DE2658618A1 - Multilayer explosion resistant plate for safe door - includes shock absorbing cast plate with blind holes, grid of steel rods and outer sheet - Google Patents
Multilayer explosion resistant plate for safe door - includes shock absorbing cast plate with blind holes, grid of steel rods and outer sheetInfo
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Abstract
Description
Widerstands-Bauelement Resistance component
Die Erfindung betrifft ein Widerstands-Bauelement bestehend aus einem tragenden Rahmen oder einer Schale zur Aufnahme wenigstens einer Schutz-Platte.The invention relates to a resistance component consisting of a supporting frame or a shell for receiving at least one protective plate.
Bisher bekannte Bauelemente, die eine bestimmte Sprengsicherheit gegenüber Flächensprengungen haben sollen, bestehen zumindest teilweise aus Betonfüllungen und haben daher neben einem großen Platzbedarf auch hohes Gewicht. Anstelle solcher Bauelemente werden häufig auch. massive Stahlplatten oder geschweißte Hohlkörper verwendet, die ebenfalls sehr großes Gewicht haben.Previously known components that have a certain blast protection Should have cracks, consist at least partially of concrete fillings and therefore, in addition to taking up a large amount of space, they also have a high weight. Instead of such Components are often too. solid steel plates or welded hollow bodies used, which are also very heavy.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bauelement zu schaffen, welches eine hohe mechanische Widerstandsföhigkeit hat sowie kompakten Aufbau und geringes Gewicht aufweist.The invention is based on the object of creating a component which has a high mechanical resistance as well as a compact structure and has a low weight.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schutz-Platte ein elastisches Element nachgeordnet ist.According to the invention, this object is achieved in that the protective plate an elastic element is arranged downstream.
Weitere Ausgestaitungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further developments of the invention emerge from the subclaims.
Das erfindungsgemäße Bauelement läßt sich mit beliebigen Abmessungen konzipieren. Es hat außerdem eine hohe Spreng-, Druck- und Schlag sicherheit und ist somit in hohem Naße, insbesondere gegenüber Fiöchensprengungen resistent. Das erfindungsgemäße Bauelement liefert praktisch die gleiche Widerstandswirkung bzw. Festigkeit wie eine massive Panzerplatte, jedoch mit dem Voteil eines relativ niedrigen Gewichts. Aus diesem Grund kann das erfindungsgemöße Bauelement verschiedenartigste Anwendung finden, beispielsweise als Türelement oder als in Türen verwendbares Sicherheitsbauelement oder als Wand- und Deckenelement oder Panzerschale. Ferner bietet sich das erfindungsgemäße Bauelement auch zur Herstellung von Druck- oder Sicherheitszellen z.B. innerhalb eines Bauwerks, zur Panzerung von Fahrzeugen sowie zur Herstellung von sprengsicheren Containern usw. an, da es auch Geschoßeinschlagungen weitgehend aufnehmen kann.The component according to the invention can have any dimensions conceive. It also has a high level of explosion, pressure and impact resistance and is therefore very wet, especially resistant to cracking. That Component according to the invention provides practically the same resistance effect or Strength like a massive armor plate, but with the advantage of a relatively low one Weight. For this reason, the component according to the invention can be of the most varied Find application, for example, as a door element or as a security component that can be used in doors or as a wall and ceiling element or armored shell. Furthermore, the inventive Component also for the production of pressure or safety cells e.g. within of a building, for armoring vehicles and for manufacturing blast-proof Containers, etc., as it can also largely accommodate projectile impacts.
Die Erfindung schafft somit ein Bauelement hoher Widerstandsfähigkeit mit mannigfaltiger Anwendungsmöglichkeit.The invention thus creates a component with high resistance with diverse application possibilities.
