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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Panzerungseinheit zum Schutz gegen Projektile und/oder Druckwellen aussendende Gefahrenquellen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Sie betrifft weiterhin ein Fahrzeug mit einer derartigen Panzerungseinheit, wobei dieses Fahrzeug ein Luftfahrzeug, Landfahrzeug, Wasserfahrzeug oder Raumfahrzeug sein kann.
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Die Panzerung von Fahrzeugen ist allgemein sowohl aus dem militärischen Bereich, als auch aus dem zivilen Anwendungsbereich bekannt. Herkömmliche Leichtbaupanzerungen werden zusätzlich auf die bestehende Fahrzeugstruktur aufgebracht. Dies führt zu einer erhöhten Zusatzmasse des Fahrzeugs. Insbesondere bei nicht von vornherein als gepanzert konstruierten Fahrzeugen, die neben ihrer zivilen ungepanzerten Version auch in einer durch Panzerung geschützten Version zur Verfügung stehen sollen, müssen aufgrund des zusätzlichen Gewichts der auf die vorhandene Karosseriestruktur aufgebrachten Panzerung erhebliche Eingriffe in die Fahrwerkskonstruktion und gegebenenfalls auch die Motorkonstruktion vorgenommen werden. Es wäre daher erstrebenswert, wenn für derartige Zwecke eine Leichtbaupanzerung zur Verfügung stehen würde, die sowohl für den ballistischen Schutz, als auch für den Schutz gegenüber Detonationswellen geeignet ist und zusätzlich Strukturlasten des Fahrzeugaufbaus übernehmen kann. Eine solche Leichtbaupanzerung könnte dann anstelle von herkömmlichen Karosserieblechen eingesetzt werden und müsste nicht zusätzlich zu den vorhandenen Karosserieblechen auf diese aufgebracht werden.
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Insbesondere in der Luftfahrttechnik wäre es auch von Vorteil, wenn diese Leichtbaupanzerung sehr hohen Temperaturen widerstehen könnte, um dann als Triebwerksverkleidung eingesetzt werden zu können.
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STAND DER TECHNIK
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Eine Leichtbaupanzerung mit einer äußeren Schutzstruktur aus einem Keramikplatten aufweisenden Kompositmaterial und einer dahinter angeordneten plastischen Verformungsstruktur aus einem Honigwabenprofil ist bereits aus der
US 5,349,893 A bekannt. Diese bekannte Leichtbaupanzerung ist jedoch aufgrund ihres Aufbaus nicht geeignet, hohe Druckkräfte in einer Richtung parallel zur Oberfläche zu übertragen, wie sie für die auf Karosserietafeln wirkenden Kräfte typisch sind.
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Aus der
US 5,221,807 A ist eine Panzerung bekannt, mit einer äußeren Schutzstruktur aus Keramikmaterial, einer dahinter angeordneten plastischen Verformungsstruktur in Form eines Honigwabenprofils und einer dahinter angeordneten hinteren Schutzstruktur, die ebenfalls Keramikmaterial, Faserverbundmaterial und/oder Stahl aufweist. Lediglich in der Ausführung mit der Stahl aufweisenden inneren Schutzstruktur ist diese Panzerung in der Lage, Druckkräfte in Richtung parallel zur Oberfläche aufzunehmen, jedoch erhöht die Verwendung einer Stahlplatte die Masse der Panzerung derart, dass nicht mehr von einer Leichtbaupanzerung gesprochen werden kann.
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Die
US 6,327,954 B1 offenbart ein gepanzertes Fahrzeug, bei welchem die vorhandene ungepanzerte Karosserie mit an die Karosseriekontur angepassten geformten Panzerungselementen versehen wird. Diese Panzerungselemente, die zusätzlich zur vorhandenen Karosseriestruktur vorgesehen sind, erhöhen die Fahrzeugmasse, ohne dass dabei Einsparungen an der Fahrzeugmasse der ungepanzerten Konfiguration erzielt werden.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Panzerungseinheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, die als Leichtbaupanzerung in der Lage ist, zusätzlich zu ihren Schutzaufgaben auch Strukturkräfte übertragen zu können. Des Weiteren ist es eine Aufgabe, ein gepanzertes Fahrzeug anzugeben, das mit einer derartigen Leichtbaupanzerung ausgestattet ist und bei welchem die Leichtbaupanzerung zumindest einen Teil der Karosserieflächen bildet.
