DE102009057052B4 - Bulk material and protective module containing such material for protection against military threats - Google Patents
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Abstract
Ein aus einer Vielzahl von schockdämpfenden Einzelelementen bestehendes schüttgutförmiges Material, gekennzeichnet durch seine Verwendung in Form eines Schüttgutes als Schutzmaterial an Fahrzeugen und Objekten zum Schutz gegen militärische Bedrohungen, insbesondere durch Hohlladungen, Minen oder Impact-Geschosse. Das schüttgutförmige Material (2) kann zur Bildung eines Schutzmoduls zum Schutz von Fahrzeugen und Objekten gegen militärische Bedrohungen in ein Gehäuse (1) eingeschüttet sein.A bulk material consisting of a multitude of shock-absorbing individual elements, characterized by its use in the form of a bulk material as protective material on vehicles and objects for protection against military threats, in particular from shaped charges, mines or impact projectiles. The bulk material (2) can be poured into a housing (1) to form a protective module for protecting vehicles and objects against military threats.
Description
Die Erfindung betrifft ein aus einer Vielzahl von schockdämpfenden Einzelelementen bestehendes schüttgutförmiges Material sowie ein derartiges Material enthaltendes Schutzmodul zum Schutz von Fahrzeugen und Objekten gegen militärische Bedrohungen.The invention relates to a bulk material consisting of a plurality of shock-absorbing individual elements as well as a protective module containing such a material for protecting vehicles and objects against military threats.
Es ist bekannt, Fahrzeuge und Objekte gegen militärische Bedrohungen, beispielsweise Hohlladungen, Minen oder Impact-Geschosse durch Schutzmodule und Panzerplatten zu schützen.It is known to protect vehicles and objects against military threats, such as shaped charges, mines or impact missiles by protective modules and armor plates.
Ein derartiges Schutzmodul ist zum Beispiel in
Eine Verbundpanzerplatte zum Schutz von Fahrzeugen oder Gebäuden vor panzerbrechenden Geschossen mit hoher kinetischer Energie ist z. B. in
All diese Schutzvorrichtungen haben den Nachteil, dass ihre Herstellung relativ aufwendig ist und dass sie nur schwer an kompliziertere Strukturen an oder in Fahrzeugen oder Gebäuden anpassbar sind.All of these protective devices have the disadvantage that their production is relatively complicated and that they are difficult to adapt to more complicated structures on or in vehicles or buildings.
Die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schüttgutpanzerung derart auszugestalten, dass sie bei guter Schutzwirkung ein geringeres Gewicht aufweist.The invention has for its object to design a bulk material armor such that it has a lower weight with good protection.
Die Erfindung geht von einem schüttgutförmigen Material aus, das aus einer Vielzahl von schockdämpfenden Einzelelementen besteht. Die Dämpfungseigenschaften von Schüttgut sind grundsätzlich bekannt und werden zum Beispiel bei Verpackungen zum Schutz empfindlicher Gegenstände oder Geräte beim Transport eingesetzt.The invention is based on a bulk material which consists of a plurality of shock-absorbing individual elements. The damping properties of bulk material are known in principle and are used, for example, in packaging for the protection of sensitive objects or devices during transport.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass ein Material in Form eines Schüttgutes als Schutzmaterial an Fahrzeugen und Objekten zum Schutz gegen militärische Bedrohungen insbesondere durch Hohlladungen, Minen oder Impact-Geschosse verwendet werden kann, da es sich infolge seiner Flexibilität als Schüttgut leicht an kompliziertere Formen anpassen lässt.A basic idea of the invention is that a material in the form of a bulk material can be used as a protective material on vehicles and objects for protection against military threats, in particular by shaped charges, mines or impact projectiles, since it easily becomes more complicated due to its flexibility as bulk material can be adjusted.
Die Einzelelemente des schüttgutförmigen Materials können sehr unterschiedliche erfindungsgemäße räumliche Strukturen besitzen. So weist bei einer ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung jedes Einzelelement mindestens zwei miteinander verbundene, im Wesentlichen als dünne, ebene Platten ausgebildete Teilelemente auf, wobei jeweils mindestens zwei dieser Platten in unterschiedlichen, sich im Bereich der Verbindungsstelle der Platten schneidenden Ebenen liegen.The individual elements of the bulk material may have very different spatial structures according to the invention. Thus, in a first embodiment according to the invention, each individual element has at least two interconnected sub-elements formed essentially as thin, flat plates, wherein at least two of these plates lie in different planes intersecting in the region of the junction of the plates.
