DE4125918A1 - Beschusssichere panzerplatte in verbundbauweise - Google Patents

Beschusssichere panzerplatte in verbundbauweise

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Description

Die Erfindung betrifft eine Panzerplatte in Verbundbauweise mit einer vorzugsweise zwischen zwei metallischen Deckplatten angeordneten Platte aus Hartkeramik.
Solche beschußsichere Panzerplatten sind in vielfacher Ausbildung bekannt, wie beispielsweise die DE-23 59 122-A1, DE-29 43 680-A1 und 29 34 050-A1 zeigen.
Derartige Panzerplatten haben, wie die Erfahrung gezeigt hat, die Eigenart, daß bei Beschuß mit Wuchtgeschossen die Platte aus Hartkeramik beim Aufprall eines Geschosses infolge der dabei auftretenden, sich räumlich ausbreitenden Stoßwellen weiträumig aufsplittert und ausbricht.
Beim Aufprall insbesondere eines Hartkern-Wuchtgeschosses auf eine solche Panzerplatte in Verbundbauweise entsteht nämlich durch die plötzliche Abbremsung des Wuchtgeschosses eine punktförmige Stoßwellenquelle am Auftreffort. Die erzeugten Stoßwellen pflanzen sich mit der materialtypischen Schall­ geschwindigkeit fort; sie eilen dem Geschoß voraus, da die Stoßwellen-Geschwindigkeit ungleich höher als die Geschoßge­ schwindigkeit ist, die bei ca. 1000 m/sec liegt.
Diese Stoßwellen breiten sich ausgehend vom Auftreffpunkt etwa in Form einer Kugelschale in der keramischen Zwischen­ schicht aus und lösen dabei den Molekularverbund der Keramik­ moleküle, bezogen auf den Geschoßdurchmesser, großflächig auf. Der den Stoßwellen nachfolgende Geschoßkörper kann dann die infolge der Stoßwelleneinwirkung in ihrem Verbund gestör­ te Keramikschicht leicht durchschlagen, da diese dem Wuchtge­ schoß nunmehr lediglich einen verminderten Durchdringungswi­ derstand entgegensetzt.
Infolge der großflächigen Auflösung des Molekularverbundes in der Keramikschicht ist auch der dem Geschoßkanal benachbarte Bereich der Panzerplatte nicht mehr beschußsicher. Die Be­ schußsicherheit der Panzerplatte insgesamt wird also nach Auftreffen des ersten Wuchtgeschosses stark gemindert.
Um diese verheerende Wirkung solcher Wuchtgeschosse zu min­ dern, ist es bekannt, der Panzerplatte auf einer sogenannten Grundplatte angeordnete Abwehrladungen zuzuordnen, die beim Auftreffen des Wuchtgeschosses ausgelöst werden und deren Wirkungsrichtung entgegen der Flugrichtung des Wuchtgeschos­ ses gerichtet ist; vgl. DE-20 53 345-A1.
Eine derartige aktive Ausbildung einer Panzerplatte ist je­ doch unter Berücksichtigung der zu beachtenden Sicherheits­ vorschriften außerordentlich aufwendig und teuer.
Es besteht daher ein Bedarf an relativ leichten, einfach herzustellenden beschußsicheren Panzerplatten, die auch Wuchtgeschossen sicher widerstehen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine neue beschußsichere Panzerplatte in Verbundbauweise zu schaffen, deren Verbundbauteile in ihrem Aufbau und in ihrer Anordnung so gestaltet sind, daß die zerstörerische Wirkung der beim Aufprall eines Wuchtgeschosses entstehenden Stoßwellen möglichst weitgehend eliminiert werden.
Ausgehend von einer Panzerplatte der gattungsbildenden Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine solche Ausbildung und Anordnung von mindestens der Platte aus Hart­ keramik, daß eine stoßwellendämpfende und/oder reflektierende Wirkung zwischen der einen Deckplatte und der Platte aus Hartkeramik entsteht.
Hierzu ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Platte aus Hartkeramik an ihrer einen Fläche Stoßwellen bevorzugt in Richtung zum auftreffenden Geschoß reflektie­ rend ausgebildet.