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Der auf die Panzerungseinheit gerichtete Teil der Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Panzerungseinheit durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Diese erfindungsgemäße Panzerungseinheit zum Schutz gegen Projektile und/oder Druckwellen aussendende Gefahrenquellen besteht aus einem kompositartig aufgebauten Wandelement mit einer der Gefahrenquelle zugewandten äußeren Schutzstruktur, die ein Keramikmaterial aufweist und einer auf der von der Gefahrenquelle abgewandten Seite der äußeren Schutzstruktur vorgesehenen plastischen Verformungsstruktur. Diese plastische Verformungsstruktur weist zumindest eine im Querschnitt wellenartig geformte Stützschicht mit Wellenbergabschnitten und Wellentalabschnitten sowie diese miteinander verbindende Wellenflanken auf, wobei die Wellenbergabschnitte mit der äußeren Schutzstruktur verbunden sind.
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VORTEILE
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Der wellblechartig geformte Aufbau der Stützschicht gestattet es, Strukturkräfte in einer Richtung parallel zur Oberfläche der Panzerungseinheit aufzunehmen, ohne dabei auf die Panzerungseinheit einwirkende Druckkräfte die aus Keramikmaterial bestehende druckempfindliche äußere Schutzstruktur zu beschädigen oder zu zerstören.
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Vorzugsweise verlaufen die Wellenflanken schräg zur äußeren Schutzstruktur. Dadurch können einerseits Druckkräfte quer zum Längsverlauf der Wellenrippen übertragen werden und andererseits ergibt sich dadurch ein vorteilhaftes Verformungsverhalten beim Auftreffen eines Projektils oder einer Druckwelle auf die Panzerungseinheit.
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Vorzugsweise bilden die Wellen der wellenartig geformten Stützschicht Versteifungsrippen, die sich in einer Rippenachsenrichtung erstrecken. Diese Versteifungsrippen gestatten in besonders vorteilhafter Weise die Übertragung von Druckkräften in Rippenachsenrichtung. Vorzugsweise erstrecken sich diese Versteifungsrippen linear.
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Vorteilhaft ist es auch, wenn die äußere Schutzstruktur auf ihrer der Verformungsstruktur zugewandten Seite mit einer thermoplastischen Schicht versehen ist, die vorzugsweise einen Hochtemperatur-Thermoplasten aufweist. Diese Ausgestaltungsform der Erfindung ermöglicht den Einsatz der Panzerungseinheit in Triebwerksnähe eines Luft- oder Raumfahrzeugs und zum Schutz der Antriebsmaschine eines Land- oder Wasserfahrzeugs.
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Vorzugsweise ist auf der von der äußeren Schutzstruktur abgewandten Seite der Verformungsstruktur zumindest eine weitere plastische Verformungsstruktur vorgesehen. Diese Kaskadierung von zwei oder mehr plastischen Verformungsstrukturen erhöht die Wirksamkeit der Panzerungseinheit gegen Beschuss und Druckwellen.
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Wenn die jeweilige wellenartig geformte Stützschicht auf ihrer der Schutzstruktur zugewandten Seite mit einer vorderen Versteifungsschicht versehen ist, wird dadurch in vorteilhafter Weise die Stabilität der plastischen Verformungsstruktur bei der Übertragung von Zug- und/oder Druckkräften erhöht, die parallel zur Oberfläche der Panzerungseinheit verlaufen, und gleichzeitig wirkt die Versteifungsschicht als zusätzliche Splitterfangschicht, die die beim Auftreffen eines Projektils auf die äußere Schutzstruktur entstehenden Splitter zurückhält. Insbesondere dann, wenn mehrere hintereinander kaskadierte plastische Verformungsstrukturen vorgesehen sind und jede dieser Verformungsstrukturen auf ihrer zur Schutzstruktur gewandten Seite mit einer vorderen Versteifungsschicht versehen ist, die als Splitterfangschicht ausgebildet ist, wird dadurch die Panzerungseinheit analog zur einem „Whipple shield” so ausgestaltet, dass sie besonders wirksam Projektile und daraus entstehende Splitter auffängt.