Bei einer zweiten erfindungsgemäßen Ausgestaltung sind die Einzelelemente so ausgebildet, dass jedes Einzelelement als dünner mindestens in Teilbereichen gekrümmter Streifen ausgebildet ist.In a second embodiment of the invention, the individual elements are formed so that each individual element is formed as a thin at least in some areas curved strip.
Es ist möglich, dass jedes Einzelelement mindestens ein Teilelement aufweist, das mit anderen Teilelementen verbunden ist und als dünner, gekrümmter Streifen ausgebildet ist. Dabei sind die Teilelemente vorzugsweise einstückig und materialeinheitlich miteinander verbunden. Schließlich können die Einzelelemente in an sich bekannter Weise chipförmig ausgebildet sein.It is possible that each individual element has at least one partial element which is connected to other partial elements and is designed as a thin, curved strip. In this case, the sub-elements are preferably integrally and materially connected to each other. Finally, the individual elements may be chip-shaped in a manner known per se.
Das schüttgutförmige Material kann auch aus einer Mischung von Einzelelementen mit unterschiedlicher räumlicher Struktur bestehen.The bulk material may also consist of a mixture of individual elements with different spatial structure.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Einzelelemente derart unsymmetrisch aufgebaut sind, dass sie nicht stapelbar sind. Dieser Effekt kann auch durch weit gespreizte Toleranzen (Toleranzüberschneidungen) baugleicher Einzelelemente erreicht werden. Auf diese Weise werden bei der Schüttung durch Vibrationen entstehende Setzerscheinungen vermieden, und das Material behält einen hohen Anteil an Luftvolumen bei gleichzeitig geringem Gesamtgewicht.It is particularly advantageous if the individual elements are so asymmetrically constructed that they are not stackable. This effect can also be achieved by widely spread tolerances (tolerance overlaps) of identical individual elements. In this way, settling phenomena caused by vibration are avoided in the bed, and the material retains a high proportion of air volume with low overall weight.
Um eine hohe Schockdämpfung zu erzielen, ist es vorteilhaft, wenn die Einzelelemente oder mindestens eine Teilmenge der Einzelelemente im schüttgutförmigen Material mindestens ein federnd ausgebildetes Teilelement aufweist.In order to achieve a high shock absorption, it is advantageous if the individual elements or at least a subset of the individual elements in the bulk material has at least one resiliently formed part element.
Die Einzelelemente können aus einem metallischen Material, beispielsweise aus Federstahl, bestehen. Es ist aber auch möglich, die Einzelelemente aus einem Keramikmaterial oder einem Kunststoffmaterial auszubilden. Weiterhin können die Einzelelemente auch aus einem irreversibel verformbaren Material oder aus einem Material mit definierter Sprödigkeit bestehen. Bei spröden Materialien wird der Dämpfungseffekt durch die energieverzehrende „Brucharbeit” bei der Zerstörung der Einzelelemente erzielt.The individual elements may consist of a metallic material, for example of spring steel. But it is also possible to form the individual elements of a ceramic material or a plastic material. Furthermore, the individual elements can also consist of an irreversibly deformable material or of a material with a defined brittleness. In brittle materials, the damping effect is due to the energy-consuming "Breaking work" achieved in the destruction of the individual elements.
Ziel all dieser Ausbildungen ist, dass das schüttgutförmige Material im geschütteten Zustand zwischen den Einzelelementen ein hohes Zwischenraumvolumen aufweist und insgesamt gute schockdämpfende Eigenschaften besitzt.The aim of all these training is that the bulk material in the poured state between the individual elements has a high intermediate volume and has good overall shock-absorbing properties.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn die Einzelelemente des schüttgutförmigen Materials an ihrer Oberfläche mit einem Material beschichtet sind, das eine vorgegebene Klebewirkung aufweist, so dass nach der Schüttung die sich ergebende Gesamtstruktur des Materials fixiert ist.Furthermore, it may be advantageous if the individual elements of the bulk material are coated on its surface with a material having a predetermined adhesive effect, so that after the bed, the resulting overall structure of the material is fixed.
