DE4005904A1 - Als panzerung dienendes verbundbauteil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein als Panzerung dienendes, nicht tragendes Verbundbauteil für ortsfeste und bewegliche Ob­ jekte, bestehend aus auf einem Trägermaterial fixierter Kera­ mik sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Ver­ bundbauteiles, wobei unter beweglichen Objekten sowohl Land- und Wasserfahrzeuge als auch Luftfahrzeuge zu verstehen sind.

Es ist ferner bekannt, als Karosserieelement für ein Panzer­ fahrzeug eine Panzerplatte zu verwenden, die aus zwei Platten zusammengefügt ist, nämlich auf der Vorderseite eine Platte aus hartem Material, wie Stahl, und auf der Rückseite eine Platte aus faserverstärktem Material mit geringer Schichtspaltungsenergie, bestehend aus mittels Binder, wie Harz vom Typ Polyester oder natürliches bzw. synthetisches Elastomer, verbundenen Fasern; vergl. DE 29 16 745-A1.

Solche Panzerplatten sind jedoch relativ schwer, da die Dicke der Platte aus hartem Material mindestens 0,3 mal so groß wie das Kaliber der Geschosse sein muß, denen die Panzerplatte standhalten soll, wobei als hartes Material Stahl mit einer Festigkeit von über 1000 N/mm² zu verwenden ist.

Ein weiterer Nachteil dieser Panzerplatten ist ihr Widerstand gegen Verformungen. Sollen solche als Verbundbauteile ausge­ bildeten Panzerplatten z. B. als Karosserieelemente für gegen Beschuß zu schützende Fahrzeuge verwendet werden, so müssen diese den Formen der heutzutage stromlinienförmig und wind­ schlüpfrig ausgebildeten Fahrzeuge entsprechen. Dies bereitet große Schwierigkeiten. Bei solchen Verformungen besteht fer­ ner die Gefahr der Unterbrechung des notwendigen Verbundes zwischen Trägermaterial und Beschichtung. Darüber hinaus be­ steht die Forderung nach möglichst geringem Gewicht, da hier insbesondere bei Personenfahrzeugen Grenzen gesetzt sind.

Es ist daher bereits versucht worden, Panzerplatten aus fa­ serverstärktem Material mit geringer Schichtspaltungsenergie, also Platten die mit relativ geringer Arbeit in mehrere zur Plattenebene parallele Schichten zerlegt werden können, zu verwenden, die sich als wirksam gegen Geschosse mit ebener Stirnfläche und insbesondere gegen Geschoß- und Granatsplit­ ter erwiesen haben. Solche Panzerplatten werden aber von Ge­ schossen mit ogivaler Stirnfläche und harten Kernen, wie die Erfahrung gezeigt hat, leicht durchschlagen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues insbeson­ dere für die Verwendung als für gegen Beschuß zu sichernde ortsfeste und bewegliche Objekte besonders geeignetes und als Panzerplatte dienendes Verbundbauteil zu schaffen, das leicht herstellbar bei hoher Beschußsicherheit sowie gewichtssparend ausgebildet ist und das den Formen üblicher Karosseriebautei­ len bei ihrer Herstellung auf einfache Weise angepaßt werden kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Verbundbauteil durch lückenlos aneinander anliegende Formele­ mente aus keramischen Werkstoffen gebildet ist, die mittels des metallischen Trägermaterials in einer Lage fixiert sind, die der Form und Größe der zu schützenden Teilfläche des Ob­ jektes entspricht.

Hierzu sind die Formelemente rechteckig, dreieckig oder wa­ benförmig ausgebildet, sowie an ihren Stirnseiten mit soge­ nannten Nut-Steg-Verbindungen versehen.

Es können aber auch die Formelemente an ihren Stirnseiten ge­ geneinander geneigt ausgebildet sein oder aber gegeneinander versetzt angeordnete übereinandergreifende Stege aufweisen. Auch können zwei oder mehrere Schichten solcher Formelemente gegeneinander versetzt übereinander angeordnet von dem metallischen Träger­ material eingeschlossen sein.

Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn als kera­ mischer Werkstoff Plasmagespritze metallinfiltrierte Keramik verwendet wird, während als Werkstoff für das metallische Trägermaterial Aluminium verwendet wird.

