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Die Erfindung betrifft einen Ballistikschutz zum Schutz vor Schusswaffen, Splittereinwirkung und Stichwaffen.
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Ballistische Schutzvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausführungen bekannt.
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Eine Lösung besteht in dem hartballistischen Schutz, bei welchem abgefeuerte Projektile bzw. Geschosse nach deren Auftreffen auf harte Materialien, beispielsweise durch Brechen, Deformation und Ablenkung des Projektils oder durch Übertragung der kinetischen Energie, unschädlich gemacht werden. Insbesondere kommen dabei mindestens eine geschossbrechende Schicht zum Einsatz, wobei die geschossbrechende Schicht meist durch großformatige Einzelelemente, seltener durch eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Elemente gebildet wird.
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Es ist aus dem Stand der Technik ebenfalls bekannt, die Anordnung der einzelnen geschossbrechenden Elemente, beziehungsweise deren geometrische Ausbildung so zu wählen, dass nach Möglichkeit keine, bis auf einen zu schützenden Untergrund durchgängige Fugen oder Spalten innerhalb der ballistischen Schutzvorrichtung entstehen.
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Derartige ballistische Schutzvorrichtungen werden insbesondere im Rahmen von Personenschutzwesten oder von Objektpanzerungen angewendet.
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Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist beispielsweise als Verbundpanzerungselement in Druckschrift
DE 10 2007 019 392 B4 offenbart.
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Hierbei wird mindestens eine Reihe axial hintereinander angeordneter, stabförmiger Elemente verwendet, welche von einer Vergussmasse umgeben sind.
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Die stabförmigen Elemente sind dabei so ausgebildet, dass diese formschlüssig so ineinander greifen, dass beim Auftreffen eines Projektils die Elemente nachgeben, ohne dass eine Fugenbildung und somit die Ausbildung eines ballistische Loches auftritt.
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Als nachteilig an der offenbarten Lösung stellt sich jedoch die Tatsache heraus, dass durch den Formschluss der Elemente die Verbundpanzerung keine oder nur eine geringe Elastizität aufweist und somit nur bedingt an unebene oder flexible Untergründe angepasst werden kann.
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Insbesondere die Verwendung innerhalb einer Personenschutzweste ist somit nur mit Einschränkungen möglich.
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Einen gattungsgemäßen Ballistikschutz offenbart die Druckschrift
DE 602 21 849 T2 .
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Das hier beschriebene Panzerungssystem ist vorrangig für die Verwendung an Fahrzeugen oder Gebäuden konzipiert und weist unter anderem eine Vielzahl keramischer Elemente auf, welche aneinander stoßend oder überlappend ausgebildet sind. Die Überlappung der Elemente kann unter anderem dadurch erzielt werden, dass diese an je zwei Seiten mit L-förmigen Kanten versehen sind, welche die Überlappung bilden. Der Bereich zwischen den sich überlappenden Kanten wird mit einem Klebstoff ausgefüllt und so eine stoffschlüssige Verbindung der Elemente untereinander erzielt.
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Die Nachteile der hier offenbarten Lösung liegen zum einen darin, dass nur an zwei Seiten der Elemente Überlappungsbereiche ausgebildet werden, wodurch es unter Umständen zu einer Fugen-/Spaltbildung an den übrigen Seiten der Elemente kommt.
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Zum anderen entspricht die Dicke der jeweils überlappenden Elemente in den Überlappungsbereichen nur einem Teil der Gesamtdicke eines einzelnen Elements, wodurch ein einzelnes Element in den Überlappungsbereichen anfälliger für Schäden durch Geschosse oder Projektile wird.
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Darüber hinaus kann auch hier bei einer L-förmigen Ausbildung der Elemente und deren Verkleben miteinander nur eine verhältnismäßig geringe Flexibilität des Panzerungssystems bereitgestellt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik einen Ballistikschutz mit verbesserter Wirksamkeit gegenüber Durchdringungen von Projektilen und von Stichwaffen zu schaffen, welcher eine hohe Flexibilität, ein in Bezug auf die Schutzwirkung geringes Flächengewicht sowie eine verbesserte Fähigkeit, multiplen Beschuss zu widerstehen, aufweist.
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Die Aufgabe wird durch die im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Ein erfindungsgemäßer Ballistikschutz weist eine Mehrzahl, insbesondere hartballistischer Formelemente, im Folgenden auch nur als Formelemente bezeichnet, auf.
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Unter Hartballistik wird allgemein verstanden, dass ein Geschoss, im weiteren Verlauf auch als Projektil bezeichnet, auf ein hartes Material trifft und dass die kinetische Energie des Geschosses beim Auftreffen auf das harte Material abgebaut und verteilt wird, wobei das Projektil und/oder das harte Material verformt oder zerstört werden kann.
