DE102013113970A1

DE102013113970A1 - Schichtverbundpanzerung

Info

Publication number: DE102013113970A1
Application number: DE102013113970.1A
Authority: DE
Inventors: Jan Lackmann; Hans-Gerd Lambers; Ulrich Borchert; Andreas Kienzle; Werner Humbs
Original assignee: Benteler Defense GmbH and Co KG
Current assignee: Benteler Defense GmbH and Co KG
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2015-06-18

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schichtverbundpanzerung (12) für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine außenliegende Keramikschicht (3) und eine innenliegende Metallschicht (4), wobei zwischen der Keramikschicht (3) und der Metallschicht (4) eine Zwischenschicht (10) angeordnet ist. Mit der vorliegenden Schichtverbundpanzerung (12) ist es somit möglich, eine Panzerung mit sehr guten Panzerungseigenschaften bei gleichzeitig geringem spezifischem Flächengewicht bereitzustellen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schichtverbundpanzerung gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, zum Schutz von Insassen und zur Erhaltung der Mobilität, Kraftfahrzeuge sowohl im zivilen aber auch im militärischen Bereich zu panzern. Als Panzerungswerkstoffe kommen klassischerweise Stahlwerkstoffe zum Einsatz, die eine Widerstandskraft gegen Beschuss mit Projektilen aber auch gegenüber Druckwellen bzw. detonierenden Waffen besitzen.
Flachfeuerwaffen haben mit Hartkerngeschossen durch Weiterentwicklung panzerbrechender Munition eine enorme Durchschlagskraft. Im Gegenzug sind die Panzerungswerkstoffe derart verbessert, dass beispielsweise spezielle Panzerstahllegierungen entwickelt wurden, die eine höhere Härte bei gleichzeitigen guten Duktilitätseigenschaften aufweisen, um somit insbesondere gegenüber verschiedenen Beschuss- oder aber Detonationsarten eine hinreichende Panzerungswirkung zu bieten. Beispielsweise kommt auch die Warmumform- und Presshärtetechnologie zum Einsatz, um die Härteeigenschaften einer Panzerstahllegierung weiter zu steigern, gleichzeitig jedoch auch Formgebungsfreiheitsgrade zu besitzen, um ein entsprechend dreidimensional geformtes Bauteil herzustellen.
Nachteilig bei Panzerungen aus einem Stahlwerkstoff ist das hohe Eigengewicht der damit hergestellten Bauteile. So sind gepanzerte Personenkraftfahrzeuge, beispielsweise in Deutschland auf ein zulässiges Gesamtgewicht von 3,5 Tonnen, beschränkt. Ein entsprechendes Kraftfahrzeug der Oberklasse hat jedoch bereits ein Eigengewicht von mitunter mehr als 2 Tonnen, wobei der Anbau von entsprechenden Panzerungsbauteilen selbst 1 Tonne überschreiten kann, so dass eine Restzuladung von nur noch 500 kg gegeben ist. Zudem sinkt die Agilität des Kraftfahrzeuges mit zunehmendem Gewicht.
Hierzu ist es aus dem Stand der Technik bekannt, alternative Werkstoffe zur Panzerung und/oder zur Verbesserung der Panzerungseigenschaften bereitzustellen. So kommen insbesondere Faserverbundwerkstoffe zum Einsatz, die gegenüber reinen Stahlwerkstoffen, insbesondere bei geringen Beschussklassen, deutliche Gewichtsvorteile bringen, jedoch besonders aufwendig und kostenintensiv in der Herstellung sind.
Zudem sind reinen Faserverbundwerkstoffen Grenzen in der damit zu erzielenden Panzerungseigenschaft gesetzt.
Ferner sind aus dem Stand der Technik Verbundpanzerungen bekannt, bei denen Panzerungsbauteile aus Stahlwerkstoff entsprechend mit einem zusätzlichen Werkstoff verbunden werden, um die Panzerungseigenschaften bei gleichbleibendem oder aber sinkendem Gewicht zu verbessern.
So ist beispielsweise aus der DE 10 2012 017 146 A1 die Verwendung einer keramischen Außenpanzerung mit nachgeschalteter metallischer bzw. faserverstärkter Kunststoffschicht bekannt.
