DE1703932A1

DE1703932A1 - Gepanzerter,becherartiger Sitz fuer ein Militaerfahrzeug

Info

Publication number: DE1703932A1
Application number: DE19681703932
Authority: DE
Inventors: Coes Samuel Horton; Hauck Eldon William
Original assignee: Norton Co
Current assignee: Saint Gobain Abrasives Inc
Priority date: 1967-08-29
Filing date: 1968-08-01
Publication date: 1971-07-15
Also published as: US3581620A; DE1703932C2; BE772429Q; GB1239292A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann, Dr. Ing. A. Weickmann

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A."Weιckmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 27, DEN

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 483921/22 DGW

NORTON COMPANY of WORCESTER, Massachusetts, USA

Gepanzerter,becherartiger Sitz für ein Militärfahrzeug

Die Erfindung bezieht sich auf einen aus Schichten gebildeten Sitz für ein Plugzeug oder dergleichen aus Glasfaser-verstärktem Harz, das mit Platten aus feuerfestem Material derart verbunden iet, daß ein gepanzerter Sitz entsteht. Der Sitz wird bevorzugt verstellbar an einem üblichen Trägergebilde angebracht. Von besonderem Vorteil ist die hohe Spannungs- und Druckfestigkeit seines Aufbaues: Spannungen, denen die Glasfasern ausgesetzt werden, werden auf die Platten aus feuerfestem Material in einer solohen Weise übertragen, daß die hohe Druckfestigkeit dieser Platten vorteilhaft zur Geltung kommt. Die unterschiedlichen Festigkeitseigenschaften der beiden Materialien wirken somit in vorteilhafter Weise einander unterstützend zusammen.

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Es ist bekannt, Panzerplatten relativ dünn mit hoher Dichte aus feuerfesten Materialien, wie Tonerde, Siliciumcarbid, Borcarbid und dergleichen herzustellen. Mit Glasfasern verstärkte, feuerfeste Platten aus diesen Materialien können in Bekleidungsstücken von Soldaten zum Schutz dieser Soldaten verwendet werden. Auch sind solche Panzerungen in Militärfahrzeuge eingebaut, um wichtige Teile von Menschen und Maschinen hinter den Panzerungen zu schützen.

Die feuerfesten Platten für die zusammengesetzte Panzerung können durch Heißpressen hergestellt werden. Die Platten sind relativ dünn. Ihr Gewicht ist ziemlich hoch und hängt von dem jeweils verwendeten Material ab* Werden die Platten mit Paserglas enthaltendem Material beschichtet, so bremsen sie Geschosse aus üblichen Kriegswaffen, etwa Infanterie-Kriegswaffen, ab.

Borcarbid-Platten haben sich insbesondere als brauchbar zur Beschichtung mit Glasfaser-verstärktem Material erwiesen, wenn es galt, eine Panzerung in einem Plugzeug vorzusehen, da bei vorgegebener Fläche und Dicke einer Platte diese Art der Plattenzusammensetzung in gleicher Weise Geschosse bremsen kann, wie andere Arten von feuerfesten Platten, die mit Glasfasern beschichtet sind, das Borcarbid aber andererseits ein wesentlich geringeres Gewicht hat. Panzerungen mit Borcarbid werden beim Bau von Fahrzeugen häufig verwendet und auch in Kleidungsstücken für Soldaten, insbesondere Plugpersonal von Hubschraubern,

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Die Erfindung gibt eine besondere Art eines Glasfaserverstärkten Trägers für feuerfeste Platten an, der es gestattet, feuerfeste Platten mit relativ hoher Druckfestigkeit zu verwenden und besonders vorteilhaft die Zugfestigkeitseigenschaften der Glasfasern auszunutzen. Die Druckfestigkeit der Platten zeigt sich besonders, wenn aus ihnen ein Panzersitz für einen Flugzeugführer hergestellt wird. Der Schichtaufbau der Platten macht es überflüssig, den Flugzeugführer mit einer gepanzerten Kleidung auszustatten. In einem Flugzeug hat der Flugzeugführer daher mehr Bewegungsfreiheit, andererseits ist er aber vollständig vor kleinen Geschossen geschützt, denen er sonst ausgesetzt ist. Auch kann die geschichtete Panzerung dem Körper des Flugzeugführers in ihrer Form gut angepasst werden, so daß die Gesamtmasse und somit das Gesamtgewicht der zum Schutz benötigten Panzerung optimal gering zu halten ist. Da feuerfeste Materialien relativ schwer sind, ist eine solche Gewichtsersparnis, insbesondere in einem Flugzeug, von besonderer Bedeutung. Borcarbid-Platten sind relativ leichter als andere feuerfeste Platten. Borcarbid ist daher besonders zur Beschichtung mit einem Glasfaser-verstärkten Material zur Herstellung einer Panzerung für einen Flugzeugführer oder andere Flugzeuginsassen geeignet.

