DE102005019455A1 - Beschussfestes Lagenpaket - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein beschussfestes Lagenpaket mit zumindest einer Lage (20) aus einem biegeschlaffen Fasermaterial und zumindest einer Lage (30) aus einem beschichteten Fasermaterial, bei dem zwischen der Lage (30) aus dem beschichteten Fasermaterial und der Lage (20) aus dem biegeschlaffen Fasermaterial ein Abstandselement (40) angeordnet ist.
Description
- Die Erfindung betrifft ein beschussfestes Lagenpaket sowie eine Schutzkleidung oder Schutzeinrichtung aus einem solchen Lagenpaket. Insbesondere ist ein solches Lagenpaket zur Verwendung bei militärischer Schutzbekleidung sowie als Zusatzausstattung in Fahrzeugen geeignet.
- Aus der
DE 198 32 255 A1 ist ein Leichtpanzerungselement aus mehreren beschusshemmenden Lagen bekannt, bei dem mehrere Faserverbundschichten aus einem Carbon-Faser-Gewebe und mehrere Faserverbundschichten aus Aramidfasergewebe übereinander gelegt und miteinander durch Bindemittel auf duroplastischer oder thermoplastischer Basis verbunden sind. Die Gewebeschichten liegen unmittelbar aufeinander auf und bilden nach der Einbindung in die thermoplastische oder duroplastische Matrix einen starren Gegenstand aus. - Nachteilig an dieser Annordnung sind das relativ hohe Gewicht aufgrund der hohen Dichte sowie die nicht optimale Ausnutzung der Materialeigenschaften der jeweiligen Fasermaterialien.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beseitigen und ein effektiveres, beschussfestes Lagenpaket bereitzustellen.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein beschussfestes Lagenpakt mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
- Das beschussfeste Lagenpaket sieht zumindest eine Lage aus einem biegeschlaffen Fasermaterial und zumindest eine Lage aus einem beschichteten Fasermaterial vor, wobei zwischen beiden Lagen zumindest ein Abstandselement angeordnet ist. Das biegeschlaffe Fasermaterial bzw. die zumindest eine Lage aus biegeschlaffem Fasermaterial ist ein sogenanntes weichballistisches Element, das sich bei Aufprall eines Geschosses verformen kann. Die Lage aus dem beschichteten Fasermaterial ist ein sogenanntes hartballistisches Element, das biegeweiche bis harte Eigenschaften aufweist und zuverlässig eine Durchdringung durch ein Geschoss verhindert. Das Abstandselement dient dazu, genug Raum bereitzustellen, damit sich das weichballistische Element, also die Lage aus dem biegeschlaffen Fasermaterial, verformen kann, so dass sich die Energie des Geschosses durch die Verformung des biegeschlaffen Fasermaterials umwandeln kann. Es wird quasi eine Knautschzone bereitgestellt, bevor das Geschoss auf die hartballistische Schicht auftrifft, die ein Durchdringen des Geschosses oder sonstiger, auftreffender Gegenstände verhindert. Durch das Abstandselement wird das Gesamtflächengewicht des Lagenpaketes reduziert, so dass bei einem effektiven Schutz gleichzeitig der Tragekomfort einer Schutzkleidung aus einem solchen Lagenpaket erhöht bzw. das Gewicht des Bauteiles, an oder in dem das Lagenpaket angebracht wird, nur geringfügig erhöht wird.
- Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mehrere Lagen aus biegeschlaffem Fasermaterial vorgesehen sind, wobei zwischen diesen Lagen jeweils ein Abstandselement angeordnet ist, um den Knautschzoneneffekt zu verstärken.
- Sowohl die Lage aus einem biegeschlaffen Fasermaterial als auch die Lage aus einem beschichteten Fasermaterial besteht aus einem Gewebe, Gewirke, Fasergelege oder einer Filamentkonstruktion, wobei bei der Lage aus beschichtetem Fasermaterial diese in einem duroplastischen oder thermoplastischen Matrixsystem eingebunden sind. Dieses Matrixsystem bewirkt die Formstabilität der Lage aus beschichtetem Fasermaterial und verhindert zusätzlich die Durchdringung durch ein Geschoss.
- Das Fasermaterial besteht bevorzugt aus organischen oder anorganischen Fasern, insbesondere Aramid-, Polyethylen-, Glas- und/oder Basaltfasern, die einzeln oder in Kombination miteinander zu einem Gewebe, Gewirke oder einer Filamentkonstruktion gefügt sein können.