Die durch das erfindungsgemäße Bauelement erzielte Sprengsicher heit wird vor allem durch die Anordnung eines elastischen Elements an einer Schutz-Platte aus Stahl o.ö. erreicht, wobei das elastische Element ein übermäßiges Verformen bzw. Aufreißen dieser Schutz-Platte verhindert. Ein der Stahl-Platte vorgeordnetes Metallelement, beispielsweise eine Aluminiumplatte, welche mit Aussparungen oder Hohlröumen versehen ist, bewirkt eine Absorption eines Teils einer durch Detonation frei gewordenen Energie. Die Stahl-Platte und das nachgeordnete elastische Element verhindern den Durchgang der Druckwelle durch das Bauelement, was einen erheblichen Vorteil gegenüber den bisher bekannten sprengsicheren Bauelementen darstellt, die die Druckwelle nicht aufhalten können. Das elastische Element hat vorzugsweise maschenartige Struktur und kann aus einer, zwei oder mehreren einzelnen Einheiten bestehen. Jede Einheit besteht vorzugsweise aus parallel und nebeneinanderliegend angeordneten Spannstäben, welche die Durchbiegung der Stahl-Platte im Fall einer durch Explosion oder dergl. erzeugten Druckwelle durch die Zugkraft der Spannstöbe selbst verhindern. Die Spannstäbe sind an den Randzonen des Bauelements beweglich gelagert oder fest eingespannt.The explosion safety achieved by the component according to the invention is mainly due to the arrangement of an elastic element on a protective plate made of steel or similar achieved, with the elastic element an excessive This protective plate is prevented from deforming or tearing open. One upstream of the steel plate Metal element, for example an aluminum plate, which with recesses or Cavities is provided, causes an absorption of part of a by detonation released energy. The steel plate and the downstream elastic element prevent the passage of the pressure wave through the component, which is a significant This represents an advantage over the previously known blast-proof components cannot stop the blast wave. The elastic member is preferably mesh-like Structure and can consist of one, two or more individual units. Every Unit preferably consists of parallel and juxtaposed Tension bars, which prevent the deflection of the steel plate in the event of an explosion or the like. Prevent generated pressure wave by the tensile force of the tie rods themselves. The tension rods are movably mounted or fixed at the edge zones of the component clamped.
Bei einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung kann die aus der Stahl-Platte und dem elastischen Element bestehende Kombination mehrfach vorgesehen sein, wodurch die Sprengsicher heit weiter erhöht wird.In a modified embodiment of the invention, the from the steel plate and the elastic element existing combination provided several times be, whereby the blast security is further increased.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zur Erlduterung weiterer Merkmale beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Horizontalschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 ein Schnitt durch eine abgewandelte Form des der Stahl-Platte vorgesetzten ivetallelements, und Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung.In the following preferred embodiments of the invention for Explanation of further features described. 1 shows a horizontal section by an embodiment of the invention, Fig. 2 is a section through a modified form of the ivetal element placed in front of the steel plate, and FIG. 3 shows a modified embodiment of the invention.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemdßen Bauelements. Das Bauelement besteht aus einer Schutz-Platte 1 vorzugsweise aus Stahl, an welche sich ein elastisches Element 2 anschließt.Fig. 1 shows an embodiment of the component according to the invention. The component consists of a protective plate 1, preferably made of steel, to which an elastic element 2 connects.
An der Vorderseite der Platte 1 ist ein plattenförmiges Metallelement 3 angeordnet. Ein Bauelement mit diesem erlouterten Aufbau soll einem gewaltsamen Angriff von der in Fig. 1 durch den Pfeil A gezeigten Richtung standhalten.At the front of the plate 1 is a plate-shaped metal element 3 arranged. A component with this structure is said to be violent Withstand attack from the direction shown by arrow A in FIG.