Die Erfindung gibt eine Schichtstruktur aus feuerfesten Platten und einer Glasfaser-verstärkten Harzschicht an. Die Platte und die Schicht sind integral miteinander verbunden und

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Mlden einen Sitz in einem Plugzeug, Ein derart gebildeter Sitz kann in üblicher Weise verstellbar an einem Trägergebilde angebraoht sein. Der Sitz ist relativ leicht und kann den Sitzenden im wesentlichen ganz vor der Umgebung abschirmen.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel, unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen, beschrieben.

Figur 1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Sitzes, teilweise aufgebrochen, um den Innenaufbau des Sitzes bloßzulegen;

Figur 2 zeigt den Sitz nach Figur 1 in Vorderansicht, ebenfalls teilweise aufgebrochen;

Figur 3 zeigt den Sitz nach Figur 1 im Schnitt 3-3 der Fig, I;

Figur 4 zeigt eine Einzelansicht der verstellbaren Halterung des Sitzes im Schnitt 4-4 der Fig.3, dabei ist der Trägerpfosten jedoch voll in Ansicht dargestellt.

Der Sitz nach dem Ausführungsbeispiel ist beoherartig ausgebildet. Er weist somit die Form auf, die in Flugzeugen, insbesondere Hubschraubern und dergleichen, üblich ist. Dnr Sitz hat das Gewicht eines Flugzeuginsassen, insbesondere eines Flugzeugführers,zu tragen. Er ist verstellbar an Pfosten angebracht, die sich im wesentlichen vertikal vom Boden des Fahrzeugs aus erstrecken. Der Sitz 10 nach Fig. 1 ist an zwei nebeneinander befindlichen Pfosten 11 und 12 gehaltert, die an einer Bodenfläche eines Flugzeugs befestigt sind.

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Der ganze Sitz kann als Einheit längs dieser Pfosten im wesentlichen vertikal auf- und abbewegt werden, um ihn in der Stellung zu haltern, die für den Flugzeuginsassen am bequemsten ist. Um eine solche Verstellung zu ermöglichen, ist der Sitz mit geeigneten Gleitlagerstücken 13 und 14 versehen, die auf der Rückseite seines Rückens angebracht sind. Diese Gleitlagerstüoke 13 und 14 sind längs des Pfostens verstellbar. Ein gleiches Paar von Gleitlagerstücken, von denen nur ein Gleitlagerstück 16 in Fig. 2 sichtbar ist, ist ^ längs des Pfostens 12 verstellbar.

Das in Pig. I erkennbare Gleitlagerstück 14 weist einen Stift 17 auf, der in irgendeine ihm zugeordnete passende öffnung einer Reihe von öffnungen in dem Pfosten 11 zu stecken ist. In ähnlicher Weise ist das Glei12agerstück 16 mit einem Stift 19 versehen, der in eine passende Öffnung dea Pfostens 12 zu stecken ist. Der Sitz kann also angehoben oder abgesenkt und dann in einer gewünschten Lage fixiert werden. Statt der Stifthalterung kann auch zur Halterung M des Sitzes in einer gewünschten Lage längs der Pfosten eine übliche Klemmhaiterung vorgesehen sein.

Der Sitz 10 weiat eine Innenschioht 25 aus foringepruastem, glasfaserverstärktem Harz auf. Die Technik zur Formung von glasfaserverstärktem Harz zur Herstellung relativ leichter Formkörper mit relativ hoher Zugfestigkeit Lyt an sich bekannt. Im Rahmen der Erfindung erhält der Glasfauerkörijor vorzugsweise die Form eines Bechersitzes, der eine Vordor-

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seite und eine Rückseite hat und einen relativ hohen Rücken, der den gesamten Rücken eines Sitzenden umfassen kann und sich so weit nach oben erstreckt, daß er auch den Kopf des Sitzenden umfaßt und damit schützt. Am oberen Ende des Rückenteils weist das im wesentlichen aus Glasfasern gebildete Sitzteil zwei flügelartige Elemente 26 und 26a auf, die sich seitlich des Kopfes eines Sitzenden erstrecken. Ersichtlich umschließt auf diese Weise der im wesentlichen aus Glasfasern gebildete Sitzteil den gesamten Körper eines Sitzenden von dessen Knien bis einschließlich seines Kopfes»