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Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn die jeweilige wellenartig geformte Stützschicht auf ihrer von der Schutzstruktur abgewandten Seite mit einer hinteren Versteifungsschicht versehen ist. Diese hintere Versteifungsschicht, die alternativ oder zusätzlich zur vorderen Versteifungsschicht vorgesehen sein kann, wirkt in der gleichen Weise sowohl als Splitterfangschicht, als auch zur Erhöhung der Steifigkeit der wellenartig geformten Stützschicht.
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Besonders vorteilhaft ist es bei der Ausgestaltungsform der erfinderischen Panzerungseinheit mit mehreren wellenartig geformten Stützschichten, wenn die Rippenachsenrichtungen der einzelnen Verformungsstrukturen in einem Winkel zueinander stehen. Dadurch werden mehrere Hauptachsenrichtungen geschaffen, in denen die jeweilige Verformungsstruktur eine maximale Übertragung von Zug- und/oder Druckkräften ermöglicht, so dass die gesamte Panzerungseinheit hohe Druckkräfte in mehreren Rippenachsenrichtungen übertragen kann.
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Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn die wellenartig geformte Stützschicht der von der äußeren Schutzstruktur am Weitesten abgewandten Verformungsstruktur auf ihrer von der Stützschicht abgewandten Seite offen ist und nicht mit einer Versteifungsschicht versehen ist. Diese innerste oder rückwärtige Stützschicht kann beim Auftreffen hoher explosionsbedingter Druckkräfte auf die Panzerungseinheit in einer Richtung quer zur Oberfläche der Panzerungseinheit diesen Druckstoß abfangen, indem sich die oberen Wellenabschnitte dieser letzten, inneren Stützschicht aus ihrer Befestigung mit der vorhergehenden Stützschicht oder der vorhergehenden Versteifungsschicht lösen, wodurch dann der Druckstoß abgefangen werden kann, indem sich die wellenartig geformte Stützschicht entfaltet, wobei die Druckenergie in Verformungsenergie umgesetzt wird.
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Der auf das gepanzerte Fahrzeug gerichtete Teil der Aufgabe wird gelöst durch das im Patentanspruch 1 angegebene gepanzerte Fahrzeug.
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Dieses gepanzerte Fahrzeug weist zumindest eine erfindungsgemäße Panzerungseinheit auf, die ein vorzugsweise flächiges Strukturelement des Fahrzeugs bildet. Diese Panzerungseinheit ersetzt somit beim erfindungsgemäßen gepanzerten Fahrzeug ein herkömmliches Karosserieelement, wodurch Gewicht gegenüber dem Stand der Technik eingespart werden kann, bei welchem die Panzerungseinheit zusätzlich zur vorhandenen Karosseriestruktur vorgesehen ist.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit zusätzlichen Ausgestaltungsdetails und weiteren Vorteilen sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es zeigt:
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1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Panzerungseinheit in einer Querschnittsdarstellung;
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2 die Ausführungsform aus 1 bei Einwirkung eines Projektils und einer Druckwelle;
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3 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Panzerungseinheit in einer Querschnittsdarstellung;
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3A eine Abwandlung der in 3 gezeigten zweiten Ausführungsform;
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4 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Panzerungseinheit in einer Querschnittsdarstellung;
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5 eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Panzerungseinheit in einer Querschnittsdarstellung;
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6 eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Panzerungseinheit in einer Querschnittsdarstellung;
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7 eine sechste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Panzerungseinheit in einer Querschnittsdarstellung;
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8 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht der Ausführungsform aus 7;
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9 ein mit der Panzerungseinheit versehenes Luftfahrzeug und
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10 eine an einem Luftfahrzeug angebrachte Panzerungseinheit.
