EP1517110A1 - Kombinierte Schutzanordnung - Google Patents

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EP1517110A1
EP1517110A1 EP03020528A EP03020528A EP1517110A1 EP 1517110 A1 EP1517110 A1 EP 1517110A1 EP 03020528 A EP03020528 A EP 03020528A EP 03020528 A EP03020528 A EP 03020528A EP 1517110 A1 EP1517110 A1 EP 1517110A1
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EP
European Patent Office
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protection
arrangement according
overall
protection arrangement
zone
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EP03020528A
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English (en)
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EP1517110B1 (de
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Gerd Kellner
Achim Weihrauch
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GEKE Technologie GmbH
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GEKE Technologie GmbH
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Publication date
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Priority to ES03020528T priority patent/ES2299654T3/es
Priority to DE50308926T priority patent/DE50308926D1/de
Priority to AT03020528T priority patent/ATE382842T1/de
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Priority to PCT/EP2004/010341 priority patent/WO2005033615A1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H5/00—Armour; Armour plates
    • F41H5/02—Plate construction
    • F41H5/04—Plate construction composed of more than one layer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H5/00—Armour; Armour plates
    • F41H5/007—Reactive armour; Dynamic armour

Definitions

  • the invention relates to a total protection against threats, and in particular a hybrid polyvalent total reactive protection arrangement against the entire Spectrum of potential threats, according to the preamble of claim 1.
  • one or more elements are with the above described operation are arranged in a housing.
  • This can e.g. the Building a multi-layer reactive protection serve or it can be several reactive elements in a planar arrangement with or without damping intermediate layers be used to form a protective surface.
  • questions operational / constructive use as well as the protection of the structure of the vehicle and the environment against the effects of detonation of the explosive and thereby accelerated to speeds of more than 300 m / s Protective components (e.g., thin steel sheets).
  • the patent DE 199 56 197 C2 calls Here are some examples.
  • Object of the present invention is therefore a hybrid polyvalent reactive Total protection arrangement of the lowest possible total mass against HL, FK and KE threats to provide a higher level of protection against any kind of said threat Protection potential as a protection only targeted to a threat type offers.
  • the overall protection arrangement should also on all surfaces that are to be specially protected or particularly exposed, such as for example in the tower, side and frontal area including the chain apron be adaptable and / or integrable.
  • the performance of a ballistic protection is usually derived from its efficiency against a particular threat such as shaped charges or KE penetrators compared to a reference or reference armor.
  • the reference is a homogeneous steel plate of specific strength. But it can also be a comparative assessment with any other armor made.
  • Two quantities have been introduced as characteristic of the quality of an armor: the ratio of penetrated mass in the reference armor to the penetrated mass in the considered armor, ie the so-called mass effectiveness factor (E m ), and the ratio of the corresponding depths, ie the so-called Kunststoff binvmaschineslib ( E s ).
  • E m mass effectiveness factor
  • E s the ratio of the corresponding depths
  • a weighting is suitably between E m and E s make.
  • the reactive defense of precision hollow charges are protective factors for the mass from 6 to 8 known.
  • For shaped charges can from the product of mass and space effectiveness factors values over 10 are reached, at the against lateral disturbances relatively insensitive balancing bullets only values between 2.0 and 4.0.
  • Ballistic protection Another critical criterion for the evaluation of the system Ballistic protection is its inert protective capacity, so its performance in non-detonation the explosives film or with dismantled reactive device or at switched off ignition aid. This is at special armor against shaped charges Values up to 3.5, with KE protective structures, however, not more than 2.0.
  • the invention relates to a vehicle structure or generally to a protective structure fixed or releasably applied or integrated into this combined Total protection arrangement against shaped charges, flat cone charges, swirling and aerodynamic stabilized balancing bullets and splinters.
  • the overall protection arrangement In its highest reactive stage, it consists of two reactive protection zones and one intervening inert or inert dynamic inner protection zone. It points the threat facing side of the front protection zone a reactive structure in primarily to ward off hollow-charge threats. FK and KE threats should be as possible disturbed in this front protection zone or effect or Performance direction already fanned out or a corresponding disorder at least be initiated.
  • the inner protection zone also with dynamically effective Facilities serves above all to ward off KE threats.
  • the rear, vehicle-side Protection zone is in the highest stage of development as a reactive device for Interception of the residual power of shaped charge jets and penetrating KE projectiles educated.
  • the rear protection zone can also be advantageously made of an inert, consist of dynamic acting or structured / multi-layered zone or even only represent a passive rest armor.
  • the inner Protective zone can also be the inner Protective zone contain a reactive component.
  • the total protection arrangement consists of three in its final expansion stage already powerful components or protection zones: a front, reactive protection zone, a second, inner inert or inert dynamic protection zone (Non-reactive modules, Beulblech arrangements, massive, layered or structured Protective layers) and a third, rear inert, inert-dynamic or also reactive protection zone.
  • the individual protection zones complement each other in their effect in optimal way and form together with the object wall an adapted total protection or by integrating the supporting structure, a structure-optimized overall protection.
  • the hybrid polyvalent overall protection arrangement is both tower and Weapons protection, side and frontal protection as well as protection of the chassis (Chain apron) applicable.
  • the front, reactive Component without sacrificing performance for the structure to be more harmlessly accelerated as with other reactive protective structures, when a dynamically yielding / in the Deep variable design of the inner, inert-dynamically acting protection zone he follows. It is also used to reduce or avoid battlefield stress advantageous, the front reactive protection zone e.g. according to the patent DE 199 56 197 C2 described type from a decomposing into fine particles or one produce atomizing or delaminating material.
  • the three protection zones are connected in series. You can but also be partially or fully combined. This is especially true at limited available depth must be necessary.
  • the rear protection zone minimizes the impact and shock loads on the vehicle and the Effects of impinging upstream protective components. She can do that Vehicle structure upstream, combined with this or be integrated directly into this.
  • FIG. 1 shows the basic structure of a hybrid polyvalent according to the invention reactive overall protection arrangement both in predominantly vertical Arrangement (Figure 1A) and in inclined construction (Figure 1B) with the corresponding Threat spectrum (Figure 1C).
  • Shown in FIG. 1A is a total protection arrangement 1A (formed of the protection zones A, B, C and the supporting structure D) with a massive, layered or structured KE defense zone B (4) a vehicle or other structure D to be protected (2), which is also the function to intercept any remaining power that may still be available.
  • the KE defense zone 4 is between two delimiting, laid or mounted Protected areas A (3) and C (5), where at least the protection zone A, at the highest level also the protection zone C and in special constructions also the inner protection zone B provided with an effective in particular against shaped charges reactive device are.
  • the overall protection arrangement provided in the different figures with a dashed frame, the actual, inventive protection arrangement of the residual power zone in Meaning of a structure to be protected (usually supporting), e.g. an armored one Vehicle, demarcated.
  • FIG. 1B shows such a total protection arrangement in the complete Expansion stage with all three protection zones according to Figure 1A in an angled Position (measured on the vehicle wall).
  • the threat types are shaped charge (HL) 6, flat cone charge (FK) 7, aerodynamically stabilized balancing projectiles 8, spin-stabilized projectiles 9 and 10 splitter assembled.
  • FIGS. 1A and 1B are based on the reactive components Protection zones 3 and optionally 5 on the acting as a confinement KE defense zone 4 and thus achieve a high pyrotechnic efficiency, the front and rear reactive protection zones 3 and 5 in the intervening inner Protection zone (KE defense zone B) 4 by building up a dynamic pressure field in This protection zone has an additional dynamic effect (e.g. of structural parts or a build-up of pressure in a quasi-homogeneous medium) cause.
  • KE defense zone B intervening inner Protection zone
  • the reactive surfaces are preferably coated with structures and / or materials that during a detonation of the explosive film to reduce structural loads and disassemble or delaminate to avoid a battlefield threat (cf. FIG. 15).
  • they can be used to avoid battlefield stress consist of a material or be covered with a material that itself no or only can achieve a slight end-ballistic effect.
  • the rear protection zone C can also be designed to be inert and / or inert dynamic. This supports both the demand for a high level of CEC protection and in particular the demand for high inert protection (inert basic protection) as well as the desire after the least possible structural load. Basically, the reactive (s) Component (s) together with the inert component (s) one of the impingement direction the threat largely independent, even inert highly effective protective combination represent.
  • Figure 2 shows the side view and the top view of an armored vehicle (here tracked vehicle) with the surfaces to be primarily protected. It offers the Polyvalent hybrid total protection arrangement according to the invention has the advantage of greater Variability and adaptability through modularity, e.g. the design examples in Figures 20, 21, 22 and 24 to 26 illustrate. So can the Overall protection arrangement of the respective protection zones of the vehicle (side surfaces, bow, Chain apron, tower, weapon) can be optimally adapted or incorporate them.
  • FIGS. 3, 5 - 9 and 12 - 15 the essential aspects of FIG Defense against both HL, FK, and KE threats through reactive and inert-dynamic (Buckling) arrangements shown. On further protection possibilities becomes in Figures 9 - 11 received.
  • the basic defense mechanisms described by the Basis of the present invention and of this in an optimal way a technical implementation are supplied.
  • FIGS. 4, 10, 11 and 16 - 19 are both structure-specific, parametric and material-specific Influences shown. This will reveal that the present invention regarding the possibilities of their adaptation both to the threat scenario, as also universally applicable to system-related specifications.
  • FIG. 3 shows the basic directions of action of a reactive sandwich 13 in FIG the usual construction of accelerated protective layers / explosive accelerated Plates / layers. Shown are the threat direction, the front 14 and the rear Assignment 15 of the protective structure 13 and the pyrotechnic / reactive zone / explosive layer 16. The arrows 17 and 18 symbolize the direction of movement of the components 14 and 15 and thus the lateral cause of the fault entering the protection zone Projectile after initiation of the reactive process.
  • Figure 4 shows examples of the positioning possibilities both reactive and inert-dynamic (buckle) sandwich structures in combination with a load-bearing Protective structure 20, which also represents the essential component KE.
  • Structure of Figure 4A is a reactive protection module 21 of the structure 20 upstream
  • the structure of Figure 4B is two reactive protection modules 21 as an example of multi-stage upstream structures with an intermediate layer 23 shown.
  • the number of Sandwich arrangements results from the desired power reduction or the constructive possibilities.
  • the efficiency of the individual sandwiches decreases with increasing position number.
  • at least two are reactive or also inert-dynamic or mixed passages of high efficiency in a total protection arrangement desirable.
  • two protection modules 21 and 21C are both sides in one Distance to 20 positioned. Between the modules 21 and 21 C and the structure 20 there is a structure or a material 23, the fixation of 21 and 21C serves, but does not affect the dynamic effect.
  • This intermediate layer 23 may be made to approach 21 and 2C as the components approach each other the structure 20 sets increasing resistance. This can be both a Shock damping can be achieved, as well as the load on the structure 20 by 21 and 21C can be reduced.
  • FIG. 4D shows a protection module 22 in the structure of FIG. 4D, a protection module 22 is flat with the structure 20 connected or launched on this or integrated into this. It is obvious that it this is a particularly space-saving arrangement.
  • FIG. 4E shows as Last example, a supporting protective structure 20 with reactive on both sides or, in particular in the rear part of the structure, also inert dynamic occupancy 22 and 22A in flat, mounted or integrated connection.
  • a series of exemplary Arrangements according to the invention are based on those in Figures 4D and 4E explained principles.
  • FIG. 5 illustrates lateral disturbance possibilities of the front components of a reactive one Sandwiches (see Figure 3).
  • the arrow 24 symbolizes the movement or effective direction of the front components 14.
  • a HL-beam 6A a lateral disturbance / a laterally disturbed beam section 27 occurs mainly in the middle range, because due to the high jet velocity, the front beam parts 26 the protective component even before the onset of a lateral Have penetrated jet interference.
  • a slim arrow bullet will enter when entering the protection zone in the middle shaft area accelerated by the up / forward reactive module (see the symbolized impact arrows 24 and 24A) with a compressive force of below and later from above, so that the front part changes direction experiences, which leads to a deflection from the axis to a shearing.
  • the same change of direction experiences a core, which due to its compact construction in the Usually does not break.