An der Rückseite des im wesentlichen aus Glasfasern gebildeten Teils sind feuerfeste Ziegeln derart befestigt, daß ein integraler, geschichteter Panzersitz entsteht. Feuerfeste Ziegeln können bei relativer Dünne mit einem Maß von etwa 10 χ 10 cm bis zu einem Maß von etwa 60 χ 50 cm hergestellt werden. Bei Verwendung der Formtechnik können einzelne Ziegeln zu einem Muster zusammengesetzt und an der Rückseite des Sitzes so angeklebt werden, daß eine durchgehende Schicht 27 aus diesen feuerfesten Ziegeln am Sitz gebildet wird. Ein auf diese V/eise ausgebildeter Sitz bremst GetJchosse, wie nie aus üblichen MiL Lfciirgewiiren abgeschossen werden, voll ab.

Um das leichte Gewicht von Borcarbid voll auszunutzen, werden die feuerfesten Ziegeln bevorzugt aus Borcarbid mit einer Dicke von 0,75 cm bis 1 om hergestellt. Ein Muster aus einseinen solcher "iegeln wird fläohenhaft an dor Rückseite des im wesentlichem aus Glasfasern teatehenden Sit::totJ.a integral angebracht, und ;:war so, daß aneinanderotosaeAde Kanten iLLer »j i.nze I rien Ziegel dicht anuLnariderüfcoHuen und

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ineinandergreifen. Die Ziegel können an dem im wesentlichen aus Glasfasern "bestehenden Sitzteil in irgendeiner geeigneten Weise angeklebt werden. Besonders vorteilhaft haben sich zum Inkleben Epoxyharze erwiesen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden relativ leichte Borcarbid-Ziegel verwendet, die eine Dichte zwischen 2,3 bis zu der theoretisch maximalen Dichte, von 2,51 g pro cm haben und eine Druckfestigkeit in der Größenordnung von 30 000 kg pro

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cm . Die Dicke der Borcarbid-Ziegel beträgt vorzugsweise zwischen 0,63 cm bis hinauf zu 1,5 cm, wenn in Zusammenwirken mit den im wesentlichen aus Glasfasern bestehenden Schichten Panzerplatten der Stärke hergestellt werden sollen, wie sie derzeit üblich sind.

Im Bereich der verstellbaren Halterungselemente, wie etwa der Elemente 13,14 und 16, weist die Schicht 27 aus den einzelnen Ziegeln eine Kante auf, die sich eng an die vier Seiten einer metallischen Einsatzplatte 30 anpasst, die ein Teil eines jeden der verstellbaren Halterungselemente ist. Die Einsatzplatte 30 ist in innigem Kontakt mit der Rückfläche des im wesentlichen aus Glasfaser bestehenden Sitzteils anzubringen. Sie wirkt mit einer Frontplatte 31 zusammen, die an der Vorderseite der im wesentlichen aus Glasfasern bestehenden Schicht des Sitzteils anliegt und die Kraft verteilt, die von dem Sitz über die Halterung auf die Pfosten 11 und 12 ausgeübt wird, wenn der Sitz besetzt wird. Es ist wichtig, daß jede der nach rückwärts weisenden Einsatz-

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platten 30 und die Frontplatte 31 eine hinreichend große Oberfläche haben, mit der sie an der Glasfaser-Harz-Schicht des Sitzteils anliegen, um die Kraft so zu verteilen, daß das Glasfaser-Gebilde nicht gelöst wird, wenn der Sitz im Gebrauch unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt ist.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde für den Bechersitz eine Glasfaserschicht eiiier Dicke von 0,64 cm und eine Borcarbidschicht einer Dicke von 0,95 cm verwendet. Dabei war die Borcarbidschicht integral an der Rückseite der Glasfaserschicht mit einem Polysulfid-Kleber (Warenzeichen: Proseal) angeklebt. Die auf diese Weise hergestellte Panzerung konnte ein Geschoß des Kalibers 0,30 APM2 stoppen, das mit einer Geschwindigkeit von 800 m pro Sekunde aufgeschossen wurde. Die Borcarbid-Schicht war durch relativ kleine feuerfeste Ziegeln gebildet, die in einem Muster mit dicht aneinanderliegenden und ineinanderpassenden Seiten gelegt waren und allseitig an die Platten 30 anstiessen. Die Platten waren in diesem Fall 11,5 cm breit, 7,0 cm hoch und 1,27 cm dick. Die Platten 31 bestanden aus Aluminium und waren 11,5 cm breit, 7,0 cm hoch und 0,64 cm dick. Der Sitz wurde in allen Richtungen Beschleunigungsbelastungen ausgesetzt, die sich in einem Flugzeug unter Gefechtsbedingungen einstellen. Er erwies eich unter allen diesen Umständen geeignet, einen Flugzeuginsassen von mittlerem Gewicht zu tragen, obwohl das eigentliche Stützelement für das Gewicht des Sitzes eigentlich nur ein Ausleger ist.