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DARSTELLUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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In 1 ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Panzerungseinheit 1 dargestellt. Diese Panzerungseinheit 1 ist aufgebaut aus einer vorderen oder äußeren Schutzstruktur 2 sowie einer hinteren oder inneren plastischen Verformungsstruktur 3. Die äußere Schutzstruktur 2 ist einer Gefahrenquelle Q zugewandt, die im gezeigten Beispiel ein Projektil P gegen die Panzerungseinheit 1 schießt. Die plastische Verformungsstruktur 3 ist auf der von der Gefahrenquelle Q abgewandten Seite der äußere Schutzstruktur 2 vorgesehen. Das Projektil P wird somit zunächst auf die äußere Schutzstruktur 2 prallen.
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Die äußere Schutzstruktur 2 ist im Kern mit einer Keramikschicht 20 versehen, die auf ihrer Außenseite, also der Gefahrenquelle Q zugewandt, mit einer Schutzschicht 22 versehen ist, die die Oberfläche des Keramikmaterials der Keramikschicht 20 gegen mechanische Beschädigung, insbesondere gegen Kratzer, schützt.
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Auf der Rückseite, also von der Gefahrenquelle Q abgewandt, ist die Keramikschicht 20 mit einer Splitterfangschicht 24 versehen. Diese Splitterfangschicht 24 besteht aus einem Faserverbundwerkstoff und ist dazu vorgesehen, beim Aufprall eines Projektils auf die äußere Schutzstruktur 2 entstehende Fragmente des Projektils und/oder des Keramikmaterials zu verzögern und möglichst aufzufangen.
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Die Keramikschicht 20 besteht entweder aus einer Vielzahl von aneinander anliegend angeordneten monolithischen Keramikfliesen oder aus einem mit Endlosfasern verstärkten Keramikmaterial. Als Keramikmaterial ist insbesondere Borcarbid geeignet.
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Die äußere Schutzschicht 22 besteht vorzugsweise aus einem auf die Keramikschicht 20 aufgeklebten Metall, das nicht nur die Oberfläche der Keramikschicht 20 vor mechanischen Beschädigungen schützt, sondern darüber hinaus der Oberfläche eine elektrische Leitfähigkeit verleiht, was insbesondere für Blitzschutzeigenschaften vorteilhaft ist, wenn die erfindungsgemäße Panzerungseinheit in Flugzeugen einsetzt wird.
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Die auf der Rückseite der Keramikschicht 20 vorgesehene Splitterfangschicht 24 besteht aus einem vorzugsweise hochtemperaturfesten Faserverbundwerkstoff. Die dadurch erzielte Hochtemperaturresistenz ermöglicht es, die erfindungsgemäße Panzerungseinheit 1 auch im Bereich von Verkleidungen für Flugzeugtriebwerke oder zur Verkleidung von Maschinenräumen bei Land- oder Wasserfahrzeugen einzusetzen.
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Die hinter der äußeren Schutzstruktur 2 gelegene plastische Verformungsstruktur 3 weist eine im Querschnitt wellenartig geformte Stützschicht 30 mit Wellenbergabschnitten 31, Wellentalabschnitten 33 sowie die Wellenbergabschnitte und die Wellentalabschnitte miteinander verbindende erste Wellenflanken 32 und zweite Wellenflanken 34 auf. Die zur äußeren Schutzstruktur 2 gewandten Wellenbergabschnitte 31 sind mit einer vorderen Versteifungsschicht 35 verbunden, beispielsweise verklebt oder verlötet, die die wellenartig geformte Stützschicht 30 in einer Richtung quer zum Verlauf der Wellenberge und der Wellentäler versteift. Die vordere Versteifungsschicht 35 ist mit der Rückseite der äußere Schutzstruktur 2, hier mit der Splitterfangschicht 24, fest verbunden, beispielsweise verklebt. Obwohl die wellenartig geformte Stützschicht 30 in den Figuren mit in der Querschnittsansicht jeweils gerade verlaufenden Wellenabschnitten 31, 32, 33, 34 gezeigt ist, kann die wellenartige Querschnittsgestalt der Stützschicht 30 auch in Form von klassischen Wellen, beispielsweise Sinuswellen, kurvenartig geformt sein.