Das vorzugsweise in direkter Anlage mit der Stahlplatte 1 befindliche elastische Element 2 besteht aus etall- oder Stahlstäben und hat vorzugsweise gitter- oder netzartige Grundstruktur. Das elastische Element 2 kann aus einer Einheit oder aus zwei voneinander unabhängigen Einheiten bestehen. Bei den in Fig. 1 und 3 gezeigten Ausführungsformen besteht jede Einheit 2a, 2b aus Spannstäben mit zylindrischem Profil, die parallel zueinander und nebeneinanderliegend angeordnet sind. Wird das Element 2 aus einer einzigen Einheit 2a gebildet, dann liegen die Spannstäbe in Horizontalrichtung, d.h. sie erstrecken sich über die kürzeste Spannweite des Bauelements, wobei im gezeigten Beispiel die Breitenabmessung kleiner als die Höhenabmessung ist, wie z.B. bei einer Tür. Sind dagegen zwei Einheiten 2a, 2b vorgesehen, so liegen die Spannstäbe der Einheit 2a in Horizontalrichtung und die Spannstäbe der zweiten Einheit 2b in Vertikalrichtung; infolgedessen wird eine netzförmige Grundstruktur des Elements 2 erzeugt. Beim Einsatz von zwei Einheiten entsprechend Fig. 1 können die Einheiten 2a, 2b allerdings auch gegeneinander vertauscht werden, so daß die an der Platte 1 anliegende Einheit Spannstäbe enthält, die in Vertikalrichtung liegen. Die Einheit oder Einheiten 2a, 2b werden dadurch in dem Bauelement befestigt, daß die Spannstdbe an ihren Enden an den Seiten des Bauelements eingespannt sind und eine Lagerplatte 11 an der Rückseite des Elements 2 anliegt.That is preferably in direct contact with the steel plate 1 elastic element 2 consists of metal or steel rods and preferably has lattice or network-like basic structure. The elastic element 2 can consist of a unit or consist of two independent units. In those shown in Figs Embodiments consists of each unit 2a, 2b of tie rods with cylindrical Profile, which are arranged parallel to each other and side by side. It will Element 2 is formed from a single unit 2a, then the tension rods lie in Horizontal direction, i.e. they extend over the shortest span of the building element, where in the example shown the width dimension is smaller than the height dimension like a door. If, on the other hand, two units 2a, 2b are provided, they are located the tension rods of the unit 2a in the horizontal direction and the tension rods of the second Unit 2b in the vertical direction; as a result, it becomes a reticulated basic structure of element 2 is generated. When using two units according to FIG. 1 can the units 2a, 2b, however, are also interchanged so that the on the plate 1 adjacent unit contains tie rods which lie in the vertical direction. The unit or units 2a, 2b are fastened in the structural element in that the tension rods are clamped at their ends on the sides of the structural element and a bearing plate 11 rests against the rear side of the element 2.
Das Netailelement 3 kann aus einem Gußmaterial bestehen oder eine Aluminiumplatte sein. Das Netallelement 3 bewirkt eine Absorption eines Teils der Energie, die durch die Explosion einer an der Vorderseite des erfindungsgemüßen Bauelements angesetzten Sprengladung erzeugt wird. Eine optimale Energieabsorption wird ereicht, wenn das Netallelement 3 mit Aussparungen 4 versehen ist. Vorzugsweise bildet die Vorderseite 3a des Metallelements 3 eine volle Fläche, während die hintere Seite 3b von den Aussparungen 4 durchsetzt ist. Die Aussparungen 4 können durch Bohrungen gebildet werden, wenn als Metallelement 3 eine Al-Platte oder dergleichen verwendet wird. Besteht das Hetallelement 3 aus Gußmaterial, werden entsprechend Fig. 2 die Aussparungen 4 des Netallelements 3 wührend des Herstellungsverfahrens ausgebildet. Die Aussparungen 4 können zylindrische, trapezförmige oder andere Form haben.The Netailelement 3 can consist of a cast material or a Be aluminum plate. The Netallelement 3 causes an absorption of part of the Energy generated by the explosion of one at the front of the invention Component attached explosive charge is generated. Optimal energy absorption is achieved when the Netallelement 3 is provided with recesses 4. Preferably the front 3a of the metal element 3 forms a full surface, while the rear Page 3b is penetrated by the recesses 4. The recesses 4 can through Bores are formed when the metal element 3 is an Al plate or the like is used. If the metal element 3 is made of cast material, accordingly 2 shows the recesses 4 of the net element 3 during the manufacturing process educated. The recesses 4 can be cylindrical, trapezoidal or other shape to have.