Das erfindungsgemäße als Panzerplatte dienende Verbundbauteil ist gegenüber den bisher bekannten Panzerplatten für gegen Beschuß zu schützende Fahrzeuge besonders vorteilhaft, da die Formelemente ähnlich einem Puzzle überaus einfach zu jeden gewünschten Konfigurationen, z. B. an vorhandene Karrosserie­ formen anpaßbar und in ihrer Lage durch eine durch Umgießen einfach herstellbare Aluminiumstruktur fixierbar sind. Die Beschußsicherheit von Keramikelementen, insbesondere von plasmagespritzer metallinfiltrierter Oxydkeramik ist außeror­ dentlich hoch, das Gewicht ist relativ gering, so daß auch die daraus hergestellten Panzerplatten eine hohe Beschußsi­ cherheit aufweisen. Da ein Verformen der fertigen Panzer­ platte nicht mehr notwendig ist, werden die Materialeigen­ schaften der verwendeten Bauteile sowie deren Fixierung nicht mehr verändert. Die Fertigungskosten für solche Verbundbau­ teile sind überraschend niedrig, auch ist deren Montage am zu schützenden Objekt überaus einfach.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer in der Zeich­ nung mehr oder minder schematisch dargestellter Ausführungs­ beispiele eines Verbundbauteils für ein gegen Beschuß zu si­ cherndes Personenfahrzeug beschrieben, ohne die Erfindung hierauf zu beschränken.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Perso­ nenkraftfahrzeuges mit Panzerplatten gemäß der Erfindung.

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Panzerplatte,

Fig. 3 zwei Formelemente in vergrößertem Maßstab zur Her­ stellung der erfindungsgemäßen Panzerplatte,

Fig. 4 bis 7 Draufsichten auf unterschiedliche Struk­ turformen der zur Herstellung der erfindungsgemäßen Pan­ zerplatte zu verwendenden Formelemente, und

Fig. 8 bis 14 Schnitte durch unterschiedliche Aus­ führungsbeispiele der von einer metallischen Trägerstruktur fixierten Formelemente in ihrer Ausbildung als Panzerplatten­ struktur.

Ein in Fig. 1 schematisch dargestelltes, als sogenanntes Si­ cherheitsfahrzeug ausgebildetes mit PKW bezeichnetes Perso­ nenkraftfahrzeug weist der Konfiguration der jeweils ge­ schützten Abschnitte der verwendeten Karosserieform entspre­ chend geformte Panzerplatten auf, nämlich einen Dachabschnitt 10, Türabschnitte 11 und 12, Radkastenabschnitte 13 und einen Frontabschnitt 14.

Jeder dieser als Karosseriebauteil ausgebildeten Panzerplat­ ten weist, wie in Fig. 2 dargestellt, eine mindestens eine Außenwandung 16 und eine Innenwandung 17 umfassende metalli­ sche Trägerstruktur 18 sowie eine aus lückenlos aneinander anliegenden oder formschlüssig ineinandergreifenden, in den Fig. 3 bis 14 näher dargestellten Formelementen bestehende Panzerung 20 auf.

Diese Panzerung besteht in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 aus wabenförmigen Formelementen 30, in den Ausführungsfor­ men 5 und 6 aus rechteckigen Formelementen 40 und in der Aus­ führungsform nach Fig. 7 aus dreieckförmigen Formelementen 50, wobei die rechteckförmigen Formelemente Stoß an Stoß oder in sogenannter Verbundweise aneinandergelegt sind.

Die schmalen Stirnseiten der Formelemente nach den Ausfüh­ rungsformen gemäß den Fig. 3 und 8 bis 10 weisen allgemein als Nut- und Federverbindung bekannte miteinander korrespon­ dierende Nut- und Stegausbildungen 41 und 42 bzw. 43 und 44 bzw. 45 und 46 auf.

Die schmalen Stirnseiten der Formelemente können aber auch nach den Ausführungsformen gemäß den Fig. 12 und 13 mit­ einander korrespondierende Abschrägungen 47 und 48 oder mit­ einander korrespondierende gegeneinander versetzte stufenför­ mige Absätze 51 und 52 aufweisen.