  • massive lateral impositions but also here can Decomposition can be achieved at least in several fragments. In inert-dynamic structuriten this direction of effect is only limited to realize, as usually only at penetrating HL radiation a sufficiently high pressure field with appropriate Acceleration of these components is constructed (see Figure 7).
  • FIG. 6 shows lateral interference possibilities of the individual components of a reactive (or also inert-dynamic) sandwiches when using a rear active component 15 with the movement arrow 28A shown, wherein the process of projectile disorder in shaped charge jets 6A and 9 cores reversed as in Figure 5.
  • Pfeilgeuntere 8 two ways of the process of projectile disruption shown. Because the accelerates the posterior component in a relative motion away from the threat is, the penetration speed of the projectile by speed subtraction reduced, which may lead to a distraction of a portion of the Bullet body 8D comes as this protective device in this case no longer can penetrate (lower example).
  • the projectile 8 there is a shearing of a part of the penetrator 8C accordingly Figure 5, but in another direction. The remaining part 8B of the projectile 8 remains undisturbed in this case.
  • Figure 7 shows in addition to the above statements in connection with the Figures 3, 5 and 6 exemplify a Beulblech arrangement 28, formed from the front Layer 29, the backsheet 30 and the dynamic pressure generating Intermediate layer 31 with penetrating, already deflected arrowhead segment 8E.
  • the arrow 34 symbolizes the force from the front component 21 of the Beulsandwichs 28 acts from below on the penetrating penetrator, while the Arrow 34A illustrates the force that the rear component 30 from above on the Penetrator exerts.
  • FIG. 8 shows in FIG Supplement this different Beulblech-positioning before.
  • arrangement 8A the HL, FK and KE protection takes place through a single-stage Beulsandwich 21.
  • Arrangement Fig. 8B illustrates a tandem butt plate sandwich with double directional arrangement in the axial direction (two complete Beulsandwichs). Of course, in addition to the number all Beulblech parameters are varied.
  • FIG. 4 between the Beulblech arrangements an intermediate layer according to FIG 4, 4B or 4C.
  • Arrangement 8C stands for mutually inclined Beulblech arrangements or for mixed arrangements of any angle of incidence.
  • Arrangement 8D shows a basic example of a (here) two-stage Beulblech arrangement with louvre-like construction of the sandwiches 21 and the spacer / the damping layer 23.
  • FIG. 9 illustrates the reduction of the penetration power of shaped charges in FIG Targets by means of the known effect of a so-called crater collapse or a crater implosion.
  • the illustration shows this mechanism, which is more pronounced Form is known for glass and glassy substances and its explanation in one Particularity of the corresponding Hugoneot curve finds.
  • drawing 9A is the starting craters 36 and the propagating pressure field boundary 37 with the corresponding Pressure arrows 39A upon penetration of a shaped charge jet 6A in the as quasi-commununerium assumed protective material 38 shown.
  • Part 9B shows the laterally adjusting, inwardly deformed craters 36A and the expanding pressure field boundary.
  • FIG. 10A Blasting disturbances with a smaller target thickness than the penetration depth to be achieved in such glassy materials 38A. With clear back surfaces of 38 due to the low target thickness a relatively large crater eruption symbolizes by the arrows 41.
  • the penetrating HL beam 6A is in the front region through the Disturbed lateral engagement, the middle and the rear part (plunger) due to the Erosion of the protective material penetrate unhindered. This leads to a significant Reduction of protection performance. As in FIG.
  • FIG. 11A illustrates the resulting pressure field corresponding to FIG. 9 / partial image 9A upon penetration of a P-charge projectile 7A. Because of the slightly lower Speed of invading threat and larger extruded crater diameter The effect of crater collapse is no longer sufficient to collapsing crater wall 36B to reach the penetrating projectile 7A or to distract this appreciably laterally.
  • This lateral acceleration within a homogeneous or quasi-homogeneous Material at an angle to the continuous threat introduced explosive layer is of course not limited to glass or glassy materials.
  • Materials can also be used that have a good effect against KE and FK threats have.
  • the front and the back of different Materials exist.
  • layered structures are conceivable, in addition to a high lateral load due to a different material or speed behavior cause a particularly effective transient strain of the threat.
  • FIG. 12B That the mechanism of action described in FIG. 12A is not based on shaped charges is to remain limited, also comes in the example shown in Figure 12B a penetrating arrow projectile 8 in a target structure 49 with pyrotechnic introduced Areas 46 corresponding to Figure 12A to express.
  • the arrangement 49 shows a structure consisting of a blind of limited explosives surfaces 46.
  • This is an example of the variety of ways of introducing such pyrotechnic Agent in a protective layer or a protective arrangement. This can both consist of a quasi-homogeneous protective material or, as in Figure 12B by way of example represented, from different layers of different materials or protective structures 50, 51 and 52.
  • FIG. 13 shows examples for variations within the usual sandwich structure or the design of reactive or inert-dynamic sandwiches. It represents the arrangement Fig. 13A is an employed reference sandwich, corresponding to Fig. 3, and the assembly 13B represents the possibility of varying the angle of attack.
  • Arrangement 13C shows the Possibility of varying the explosive thickness or the thickness of the Beulplatteneinlage.
  • the arrangement 13D shows an example of the possibility of varying the Occupation thickness, and arrangement 13E stands for asymmetrically constructed sandwiches.
  • Figure 14 shows a number of possible combinations of materials for Sandwich assignments, with assembly 14A representative of symmetrical design Metallic assignments of medium to high densities is.
  • Arrangement 14B stands for asymmetrical metallic coating made of materials with low densities.
  • Arrangement 14C shows a possibility for an asymmetric metallic coating of materials different densities and thicknesses, arrangement 14D an asymmetric metallic and / or non-metallic coverage of different structures, densities and thicknesses.
  • Arrangement 14E is an example of asymmetric or multilayer Assignment in connection with a layered explosive film structure to understand.
  • FIG. 15 shows examples for achieving desired decomposition properties on Example of front occupancy or reactive disassembly mechanisms in particular taking into account the reduction or avoidance of the structural and battlefield load by a protective structure according to the invention. Corresponding considerations and designs are of course also for back assignments. It should be noted that these and the following constructions and mechanisms are building blocks, especially in protection zones A and C of overall protection arrangements according to the invention can be used.
  • Arrangement 15A shows a homogeneous occupancy 53, wherein this occupancy of a can consist of any material that only sufficient acceleration strength must have. Of course, such a layer can also be made individual elements (tiles) be composed.
  • the main propagation direction is symbolized by the arrow 53A.
  • Arrangement 15B is one with dynamic Load delaminating front occupancy 54 provided; the main propagation direction is symbolized by the arrow 54A.
  • Arrangement 15C indicates one dynamic load fragmentary front occupancy 55. The correspondingly fanned out Propagation is demonstrated by the two arrows 55A.
  • Arrangement 15D is provided with a front load 56 which dissolves under dynamic load
  • Arrangement Example 15E is with a decaying / atomizing under dynamic load Front occupancy 57 equipped. The here broader fanning of Propagation directions are symbolized by arrows 57A.
  • FIG. 16 shows examples of a single-layer or multi-layer or multi-part explosive coating.
  • Arrangement 16A has a highly asymmetric film occupancy and
  • Arrangement 16B shows a corresponding structure 58 with double film coating 59 and 59A, which may be superimposed or separated by a layer 60.
  • Arrangement 16C shows a double foil assembly 62 and 63 in the front and rear area of the protective structure 61.
  • the intermediate layer 64 may turn off a homogeneous material, made of materials with special properties (end ballistic Effect, damping) or a structure.
  • Layer 64 also advantageously have high efficiency against FK and KE threats.
  • both the layers A, C and B also relevant technical details of the structure and operation of individual Protective structures or protective components are the essential building blocks for an overall protection arrangement according to the invention.
  • the following figures are the initially described task of the invention corresponding Solutions for the construction of a hybrid polyvalent overall protection arrangement as basic examples of such structures explained in more detail.
  • FIG. 17 shows exemplary embodiments of the basic structure of the overall protective arrangement according to the figures 1A and 1B.
  • This Zone can also be constructed in the vertical direction multi-part / multi-layered (see. e.g. Figures 4B, 16B and 16C).
  • the pyrotechnic layer 66 is between the protective components 65 and 67 introduced, wherein the 65 to be accelerated to the outside / threatening side Protection module, 67 the structurally acting protection module or the occupancy of Protection zone A represents.
  • the pyrotechnic Surface 68 immediately in front of the protection zone B. This is one possible thick layer 65 accelerates against the threat.
  • the highest possible Explosive energy of the subsequent zone B communicated.
  • the pyrotechnic Surface obliquely embedded in A.
  • construction 17D is an example of the Protection zone A shown in accordance with arrangement 17C, wherein the protection zone A or the outer reactive protection module 3 here of several, staggered one above the other Single protection modules 73 with obliquely inserted explosive 69A composites.
  • Structure 18A is a solid plate or a homogeneous structure 71 of a metallic one or non-metallic material or of a quasi-homogeneous material mixture with or without inclusions, inserts or embedded bodies.
  • the KE protection module is 4 (B) as a three-layer (two- or multi-layered) structure 75 arbitrary Composition formed.
  • Structure 18C shows Another embodiment of the protection zone B.
  • a shutter 76 of Beulan angelen represented, each having an inert dynamic layer structure metallic and / or non-metallic materials.
  • construction 18D is This design principle is further enhanced by the addition of two denticulation blinds 76A and 76B present arrangement or different angular position as KE and HL-effective protection module 77 are used (see Figure 8 / 8C).
  • the denticule blinds can in depth, arrangement, angle of attack, construction and number of bumpers vary. Of course, all previous and still to be shown design examples and apply combinations to structures corresponding to FIG. 1B.
  • FIG. 19 illustrates on the basis of further basic design and construction possibilities the virtually unlimited scope in the design of a total protection arrangement according to the invention. Shown are the example of the protection zone B modifications, which include the external design or construction of the protection zone B concern. Basically, this structure stands for arrangements with mixed angles of attack.
  • Arrangement 19A shows an example of the configuration of the inner protection zone B of the overall protection arrangement according to the figures 1A and 1B with a Arrangement of here four parallel Beulblech arrangements 80 in the front region of the Protection zone A.
  • the bulge plate protection by means of a louver-like arrangement 82, wherein in the rear area of the protection zone B another protective surface 83 are located can, e.g. also damping functions to reduce structural loads can own. Furthermore, this layer may have a retarding effect on the eventually cause reactive process in the protection zone C. By a delayed or temporally staggered sequence of the reactive process in the overall protection arrangement, the Protection performance can be increased significantly. Such timing of the triggering reactive components, for example, directly through the penetrating Threat. But it is also conceivable that a separate control is provided. Especially with KE threats this possibility is interesting, because here an ignition the explosive film is not always ensured by the threat.
  • construction 19C is a flat Beulplatten-arrangement 84 corresponding to FIG. 19A in the front region of Combined protection zone B with a bellows-type louver 82 in the rear area of B.
  • Structure 19D shows an example of an embodiment of zone B with an intermediate a front, here two-layer Beulplattenan Aunt 86 and a rear Beulblech-Blind 85 introduced container 88th
  • This can be with a flow or be filled with free-flowing medium 89.
  • the filling and emptying device 90 is also schematized drawn. Between the protective components 86 and the container 89 there is a gap 87, so the rear bellows / the rear accelerated plate has sufficient room to move.
  • Such containers or tanks 88 can of course have almost any shape and the Partially or completely fill in protection zone B.
  • 88 can be one-piece throughout be executed or consist of a battery of containers / tanks, in turn again be executed as a completed, movable or permanently installed unit can.
  • Figure 20 shows two hybrid polyvalent armor 91 and 95 as modifications of Overall protection arrangement according to Figures 1A and 1B, in which the protection modules arranged obliquely / angled or not all the above-mentioned protection zones in clear form.
  • the representation in FIG. 20A is representative of a constellation of protection zones of any shape and in any Combination (in this case without a protection zone C) 91.
  • the device 93 would then have to be provided with a lock for 91.
  • the front protection zone 92 (Zone A), formed in this case of anti-parallel boundary surfaces, is used in particular the HL and FK defense and is therefore primarily (but not necessarily) as to understand reactive unity.