Für besondere Anwendungen ist es auch vorteilhaft, wenn bei mindestens einer Teilmenge des Schüttgutmaterials die Elemente jeweils aus mindestens zwei gleich gestalteten Einzelelementen bestehen, die sandwichartig unter Zwischenschaltung einer Klebeschicht aufeinander angeordnet und miteinander verbunden sind. So kann beispielsweise jedes Element aus zwei Einzelelementen aus einem KTL-beschichteten Federstahlblech mit einer dazwischen angeordneten Klebeschicht aus Polyurethan aufgebaut sein. Selbstverständlich kann die Klebung auch mit anderen anorganischen oder organischen Klebstoffen, also beispielsweise Epoxidharzen, Polyester oder auch Silikonen erfolgen. Weiterhin können auch Elastomere verwendet werden über die die Elemente durch Vulkanisieren miteinander verbunden werden können.For particular applications, it is also advantageous if, in at least a subset of the bulk material, the elements each consist of at least two identically shaped individual elements, which are sandwiched with the interposition of an adhesive layer and interconnected. For example, each element may be composed of two individual elements made of a KTL-coated spring steel sheet with an adhesive layer of polyurethane disposed therebetween. Of course, the bond can also be made with other inorganic or organic adhesives, so for example epoxy resins, polyesters or silicones. Furthermore, it is also possible to use elastomers by means of which the elements can be connected to one another by vulcanization.
Die Anwendung des schüttgutförmigen Materials als Schutzmaterial gegen militärische Bedrohung kann in der Weise geschehen, dass es direkt in Hohlräume oder Vertiefungen an der Außenseite eines Fahrzeugs oder eines anderen Objekts eingeschüttet wird. In praktischen Anwendungen kann es vorteilhaft sein, ein Schutzmodul vorzusehen, das ein Gehäuse aufweist, in welches das schüttgutförmige Material eingeschüttet werden kann. Dieses Gehäuse kann mit einer Abdeckung verschlossen sein. Im Gehäuse kann das schüttgutförmige Material auch in mehreren durch Zwischenräume voneinander getrennten Schichten geordnet sein. Wenn das schüttgutförmige Material aus federnd ausgebildeten Einzelelementen besteht, kann es weiterhin vorteilhaft sein, wenn es im Gehäuse beispielsweise durch Aufsetzen einer Abdeckung unter eine vorgegebene Vorspannung gesetzt ist.The application of the bulk material as a protective material against military threat can be done in such a way that it is poured directly into cavities or depressions on the outside of a vehicle or other object. In practical applications, it may be advantageous to provide a protection module having a housing into which the bulk material can be poured. This housing can be closed with a cover. In the housing, the bulk material may also be arranged in a plurality of separate layers by gaps. If the bulk material consists of resiliently formed individual elements, it may also be advantageous if it is set in the housing, for example by placing a cover under a predetermined bias.
Ein weiterer Vorteil des schüttgutförmigen Materials nach der Erfindung besteht darin, dass es nicht nur in Hohlräume an der Außenseite eines Fahrzeugs oder Objekts, sondern auch in Hohlräume eingebracht werden kann, die sich innerhalb eines Fahrzeugs oder Objekts befinden. So kann es beispielsweise in einen Flüssigkeitstank eines Fahrzeugs beispielsweise in einen Nischentank eines Kampfpanzers eingebracht sein, wodurch der Tank eine höhere Stabilität erhält und gleichzeitig als Schutzmodul wirksam ist. Da diese in Hohlräumen angebrachten Tanks meistens aus Elastomeren (Gummi) bestehen, wirkt die Schüttung gleichzeitig als Stützkörper bei entleertem oder teilentleertem Tank. Des Weiteren wirken die eingebrachten Elemente bei Fahrzeugtanks schnellen Flüssigkeitsbewegungen (schwallhemmend) im Fahrbetrieb entgegen. Auch hierbei kann es vorteilhaft sein, wenn die Einzelelemente des schüttgutförmigen Materials in dem Tank durch Punktklebung miteinander verbunden sind und somit eine stabile Matrix bilden. Das Schüttgut eignet sich somit auch als Nachrüstlösung zur Erhöhung des Schutzes.Another advantage of the bulk material according to the invention is that it can be incorporated not only in cavities on the outside of a vehicle or object, but also in cavities located inside a vehicle or object. Thus, for example, it can be introduced into a liquid tank of a vehicle, for example into a niche tank of a battle tank, as a result of which the tank acquires greater stability and at the same time acts as a protection module. Since these cavities in tanks usually made of elastomers (rubber), the bed also acts as a support body with emptied or teilentleertem tank. Furthermore, the introduced elements in vehicle tanks counteract rapid fluid movements (anti-swirling) while driving. Again, it may be advantageous if the individual elements of the bulk material are connected to each other in the tank by point bonding and thus form a stable matrix. The bulk material is therefore also suitable as a retrofit solution to increase the protection.
Im Folgenden werden anhand der beigefügten Zeichnungen Ausführungsbeispiele für das schüttgutförmige Material in seiner Anwendung nach der Erfindung näher erläutert.In the following, embodiments of the bulk material in its application according to the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.
In den Zeichnungen zeigen:In the drawings show:
Diese in den
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