DE3918079A1 - Vorrichtung zum erhoehen der ueberlebensfaehigkeit einer gepanzerten einrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, insbesondere eine Vorrichtung zum Erhöhen der Lebensfähigkeit von Einrichtungen, wie z.B. gepanzerten Fahrzeugen und dergleichen.

Gepanzerte Fahrzeuge und Einrichtungen werden so konstruiert, daß sie im Rahmen einer spezifizierten Bedrohung beschuß­ fest sind. Die Überlebensfähigkeit solcher Fahrzeuge und Einrichtungen kann dadurch erhöht werden, daß man die Möglichkeit schafft, die Konfiguration der Panzerung in Abhängigkeit von der jeweils zu erwartenden Bedrohung, der das Fahrzeug oder die Einrichtung ausgesetzt sein kann, schnell ändern und/oder eine Beschädigung der Panzerung schnell reparieren kann. Die Überlebensfähigkeit läßt sich auch dadurch erhöhen, daß man Vorkehrungen vorsieht, um die "Signatur" des Fahrzeugs (in Abhängigkeit von elektro­ magnetischer Strahlung, Infrarotstrahlung und dergleichen) zu verringern. Die Entwicklung einer neuen Fahrzeugpanzerung im Feld führt zur Entwicklung neuer Munition, die sich besser für die Überwindung der neu entwickelten Panzerung eignet. Es sind Zusatzpanzerungen bekannt, d.h. Panzerungen, die auf die der Konstruktion des Fahrzeuges oder der Einrichtung entsprechende Grundpanzerung aufgebracht werden kann, um die Überlebensfähigkeit zu erhöhen. Es ist bekannt, die Zusatzpanzerung an der Grundpanzerung durch Verkleben, durch mechanisches Verschrauben oder durch magnetische Halterungsvorrichtungen zu befestigen.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine zum Erhöhen der Überlebensfähigkeit einer zu schützenden Einrichtung dienende Vorrichtung geschaffen, welche eine erste Struktur einer lösbaren Befestigungsvorrichtung, wie eines Fahrzeuges, deren Überlebensfähigkeit erhöht werden soll, angebracht ist, und eine Anordnung von Panzerfliesenelementen enthält, die jeweils entgegen­ gesetzte Oberflächen enthält, von denen eine mit einer zweiten, zur ersten Struktur komplementären Struktur der lösbaren Bestigungsvorrichtung versehen ist, wobei eine der Strukturen der lösbaren Befestigungsvorrichtung eine Vielzahl von vorspringenden Verhakungselementen (z.B. nach Art von Haken oder Pfeilen) enthält während die mit ihr zusammenwirkende andere Struktur der Befestigungsvorrichtung komplementär ausgebildet ist, so daß sie in Eingriff mit den hakenartigen Elementen gebracht werden kann. Die Panzerfliesen haben jeweils vorteilhafterweise Umfangsflächenteile, die zu gegenüber­ liegenden Umfangsflächenteilen benachbarter Panzerfliesen passen, so daß eine zusätzliche Verbund-Panzerschicht mit einer Befestigungsstruktur geschaffen werden kann, die einen wirksamen Grad an Haftung auch dann beibehält, wenn die Panzerfliesen hohen Scherkräften ausgesetzt werden (z.B. bei Beschuß und Zerbrechen einer benachbarten Fliese) und die wirksame Kraftvernichtungs- bzw. Kraft­ verteilungseigenschaften aufweist. Die Strukturen der Befestigungsvorrichtungen haben im verbundenen Zustand vorzugsweise eine Zugfestigkeit von mindestens etwa 6,89 kNm^-2 (5 psi) und eine Scherfestigkeit von mindestens etwa 69 kNm^-2 (10 psi).