  • the protection zone C of the overall protection arrangement 95 20B in which the vehicle structure 2 (zone D) the protection zones 96 as the first Threat-side zone (reactive HL protection in combination with inert or inert-dynamic KE protection, protection zone A / B) and 97 as zone A / B following protection zone C with attached to the vehicle structure rear wall and angled front (reactive, inert or inert-dynamic protection) are connected upstream.
  • FIGS. 17-20 were used to explain basic design options the different protection zones of total protection arrangements according to the invention.
  • underlying structures in the figures 21 - 26 a number of others technical variants in conjunction with constructive variation options shown.
  • FIG. 21 shows a hybrid polyvalent total reactive protection arrangement 98 in which the inner protection zone B also as a reactive, especially KE-effective, module 99, is formed. It consists of an inert or even highly effective material or a glassy substance with the effect of a crater collapse with angled rear surfaces and subsequent pyrotechnic device 101 or 101A and the accelerated element 102 or 102A in front of a cavity 103 as a dissipation zone (see Figures 12A and 17 / 17C).
  • Module 99 is in two in this example Components with intermediate damping 100 divided.
  • the protection zone C is as a damping layer having a web-like structure 104, e.g. a sheet metal structure or Also a folded bellows arrangement, formed. This structure is meant to be a buffering or have energy-dissipating (absorbing) properties.
  • the front protection zone A is the reactive hybrid total protection arrangement 105 according to the figures 1A and 1B of inert prepuffing modules 107 with subsequent reactive sandwiches 106 together. Between 106 and 107 is a free space to the front Accelerated components of 106 to a corresponding range of motion to back up. These protective components are from a support system or a suspension device 108 held in position or if necessary to the rear component 109 attached.
  • the protection zones B, C and D are in a protective component in this example 109 summarized. This is interpreted as such or from such Material to choose that in conjunction with the front components a sufficient Total protection is guaranteed.
  • FIG. 23 shows an example of a hybrid polyvalent overall protection arrangement 110, in which the zone A on the front or its back with facilities for Spark ignition of the following explosive films is provided.
  • This can be both a reactive component of zone A and, as shown in the present example, a (possibly further) reactive device of the zone B (or C) are controlled.
  • Single grid in modular design of zone B) serves to initiate the Explosive films 116 (separated or grouped) with upstream accelerated Layer 115.
  • the protection zone B from a KE-effective protective material 99 points an oblique front surface, so that a distance as a sturgeon / Dissipationszone between zones A and B is included.
  • the illustration is located between the protective material 99 and the rear protection zone D an attenuation 117th This is followed by a combined protection zone C / D.
  • the triggering of the reactive components can also be done by means of a proximity sensor 112 and / or a signal line 109A, the possibly delayed signals to a modular Tripping device 113 or an igniter 114 sends.
  • the protection zone A can also be designed as an inert pre-armor or upstream layer.
  • FIG. 24 shows a total protection arrangement 118 according to FIGS. 1A and 1B with reactive, decomposing protection zone A, designed as a reactive sandwich, shown to account for the effectiveness of a subsequent extended dissipation zone will be carried.
  • the pyrotechnic device / explosive film 116 accelerated front layer 119 is followed by a delaminating and / or fragmenting inner occupancy 120 within the protection zone A, so that in Figure 5 and Figure 6 complement the mechanisms described in terms of protection performance, while the projectile enters the dissipation zone 121.
  • a layer 122 is to support or Disassembly / deflection and introduced for damping.
  • a Beuljalousie 123 is provided in this case.
  • This protection arrangement 124 includes the possibility of distance expansion / adjustment by means of a sliding mechanism 125 for the front protection modules 126 and 127 (the can be inert or inert-dynamically formed) in a box-like device 131.
  • the displacement direction is represented by the arrows 128.
  • the box or Frame-like support structure also provides another way of changing the distance within the protective device indicated by the arrows 129.
  • the entire protection arrangement can also as modular stem be formed by by the fasteners 132 only at Demand is mounted.
  • FIG. 26 shows an arrangement 133 corresponding to FIGS. 1A and 1B retractable / interchangeable modules as a further basic conceptional Possible embodiment of the total protection arrangement according to the invention.
  • the protection zone C is here formed as a supporting structure 140 for the protection zones A, B and D, the in this example by a modular reactive pre-armor (protection zone A) and a subsequent Beulblechjalousie (protection zone B) are formed.
  • protection zone A a modular reactive pre-armor
  • protection zone B Beulblechjalousie
  • the armor with storage compartments or partitions / drawers 136, 137 and 139 provided for the individual protection modules. These consist e.g.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine vom Auftreffwinkel einer Bedrohung weitgehend unabhängige, adaptierbare und/oder integrierbare polyvalente inerte und reaktive Schutzkombination in einer Gesamtschutzanordnung gegen Hohlladungen, Flachkegelladungen, Wuchtgeschosse und Splitter, bestehend aus einer massiven (homogenen, schichtartigen) oder dynamisch wirksamen Struktur (z.B. Beulplatten), die in Verbindung mit einseitig oder beidseitig flankierenden reaktiven Schutzkomponenten eine Kombination aus reaktiven und inert-dynamischen Abwehr/Störvorrichtungen darstellt. Die Gesamtschutzanordnung (1A, 1B, 1C) besteht in der Endausbaustufe aus den Schutzzonen A (vordere reaktive Schutzzone), B (inerte homogene oder dynamisch wirkende innere Schutzzone), C (hintere Schutzzone / inerte oder reaktive Restwirkungszone), angrenzend an eine zu schützende Struktur D (tragende Komponente), wobei die einzelnen Komponenten für sich alleine leistungsfähige Schutzzonen darstellen. Die Schutzzonen wirken in Kombination derart, dass die vordere reaktive Schutzzone A in Verbindung mit der hinteren reaktiven oder inerten Schutzzone C während des reaktiven Vorgangs eine Wirkung bezüglich der Wirkungsweise des Gesamtschutzes derart ausübt, dass fahrzeugseitige Strukturbelastungen und Gefechtsfeldbelastungen durch in ihrer Dynamik entgegengerichtete Wirkungen minimiert werden, dass die Schutzzonen A und C gleichzeitig auf die dazwischen liegende dynamische Schutzzone B durch den reaktiven Vorgang eine Relativbewegung bewirken und die Schutzzone B einen entsprechenden, der Energieumsetzung im Sinne der Erfindung förderlichen dynamischen Aufbau besitzt. Die Schutzzonen können in ihrer Wirkung zeitlich hintereinander geschaltet sein oder gleichzeitig wirken. Die reaktiven Flächen können mit Strukturen und/oder Materialien belegt sein, die sich zur Vermeidung einer Gefechtsfeldgefährdung und zur Verminderung von Strukturbelastungen bei einer Detonation der Sprengstofffolie zerlegen oder delaminieren, oder aus Werkstoffen bestehen, die keine nennenswerte endballistische Wirkung ausüben. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Gesamtschutzanordnung gegen Bedrohungen, und insbesondere eine hybride polyvalente reaktive Gesamtschutzanordnung gegen das gesamte Spektrum möglicher Bedrohungen, entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Alle bisher bekannten Schutzaufbauten sowohl gegen Hohlladungs (HL) - als auch gegen Wuchtgeschoss (KE) - Bedrohungen bestehen im einfachsten Fall aus einem gegen beide Bedrohungsarten wirksamen Schutzelement (z.B. einer hochfesten homogenen Panzerplatte oder einer Sandwichanordnung) oder aus einer Folge von zwei Schichten, bei denen jeder Schicht eine besondere Effektivität gegen die eine oder die andere Bedrohung zugewiesen ist. Aus strategischen und aus operationellen Gesichtspunkten ist ein möglichst hochwertiger Schutz bei leichteren und leichten gepanzerten Fahrzeugen (insbesondere luftverladbaren Systemen) bis hin zu reinen Transportfahrzeugen von besonderem Interesse.
Der Schwerpunkt reaktiver Maßnahmen liegt nach wie vor auf der Abwehr von HL-Geschossen. Die Steigerung der Schutzeffizienz wird dabei sowohl direkt gegen die auftreffende Bedrohung als auch konstruktiv durch die der Störfläche nachfolgenden Freiräume (Dissipationszone) erreicht. Vorgelagerte Störflächen, die die Schutztiefe, d.h. den Abstand zwischen dem Eintritt des Strahls oder des Projektils in die Schutzzone und der Fahrzeugwand bestimmen, sind üblicher Weise inert-dynamisch wirkende flächige Beulplatten-Anordnungen oder Beulblech-Jalousien, Sandwich-Anordnungen oder reaktive Module. Unter einer inert-dynamisch wirkenden Komponente wird dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine inerte Schutzkomponente verstanden, die kein pyrotechnisches Medium beinhaltet und durch den Impaktvorgang direkt oder in Verbindung mit einem durch die Impaktenergie druckaufbauenden Medium beschleunigt wird (z.B. Beulblech-Sandwich). Ein spezieller Schutz gegen KE-Bedrohungen ist bei bisher bekannten Lösungsansätzen zur Verbesserung der Schutzleistung über eingebrachte Ablenkstrecken in der Regel fest eingebaut, d.h. fest mit dem zu schützenden Objekt bzw. der Fahrzeugwand verbunden.
In den letzten dreißig Jahren wurde eine Vielzahl von reaktiven Panzerungen bekannt und fand auch bei einer Reihe von gepanzerten Fahrzeugen weltweit Anwendung. Hierbei handelt es sich aber ganz überwiegend um Schutzanordnungen gegen Hohlladungen. Ihre Wirkung beruht in der Regel darauf, dass beim Aufschlag eines Geschosses über ein pyrotechnisches Mittel (Sprengstofffolie) eine oder mehrere metallische Platten, die gegenüber der Bedrohung einen Winkel bilden, dieser entgegen oder mit dieser beschleunigt werden, wobei durch das seitliche Touchieren der beschleunigten Platten mit der Bedrohung deren Effizienz durch Zerstörung oder Ablenkung des Strahls bzw. Penetrators vermindert wird. In der Patentschrift DE 199 56 197 C2 werden hierzu einige Beispiele genannt.
Weiterhin gibt es Beispiele, bei denen ein oder mehrere Elemente mit der oben beschriebenen Wirkungsweise in einem Gehäuse angeordnet sind. Dies kann z.B. dem Aufbau eines mehrschichtigen reaktiven Schutzes dienen oder es können mehrere reaktive Elemente in flächenhafter Anordnung mit oder ohne Dämpfungs-Zwischenschichten zur Ausbildung einer Schutzfläche eingesetzt werden. Hierbei spielen Fragen des operationellen/konstruktiven Einsatzes ebenso eine Rolle wie der Schutz der Struktur des Fahrzeugs und der Umgebung gegen die Auswirkungen der Detonation des Sprengstoffs und der dadurch auf Geschwindigkeiten von mehr als 300 m/s beschleunigten Schutzkomponenten (z.B. dünne Stahlbleche). Die Patentschrift DE 199 56 197 C2 nennt auch hierfür einige Beispiele.
Weiterhin ist eine Reihe von polyvalenten Schutzanordnungen bekannt, die sowohl Hohlladungen als auch Wuchtgeschosse mit unterschiedlicher Effektivität abwehren. Sie können als passive oder auch als reaktive Panzerung ausgebildet sein. Einige der Ausbildungsarten derartiger Schutzmodule sind beispielsweise in den Druckschriften EP 0 922 924 B1 und EP 0 379 080 B1 sowie DE 41 14 809 C2 und DE 195 09 899 C2 erläutert.
Es ist auch bekannt, dass insbesondere Glas die Eigenschaft besitzt, beim Durchdringen eines HL-Strahls aufgrund seiner spezifischen Hochdruckeigenschaften und der damit verbundenen spontanen Volumenänderungen Strahlstörungen zu verursachen und dadurch dessen Eindringtiefe zu reduzieren. Weiterhin ist bekannt, dass dieser Effekt der Strahlstörung dadurch erheblich zu verstärken ist, dass das Glasvolumen während des Durchdringens eines HL-Stahls mittels einer oder mehrerer Spengstoffschichten oder Sprengstoffkörpern (z.B. sogenannte Pillen) dynamisch verdichtet wird. Ein ähnlicher, verstärkender Effekt tritt auch bei einer starken lateralen Verdämmung auf. Derartige Anordnungen bedingen jedoch sehr große laterale Massen, die überwiegend Totmassen darstellen.