- Das Abstandselement kann aus einem Abstandsgewirk, einem Schaumstoff oder einer Gitterstruktur bestehen, über das sichergestellt wird, dass ein ausreichender Abstand zwischen den verschiedenen Fasermateriallagen besteht und aufrechterhalten bleibt.
- Das Abstandselement kann vollflächig an zumindest einer Lage Fasermaterial befestigt sein, zwischen denen es angeordnet ist, um einerseits eine gewisse Flexibilität der Lagen untereinander zu bewirken und andererseits eine feste Zuordnung des Abstandselementes zu einer Fasermateriallage zu gewährleisten.
- Alternativ dazu kann das Abstandselement punktuell an zumindest einer Lage des Fasermaterials, zwischen denen das Abstandselement angeordnet ist, befestigt sein, beispielsweise aufgeklebt oder aufgenäht oder mit dem Fasermaterial verschweißt. Sofern es sich bei dem Abstandselement um ein Abstandsgewirk handelt, kann dieses auch aus hochfesten Fasern, wie die Lagen aus Fasermaterial, bestehen.
- Damit ein hinreichender Abbau kinetischer Energie bei einem Auftreffen eines Geschosses erfolgen kann, ist vorgesehen, dass die weichballistischen Elemente, also die Lagen aus dem biegeschlaffen Fasermaterial sowie die Abstandselemente bzw. das Abstandselement in Richtung auf das zu erwartende Geschoss ausgerichtet sind, also nach außen angeordnet sind, während das hartballistische Element, also die Lage aus beschichtetem Fasermaterial innen angeordnet ist, um den Durchtritt des Geschosses zu verhindern. Durch diese Anordnung kann die hartballistische Lage entsprechend schwächer dimensioniert werden, da die kinetische Energie des Geschosses bereits umgewandelt wurde.
- Um den Tagekomfort bei der Verwendung des Lagenpaketes als Schutzbekleidung zu verbessern, sind in der dem Körper zugewandten, hartballistischen Lage Öffnungen vorgesehen, durch die Wasserdampf hindurchtreten kann. Die von dem Körper erwärmte und angefeuchtete Luft kann dann durch den Zwischenraum zwischen der hartballistischen und der weichballistischen Lage aufsteigen, so dass ein Luftaustausch stattfinden kann. Die erwärmte Luft kann durch das Abstandsgewirk oder die Gitterstruktur abgeführt werden, wodurch eine Belüftung bewirkt wird.
- Nachfolgend werden Beispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutet. Es zeigen:
-
1 die prinzipielle Anordnung der Elemente eines Lagenpaketes; sowie -
2 eine Variante gemäß1 . - In der
1 ist in einer Querschnittsdarstellung eine prinzipielle Anordnung eines beschussfesten Lagenpaketes1 gezeigt, auf dessen einem Geschoss10 zugewandter Seite eine Lage20 aus einem Fasermaterial aus Aramid-, Polyethylen-, Glas- oder Basaltfasern, die zu einem Gewebe, Gewirke, Fasergelege oder einer Filamentkonstruktion angeordnet sind, angeordnet ist. Das Fasermaterial der ersten Lage20 ist in der Regel ohne Beschichtung als eine weichballistische Lage ausgeführt, da das jeweilige Fasermaterial so die höchste mechanische Leistungsfähigkeit aufweist. Bei Auftreffen des Geschosses10 auf die weichballistische Lage20 verformt sich diese Lage20 und wandelt die kinetische Energie des Geschosses10 in Verformungsenergie um. Hinter der ersten Lage20 ist ein Abstandselement40 aus einem Abstandsgewirk, einem Schaumstoff oder einer anderen mechanischen Konstruktion oder Kombination dieser Elemente angeordnet, um sicherzustellen, dass ein ausreichender Abstand zwischen der weichballistischen Lage20 und einer dem zu schützenden Objekt zugewandten hartballistischen Lage30 sicherzustellen. Diese Lage30 besteht ebenfalls aus einem Fasermaterial aus den oben genannten Materialien, die in einer thermoplastischen oder duroplastischen Matrix eingebunden sind und ein biegeweiches bis hartes Bauteil ausbilden, je nachdem, für welche Beschussfestigkeit das Lagenpaket1 ausgebildet sein soll. - Trifft nun das Geschoss