Die Vorrichtung zum Erhöhen der Überlebensfähigkeit enthält ferner vorzugsweise eine flexible Abdeckstruktur mit an ihrer Innenfläche befestigten lösbaren Befestigungs­ vorrichtungsstruktur des zweiten Typs, so daß sie mit der Befestigungsvorrichtungsstruktur des ersten Typs in Eingriff und damit zur Haftung gebracht werden kann.

Die Abdeckstruktur weist vorzugsweise Eigenschaften auf, die die Signatur verringern, also die Sichtbarkeit für elektromagnetische Strahlung, wie Radarstrahlung, Infra­ rotstrahlung und dergleichen, je nachdem was benötigt wird. Bei einer speziellen Ausführungsform besteht die Abdeckstruktur aus Silikongummimaterial, in das ein teilchenförmiges, signaldämpfendes Material eingebettet ist. Die Panzerfliesen können aus den verschiedensten Werkstoffen einschließlich Metallen und reaktionsfähigen (z.B. explosiblen) Materialien bestehen. Bei speziellen Ausführungsformen bestehen die Panzerfliesen aus einem keramischen Material, wie Borcarbid, Siliciumcarbid, Aluminiumoxid, Titanborid und dergleichen. Vorzugsweise hat jede Keramik-Panzerfliese entgegengesetzte ebene Oberflächen und ist mindestens 1 cm dick und hat eine polygone Konfiguration mit mindestens etwa 5 cm langen Umfangsrandflächen. Mit einer der ebenen Oberflächen der Panzerfliese ist eine Struktur des ersten Typs der lös­ baren Befestigungsvorrichtung verbunden und mit der entgegengesetzten ebenen Oberfläche ist eine Struktur des zweiten Typs der lösbaren Befestigungsvorrichtung verbunden.

Vorzugsweise enthält eine der Strukturen der lösbaren Befestigungsvorrichtung eine Anzahl oder Reihe von Hakenelementen, die sich von einem Basisteil nach oben erstrecken; jedes Hakenelement enthält einen flexiblen Schaftteil und einen Kopfteil, welch letzterer einen seitlich vorspringenden geneigten Ablenkteil und eine zwischen dem Ablenkteil und dem Schaftteil angeordnete Verriegelungs- oder Klinkenfläche zum Eingriff mit einem Teil der komplementären Befestigungsvorrichtungs­ struktur enthält, um die Verbindung zu bewirken.

Die Elemente der Befestigungsvorrichtung können aus einer Vielzahl verschiedener Materialien bestehen, einschließlich Metallen, bei speziellen vorteilhaften Ausführungsformen bestehen der Basisteil und die Hakenelemente aus einem thermoplastischen polymeren Material, wie Nylon, Polypropylen und dergleichen, und der Basisteil der Befestigungsvorrichtungsstruktur ist mit einem Epoxykleber und dergleichen mit der Oberfläche, an der er angebracht ist, verklebt. Bei einer speziellen Ausführungsform enthält die komplementäre Struktur der Befestigungsvorrichtung eine Vielzahl von Schlingen- oder Schlaufenelementen.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen zum Erhöhen der Lebensfähigkeit ermöglichen ein leichtes Anbringen von zusätzlichen Panzerelementen sowie ein leichtes Entfernen und erneutes Anbringen, so daß die Panzerung auch in der Zukunft nach Bedarf leicht verbessert werden kann. Die Grundpanzerung der Einrichtung, wie des Fahrzeuges, brauchen nicht geändert oder modifiziert zu werden und die Vorrichtung zum Erhöhen der Überlebensfähigkeit beeinträchtigt auch nicht die strukturelle Integrität der Grundpanzerung. Beschädigte Panzerfliesen lassen sich auch im Feld leicht ersetzen. Die Wechselwirkungen zwischen benachbarten Panzerfliesen und zwischen den Panzerfliesen und der Grundpanzerung sind so, daß ein zerstörender Einschlag eines Geschosses auf eine Fliese eine minimale Beschädigung und/oder Verlagerung der benachbarten Fliesen zur Folge hat. Die strukturelle Integrität der angebrachten Zusatzpanzerung widersteht den üblichen Stößen, Vibrationen, Beanspruchungen durch Bürsten usw. Die Zusatzpanzerung kann getrennt vom Fahrzeug aufbewahrt oder transportiert werden, um im Feld angebracht werden zu können, wenn die Zusatz­ panzerung benötigt wird, und man kann sie selektiv an bestimmten Teilen des Fahrzeuges anbringen, so daß die Vielseitigkeit des Fahrzeuges erhöht wird.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, dabei werden noch weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung zur Sprache kommen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines leichten Panzerfahrzeuges, welches mit einer beispielsweisen Ausführungs­ form einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erhöhen der Überlebensfähigkeit versehen ist;