Weiterhin ist eine Reihe von Lösungsvorschlägen zur Vermeidung von Gefechtsfeldbelastungen bekannt, bei denen die beschleunigten Bleche oder Störkörper nicht in Richtung der auftreffenden Bedrohung, sondern parallel zur Oberfläche des zu schützenden Objekts beschleunigt werden. Derartige Anordnungen bedingen jedoch eine Sensorik mit Auslöseeinrichtung zur Sicherstellung eines geeigneten Zündzeitpunkts.
In der Patentschrift DE 199 56 197 C2 wird ein mehrschichtiges reaktives Schutzelement insbesondere für den Schutz leichterer Fahrzeuge beschrieben, welches beim Auftreffen eines Geschosses detoniert. Auf der Beschussseite ist diese Anordnung zur Vermeidung von harten Splittern mit einem hochfesten Faserverbundwerkstoff versehen. Die Schutzeinheit ist parallel oder in einem vorgegebenen Winkel zur Außenwandung des zu schützenden Objekts angeordnet. Kennzeichnendes Merkmal dieser Erfindung ist, dass (bis auf eine mögliche metallische Umkleidung der Sprengstofffolie) keine metallischen Schutzplatten eingesetzt werden. Durch die Verwendung von Faserverbundmaterial soll zusätzlich ein Schutz gegen ballistische Geschosse kleineren Kalibers (Maschinengewehr) gewährleistet sein.
In der Patenschrift DE 199 56 197 C2 ist auch beschrieben, dass zwischen der Außenwandung des zu schützenden Objekts und der dazu nahe liegenden Sprengstoffschicht ein Beulblech angeordnet sein kann. Dieses wird bei Detonation zwar gegen die Außenwandung des zu schützenden Objekts geschleudert, es gelangen jedoch keine metallischen Splitter in die Umgebung.
Tatsächlich haben Anordnungen, wie sie in der Patenschrift DE 199 56 197 C2 beschrieben sind, den Vorzug, gegen Hohlladungsstrahlen bei ausreichenden Neigungswinkeln gegenüber der durchdringenden Bedrohung gute Strahlstörungen und damit erhebliche Leistungsverminderungen zu erreichen. Da die reaktiv wirkenden nicht-metallischen Stoffe aber nur eine geringe Dichte bei entsprechend geringer mechanischer Festigkeit aufweisen, ist ihr Störpotential begrenzt oder es müssen entsprechend dicke Sprengstofffolien zur Sicherstellung der lateralen Strahlstörung eingesetzt werden. Darüber hinaus ist eine nennenswerte Schutzwirkung gegen KE-Penetratoren auf den Bereich kleiner Kaliber beschränkt, da derartige Anordnungen keine ausreichend großen Querkräfte zur Ablenkung oder Zerstörung von KE-Penetratoren aufbauen können. Aber auch dann werden große Zieldicken bzw. Plattenstärken benötigt, da die Schutzleistung der genannten Materialien gegenüber metallischen Blechen sehr viel geringer ist. Damit sind Anordnungen, wie sie in der Patentschrift DE 199 56 197 C2 beschrieben sind, vorteilhaft als Zusatzpanzerungen (Add-On-Panzerungen) vor einem KE-Schutz anzubringen, um z.B. die hohe Durchschlagsleistung von Hohlladungen in der Größenordnung von mehr als 300 mm im mittleren Kaliberbereich, der sich bis zu Ladungsdurchmessem von 80 mm erstrecken kann, zu kompensieren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine hybride polyvalente reaktive Gesamtschutzanordnung möglichst geringer Gesamtmasse gegen HL-, FK- und KE-Bedrohungen bereitzustellen, die gegen jede Art der genannten Bedrohung ein höheres Schutzpotential als eine lediglich auf eine Bedrohungsart ausgerichtete Schutzanordnung bietet. Hierbei sollen bei einem hohen inerten Basisschutzniveau insbesondere bei reaktiver Wirkungsweise gegen alle Bedrohungsarten hohe Gesamtschutzleistungen erbracht und gleichzeitig unzulässige Gefechtsfeldbelastungen und Strukturschäden am zu schützenden Objekt selbst vermieden werden. Die Gesamtschutzanordnung soll ferner an allen in besonderem Maße zu schützenden oder besonders exponierten Flächen, wie zum Beispiel im Turm-, Seiten- und Frontalbereich einschließlich der Kettenschürze adaptierbar und/oder integrierbar sein.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Erfinder zunächst von den folgenden allgemeinen Überlegungen ausgegangen.
Die Leistungsfähigkeit eines ballistischen Schutzes wird üblicher Weise aus seinem Wirkungsgrad gegen eine bestimmte Bedrohung wie z.B. Hohlladungen oder KE-Penetratoren im Vergleich zu einer Bezugs- oder Referenzpanzerung abgeleitet. Als Bezug bietet sich eine homogene Stahlplatte bestimmter Festigkeit an. Es kann aber auch eine vergleichende Bewertung mit jeder anderen Panzerung vorgenommen werden. Zwei Größen haben sich als kennzeichnend für die Güte einer Panzerung eingeführt: das Verhältnis von durchschlagener Masse in der Bezugspanzerung zur durchschlagenen Masse in der betrachteten Panzerung, d.h. der sogenannte Masseneffektivitätsfaktor (Em), und das Verhältnis der entsprechenden Bautiefen, d.h. Der sogenannte Raumeffektvitätsfaktor (Es). Ein Kriterium für die Güte einer Schutzstruktur kann dann das Produkt beider Faktoren darstellen. Da insbesondere bei leichteren oder leichten gepanzerten Fahrzeugen die für einen Schutz zur Verfügung stehende Masse bzw. deren Begrenzung entscheidend ist und eine höhere Schutztiefe (bezogen auf die gesamte Anordnung einschließlich fahrzeugspezifischer Komponenten) in der Regel eher zur Verfügung steht, ist zweckmäßiger Weise eine Wichtung zwischen Em und Es vorzunehmen.
Die Steigerung des Leistungsvermögens rein reaktiver Panzerungen gegen Wuchtgeschosse ist im Gegensatz zu Hohlladungen gegenüber leistungsfähigen inerten Panzerungen relativ gering. Außerdem sind die einzusetzenden Massen bzw. Dicken der reaktiv beschleunigten Bleche erheblich größer als bei Hohlladungen. Die Platten benötigen zur Abwehr schnell auftreffender Penetratoren Lateralgeschwindigkeiten von mehreren 100 m/s. Dadurch entsteht nicht nur eine erhebliche Belastung des Gefechtsfeldes (derartige Platten können mehrere hundert Meter weit fliegen), sondern auch die (fahrzeugseitigen) Strukturbelastungen nehmen entsprechend zu. Aus diesem Grund wurde bereits der Einsatz von Materialien wie Glas, Keramik oder glasfaserartigen Stoffen im reaktiven Schutz vorgeschlagen, die sich bei detonativer Belastung in mehr oder weniger kleine Teile zerlegen oder delaminieren. Dass ein derartiger Schutz gegen KE- oder FK-Bedrohungen aber nur sehr eingeschränkt möglich ist, wurde bereits erwähnt.
Ein anderer, allerdings nur begrenzt leistungsfähiger Lösungsansatz ist die ebenfalls bekannte Bereichsdetonation, bei der die Sprengstoffschicht nicht durchdetoniert und dadurch lediglich ein Teil einer Platte beschleunigt bzw. während des Durchdringungsvorgangs der Bedrohung ausreichend schnell verformt wird. Auf diese Weise werden keine Platten gegen die Folgestruktur oder in das Gefechtsfeld beschleunigt. Auf einer Bereichsdetonation bestehende Schutzanordnungen sind aber technisch sehr anspruchsvoll und es wird auf absehbare Zeit nicht möglich sein, ein sicheres Zünden bei unterschiedlichen Bedrohungen zu gewährleisten.
Bei der reaktiven Abwehr von Präzisionshohlladungen sind Schutzfaktoren für die Masse von 6 bis 8 bekannt. Bei unempfindlicheren Ladungen, d.h. Ladungen mit massiverer und kontinuierlicher Strahlausbildung, sind die erreichbaren Werte geringer und liegen in der Größenordnung von 4 bis 5. Bei KE-Penetratoren liegen diese Faktoren je nach Bedrohung lediglich zwischen 1,5 und 3,0. Bei Hohlladungen können aus dem Produkt von Masse- und Raumeffektivitätsfaktoren Werte über 10 erreicht werden, bei den gegen laterale Störungen relativ unempfindlichen Wuchtgeschossen lediglich Werte zwischen 2,0 und 4,0.
Ein weiteres, für das System entscheidendes Kriterium für die Bewertung des ballistischen Schutzes ist dessen inertes Schutzvermögen, also seine Leistung bei Nichtdetonation der Sprengstofffolie bzw. bei demontierter reaktiver Einrichtung oder bei abgeschalteter Zündhilfe. Diese liegt bei speziellen Panzerungen gegen Hohlladungen bei Werten bis 3,5, bei KE-Schutzaufbauten jedoch höchstens bei 2,0.
Mit Gesamtschutzanordnungen entsprechend der Erfindung sollen nicht nur die bisher bekannten Effizienzwerte bzw. Schutzfaktoren spezieller reaktiver Auslegungen überschritten werden, sondern insbesondere auch die inerten Schutzleistungen bei bisher erreichbaren Bestwerten liegen. Außerdem sollen technologische Fortschritte oder Weiterentwicklungen in Teilbereichen unmittelbar auf die einzelnen Komponenten übertragen werden, sodass stets eine Gesamtschutzanordnung entsprechend dem neuesten Stand der technologischen Möglichkeiten zu realisieren ist. Und dies sowohl gegen das gesamte vorliegende, als auch gegen das in absehbarer Zukunft zu erwartende Bedrohungsspektrum, denn bei der Konzipierung polyvalenter Panzerungen sollte auch dem Entwicklungspotential möglicher Bedrohungen Rechnung getragen werden.
Im Bereich der Hohlladungen sind auch bei mittleren Kalibern Tandemladungen wahrscheinlicher, auf dem Gebiet der Flachkegelladungen sind Projektilstreckungen zu erwarten. Dies hätte eine neue Art von Bedrohung zur Folge, die bei Gesamtschutzanordnungen zu berücksichtigen ist. Es handelt sich dabei quasi um kurze, jedoch relativ dicke und damit gegenüber herkömmlichen Hochleistungsstrahlen erheblich unempfindlichere Hohlladungsstrahlen, die durchaus noch im Geschwindigkeitsbereich bekannter, gestreckter Strahlen (7 bis 8 km/s) liegen können. Bei KE-Penetratoren sind auch im Bereich mittlerer Kaliber (20 bis 60 mm) zunehmend aerodynamisch stabilisierte Geschosse in Betracht zu ziehen. Da dort eine Leistungssteigerung in erster Linie aus dem Schlankheitsgrad bzw. der Penetratorlänge zu gewinnen ist, nimmt aber bei einer Steigerung der Durchschlagsleistung auch die Empfindlichkeit derartiger Geschosse insbesondere gegen Querstörung zu.
Bei Schutzanordnungen sind also diejenigen von besonderem Interesse, die sowohl gegen alle bekannten als auch gegen die nach dem Stand der Technik in absehbarer Zukunft zu erwartenden Bedrohungsarten wirksam sind. Alle bisher bekannten Lösungen im Bereich reaktiver Schutzabordnungen, die auch in mittelschweren und insbesondere leichten Fahrzeugen einzusetzen sind, bieten lediglich gegen Hohlladungen relativ hohe Schutzleistungen. Die bisher bekannten polyvalenten reaktiven Panzerungen basieren dabei auf mehr oder weniger massiven, sprengstoffbeschleunigten metallischen Platten mit den entsprechenden Belastungen sowohl des Umfeldes als auch der Struktur des Fahrzeugs selbst.