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Die Sitzkonstruktion, wie sie Ms hierhin "beschrieben wurde, wird durch zwei Seitenplatten 35 vervollständigt, die an geeignete Seitenflanschen des Bechersitzes angebolzt werden können. Diese Seitenplatten bestehen bevorzugt aus Glasfaser-Borcarbid-Schichtmaterial undgeben dem Sitzenden einen zusätzlichen Seitenschutz.

Sitzt eine Person üblichen Gewichts auf dem Sitz nach Fig. 1, so liegt ihr Massenschwerpunkt normalerweise etwas vor dem Sitzrücken und über der Sitzfläche dort, wo in fig. 2 das mit OG markierte "+" gezeichnet ist. Die bodenseitige Abstützung S Sitzes wird im wesentlichen durch Ausleger gebildet.

^ d®s llugs, insbesondere nach einem Sturzflug, erfährt die Sitzfläche eine relativ hohe Massenbeschleunigungsbelastung. Die Fa,sargl as struktur der Sitzfläche wird dann einer erheblichen ^laijtung ausgesetzt, die die Sitzfläche zum Boden des Fahrzeugs biegen will. Hieraus ergibt sich eine Zugspannung auf die F,aserglasschicht.Wenn die Faserglasschicht * beginnt, beim Aufbau der Spannung ihre Form zu ändern, so neigt sie dazu, die Panzerziegel, die integral an ihr haften, zur Unterseite der Faserglasschicht zu verschieben. Auf Grund der Wechselwirkung der unter Spannung stehenden Faser^Jasschioht und der starren Ziegel, die integral an der Rückseite des Faserglases haften, wird eine Druckkraft auf die Masse der feuerfesten Ziegel ausgeübt. Da die Ziegel, die an der Unterseite der Faserglasschicht angebracht sind, uo ausgewählt sind,

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daß sie eine hohe Druckfestigkeit haben, ergibt es sich, daß die Spannungsbelastungen der verschiedenen Elemente des Sitzes vollständig durch die Wechselwirkung der verschiedenen Sitz teile aufgenommen werden, solange gewisse Belastungsgrenzen nicht überschritten werden. Die Faserglasschieht wird unter Spannung gesetzt und der Sitz teil bleibt, da die Faserglasschicht eine ausgezeichnete Spannungsfestigkeit aufweist, in Takt solange das Paserglas nicht über seine elastischen Grenzen hinaus gestreckt wird. Sollten die Spannungen auf ein solches Maß steigen, daß sie das Faserglas zerreis3en, so wird die Spannung sofort auf die integral an dem Paserglas haftende, feuerfeste Ziegelschicht übertragen. Bei einem solchen Ereignis bauen sich Druckkräfte zugleich im Ziegel auf. Daraus ist erkennbar, daß außergewöhnlich hohe Kräfte von der Schichtstruktur, wie sie hier beschrieben wurde, absorbiert werden können; Der Sitz bleibt unter allen Beanspruchungen, denen er beim Plug normalerweise ausgesetzt ist, voll bi^auchbar.

Betrachtet man die Halterung des Sitzes an den Stützschienen 11 und 12 mittels der verstellbaren Glieder 13, 14 und 16, wie sie in Pig. 4 dargestellt sind, so ist erkennbar, daß Belastungen der verschiedenen Schichten der Panzerung derart verteilt werden, daß auch im Rückenteil des Sitzes eine Zugspannung auf das Faserglas ausgeübt wird und die feuerfesten Ziegel unter Druck gesetzt werden. lot die Auslegerabstützung Sitzen einer Masutmbeschleunigungabelastung ausgesetzt,

