DE3132008C1 - Aktive Panzerung gegen Hohlladungen und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine aktive Schutzanordnung gegen Hohlladungsgeschosse, bestehend aus einer inerten Schicht aus schmelzbaren, organischen Estern, insbesondere Äthylencarbonat, die zwischen zwei Stahlplaten gegossen ist. Diese Schicht zerfällt unter dem Druck des auftreffenden Hohlladungsstrahls in Gase. DOLLAR A Diese Gase beschleunigen die Stahlplatten, so daß der Hohlladungsstrahl stark gestört und in seiner Eindringleistung vermindert wird. DOLLAR A Im Gegensatz zu bekannten Lösungen, die als Zwischenschicht Explosivstoffe enthalten, ist die Sekundärwirkung auf die Umgebung und auf das gepanzerte Fahrzeug gering.

Description

Die Erfindung betrifft eine aktive Panzerung und ein Verfahren zur Herstellung der Panzerung gegen Hohlladungsgeschosse, in der Ausführung als mehrschichtige Platte.

Es ist bekannt, daß der aus der Detonation einer Hohl­ ladung resultierende Hohlladungsstachel aufgrund seines hohen Penetrationsvermögens eine Gefahr für gepanzerte militärische Fahrzeuge darstellt.

Es sind Lösungen zur Störung bzw. Vernichtung des Stachels bekannt geworden, indem man dem Stachel sprengstoffbeschleu­ nigte Platten entgegenschießt, wobei der Sprengstoff durch die beim Auftreffen der Stachelspitze, die eine Geschwin­ digkeit von etwa 6-10 km/s haben kann, auftretende Stoß­ welle initiiert wird. (DE-OS 26 36 595, DE-AS 20 31 648) Der Nachteil aller bisher bekannt gewordenen Lösungen ist jedoch, daß das Panzerfahrzeug zum Erreichen eines Rund­ umschutzes erhebliche Mengen Sprengstoff in der Panzerung enthalten muß.

Selbst wenn durch konstruktive Maßnahmen verhindert wird, daß bei einem Treffer, der die Detonation des aus Gründen der guten Initiierbarkeit sehr empfindlichen Sprengstoffs im getroffenen Bereich auslöst, der andere, nicht ge­ troffene Sprengstoff sympathetisch mitdetoniert, so bleibt doch das Problem, daß die Belastungen der Struktur der Panzerung und der Einfluß solcher Sekundärdetonationen auf die Besatzung eines Panzerfahrzeugs erheblich sein können.

Weiterhin besteht das Handhabungsproblem dieser hochbrisante Sprengstoffe enthaltenden Bauelemente.

Ziel der vorliegenden Erfindung war es nun, diese Nachteile des aktiven Schutzes gegen Hohlladungen dadurch zu besei­ tigen, daß anstelle des Sprengstoffs völlig inerte, spreng­ stofffreie Materialien verwendet werden, die unter Ein­ wirkung des beim Auftreffen des Hohlladungsstachels ent­ stehenden hohen Drucks (10⁵-10⁶ bar) schnell in Gase zerfallen und diese Gase zur Beschleunigung oder Verfor­ mung von Zielplatten ausgenutzt werden. Die beschleunig­ ten oder mit hoher Verformungsgeschwindigkeit verformten Zielplatten bewirken eine so starke Stachelstörung, daß die Restleistung eines Hohlladungsstachels gering ist.

Die Vorteile eines solchen Verfahrens gegenüber Schutz­ anordnungen die die gleiche Wirkung mit hochbrisanten Sprengstoffen erzielen, ist offensichtlich.

• 1. Einfache und sichere Herstellung der erfindungsge­ mäßen Schutzanordnungen ohne Sicherheitsauflagen.
• 2. Völlig unkomplizierte, ungefährliche Handhabung der Schutzanordnung beim Einbau in das gepanzerte Fahrzeug.
• 3. Kein Hochbrisanzsprengstoff im fertigen Fahrzeug, keine zusätzlichen Strukturbelastungen bei einem Treffer, keine zusätzliche Gefahr für die Besatzung.