Aus all diesen Kriterien ergibt sich, dass nach dem bisherigen Stand der Technik ein gleichermaßen sowohl gegen HL-, FK- als auch unterschiedliche KE-Bedrohungen leistungsfähiger polyvalenter Schutz nicht bekannt ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die obige Aufgabe nun durch eine Gesamtschutzanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung betrifft eine auf einer Fahrzeugstruktur oder allgemein auf einer zu schützenden Struktur fest oder lösbar aufgebrachte oder in diese integrierte kombinierte Gesamtschutzanordnung gegen Hohlladungen, Flachkegelladungen, drall- und aerodynamisch stabilisierte Wuchtgeschosse und Splitter. Die Gesamtschutzanordnung besteht in ihrer höchsten reaktiven Ausbaustufe aus zwei reaktiven Schutzzonen und einer dazwischen liegenden inerten bzw. inert-dynamischen inneren Schutzzone. Dabei weist die der Bedrohung zugewandte Seite der vorderen Schutzzone einen Reaktivaufbau in erster Linie zur Abwehr von Hohlladungsbedrohungen auf. FK- und KE-Bedrohungen sollen in dieser vorderen Schutzzone möglichst vorgestört werden bzw. Wirkungs- oder Leistungsrichtung bereits aufgefächert werden oder eine entsprechende Störung zumindest eingeleitet werden. Die innere Schutzzone (auch mit dynamisch wirksamen Einrichtungen) dient vor allem der Abwehr von KE-Bedrohungen. Die hintere, fahrzeugseitige Schutzzone ist in der höchsten Ausbaustufe als reaktive Einrichtung zum Abfangen der Restleistung von Hohlladungsstrahlen und durchdringenden KE-Projektile ausgebildet. Die hintere Schutzzone kann auch vorteilhafter Weise aus einer inerten, dynamisch wirkenden oder strukturierten / mehrschichtigen Zone bestehen oder auch nur eine passive Restpanzerung darstellen. Auf der anderen Seite kann auch die innere Schutzzone eine reaktive Komponente enthalten.
Grundsätzlich besteht die Gesamtschutzanordnung also in ihrer Endausbaustufe aus drei bereits für sich leistungsfähigen Komponenten bzw. Schutzzonen: einer vorderen, reaktiven Schutzzone, einer zweiten, inneren inerten oder inert-dynamischen Schutzzone (nicht-reaktive Module, Beulblech-Anordnungen, massive, schichtartige oder strukturierte Schutzschichten) und einer dritten, hinteren inerten, inert-dynamischen oder auch reaktiven Schutzzone. Die einzelnen Schutzzonen ergänzen sich in ihrer Wirkung in optimaler Weise und bilden zusammen mit der Objektwand einen adaptierten Gesamtschutz oder durch Integration der tragenden Struktur einen strukturoptimierten Gesamtschutz. Der hybride polyvalente Gesamtschutzanordnung ist sowohl als Turm- bzw. Waffenschutz, Seiten- und Frontalschutz als auch als Schutz des Fahrwerks (Kettenschürze) anwendbar.
Beim Auslösen des reaktiven Schutzmechanismus werden die vordere und die (sofern vorgesehene) hintere reaktive Schutzzone mittels der durchdringenden Bedrohung in einem zeitlichen Abstand ausgelöst oder gezündet. Bei ähnlichen Massen- bzw. Massenbeschleunigungs-Verhältnissen kann bei einer nachgiebigen bzw. dickenveränderlichen dynamischen Zwischenstruktur bei maximaler reaktiver Schutzentfaltung eine gegenüber herkömmlichen reaktiven Panzerungsaufbauten stark reduzierte Fahrzeugbelastung erreicht werden. Bei direkt an der Objekt- oder Fahrzeugwand befestigten reaktiven Schutzanordnungen entspricht die auf die Wand wirkende Energie bzw. der übertragene Impuls der Energie bzw. dem Impuls der nach vom in Bedrohungsrichtung wirkenden Schutzmodule. Längere Energiedissipationswege (Vergrößerung der Schutztiefe ohne erheblichen Massezuwachs) zur Verminderung dieses Effektes bzw. zur zeitlichen Streckung der Belastung und damit Verminderung der Spitzenwerte sind dagegen nicht nur mit einer erheblichen Vergrößerung der Schutzstruktur verbunden, sondern auch gegen KE-Bedrohungen wegen deren kompakteren und damit unempfindlicheren Bauweise nur begrenzt effektiv.
Bei reaktiven Schutzaufbauten ist generell eine minimierte Gefechtsfeldbelastung anzustreben. Bei einem erfindungsgemäßen Schutzaufbau kann die vordere, reaktive Komponente ohne Leistungseinbußen für die Struktur unschädlicher beschleunigt werden als bei anderen reaktiven Schutzaufbauten, wenn eine dynamisch nachgiebige / in der Tiefe veränderliche Auslegung der inneren, inert-dynamisch wirkenden Schutzzone erfolgt. Zudem ist es zur Verringerung oder zur Vermeidung von Gefechtsfeldbelastungen vorteilhaft, die vordere reaktive Schutzzone z.B. nach der in der Patentschrift DE 199 56 197 C2 beschrieben Art aus einem sich in feine Partikel zerlegenden oder einem zerstäubenden bzw. delaminierenden Werkstoff herzustellen.
Grundsätzlich sind die drei genannten Schutzzonen hintereinander geschaltet. Sie können jedoch auch teilweise oder vollständig kombiniert sein. Dies wird insbesondere bei begrenzter zur Verfügung stehender Bautiefe notwendig sein. Die hintere Schutzzone minimiert die auf das Fahrzeug einwirkenden Stoß- bzw. Schockbelastungen und die Einwirkungen von auftreffenden vorgelagerten Schutzkomponenten. Sie kann der Fahrzeugstruktur vorgeschaltet, mit dieser kombiniert oder direkt in diese integriert sein.
Das Ziel eines wirkungsvollen Gesamtschutzes wird bei der beschriebenen Gesamtschutzanordnung also über mehrere, insbesondere in ihrer Kombination wirksame Schutzzonen erreicht. Wesentlich ist der Umstand, dass bei einer erfindungsgemäßen Schutzanordnung durch die Art der Zusammenschaltung bzw. des Zusammenwirkens der drei definierten Schutzzonen die Steigerung des Schutzleistungsniveaus bewirkt wird. Grundsätzlich ist zwar jede der Schutzzonen für sich wirksam, die maximale Schutzleistung wird jedoch erst durch die auftretenden lateralen Belastungen des eintretenden und durchdringenden KE- oder FK-Penetrators bzw. HL-Strahls beim Auslösen des reaktiven Vorgangs zumindest im vorderen Bereich der Gesamtschutz-Anordnung bewirkt. Durch einen entsprechenden Schutzaufbau ist auch bei starken KE-Bedrohungen eine reaktive Vorstörung mit anschließender weiterer Penetratorablenkung bzw. Erosion möglich.
Die die Erfindung kennzeichnenden Figuren, graphischen Darstellungen und Erläuterungen der in den unterschiedlichen Beispielen für Gesamtschutzanordnungen ablaufenden Vorgänge bei eintretenden und durchdringenden Bedrohungen sind in der folgenden Liste zusammengestellt. Diese Beispiele für prinzipielle Gesamtschutzanordnungen entsprechend der Erfindung und ihre Kombinationsmöglichkeiten sind stark vereinfachte Prinzipdarstellungen. In den Figuren zeigen:
Fig. 1
einen prinzipiellen Aufbau einer hybriden polyvalenten Reaktivpanzerung und ihr Bedrohungsspektrum;
Fig. 1A
eine in erster Näherung senkrechte adaptierte Anordnung mit den drei Schutzzonen A, B und C vor der Restpanzerung bzw. Restleistungszone D;
Fig. 1B
eine geneigte Anordnung entsprechend Fig. 1A;
Fig. 1C
das Bedrohungsspektrum für die Gesamtschutzanordnung;
Fig. 2
eine Seitenansicht und eine Draufsicht eines gepanzerten Fahrzeugs (hier Kettenfahrzeug) mit den primär zu schützenden Flächen;
Fig. 3
die Wirkrichtungen eines reaktiven Sandwichs;
Fig. 4
Positionierungs- und Aufbaumöglichkeiten reaktiver Komponenten in Verbindung mit einer inerten Panzerung bzw. tragenden Struktur;
Fig. 5
laterale Störmöglichkeiten der Einzelkomponenten eines reaktiven Sandwichs: vordere Wirkkomponente und Auswirkungen auf die Bedrohungen;
Fig. 6
laterale Störmöglichkeiten der Einzelkomponenten eines reaktiven Sandwichs: hintere Wirkkomponente und Auswirkungen auf die Bedrohungen;
Fig. 7
die Wirkrichtungen von inert-dynamischen (Beulplatten-) Anordnungen am Beispiel der Durchdringung eines APFSDS-Geschosses entsprechend Figur 1C;
Fig. 8
Beispiele für horizontale und vertikale Beulblech-Anordnungen;
Fig. 9
die Verminderung der Eindringleistung eines Hohlladungsstrahls in glasartigen Zielen aufgrund des Effekts des Kraterzusammenbruchs;
Fig. 10A
Strahlstörung und Ausbruchkrater entsprechend Figur 9 bei zu geringer Zieldicke;
Fig. 10B
einen Schutzaufbau entsprechend Figur 10A mit stützender Folgeschicht;
Fig. 11A
ein Druckfeld entsprechend Figur 9 beim Eindringen eines P-Ladungsprojektils;
Fig. 11B
ein Druckfeld entsprechend Figur 9 beim Eindringen eines Pfeilgeschosses;
Fig. 12A
die Lateralstörung durch eine in ein homogenes oder schichtartiges Ziel eingebrachte geneigte Sprengstoffschicht (große Folienfläche);
Fig. 12B
laterale, durch eine eingebrachte geneigte Sprengstoffschicht bewirkte Störungen: unterteilte / mehrstufige Folien (kleine Folienflächen);
Fig. 13
Beispiele für Aufbauten reaktiver oder inert-dynamisch wirkender Sandwichs;
Fig. 14
Beispiele für Belegungen reaktiver Sandwichs;
Fig. 15
Beispiele für Zerlegungseigenschaften bzw. Zerlegungsmechanismen (betrachtet wird lediglich die vordere Komponente);
Fig. 16
Beispiele für ein- oder mehrschichtige bzw. mehrteilige Sprengstoffbestückungen reaktiver Sandwichs;
Fig. 17
Ausführungsbeispiele für die vordere Schutzkomponente entsprechend Figur 1A/1B, wobei Figur 17A eine in A eingebettete pyrotechnische Belegung zeigt, Figur 17B eine rückseitige pyrotechnische Belegung von A zeigt, Figur 7C eine in A unter einem Winkel eingebrachte pyrotechnische Belegung zeigt, und Figur 17D ein Modifikationsbeispiel für A entsprechend Figur 17C zeigt;
Fig. 18
Ausführungsbeispiele für die inerte oder inert-dynamisch wirkende Schutzzone B entsprechend Figur 1A/1B, wobei Figur 18A eine homogene Schicht zeigt, Figur 18B einen Sandwichaufbau zeigt, Figur 18C eine Beulblech-Jalousie zeigt, und Figur 18D eine Tandem-Beulblech-Jalousie zeigt;
Fig. 19
weitere Ausführungsbeispiele für die Schutzzone B entsprechend Fig. 1A/1B in Form von inerten homogenen, geschichteten und inert-dynamisch wirkenden Lösungen, wobei Figur 19A parallele, inert-dynamisch wirkende Beulplatten und antiparallele Außenflächen zeigt, Figur 19B einen jalousieartigen inert-dynamischen Beulplatten-Aufbau und antiparallele Außenflächen zeigt, und Figur 19C parallele inert-dynamische Beulplatten und eine nachfolgende Beulplatten-Jalousie und antiparallele Begrenzungen von B zeigt;
Fig. 20A
Modifikationen des Schutzaufbaus entsprechend Fig. 1A/1B, wobei der Schutzzone B eine Restleistungszone D folgt;
Fig. 20B
einen reaktiven Hybridschutz entsprechend Figur 1A/1B in Form einer Schutzzone B als erster (bedrohungsseitiger) Schutzzone, gefolgt von einer Schutzzone C mit stark unterschiedlich geneigten Außenflächen;
Fig. 21
eine weitere Anordnung entsprechend Figur 1A/1B mit einer als reaktives Modul ausgebildeten Schutzzone B mit KE-wirksamen Werkstoffen und einer Pufferschicht in C;
Fig. 22
eine reaktive hybride Gesamtschutzanordnung entsprechend Figur 1A/1B mit inerter Vorpanzerung, gebildet aus den Zonen A und einer Zusammenfassung der Zonen B/C/D in einer Schutzkomponente.
