DE19956197C2

DE19956197C2 - Reaktiver Schutz

Info

Publication number: DE19956197C2
Application number: DE1999156197
Authority: DE
Inventors: Peter Runge; Manfred Jansen; Guido Schuermann; Wolfgang Boettger
Original assignee: Jatec & Co KG GmbH; Verseidag Indutex GmbH; Dynamit Nobel GmbH
Current assignee: Dynamit Nobel Defence GmbH
Priority date: 1999-11-23
Filing date: 1999-11-23
Publication date: 2003-02-13
Anticipated expiration: 2019-11-24
Also published as: DE19956197A1; AU2150201A; WO2001038817A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen reaktiven Schutz, insbesondere zum Anbringen an der Außenwandung eines zu schützenden Objekts, welcher mindestens ein Element aus mehreren Schichten aufweist, wobei wenigstens eine Schicht aus einem bei Auftreffen eines Geschosses detonierenden Sprengstoff besteht. Erfindungsgemäß ist wenigstens eine weitere, mit der ersten Schicht flächig verbundene zweite Schicht beschussseitig angeordnet, die aus einem hochfesten Faserverbundwerkstoff besteht. DOLLAR A Es wurde somit ein reaktiver Schutz entwickelt, der die Energie eines Hohlladungsgeschosses oder eines ballistischen Geschosses zuverlässig absorbiert und zerstreut und dabei die Entstehung harter Splitter ausschließt.

Description

Die Erfindung betrifft einen reaktiven Schutz, gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.

Es sind zahlreiche reaktive Schutzvorrichtungen bekannt, die geeignet sein sollen, Objekte vor Hohlladungsgeschossen dadurch zu schützen, daß sie die kinetische Energie des Strahles eines Hohlladungsgeschosses (z. B. RPG7) aufnehmen bzw. zerstreuen. Meist werden dazu Stahlplatten eingesetzt, die mit einer Sprengstoffschicht versehen sind, welche beim Auftreffen der Hohlladung explodiert und durch diese Gegenexplosion die kinetische Energie des Hohlladungsgeschosses zerstreut. Gem. EP 0 689 028 A1 können dabei auch eine Stahlplatte, eine Sprengstoff schicht, eine Aluminiumplatte und eine weitere Stahlplatte zu einem Sandwichelement kombiniert sein. Diese Lösungen haben den Nachteil, daß die Panzerungen ein sehr hohes Gewicht aufweisen, und somit z. B. zum Schutz von leichteren Fahrzeugen nicht geeignet sind. Ferner bilden sie bei Auftreffen eines Geschosses metallische Splitter, was zur Gefährdung der Umgebung führt.

In EP 0 379 080 A2 wird eine reaktive Panzerung beschrieben, bei welcher in einem Gehäuse im Winkel oder parallel zueinander mehrere plattenförmige Elemente in Schichtstruktur angeordnet sind. Die Sprengstoffschicht liegt dabei zwischen zwei Folien. Zusätzlich kann diese Schichtung mit einer weiteren Schicht aus aufquellendem Material kombiniert sein. Eine ähnliche Struktur weist das reaktive Panzerungselement gem. US 4 741 244 auf, dabei ist zwischen zwei Metallplatten eine Sprengstoffschicht angeordnet und diese Sandwichstruktur in einem Gehäuse befindlich.

Ein reaktives Panzerungselement, bei welchem durch parallel zueinander angeordnete und eine Sandwichstruktur aufweisende Wände Kammern gebildet werden, die von einer Umhausung ummantelt sind, wird in US 5 824 941 beschrieben. Die Wände weisen eine erste Schicht aus Stahl, eine zweite Sprengstoffschicht und eine dritte Schicht aus Glas oder Glasfaserwerkstoff auf. An seinem Boden, der am zu schützenden Objekt befestigt wird, ist zwischen zwei Folien aus Stahl oder Aluminium ebenfalls eine Sprengstoffschicht angeordnet. Trifft der Hohlladungsstrahl in etwa rechtwinklig auf die Panzerung, so durchschlägt er die Umhausung und trifft auf den Boden, wodurch die dort befindliche Sprengstoffschicht explodiert. Bei Auftreffen des Hohlladungsstrahls im Winkel von z. B. 45° trifft er gegen die erste oder dritte Schicht der Wand, wodurch die dazwischenliegende Sprengstoffschicht gezündet wird.