In Fig. 3 sind zwei Formelemente 40 mit einer Nut-Steg-Aus­ bildung 41 und 42 an den schmalen Stirnseiten vergrößert dar­ gestellt. Da diese Nut-Steg-Anordnung sich ringsum um das Formelement erstreckt ist sofort ersichtlich, daß ein form­ schlüssiges Ineinandergreifen der einzelnen Formelemente in der Trägerstruktur und damit eine lückenlose Deckung gegen Beschuß gewährleistet ist.

Entsprechendes gilt für die ferner dargestellten und be­ schriebenen Ausführungsbeispiele der Formelemente.

Die einzelnen Formelemente bestehen aus Keramik. Besonders vorteilhaft ist plasmagespritze metallinfiltrierte Oxydkera­ mik. Als metallische Trägerstruktur dient Aluminium. Anstelle von Aluminium können auch andere gießfähige Metalle verwendet werden, die während des Gußvorganges die Eigenschaften der Formelement nicht verändern.

Die vorstehend mehrfach genannte Trägerstruktur wird nach dem Einbringen der Formelemente in eine Gießform und deren Zusam­ menfügen zu der jeweils geforderten geraden, gebogenen oder sonst wie geformten Panzerplatte gegossen, so daß die Träger­ struktur die einzelnen Formelemente sowohl auf den Vorder- und Rückseiten - in den Fig. 2 und 8 bis 14 als Außenwan­ dung 16 und Innenwandung 17 bezeichnet -, als auch an den schmalen Stirnseiten - in den Fig. 4 bis 7 mit 19 bezeichnet - vollständig umgibt.

Die vorstehend beschriebenen Panzerplatten können daher auf einfachste Weise jeder gewünschten Konfiguration angepaßt werden, wie dies insbesondere auch Fig. 12 zeigt. Diese Kon­ figurationen entsprechen, wie dies das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zeigt, exakt den Konfigurationen der zu schüt­ zenden Bereiche des dort dargestellten Kraftfahrzeugchassis.

Die Befestigung der vorstehend beschriebenen Panzerplatten am Chassis erfolgt unter Benutzung der Randbereiche 19 (vergl. Fig. 2) auf übliche Weise und ist, da nicht Gegenstand der Erfindung, nicht näher beschrieben und dargestellt.

Claims (9)

1. Als Panzerung dienendes, nicht tragendes Verbundbauteil für ortsfeste und bewegliche Objekte, bestehend aus auf einem Trägermaterial fixierter Keramik, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundbauteil (10, 11, 12, 13, 14) durch lückenlos an­ einander anliegende Formelemente (30, 40, 50) aus keramischen Werkstoffen gebildet ist, die mittels des metallischen Trä­ germaterials (16, 17, 19) in einer Lage fixiert sind, die der Form und Größe der zu schützenden Teilfläche des Objektes entspricht.

2. Panzerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formelemente (30, 40, 50) rechteck-, dreieck- oder waben­ förmig ausgebildet sind.

3. Panzerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formelemente (30, 40, 50) an ihren Stirnseiten Nut-Steg- Verbindungen (41/42, 43/44, 45/46) aufweisen.

4. Panzerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formelemente (40) gegeneinander geneigte Stirnseiten (47/48, 48/49) aufweisen.

5. Panzerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei aufeinanderliegende Schichten aus gegeneinander versetzt angeordneten Formelementen (40) vom Trägermaterial (16, 17, 19) eingeschlossen sind; vergl. Fig. 11.

6. Panzerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formelemente (40) an ihren Stirnseiten gegeneinander ver­ setzt angeordnete miteinander korrespondierende und überein­ ander greifende Stege (51/52) aufweisen.

7. Panzerung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als keramischer Werkstoff plasmagespritzte me­ tallinfiltrierte Oxidkeramik verwendet wird.

8. Panzerung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als metallisches Trägersubstrat (16, 17, 19) Aluminium verwendet wird.

9. Verfahren zur Herstellung eines als Panzerung dienen­ den, nicht tragenden Verbundbauteils nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Formelemente in eine der Teilfläche des Objektes entsprechende Gußform eingebracht und mit dem Trägermaterial umgossen werden.