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Die Formelemente sind erfindungsgemäß einteilig ausgebildet und weisen besonders vorteilhaft mindestens zwei, zueinander versetzt angeordnete Ebenen auf.
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Unter versetzter Anordnung der Ebenen eines Formelements wird in diesem Zusammenhang verstanden, dass die Ebenen sowohl horizontal, als auch vertikal zueinander versetzt angeordnet sind.
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Mindestens zwei der erfindungsgemäß vorgesehenen Formelemente sind in einem Formelementeverbund in der Weise in einer Lagebeziehung zueinander festgelegt, dass eine erste Ebene eines ersten Formelements eine zweite Ebene eines zweiten Formelements abschnittweise übergreift. In einem erfindungsgemäßen Formelementeverbund kann dabei ein erstes Formelement bis zu drei weitere Formelemente in deren zweiten Ebene abschnittweise übergreifen. Entsprechendes gilt bei etwaigen weiteren Ebenen.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung der mindestens zwei, sich übergreifenden Ebenen zweier Formelemente, werden in dem Formelementeverbund praktisch zwei übereinander liegende und zueinander versetzte Gesamtflächen gebildet, welche es vorteilhaft ermöglichen, dass ein erfindungsgemäßer Formelementeverbund gänzlich ohne linienförmige Durchdringungen bereitgestellt wird.
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Als Durchdringungen werden Öffnungen innerhalb eines Ballistikschutzes verstanden, durch welche ein Geschoss oder beispielsweise eine Kanüle, durch den Ballistikschutz hindurch, ungehindert bis zu einem zu schützenden Objekt gelangen kann.
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Als zu schützende Objekte werden nach der vorliegenden Erfindung lebende Objekte, wie Personen oder Tiere, Fahrzeuge oder Gebäude angesehen.
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Darüber hinaus können weiterhin alle denkbaren, insbesondere technischen, Einrichtungen als zu schützende Objekte im Sinne des erfindungsgemäßen Ballistikschutzes vor auftreffenden Geschossen betrachtet werden. Der erfindungsgemäße Ballistikschutz kann dabei entweder an dem zu schützenden Objekt anliegen, oder auch beispielsweise als frei hängende Matte verwandt werden.
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Gegenüber bekannten ballistischen Schutzvorrichtungen hat der erfindungsgemäß vorliegende Formelementeverbund aufgrund der Kleinsegmentierung durch die Mehrzahl der Formelemente den erheblichen Vorteil, dass dieser deutlich weniger anfällig gegenüber einer vollständigen Zerstörung ist als großflächig segmentierte hartballistische Vorrichtungen. Bei einem Auftreffen eines Geschosses auf ein Formelement wird lediglich ein sehr kleiner Abschnitt des Formelementeverbundes beschädigt oder zerstört, der entsprechend der gewählten Segmentierung vorzugsweise lediglich dem Kaliber des Projektils entspricht.
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Die übrigen Formelemente bleiben voll funktionsfähig, wobei aufgrund einer vorzugsweisen Kleinsegementierung der Formelemente und des Ebenenversatzes die Größe der durch den Ausfall eines Formelements entstehenden Durchdringung sehr gering ist. Dadurch wird weiterhin auch die sogenannte Multi-hit-Fähigkeit des erfindungsgemäßen Ballistikschutzes gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen wesentlich verbessert.
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Ferner wird durch eine Kleinsegmentierung die Flexibilität und damit die Fähigkeit, sich leicht an zu schützende Flächen anzupassen, gegenüber herkömmlichen hartballistischen Systemen erheblich verbessert.
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In einer bevorzugten Ausbildung sind die Formelemente so beschaffen, dass durch eine werkstoffspezifisch geeignet dimensionierte Ausbildung des Verbindungsbereichs zwischen den zwei Ebenen eines Formelements im Falle einer Rissentstehung in der ersten Ebene bei einem Beschussereignis eine Rissfortsetzung von der ersten Ebene in die zweite Ebene verhindert wird. Bei dieser bevorzugten Ausbildung bleibt damit die zweite Ebene erhalten und verbessert die Mulit-hit-Fähigkeit.
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Erfindungsgemäß weist der gebildete Formelementeverbund eine, einem auftreffenden Geschoss zugewandte Seite, nachfolgend auch als Angriffsseite bezeichnet und eine, einem zu schützenden Objekt zugewandte Seite, im Folgenden auch mit Schutzseite bezeichnet, auf.
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Je nach Anwendungsfall können die Ebenen der Formelemente unterschiedliche geometrische Formen, wie beispielsweise Rechteck-, Dreieck- oder Trapezformen aufweisen.
