzdecke nach der Erfindung zusätzlich zu oder anstelle einer üblichen Plane abgedeckt werden. Dabei können je nach Bedrohung auch mehrere solche Schutzdec­ ken übereinandergelegt werden. Fig. 7b zeigt einen durch eine solche Schutzdecke abgedeck­ ten Container und Fig. 7c zeigt die Abdeckung einer Stellung mit einem zwischen den zu­ sammengesetzten Schutzelementen vorgesehenen Ausschnitt 9.

Bei einer Beschädigung einzelner Schutzelemente in einer zusammengesetzten Schutzdecke können die beschädigten Elemente mittels der Verbindungselemente 6 ausgewechselt werden, ohne daß die gesamte Schutzdecke ersetzt werden muß.

Anstelle der in die Hohlräume bzw. Kammern eines Aufbaus aus hochfesten Fasern einge­ brachten Hohlkugeln können auch Formkörper aus geschäumtem Kunststoff oder geschäum­ tem Metall in diese Hohlräume eingebracht werden.

Weiterhin ist es möglich, Hohlkugeln und solche geschäumte Formkörper gemischt in die Hohlräume einzubringen.

Weiterhin können sowohl die Hohlkugeln als auch die Formkörper unterschiedliche Durch­ messer haben, beispielsweise um eine relativ dichte Packung aus größeren Hohlkugeln und/oder geschäumten Formkörpern und kleineren Hohlkugeln und/oder geschäumten Form­ körpern zu erhalten.

Nach einer anderen Ausgestaltung kann in eine Füllung aus Hohlkugeln und/oder geschäum­ ten Formkörpern zusätzlich Schaum in die Hohlräume bzw. Kammern des Aufbaus einge­ bracht werden, um die Hohlkörper in den Kammern in Schaum einzubetten.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Aufbau aus hochfesten Fasern mit Hohlräumen bzw. Kammern vorgesehen, bei dem die Kammern mit Schaum aus Kunststoff oder Metall gefüllt sind. Vorzugsweise weist hierbei ein solcher einzelner Formhohlkörper große Lufteinschlüsse auf.

Claims (15)

1. Schutzelement in Form eines flexiblen deckenartigen Aufbaus aus hochfesten Fasern, in dem Hohlräume bzw. Kammern (4) ausgebildet sind, die mit wenigstens einem Hohlkörper (5) gefüllt sind.

2. Schutzelement nach Anspruch 1, bei dem zwischen wenigstens zwei Matten (2) aus hochfesten Fasern bzw. Fasergeweben Kammern (4) ausgebildet sind, die mit dem wenigstens einen Hohlkörper (5) gefüllt sind.

3. Schutzelement nach Anspruch 2, wobei zwei Matten (2) nach Art einer Steppdecke derart miteinander verbunden sind, daß sich kissenförmige Kammern (4) bilden.

4. Schutzelement nach Anspruch 2, wobei durch dreidimensionales Weben einer Matte Kammern bzw. Hohlräume (4) in der Matte ausgebildet sind, die mit dem wenigstens einen Hohlkörper (5) gefüllt sind.

5. Schutzelement nach den vorhergehenden Ansprüchen, wobei die Kammern (4) eine halbkugelförmige oder annähernd kugelförmige Form haben.

6. Schutzelement nach den vorhergehenden Ansprüchen, wobei die Hohlkörper (5) in der Form von Hohlkugeln (5) ausgebildet sind.

7. Schutzelement nach den Ansprüchen 1 bis 5, wobei die Hohlkörper (5) als geschäumte Formkörper ausgebildet sind, die aus Metall oder Kunststoff bestehen.

8. Schutzelement nach den Ansprüchen 6 und 7, wobei die Hohlkörper (5) unterschiedli­ che Durchmesser aufweisen.

9. Schutzelement nach den Ansprüchen 6 bis 8, wobei die Hohlkörper (5) in den Kam­ mern (4) in einem Schaumstoffmaterial eingebettet sind.

10. Schutzelement nach Anspruch 1, wobei die Kammern (4) mit einem Schaumstoffmate­ rial aus Kunststoff oder Metall gefüllt sind.

11. Schutzelement nach den vorhergehenden Ansprüchen, wobei das in die Kammern ein­ gebrachte Schaumstoffmaterial große Lufteinschlüsse aufweist.

12. Schutzelement nach den vorhergehenden Ansprüchen, wobei die Matten (2) aus meh­ reren Gewebelagen ausgebildet sind.

13. Schutzelement nach den vorhergehenden Ansprüchen, wobei auf der Bedrohungsseite eine dickere Matte (2) oder eine Doppellage von Matten (2) vorgesehen ist.

14. Schutzelement nach den vorhergehenden Ansprüchen, wobei in dem deckenartigen Aufbau Splitterplatten (7) eingesetzt sind.

15. Schutzelement nach den vorhergehenden Ansprüchen, wobei an den Rändern des Schutzelementes Verbindungselemente (6) ausgebildet sind, mittels denen mehrere Schutzelemente zu einer großflächigen Schutzdecke miteinander verbunden werden können.