In DE 38 42 677 C1, DE 19 70 760 C1 und JP 102 53 295 A werden ebenfalls reaktive Panzerungen aus mehreren Schichten beschrieben, wobei wenigstens eine Schicht aus einem bei Auftreffen eines Geschosses detonierenden Sprengstoff besteht. Dabei werden in Verbindung mit der Sprengstoffschicht jedoch immer Metallplatten eingesetzt. Die vorgenannten Lösungen weisen bereits ein geringeres Gewicht auf, haben jedoch den entscheidenden Nachteil, daß bei Auftreffen der Hohlladung und bei Auslösen der Gegenexplosion der reaktiven Panzerung durch die darin enthaltenen Metallplatten harte Splitter entstehen, die zu schwerwiegenden Verletzungen begleitender Personen und zur Zerstörung benachbarter Panzerungselemente führen können. Die letztgenannte Panzerung schützt dabei nur ungenügend bei senkrecht einschlagenden Projektilen und ist relativ aufwendig. Durch die Verwendung von Stahlplatten ist weiterhin ein zu hohes Gewicht zu verzeichnen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen die Energie eines Hohlladungsgeschosses oder eines ballistischen Geschosses zuverlässig absorbierenden und zerstreuenden reaktiven Schutz zu entwickeln, welcher die Entstehung harter Splitter ausschließt und ein geringes Flächengewicht sowie einen einfachen Aufbau aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Der reaktive Schutz wird dabei insbesondere an der Außenwandung des zu schützenden Objektes, z. B. eines Fahrzeuges oder eines Gebäudes angebracht und weist mindestens ein (in einer Umhausung angeordnetes) vorzugsweise plattenförmig ausgebildetes Element aus mehreren Schichten auf, wobei eine Schicht aus bei Auftreffen eines Geschosses detonierendem Sprengstoff besteht. Erfindungsgemäß wird wenigstens eine zweite Schicht aus einem nichtmetallischen Werkstoff hoher Festigkeit gebildet, der bei Detonation nichtharte Teilchen erzeugt, deren Geschwindigkeit in Luft schnell abnimmt. Diese Teilchen erzeugen somit nur noch eine geringe ballistische, insbesondere eine geringe wundballistische Wirkung.

Vorzugsweise besteht die zweite Schicht aus einem hochfesten Faserverbundwerkstoff, z. B. in der Art eines hochfesten textilen Flächengebildes Dieses kann hochfeste

- Fasern und/oder
- regelmäßig geformten Teilchen und/oder
- unregelmäßig geformte Partikel

enthalten.

Bevorzugt eignen sich dabei Glasfasern, Carbonfasern, Aramidfasern, Keramikfasern, PBO-Fasern (100%Poly(Benz(1,2- D:5,4-D)bisoxazole-2,6-diyl-1,4-phenylene). Fasern nachwachsender Rohstoffe und/oder Partikel und/oder Teilchen aus den vorgenannten Materialien oder Kombinationen der vorgenannten Materialien. Neben der Verwendung einer Faserverbundschicht definierter Dicke aus einem bestimmten Material ist es auch möglich, eine zweite Schicht (Faserverbundschicht) definierter Dicke aus mehreren Lagen eines textilen Flächengebildes zu bilden.

Die einzelnen Lagen können wiederum aus gleichen oder unterschiedlichen Materialien bzw. Strukturen eines textilen Flächengebildes bestehen.

Die Schicht aus Sprengstoff kann von einer metallischen Folie (z. B. Aluminiumfolie) oder einer anderen Folienart ummantelt sein, um die Handhabbarkeit zu verbessern.

Die Ausrichtung des plattenförmigen Elementes erfolgt im wesentlichen parallel zur Außenwandung oder in einem Winkel α, wobei je nach Anforderung entweder die erste oder die zweite Schicht in Richtung zur Außenwandung des Fahrzeuges oder des Gebäudes weist.

Bevorzugt werden mehrere plattenförmige Elemente in der Umhausung angeordnet, die wiederum parallel und/oder in einem Winkel β zueinander ausgerichtet sein können.

Besonders vorteilhaft ist es, mehrere plattenförmige Elemente voneinander beabstandet in der Umhausung zu positionieren, wobei zwischen den Elementen jeweils ein Luftspalt vorhanden ist. In dem entstehenden Zwischenraum kann auch Füllstoff eingebracht werden, der die ballistischen Eigenschaften des reaktiven Schutzes weiter verbessert. Der Füllstoff kann aus mattenförmigem, schüttfähigem oder aufschäumendem in Form von Gummi, Kunststoff, Keramik oder einer Kombination dieser Materialien bestehen. Es ist auch möglich, Mineralwolle oder Steinwolle einzusetzen.