Fig. 23
eine reaktive hybride Gesamtschutzanordnung entsprechend Figur 1A/1B mit vorgeschaltetem / integriertem Auslöse(Kontakt)-Gitter / Detektionseinrichtung, Zündeinrichtung für die Sprengstofffolien, und einer Dämpfungsschicht zwischen den Zonen B und der kombinierten Zone C/D, welche gleichzeitig als Trägerplatte dient;
Fig. 24
eine Gesamtschutzanordnung entsprechend Figur 1A/1B mit reaktivem, zerlegendem Vorsandwich, Dämpfungsschicht und nachfolgender Beulplattenjalousie;
Fig. 25
eine Gesamtschutzanordnung entsprechend Figur 1A/1B als Einschub in eine entsprechende Kammer / Montagevorrichtung und Auffächerungsmöglichkeit / Möglichkeit einer Abstandsveränderung für die einzelnen Komponenten; und
Fig. 26
eine Gesamtschutzanordnung entsprechend Figur 1A/1B mit einschiebbaren auswechselbaren / austauschbaren Modulen (Schutzzonen) sowie (hier) integrierter tragender Struktur.
Figur 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer erfindungsgemäßen hybriden polyvalenten reaktiven Gesamtschutzanordnung sowohl in vornehmlich senkrechter Anordnung (Figur 1A) als auch in geneigter Bauweise (Figur 1B) mit dem entsprechenden Bedrohungsspektrum (Figur 1C). Gezeigt wird in Figur 1A eine Gesamtschutzanordnung 1A (gebildet aus den Schutzzonen A, B, C und der tragenden Struktur D) mit einer massiven, schichtartigen oder strukturierten KE-Abwehrzone B (4) vor einem Fahrzeug oder einer anderen zu schützenden Struktur D (2), die auch die Funktion zum Abfangen einer eventuell noch vorhandenen Restleistung übernehmen kann. Die KE-Abwehrzone 4 befindet sich zwischen zwei begrenzenden, aufgelegten oder montierten Schutzzonen A (3) und C (5), wobei mindestens die Schutzzone A, bei höchster Ausbaustufe auch die Schutzzone C und bei besonderen Aufbauten auch die innere Schutzzone B mit einer insbesondere gegen Hohlladungen wirksamen reaktiven Einrichtung versehen sind.
Zum besseren Verständnis der zum Teil komplexen Anordnungen ist die Gesamtschutzanordnung in den unterschiedlichen Figuren mit einem gestrichelten Rahmen versehen, der die eigentliche, erfindungsgemäße Schutzanordnung von der Restleistungszone im Sinne einer zu schützenden (in der Regel tragenden) Struktur, z.B. ein gepanzertes Fahrzeug, abgrenzt.
Durch die unterschiedlichen Gestaltungsmöglichkeiten, die sowohl senkrechte oder zumindest in erster Näherung senkrechte bis hin zu abgewinkelten bzw. schrägen Anordnungen der Schutzzonen einschließen, ist die adaptierbare und/oder integrierbare polyvalente, inert, inert-dynamisch und/oder reaktiv bestückte Gesamtschutzanordnung vom Auftreffwinkel einer Bedrohung weitgehend unabhängig auszulegen.
Es kann jedoch insbesondere hinsichtlich eines einfachen oder raumsparenden Aufbaus bzw. für die Montage an geneigten Flächen vorteilhaft sein, eine erfindungsgemäße Gesamtschutzanordnung in einer gegenüber der Bedrohung geneigten Bauweise zu konzipieren. Figur 1B zeigt eine derartige Gesamtschutzanordnung in der vollständigen Ausbaustufe mit allen drei Schutzzonen entsprechend Figur 1A in einer abgewinkelten Position (gemessen an der Fahrzeugwand). In Figur 1C sind die Bedrohungsarten Hohlladung (HL) 6, Flachkegelladung (FK) 7, aerodynamisch stabilisierte Wuchtgeschosse 8, drallstabilisierte Geschosse 9 und Splitter 10 zusammengestellt.
Bei den Anordnungen in den Figuren 1A und 1B stützen sich die reaktiv bestückten Schutzzonen 3 und gegebenenfalls 5 auf der als Verdämmung wirkenden KE-Abwehrzone 4 ab und erreichen damit einen hohen pyrotechnischen Wirkungsgrad, wobei die vordere und die hintere reaktive Schutzzone 3 und 5 in der dazwischen liegenden inneren Schutzzone (KE-Abwehrzone B) 4 durch Aufbau eines dynamischen Druckfeldes in dieser Schutzzone einen zusätzlichen dynamischen Effekt (z.B. eine Relativbewegung von Strukturteilen oder einen Druckaufbau in einem quasi-homogenen Medium) bewirken.
Die reaktiven Flächen sind vorzugsweise mit Strukturen und/oder Materialien belegt, die sich bei einer Detonation der Sprengstofffolie zur Verminderung von Strukturbelastungen und zur Vermeidung einer Gefechtsfeld-Gefährdung zerlegen oder delaminieren (vgl. Figur 15). Alternativ können sie zur Vermeidung von Gefechtsfeld-Belastungen aus einem Werkstoff bestehen bzw. mit einem Werkstoff belegt sein, der selbst keine oder nur eine geringfügige endballistische Wirkung erreichen kann.
Die hintere Schutzzone C kann auch inert und/oder inert-dynamisch ausgelegt werden. Dies unterstützt sowohl die Forderung nach einem hohen KE-Schutz und insbesondere die Forderung nach einem hohen Inertschutz (inerten Grundschutz) als auch den Wunsch nach einer möglichst geringen Strukturbelastung. Grundsätzlich gilt, dass die reaktive(n) Komponente(n) zusammen mit der/den inerten Komponente(n) eine von der Auftreffrichtung der Bedrohung weitgehend unabhängige, auch inert hochwirksame Schutzkombination darstellen.
Figur 2 zeigt die Seitenansicht und die Ansicht von oben eines gepanzerten Fahrzeugs (hier Kettenfahrzeug) mit den primär zu schützenden Flächen. Dabei bietet die erfindungsgemäße polyvalente hybride Gesamtschutzanordnung den Vorteil großer Variabilität und Anpassungsfähigkeit durch Modularität, wie z.B. die Auslegungsbeispiele in den Figuren 20, 21, 22 und 24 bis 26 veranschaulichen. So kann die Gesamtschutzanordnung den jeweiligen Schutzzonen des Fahrzeugs (Seitenflächen, Bug, Kettenschürze, Turm, Waffe) optimal angepasst werden bzw. diese mit einbinden.
In den Figuren 3, 5 - 9 und 12 - 15 werden die wesentlichen Gesichtspunkte bei der Abwehr von sowohl HL-, FK- als auch KE-Bedrohungen mittels reaktiver und inert-dynamischer (Beul-)Anordnungen dargestellt. Auf weitere Schutzmöglichkeiten wird in den Figuren 9 - 11 eingegangen. Außerdem werden, in zum Teil sehr vereinfachter Darstellungsweise, die grundlegenden Abwehrmechanismen beschrieben, welche der vorliegenden Erfindung zugrunde liegen und von dieser in optimaler Weise einer technischen Realisierung zugeführt werden. Ergänzend hierzu werden in den Figuren 4, 10, 11 und 16 - 19 sowohl strukturspezifische, parametrische als auch materialspezifische Einflussmöglichkeiten aufgezeigt. Damit wird offenbar, dass die vorliegende Erfindung bezüglich der Möglichkeiten ihrer Anpassung sowohl an das Bedrohungsszenario, als auch an systembedingte Vorgaben universell anwendbar ist.
Figur 3 zeigt die grundsätzlichen Wirkungsrichtungen eines reaktiven Sandwichs 13 in der üblichen Bauweise beschleunigter Schutzschichten / sprengstoffbeschleunigter Platten/Schichten. Dargestellt sind die Bedrohungsrichtung, die vordere 14 und hintere Belegung 15 des Schutzaufbaus 13 und die pyrotechnische / reaktive Zone / Sprengstoffschicht 16. Die Pfeile 17 und 18 symbolisieren die Bewegungsrichtung der Komponenten 14 und 15 und damit die laterale Störungsursache des in die Schutzzone eintretenden Projektils nach Einleitung des reaktiven Ablaufs.
Einen vergleichbaren Aufbau zeigen Beulblech-Anordnungen, bei denen anstelle des Sprengstoffs ein dynamisch einen Druck aufbauendes Material wie z.B. Gummi eingesetzt wird (vgl. Figur 7). Der gravierende Unterschied besteht darin, dass bei inert-dynamischen Beulblechen das allein von der durchdringenden Bedrohung initiierte Druckfeld in der Zwischenschicht je nach eingesetztem Material relativ begrenzt bleibt, wobei in erster Linie die in Richtung der Bedrohung rückseitige Belegung zur Wirkung kommt, während bei reaktiven Aufbauten die Sprengstoffschicht die Sandwich-Platten in beiden Richtungen mehr oder weniger flächenhaft auf eine technisch einstellbare Geschwindigkeit beschleunigt. Dadurch ist bei einer einwandfreien Zündung und durchdetonierenden Folie eine laterale Beaufschlagung der durchdringenden Bedrohung sowohl durch die hintere als auch die vordere Komponente gewährleistet. Dabei versteht es sich von selbst, dass die Parameter wie zum Beispiel Belegungsdicke bzw. Dichte, Neigung, Elementgröße und Sprengstoffdicke derart ausgelegt sein müssen, dass eine möglichst lange Interaktion sichergestellt ist.
Figur 4 zeigt Beispiele für die Positionierungsmöglichkeiten sowohl reaktiver als auch inert-dynamischer (Beul-)Sandwich-Aufbauten in Kombination mit einer tragenden Schutzstruktur 20, welche hier auch die wesentliche KE-Komponente darstellt. Bei dem Aufbau von Figur 4A ist ein reaktives Schutzmodul 21 der Struktur 20 vorgelagert, bei dem Aufbau von Figur 4B sind zwei reaktive Schutzmodule 21 als Beispiel für mehrstufige vorgelagerte Aufbauten mit einer Zwischenschicht 23 dargestellt. Die Anzahl der Sandwich-Anordnungen ergibt sich aus der gewünschten Leistungsverminderung bzw. den konstruktiven Möglichkeiten. Die Effizienz der einzelnen Sandwichs nimmt dabei mit steigender Positionsnummer ab. Grundsätzlich sind mindestens zwei reaktive oder auch inert-dynamische bzw. gemischte Durchgänge von hoher Effizienz in einer Gesamtschutzanordnung anzustreben.
Bei dem Aufbau von Figur 4C sind zwei Schutzmodule 21 und 21C beidseitig in einem Abstand zu 20 positioniert. Zwischen den Modulen 21 und 21 C und der Struktur 20 befindet sich eine Struktur bzw. ein Werkstoff 23, der der Fixierung von 21 und 21C dient, die dynamische Wirkungsweise jedoch nicht beeinträchtigt. Diese Zwischenschicht 23 kann derart ausgeführt sein, dass sie bei Annäherung der Komponenten 21 und 2C an die Struktur 20 einen zunehmenden Widerstand entgegen setzt. Damit kann sowohl eine Schockdämpfung erreicht werden, als auch die Belastung der Struktur 20 durch 21 und 21C reduziert werden. Für die Schicht 23 kommen beispielsweise metallische Schäume, gitterartige Anordnungen, metallische und nicht-metallische Stoffe mit definierten Hohlräumen, geschäumte Werkstoffe, Kunststoffe wie PE mit oder ohne Einlagen, Gewebe und Schichtaufbauten mit unterschiedlicher Dichte und Festigkeit in Frage.
Bei dem Aufbau von Figur 4D ist ein Schutzmodul 22 flächig direkt mit der Struktur 20 verbunden bzw. auf diese aufgelegt oder in diese integriert. Es ist offensichtlich, dass es sich hierbei um eine besonders raumsparende Anordnung handelt. Figur 4E zeigt als letztes Beispiel eine tragende Schutzstruktur 20 mit beidseitiger reaktiver oder, insbesondere im hinteren Teil des Aufbaus, auch inert-dynamischer Belegung 22 und 22A in flächiger, aufmontierter oder integrierter Verbindung. Eine Reihe beispielhafter Anordnungen entsprechend der Erfindung stützen sich auf die in den Figuren 4D und 4E dargelegten Prinzipien.