Vorzugsweise ist die Platte aus Hartkeramik zweiteilig und sind die Plattenteile an dem einander zugewandten Flächen nach Art eines Tripel-Spiegels derart ausgebildet, daß diese formschlüssig ineinandergreifend die Platte bilden.
Zwar ist aus der DE-37 16 055-A1 eine prismenförmige Aus­ bildung von Verbundbauteilen einer Panzerplatte zwecks Erzeugung eines Formschlußes grundsätzlich bekannt, jedoch dient dort diese Ausbildung zur Begrenzung der Bruchlinien bei Geschoßeinwirkung auf eine solche Panzerplatte innerhalb gewollter Bereiche, also zur Lösung einer völlig unterschied­ lichen Problemstellung.
Um die gesamte Fläche der die quaderförmigen Hartkeramik­ platten bildenden Plattenteile als Stoßwellen dämpfendes, für diese reflektierend wirkendes Bauteil nutzen zu können, ist nach einem weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsbei­ spiel der Erfindung jede Hartkeramikplatte aus zwei Platten­ teilen gebildet, von denen das eine Plattenteil zu einer Bezugsebene erhabene (positive) Tripelspiegel-Elemente in Form von dreiseitigen Pyramiden aufweist, deren Kanten jeweils einen Winkel von 90° einschließen, während das andere Plattenteil zu der Bezugsebene vertiefte (negative) Tripel­ spiegel-Elemente in Form von dreiseitigen Pyramiden aufweist, deren Kanten ebenfalls jeweils einen Winkel von 90° ein­ schließen.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Platte aus Hartkeramik dreiteilig ausgebildet und ist das eine Plattenteil beidseitig nach Art eines Tripel-Spiegels aber bezüglich der Höhen und Tiefen der beiden Seiten pha­ senverschoben ausgebildet und spiegelbildlich zu den anderen, einseitig nach Art eines Tripel-Spiegels ausgebildeten Plat­ tenteilen angeordnet.
Besonders wirkungsvoll ist die erfindungsgemäße Ausbildung der Panzerplatte in der Weise, daß zwischen den einander zugewandten Flächen der nach Art eines Tripel-Spiegels aus­ gebildeten Plattenteile eine zusätzliche Dämpfungsschicht eingebracht ist, die an der Objektoberfläche infolge Reflektion entstehende Druckerhöhung aufzunehmen imstande ist, so daß diese ohne zerstörerische Wirkung bleibt. Dar­ über hinaus soll diese Dämpfungsschicht die Weiterleitung der nichtreflektierten Stoßwellenanteile in die in Beschußrich­ tung nachfolgende Keramikplatte verhindern. Hierbei ist zu beachten, daß für diese Dämpfungsschicht ein Material gewählt wird, das in bezug auf die entstehenden Stoßwellen keinerlei Kopplungseigenschaften aufweist. Hierfür sind leicht ver­ dampfende Materialien, insbesondere Schwermetalle, wie z. B. Zinn, besonders geeignet.
Unter Hartkeramik sind sowohl Oxidkeramiken als auch solche aus Carbiden und Nitriden bestehende - zum Beispiel Silizium­ nitrid - Keramiken, zu verstehen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Panzerplatte kann zwar das Entstehen von Stoßwellen nicht verhindert werden, jedoch wird deren Auswirkung in hohem Maße unterbunden, da sich diese Stoßwellen infolge der herbeigeführten Reflektion an dem als Reflektor wirkenden Tripel-Spiegel nicht mehr im wesentlichen Maße längs der als Kopplungsmedium dienenden Keramikschicht ausbreiten, sondern in Einfallsrichtung zu­ rückgeworfen werden, sowie bei Anwendung einer zusätzlichen Dämpfungsschicht in ihrer Wirkung stark gedämpft werden.