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Eine bevorzugte Weiterbildung dieses Ballistikschutzes sieht vor, dass die Formelemente auf der, dem zu schützenden Objekt zugewandten Seite, mit einer hochzug- und scherfesten Trägerschicht, beispielsweise aus Aramidfasern, verbunden sind. Die Verbindung zwischen den Formelementen und der Trägerschicht wird vorteilhaft durch Verkleben bewirkt.
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Durch die Verbindung der Formelemente mit der hochzug- und scherfesten Trägerschicht wird ein Formelementeverbund geschaffen, welcher eine besonders hohe Widerstandsfähigkeit des Ballistikschutzes gegenüber einwirkenden Geschossen bietet.
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Durch die zugfesten Eigenschaften der Trägerschicht wird eine Bewehrung des Formelementeverbundes erzielt. Die von dem Geschoss ausgehende Kraftwirkung quer zur Planebene des Ballistikschutzes (Transversalimpuls) ist bestrebt, den Ballistikschutz in Richtung Schutzseite konkav einzuwölben. Dadurch legen sich die Formelemente an deren Stirnseiten aneinander an und bilden eine der Krafteinwirkungsseite zugewandte Druckzone, während gleichzeitig die Trägerschicht auf Zug belastet wird (Longitudinalimpuls) und die der Krafteinwirkungsseite abgewandte Zugzone bildet. Der Formelementeverbund wirkt damit durch die einseitige Steifigkeit wie ein großflächiges Schild, während eine umgekehrte Wölbung möglich bleibt und damit eine hohe Flexibilität vorliegt.
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Soweit der erfindungsgemäße Ballistikschutz in einem Zustand konvexer Wölbung, wie sich dies insbesondere durch die Körperform des Trägers an vielen Stellen ergibt, von einem Beschussereignis betroffen wird, kann sich neben oder statt zu der beschriebenen Biegefestigkeit durch die Kraftübertragung an den Stirnseiten der Formelemente ein Druckbogen ausbilden, der zumindest einen Teil der Energie des Geschosses längs in den Ballistikschutz überträgt und damit um den Träger herumleitet.
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Ein besonderer Vorteil gegenüber dem Stand der Technik besteht darin, dass nicht nur die Fläche und die Masse eines hartballistischen Elements oder bei Schuppen- oder ähnlichen Lösungen die Fläche und die Masse der zueinander im Formschluss stehenden hartballistischen Elemente wirksam wird. Vielmehr wird durch den Kraftfluss in der Ebene des erfindungsgemäßen Ballistikschutzes eine Einbeziehung auch der Formelemente erreicht, die nicht im Bereich der Einwirkungsstelle angeordnet sind. Dabei sind die einbezogenen Formelemente als besonderer Vorteil nicht direkt von der Zerstörungswirkung durch den hochenergetischen Impuls des Projektils betroffen und von einem Rissfortsatz von der Einschlagstelle zuverlässig entkoppelt.
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Durch die hier vorgeschlagene Lösung ist überraschend ein Weg gefunden worden, die ohnehin druckstabilen Eigenschaften hartballistischer Elemente mit der Nutzung als Druckzone zur Erzielung einer Biegefestigkeit der Formelementeschicht in einer weiteren Weise zur Erhöhung der Schutzwirkung nutzbar zu machen. Dabei wird bei der bevorzugten Verwendung keramischer Formelemente der werkstoffspezifische Vorteil der enormen Druckfestigkeit wirksam ausgenutzt.
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Durch die Scherfestigkeit der Trägerschicht wird ein „Durchwandern” der Formelemente oder Teilen von diesen unter Einwirkung eines Geschosses durch die Trägerschicht wirksam verhindert, wobei gleichzeitig die Zugfestigkeit der Trägerschicht besonders vorteilhaft dazu führt, dass die Formelemente in Längsrichtung des Formelementeverbundes, insbesondere in dem Einschlagsbereich des Geschosses, gegeneinander gedrückt werden.
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Damit werden die resultierenden Druckkräfte sehr vorteilhaft in einen weiten Bereich, idealerweise jedoch in die Gesamtheit des Formelementeverbundes ringförmig weitergeleitet und dadurch besonders wirksam abgebaut.
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In einer besonders vorteilhaften Ausbildung des Ballistikschutzes ist ein, sich zwischen den jeweils in einer Lagebeziehung zueinander stehenden Formelementen, ausbildender Zwischenraum mit einem elastischen Füllmaterial versehen.
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Dabei kann das Füllmaterial den Zwischenraum erfindungsgemäß sowohl komplett, als auch nur teilweise ausfüllen.
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Das Füllmaterial ist bevorzugt so beschaffen, dass es bei seiner Verformung in Folge der Relativbewegung der Formelemente bei einem Beschussereignis energieumwandelnd wirkt.