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Das Material der wellenartig geformten Stützschicht 30 kann Metall (beispielsweise Leichtmetall oder Stahl) sein. Die wellenartige Stützschicht kann aber ebenso auch aus einem Faserverbundwerkstoff, vorzugsweise einem hochtemperaturfesten Faserverbundwerkstoff bestehen. Besonders geeignet ist hier ein Kohlefaser-Verbundwerkstoff oder ein Glasfaser-Verbundwerkstoff mit einem hochtemperaturfesten Matrixmaterial. Es ist aber auch vorteilhaft, wenn die wellenartig geformte Stützschicht 30 aus einem Metall-Faser-Laminat oder auch aus faserverstärkter Keramik gebildet ist.
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In 1 ist die Panzerungseinheit 1 an Strukturelementen A und B eines Fahrzeugs angebracht und auf allgemein bekannte Weise, beispielsweise mittels Nieten oder Schrauben, befestigt. Diese Strukturelemente A und B können beispielsweise die Rumpfspante eines Luftfahrzeugs sein. Es können aber auch entsprechende Strukturelemente eines Landfahrzeugs oder eines Wasserfahrzeugs sein. Es wird aus dieser Darstellung der 1 auch ersichtlich, dass die gesamte Panzerungseinheit 1 eine entsprechende Karosserietafel ersetzt, die bei herkömmlichen gepanzerten Fahrzeugen zwischen den Strukturelementen A und B zusätzlich zu der vor oder hinter der Karosserietafel angebrachten Panzerung vorgesehen ist.
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2 zeigt eine Darstellung der Panzerungseinheit 1 aus 1 nach dem Einschlag eines Projektils und dem Auftreffen einer ebenfalls von der Gefahrenquelle Q ausgehenden Druckluftwelle auf die äußere Schutzstruktur 2. Das in die Schutzstruktur 2 einschlagende Projektil zerstört die Schutzstruktur 2 lokal, wobei Energie abgebaut und das Projektil P verformt und fragmentiert wird. Die dabei entstehende Fragmentwolke 25 aus Teilen des Projektils P und Teilen der beschädigten Keramikschicht 20 wird von der Splitterfangschicht 24 teilweise aufgefangen, zumindest jedoch gebremst, wobei auch die Splitterfangschicht 24 sowie die nachfolgende vordere Versteifungsschicht 35 lokal geöffnet werden. Der durch diese Öffnung in die wellenartig geformte Stützschicht 30 eintretende Luftdruck der Druckwelle bewirkt, dass die Verbindungen zwischen den dem Eintrittsort benachbarten Wellenbergabschnitten 31', 31'' und der vorderen Versteifungsschicht 35 aufgerissen werden. Die wellenartig geformte Stützschicht 30 löst sich somit lokal von der vorderen Versteifungsschicht 35 und kann sich unter dem einwirkenden Luftdruck nach hinten (in 2 nach unten) ausdehnen, wobei sich die wellenartig geformte Stützschicht 30 in diesem Bereich streckt. Dabei wird die vom Luftdruck ausgeübte Energie in plastische Verformungsenergie umwandelt. Das Material der Stützschicht 30 öffnet sich dabei nicht, so dass der Luftdruck nicht in den Raum hinter der Stützschicht 30 eindringen kann.