10 auf das Lagenpaket1 , verformt sich das weichballistische Element20 in Richtung auf das hartballistische Element30 , wobei die kinetische Energie des Geschosses10 durch die Verformung des weichballistischen Elementes20 und des Abstandselementes40 größtenteils absorbiert wird. Das hartballistische Element30 verhindert dann das Durchdringen des Geschosses10 durch den steife ren und härteren Aufbau durch die in die Kunststoffmatrix eingebetteten anorganischen oder organischen Fasern. - Weichballistische Elemente
20 sind besonders gut als ein Splitterschutz vor schnell fliegenden Fragmenten geeignet, während hartballistische Elemente30 einen guten Schutz vor größeren, schwereren Geschossen bieten. Das erfindungsgemäße Lagenpaket1 bietet eine gute Kombination der Vorteile der jeweiligen Schutzeinrichtungen bzw. Panzerungen. - Eine Variante der Erfindung ist in der
2 dargestellt, bei der mehrere weichballistische Fasermateriallagen20 ,21 ,22 vor der hartballistischen Fasermateriallage30 angeordnet sind. Zwischen den unbeschichteten, biegeschlaffen Fasermateriallagen20 ,21 ,22 sind ebenfalls Abstandselemente41 ,42 angeordnet; zwischen der in Aufprallrichtung des Geschosses10 gesehenen letzten Lage20 und der beschichteten Fasermateriallage30 ist ebenfalls ein Abstandselement40 angeordnet. Eine solche Anordnung ist zur Aufnahme größerer Geschossenergien vorgesehen und bietet einen verbesserten Schutz, da die Geschossenergie über mehrere Fasermateriallagen20 ,21 ,22 und Abstandselemente40 ,41 ,42 absorbiert werden kann. - Durch die Abstandselemente
40 ,41 ,42 wird der Abstand zwischen den eher weichen Fasermateriallagen20 ,21 ,22 sowie den harten, beschichteten Fasern der hartballistischen Faserlage30 sichergestellt. Ein solches, beschussfestes Lagenpaket1 kann als Element in Schutzkleidungen sowie Kraftfahrzeugpanzerungen eingesetzt werden. - Um die Beschussfestigkeit weiter zu erhöhen, können auch mehrere Lagen
30 aus einem beschichteten Fasermaterial hintereinander angeordnet sein, gegebenenfalls durch ein Abstandselement voneinander beabstandet.
Claims (11)
- Beschussfestes Lagenpaket (
1 ) mit zumindest einer Lage (20 ) aus einem biegeschlaffen Fasermaterial und zumindest einer Lage (30 ) aus einem beschichteten Fasermaterial, bei dem zwischen der Lage (30 ) aus dem beschichteten Fasermaterial und der Lage (20 ) aus dem biegeschlaffen Fasermaterial zumindest ein Abstandselement (40 ) angeordnet ist. - Lagenpaket nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Lagen (
20 ,21 ,22 ) aus biegeschlaffem Fasermaterial vorgesehen sind und zwischen den Lagen (20 ,21 ,22 ) aus biegeschlaffem Fasermaterial jeweils ein Abstandselement (41 ,42 ) angeordnet ist. - Lagenpaket nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die biegeschlaffe Lage (
20 ,21 ,22 ) aus einem Gewebe, Gewirke, Fasergelege oder einer Filamentkonstruktion besteht. - Lagenpaket nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage (
30 ) aus beschichtetem Fasermaterial aus einem Gewebe, Gewirke, Fasergelege oder einer Filamentkonstruktion besteht, das in einem duroplastischen oder thermoplastischen Matrixsystem eingebunden ist. - Lagenpaket nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial aus organischen oder anorganischen Fasern, insbesondere Aramid-, Polyethylen-, Glas- und/oder Basaltfasern besteht.
- Lagenpaket nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (
40 ,41 ,42 ) aus einem Abstandsgewirk, einem Schaumstoff und/oder einer Gitterstruktur besteht. - Lagenpaket nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (
40 ,41 ,42 ) vollflächig an zumindest einer Lage des Fasermaterials (20 ,21 ,22 ,30 ) befestigt ist. - Lagenpaket nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (
40 ,41 ,42 ) punktuell an zumindest einer Lage des Fasermaterials (20 ,21 ,22 ,30 ) befestigt ist. - Lagenpaket nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Lage (
20 ,21 ,22 ) aus biegeschlaffem Fasermaterial einem zu erwartenden Geschoss (10 ) zugewandt angeordnet ist. - Lagenpaket nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der hartballistischen Lage Öffnungen ausgebildet sind.
- Schutzkleidung oder Schutzeinrichtung aus einem Lagenpaket nach einem der voranstehenden Ansprüche.
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