Hierbei bietet die außenliegende keramische Schicht eine besonders hohe Härte, so dass sie insbesondere gegenüber Hartkerngeschossen hohe Widerstandskraft bietet. Nachteilig bei einem besonders harten Werkstoff ist jedoch, dass dieser bruch- bzw. rissanfällig ist. Insbesondere bei einem Mehrfachbeschuss ist daher bei einer außenliegenden Keramikschicht die Problematik auftretend, dass der Werkstoff punktuell im Bereich des Auftreffens des Projektils bricht und gegebenenfalls Teile der Panzerung aufgrund des Auftreffens des Projektils bzw. der dabei entstehenden Druckwelle der Panzerung herausbrechen. Bei einem Folgebeschuss weist eine derartige Panzerung dann nur noch verminderte Panzerungseigenschaften auf.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ausgehend vom Stand der Technik, eine Schichtverbundpanzerung, aufweisend eine Keramikschicht sowie eine darunter liegende Metallschicht gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Panzerungen zu verbessern.
Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Schichtverbundpanzerung gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Die zuvor genannte Aufgabe wird weiterhin mit der Verwendung einer erfindungsgemäßen Schichtverbundpanzerung zur Herstellung eines Panzerungsbauteils, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gelöst.
Die erfindungsgemäße Schichtverbundpanzerung ist insbesondere für ein Kraftfahrzeug im zivilen oder aber militärischen Bereich vorgesehen und weist eine außenliegende bzw. dem Projektil zugewandte Keramikschicht und eine innenliegende bzw. darunterliegende Metallschicht auf. Dies bedeutet, dass die Keramikschicht bei einem potentiellen Beschuss die dem Projektil zugewandte Seite ist und die Metallschicht die dem Projektil abgewandte Seite.
Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, dass zwischen der Keramikschicht und der Metallschicht eine Zwischenschicht angeordnet ist. Bei der Zwischenschicht kann es sich dabei um eine materielle Schicht aus einem Werkstoff handeln, es kann sich jedoch auch um einen Hohlraum handeln, indem Luft angeordnet ist. Durch die Zwischenschicht wird erfindungsgemäß erreicht, dass zunächst das Projektil auf die außenliegende harte keramische Schicht auftrifft, was zu einer starken Reduzierung der kinetischen Energie des auftreffenden Projektils führt. Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, dass bereits das Projektil durch die Keramikschicht selbst in verschiedene Teile gebrochen wird. Gleichzeitig ruft diese Reduzierung jedoch eine starke Rissbildung innerhalb der keramischen Schicht hervor. Das Projektil sorgt dann nach Durchtritt durch die Zwischenschicht an der Metallschicht zu einer Verformung in Richtung des Innenraums. Ein eher duktil gewählter metallischer Werkstoff sorgt dabei für gute Verformungseigenschaften, bei geringer Rissbildung.
Hierbei entsteht jedoch sodann eine Druckwelle, insbesondere eine reflektierte Druckwelle, die sich in Richtung der keramischen Schicht ausbreitet. Die stark zerbrochene bzw. gerissene Keramikschicht wird zerstört, was dazu führt, dass keramische Fragmente aus der Keramikschicht herausbefördert werden.
Hier wird die Druckwelle in der Zwischenschicht jedoch nahezu kompensiert oder anderweitig abgeführt. Dies bedeutet, dass die von der Metallschicht ausgehende bzw. reflektierte Druckwelle nicht direkt und unmittelbar auf die Keramikschicht zurückwirkt, sondern durch die Zwischenschicht gedämpft wird und/oder durch die Zwischenschicht gar vollständig abgebaut wird oder lateral an der Metallschicht abgeführt wird. Die zwar fragmantierte, jedoch noch vorhandene Keramikschicht kann somit immer noch einen Panzerungswiderstand auch bei Mehrfachbeschuss an der gleichen Stelle bereitstellen. Unter der gleichen Stelle ist im Rahmen der Erfindung auch das unmittelbare Umfeld des ersten Treffersitzes zu verstehen.