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so neigt der Sitz dazu, sich um das verstellbare Element 14 zu verschwenken. Dem widersteht das verstellbare Element 13. Dabei wird das Element 13 unter Spannung gesetzt, während das untere Glied 14 Druckkräften ausgesetzt ist. Wird ein Punkt in der Mitte zwischen den verstellbaren Halterungen 13 und 14 betrachtet, so erkennt man, daß bei einer Massenbeschleunigungsbelastung in Richtung nach unten zum Boden des Sitzes, die Faserglasschicht zwischen den Abstützungen 13 und 14 dazu neigt, sich um eine Achse, die im wesentlichen horizontal die Elemente 14 und 16 schneidet, zu verdrillen. Dadurch erhält das laserglas die Neigung, sich zum Rücken der auf dem Sitz befindlichen Person zu verbiegen, so daß also die Faserglasschicht unter Spannung gesetzt wird. Wird die Faserglasschicht einer Spannung ausgesetzt, die die Schicht stx'ecken will, so werden die feuerfesten Ziegelelemente, die integral an die Rückfläche des Sitzes gebunden sind, unter Druck gesetzt, so daß wiederum Zug- und Druckkräfte, die die verschiedenen Elemente der Sitzstruktur beeinträchtigen wollen, unter Kontrolle gehalten werden und in solcher Weise geleitet werden, daß sie am besten von den einzelnen Schichten oder Elementen der Schichtstruktur absorbiert werden können.

Wenn auch bevorzugt Borcarbid-Ziegel an die Rückseite einer Sitzkonstruktion für ein Flugzeug angeklebt werden, so können doch auch Schichten aus anderem feuerfesten Material, sofern sie hinreichend druckfest sind, für eine zusammengesetzte Panzerung verwendet werden. Feuerfeste Ziegel aus Tonerde oder Siliciumcarbid oder einer Kombination der verschiedenen

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Materialien, wie sie üblicherweise mit ziegelgepanzerten Faserglasschichten verwendet werden, können ebenfalls benutzt werden. Wird der Sitz in einem Seefahrzeug und in einem Landfahrzeug benötigt, wo sein Gewicht keine entscheidende Bedeutung spielt, können diese anderen Arten von feuerfesten Ziegeln zusammen mit Faserglas benutzt werden, um eine Panzerung gleich guter Eigenschaften zu erreichen.

Der Sitz kann überall dort angewendet v/erden, wo eine schwere Last zu tragen ist. Die zusammengesetzte Sitz-Struktur nach der Erfindung hat ein relativ leichtes Gewicht und kann ungewöhnlich hoch belastet werden. Der Aufbau der Sitzstruktur ist kompakt. Die Sitzstruktur kann daher in vielen ungewöhnlichen Fällen benutzt werden, wo bisher relativ massive Strukturen benötigt wurden.

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Claims

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Patentansprüche

1. Gepanzerter, becherartiger Sitz (ΙΟ) für ein Militärfahrzeug,

insbesondere ein Flugzeug, gekennzeichnet durch einen eine

(25) Vorderfläche und eine Rückfläche aufweisenden Form teil/aus einem relativ leichten Material hoher Zugfestigkeit, dessen Vorderfläche als Abstützfläche für einen Fahrzeugführer ausgebildet ist und an dessen Rückfläche eine Schicht (27) aus feuerfestem Material hoher Druckfestigkeit integral an- ™ liegt.

2. Sitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil (25) ein einstückiges Gebilde aus mit Glasfasern verstärktem Kunstharz ist.

5. Sitz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfeste Schicht (27) aus ineinandergreifenden Blöcken vorzugsweise in der Art von Ziegeln - gebildet ist, die an allen ihren Stoßflächen einander innig berühren. M

4. Sitz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke aus heißgepresster Borcarbidma3se bestehen.

5. Sitz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfeste Schicht (27) an dem Formteil (25) aus mit Glasfasern verstärktem Kunstharz befestigt ist.

6. Sitz nach einem der vorhergehenden Amsprüche, dadurch gekermzeictuiöt, daß or au zwei Ln Ababand voneinander befiud-

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lichen, aufrechten, am Fahrzeug befestigten Pfosten (11,12) verstellbar gehaltert ist.

"· Sitz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß er an jedem Pfosten (11,12) an mehreren, in relativ großem Abstand voneinander befindlichen Stellen gehaltert ist.

8. Sitz nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen Glieder (31) aufweisen, die sich flächenhaft nach Art von Druckkissen an der Vorderfläche des Normteils (25) abstützen.

9. Sitz nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen Glieder (30) aufweisen, die sich flächenhaft nach Art von Druckkissen an der Rückfläche des Pormteils (25) abstützen.

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