DE19628105A1 - Mehrschichtiges Leichtpanzerelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein mehrschichtiges Leichtpanzerele­ ment nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges aus WO 91/00 490 bekanntes Panzerelement soll hinsichtlich seines gewichtsspezifischen Beschußwiderstandes verbessert werden. Außerdem soll die harte Außenhaut im Um­ feld eines direkten Ein- bzw. Durchschußbereiches weiterhin wirksam bleiben, weshalb außerhalb eines direkten Geschoß-Auf­ prallbereiches kein hartes Material der Außenhaut abplat­ zen soll.

Das erste Teilproblem wird durch ein gattungsgemäßes Leicht­ panzerelement mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentan­ spruchs 1 gelöst.

Eine gemeinsame Lösung für die beiden eingangs genannten Pro­ bleme zeigt eine Ausführung nach dem Anspruch 2 auf.

Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der weiteren Un­ teransprüche.

Das Merkmal des Anspruchs 2 ist für sich genommen bei einer Außenhaut aus hartem Material bei Panzerelementen bereits aus DE 41 14 809 A1 und DE 78 29 284 U1 bekannt. Jene Panzerele­ mente besitzen allerdings keine über einen Luftspalt beab­ standete innere Fangschicht. Dieses Unterscheidungsmerkmal ist insbesondere gegenüber dem Panzerelement nach dem vorge­ nannten Dokument DE 78 29 284 U1, in dem bereits eine Außen­ haut aus hartem hochfestem Material mit einer innen angren­ zenden Abdeckung aus flexiblem hochfestem Gewebematerial be­ kannt ist, von Bedeutung.

Bekannt ist ferner noch aus DE 43 00 746 A1 eine Leichtpanze­ rung aus mehreren durch einen zentralen Luftspalt getrennten Schichten. Der Luftspalt befindet sich dort zwischen einer in Beschußrichtung vorne und einer in Beschußrichtung hintenlie­ genden Doppelschicht. Die vordere Doppelschicht besteht aus einer nach außen weisenden Metallschicht und einer sich hier­ an nach innen an den Luftspalt angrenzenden als Bremsschicht dienenden Faserverbundschicht. Gewichtsmäßig nachteilig ge­ genüber der erfindungsgemäßen Lösung ist dort die innenlie­ gende Doppelschicht, da diese zusätzlich zu dem flexiblen hochfesten Fasermaterial der erfindungsgemäßen Fangschicht noch eine dem Luftspalt zugewandte Metallschicht besitzt.

Von besonderem Vorteil erweist sich eine Ausbildung der Au­ ßenhaut als eine Doppelschicht aus außen Keramik und innen einer hochfesten Metallschicht bei zusätzlicher Innenabdeckung der Metallschicht durch die erfindungsgemäße Brems­ schicht aus einem flexiblen hochfesten Fasermaterial. Das Fa­ sermaterial besitzt in der Ausbildung als ein Faserverbundma­ terial eine besonders gute Wirksamkeit.

Die außenliegende Keramikschicht kann aus einzelnen Platten aufgebaut sein und dient dazu, einem durchtretenden Geschoß ein Höchstmaß an kinetischer Energie zu entziehen. Die unter­ halb der Keramikschicht liegende hochfeste Metallschicht soll eine möglichst biegesteife Stützschicht für die Keramikaufla­ ge darstellen, damit außerhalb der direkten Einschußstelle die Keramikschicht als solche erhalten bleibt und nicht ab­ platzt. In der Metallschicht soll dem Geschoß kinetische Energie ausschließlich durch eine eng begrenzte Verformung in einem eng begrenzten Geschoßdurchtrittsbereich entzogen wer­ den. In der auf die vorgenannte Metallschicht folgenden Bremsschicht aus Fasermaterial erfolgt der gewünschte Entzug kinetischer Energie aus dem Geschoß in erster Linie durch ei­ ne Verformung der dort in einem Faserverbund angebrachten flexiblen hochfesten Fasern, was im Bedarfsfall durch den da­ hinterliegenden Luftspalt in optimaler Weise begünstigt wird. Diese Fasern sollen sich auch bei einer hohen Verformung mög­ lichst wenig von der angrenzenden Metallschicht beim Abbrem­ sen eines eindringenden Geschosses abheben, weshalb diese Fa­ serschicht mit der Metallschicht über eine flexible Haft­ schicht verbunden ist. Der Luftspalt bewirkt in an sich be­ kannter Weise, daß ein dort eintretendes Geschoß seine Rich­ tung verändert und damit mit vermindert er Durchschlagkraft auf die innere Fangschicht auftrifft.