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Durch das Versehen des Zwischenraums zwischen den zueinander in einer Lagebeziehung stehenden Formelementen mit dem elastischen Füllmaterial wird eine, in definierten Grenzen, flexible Verbindung der jeweiligen Formelemente untereinander geschaffen, welche es den Formelementen besonders vorteilhaft ermöglicht, eine Relativbewegung zueinander auszuführen.
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Durch diese erfindungsgemäß erzielte Flexibilität des Ballistikschutzes kann dieser sehr einfach an unebene oder flexible Objekte angepasst werden.
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Insbesondere bei einer Verwendung im Rahmen einer Personenschutzweste, wird durch die Flexibilität der Tragekomfort des Ballistikschutzes gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen enorm verbessert, da dieser nicht nur dazu in der Lage ist, an die jeweilige Körperform angepasst zu werden, sondern auch gleichermaßen den Bewegungsablauf der zu schützenden Person nicht übermäßig einschränkt.
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In einer ebenso vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bestehen die Formelemente aus einem Keramikmaterial.
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Als Keramikmaterial können hierbei erfindungsgemäß alle nach ihren Werkstoffeigenschaften geeigneten bekannten Keramik- oder Keramikverbundmaterialien, sowie keramische Faserverbundwerkstoffe angewendet werden. Besonders vorteilhaft ist beispielsweise die Verwendung von Keramik-Laminaten, so dass mehrere Keramiklayer zur Verfügung stehen und die Zerstörung eines Layers nicht gleichbedeutend mit dem Totalausfall des gesamten Formelements ist.
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Durch die Verwendung von Keramikmaterialien können Formelemente bereitgestellt werden, welche bei geringem Eigengewicht sehr hart und besonders widerstandsfähig gegenüber Hitze und Korrosion sind.
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Gerade bei einer Langzeitanwendung des Ballistikschutzes spielt die Korrosionsbeständigkeit eine große Rolle, da hierdurch besonders vorteilhaft ein, schlechtestenfalls unbemerktes Abnehmen der Schutzfähigkeit des Ballistikschutzes, über die Dauer seiner Verwendung, vermieden wird.
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Insbesondere durch das, im Vergleich zu üblichen Vorrichtungen niedrige Gewicht der Formelemente wird der Anwendungskomfort eines erfindungsgemäßen Ballistikschutzes nochmals deutlich verbessert.
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Besonders vorteilhaft ist dieses niedrige Gewicht bei der Verwendung des Ballistikschutzes zum Schutz von Land-, Amphibien- oder Maritimfahrzeugen vor Minen und Sprengsätzen. Ferner haften als besonderer Vorteil an einem erfindungsgemäßen Ballistikschutz bei der Verwendung von Keramikmaterialien keine magnetischen Befestigungen von Sprengsätzen.
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In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Ballistikschutzes sind die Formelemente in dem gebildeten Formelementeverbund in dessen Längsrichtung mauerwerksartig versetzt angeordnet.
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Ein derart versetztes Anordnen der Formelemente führt im Besonderen dazu, dass jedes Formelement in Längsrichtung des Formelementeverbundes bereits in seiner ersten Ebene mit mindestens zwei weiteren Formelementen in einem Formschluss steht.
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Es wird somit auf besonders einfache Art und Weise eine gleichmäßige Verteilung der, durch den Aufprall eines Geschosses, entstehenden Kräfte auf gleichzeitig mehrere Formelemente begünstigt und somit die Widerstandsfähigkeit verbessert.
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Darüber hinaus wird durch die versetzte Anordnung der Formelemente und die daraus resultierende gleichmäßige Kraftverteilung innerhalb des Formelementeverbundes vorteilhaft die Intensität möglicher stumpfer Traumata, wie Prellungen oder Brüche, speziell bei der Verwendung innerhalb einer Personenschutzweste, verringert.
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Eine besondere Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass die Formelemente jeweils drei zueinander versetzt angeordnete Ebenen aufweisen.
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Erfindungsgemäß ist der Versatz der Ebenen dabei so gewählt, dass sich die, der Angriffsseite zugewandte Ebene und die der Schutzseite zugewandte Ebene nicht überdecken.
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Die Ausbildung von Formelementen mit drei Ebenen hat zum einen den besonderen Vorteil, dass in dem Formelementeverbund keine Durchdringungen, sowohl linien-, als auch punktförmig, vorliegen.
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Somit wird die Möglichkeit eines direkten Durchtritts eines Geschosses durch den Formelementeverbund, ebenso wie die Gefahr eines Durchstiches mit einem spitzen Gegenstand wie beispielsweise einem Messer, einer Spritze oder einer Kanüle, ausgeschlossen.
