DE19928370A1

DE19928370A1 - Energieabsorbierendes Panzerungselement

Info

Publication number: DE19928370A1
Application number: DE1999128370
Authority: DE
Inventors: Christian Voy
Original assignee: Sachsenring Entwicklungs GmbH
Current assignee: Sachsenring Entwicklungs GmbH
Priority date: 1999-06-21
Filing date: 1999-06-21
Publication date: 2001-01-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein energieabsorbierendes Panzerungselement, insbesondere für Sonderschutzfahrzeuge unter Anwendung mindestens eines flächenförmigen Elementes. Erfindungsgemäß ist die bei Auftreffen eines Geschosses wirksame zur Verfügung stehende geometrische Oberfläche des flächenförmigen Elementes größer, als die zur Verfügung stehende Einbaufläche, so daß der Verformungsweg des flächenförmigen Elementes bei Auftreffen eines Geschosses (Projektils) erhöht und die kinetische Energie des Geschosses in Verformungsenergie des Panzerungselementes umgewandelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein energieabsorbierendes Panzerungselement, insbesondere für Sonderschutzfahrzeuge. Bei derartigen Sonderschutzfahrzeugen ist es üblich, die Karosserieteile in Richtung zum Fahrgastraum mit beschußsicheren Panzerelementen auszukleiden. Bekannt ist dazu die Anwendung von Panzerstahlplatten. Diese gewährleisten die Beschußsicherheit bis zur höchsten Beschußklasse, weisen jedoch ein hohes Gewicht auf und können nur aufwendig und mit relativ kostenintensiven Werkzeugen in eine gewünschte Oberflächenkontur geformt werden. Die Anpassung an unterschiedliche Beschußstärken ist ebenfalls nicht einfach möglich.

Weiterhin ist nach DE 34 13 429 A1 ein Stahlplattenschutz gegen Aufschlagzünder bekannt, der durch an den Enden verbundene Profilbleche geringer Blechdicke gebildet wird. Die Dünnbleche sollen sich durch den Druck des Flugkörpers zusammenschieben und um die Seitenteile des Flugkörpers legen. Die einzelnen ca. 30 cm breiten Stahlstreifen weichen dann dem Druck des Projektils nach oben bzw. unten aus. In DE 195 29 992 A1 wird ein Struktur-/Hohlkammer- Lamellen-Geschoßfang aus mehreren hintereinander angeordneten Lamellen mit Lamellenquerschnitten beschrieben, wobei der Lamellenquerschnitt trapezförmig, rechteckig, kreisbogenförmig oder winklig verlaufen kann. Die Profilierung gewährleistet eine sichere Abstandshaltung zwischen den Lamellen. Mit einem spitzwinklig oder stumpfwinklig ausgeführtem Lamellenquerschnitt soll die auf die Geschosse ausgeübte Bremswirkung dadurch zusätzlich verbessert werden, daß die Geschosse in der Endphase der Abbremsung, wenn sie sich nur noch mit geringer kinetischer Energie fortbewegen, durch seitliche Ablenkung an den schräggestellten Lamellenpartien zusätzliche Bewegungsenergie entzogen werden.

Beide Lösungen sind konstruktiv aufwendig und lassen keinen großen Verformungsweg des Panzerungselementes zu.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein energieabsorbierendes Panzerungselement zu entwickeln, welches aus mindestens einem flächenförmigen Element besteht, den durch ein Geschoß eingebrachten hohen Energieeintrag absorbiert und gleichzeitig eine destabilisierende Wirkung auf das Geschoß ausübt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß besteht das energieabsorbierende Panzerungselement aus mindestens einem flächenförmigen Element, dessen bei Auftreffen eines Geschosses wirksame zur Verfügung stehende geometrische Fläche größer ist, als die zur Verfügung stehende Einbaufläche. Dabei kann die geometrische Länge und/oder Breite des flächenförmigen Elements größer sein, als die zur Verfügung stehenden entsprechenden Einbaumaße. Dadurch wird der Verformungsweg des flächenförmigen Elements bei Auftreffen eines Geschosses (Projektils) erhöht und die kinetische Energie des Geschosses in Verformungsenergie des Panzerungselementes umgewandelt.