Figur 5 stellt laterale Störmöglichkeiten der vorderen Komponenten eines reaktiven Sandwichs dar (vgl. Figur 3). Der Pfeil 24 symbolisiert die Bewegungs- bzw. Wirkrichtung der vorderen Komponenten 14. Gezeigt sind die Bedrohungsarten HL-Strahl 6A, Wuchtgeschoss / Pfeilgeschoss 8 und Kern 9 jeweils vor dem Eintritt in die reaktive Schutzzone 14 und nach der Interaktion mit der beschleunigten Schutzkomponente 14. In diesem Fall findet eine Geschwindigkeitsaddition dieser reaktiv beschleunigten Komponenten 14 und auftreffenden Bedrohungen 6A, 8 oder 9 statt. Bei einem HL-Strahl 6A tritt eine laterale Störung / ein lateral gestörter Strahlabschnitt 27 vor allem im mittleren Bereich auf, da aufgrund der hohen Strahlgeschwindigkeit die vorderen Strahlteile 26 die Schutzkomponente bereits vor dem Beginn einer einsetzenden lateralen Strahlstörung durchdrungen haben. Ein schlankes Pfeilgeschoss wird beim Eintreten in die Schutzzone im mittleren Schaftbereich durch das nach oben/vorne beschleunigte reaktive Modul (vgl. die symbolisierten Wirkpfeile 24 und 24A) mit einer Druckkraft von unten und später von oben beaufschlagt, sodass der vordere Teil eine Richtungsänderung erfährt, die zu einer Auslenkung aus der Achse bis hin zu einem Abscheren führt. Die selbe Richtungsänderung erfährt ein Kern, der aufgrund seines kompakten Aufbaus in der Regel nicht zerbricht. Bei massiven lateralen Beaufschlagungen kann aber auch hier eine Zerlegung zumindest in mehrere Bruchstücke erreicht werden. Bei inert-dynamischen Aufbauten ist diese Wirkrichtung nur eingeschränkt zu realisieren, da in der Regel nur bei eindringenden HL-Strahlen ein ausreichend hohes Druckfeld mit entsprechender Beschleunigung dieser Komponenten aufgebaut wird (vgl. Figur 7).
Es sei bereits hier darauf hingewiesen, dass allgemein bei Wuchtgeschossen nennenswerte laterale Störungen nur bei ausreichenden Plattenmassen (Dicken bzw. Dichten) bewirkt werden können. So sollte z.B. im Falle von Stahl als beschleunigter Komponente die Dicke der Platte über 0,5 des Penetratordurchmessers betragen. Reaktionsgase der Sprengstoffbelegungen können einen Penetrator im Gegensatz zu HL-Strahlen nicht stören.
In Figur 6 sind laterale Störmöglichkeiten der Einzelkomponenten eines reaktiven (oder auch inert-dynamischen) Sandwichs beim Einsatz einer hinteren Wirkkomponente 15 mit dem Bewegungspfeil 28A gezeigt, wobei der Ablauf der Projektilstörung bei Hohlladungsstrahlen 6A und Kernen 9 umgekehrt erfolgt wie bei Figur 5. Ergänzend sind für Pfeilgeschosse 8 zwei Möglichkeiten des Ablaufs der Projektilstörung aufgezeigt. Da die hintere Komponente in einer Relativbewegung von der Bedrohung weg beschleunigt wird, wird die Durchdringgeschwindigkeit des Projektils durch Geschwindigkeitssubtraktion reduziert, wodurch es unter Umständen zu einem Ablenken eines Teils des Geschosskörpers 8D kommt, da dieser die Schutzvorrichtung in diesem Fall nicht mehr durchdringen kann (unteres Beispiel). Beim Durchdringen des reaktiven Moduls durch das Geschoss 8 kommt es zu einer Abscherung eines Teiles des Penetrators 8C entsprechend Figur 5, jedoch in anderer Richtung. Der restliche Teil 8B des Geschosses 8 bleibt in diesem Falle ungestört.
Figur 7 zeigt in Ergänzung zu den obigen Ausführungen im Zusammenhang mit den Figuren 3, 5 und 6 beispielhaft eine Beulblech-Anordnung 28, gebildet aus der vorderen Schicht 29, der hinteren Schicht 30 und der einen dynamischen Druck erzeugenden Zwischenschicht 31 mit durchdringendem, bereits abgelenktem Pfeilgeschoss-Segment 8E. Der Pfeil 34 symbolisiert dabei die Kraft, die von der vorderen Komponente 21 des Beulsandwichs 28 von unten auf den eindringenden Penetrator einwirkt, während der Pfeil 34A die Kraft veranschaulicht, die die hintere Komponente 30 von oben auf den Penetrator ausübt.
Die Auswirkungen reaktiver und zum Teil auch inert-dynamischer Beulbleche auf eine durchdringende Bedrohung wurden in den Figuren 5 - 7 erläutert. Figur 8 stellt in Ergänzung hierzu unterschiedliche Beulblech-Positionierungen vor. In Anordnung 8A erfolgt der HL-, FK- und KE-Schutz durch ein einstufiges Beulsandwich 21. Anordnung 8B stellt ein Tandem-Beulplatten-Sandwich mit in axialer Richtung doppelter Anordnung (zwei vollständige Beulsandwichs) dar. Selbstverständlich können neben der Anzahl sämtliche Beulblech-Parameter variiert werden. Auch kann sich, wie in Figur 4 dargestellt, zwischen den Beulblech-Anordnungen eine Zwischenschicht entsprechend Figur 4, Anordnung 4B oder 4C befinden. Anordnung 8C steht für gegeneinander geneigte Beulblech-Anordnungen oder für gemischte Anordnungen beliebiger Auftreffwinkel. Anordnung 8D zeigt ein grundsätzliches Beispiel für eine (hier) zweistufige Beulblech-Anordnung mit jalousieartigem Aufbaut aus den Sandwichs 21 und dem Abstandshalter / der Dämpfungsschicht 23.
Figur 9 veranschaulicht die Verminderung der Eindringleistung von Hohlladungen in Zielen mittels des bekannten Effekts eines sogenannten Kraterzusammenbruchs bzw. einer Kraterimplosion. Die Darstellung zeigt diesen Mechanismus, der in ausgeprägterer Form bei Glas und glasartigen Stoffen bekannt ist und der seine Erklärung in einer Besonderheit der entsprechenden Hugoneot-Kurve findet. In Teilbild 9A ist der beginnende Krater 36 und die sich ausbreitende Druckfeldgrenze 37 mit den entsprechenden Druckpfeilen 39A beim Eindringen eines Hohlladungsstrahls 6A in das als quasi-halbunendlich angenommene Schutzmaterial 38 dargestellt. Teilbild 9B zeigt den sich zu einem späteren Zeitpunkt einstellenden, nach innen deformierten Krater 36A und die sich weiter ausbreitende Druckfeldgrenze. Aufgrund der beschriebenen Eigenschaften des Werkstoffs wird auf den Rand des zusammenbrechenden Kraters 36A eine Kraft (symbolisiert durch die Pfeile 40) ausgeübt, die Teile des Materials 38 lateral in den durchdringenden Strahl 6A beschleunigen und damit eine Ablenkung der einzelnen Partikel mit einer entsprechenden Verminderung der Gesamtleistung bewirken.
Der beschriebene Effekt und damit dessen Effizienz sind an einen ausreichenden äußeren Gegendruck und damit an eine ausreichende Materialumkleidung gebunden. Und dies insbesondere auf der stützenden Rückseite einer Schutzschicht. So zeigt Figur 10A Strahlstörungen bei geringerer Zieldicke als die zu erreichende Durchdringtiefe in derartigen glasartigen Materialien 38A. Bei freien rückseitigen Oberflächen von 38 erfolgt aufgrund der zu geringen Zieldicke ein relativ großer Kraterausbruch, symbolisiert durch die Pfeile 41. Der durchdringende HL-Strahl 6A ist im vorderen Bereich durch den lateralen Eingriff gestört, wobei der mittlere und der hintere Teil (Stößel) aufgrund der Erosion des Schutzmaterials ungehindert durchdringen. Dies führt zu einer signifikanten Verringerung der Schutzleistung. Wie in Figur 10B anhand einer Anordnung 42 beispielhaft dargestellt, kann eine derartige Leistungsminderung durch eine rückseitige Abstützung des Schutzmaterials 38 mittels einer Stützschicht 43 verhindert werden. Diesem Umstand wird in der vorliegenden Erfindung grundsätzlich Rechnung getragen. Zusätzlich wird der Schicht 43 dabei eine leistungsmindernde Eigenschaft aufgrund werkstoffspezifischer Daten oder konstruktiver Ausgestaltungen entsprechend der Erfindung zugewiesen.
Figur 11A veranschaulicht das entstehende Druckfeld entsprechend Figur 9 / Teilbild 9A bei der Durchdringung eines P-Ladungs-Projektils 7A. Aufgrund der etwas geringeren Geschwindigkeit der eindringenden Bedrohung und des größeren verdrängten Kraterdurchmessers reicht der Effekt des Kraterzusammenbruchs nicht mehr aus, um mittels der zusammenbrechenden Kraterwand 36B das durchdringende Projektil 7A zu erreichen bzw. dieses nennenswert lateral zu stören.
Beim Eindringen einer KE-Bedrohung, z.B. durch ein Pfeilgeschoss 8 in einen glasartigen Werkstoff 38, dargestellt in Figur 11B, tritt der Effekt des Kraterzusammenbruchs nicht mehr auf, da die Durchdringgeschwindigkeit im Vergleich zu Hohlladungsstrahlen gering ist, sich ein großer Primärkrater 36C bildet, die Druckzone 39 sich entsprechend der zur Verfügung stehenden Zeit weit ausbreitet und der im Schutzmaterial erzeugte Druck wesentlich geringer ist.
Besondere Abwehreffekte quasi-homogener Zielstrukturen sowohl gegen HL-, FK- als auch gegen KE-Bedrohungen können dadurch erreicht werden, dass ein allein schon endballistisch wirksames Medium durch das Einbringen pyrotechnischer Elemente in seiner Effizienz noch erheblich gesteigert wird. Wie in Figur 12A am Beispiel eines durchdringenden HL-Strahles 6A dargestellt, kann dies etwa durch das Einbringen einer zur Durchdringrichtung angestellten, hier durchgehenden Sprengstoffschicht 45 in einem homogenen oder quasi-homogenen Ziel oder einer Zielkomponenten 44 geschehen. Das vor der pyrotechnischen Schicht 45 liegende Material ist mit 47, das dahinter liegende Material mit 47A bezeichnet. Dadurch wird bei einer HL-Bedrohungen im Falle von Glas- oder glasartigen Werkstoffen der Effekt des Kraterzusammenbruchs mit einer lateralen, durch eine Sprengstoffschicht bewirkten Druckbeaufschlagung (symbolisiert durch die Pfeile 48 bzw. 48A) mit einer entsprechenden Beschleunigung der Zielpartikel aus 47 und 47A gegen den durchdringenden Strahl kombiniert.
Der mit der Geschwindigkeit v auftreffende und mit der Geschwindigkeit u, die in grober Näherung bei den hier eingesetzten Materialien zwischen 50% und 60% der Auftreffgeschwindigkeit v liegt, durchdringende HL-Strahl 6A zündet die schräg eingebrachte Folie 45 im Berührungspunkt 45B. Die Detonationsfront in der Folie breitet sich mit einer Geschwindigkeit aus, die in der Größenordnung der HL-Strahlgeschwindigkeit liegt und durch die Pfeile 45A symbolisiert wird. Damit wird in dem Werkstoff 47 bzw. 47A eine Druckfläche ausreichend schnell aufgebaut, um den durchdringenden Strahl 6A mittels des in Richtung 48 und 48A beschleunigten Zielmaterials in Verbindung mit den Detonationsgasen lateral zu belasten und damit aus der Achse auszulenken.