Trotz der zweiteiligen Ausbildung der Platte aus Hartkeramik und ihrer von einer ebenen Fläche abweichenden Formgebung wird die für die Beschußsicherheit maßgebende Masse der Hartkeramik nicht geändert. Die einander zugewandten ver­ formten Flächen der Keramikteile passen, da spiegelbildlich ausgebildet, formschlüssig ineinander. An dieser Formschlüs­ sigkeit ändert sich auch nichts durch das Einfügen einer Dämpfungsschicht in den Verbund der Panzerplatte. Diese hat darüber hinaus den weiteren Vorteil, daß vom auftreffenden Geschoß verdrängtes Material Raum für dessen Ausbreitung findet.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß aufgrund der reflektierenden Eigenschaften der Keramikteile und des Einflusses der Dämpfungsschicht die Wirkungen der Stoßwellen weitestgehend eliminiert werden, so daß auf die Anwendung sehr teurer bisher verwendeter Verbundwerkstoffe verzichtet werden kann.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand dreier in der Zeichnung mehr oder minder schematisch dargestellter Ausführungsbei­ spiele beschrieben.
Es zeigen
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Panzerplatte in Verbundbauweise gemäß der Erfindung,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Panzerplatte in Verbundbauweise gemäß der Erfindung,
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Teiles einer Form zur Herstellung eines Verbundbau­ teiles für die Panzerplatten gemäß den Fig. 1 und 2,
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines Keramikelementes für ein ein drittes Ausführungsbeispiel bildendes Verbundbauteil einer Panzerplatte nach der Erfindung und
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines mit dem Keramikelement nach Fig. 4 korrespondie­ renden Keramikelementes für ein Verbundbau­ teil einer Panzerplatte.
Eine in Fig. 1 nur angedeutete, insgesamt mit PP bezeichnete Panzerplatte in Verbundbauweise umfaßt zwei Deckplatten 10 und 11 und eine aus zwei gleichen Plattenteilen 12a und 12b bestehende Platte 12 aus Hartkeramik. Die Plattenteile 12a und 12b sind flächig aneinanderliegend zwischen den Deck­ platten 10 und 11 angeordnet. Als Hartkeramik können Oxid- und Carbidkeramiken verwendet werden. Auch sind Silizium­ nitride verwendbar.
Die Plattenteile 12a und 12b sind an ihren einander zuge­ wandten Flächen nach Art eines Tripel-Spiegels ausgebildet, weisen also regelmäßig zueinander angeordnete prismenförmige Erhebungen 13 auf, deren Flächenteile 13a, 13b und 13c jeweils unter 90° aufeinanderstehen; vgl. Fig. 3.
Wie Fig. 1 zeigt, greifen die einander zugewandten Flächen der Plattenteile 12a und 12b formschlüssig ineinander und werden an ihren glatten Flächen von den Deckplatten 10 und 11 eingeschlossen. Da die Erhebungen des einen Plattenteiles in die Vertiefungen des anderen Plattenteiles eingreifen, ist die die Beschußsicherheit der Panzerplatte garantierende Masse der Platte 12 unter Berücksichtigung ihrer Dicke insgesamt, trotz der vorhandenen Formgebung, unverändert.
Die Deckplatten 10 und 11 bestehen beispielsweise aus Alu­ minium, aus Kevlar oder aus Titangewebe, während die Platte aus Hartkeramik z. B. ein Silizium-Carbid (SiSiC), vorzugs­ weise ein Aluminiumoxid-Zinndioxid (Al2O3-ZnO2) ist. Auch kann plasmagespritzes Aluminiumoxid (Al2O3+Al) oder Silizium­ nitrid (Si3N4) verwendet werden. Die Verbindung der Platten untereinander erfolgt durch eine geeignete Verklebung oder durch Vergießen.
Bei der in Fig. 2 dargestellten abgewandelten Ausführungs­ form der Panzerplatte PP sind die Plattenteile 15a und 15c der Platte aus Hartkeramik 15 unterschiedlich zu der in Fig. 1 dargestellten Platte 12 ausgebildet, während das zugeordnete Plattenteil 15b, ähnlich dem Plattenteil 12a in Fig. 1, beidseitig nach Art eines Tripel-Spiegels ausge­ bildet ist. Hierbei sind die Erhebungen 13 der einen Seitenfläche zu den Erhebungen 13 der abgewandten Seitenflä­ che derart phasenverschoben, daß die Vertiefungen auf der einen Seitenfläche den Erhebungen auf der abgewandten Sei­ tenfläche gegenüberliegen. Auf diese Weise wird sicherge­ stellt, daß die die Beschußsicherheit der Panzerplatte garantierende Masse der Platte 15 insgesamt, trotz der beschriebenen Formgebung, unter Berücksichtigung ihrer Dicke beibehalten ist. Die die Platte 15 einschließenden Deckplatten sind hier ebenfalls mit 10 und 11 bezeichnet.
