DE10305405A1

DE10305405A1 - Schusshemmendes Verstärkungselement

Info

Publication number: DE10305405A1
Application number: DE2003105405
Authority: DE
Inventors: Paul Hunkemoeller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-02-11
Filing date: 2003-02-11
Publication date: 2004-08-26

Abstract

Die Erfindung schlägt ein schusshemmendes Verstärkungselement vor, mit einer Mischung aus Elastomergranulat und metallischen Hohlkugeln, wobei diese Mischung als Zwischenlage zwischen zwei Schichten aus hochfesten Fasern - wie Kevlar - angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein schusshemmendes Verstärkungselement.
Aus der DE-C-44 95 948 ist es bekannt, Hohlkugeln für eine schusshemmende Schicht zu verwenden, und die Anordnung drehbarer Kugeln ist aus der DE-A-26 55 994 bekannt. Mit Gas gefüllte Hohlkugeln für die Ausgestaltung einer schusshemmenden Schicht sind aus der DE-A-34 04 272 bekannt.
Im Rahmen des vorliegenden Vorschlags wird verallgemeinernd der Begriff „schusshemmend" verwendet, ohne eventuelle, fachtypische Unterscheidungsmerkmale wie „schusshemmend" oder „schusssicher" zu berücksichtigen. Als „schusshemmend" im Sinne des vorliegenden Vorschlags wird daher ein Verstärkungselement bezeichnet, wenn es einen Beschuss entweder vollständig abfängt oder wenn das Projektil mit einem erheblich reduzierten Energiegehalt durchgelassen wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein schusshemmendes Verstärkungselement zu schaffen, welches möglichst vielseitig unterschiedlichen Formgebungen angepasst werden kann und preisgünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verstärkungselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, eine Mischung aus Elastomergranulat und metallischen Hohlkugeln zu verwenden, die zwischen zwei Schichten von Fasern, wie beispielsweise Kevlar, angeordnet sind, welche ihrerseits bereits schuss hemmend und insofern als „hochfest" bezeichnet sind. So kann das vorgeschlagene Verstärkungselement innerhalb einer kissenähnlichen, verformbaren Hülle die vorgeschlagene Mischung enthalten, so daß derartige „Kissen" beispielsweise im Bereich der Fahrzeug- oder Flugzeugherstellung zwischen zwei Karosseriebleche eingebracht werden können.
Nachfolgend wird der Begriff „Hülle" daher rein beispielhaft verwendet, auch wenn bei dem jeweiligen Bauteil die beiden Faserschichten des Verstärkungselementes nicht entlang der Ränder zu einer geschlossenen Hülle verbunden sein sollten. Die Bezeichnung „Verstärkungselement" bedeutet dabei nicht, daß in erster Linie eine mechanische Verstärkung anderer Bauteile – wie der vorerwähnten Karosseriebauteile – bewirkt werden soll, sondern bezieht sich auf die verbesserte „Stärke", also Widerstandskraft, gegenüber auftreffenden Geschossen.
Die schusshemmende Hülle bewirkt bei einem auftreffenden Projektil eine großflächige Verteilung der Verformungsenergie. Die innerhalb der Hülle angeordneten Granulatkörper aus einem Elastomer sowie die Hohlkugeln weisen die Möglichkeit auf, sich zu verformen und als Mischung insgesamt in ihrer Formgebung nachzugeben und so die Energie des Projektils abzubauen. Der Elastomerwerkstoff ist im wesentlichen inkompressibel, seine Verformung erfolgt im wesentlichen volumenkonstant, so daß durch die Verformung eines Granulatkörperchens Druck auf benachbarte Bestandteile verteilt wird, was insgesamt zu einer Verringerung der Beschädigungen am Verstärkungselement und zu einer hohen Effektivität der Schußenergieabsorption führt.
Abgesehen davon, dass sowohl das Granulat als auch die metallischen Hohlkugeln in sich verformbar sind und dadurch Schußenergie in Verformungsenergie umwandeln können, weist diese Mischung den Vorteil auf, dass das Elastomergranulat als preisgünstiges Recyclat ausgestaltet sein kann und die metallischen Hohlkugeln ein vergleichsweise geringes spezifisches Gewicht aufweisen, was beispielsweise für den Einsatz in Fahr- oder Flugzeugen oder auch bei unmittelbar von Personen zu tragenden Verstärkungselementen – wie schusssicheren Westen – vorteilhaft ist, sowie z. B. in der Raumfahrt, wo ein verbesserter Schutz gegen Kleinmeteoriten oder den sogenannten „Weltraummüll" angestrebt wird.
Insbesondere wenn die Fasern dreidimensional miteinander verbunden sind, wie bei einem Gewebe, Gewirk oder Gestrick, ergibt sich trotz der Dehnungsfestigkeit, welche die Einzelfasern aufweisen können, daß sich das so hergestellte Flächengebilde vorteilhaft elastisch verformen kann und verbesserte Eigenschaften für die Aufnahme der Schußenergie aufweist.
Die Anordnung von schusshemmenden verformbaren Faserschichten auf beiden Seiten der Mischung bewirkt, dass auch auf der dem Angriff abgewandten Seite, nachfolgend stets als Rückseite bezeichnet, eine Verformung der Hülle stattfinden kann, wobei die Reißfestigkeit des Hüllmaterials eine großflächige Verteilung von Verformungsenergie bzw. innerer Reibungsenergie innerhalb der Mischung aus Hohlkugeln und Elastomergranulat bewirkt, so dass die dem Projektil innewohnende Energie erheblich reduziert wird oder das Projektil sogar vollständig durch dieses Verstärkungselement abgefangen werden kann.