Vorteilhafter Weise ist eine zweidimensionale oder dreidimensionale Stukturierung im Zentimeterbereich vorgesehen, die es gestattet, den Verformungsweg bei Auftreffen eines Geschosses (Projektils) entsprechend zu erhöhen.

Die Stukturierung kann zweidimensional oder dreidimensional in der Art einer Wölbstruktur ausgebildet sein. Die Wölbstruktur ist dabei vorzugsweise als sechseckige Wabenform gestaltet.

Die zweidimensionale Stukturierung weist vorzugsweise einen wellenförmigen Charakter auf, wobei zusätzlich in jedem Wellenberg ein zusätzliches, der Krümmung der Welle entgegen gerichtetes Element eingebracht sein kann. Die Wellenform kann aus dreieckigen oder trapezförmigen Einzelsegmenten zusammengesetzt oder sinusförmig ausgebildet sein.

Die Wölbung der dreidimensionalen oder zweidimensionalen Struktur weist entweder in Geschoßrichtung oder ist dazu entgegengesetzt gerichtet.

Das energieabsorbierende Panzerungselement besteht vorzugsweise aus Stahl, es ist jedoch auch möglich, es aus Kunststoff, Keramik, Fasermaterial, Faserverbundmaterial oder einer Kombination der vorgenannten Materialien auszubilden. Es kann beispielsweise Stahlblech mit einer Schicht aus Aramidfaserwerkstoff zu einem energieabsorbierenden Panzerungselement kombiniert werden. Es ist weiterhin möglich, zwei oder mehrere flächenförmige Elemente mit oder ohne Kontakt zueinander lamellenförmig hintereinander anzuordnen. Diese können zueinander fasenverschoben sein, so daß deren zwei- und/oder dreidimensionale Strukturen nicht genau übereinstimmen. In weiterer vorteilhafter Ausbildungsform können flächenförmige Elemente mit unterschiedlichen zwei- und/oder dreidimensionale Strukturen miteinander kombiniert werden. Das flächenförmige Element kann in Richtung zum Fahrgastraum mit einer den Bezug des Fahrzeuginnenraumes aufweisenden Abdeckung versehen werden, so daß es nicht als Panzerungselement erkennbar ist.

Durch die hervorragenden ballistischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Panzerungselementes ist es möglich, gegenüber Panzerungen aus ebenen Blechen die Blechstärke wesentlich zu verringern und damit eine beachtliche Gewichtsreduzierung zu erzielen. Die Herstellung und der konstruktive Aufbau ist wesentlich einfacher als bei Panzerungselementen in Form von herkömmlichen Sandwichstrukturen, wobei gleichzeitig eine gute dreidimensionale Formbarkeit zur Anpassung an den Verlauf der Karosserie gegeben ist.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird insgesamt ein energieabsorbierendes Panzerungselement geschaffen, das höchsten Anforderungen an die Beschußsicherheit gerecht wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Panzerungselement mit zweidimensionaler Strukturierung in der Art einer sinusförmigen Wellenform in dreidimensionaler Darstellung,

Fig. 2 Schnitt A-A durch das Panzerungselement gem. Fig. 1 bei Auftreffen eines Projektils und beginnender Verformung,

Fig. 3 Schnitt A-A durch das Panzerungselement gem. Fig. 1 nach Ende der Verformung durch das Projektil,

Fig. 4 Panzerungselement mit einer trapezförmigen Wellenstruktur in dreidimensionaler Darstellung,