Die Umhausung wird bevorzugt aus einem nichtmetallischen Werkstoff, z. B. Kunststoff oder Faserverbundwerkstoff gefertigt, um metallische Splitter zu vermeiden.

Die Seitenwände der Umhausung sollten so geneigt sein, daß sich die in benachbarten Umhausungen angeordneten plattenförmigen Elemente in Geschoßrichtung mindestens teilweise überdecken.

Vorteilhaft kann eine elastische Befestigung der Umhausungen untereinander und an der Außenwandung sein.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird ein reaktiver Schutz geschaffen, der auch ohne Verwendung von Stahlplatten überraschender Weise einen exzellenten Schutz gegen Hohlladungsgeschosse (z. B. RPG7) bildet. Dabei ist von besonderem Vorteil und revolutionär, daß bei einer reaktiven Panzerung erstmalig die Bildung harter Splitter vermieden wird, da lediglich Faserverbundwerkstoff in Kombination mit einer Sprengstoffschicht zur Anwendung kommt. Die Alufolie, mit welcher die Sprengstoffschicht ggf. ummantelt ist kann dabei vernachlässigt werden. Auch eine unter Umständen eingesetzte Schicht aus Keramikfasermaterial verursacht aufgrund des geringen spezifischen Gewichtes ebenfalls keine die Gesundheit beeinträchtigenden harten Splitter bei Auftreffen eines Hohlladungsgeschosses. Durch die Verwendung von Faserverbundmaterial ist zusätzlich auch ein Schutz gegen ballistische Geschosse gewährleistet.

Durch das geringe Flächengewicht ist die neuartige reaktive Panzerung in besonderer Weise auch für den Schutz leichterer Fahrzeuge geeignet. Die Herstellung und der konstruktive Aufbau ist dabei wesentlich einfacher als bei herkömmlichen reaktiven Panzerungen.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird insgesamt ein die Energie eines Hohlladungsgeschosses oder eines ballistischen Geschosses zerstreuender und absorbierender reaktiver Schutz geschaffen, der höchsten Anforderungen an die Beschußsicherheit gerecht wird.

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

Fig. 1 Reaktiver Schutz mit zwei im zueinander parallelen Elementen;

Fig. 2 Reaktiver Schutz mit zwei zueinander winklig angeordneten Elementen und Füllmaterial dazwischen;

Fig. 3 Reaktiver Schutz mit zwei parallelen Elementen mit zueinander paralleler Sprengstoffschicht;

Fig. 4 Reaktiver Schutz mit zwei parallelen Elementen mit zueinander winklig angeordneter Sprengstoffschicht;

Fig. 5 Reaktiver Schutz mit zwei winklig angeordneten Elementen mit zueinander winklig angeordneter Sprengstoffschicht und dazwischenliegendem Fasermaterial oder Füllstoff;

Fig. 6 mehrere aneinander angeordnete Panzerungen mit sich überlagernden schrägen Gehäusewandungen der Umhausung.

Fig. 7 mehrere an- und übereinander befestigte Umhausungen

Einen reaktiven Schutz aus einer Umhausung 1 mit zwei eine Sprengstoffschicht 3 enthaltenden Elementen 2, zeigt Fig. 1. Die Sprengstoffschicht 3 ist dabei in Richtung zur Außenwandung W des zu schützenden Objekts (z. B. eines Fahrzeuges) angeordnet und von einer dünnen Aluminiumfolie 4 ummantelt. In Beschußrichtung (Pfeil) weist das Element 2 eine zweite Schicht 5 aus einem hochfesten Faserverbund material auf, wobei bevorzugt Glasfaserverbundmaterial Anwendung findet. Zwischen beiden Elementen 2 ist ein Luftpolster 6 vorgesehen. In Richtung zur Außenwandung W ist zusätzlich eine dritte Schicht 7 aus Faserverbundmaterial oder einem anderen dämpfenden Material (z. B. Mineralwolle) angeordnet. Die Elemente 2 und die Schicht 7 liegen zueinander parallel und im Winkel α zur Außenwandung W.