Die durch das Metallelement 3 bewirkte Energieabsorption resultiert daraus, daß durch die Explosion einer an der Vorderseite des Bauelements angesetzten Sprengladung die zwischen den Aussparungen 4 und der Vorderfläche 3a des Netallelements 3 gebildeten und aus dem Material des tietallelements 3 bestehenden Stege 5 durch die Explosionsenergie bzw. Druckwelle in Richtung des Pfeiles A in die jeweils folgende Aussparung gedrückt werden und auf der Vorderfluche der Platte 1 aufschlagen. Das Herausbrechen der Stege 5 und das anschließende Aufschlagen dieser Metallteile auf der Platte 1 ist der eine Teilenergieabsorption bewirkende Vorgang.The energy absorption caused by the metal element 3 results from the fact that one attached to the front of the component by the explosion Explosive charge between the recesses 4 and the front surface 3a of the net element 3 formed and made of the material of the tietallelements 3 webs 5 through the explosion energy or pressure wave in Direction of arrow A are pressed into the following recess and on the front curse of the Open plate 1. The breaking out of the webs 5 and the subsequent opening of these metal parts on the plate 1 is the one causing partial energy absorption Occurrence.
Das Bauelement ist mit einer tragenden Schale oder einem Rahmen 6 als Verkleidung versehen, der die Funktion hat, die im Inneren angeordneten Teile 1 bis 3 und gegebenenfalls weitere Teile aufzunehmen. Zum Abschluß der Schale 6 dient ein aufge schweißtes Deckelement 7. Zur festen Anordnung der einzelnen Elemente im Inneren des Bauelements dienen Schrauben 9 oder dgl.. Die Schrauben 9 befestigen das Netallelement 3, die Platte 1, die Lagerplatte 11 sowie das zwischen diesen Platten gelegene Element 2 an der Schale oder dem Rahmen 6. Die Schrauben 9 halten somit die Einzelteile des Bauelements zusammen, haben jedoch keine wesentliche positive Wirkung auf die Widerstandsfähigkeit des Bauelements während einer Explosion einer Sprengladung oder dgl..The component is provided with a load-bearing shell or frame 6 provided as a cladding, which has the function of the parts arranged inside 1 to 3 and possibly other parts to be included. At the end of the shell 6 A welded-on cover element 7 is used for the fixed arrangement of the individual elements screws 9 or the like are used inside the component. Fasten the screws 9 the Netallelement 3, the plate 1, the bearing plate 11 and that between them Element 2 on the shell or frame 6. Hold the screws 9 in place thus the individual parts of the component together, but have no significant positive Effect on the resistance of the component during an explosion Explosive charge or the like.
Vorzugsweise kann an der Vorderseite des Netallelements 3 eine Brandschutzplatte 10 angeordnet werden; hinter dem elastischen Element 2 können Platten 13 aus Gummikeramikmaterial angeordnet werden.A fire protection plate can preferably be provided on the front of the net element 3 10 can be arranged; behind the elastic element 2 can plates 13 made of rubber ceramic material to be ordered.
Im folgenden werden Funktion und Wirkung des erfindungsgemäßen Bauelements sowie des Elements 2 näher erläutert.The function and effect of the component according to the invention are described below as well as the element 2 explained in more detail.
Im allgemeinen würde die Explosion einer an der Stahl-Platte 1 angebrachten Sprengladung ein Loch in die Stahl-Platte reißen, dessen Ränder sich nach hinten, d.h. in Richtung des Pfeiles A aufbiegen. Diese Wirkung einer Sprengladung gegenüber der Stahl-Platte wird durch die Erfindung verhindert.In general, the explosion would be attached to the steel plate 1 Explosive charge tear a hole in the steel plate, the edges of which are to the rear, i.e. in the direction of arrow A. bend up. This effect of an explosive charge compared to the steel plate is prevented by the invention.