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Zum anderen wird durch die Ausbildung der Formelemente mit drei Ebenen die Wahrscheinlichkeit eines Totelversagens des Ballistikschutzes infolge einer vollständigen Zerstörung eines Formelements weiter verringert, da auch bei einer Zerstörung der Ebene eines Formelements eine Überdeckung durch mindestens eine Ebene eines benachbarten Formelements erhalten und somit der Formelementeverbund an der getroffenen Stelle intakt bleiben.
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Der erfindungsgemäße Ballistikschutz weist in einer besonders bevorzugten Weiterbildung auf der Angriffsseite eine, dem Formelementeverbund vorgelagerte Opferschicht auf.
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Die Weiterbildung sieht vor, dass die Energie eines, auf die Angriffsseite des Ballistikschutzes auftreffenden Geschosses, durch die Opferschicht zumindest teilweise abgebaut wird.
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Der Abbau der Energie erfolgt dabei vorzugsweise durch Ablenkung und/oder Verformung des auftreffenden Geschosses und durch die, zumindest teilweise, Zerstörung/Zersplitterung der hartballistischen Opferelemente der Opferschicht.
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Gemäß der Weiterbildung findet in der Opferschicht vorzugsweise eine Vielzahl Opferelemente Verwendung, welche beispielsweise als Würfel, bestehend aus einem Keramikmaterial wie zum Beispiel Siliziumkarbid, ausgebildet sind.
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Insbesondere auf der Angriffsseite weisen die Opferelemente bevorzugt zusätzliche Deflektorkanten auf, welche ein Geschoss bei dessen Auftreffen auf die Opferelemente ablenken und dadurch ein senkrechtes Auftreffen des Geschosses auf die Opferelemente verhindern. Somit wird erfindungsgemäß bereits beim Auftreffen des Geschosses ein Teil seiner Energie durch Ablenkung abgebaut. Zudem wird durch das Auftreffen des Projektils auf eine Deflektorkante eine Asymmetrie der Kraftvektoren provoziert, welche eine mindestens geringfügige Abweichung des Projektils von seiner ursprünglichen Flugbahn zur Folge hat und in dessen Folge die Energie des Einschlages vom ursprünglichen Einschlagpunkt weg auf eine deutlich größere Fläche ablenkt, was die Schutzwirkung des Systems signifikant unterstützt, bzw. punktuell entlastet.
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Die Deflektorkanten auf der Angriffsseite des Ballistikschutzes sind vorzugsweise konkav ausgebildet und führen vorteilhaft dazu, dass die Opferschicht keine oder nur geringe rechtwinklig zu dem auftreffenden Geschoss gerichtete Oberflächenabschnitte aufweist.
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Bei hoher Geschossenergie wird ein erheblicher Teil des Abbaus der Energie des Geschosses bei dessen Auftreffen auf die Opferschicht durch die, zumindest teilweise, Zerstörung der Opferelemente erzielt, wobei es vorzugsweise zu einer, zumindest teilweisen, Zersplitterung der Opferelemente kommt.
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Durch die vorteilhaft räumlich dichte Packung der Opferelemente wirken die Splitter zumindest teilweise auf die jeweils benachbarten Opferelemente und bewirken so einen Krafteintrag und damit eine Kraftverteilung in der Planebene der Opferschicht, so dass der hierdurch aufgenommene Anteil der kinetischen Energie nicht mehr zu einer in Richtung der Schutzseite gerichteten und damit den Formelementeverbund beaufschlagenden Kraftwirkung führt.
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Die Zerstörung der Opferelemente führt darüber hinaus zu einer Deformation des auftreffenden Geschosses.
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Die Deformation ist dabei besonders vorteilhaft so groß, dass das Geschoss, nach einem eventuellen Durchtritt durch die Opferschicht hindurch bis zu der Formelementeschicht, so stark deformiert ist, dass dieses keine oder nur eine geringe Beschädigung der Formelementeschicht hervorruft.
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Durch die Vielzahl der Opferelemente und die daraus resultierende Kleinsegmentierung der Opferschicht wird insbesondere die Multi-hit-Fähigkeit des erfindungsgemäßen Ballistikschutzes, gegenüber den bekannten Vorrichtungen, erheblich verbessert. Selbst wenn ein Opferelement durch ein auftreffendes Geschoss vollständig zerstört wird, bleiben die übrigen Opferelemente und vor allem die hinter der Opferschicht liegende Formelementeschicht intakt und voll funktionsfähig. Zur Optimierung der Multi-hit-Fähigkeit weisen die Opferelemente bevorzugt eine angriffsseitenzugewandte Oberfläche von nicht mehr als 70 Quadratmillimetern auf. Zusätzlich zu dem Vorhandensein der zweiten hartballistischen Ebene durch den Formelementeverbund bedingt die beschriebene Kleinsegmentierung eine sehr geringe Wahrscheinlichkeit, dass ein Folgeschuss an der Stelle des bereits zerstörten Opferelements auftrifft. Dies berücksichtigt, dass Mulit-hit-Standards eine Bezugsfläche von einem Quadratzoll bewerten. Ein besonderer Vorteil gegenüber dem Stand der Technik besteht darin dass eine Lösung aufgezeigt wird, bei der die Zerstörung einzelner hartballistischer Elemente in die erfindungsgemäße Funktion einbezogen ist, ohne die Multi-hit-Fähigkeit signifikant zu reduzieren.