Einen Aufbau mit identischen Elementen 2, jeweils bestehend aus einer ersten Sprengstoffschicht 3, die von Alufolie 4 ummantelt ist, und einer zweiten Schicht 5 aus Glasfaserverbundwerkstoff sowie mit einer zwischen den beiden Elementen 2 und der Außenwandung W liegenden zusätzlichen dritten Schicht 7 aus z. B. Glasfaserverbundwerkstoff zeigt Fig. 2. Die beiden Elemente 2 liegen nicht parallel zueinander sondern sind im Winkel β angeordnet. Die dritte Schicht 7 ist im Winkel α zur Außenwandung W angeordnet. Der Raum zwischen den beiden Elementen 2, der dritten Schicht 7 und der Umhausung 1 wurde mit einem Füllmaterial 8 z. B. aus aufschäumendem Material, Granulat, oder Mineralwolle ausgefüllt.

Eine Ausführung mit zwei identischen parallel zur Außenwandung W und zueinander liegenden Elementen 2 ist in Fig. 3 dargestellt. Jedes Element 2 weist zwei zweite keilförmige Schichten 5 aus Faserverbundmaterial auf, zwischen welchen die Sprengstoffschicht 3 angeordnet ist. Die Sprengstoffschicht 3 verläuft dabei im Winkel α zur Außenwandung W und ist, wie in den vorherigen Ausführungen, von einer Alufolie 4 ummantelt. Zwischen beiden Elementen 2 ist ein Luftpolster 6 vorgesehen. Eine ähnliche Ausführung zeigt Fig. 4, jedoch ist dabei die in Richtung zur Außenwandung W liegende Sprengstoffschicht 3 im Winkel α zur Außenwandung W geneigt und die andere Sprengstoffschicht 3 dazu wiederum im Winkel β. Die jeweils beidseitig zu den Sprengstoffschichten 3 angeordneten zweiten Schichten 5 aus Faserverbundmaterial sind nicht keilförmig ausgebildet, sondern weisen wie in Fig. 1 und 2 parallele Ober- und Unterseiten auf.

Gemäß Fig. 5 sind die beiden Elemente 2 plattenförmig ausgeführt und weisen an ihren aufeinander zuweisenden im Winkel β angeordneten Flächen die Sprengstoffschicht 3 auf.

Zwischen beiden Elementen 2 ist eine dritte zusätzliche keilförmige Schicht 7 ohne Sprengstoff angeordnet. Zwischen der dritten Schicht 7 und jedem Element 2 ist ein Luftpolster 6 vorgesehen. Die Schicht 7 kann aus Faserverbundmaterial oder einem anderen Füllstoffwerkstoff bestehen. In der Ausführung gem. Fig. 3 füllen die zweiten Schichten 5 den Raum bis zur Bodenfläche 1.1 und zur in Beschußrichtung weisenden Deckfläche 1.2 der Umhausung. Die Abstände zwischen den einzelnen Elementen bzw. Schichten (Fig. 1 bis 5) wurden durch Abstandshalter 8 hergestellt.

Um bei senkrechten Auftreffen (Pfeilrichtung) eines Geschosses die Beschußsicherheit zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, die Seitenwände der Umhausungen zueinander abgeschrägt zu gestalten (s. Fig. 6), so daß sich die Elemente 2 benachbarter Umhausungen 2 zumindest teilweise überlappen.

In Fig. 7 wird gezeigt, daß es auch möglich ist, Umhausungen 1 in Beschußrichtung modulartig, je nach der erforderlichen Beschußsicherheit, übereinander anzuordnen.

Es ist ebenfalls möglich, drei oder mehr Elemente 2 in der Umhausung anzuordnen, wobei sich jeweils dazwischen liegende Luftpolster oder Füllmaterial positiv auf die Beschußsicherheit auswirkt.

Es können auch ein oder mehrere Elemente 2 (die mit einer Sprengstoffschicht 3 versehen sind) mit mehreren zusätzlichen dritten Schichten aus z. B. Faserverbundmaterial mit oder ohne Zwischenraum kombiniert werden.