Besonders bevorzugt weist die Zwischenschicht eine Stärke auf, die zwischen 0,1 mm und 60 mm liegt, wobei insbesondere bei der Verwendung von Luft und/oder Schaum die Zwischenschicht eine Stärke von 0,1 mm bis 50 mm, ganz besonders bevorzugt von 4 mm bis 21 mm und insbesondere 5 mm bis 20 mm aufweist. Bei der Verwendung von Luft wird der Zwischenraum zwischen der Metallschicht und der Keramikschicht zur Ausbildung der Zwischenschicht dann von Luft und/oder einem Schaumwerkstoff ausgefüllt. Hierzu müssen die Keramikschicht und die Metallschicht zueinander beabstandet werden, was beispielsweise durch die Einbindung von Abstandshaltern, sogenannten Spacern, bzw. über eine Schraubenverbindung realisiert werden kann. Hierdurch erfolgt dann eine laterale Abführung der restlichen Geschossenergie in die Zwischenschicht, ohne dass dabei das ballistisch wirksame Material der Keramikschicht bei einem Mehrfachbeschuss nachteilig beeinträchtigt wird. Ein Schaumwerkstoff bietet insbesondere den Vorteil, dass dieser durch das Projektil zunächst zwar verdrängt wird, sodass das Projektil bei Hindurchtreten durch die Zwischenschicht diese durchstößt, sich sodann der Schaumwerkstoff jedoch wiederum schließt und die reflektierte Druckwelle ablenkt bzw. daran hindert, durch die Flugbahn des Projektils an die Keramikschicht zu gelangen.
Weiterhin besonders bevorzugt ist die Zwischenschicht aus einem elastischen Werkstoff ausgebildet und weist eine Stärke zwischen 0,1 mm und 20 mm auf, insbesondere von 0,2 mm bis 2 mm. Als elastische Werkstoffe kommen im Rahmen der Erfindung insbesondere ein Polymerwerkstoff, ganz besonders bevorzugt ein Elastomerwerkstoff und insbesondere ein Kautschukwerkstoff oder ein Polyurethanwerkstoff zum Einsatz. Auch bei den vorbenannten Werkstoffen wird wiederum zunächst dem Projektil ermöglicht, über eine Flugbahn durch den Werkstoff zu gelangen bzw. diesen durchstoßen, wobei aufgrund der elastischen Rückstelleigenschaften des Werkstoffes selber dann die Flugbahn nach Durchtritt des Projektils geschlossen wird, so dass eine an der Metallschicht entstehende Druckwelle entsprechend nicht unmittelbar an die Keramikschicht zurückreflektiert wird.
Weiterhin besonders bevorzugt ist die Zwischenschicht aus einem der vorbenannten Werkstoffe mit der Keramikschicht und/oder mit der Metallschicht verklebt. Das Verkleben selbst kann beispielsweise über einen thermisch aktivierbaren Kleber erfolgen, wobei insbesondere eine Verklebung in einem Autoklaven bei Überdruck erfolgt. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich, luftaushärtende oder anaerob aushärtende Kleber zu verwenden. Bei Verwendung einer Zwischenschicht aus elastischem Werkstoff, insbesondere aus einem Polymerwerkstoff, kann auch dieser elastische Werkstoff bzw. Polymerwerkstoff selbst als Kleber zwischen der Keramikschicht und der Metallschicht dienen.
Die erfindungsgemäße Schichtverbundpanzerung eignet sich somit insbesondere, um bei mindestens gleichbleibenden Panzerungseigenschaften das spezifische Flächengewicht gegenüber reinen metallischen oder aber bekannten Schichtverbundpanzerungen um bis zu mehr als 15 % zu reduzieren. Auch ist es mit der erfindungsgemäßen Schichtverbundpanzerung möglich, bereits bestehende metallische Panzerungen aufzurüsten bzw. nachzurüsten, um somit die Panzerungseigenschaften deutlich zu erhöhen, ohne dabei das damit einhergehende Gewicht einer Zusatzpanzerung dazu zu erhöhen.
Zur weiteren Verbesserung der erfindungsgemäßen Schichtverbundpanzerung ist es möglich, dass die Keramikschicht aus einem faserverstärkten Keramikwerkstoff ausgebildet ist. Die entstehende Fragmentierung sorgt somit zwar zu einer Rissbildung, wobei jedoch ein Heraussplittern von Keramikbauteilen aufgrund des Faseranteils verringert wird. Ein solcher Keramikwerkstoff ist beispielsweise aus der DE 199 53 259 C2 bekannt.
Beispielsweise ist es somit möglich, Carbonfasern einzusetzen.