Erfindungsgemäß gelöst wurde das Problem mit einer Reihe von Estern organischer und anorganischer Säuren, die unter den beschriebenen Bedingungen sehr schnelle Zer­ setzungsreaktionen zeigen. Diese Zersetzungsreaktionen können in besonders vorteilhafter Weise durch in homo­ gener Phase vorliegende Katalysatoren beeinflußt werden, so daß die zu einer Plattenbeschleunigung notwendige Zersetzungsgeschwindigkeit erreicht wird.

Erfindungsgemäß verwendbare Stoffe sind die Veresterungs­ produkte der Kohlensäure, Ameisen- und Orthoameisensäure, der Malon- und Maleinsäure, der Citronensäure, der Acryl- und Methacrylsäure mit Methanol, Äthanol, Propandiol, Glycerin sowie die inneren Ester der Hydroxyessigsäure und Hydroxypropionsäure, das Glykolid und Lactid.

Erfindungsgemäß verwendbare Katalysatoren, die die Zer­ setzungsgeschwindigkeit der erfindungsgemäßen Stoffe beeinflussen können, sind polyhalogenierte aliphatische und aromatische Verbindungen, wie z. B. Hexachloräthan, Pentachlornitroäthan, 1,2,4-Trichlorbenzol, Octabrom­ cyclobutan, Decabromdiphenyl und Sehwermetallkomplexe des Acetylacetons, wie Fe-II- und Fe-III-acetylacetonat sowie der Eisenkomplex des Cyclopentadiens (Ferrocen).

Der Anteil der Katalysatoren beträgt zwischen 0 und 5%, vorzugsweise jedoch 0-2%. Es ist notwendig, daß sich die Katalysatoren in den Estern lösen, damit eine homo­ gene Katalyse erreicht wird, wodurch bestimmte Katalysa­ toren nur für bestimmte Ester geeignet sind. Es hat sich gezeigt, daß Kombinationen der polyhalogenierten Kataly­ satoren mit den Schwermetallkomplexen eine synergistische Wirkung erzielen.

Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, bei Ver­ wendung von flüssigen oder niedrigschmelzenden Estern eine Viskositätserhöhung durch gelbildende, hochpolymere Stoffe vorzunehmen.

Die so behandelten Ester lassen sich nach dem Vermischen einwandfrei vergießen und erstarren durch Geliervorgänge oder Reaktionen zu nicht mehr fließfähigen Massen. Auf diese Weise wird vermieden, daß bei undichten Gefäßen der Ester ausfließt.

Erfindungsgemäß verwendbar sind an sich bekannte Verdickungs­ mittel wie Polyvinylalkohol mit einem Molekulargewicht von 10⁵-10⁶, Polyvinylacetat und -butyral, Polymethyl­ methacrylat sowie, besonders vorteilhaft, die Reaktions­ produkte von Polyäthylenglykolen mit Diisocyanaten, wobei die entstehenden Polyetherurethane die Verdickungswirkung übernehmen.

Der Anteil der Verdicker an den erfindungsgemäßen Massen beträgt 0-10%, vorzugsweise jedoch 0-5%. Auch bei Normaltemperatur festen, schmelzbaren Estern wie z. B. Äthylencarbonat, Glykolid, Lactid und Oxalsäuremethyl­ ester, die aus der Schmelze gegossen werden, haben sich geringe Zusätze an Hochpolymeren zur Verbesserung der me­ chanischen Eigenschaften sowie der Haftung auf Metall­ flächen bewährt.

Schließlich besteht eine weitere Variante des erfindungs­ gemäßen Verfahrens darin, den Ester als polymerisierbares Monomeres mit den Zersetzungskatalysatoren zu vermischen, zu vergießen und zwischen den Platten auszupolymerisieren. Zu dieser Verfahrensvarianten eignet sich speziell das schon beschriebene Vinylencarbonat.