Fig. 1A, 1B und 1C vergrößerte Teilansichten der Vorrichtung zum Erhöhen der Überlebensfähigkeit;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Anordnung von Panzer­ fliesen einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungs­ form der Erfindung;

Fig. 3 eine vergrößerte, schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer Panzerfliese für die vorliegende Vorrichtung;

Fig. 4 eine auseinandergezogene, vergrößerte schematische Schnittansicht von Teilen der Komponenten der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung zum Erhöhen der Lebensfähigkeit;

Fig. 5 eine Fig. 4 entsprechende schematische Schnitt­ ansicht der Komponenten der vorliegenden Vorrichtung im miteinander verbundenen Zustand;

Fig. 6 ein Kraft-Weg-Diagramm für eine erfindungs­ gemäße Vorrichtung und für eine entsprechende Klebeverbindung, und

Fig. 7 eine Fig. 1 ähnliche Ansicht eines leicht gepanzerten Fahrzeuges, die zeigt, wie die Panzerfliesen ersetzt werden können.

Fig. 1 zeigt ein leichtes, schnell bewegliches Fahrzeug 10 mit einem Aufbau 12, der auf einer Reihe von angetriebenen Rädern 14 montiert ist, und mit einem Turm 16 auf dem Aufbau 12. Der Aufbau 12 ist aus viertelzölliger Stahl­ panzerplatte hergestellt und auf der Außenseite mit einer Befestigungsstruktur 20 versehen. Die Befestigungs­ struktur 20 weist eine Anordnung von hochstehenden Haken­ elementen 22 auf, die integral mit einer Basis durch Spritzguß aus Polyamid (Nylon) gebildet sind. Der Basis­ teil 24 ist an der Oberfläche der Panzerplatte 18 durch Epoxyharz oder einen anderen geeigneten Kleber befestigt. Die Haken 22 haben eine Höhe von etwa 4 mm, sind flexibel und ermöglichen ein leichtes, elastisches Verbinden mit und Lösen von einer komplementären Struktur einer zugehörigen lösbaren Befestigungsvorrichtungskomponente.

Auf der Befestigungsstruktur 20 ist eine flexible Abdeck­ matte angeordnet, die eine Verringerung der Signatur bewirkt, wie eine Änderung des Reflexionsvermögens für elektromagnetische Strahlung, wie Radarstrahlung und Infrarotstrahlung und dergleichen. Die Abdeckmatte 20 enthält ein Silikongummisubstrat in das ein teilchen­ förmiges signalreduzierendes Material 28 eingebettet ist. Die Abdeckmatte 30 hat eine Dicke von etwa 6 mm. An der Innenseite der Abdeckmatte 30 ist mittels eines geeigneten Klebers eine Befestigungsstruktur 32 angebracht, die eine Anordnung von Schlaufen- oder Schlingenelementen 34 aus polymerem Material enthält. Die Schlingen haben eine Höhe von etwa 3 mm.