Weiterhin besonders bevorzugt wird die Metallschicht aus einem duktilen Stahlwerkstoff ausgebildet, insbesondere aus einem Panzerstahlwerkstoff. Besonders bevorzugt ist die Metallschicht aus einem warmumgeformten und pressgehärteten Stahlwerkstoff ausgebildet. Erfindungsgemäß ist es weiterhin möglich, dass insbesondere bei Verwendung eines beispielsweise Elastomerwerkstoffes für die Zwischenschicht, die Metallschicht nicht nur einseitig, mithin zwischen Keramikschicht und Metallschicht, mit dem Elastomer zu versehen, sondern auch auf der dem Projektil abgewandten Innenseite der Metallschicht, so dass ein zusätzlicher Korrosionsschutz der Metallschicht vollständig entfallen kann und durch die Zwischenschicht übernommen wird.
Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin möglich, dass über der Keramikschicht auf der dem Projektil zugewandten Seite, mithin der Außenseite selbst, nochmals eine elastische Schicht, bevorzugt aus einem Gummiwerkstoff, insbesondere eine Gummilage, angeordnet ist. Diese Gummilage ist weiterhin bevorzugt mit der Keramikschicht verklebt. Hierdurch ist es möglich, dass die Defragmentierung der Keramikschicht weiter vermieden wird und/oder entsprechende Keramikfragmente aufgrund der vorgelagerten Gummilage nicht herausbrechen bzw. mit dem Umfeld des Auftreffens des Projektils und hier insbesondere durch die Druckwelle herausbefördert werden, so dass bei Mehrfachbeschuss gerade auch des Umfeldes, eine weiterhin bestehende hinreichende Panzerung mit den in der Keramikschicht verbleibenden Keramikfragmenten sichergestellt wird. Auch kann zwischen Gummilage und Keramikschicht eine Lage aus Faserwerkstoff angeordnet sein.
Weiterhin besonders bevorzugt wird ein Verhältnis der Härte der Keramikschicht zu der Metallschicht derart gewählt, dass sie im Bereich von mindestens 3 zu 1 liegt. Mithin hat die Keramikschicht eine dreimal höhere Härte als die Metallschicht. Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin möglich, dass ein durch eine Randschicht gehärteter Vergütungsstahl oder aber durch eine mehrlagige Metallschicht auch in der Metallschicht selbst ein Härtegradient erzeugt wird, derart, dass auf der dem Projektil zugewandten Seite der Metallschicht eine höhere Härte ausgebildet ist als auf der dem Projektil abgewandten Seite, mithin der Innenseite.
Weiterhin besonders bevorzugt ist die Bruchdehnung der Keramikschicht im Verhältnis zu der Metallschicht von höchstens 1 zu 5 einzusetzen. Dies bedeutet, dass die Metallschicht eine fünfmal höhere Bruchdehnung besitzt, gegenüber der Keramikschicht.
Weiterhin besonders bevorzugt wird in der Zwischenschicht ein Werkstoff eingesetzt, dessen Härte bzw. dessen Elastizitätsmodul 30 bis 50 mal geringer ist als das Elastizitätsmodul eines ballistisch wirksamen Werkstoffes, insbesondere gegenüber der Keramikschicht oder der Metallschicht.
Im Rahmen der Erfindung wird die Metallschicht insbesondere mit einer Stahllegierung ausgebildet, die eine Härte zwischen 480 und 700 HBW aufweist. Die Keramikschicht weist vorzugsweise eine Härte größer 14 Giga Pascal auf. Die Metallschicht besitzt weiterhin eine Bruchdehnung zwischen 6 bis 12 % und die Keramikschicht eine Bruchdehnung zwischen 0,05 und 1 %.
Weiterhin besonders bevorzugt weisen die Keramikschicht und/oder die Metallschicht jeweils eine Stärke von 2 mm bis 30 mm auf. Insbesondere sind die Keramikschicht und/oder die Metallschicht selbst wiederum als Mehrschicht- bzw. Mehrlagenprodukt ausgebildet. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, bei der Metallschicht eine zu dem Projektil zugewandte Seite, mithin die Seite, die zur Zwischenschicht gerichtet ist, mit einer höheren Härte zum weitergehenden Energieabbau zu nutzen, wohingegen eine Projektil abgewandte Seite eine dazu höhere Bruchdehnung und höhere Duktilität besitzt. Ein Durchschlag des Projektils wird hierdurch vermieden. So ist es möglich, dass der Härtegradient der Keramikschicht derart bei einer mehrlagigen Keramikschicht ausgewählt ist, dass die Projektil zugewandte Außenseite eine höhere Härte aufweist als die dem Projektil abgewandte Seite.
Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin vorteilig, wenn die Zwischenschicht selbst auch aus einem faserverstärkten Werkstoff ausgebildet ist. Hierdurch kann die Reißfestigkeit der Zwischenschicht weiter erhöht werden, so dass ein Ausreißen von Teilen der Zwischenschicht mit Fragmenten der Keramikschicht vermieden ist.
Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausführungsvarianten sind in den schematischen Figuren dargestellt. Diese dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen:
1a bis c das Auftreffen auf eine Schichtverbundpanzerung, bekannt aus dem Stand der Technik,
2a bis c eine erfindungsgemäße Schichtverbundpanzerung,
3 und 4 mögliche Ausführungsvarianten einer erfindungsgemäßen Schichtverbundpanzerung,
5a bis c eine Ausführungsvariante der Schichtverbundpanzerung gemäß 2 mit zusätzlicher Gummilage,
6a und b eine Ausführungsvariante gemäß 3a und b mit zusätzlicher Gummilage,
7 einen mehrschichtigen Aufbau mit zwei Gummilagen,
8 den Aufbau aus 7 mit einer zusätzlichen Keramikschicht sowie Gummilagen. In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.
1a bis c zeigen dabei das Auftreffen eines Projektils 1 auf eine aus dem Stand der Technik bekannte Verbundpanzerung 2. Die Verbundpanzerung 2 weist eine außenliegende, mithin zu dem Projektil 1 zugewandte Keramikschicht 3 auf und eine innenliegende, mithin von dem Projektil 1 abgewandte Metallschicht 4. Das Auftreffen des Projektils 1 führt gemäß der 1a zu einer Rissbildung 5, wobei ein weiteres Eindringen des Projektils 1 in die Keramikschicht 3, gemäß 1b dargestellt, dann in der Keramikschicht 3 dazu führt, dass eine Flugbahn 6 des Projektils 1 eine Öffnung durch diese herstellt. Das Projektil 1 trifft weiterhin auf die Metallschicht 4 auf und sorgt hier für eine Verformung 7 in Richtung eines Innenraums I, wobei das Projektil 1, gemäß 1c dargestellt, dann die Metallschicht 4 nicht weiter durchdringt. Von dem Projektil 1 aus breitet sich jedoch eine Druckwelle 8, die aufgrund ihres Druckes P die zuvor genannte Rissbildung 5 der Keramikschicht 3 dazu bringt, in einzelnen Fragmenten 9 nach außen hin herauszubrechen. Demzufolge ist in dem Bereich des Auftreffens des Projektils 1 die Keramikschicht 3 deutlich geschwächt.
Bei der erfindungsgemäßen Schichtverbundpanzerung 12 ist nunmehr vorgesehen, dass, wie in 2a bis c dargestellt, eine Zwischenschicht 10 angeordnet ist, wobei die Zwischenschicht 10 gemäß 2a und b ebenfalls von dem Projektil 1 durchdrungen wird, so dass eine Flugbahn 6 hinter dem Projektil 1 entsteht. Gemäß 2c sorgt nunmehr jedoch die Zwischenschicht 10 dafür, dass sich die Druckwelle 6 in der Zwischenschicht 10 selbst ausbreitet und somit nicht die Fragmente 9, wie in 1c) nach außen hin aus der Keramikschicht 3 austreibt, sondern die Druckwelle in der Zwischenschicht 10 abgebaut wird.
Mögliche Ausgestaltungsvarianten sind in 3 und 4 dargestellt. 3 zeigt ein dreidimensional geformtes Bauteil 11, aufweisend eine erfindungsgemäße Schichtverbundpanzerung 12, wobei eine außenliegende Keramikschicht 3 angeordnet ist und eine innenliegende Metallschicht 4, verbunden über eine Zwischenschicht 10. Erfindungsgemäß ist es optional möglich, dass zwischen der Metallschicht 4 und der Zwischenschicht 10 sowie zwischen der Keramikschicht 3 und der Zwischenschicht 10 jeweils eine Klebstoffschicht 13 angeordnet ist. Das geformte Bauteil 11 weist weiterhin eine Krümmung auf, so dass auch komplexere Außengeometrien von zivilen Kraftfahrzeugen problemlos mit der erfindungsgemäßen Schichtverbundpanzerung nachbildbar sind.