Das an der Rückseite der Stahl-Platte 1 angeordnete elastische Element 2 deformiert sich durch die Explosion der Sprengladung und aufgrund der ihm anhaftenden elastischen bzw. nachgiebigen Eigenschaften, so daß die Platte 1 durch das Element 2 gegenüber der auf sie einwirkenden Druckwelle unterstützt wird. Durch die dem Element 2 eigene elastische Eigenschaft vermag sich das Element 2 zusammen mit der Platte 1, insbesondere im mittleren Bereich, geringfügig in Richtung der Druckwelle, d.h. in Richtung A wölben, jedoch wird ein Aufreißen der Platte 1 verhindert.The elastic element arranged on the rear side of the steel plate 1 2 is deformed by the explosion of the explosive charge and because of the adhering to it elastic or resilient properties, so that the plate 1 through the element 2 is supported with respect to the pressure wave acting on it. Through the dem Element 2 is capable of its own elastic property together with the element 2 Plate 1, especially in the middle area, slightly in the direction of the pressure wave, i.e. bulge in the direction A, but the plate 1 is prevented from tearing open.
Die elastische bzw. nachgiebige Charakteristik des Elements 2 ergibt sich hauptsächlich daraus, daß dessen Spannstäbe nicht fest an ihren Endabschnitten befestigt sind, sondern lose im Bauelement eingespannt sind und infolgedessen eine geringfügige Dehnung bzw. Verschiebung der Spannstäbe bei der Erzeugung einer Druckwelle möglich ist.The elastic or resilient characteristic of the element 2 results mainly from the fact that its tension rods are not firmly attached to their end sections are attached, but are loosely clamped in the component and consequently a slight elongation or displacement of the tension rods when generating a pressure wave is possible.
Mit entsprechender Dimensionierung des Bauelements nach der Erfindung und insbesondere der Stahl-Platte 1, des elastischen Elements 2 und des etallelements 3 läßt sich nahezu jede erwünschte Sprengsicherheit erreichen.With appropriate dimensioning of the component according to the invention and in particular the steel plate 1, the elastic element 2 and the etallelements 3, almost any desired blast security can be achieved.
Fig. 3 zeigt eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Ausführungs form der Erfindung. Der wesentliche Unterschied zur bereits beschriebenen Ausführungsform besteht darin, daß nach Fig. 3 zwei aus denTeilen 1 und 2 bestehende lMombinationen hintereinanderliegend, d.h.zwei derartige Schutzzonen vorgesehen sind.Fig. 3 shows a compared to FIG. 1 modified embodiment of the Invention. The main difference to the embodiment already described consists in that, according to FIG. 3, two combinations consisting of parts 1 and 2 one behind the other, i.e. two such protection zones are provided.
Durch eine derartige Gestaltung läßt sich die Sprengsicherheit um einen wesentlichen Faktor erhöhen. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, können sich an das hintere Element 2 Platteni3 aus Gummikeramikmaterial anschließen und/oder eine weitere Lagerplatte 11' vorgesehen sein. Die Platten 13 können aber auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 3 entfallen. Schließlich können zwischen der vorderen Lagerplatte 11 und der hinteren Platte 1 zur Schaffung eines Zwischenraumes zwischen letzteren Abstandselemente 12 vorgesehen werden.Such a design allows the blast security to be reduced increase an essential factor. As can be seen from Fig. 3, on connect the rear element 2 plates i3 made of rubber ceramic material and / or a further bearing plate 11 'may be provided. The plates 13 can also be used in the The embodiment according to FIGS. 1 and 3 are omitted. Finally, between the front bearing plate 11 and the rear plate 1 to create a space between the latter spacer elements 12 are provided.
Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform kann auch mit einem zweiten Metallelement 3 ausgerüstet werden, um die betreffende, vorstehend beschriebene Wirkung weiter zu erhöhen.The embodiment shown in Fig. 3 can also with a second Metal element 3 can be equipped to the relevant, described above To further increase the effect.