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In einer bevorzugten Variante sind die Opferelemente in der Opferschicht mehrlagig angeordnet oder die gesamte Opferschicht ist mehrlagig gebildet. Möglich sind auch besondere Geometrien der Opferelemente zur Optimierung der Wirkung.
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Es wurde überraschenderweise gefunden, dass ein besonders effektiver Abbau der Geschossenergie dann erzielt werden kann, wenn die Opferelemente der Opferschicht in einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung in eine splitterträge Vergussmasse eingebettet sind.
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Die Einbettung erfolgt dabei beispielsweise durch Vulkanisation der Vergussmasse um die Opferelemente herum. Die Vergussmasse ist weiterführend zäh-elastisch oder zäh-plastisch ausgebildet und dient erfindungsgemäß dazu, sich, von den Opferelementen oder dem auftreffenden Geschoss, lösende Splitter, zumindest teilweise, aufzufangen und deren Austritt aus der Opferschicht sowohl zur Angriffsseite als auch zur Formelementeschicht zu erschweren und somit eine Wirkung dieser Splitter als Sekundärgeschosse zu verhindern.
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Das beschriebene Zusammenwirken der Opferelemente und der Vergussmasse bei einem Beschussereignis lässt einen hohen Anteil des Energieabbaus durch Verformung zu, so dass geringere Flächenmassen ermöglicht werden.
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Bevorzugt wirkt die Opferschicht schwimmend mit dem Formelementeverbund zusammen, wodurch die Flexibilität des Ballistikschutzes zusätzlich verbessert wird.
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Die Opferschicht ist in einer vorteilhaften Variante der Erfindung mit einer, ihr vorgelagerten ersten Splitterfangschicht versehen.
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Die erste Splitterfangschicht ist beispielsweise aus einem mehrlagigen Aramidmaterial gefertigt und dient in erster Linie dazu, sich lösende Splitter der Opferelemente, und/oder des auftreffenden Geschosses aufzufangen.
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Die erste Splitterfangschicht dient im Gegensatz zur Vergussmasse der Opferschicht jedoch ausschließlich einem Abfangen solcher Sekundärgeschosse, die aus der Opferschicht in Richtung Angriffsseite wieder austreten. Sie dient damit dem Schutz von Objekten außerhalb des Überdeckungsbereichs des Ballistikschutzes, wie beispielsweise einer nebenstehenden Person oder nicht bedeckten Körperteilen des Trägers einer erfindungsgemäßen Personenschutzweste.
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Auch die erste Splitterfangschicht ist schwimmend mit der Opferschicht verbunden, wodurch wiederum besonders vorteilhaft die Flexibilität des erfindungsgemäßen Ballistikschutzes nicht negativ beeinflusst wird.
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In einer ebenso besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Formelementeverbund auf der Schutzseite mit einer zweiten Splitterfangschicht versehen.
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Die zweite Splitterfangschicht besteht beispielsweise ebenfalls aus einem Aramidmaterial und dient erfindungsgemäß dazu, sich möglicherweise aus der Formelementeschicht lösende Fragmente oder diese bei Extrembelastung durchdringende Geschossteile aufzufangen.
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Derartige Splitter können sich beispielsweise dann aus der Formelementeschicht lösen, wenn insbesondere bei Multi-hit Ereignissen ein auftreffendes Geschoss oder Teile von diesem auf den Formelementeverbund treffen und diese beschädigen.
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Die Verbindung zwischen Formelementeschicht und zweiter Splitterfangschicht erfolgt vorzugsweise schwimmend, sodass beide Schichten eine Relativbewegung zueinander ausführen können, was sich wiederum positiv auf die Flexibilität des Ballistikschutzes auswirkt.
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Optional kann zwischen dem zu schützenden Objekt und der zweiten Splitterfangschicht eine zusätzliche Dämpfungsschicht, beispielsweise bestehend aus Gel- oder Luftkammern, angeordnet sein.
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Durch eine derart zusätzliche Dämpfungsschicht kann die Intensität von stumpfen Beschädigungen oder Traumata des zu schützenden Objekts aufgrund der einwirkenden Kräfte nochmals erheblich verringert werden.