4 zeigt eine dazu alternative erfindungsgemäße Schichtverbundpanzerung 12 auf, wobei hier die Zwischenschicht 10 selbst als Luftschicht ausgebildet ist. Die Kermamikschicht 3 weist an einer Innenseite eine Adhäsionsschicht 14 auf, an die wiederum Montageaufnahmen 15 und/oder Abstandhalter gekoppelt sind, die die Metallschicht 4 von der Keramikschicht 3 beabstandet halten. Die Metallschicht 4 ist dann an der Montageaufnahme 15 mittels Schraubbolzen 16 gekoppelt.
5a bis c und 6a und b zeigen die aus den 2a bis c und 3a und b dargestellte Schichtverbundpanzerung 12 mit jeweils einer Gummilage 18 auf der Außenseite bzw. der dem Projektil 1 zugewandten Seite auf der Keramikschicht 3. Die Gummilage 18 kann dabei insbesondere mit der Keramikschicht 3 verklebt sein bzw. auf diese aufvulkanisiert sein. Durch die Gummilage 18 wird es verhindert, dass die Fragmente 9 der Keramikschicht 3 zur Außenseite hin ausgetrieben werden bzw. herausbrechen. Ebenfalls wird nach Durchtritt des Projektils 1 durch die Gummilage 18 die in der Gummilage 18 erzeugte Öffnung 19 aufgrund der elastischen Rückformungseigenschaft der Gummilage 18 nahezu wieder verschlossen. Ersichtlich ist dies in 5b.
7 zeigt eine Mehrschichtverbundpanzerung mit mindestens zwei Gummilagen 18, 20, 22, wobei zunächst die Metallschicht 4 auf einer innenliegenden Seite angeordnet ist, gefolgt von der Zwischenschicht 10. Dann ist in Richtung zu der Keramikschicht 3 hin eine Gummilage 20 auf diese aufgebracht, wobei in der Gummilage 20 ein Faseranteil 21, bevorzugt aus Aramidfasern vorgesehen ist. Dieser Faseranteil 21 kann beispielsweise bevorzugt beim Aufvulkanisieren der Gummilage 20 auf die Keramikschicht 3 in die Gummilage 20 eingebracht werden. Die Gummilagen 18, 20, 22 selbst sind bevorzugt mit einer Dicke zwischen 0,01 mm und 0,5 mm und ganz besonders bevorzugt zwischen 0,05 mm und 0,2 mm und insbesondere 0,1 mm in ihrer Wandstärke ausgebildet. Auf die Keramikschicht 3 folgt dann eine außenliegende Gummilage 18, welche auch wiederum einen Faseranteil 21, beispielsweise in Form von Aramidfasern aufweist sowie eine weitergehende außenliegende Gummilage 22, die auch wiederum einen Faseranteil 21 aufweist. Die Faseranteile 21 können beispielsweise beim Aufvulkanisieren in die jeweilige Gummilage 18, 20, 22 eingebracht werden. Insbesondere dringen die Faseranteile 21 in die Gummischicht ein, beispielsweise wenn eine entsprechende Verbundpanzerung 2 in einem Ofen erwärmt wird. Der Faseranteil 21 erbringt dabei eine hohe Scherfestigkeit und verstärkt die Gummilagen 18, 20, 22. Die Gummilagen 18, 20, 22 sorgen dabei in Verbindung mit dem Faseranteil 21 dafür, dass ein Herausreißen der Panzerungsbauteile, insbesondere der Keramikschicht 3 oder aber der Zwischenschicht 10 vermieden wird, wobei die Zwischenschicht 10 hauptanteilsmäßig eine entstehende Druckwelle lateral ableitet.
8 zeigt einen weiteren möglichen mehrlagigen Aufbau einer Schichtverbundpanzerung 12, zunächst analog 7, wobei dann in Richtung einer Außenseite A eine zusätzliche Keramikschicht 23 auf die äußere Gummilage 22 gemäß 7 aufgebracht ist. Diese zusätzliche Keramikschicht 23 weist selbst wiederum zwei weitere Gummilagen 24, 25 auf. Auch diese Gummilagen 24, 25 haben jeweils einen Faseranteil 21, der insbesondere erfindungsgemäß einseitig in die Gummilage 24, 25 eindringt, beispielsweise durch ein Aufvulkanisieren. Ferner bieten die Gummilagen 24, 25 einen entsprechenden Korrosionsschutz.