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3 zeigt eine bezüglich der plastischen Verformungsstruktur 3' abgewandelte Ausführungsform der in 1 gezeigten Panzerungseinheit. Bei dieser Ausführungsform ist die wellenartige geformte Stützschicht 30 auf ihrer von der äußeren Schutzstruktur 2 abgewandten Seite zusätzlich mit einer hinteren Versteifungsschicht 36 sowie mit seitlichen Abschlusswänden 37, 38 versehen, die als C-Träger ausgebildet sind und mit den Versteifungsschichten 35, 36 fest verbunden sind und so im Querschnitt ein Kastenprofil bilden, welches besonders geeignet zur Übertragung von Zug- und Druckkräften sowie Schubspannungen ist, die parallel zur Oberfläche der äußere Schutzstruktur 2, also in Richtung des Doppelpfeils X, verlaufen. Die Hohlräume im Inneren dieser kastenprofilartig ausgebildeten plastischen Verformungsstruktur 3' können entweder belüftet sein oder sie können mit einem Schaum, beispielsweise einem Metallschaum, gefüllt sein, um dadurch zusätzlich Bewegungsenergie auftreffender Projektile oder auftreffender Druckwellen vernichten zu können.
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3A zeigt eine abgewandelte Variante der Ausführungsform gemäß 3. Diese abgewandelte Panzerungseinheit 1 weist lediglich die kastenprofilartig ausgebildete plastische Verformungsstruktur 3' auf. Die äußere Schutzstruktur fehlt bei dieser Ausführungsform. Statt dessen ist die vordere Versteifungsschicht 35' verstärkt ausgebildet. Diese Variante schützt zwar nicht in dem Maße gegen Projektilbeschuss wie die in 3 gezeigte Variante, doch liefert die in 3A gezeigte Ausführungsform einen wirksamen Schutz gegen beispielsweise von Minenexplosionen ausgehende Druckwellen, wobei sich die kastenartige Formungsstruktur in analoger Weise verhält, wie dies im Beispiel der 2 gezeigt ist.
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Die in 4 gezeigte alternative Ausführungsform entspricht im Grundsatz der Ausführungsform aus 3, wobei die Panzerungseinheit jedoch auf ihrer rückwärtigen Seite, also auf der von der Gefahrenquelle Q abgewandten Seite, eine weitere Schutzstruktur 4 aufweist, die in ihrem Aufbau im Wesentlichen der äußeren Schutzstruktur 2 entspricht und eine Keramikschicht 40 aufweist. Diese Keramikschicht 40 ist auf ihrer rückwärtigen Seite mit einer äußeren Schutzschicht 42 versehen, die der Schutzschicht 22 der äußeren Schutzstruktur 2 entspricht und die Keramikschicht 40 vor mechanischer Beschädigung schützt.
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In 5 ist eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Panzerungseinheit im Querschnitt dargestellt, bei der ausgehend von der in 3 gezeigten Variante auf der Rückseite der kastenartigen Verformungsstruktur 3' eine weitere plastische Verformungsstruktur 5 mit einer wellenförmigen Stützschicht 50 vorgesehen ist. Diese Verformungsstruktur 5 entspricht der in 1 gezeigten Verformungsstruktur 3 und ist auf der Rückseite offen, also nicht mit einer rückwärtigen Versteifungsschicht versehen.
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Durch diese Kaskadierung der beiden plastischen Verformungsstrukturen 3', 5 wird sowohl gegen das Eindringen von Projektilen, als auch gegen Drucklufteinwirkungen („blast”), die von Explosionen herrühren, eine zusätzliche Sicherheit geschaffen. Dabei kann die vordere plastische Verformungsstruktur 3' einerseits Strukturlasten, wie beispielsweise Zug- oder Druckkräfte oder Schubspannungen, parallel zur Oberfläche der Panzerungseinheit übernehmen und andererseits durch Verformung der wellenartigen Stützschicht 30 kinetische Energie aufnehmen und in Verformungsenergie umwandeln. Die rückwärtige wellenartig geformte Stützschicht 50 kann dabei, wie dies in Verbindung mit 2 gezeigt und beschrieben worden ist, den Luftdruck der Druckwelle auffangen, die von außen auf die Panzerungseinheit einwirkt und bis in die Hohlräume der hinteren Stützschicht 50 eindringt.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Wellen der beiden wellenartig geformten Stützschichten 3, 5, wie in 6 gezeigt ist, Versteifungsrippen 30' beziehungsweise 50' bilden, die sich jeweils in einer Rippenachsenrichtung V beziehungsweise W linear erstrecken. Die Rippenachsenrichtungen V, W der einzelnen Versteifungsrippen 30', 50' verlaufen dabei in einem Winkel α zueinander, der im gezeigten Beispiel etwa 45° beträgt. Auf diese Weise wird für die gesamte Panzerungseinheit eine erhöhte Druckfestigkeit in beiden Rippenachsenrichtungen V, W erzielt.