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Um insbesondere bei einer Verwendung des Ballistikschutzes in einer Personenschutzweste den Tragekomfort zu erhöhen, sieht die Erfindung in einer weiteren bevorzugten Variante vor, dass zwischen der zweiten Splitterfangschicht und der zu schützenden Person eine feuchtigkeits- und/oder wärmeregulierende Funktionsschicht zugeordnet ist.
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Die Funktionsschicht hat dabei die Beschaffenheit, beispielsweise durch Luftdurchlässigkeit unter dem Ballistikschutz entstehende Feuchtigkeit einer, den Ballistikschutz tragenden Person aufzunehmen und abzuleiten und die Person bei niedrigen Temperaturen zu wärmen oder bei hohen Temperaturen einem Wärmestau entgegen zu wirken.
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Ein erfindungsgemäßer Ballistikschutz kann sowohl in einer Personenschutzweste, als auch in einer Panzermatte zum Schutz von Fahrzeugen, Gebäuden oder Personen zum Einsatz kommen.
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Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel an Hand von
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1 Schnittdarstellung Formelementeverbund
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2 Prinzipdarstellung Mehrschichtaufbau
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3a Detaildarstellung Formelement Seitenansicht
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3b Detaildarstellung Formelement Draufsicht
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4 Detaildarstellung Opferelement näher erläutert.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Formelementeverbundes 1 als Bestandteil eines Ballistikschutzes in einer seitlichen Schnittdarstellung als Prinzipdarstellung.
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Der Formelementeverbund 1, wird durch eine Vielzahl Formelemente 2 und eine hochzug- und scherfeste Trägerschicht 3 gebildet.
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Die Formelemente 2 bestehen aus einem Keramikmaterial und sind durch eine höchstfeste und unlösbare Verklebung mit der Trägerschicht 3 verbunden, wodurch im weiteren Verlauf auch die Lagebeziehung der Formelemente 2 zueinander festgelegt ist.
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Die Trägerschicht 3 übernimmt während der Verwendung des erfindungsgemäßen Ballistikschutzes die Bewehrungsfunktion für den Formelementeverbund 1.
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Beim Auftreffen eines Geschosses (nicht dargestellt) und die daraus resultierende Krümmung des Formelementeverbundes 1 bildet sich auf dessen Angriffseite eine Druckzone aus, in welcher die Formelemente 2 zumindest abschnittsweise gegeneinander gedrückt werden.
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In der Trägerschicht 3 bildet sich beim Auftreffen eines Geschosses eine Zugzone aus.
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Die erfindungsgemäße Kombination aus Druck- und Zugzone führt besonders vorteilhaft dazu, dass sich der Formelementeverbund 1, beim Auftreffen eines Geschosses und durch die hierdurch bewirkte Krümmung, versteift und die, durch das Geschoss eingeleiteten, Kräfte aufnimmt und großflächig verteilt und damit abbaut.
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Der sich jeweils zwischen den zueinander in einer Lagebeziehung stehenden Formelementen 2 ausbildende Zwischenraum innerhalb des Formelementeverbundes 1 wird in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einem elastischen Füllmaterial 6 versehen.
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Das elastische Füllmaterial 6 wird im hier vorliegenden Fall durch Vulkanisieren in den Formelementeverbund 1 eingebracht.
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Durch das elastische Füllmaterial 6 entsteht besonders vorteilhaft eine stoffschlüssige Verbindung der Formelemente 2 untereinander, durch welche die Widerstandsfähigkeit des Formelementeverbundes 1 gegenüber auftreffenden Geschossen verbessert wird.
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Die Formelemente 2 selbst, weisen jeweils eine erste und eine zweite Ebene 4 und 5 auf, welche sowohl vertikal, als auch horizontal zueinander versetzt innerhalb des jeweiligen Formelements 2 angeordnet sind.
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In dem Formelementeverbund 1 sind die Formelemente 2 derart in einer Lagebeziehung zueinander festgelegt, dass jeweils die erste Ebene 4 eines ersten Formelements 2.1 die zweite Ebene 5 eines zweiten Formelements 2.2 abschnittsweise übergreift.
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Durch die Übergreifung der Formelemente 2 wird besonders vorteilhaft ein Formelementeverbund 1 bereitgestellt, der keine linienförmigen Durchdringungen aufweist, durch die ein auftreffendes Geschoss (nicht dargestellt) widerstandslos durch den Formelementeverbund 1 hindurch gelangen könnte.
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Um die Widerstandsfähigkeit eines erfindungsgemäßen Ballistikschutzes gegenüber auftreffenden Geschossen weiter zu verbessern, weist dieser in einem weiteren Ausführungsbeispiel neben dem Formelementeverbund 1 zusätzliche Schichten auf.