Zusätzlich ist zwischen den einander zugewandten Flächen der Plattenteile 15a und 15b eine Dämpfungsschicht 16 angeordnet, die zum Beispiel aus Gummi besteht. Besser sind jedoch Schwermetalle, wie z. B. Zinn, das infolge der an den Grenz­ flächen eintretenden Druckerhöhung der Stoßwellen verdampft und dabei erhebliche Energien aufzunehmen in der Lage ist.
Eine solche Dämpfungsschicht kann selbstverständlich auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 vorgesehen, also zwi­ schen den einander zugewandten Flächen der Plattenteile 12a und 12b angeordnet sein.
In Fig. 3 ist ein Teil einer Form 30 für die Herstellung der Plattenteile 12a, 12b und 15a schematisch dargestellt. Be­ kanntlich werden Hartkeramiken aus entsprechenden Gemengen in Formen zwecks Herstellung des jeweiligen Bauteiles gesintert. Auf diese Weise lassen sich auch sphärisch geformte Platten herstellen. Die einzelnen Bauteile der Platte sind hierbei in einer geeigneten Form anzuordnen und anschließend zu ver­ gießen.
Wie deutlich zu erkennen ist, bilden die unter 90° aufein­ anderstehenden Flächenteile 13a, 13b und 13c regelmäßig zueinander angeordnete prismenförmige Erhebungen 13. Die nach dem Sintern der Form zu entnehmenden Bauteile weisen daher die gleiche Formgebung auf, wie sie in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 beschrieben worden ist. Diese Art der Her­ stellung garantiert glatte, gut reflektierende Oberflächen ohne nachträgliche Polierung.
Bei der in den Fig. 4 und 5 dargestellten dritten Ausfüh­ rungsform sind Plattenteile 12a und 12b vorgesehen, die aus zwei unterschiedlich, nämlich positiv und negativ profilier­ ten, jedoch ebenfalls bündig ineinanderpassenden Plattentei­ len bestehen. Dabei zeigt der eine Plattenteil 12a (Fig. 4) nur erhabene Tripelspiegel-Elemente (positive Platte) und der andere Plattenteil (Fig. 5) nur vertiefte Tripelspiegel- Elemente (negative Platte).
Die Tripelspiegel-Elemente bestehen aus dreiseitigen Pyramiden 17 bzw. 17′, deren Kanten 17a, 17b und 17c bzw. 17a′, 17b′ und 17c′ zueinander im Berührungspunkt jeweils einen rechten Winkel miteinander bilden. Die Grundflächen der positiv bzw. negativ ausgebildeten Pyramiden bilden in ihrer Gesamtheit die Bezugsebene 18; d. h. die Pyramiden sind wechselseitig derart angeordnet, daß ihre Grundflächen die Bezugsebene 18 vollständig bedecken.
Die genannten Flächenteile 13a, 13b und 13c sowie 17a, 17b und 17c der Erhebungen 13 bzw. 17 der Bauteile 12a und 12b bilden sogenannte Tripel-Reflektoren, durch die alle Stoß­ wellen, aus welcher Richtung sie auch auf den Tripel- Reflektor einfallen mögen, in ihre Herkunftsrichtung zurück­ geworfen werden. Auf diese Weise wird verhindert, daß Stoß­ wellen, die beim Auftreffen eines Wuchtgeschosses auf die Panzerplatte entstehen, sich längs der Platte aus Hartkeramik ungehindert ausbreiten können, und dabei deren Molekularver­ bund auflösen. Durch die Anwendung der Dämpfungsschicht werden Stoßwellenanteile, die nicht reflektiert werden, so stark gedämpft, daß sie keine zerstörerische Wirkung mehr auf die Hartkeramik ausüben können. Durch die Verwendung unter­ schiedlicher Hartkeramiken für die Flächenteile 12a und 12b bzw. 15a, 15b und 15c kann die Reflektionswirkung erhöht werden, wobei die Dämpfungsschicht auch aus einem beim Auftreffen der Stoßwellen verdampfenden Material, z. B. Zinn, bestehen kann.