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7 zeigt eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Panzerungseinheit, bei der die äußere Schutzstruktur 2 sowie die vordere plastische Verformungsstruktur 3' genauso aufgebaut sind, wie bei der in 3 gezeigten zweiten Ausführungsform. Auf der Rückseite der kastenartigen Verformungsstruktur 3' ist eine weitere Verformungsstruktur 5' vorgesehen, die ebenfalls kastenartig ausgebildet ist. Dazu ist die weitere wellenförmig ausgebildete Stützschicht 50 mit ihren Wellenbergabschnitten 51 an der Rückseite der hinteren Versteifungsschicht 36 der kastenartigen Verformungsstruktur 3' befestigt, zum Beispiel verklebt. Auch die weitere kastenartige Verformungsstruktur 5' ist auf ihrer Rückseite mit einer hinteren Versteifungsschicht 56 sowie mit seitlichen Abschlusswänden 57, 58 versehen, die zusammen mit der hinteren Versteifungsschicht 56 der weiteren kastenartigen Verformungsstruktur 5' sowie der hinteren Versteifungsschicht 36 der vorderen kastenartigen Verformungsstruktur 3' ein Kastenprofil bildet. Auf der Rückseite der weiteren kastenartigen Verformungsstruktur 5' ist, in gleicher Weise wie dies beim in 4 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel der Fall ist, eine rückwärtige Schutzstruktur 6 angebracht, die eine Keramikschicht 60 aufweist, welche auf ihrer rückwärtigen Seite mit einer äußeren Schutzschicht 62 versehen ist, die der Schutzschicht 42 im Beispiel der 4 entspricht.
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Auch bei der in 7 gezeigten fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Panzerungseinheit können die Versteifungsrippen 30' beziehungsweise 50' in einem Winkel zueinander verlaufen, wie dies in Verbindung mit 6 gezeigt und beschrieben worden ist.
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8 zeigt schließlich eine sechste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Panzerungseinheit, die jener der 7 ähnelt, wobei jedoch zwischen den beiden plastischen Verformungsstrukturen 3' und 5' eine mittlere Schutzstruktur 7 vorgesehen ist. Dazu ist die vordere kastenartige Verformungsstruktur 3' in der gleichen Weise aufgebaut, wie dies in Verbindung mit 3 beziehungsweise 4 beschrieben worden ist. Die hintere plastische Verformungsstruktur 5' ist ebenfalls eigenständig kastenartig aufgebaut und weist dazu neben der wellenförmig ausgebildeten Stützschicht 50 eine vordere Versteifungsschicht 55, eine hintere Versteifungsschicht 56 sowie die beiden seitlichen Abschlusswände 57, 58 auf. Die mittlere Schutzstruktur 7 enthält wie die anderen Schutzstrukturen 2, 4, 6 eine Keramikschicht 70, die auf ihren beiden Oberflächen jeweils mit einer Schutzschicht 72, 74 versehen ist. Diese mittlere Schutzstruktur 7 ist an der Rückseite der hinteren Versteifungsschicht 36 der vorderen kastenartigen Verformungsstruktur 3' sowie an der vorderen Versteifungsschicht 55 der hinteren kastenartigen Verformungsstruktur 5' befestigt, beispielsweise verklebt.