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2 zeigt einen derartigen Mehrschichtaufbau des Ballistikschutzes.
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Dem Formelementeverbund 1 ist auf der Angriffseite eine Opferschicht 8 vorgelagert, welche aus einer Vielzahl, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel im wesentlichen würfelförmig ausgebildeter, Opferelemente 9 gebildet wird. Vorzugsweise sind an der Angriffsseite Deflektorkanten angeformt (in 4 dargestellt).
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Die Opferelemente 9 bestehen im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Siliziumkarbid und sind in eine splitterträge Vergussmasse 10 eingebettet.
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Sie dienen erfindungsgemäß dazu, auftreffende Geschosse abzulenken und/oder zu verformen und einen wesentlichen Teil der Geschossenergie durch Zerstörung/Zersplitterung, des Geschosses und/oder der Opferelemente 9 selbst, abzubauen.
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Dabei wird bei einem Auftreffen eines Geschosses vorzugsweise soviel seiner Energie abgebaut, dass der Formelementeverbund 1 durch das Geschoss so wenig wie möglich beschädigt wird.
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Die splitterträge Vergussmasse 10 dient in erster Linie dazu, sich in der Opferschicht 8 lösende Splitter des Geschosses und/oder der Opferelemente 9 aufzufangen und dadurch eine Wirkung dieser Splitter als Sekundärgeschosse zu verhindern.
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Durch die Opferschicht 8 wird insbesondere die Multi-hit-Fähigkeit des Ballistikschutzes enorm verbessert.
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Um sich lösende Splitter des Geschosses oder der Opferelemente 9, insbesondere auf der Angriffseite aufzufangen, ist der Opferschicht auf der Angriffsseite eine erste Splitterfangschicht 11, im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Aramid gefertigt, vorgelagert.
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Für den Fall, dass ein Geschoss durch die Opferschicht 8 hindurch auf den Formelementeverbund 1 gelangt und ein oder mehrere Formelemente 2 beschädigt, ist der Formelementeverbund 1 auf der Schutzseite mit einer zweiten Splitterfangschicht 12 versehen.
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Die zweite Splitterfangschicht 12 dient erfindungsgemäß dazu, durch ein auftreffendes Geschoss gelöste Splitter aus dem Formelementeverbund 1 aufzufangen und eine Wirkung dieser als Sekundärgeschosse wirkungsvoll zu verhindern.
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Um insbesondere den Tragekomfort des Ballistikschutzes bei dessen Verwendung in einer Personenschutzweste zu verbessern, sieht eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung vor, dass zwischen der zweiten Splitterfangschicht 12 und einer zu schützenden Person (nicht dargestellt), eine Funktionsschicht 13 angeordnet ist.
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Die Funktionsschicht 13 ist besonders vorteilhaft wärme- und feuchtigkeitsregulierend ausgebildet und dient in erster Linie der Aufnahme und Abführung sich unter dem Ballistikschutz bildender Feuchtigkeit einer diesen tragenden Person.
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Für den Fall, dass ein erfindungsgemäßer Ballistikschutz wie vorangehend beschrieben durch zusätzliche Schichten erweitert wird, so werden die einzelnen Schichten jeweils schwimmend miteinander verbunden.
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Durch die schwimmende Verbindung der einzelnen Schichten miteinander bleiben Flexibilität und Anpassbarkeit des Ballistikschutzes, auch bei Verwendung mehreren Schichten, besonders vorteilhaft erhalten.
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Die 3a und 3b zeigen detaillierte Ansichten eines Formelements 2 in einer besonderen Ausführungsform mit drei Ebenen 4, 5 und 7.
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Durch die Ausbildung eines erfindungsgemäßen Formelementeverbundes 1 aus Formelementen 2 mit drei Ebenen 4, 5, und 7 wird es besonders vorteilhaft ermöglicht, dass der Formelementeverbund 1 weder linienförmige, noch punktförmige Durchdringungen aufweist, durch welche ein Geschoss den Formelementeverbund 1 ungehindert durchdringen könnte.
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4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Opferelements 9 mit Deflektorkanten 14
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Formelementeverbund
- 2.1
- erstes Formelement
- 2.2
- zweites Formelement
- 3
- Trägerschicht
- 4
- erste Ebene des ersten Formelements
- 5
- zweite Ebene des zweiten Formelements
- 6
- Füllmaterial
- 7
- dritte Ebene des Formelements
- 8
- Opferschicht
- 9
- Opferelemente
- 10
- Vergussmasse
- 11
- erste Splitterfangschicht
- 12
- zweite Splitterfangschicht
- 13
- Funktionsschicht
- 14
- Deflektorkante
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007019392 B4 [0006]
- DE 60221849 T2 [0011]