Die Bremsschicht am Inneren der Außenhaut des Leichtpanzere­ lementes kann im Vergleich zu der inneren Fangschicht dünner ausgelegt werden.

Erheblich dünner als die nach außen weisende Keramikschicht der Außenhaut ist andererseits auch die an die Keramikschicht angrenzende Metallschicht auszubilden. Dies ergibt sich dar­ aus, daß die hochfeste Metallschicht in erster Linie für eine Stabilität der Außenhaut bei einem Beschuß sorgen soll, wäh­ rend der Energieentzug für ein auftreffendes Geschoß in er­ ster Linie Aufgabe der Keramikschicht ist.

Damit die durch die hochfeste Metallschicht bei einem Beschuß gegen ein Verbiegen durch die darunterliegende Metallschicht relativ gut geschützte Keramikschicht auch in direktem Umfeld eines Einschußbereiches möglichst wenig abplatzen kann, ist diese Keramikschicht außen noch mit einem flexiblen Überzug­ material versehen, das beispielsweise ein hochfestes Kunst­ stoffgewebe sein kann.

Ein Leichtpanzerelement mit einem erfindungsgemäßen Aufbau läßt sich äußerst vorteilhaft als Strukturteil mit tragender Eigenschaft einsetzen.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt.

Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Ausschnitt eines Leichtpan­ zerelementes,

Fig. 2 ein Panzerelement in der Darstellung nach Fig. 1 mit einem eingedrungenen Geschoß.

Das Panzerelement besteht beschußseitig aus einer mehrschich­ tigen Außenhaut 1 und einer auf der gegenüberliegenden Innen­ seite liegenden Fangschicht 2 sowie einem dazwischen angeord­ neten Luftraum bzw. Luftspalt 3.

Die Außenhaut 1 besteht in Beschußrichtung hintereinanderlie­ gend aus einer Keramikschicht 4, einer Metallschicht 5 sowie einer Bremsschicht 6 aus Fasermaterial. Diese drei Schichten 4, 5, 6 sind über Haftschichten 7 und 8, die aus schlagzähem Klebstoff bestehen können, miteinander verbunden.

Die Keramikschicht 4 ist aus einzelnen formschlüssig aneinan­ derliegenden Platten aufgebaut. Die Metallschicht 5 besteht aus einem hochfesten Metall wie beispielsweise Stahl, Alumi­ nium, Titan, Magnesium oder dergleichen.

Die Bremsschicht 6 besteht aus einem hochfesten, flexiblen Kunststoffaserverbundwerkstoff mit Fasern aus beispielsweise Polyethylen (PE) Aramid oder einem ähnlichen Material. Nach außen ist die Keramikschicht 4 noch mit einer Deckschicht 9 aus einem hochfesten Kunststoff oder aus einem Elastomer überzogen.

Die Funktion eines derart aufgebauten Leichtpanzerelementes mit Bezug auf ein eindringendes Geschoß wird nachstehend an­ hand der Darstellung in Fig. 2 erläutert.

Einem auf die Außenhaut 1 aufschlagenden Geschoß 8 wird beim Eindringen in die Keramikschicht 4 durch eine lokal begrenzte Zerstörung dieser Schicht im Aufprallbereich kinetische Ener­ gie entzogen. Mit entsprechend verminderter kinetischer Ener­ gie durchbohrt das Geschoß anschließend die Metallschicht 5, ohne die Metallschicht über einen größeren Flächenbereich um die Durchtrittsstelle herum zu verbiegen bzw. zu verformen. Damit stellt die Metallschicht 5 eine relativ steife Stütz­ einrichtung für die Keramikschicht 4 dar. Hierdurch wird ei­ ne Zerstörung der Keramikschicht auf den direkten Aufprallbe­ reich des Geschosses 10 beschränkt ohne daß es zu großflächi­ gen Abplatzungen innerhalb dieser Schicht 4 kommt. Für einen Zusammenhalt der Keramikschicht 4 sorgt darüber hinaus die flexible hochfeste Deckschicht 9.