Wie in Fig. 1A dargestellt ist, können die Haken­ elemente 22 der Befestigungsstruktur 20 in einem oberen Bereich 26 mit den Schlingenelementen 34 der Abdeckmatte in Eingriff gebracht werden. An anderen Stellen des Rumpfes oder Aufbaues 12 können eine oder mehrere Lagen keramischer Panzerfliesen 40 zwischen dem Aufbau 12 und der Abdeckmatte 30 angeordnet werden. Z.B. wird in einem Seitenbereich 36 eine einzige Schicht von Panzerfliesen 40 vorgesehen, wie es in Fig. 1B dargestellt ist und in einem stirnseitigen Bereich 38 eine doppelte Schicht von Panzerfliesen 40, wie es in Fig. 1C dargestellt ist. Die Panzerfliesen 40 bestehen jeweils aus Borcarbid, sind etwa 2 cm dick und haben eine hexagonale Konfiguration mit geraden Umfangsrandabschnitten von etwa 8 cm Länge. Wie Fig. 4 zeigt, ist auf einer ebenen Oberfläche 42 jeder Fliese 40 eine Struktur 44 einer lösbaren Befestigungsvorrichtung entsprechend der Befestigungsstruktur 32 der Abdeckmatte angebracht und an der entgegengesetzten Oberfläche 46 eine Struktur 48 der trennbaren Befestigungsvorrichtung entsprechend der Befestigungsstruktur 20 am Rumpf oder Aufbau. In Fig. 2 ist etwas vereinfacht ein Teil einer Anordnung von Panzerfliesen 40, die an der Panzerplatte 18 befestigt sind, dargestellt.

Wie Fig. 3 zeigt, enthält die Struktur 48 der Befestigungs­ vorrichtung einen Basisteil 50 und eine Anordnung von Hakenelementen 52, die jeweils einen flexiblen Schaftteil 54, eine Ablenkfläche 56 und eine Verriegelungs- oder Rastfläche 58 aufweisen. Selbstverständlich kann man auch Verhakungselemente anderer Konfigurationen verwenden, z.B. pfeil- oder speerförmige Elemente. Die Elemente 22 der am Aufbau 12 angebrachten Struktur 20 der lösbaren Befestigungsvorrichtung haben eine gleichartige Konfiguration. Die komplementären Strukturen 32, 44 der lösbaren Befestigungs­ vorrichtung enthalten Schlaufen oder Schlingen 34 aus Kunst­ stoff- insbesondere Nylon-Filamenten oder Metalldraht, die an einem Basis-Flächengebilde 60 befestigt sind. Die Strukturen 44, 48 der lösbaren Befestigungsvorrichtung sind mit einem Kleber oder Bindemittel 62 an den Panzerfliesen 40 befestigt.

Die Fig. 4 und 5 zeigen vereinfachte Schnittansichten von Komponenten der vorliegenden Vorrichtung zum Erhöhen der Lebensfähigkeit. In Fig. 4 sind diese Komponenten auseinandergezogen und in Fig. 5 im miteinander verbundenen Zustand dargestellt.

Die Haltekraft der Verbindungsvorrichtung des vorliegenden Systems zum Erhöhen der Überlebensfähigkeit ist eine Funktion der Konfiguration, der Dichte und des Materials der Hakenelemente 22 und 52 sowie der Abmessungen, der Anzahl und des Materials der Schlingen 34. Bei einer speziellen Ausführungsform haben die Strukturen 22, 34 der Befestigungs­ vorrichtung im verbundenen Zustand eine Zugfestigkeit von etwa 48 kNm^-2 (7 psi) oder insgesamt etwa 795 N (180 lb) über die Fläche von etwa 168 cm² (26-square inch) einer einzelnen Fliese 40, und eine Scherfestigkeit von etwa 103 kNm^-2 (15 psi) oder insgesamt 1,72 kN (390 lb) für die Gesamtfläche einer Fliese 40. Die Befestigungsvorrichtung ist nachgiebig und absorbiert Druckkräfte.