Ggf. können Außenschichten vorgesehen sein, zwischen denen die Hülle samt ihrer Mischung angeordnet ist. Diese Außenschichten können beispielsweise aus Metall, insebsonder aus Stahlblech bestehen, welches durch seine Verformbarkeit eine großflächige Druck- und Verformungsübertragung auf die Hülle und die darin enthaltende Mischung unterstützt, so dass hierdurch der Abbau der aus dem Projektil stammenden Energie auf einen möglichst großen Bereich des Verstärkungselementes verteilt wird. Ggf. können diese Außenschichten jedoch auch aus Kunststoff bestehen, wobei in jedem Fall die Außenschichten aus einem derartigen Material bestehen, dass sie die Formgebung des Verstärkungselementes bestimmen. Herstellungstechnisch besteht daher die Möglichkeit, die Hülle mitsamt der Granulatmischung zwischen zwei Außenschichten anzuordnen und ggf. die beiden Außenschichten miteinander zu verbinden, so dass ein formstabil handhabbares Element geschaffen wird, welches beispielsweise in Türen, Bodengruppen, den Dachbereich oder ähnliche Regionen eines Fahrzeugs eingebaut werden kann.
Um eine Entmischung zwischen den in der Hülle befindlichen Hohlkugeln und dem Elastomergranulat zu vermeiden, kann vorgesehen sein, diese Mischungsbestandteile mittels eines zähelastischen Kunststoffs zusammenzuhalten. Dieser zähelastische Kunststoff kann beispielsweise zunächst als Flüssigkunststoff vorliegen, um besonders einfach verarbeitbar zu sein. Die anschließende Aushärtung bis auf den gewünschten Härtegrad bewirkt eine Fixierung der einzelnen Mischungsbestandteile und unterstützt den vorstehend bereits für die Elastomerpartikel beschriebenen Effekt, daß bei Auftreffen des Geschosses die auf einen Partikel einwirkende Energie nicht nur durch die Partikelverformung verbraucht wird, sondern auch auf umliegende Bereiche verteilt wird. So wird ein größerer Anteil der Energie verbraucht, als wenn zwischen den einzelnen Partikeln der Mischung luftgefüllte Hohlräume vorhanden wären.
Die Verarbeitung des Flüssigkunststoffs kann an die jeweiligen Produktionsverhältnisse angepaß werden:
Der Flüssigkunststoff kann erstens in die Mischung eingebracht werden, die sich zwischen zwei Faserschichten bzw. zwischen einer Außenschicht und der benachbarten Faserschicht befindet, so daß er sich anschließend innerhalb der Mischung verteilt.
Zweitens kann zunächst ein Brei aus den Mischungsbestandteilen und dem Kunststoff hergestellt werden, der dann in die Hülle bzw. zwischen eine Außenschicht und die benachbarte Faserschicht eingegeben wird.
Drittens kann zunächst der die Mischung enthaltende Flüssigkunststoff auf den gewünschte Härtegrad ausgehärtet werden und anschließend mit den weiteren Schichten versehen werden, um das Verstärkungselement zu schaffen.
Bei den vorgenannten Verfahrensweisen kann die Verdrängung von Luft aus der Mischung ggf. durch Evakuierung unterstützt werden, um das Eindringen des Flüssigkunststofts in die Porenvolumina zwischen den einzelnen Partikeln der Mischung zu erleichtern.
Eine zusätzliche, energieabsorbierende Schicht kann zwischen der Außenschicht und der benachbarten Faserschicht der Hülle vorgesehen sein, ggf. beidseitig außerhalb der Hülle, wobei auch hier aus Kostengründen sowie aufgrund der vorteilhaften Produkteigenschaften als Elastomermaterial ein Granulat verwendet werden kann. Auch dieses Granulat kann ggf. durch einen zähelastischen Kunststoff fixiert werden, so dass es nicht vibrationsbedingt beispielsweise nach unten sackt und im Zwischenraum zwischen Außenschicht und Hülle sich im oberen Bereich eine Leerzone ergibt. Wenn das Granulat als eine Mischung aus unterschiedlich schweren Partikeln ausgestaltet ist – wie Hohlkugeln und Elastomerpartikel – verhindert der zähelastische Kunststoff die Entmischung dieser Partikel.

Claims

Schusshemmendes Verstärkungselement, mit einer Mischung aus Elastomergranulat und metallischen Hohlkugeln, wobei diese Mischung als Zwischenlage zwischen zwei Schichten aus hochfesten Fasern – wie Kevlar – angeordnet ist.
Verstärkungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern in den Kevlarschichten jeweils dreidimensional miteinander verbunden sind – wie in Form eines Gewirkes, Gestrickes oder Gewebes.
Verstärkungselement nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zwei äußere, die Faserschichten zwischen sich aufnehmende und dem Verstärkungselement seine Form gebende Außenschichten.
Verstärkungselement nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Elastomermaterial, welches zwischen einer Außenschicht und der benachbarten Faserschicht angeordnet ist.
Verstärkungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomermaterial ebenfalls in Form von Granulat ausgestaltet ist.
Verstärkungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischungsbestandteile durch einen zähelastischen Kunststoff zusammengehalten sind.
Verstärkungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat durch einen zähelastischen Kunststoff zusammengehalten ist.
Verstärkungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement als Bauteil eines Fahrzeugs ausgebildet ist.