Fig. 5 Panzerungselement gem. Fig. 4 in Draufsicht,

Fig. 6 Panzerungselement mit dreidimensionaler sechseckiger Wabenstruktur in Draufsicht,

Fig. 7 Schnitt C-C gem. Fig. 6,

Fig. 8 Schnitt B-B gem. Fig. 6,

Fig. 9 lamellenförmige Anordnung von 4 trapezförmigen flächenförmigen Elementen,

Fig. 10 lamellenförmige Anordnung von 3 flächenförmigen Elementen mit dreieckiger Wellenstruktur,

Fig. 11 flächenförmiges Element mit dreieckiger Wellenstruktur, kombiniert mit mehreren Schichten aus Faserverbundmaterial (z. B. Aramid)

Fig. 12 Panzerungselement mit Wölbung in Geschoßrichtung, die von einer zweidimensionalen Strukturierung überlagert ist.

Ein Panzerungselement in Form eines flächenförmigen Elements 1 mit zweidimensionaler Strukturierung in der Art einer sinusförmigen Wellenform in dreidimensionaler Darstellung ist in Fig. 1 dargestellt. Die Wellenform kann dabei nach dem Einbau in das Kraftfahrzeug horizontal oder vertikal verlaufen. Die Frequenz f und die Höhe h wird entsprechend der Blechdicke b und des erforderlichen Verformungsweges x (s. Fig. 3) gewählt.

Den Schnitt A-A durch das Panzerungselement gem. Fig. 1 bei Auftreffen eines Projektils 2 und beginnender Verformung zeigt Fig. 2 und nach Abschluß der Verformung um den Verformungsweg x Fig. 3.

Ein Panzerungselement in der Art eines flächenförmigen Elementes mit einer trapezförmigen Wellenstruktur in dreidimensionaler Form ist in Fig. 4 und in Draufsicht in Fig. 5 dargestellt. Frequenz f, Amplitude 1 werden ebenfalls entsprechend der Blechdicke b und des gewünschten Verformungsweges gewählt. Es ist auch möglich, das Panzerungselement in der Art einer dreidimensionalen sechseckigen Wabenstruktur (Fig. 6) auszubilden. Den Schnitt C-C durch das flächenförmige Panzerungselement 1 zeigt Fig. 7 und den Schnitt B-B rechtwinklig dazu Fig. 8. Die Wabenstruktur weist entgegen der Geschoßrichtung einen gewölbten Bodenbereich auf.

Gemäß Fig. 9 bis 11 ist es möglich, flächenförmige Elemente 1 miteinander und mit verschiedenen Materialien zu kombinieren.

Die lamellenförmige Anordnung von 4 trapezförmigen flächenförmigen Elementen 1 zeigt dabei Fig. 9 und die lamellenförmige Anordnung von flächenförmigen Elementen 1 mit dreieckigem Wellenverlauf Fig. 10. In beiden Darstellungen sind die flächenförmigen Elemente 1 zueinander fasenverschoben angeordnet. Durch die Fasenverschiebung überlappen sich keine Bereiche mit verminderten ballistischen Eigenschaften, wie z. B. in Beschußrichtung weisende Spitzen, so daß eine gleichmäßige Beschußsicherheit des gesamten Panzerungselementes gewährleistet wird. Gem. Fig. 9 liegen diese aneinander an und gem. Fig. 10 befinden sich die flächenförmigen Elemente 1 in geringem Abstand zueinander.

Ein flächenförmiges Element 1 mit dreieckiger Wellenstruktur, kombiniert mit mehreren Schichten aus Faserverbundmaterial (z. B. Aramid)1.a, 1.b, 1.c wird in Fig. 11 gezeigt.

Das flächenförmige Element 1 kann aus Stahlblech, Keramik oder Faserverbundmaterial und aus Kombinationen dieser Materialien bestehen.

Besonders vorteilhaft ist eine dreieckige oder trapezförmige wellenförmige Gestaltung, da durch diese die destabilisierende Wirkung der Flugbahn des Geschosses zusätzlich verstärkt wird.