Fig. 6 zeigt ein Zug- oder Kraft/Weg-Diagramm für die Haken-Schlingen-Befestigungsvorrichtung für laterale oder Scher-Kräfte. Wie die Kurve 70 zeigt, bleibt die Kraft-Weg-Beziehung der Haltekraft auf einem hohen Wert erhalten, wenn die Fliese 40 einer zunehmenden Scherkraft ausgesetzt wird.

Wenn sich Schlingen 34 lösen erfassen die betreffenden Haken 22 bzw. 52 benachbarte Schlingen 34, so daß ein hoher Grad an Haftung aufrechterhalten bleibt. Die Befestigungsvorrichtung vermag Energie zu absorbieren im Gegensatz z.B. zu einem Kleber, wie die Kurve 72 in Fig. 6 zeigt, welcher Scherkräften bis zu einem Maximum 74 Widerstand entgegensetzt, dann jedoch versagt, wenn die Klebeverbindung bricht und die Fliese 40 nicht mehr an der Panzerplattenunterlage 18 haftet.

Wenn auf eine Fliese 40 A der in Fig. 2 dargestellten Fliesenschicht ein Geschoß auftrifft, wird die Geschoß­ energie auf die sechs benachbarten Fliesen 40 B übertragen und diese unmittelbar benachbarten Fliesen 40 B übertragen in entsprechender Weise Energie auf die sie umgebenden zwölf Fliesen 40 C. Die Panzerung bewirkt also eine progressive Energieverteilung und behält ihre Integrität im wesentlichen bei.

Wie Fig. 7 zeigt, können die Panzerfliesen 40 in bequemen Transportbehältern 80 ins Feld geliefert werden. Die Fliesen 40 in den Behältern 80 haben jeweils komplementäre Befestigungsstrukturen 44, 48 auf ihren entgegengesetzten Seiten und können im Feld leicht am Fahrzeug 10 angebracht werden. Sollte beispielsweise eine Panzerfliese 40 im Frontbereich 38 beschädigt worden sein, wie bei 82 dargestellt ist, kann man die zur Verringerung der Signatur dienende Abdeckung 30 ablösen, die beschädigte Fliese entfernen (z.B. mit einem Brecheisen) und durch eine Ersatzfliese 40 ersetzen, die sich einfach dadurch befestigen läßt, daß man sie an den Aufbau 12 andrückt, so daß die komplementären Strukturen der Befestigungs­ vorrichtung miteinander in Eingriff gelangen. Nach dem Ersatz der Fliese wird die Abdeckung 30 durch einfaches Andrücken wieder an der äußeren Fliesenschicht befestigt. Ein zusätzliches Stück Abdeckmatte 30 kann im Bedarfs­ falle über dem beschädigten Bereich 84 angebracht werden. In entsprechender Weise kann man im Feld auch andere Fliesen 40 ersetzen oder eine Verstärkung anbringen, wie es beispielsweise bei 86 an der Seitenfläche 36 dargestellt ist.

Das vorliegende System zum Erhöhen der Überlebensfähigkeit weist Panzerfliesen mit einer Befestigungsvorrichtung auf, die Energie absorbiert und eine Haftung gewährleistet, die auch bei Einwirkung großer Scherkräfte erhalten bleibt, wie sie beispielsweise bei einer Detonation eines Explosiv­ geschosses auf einer benachbarten Panzerfliese auftreten. Die auf die benachbarten Fliesen 40 einwirkenden Kräfte können als Funktion des Befestigungssystems eingestellt werden und werden durch die Energieübertragung auf benach­ barte Fliesen und durch den hohen Gleitwiderstand der Befestigungsvorrichtung gemildert während die Zug- oder Kompressionsfestigkeit der Panzerfliesen nicht über­ schritten wird.

Die oben beispielsweise beschriebene Ausführungsform der Erfindung läßt sich selbstverständlich in der verschiedensten Weise abwandeln, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten.