Im erfindungsgemäßen Verfahren werden die beschriebenen Ester in an sich bekannter Weise zu mehrschichtigen Platten verarbeitet. Dabei geht man so vor, daß man zwischen zwei Stahlplatten einen definierten Abstand herstellt, die Platten am Rand abdichtet und die erfindungsgemäßen Ester in den entstandenen Behälter vergießt.

Die Schichtdicke der Ester kann dabei 1-40 mm, vorzugs­ weise jedoch 1-10 mm betragen.

Die Stärke der Stahlplatten hängt vor allem bei der der Hohlladung zugewendeten Seite stark von dem Stoßwellen­ verhalten der erfindungsgemäß verwendeten Ester ab.

Bekanntlich baut sich der beim Auftreffen des Hohlladungs­ stachels entstehende Stoßdruck, der für die schnelle Zer­ setzung der erfindungsgemäßen Ester verantwortlich ist, in der Stahlplatte sehr schnell ab. Aus diesem Grund ist die Dicke der ersten Stahlplatte so zu wählen, daß der resul­ tierende, in das Zwischenmaterial einlaufende Druck zur Zersetzung des Esters ausreicht. Je nach Estertyp haben sich Plattenstärken von 1-20 mm, vorzugsweise jedoch 2-6 mm für die der Hohlladung zugewendeten Platte als geeignet erwiesen.

Die Stärke der zweiten Platte ist weniger kritisch und kann 2-20 mm, vorzugsweise jedoch 2-10 mm betragen.

Die folgenden Beispiele sollen zur Erläuterung der Er­ findung dienen, ohne jedoch deren Umfang einzuschränken.

Beispiel 1

Es wurde eine dreischichtige Platte mit den Abmessungen 250 × 250 mm hergestellt. Die Stärke der Stahlplatten aus St 37 betrug 4 mm, die Stärke der Esterschicht 5 mm.

Als Ester wurde Äthylencarbonat, das einen Schmelzpunkt von 36°C hat, verwendet.

Die Platte wurde unter einem Neigungswinkel von 60° mit einer Hohlladung vom Kaliber 80 mm beschossen.

Die Entfernung Hohlladung/Platte betrug 400 mm, die Entfernung Platte-Teststapel (zur Bestimmung der Rest­ leistung) ebenfalls 400 mm. Nur mit einer 13 mm Stahl­ platte anstelle der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung betrug die Bohrleistung der HL 350 mm.

In der Tabelle 1 sind die erzielten Restleistungen unter dem oben beschriebenen Aufbau bei Verwendung von Äthylen­ carbonat ohne und mit Zersetzungskatalysatoren aufgeführt.

Tabelle 1

Material
Restleistung
(mm)
1. 13 mm Stahl	350
2. Äthylencarbonat (ÄC)	120
3. ÄC + 2% Pentachlornitroäthan	70
4. ÄC + 1% Pentachlornitroäthan	50
+ 0,2% Fe-III-Acetylacetonat

Es tritt eine bemerkenswerte Reduzierung des Durchschlags der Hohlladung durch die erfindungsgemäße Schutzanordnung auf.

Beispiel 2

Mit dem in Beispiel 1 beschriebenen Aufbau wurden verschiedene erfindungsgemäße Ester getestet.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.