Weiterhin kann ein Element 2 eine zweite Schicht 5 aus Faserverbundmaterial aufweisen, die aus mehreren miteinander verbundenen dünnen Schichten eines textilen Flächengebildes gleichen oder unterschiedlichen Materials gebildet wird.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, zwischen der Außenwandung des zu schützenden Objekts und der dazu naheliegendsten Sprengstoffschicht ein Beulblech anzuordnen. Dies wird bei Detonation gegen die Außenwandung des zu schützenden Objektes geschleudert und die dabei ggf. entstehenden metallischen Splitter gelangen nicht in die Umgebung.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird eine leichte reaktive Panzerung geschaffen, die einen zuverlässigen Schutz gegen Hohlladungsgeschosse und ballistische Geschosse (z. B. RPG7, Kalaschnikow) gewährleistet.

Claims

1. Reaktiver Schutz, insbesondere zum Anbringen an der Außenwandung (W) eines zu schützenden Objekts, welcher mindestens ein Element (2) aus mehreren Schichten aufweist, wobei wenigstens eine erste Schicht (3) aus einem bei Auftreffen eines Geschosses detonierenden Sprengstoff besteht, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine weitere, mit der ersten Schicht (3) flächig verbundene zweite Schicht (5) beschußseitig angeordnet ist, die aus einem hochfesten Faserverbundwerkstoff besteht.

2. Reaktiver Schutz nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die zweite Schicht (5) in der Art eines hochfesten textilen Flächengebildes ausgebildet ist.

3. Reaktiver Schutz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das textile Flächengebilde hochfeste

enthält.

4. Reaktiver Schutz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das textile Flächengebilde Glasfasern, Carbonfasern, Aramidfasern, Keramikfasern, Polyethylenfasern, PBO-Fasern, Fasern nachwachsender Rohstoffe und/oder Partikel und/oder Teilchen aus den vorgenannten Materialien oder Kombinationen dieser Materialien enthält.

5. Reaktiver Schutz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht (5) aus zwei oder mehr Lagen gleichartiger oder unterschiedlicher textiler Flächengebilde besteht.

6. Reaktiver Schutz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Sprengstoff bestehenden erste Schicht (3) mit einer Folie ummantelt ist.

7. Reaktiver Schutz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie aus Aluminium oder Kunststoff besteht.

8. Reaktiver Schutz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (2) im wesentlichen parallel zur Außenwandung (W) ausgerichtet ist.

9. Reaktiver Schutz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (2) in einem Winkel (α) zur Außenwandung (W) geneigt ist.

10. Reaktiver Schutz nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Sprengstoff bestehende erste Schicht (3) des Elements (2) in Richtung zur Außenwandung (W) angeordnet ist.

11. Reaktiver Schutz nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Faserverbundwerkstoff bestehende zweite Schicht (5) in Richtung zur Außenwandung (W) angeordnet ist.

12. Reaktiver Schutz nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Elemente (2) in Beschußrichtung übereinander angeordnet sind.

13. Reaktiver Schutz nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (2) parallel und/oder in einem Winkel (β) zueinander angeordnet sind.

14. Reaktiver Schutz nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (2) voneinander beabstandet sind.

15. Reaktiver Schutz nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Elemente (2) in einer Umhausung (1) angeordnet sind.

16. Reaktiver Schutz nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Elementen (2) und der Umhausung (1) und/oder der zwischen den voneinander beabstandeten Elementen (2) ein Luftspalt (6) vorhanden ist.

17. Reaktiver Schutz nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen dem Element (2) und der Umhausung (1) und/oder der Raum zwischen den voneinander beabstandeten Elementen (2) mit einem Füllmaterial (8) versehen ist.

18. Reaktiver Schutz nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial (8) aus mattenförmigem, schüttfähigem oder aufschäumendem Material besteht.

19. Reaktiver Schutz nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllmaterial (8) aus Gummi, Kunststoff, Keramik, oder einer Kombination dieser Materialien besteht.

20. Reaktiver Schutz nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhausung (1) aus einem nichtmetallischen Werkstoff besteht.

21. Reaktiver Schutz nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhausung (1) aus Kunststoff oder Faserverbundwerkstoff besteht.

22. Reaktiver Schutz nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände der Umhausung (1) so geneigt sind, daß sich die in benachbarten Umhausungen (1) angeordneten plattenförmigen Elemente (2) in Beschußrichtung mindestens teilweise überdecken.

23. Reaktiver Schutz nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß in Beschußrichtung mehrere Umhausungen (1) übereinander anbringbar sind.

24. Reaktiver Schutz nach Anspruch 23, dadurch gekenn zeichnet, daß die Umhausungen (1) versetzt zueinander anbringbar sind.