Claims (11)

1. Zusatzpanzerung, welche Energieabsorptionseigen­ schaften aufweist und eine progressive Energie­ verteilung gewährleistet, gekennzeichnet durch

• - eine Struktur (20) eines ersten Typs einer trennbaren Befestigungsvorrichtung, welche an der Oberfläche einer Einrichtung, wie eines Fahr­ zeugs, angebracht ist, deren Überlebensfähigkeit zu erhöhen ist, und eine Anzahl von Panzerfliesen (40), die jeweils eine ebene Oberfläche aufweisen, und
• - eine Struktur (32) eines zweiten Typs der trennbaren Befestigungsvorrichtung, die komplementär zu der des ersten Typs ist und an der ebenen Oberfläche jeder Panzerfliese (40) befestigt ist,
• - wobei eine (20) der Strukturen der trennbaren Befestigungsvorrichtung eine Vielzahl von Verhakungs­ elementen und die mit dieser zusammenwirkende andere Struktur (32) der Befestigungsvorrichtung eine komplementäre Konfiguration aufweist, die lösbar mit den Verhakungselementen in Eingriff gebracht werden kann und
• - wobei jede Panzerfliese (14) Umfangsflächenteile aufweist, die zu Umfangsflächenteilen benachbarter Fliesen passen, so daß eine zusätzliche Verbund­ panzerschicht auf der Einrichtung gebildet werden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die trennbaren Strukturen der Befestigungs­ vorrichtung im miteinander verbundenen Zustand eine Zugfestigkeit von mindestens etwa 5 psi und eine Scherfestigkeit von mindestens etwa 10 psi aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Panzerfliese (40) eine Dicke von mindestens etwa 1 cm hat, eine polygonale Konfiguration aufweist und am Umfang Randflächenabschnitte hat, die mindestens etwa 4 cm lang sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Fliese mindestens 5 Umfangsrandflächen hat.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Panzerfliesen aus einem Keramikmaterial, wie Borcarbid, Siliciumcarbid, Aluminiumoxid, Titanborid und dergleichen bestehen.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Panzerfliese einander entgegengesetzte ebene Seiten aufweist, daß eine Struktur des ersten Typs der trennbaren Befestigungs­ vorrichtung mit der einen ebenen Seite verbunden ist und daß eine Struktur des zweiten Typs der trennbaren Befestigungsvorrichtung mit der entgegengesetzten ebenen Seite verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine flexible Abdeckanordnung (30) an deren Innenseite eine Struktur (32) des zweiten Typs der trennbaren Befestigungsvorrichtung zum Befestigen an der Struktur des ersten Typs (20) der trennbaren Befestigungsvorrichtung befestigt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckanordnung signaturverringernde Eigen­ schaften aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckanordnung aus Silikongummimaterial ist in das ein teilchenförmiges signalreduzierendes Material eingebettet ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verhakungselemente der erwähnten einen Struktur (20) der trennbaren Befestigungsvorrichtung jeweils einen Schaftteil (54) und einen Kopfteil aufweisen, der von einer Seite des Schaftteiles nach der Seite vorspringt, und daß der Kopfteil einen geneigten Ablenkteil (56) sowie eine Verriegelungsfläche (58) aufweist, die zwischen dem Ablenkteil (56) und dem Schaftteil (54) zu einem eine Verbindung bewirkenden Eingriff in die Struktur (32) des zweiten Typs der Befestigungs­ vorrichtung angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Struktur (20, 48) der trennbaren Befestigungsvorrichtung ein integrales Teil aus spritzgegossenem thermoplastischen Polymer­ material ist, welches die Verhakungselemente (52) sowie einen Basisteil (50) bildet, und daß der Basis­ teil (50) mit einer zugehörigen Substratoberfläche verbunden ist, und daß die komplementäre, zum lösbaren Eingriff geeignete Struktur (32) eine Vielzahl von Schlingenteilen aufweist.