Das erfindungsgemäße Bauelement kann sowohl in Türen oder als Türelement,*als Wand- oder Decken-Bauelement angewandt werden, d.h. die Anwendungsmöglichkeit ist praktisch unbegrenzt. Je nach Erfordernis läßt sich hierzu der Grundaufbau des Bauelements abwandeln, wie es unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 3 angedeutet ist. Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Bauelements als Wand- und Deckenteile können innerhalb eines Bauwerks Sicherheitszellen gebildet werden, die einer bestimmten Druckbeaufschlagung standhalten.The component according to the invention can be used both in doors or as a door element, * as Wall or ceiling component are used, i.e. the possible application is practically unlimited. Depending on the requirements, the basic structure of the component can be used for this modify, as indicated with reference to FIGS. 1 and 3. Through the Use of the component according to the invention as wall and ceiling parts can within of a building safety cells are formed, which a certain pressurization withstand.
Die Dimensionierung des Bauelements selbst sowie die Dimensionierung und Anordnung der in ihm enthaltenen einzelnen Teile kann beliebig variiert werden. Beispielsweise kann das in Fig. 1 gezeigte Bauelement eine Tiefe von insgesamt etwa 190 mm und eine Breite von etwa 1050 mm haben.The dimensioning of the component itself as well as the dimensioning and the arrangement of the individual parts contained in it can be varied as desired. For example, the component shown in FIG. 1 can have a total depth of approximately 190 mm and a width of about 1050 mm.
*als Vorsatzschale für TUren, Wenn das erfindungsgemäße Bauelement keiner sehr hohen Explosionskraft standhalten soll, kann der Einsatz nur einer Einheit 2a oder 2b, die das elastische Element 2 bildet, ausreichend sein. Wenn das Bauelement eine größere llöhe als Breite hat, wird eine Einheit mit Spannstuben vorzugsweise in der Horizontalebene, in jedem Fall aber in Richtung der kürzesten Dimension des Bauelements angeordnet, wodurch erreicht wird, daß die verformbare Länge der einzelnen Spannstäbe klein gehalten wird. Das Element kann aus beliebig vielen Einheiten 2a, 2b bestehen; außerdem kann die Stärke der Platte 1 je nach Anforderung unterschiedlich groß gewählt werden.* as a cladding for doors, If the inventive Component should not be able to withstand very high explosive forces only one unit 2a or 2b that forms the elastic element 2 will suffice. If the component has a larger hole than its width, it becomes a unit with clamping chambers preferably in the horizontal plane, but in any case in the direction of the shortest Dimension of the component arranged, whereby it is achieved that the deformable Length of the individual tie rods is kept small. The element can be made from any many units 2a, 2b exist; in addition, the thickness of the plate 1 can vary depending on Requirements of different sizes can be chosen.
Als Beispiel sei angegeben, daß die Spannstöbe zur Aufnahme einer Zugkraft von 160 kp/mm², die Platte 1 zur Aufnahme von Kräf-2 ten zwischen 80 bis 100 kp/mm und das Iwletallelement 3 zur Aufnahme von Kräften zwischen 20 und 30 kp/mm2 ausgelegtwerden.As an example it should be given that the tie rods for receiving a Tensile force of 160 kp / mm², plate 1 to absorb forces between 80 to 100 kp / mm and the Iwletallelement 3 for absorbing forces between 20 and 30 kp / mm2.
Die Widerstandsfähigkeit kann beispielsweise auch durch Anderung das Durchmessers der Spannstäbe erhöht oder erniedrigt werden.Resilience can also be achieved, for example, by changing that Diameter of the tie rods can be increased or decreased.
L e e r s e i t eL e r s e i t e
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US5221807A (en) * | 1989-12-06 | 1993-06-22 | Societe Europeenne De Propulsion | Ballistic protection armor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE2658618C2 (en) | 1985-07-18 |
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