Die Stärke einer solchen Verbundplatte beträgt weniger als 20 mm, vorzugsweise ca. 10 mm bis 16 mm, die einzelnen Plattenteile können zu beliebig großen Flächen beliebiger Ausbildung zusammengefügt werden.

Claims (14)

1. Panzerplatte in Verbundbauweise mit einer zwischen zwei metallischen oder aus Kunststoff bestehenden Deckplatten angeordneten Platte aus Hartkeramik, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung und Anordnung von mindestens der Platte (12, 15) aus Hartkeramik, daß eine Stoßwellen dämpfende und/oder reflektierende Wirkung zwischen der einen Deckplatte (10, 11) und der Platte aus Hartkeramik entsteht.
2. Panzerplatte nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (12, 15) aus Hartkeramik an ihrer einen Fläche Stoßwellen bevorzugt in Richtung zum auftreffenden Geschoß reflektierend ausgebildet ist.
3. Panzerplatte nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (12, 15) aus Hartkeramik zweiteilig ist, und die Plattenteile (12a, 12b bzw. 15a, 15b) an ihren einander zugewandten Flächen nach Art eines Tripel- Spiegels (13) derart ausgebildet sind, daß diese formschlüs­ sig ineinandergreifend die Platte (12, 15) bilden.
4. Panzerplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenteile (12a, 12b) einander entsprechend aber spiegelbildlich zueinander ausgebildet sind.
5. Panzerplatte in Verbundbauweise unter Verwendung von Hartkeramikplatten, die zwischen zwei metallischen oder aus Kunststoff bestehenden Deckplatten angeordnet sind, insbe­ sondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Platte (12) aus Hartkeramik aus zwei Plattenteilen (12a, 12b) gebildet ist, von denen das eine Plattenteil (12a) zu einer Bezugsebene (18) erhabene (positive) Tripelspiegel-Elemente in Form von dreiseitigen Pyramiden (17) aufweist, deren Kanten (17a, 17b, 17c) jeweils einen Winkel von 90° ein­ schließen, während das andere Plattenteil (12b) zu der Be­ zugsebene (18) vertiefte (negative) Tripelspiegel-Elemente in Form von dreiseitigen Pyramiden (17′) aufweist, deren Kanten (17a′, 17b′, 17c′) ebenfalls jeweils einen Winkel von 90° einschließen.
6. Panzerplatte nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (15) aus Hartkeramik mehr­ teilig ausgebildet ist und daß das eine Plattenteil (15b) beidseitig nach Art eines Tripel-Spiegels (13) aber bezüglich der Höhen und Tiefen ihrer beiden Seiten phasenverschoben ausgebildet und spiegelbildlich zu den anderen einseitig nach Art eines Tripel-Spiegels (13) ausgebildeten Plattenteilen (15a, 15c) angeordnet ist.
7. Panzerplatte nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einander zugewandten jeweils nach Art eines Tripel-Spiegels (13) ausgebildeten Flächen der Plattenteile (15a, 15b bzw. 12a, 12b) eine Dämpfungsschicht (16) eingebracht ist.
8. Panzerplatte nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenteile aus unterschiedlichen Hartkeramiken, z. B. Carbiden und/oder Nitriden bestehen.
9. Panzerplatte nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Hartkeramik ein Aluminiumoxid- Zinndioxid (Al2O3-ZnO2) verwendet wird.
10. Panzerplatte nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatten (10, 11) aus Aluminium (Al) und die Platte aus Hartkeramik (12, 15) aus plasmage­ spritzten Aluminiumoxid (Al2O3+Al) besteht.
11. Panzerplatte nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatten (10, 11) aus Kevlar bestehen.
12. Panzerplatte nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatten (10, 11) aus einem Titan­ gewebe bestehen.
13. Panzerplatte nach den Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsschicht aus Gummi besteht.
14. Panzerplatte nach den Ansprüchen 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsschicht aus einem beim Wirksamwerden der Stoßwellen verdampfenden Material besteht.
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