Tabelle 2

Material
Restleistung
(mm)
1. 13 mm Stahl	350
2. Äthylencarbonat	120
3. Vinylenearbonat + 10%	100
Polyvinylalkohol MG 500000@	4. Polyvinylenearbonat	80
5. Oxalsäuredimethylester	120
6. Glykolid	80
7. Lactid	80

Claims (10)

1. Aktive Panzerung als Schutz gegen Hohlladungen, bestehend aus einer mehrschichtigen Platte, deren innere Schicht aus einer gaserzeugenden Masse besteht, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen zwei Stahlplatten eine Schicht aus einem inerten, sprengstofffreien Material aus der Gruppe der mo­ nomeren oder polymeren Ester der Kohlensäure, Oxalsäure, Ameisensäure, Orthoameisensäure, Citronensäure, Malein­ säure, Malonsäure, Acrylsäure und Methacrylsäure mit Methanol, Äthanol, Äthylenglykol, Propandiol, Glycerin sowie den inneren Estern der Hydroxyessigsäure und Hydro­ xypropionsäure, vorzugsweise jedoch Äthylencarbonat, Vinylen­ carbonat und Polyvinylencarbonat befindet, das sich unter dem Einfluß des beim Auftreffen eines Hohlladungsstachels entstehenden Drucks schnell in gasförmige Zersetzungs­ produkte zerlegt, wobei die Zersetzungsgeschwindigkeit durch in homogener Phase vorliegende Katalysatoren beein­ flußt werden kann.

2. Aktive Panzerung als Schutz gegen Hohlladungen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das inerte, sprengstofffreie Material Dimethyloxalat, Glycerinoxalat und Oxalsäure­ glykolester ist.

3. Aktive Panzerung als Schutz gegen Hohlladungen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die inerten, sprengstofffreien Materialien polymere Ester der Citronensäure mit Glycerin sind.

4. Aktive Panzerung als Schutz gegen Hohlladungen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das das inerte sprengstofffreie Material als Zersetzungskatalysatoren polyhalogenierte ali­ phatische und aromatische Verbindungen, wie Hexachloräthan, Pentachlornitroäthan, 1,2,4-Trichlorbenzol, Octabromcyclobutan, Decabromdiphenyl und Schwermetallkomplexe des Acetylacetons, wie Fe-II- und Fe-III-acetylacetonat sowie der Eisenkomplexe des Cyclopentadiens (Ferrocen), vorzugsweise jedoch Penta­ chlornitroäthan sowie Mischungen von Pentachlornitroäthan mit Fe-II und -III-acetylacetonat und Ferrocen enthält.

5. Aktive Panzerung als Schutz gegen Hohlladungen, nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Zersetzungs­ katalysatoren 0-5%, vorzugsweise jedoch 0-2% beträgt.

6. Aktive Panzerung als Schutz gegen Hohlladungen, nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der er­ findungsgemäßen Ester zwischen den Platten 1-40 mm, vorzugs­ weise jedoch 1-10 mm beträgt.

7. Verfahren zur Herstellung einer aktiven Panzerung als Schutz gegen Hohlladungen, nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ester, sofern sie bei 20°C nicht flüssig sind, aufgeschmolzen werden und die homogenen Lösungen zwischen Stahlplatten gegossen werden, wo sie erstarren.

8. Verfahren zur Herstellung einer aktiven Panzerung als Schutz gegen Hohlladungen nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Modifizierung der mechanischen Eigenschaften und des Fließverhaltens der Ester polymere Verdickungsmittel zugegeben werden können.

9. Verfahren zur Herstellung einer aktiven Panzerung als Schutz gegen Hohlladungen, nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Verdickungsmittel Polyvinylalkohol, Poly­ vinylacetat und -butyral, Polymethylmethacrylat, vorzugsweise jedoch die Reaktionsprodukte von Polyäthylenglykolen mit Diisocyanaten in Anteilen von 0-10%, vorzugsweise jedoch 0-0,5% zugegeben werden.

10. Verfahren zur Herstellung einer aktiven Panzerung als Schutz gegen Hohlladungen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erfindungsgemäße Ester, sofern er polymerisierbar ist, mit dem Zersetzungskatalysator und einem Polymerisationsstarter vermischt und zwischen die Platten gegossen wird, wo die Polymerisation stattfindet.