Bezugszeichenliste

1: Projektil
2: Verbundpanzerung
3: Keramikschicht
4: Metallschicht
5: Rissbildung
6: Flugbahn
7: Verformung
8: Druckwelle
9: Fragment
10: Zwischenschicht
11: Bauteil
12: Schichtverbundpanzerung
13: Klebstoffschicht
14: Adhäsionsschicht
15: Montageaufnahme
16: Schraubbolzen
17: Druckwellenlänge
18: Gummilage
19: Öffnung zu 18
20: Gummilage
21: Faseranteil
22: Gummilage
23: äußere Keramikschicht
24: Gummilage
25: Gummilage
I: Innenraum
P: Druck
A: Außenseite

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012017146 A1 [0008]
DE 19953259 C2 [0022]

Claims

Schichtverbundpanzerung (12), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine einem Projektil (1) zugewandte Keramikschicht (3) und eine innenliegende Metallschicht (4), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Keramikschicht (3) und der Metallschicht (4) eine Zwischenschicht (10) angeordnet ist.
Schichtverbundpanzerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (10) mit einer Wandstärke zwischen 0,1 mm und 60 mm ausgebildet ist, insbesondere ist die Zwischenschicht (10) bei Verwendung von Luft und/oder Schaum mit einer Stärke von 0,1 mm bis 50 mm ausgebildet, bevorzugt zwischen 4 mm und 21 mm.
Schichtverbundpanzerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (10) aus einem elastischen Werkstoff ausgebildet ist und eine Wandstärke zwischen 0,1 mm und 20 mm aufweist, insbesondere eine Wandstärke von 0,2 mm bis 2 mm.
Schichtverbundpanzerung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (10) mit der Keramikschicht (3) und/oder der Metallschicht (4) verklebt ist.
Schichtverbundpanzerung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (10) aus Polymerwerkstoff ausgebildet ist, insbesondere aus einem Elastomerwerkstoff, ganz besonders bevorzugt aus einem Kautschukwerkstoff oder einem Polyurethanwerkstoff, insbesondere ist die Zwischenschicht (10) faserverstärkt.
Schichtverbundpanzerung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikschicht (3) aus einem faserverstärktem Keramikwerkstoff ausgebildet ist.
Schichtverbundpanzerung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht (4) aus einem duktilen Stahlwerkstoff ausgebildet ist, insbesondere aus einem Panzerstahlwerkstoff.
Schichtverbundpanzerung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikschicht (3) und die Metallschicht (4) zueinander ein Verhältnis der Härte von mindestens 3 zu 1 aufweisen.
Schichtverbundpanzerung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikschicht (3) und die Metallschicht (4) ein Verhältnis der Bruchdehnung von höchstens 1 zu 5 aufweisen.
Schichtverbundpanzerung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Keramikschicht (3) und/oder die Metallschicht (4) eine Stärke von 2 mm bis 30 mm aufweisen.
Schichtverbundpanzerung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikschicht (3) und/oder die Metallschicht (4) selbst als Mehrschichtprodukt ausgebildet sind.
Schichtverbundpanzerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Keramikschicht (3) auf der der Metallschicht (4) gegenüberliegenden Seite eine Gummilage (18) angeordnet ist, insbesondere ist die Gummilage (18) mit der Keramikschicht (3) verklebt oder die Gummilage (18) ist auf die Keramikschicht (3) aufvulkanisiert.
Schichtverbundpanzerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Keramikschicht (3) und der Zwischenschicht (10) eine Gummilage (20) angeordnet ist, insbesondere ist die Gummilage (20) mit der Keramikschicht (3) und/oder der Zwischenschicht (10) verklebt oder die Gummilage (20) ist auf die Keramikschicht (3) und/oder die Zwischenschicht (10) aufvulkanisiert.
Schichtverbundpanzerung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Gummilage (18, 20, 22) einen Anteil Faserwerkstoff aufweist, insbesondere Aramidfasern.
Verwendung einer Schichtverbundpanzerung nach mindestens Anspruch 1 zur Herstellung eines Panzerungsbauteils, insbesondere eines dreidimensional geformten Panzerungsbauteils.