Nach einem Durchschlagen der Metallschicht 5 gelangt das Ge­ schoß 10 mit um die Durchschlagskraft durch die Metallschicht 5 weiter verminderter kinetischer Energie in die Bremsschicht 6, die durch Verformung innerhalb des Faserverbundes die Stoß­ energie des Geschosses 10 nochmals erheblich verringert. Durch die Haftschichten 7 und 8 bleibt außerhalb des Geschoß­ durchbruchortes ein weitgehend fester Verbund zwischen der Keramikschicht 4 und der Bremsschicht 6 einerseits und der dazwischen liegenden Metallschicht 5 andererseits weitgehend unversehrt erhalten. Zu diesem Zweck sind die Haftschichten 7 und 8 relativ elastisch und mit guter Haftwirkung auszubil­ den.

Der Luftraum 3 sorgt für eine Ablenkung des Geschosses 10, so daß dessen senkrecht auf die Fangschicht 2 ausgeübte Stoß­ kraft erheblich vermindert ist. Die Fangschicht 2 fängt das Geschoß unter Verhinderung eines Durchtrittes durch diese Schicht durch eine Verformung des Faserverbundes innerhalb dieser Schicht auf.

Durch die Bremsschicht 6 in der erfindungsgemäßen Anordnung erhöht sich der Beschußwiderstand innerhalb der Außenhaut 1 auf folgende Weise.

Die harten Schichten 4 und 5 der Außenhaut werden zusätzlich abgestützt, wodurch die Keramikschicht 4 weniger bruchgefähr­ det sind. Des weiteren bewirkt die Bremsschicht 6 eine gute Absorption der bei dem Aufprall eines Geschosses 10 entste­ henden Stoßwellen. Ferner können Sekundärteile aus der Kera­ mik- und Metallschicht 4 bzw. 5 in der Bremsschicht 6 aufge­ fangen werden.

Die Fangschicht 2 braucht damit letztlich nur noch den Zweck zu erfüllen, die Restenergie von dem Geschoß 10 bzw. Teilen von diesem aufzufangen.

Das erfindungsgemäße Leichtpanzerelement besitzt durch seinen speziellen Mehrschichtaufbau eine hervorragende sogenannte Multihitbeständigkeit, das heißt auch bei einem mehrfachen Beschuß bleibt der ursprüngliche Beschußwiderstand außerhalb eines direkten Einschußbereiches eines vorausgegangenen Be­ schusses weitgehend unvermindert erhalten. Hierin besteht ein ganz wesentlicher Vorteil der Erfindung zusätzlich zu der er­ zielbaren Gewichtsverminderung mit Bezug auf einen bestimmten Beschußwiderstandswert.

Claims (6)

1. Mehrschichtiges Leichtpanzerelement mit einer mindestens einschichtigen zur Beschußseite gelegenen Außenhaut aus har­ tem Material und einer in Beschußrichtung getrennt über einen Luftspalt dahinter liegenden Fangschicht aus einem flexiblen hochfesten Fasermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Luftspalt (3) angrenzende Rückseite der Außen­ haut (1) mit einer Bremsschicht (6) aus flexiblem hochfestem Fasermaterial abgedeckt ist.

2. Leichtpanzerelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenhaut (1) an ihrer Beschußseite mit einer flexi­ blen Kunststoff-Deckschicht (9) überzogen ist.

3. Leichtpanzerelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das harte Material der Außenhaut (1) eine Doppelschicht aus außen Keramik (4) und innen hochfestem Metall (5) ist, bei der diese beiden Einzelschichten über eine flexible Haft­ schicht miteinander verbunden sind.

4. Leichtpanzerelement nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsschicht (6) über eine Haftschicht (8) mit der Innenseite der Außenhaut (1) verbunden ist.

5. Leichtpanzerelement nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die innenliegende Metallschicht (5) der Außenhaut (1) dünner als die außenliegende Keramikschicht (4) ist.

6. Leichtpanzerelement nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsschicht (6) dünner als die beabstandete Fang­ schicht (2) ist.