Es ist weiterhin möglich, das flächenförmige Element in Richtung des Geschosses oder dazu entgegengesetzt zu wölben, wodurch ebenfalls die wirksame geometrische Länge gegenüber der Einbaulänge erhöht wird. Diese Wölbung kann gem. Fig. 12 auch von einer zweidimensionalen Struktur überlagert sein.

Claims

1. Energieabsorbierendes Panzerungselement, insbesondere für Sonderschutzfahrzeuge unter Anwendung mindestens eines flächenförmigen Elementes, dadurch gekennzeichnet, daß die bei Auftreffen eines Geschosses wirksame zur Verfügung stehende geometrische Oberfläche des flächenförmigen Elements größer ist, als die zur Verfügung stehende Einbaufläche, so daß der Verformungsweg des flächenförmigen Elements bei Auftreffen eines Geschosses (Projektils) erhöht und die kinetische Energie des Geschosses in Verformungsenergie des Panzerungselementes umgewandelt wird.

2. Energieabsorbierendes Panzerungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bei Auftreffen eines Geschosses wirksame zur Verfügung stehende geometrische Länge und/oder Breite des flächenförmigen Elements größer ist, als die zur Verfügung stehenden Einbaulänge und/oder Breite.

3. Energieabsorbierendes Panzerungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flächenförmige Element eine zweidimensionale oder dreidimensionale Stukturierung im Zentimeterbereich aufweist.

4. Energieabsorbierendes Panzerungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dreidimensionale Srukturierung in der Art einer Wölbstruktur ausgebildet ist.

5. Energieabsorbierendes Panzerungselement nach einem der Ansprüche von 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbstruktur in der Art einer sechseckigen Wabenform ausgebildet ist.

6. Energieabsorbierendes Panzerungselement nach einem der Ansprüche von 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweidimensionale Strukturierung einen im wesentlichen wellenförmigen quasi harmonischen Verlauf aufweist.

7. Energieabsorbierendes Panzerungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Wellenform aus dreieckigen oder trapezförmigen Einzelelementen gebildet wird.

8. Energieabsorbierendes Panzerungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es eine sinusförmige Wellenform aufweist.

9. Energieabsorbierendes Panzerungselement nach einem der Ansprüche von 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Wellenelement ein dem Verlauf des Wellenelementes entgegen gerichtetes Formelement eingebracht ist.

10. Energieabsorbierendes Panzerungselement nach einem der Ansprüche von 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Wölbung in Geschoßrichtung weist.

11. Energieabsorbierendes Panzerungselement nach einem der Ansprüche von 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es aus metallischem Werkstoff, Kunststoff, Keramik, Fasermaterial, Faserverbundmaterial oder einer Kombination dieser Materialien besteht.

12. Energieabsorbierendes Panzerungselement nach einem der Ansprüche von 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere flächenförmige Elemente mit oder ohne Kontakt zueinander lamellenförmig hintereinander angeordnet sind.

13. Energieabsorbierendes Panzerungselement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die flächenförmigen Elemente fasenverschoben zueinander versetzt angeordnet sind. ren nicht genau übereinstimmen.

14. Energieabsorbierendes Panzerungselement nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß flächenförmige Elemente mit unterschiedlichen zwei- und/oder dreidimensionale Strukturen miteinander kombiniert werden.

15. Energieabsorbierendes Panzerungselement nach einem der Ansprüche von 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß es eine in Geschoßrichtung weisende Wölbung aufweist, die von einer zweidimensionalen Wellenstruktur und/oder einer dreidimensionalen Wölbstruktur überlagert ist.

16. Energieabsorbierendes Panzerungselement nach einem der Ansprüche von 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß es in Richtung zum Fahrgastraum mit einer den Bezug des Fahrzeuginnenraumes aufweisenden Abdeckung versehen ist.