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9 zeigt beispielhaft eine Anwendung der erfindungsgemäßen Panzerungseinheit als Teil der Rumpfhaut eines Kampfflugzeugs 8. Dort ist die Rumpfunterseite im Bereich des Triebwerks von einer Mehrzahl von unmittelbar an der Rumpfstruktur angebrachten Panzerungseinheiten 1 gebildet. Die erfindungsgemäßen Panzerungseinheiten 1 sind an Rumpfspanten 80, 82 befestigt und aufgrund ihres Aufbaus und der damit verbundenen Belastbarkeit in der Lage, parallel zur Oberfläche verlaufende Zug- und Drucklasten und somit Strukturlasten zu übernehmen, so dass die Rumpfhaut in diesem Bereich von den erfindungsgemäßen Panzerungseinheiten ohne zusätzliche Rumpfhautbleche gebildet ist.
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10 zeigt eine Panzerungseinheit gemäß 3, die an der Unterseite eines Kampfflugzeugs 8 gemäß 9 angebracht ist. Der Einfachheit halber ist die in 10 gezeigte Panzerungseinheit als ebene Platte dargestellt; sie kann jedoch genauso gut entsprechend der äußeren Form der Rumpfunterseite des Kampfflugzeugs 8 eine gekrümmte oder gewölbte Form einnehmen. Die Panzerungseinheit 1 ist auf dem Fachmann bekannte Weise, beispielsweise durch Nieten, im Bereich ihrer im Querschnitt C-förmigen seitlichen Abschlusswände 37, 38 der plastischen Verformungsstruktur 3' mit den Rumpfspanten 80, 82 verbunden. Die äußere Schutzstruktur 2 ist somit auf der Außenseite, nach unten gerichtet, angeordnet und schützt so das Kampfflugzeug 8 vor Beschuss von unten.
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Obwohl in der vorstehenden Beschreibung die Anwendung der erfindungsgemäßen Panzerungseinheit an Fahrzeugen beschrieben worden ist, kann die Panzerungseinheit selbstverständlich auch zum Schutz von stationären Einrichtungen, wie beispielsweise Gebäuden oder Containern, eingesetzt werden.
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Bezugszeichen in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen dienen lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung und sollen den Schutzumfang nicht einschränken.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Panzerungseinheit
- 2
- äußere Schutzstruktur
- 3
- plastische Verformungsstruktur
- 3'
- vordere kastenartige Verformungsstruktur
- 4
- Schutzstruktur
- 5
- plastische Verformungsstruktur
- 5'
- hintere kastenartige Verformungsstruktur
- 6
- rückwärtige Schutzstruktur
- 7
- mittlere Schutzstruktur
- 8
- Kampfflugzeug
- 20
- Keramikschicht
- 22
- Schutzschicht
- 24
- Splitterfangschicht
- 25
- Fragmentwolke
- 30
- wellenartige Stützschicht
- 30'
- Versteifungsrippen
- 31
- Wellenbergabschnitt
- 31'
- Wellenbergabschnitt
- 31''
- Wellenbergabschnitt
- 32
- erste Wellenflanke
- 33
- Wellentalabschnitt
- 34
- zweite Wellenflanke
- 35
- vordere Versteifungsschicht
- 37
- seitliche Abschlusswand
- 38
- seitliche Abschlusswand
- 40
- Keramikschicht
- 42
- äußere Schutzschicht
- 50
- wellenartige Stützschicht
- 50'
- Versteifungsrippen
- 55
- vordere Versteifungsschicht
- 56
- hintere Versteifungsschicht
- 57
- seitliche Abschlusswand
- 58
- seitliche Abschlusswand
- 60
- Keramikschicht
- 62
- äußeren Schutzschicht
- 70
- Keramikschicht
- 72
- Schutzschicht
- 74
- Schutzschicht
- 80
- Rumpfspant
- 82
- Rumpfspant
- P
- Projektil
- Q
- Gefahrenquelle
- V
- Rippenachsenrichtung
- W
- Rippenachsenrichtung
- X
- Richtung des Doppelpfeils
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5349893 A [0004]
- US 5221807 A [0005]
- US 6327954 B1 [0006]