Diese laterale Beschleunigung innerhalb eines homogenen oder quasi-homogenen Werkstoffs in einem Winkel zur durchgehenden Bedrohung eingebrachten Sprengstoffschicht ist selbstverständlich nicht auf Glas oder glasartige Werkstoffe beschränkt. Damit können auch Materialien eingesetzt werden, die eine gute Wirkung gegen KE- und FK-Bedrohungen besitzen. Auch können die Vorder- und die Rückseite aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Ebenso sind schichtartige Aufbauten denkbar, die neben einer hohen Lateralbelastung durch ein unterschiedliches Material- bzw. Geschwindigkeitsverhalten eine besonders wirkungsvolle instationäre Belastung der Bedrohung bewirken.
Dass der in Figur 12A beschriebene Wirkmechanismus nicht auf Hohlladungen beschränkt bleiben soll, kommt auch in dem in Figur 12B gezeigten Beispiel eines eindringenden Pfeilgeschosses 8 in einen Zielaufbau 49 mit eingebrachten pyrotechnischen Flächen 46 entsprechend Figur 12A zum Ausdruck. Die Anordnung 49 zeigt einen Aufbau, der aus einer Jalousie von begrenzten Sprengstoffflächen 46 besteht. Dies ist ein Beispiel aus der Vielzahl der Möglichkeiten des Einbringens derartiger pyrotechnischer Mittel in eine Schutzschicht bzw. eine Schutzanordnung. Diese kann sowohl aus einem quasi-homogenen Schutzmaterial bestehen oder, wie in Figur 12B beispielhaft dargestellt, aus verschiedenen Schichten unterschiedlicher Werkstoffe oder auch Schutzaufbauten 50, 51 und 52.
Nachdem bisher die grundsätzlichen leistungsmindernden Mechanismen beschrieben wurden, die bei der Gesamtschutzanordnung entsprechend der Erfindung u.a. herangezogen werden, stellen die Figuren 13 - 15 grundsätzliche Möglichkeiten der Optimierung bzw. Auslegung von Komponenten eines erfindungsgemäßen reaktiven (und eingeschränkt auch inert-dynamischen) Schutzaufbaus vor. So zeigt Figur 13 Beispiele für Variationsmöglichkeiten innerhalb des allgemein üblichen Sandwich-Aufbaus bzw. der Auslegung reaktiver oder inert-dynamischer Sandwichs. Dabei stellt die Anordnung 13A entsprechend Figur 3 ein angestelltes Bezugssandwich dar, und die Anordnung 13B repräsentiert die Möglichkeit der Variation des Anstellwinkels. Anordnung 13C zeigt die Möglichkeit der Variation der Sprengstoffdicke oder der Dicke der Beulplatteneinlage. Die Anordnung 13D zeigt ein Beispiel für die Möglichkeit der Variation der Belegungsdicke, und Anordnung 13E steht für asymmetrisch aufgebaute Sandwichs.
Figur 14 zeigt eine Reihe von Kombinationsmöglichkeiten von Werkstoffen für Sandwichbelegungen, wobei Anordnung 14A repräsentativ für symmetrisch ausgelegte metallische Belegungen mittlerer bis hoher Dichten ist. Anordnung 14B steht für asymmetrisch metallische Belegung aus Werkstoffen geringer Dichten. Anordnung 14C zeigt eine Möglichkeit für eine asymmetrische metallische Belegung aus Materialien unterschiedlicher Dichten und Dicken, Anordnung 14D eine asymmetrische metallische und/oder nicht-metallische Belegung unterschiedlicher Strukturen, Dichten und Dicken. Anordnung 14E ist als Beispiel für eine asymmetrische oder auch mehrschichtige Belegung in Verbindung mit einem schichtartigen Sprengstofffolien-Aufbau zu verstehen.
Figur 15 zeigt Beispiele zum Erreichen von gewünschten Zerlegungseigenschaften am Beispiel der vorderen Belegung bzw. reaktive Zerlegungsmechanismen insbesondere unter Berücksichtigung der Verminderung oder Vermeidung der Struktur- und Gefechtsfeldbelastung durch einen erfindungsgemäßen Schutzaufbau. Entsprechende Überlegungen und Ausgestaltungen gelten selbstverständlich auch für rückseitige Belegungen. Hierbei sei darauf hingewiesen, dass es sich bei diesen und bei den folgenden Aufbauten und Mechanismen um Bausteine handelt, die insbesondere in den Schutzzonen A und C von Gesamtschutzanordnungen entsprechend der Erfindung Anwendung finden können.
Anordnung 15A zeigt eine homogene Belegung 53, wobei diese Belegung aus einem beliebigen Material bestehen kann, das lediglich eine ausreichende Beschleunigungsfestigkeit aufweisen muss. Eine derartige Schicht kann selbstverständlich auch aus einzelnen Elementen (Kacheln) zusammengesetzt sein. Die Hauptausbreitungsrichtung wird durch den Pfeil 53A symbolisiert. Anordnung 15B ist mit einer bei dynamischer Belastung delaminierenden vorderen Belegung 54 versehen; die Hauptausbreitungsrichtung wird durch den Pfeil 54A symbolisiert. Anordnung 15C zeigt eine bei dynamischer Belastung fragmentierende vordere Belegung 55. Die entsprechend aufgefächerte Ausbreitung wird durch die beiden Pfeile 55A demonstriert. Anordnung 15D ist mit einer sich bei dynamischer Belastung auflösenden vorderen Belegung 56 versehen, und Anordnungsbeispiel 15E ist mit einer bei dynamischer Belastung zerfallenden/zerstäubenden vorderen Belegung 57 ausgestattet. Die hier breitere Auffächerung der Ausbreitungsrichtungen wird durch die Pfeile 57A symbolisiert.
Figur 16 zeigt Beispiele für eine ein- oder mehrschichtige bzw. mehrteilige Sprengstoffbelegung. Anordnung 16A weist eine stark asymmetrische Folienbelegung auf und Anordnung 16B zeigt einen entsprechenden Aufbau 58 mit doppelter Folienbelegung 59 und 59A, die aufeinander gelegt oder durch eine Schicht 60 getrennt sein können.
Anordnung 16C zeigt eine doppelte Folienbestückung 62 und 63 im vorderen und hinteren Bereich des Schutzaufbaus 61. Die Zwischenschicht 64 kann wiederum aus einem homogenen Material, aus Werkstoffen mit besonderen Eigenschaften (endballistische Wirkung, Dämpfung) oder einer Struktur bestehen. Selbstverständlich kann die Schicht 64 auch aus einer mehrstufigen Anordnung bestehen oder aus Materialien mit Einschlüssen hergestellt sein. Zum Erreichen einer hybriden Schutzleitung sollte diese Schicht 64 vorteilhaft auch eine hohe Effizienz gegen FK- und KE-Bedrohungen aufweisen. Diese grundsätzlichen Anordnungen finden sich in der Gesamtschutzanordnung entsprechend der Erfindung in den Zonen A und C wieder. Dabei können die einzelnen Module auch mit Trennfugen / Zwischenstegen zur Vermeidung einer durchlaufenden Detonation versehen sein.
Die anhand der bisherigen Figuren erläuterten, sowohl die Schichten A, C und auch B betreffenden technischen Einzelheiten zum Aufbau und zur Wirkungsweise einzelner Schutzstrukturen oder Schutzkomponenten stellen die wesentlichen Grundbausteine für eine Gesamtschutzanordnung entsprechend der Erfindung dar. In den folgenden Figuren werden die der eingangs dargelegten Aufgabenstellung der Erfindung entsprechenden Lösungen für den Aufbau einer hybriden polyvalenten Gesamtschutzanordnung als grundsätzliche Beispiele für derartige Aufbauten näher erläutert.
So zeigt Figur 17 Ausführungsbeispiele für die Grundstruktur der Gesamtschutzanordnung entsprechend den Figuren 1A und 1B. Hier sind Modifikationen der reaktiven Schutzzone A (3) im Sinne eines vorderen reaktiven Schutzmoduls dargestellt. Aufgezeigt werden unterschiedliche Möglichkeiten des Einbringens der pyrotechnischen Einrichtung (in erster Linie Sprengstofffolien mit und ohne Belegungen) entsprechend den Figuren 1A und 1B im vorderen, mittleren oder hinteren Bereich der Zone A. Diese Zone kann auch in vertikaler Richtung mehrteilig / mehrschichtig aufgebaut sein (vgl. z.B. Figuren 4B, 16B und 16C).
In Figur 17A ist die pyrotechnische Schicht 66 zwischen den Schutzkomponenten 65 und 67 eingebracht, wobei 65 das nach außen/bedrohungsseitig zu beschleunigende Schutzmodul, 67 das strukturseitig wirkende Schutzmodul bzw. die Belegung von Schutzzone A darstellt. In dem Aufbau von Figur 17B (oberer Teil) liegt die pyrotechnische Fläche 68 unmittelbar vor der Schutzzone B. Dadurch wird eine möglichst dicke Schicht 65 gegen die Bedrohung beschleunigt. Außerdem wird ein Höchstmaß an Sprengstoffenergie der nachfolgenden Zone B mitgeteilt. Im unteren Teil des Aufbaus 17B wird ein Beispiel gezeigt, bei dem vor der Sprengstofffolie mehrere Platten mit oder ohne Zwischenraum liegen. In Aufbau 17C ist entsprechend Figur 12A die pyrotechnische Fläche schräg in A eingebettet. In Aufbau 17D ist ein Beispiel für die Schutzzone A entsprechend Anordnung 17C dargestellt, wobei sich die Schutzzone A bzw. das äußere reaktive Schutzmodul 3 hier aus mehreren, übereinander gestaffelten Einzelschutzmodulen 73 mit schräg eingelegten Sprengstofffolien 69A zusammensetzt.
Vergleichbare Überlegungen gelten auch für den Aufbau der Schutzzone C (selbstverständlich bei gespiegelten Aufbauten) für den Fall, dass diese ebenfalls reaktiv ausgelegt werden soll (angedeutet durch den gestrichelten Pfeil).
Figur 18 enthält, entsprechend Figur 17 für die Schutzzone A (und in übertragenem Sinn auch auf die Schutzzone C), Ausführungsbeispiele für die Grundstruktur der Gesamtschutzanordnung entsprechend den Figuren 1A und 1B. Es handelt sich um Modifikationen der inerten oder inert-dynamischen Schutzzone B, die in erster Linie für die Abwehr von KE- und FK-Bedrohungen ausgelegt ist. Als einfachste Variante zeigt Aufbau 18A eine massive Platte bzw. eine homogene Struktur 71 aus einem metallischen oder nicht-metallischen Material oder aus einem quasi-homogenen Werkstoffgemisch mit oder ohne Einschlüsse, Einlagen oder eingebettete Körper. In Aufbau 18B ist das KE-Schutzmodul 4 (B) als dreischichtiger (zwei- oder mehrschichtiger) Aufbau 75 beliebiger Zusammensetzung ausgebildet. Hierbei kann es sich um einen losen oder festen Verbund metallischer und/oder nicht-metallischer Materialien handeln. Aufbau 18C zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schutzzone B. Hier ist eine Jalousie 76 aus Beulanordnungen dargestellt, die jeweils einen inert-dynamisch wirksamen Schichtaufbau aus metallischen und/oder nicht-metallischen Werkstoffen aufweisen. In Aufbau 18D ist dieses Konstruktionsprinzip noch erweitert, indem zwei Beulplatten-Jalousien 76A und 76B gegenständiger Anordnung bzw. unterschiedlicher Winkelanstellung als KE- und HL-wirksames Schutzmodul 77 zum Einsatz kommen (vgl. Figur 8/8C). Die Beulplatten-Jalousien können in Tiefe, Anordnung, Anstellwinkel, Aufbau und Anzahl der Beulbleche variieren. Selbstverständlich sind alle bisherigen und die noch zu zeigenden Auslegungsbeispiele und Kombinationen auf Strukturen entsprechend Figur 1B anzuwenden.
Es ist davon auszugehen, dass bei der Anwendung von Beulblech-Jalousien in der Mitte der Gesamtschutzanordnung und bei entsprechender Schutzauslegung eine Winkeländerung der Beulplatten während des Eindringens des durch die vordere, reaktive Komponente verzögerten bzw. vorgestörten Projektils erfolgt. Dadurch wird ein zusätzlicher Ablenkungseffekt erzeugt, der insbesondere bei längeren Projektilen (Pfeilgeschossen, mittlere und hintere Teile des Hohlladungsstrahls) eine Ablenkung oder eine erhöhte Zerstörung (Erosion) zur Folge hat.
Figur 19 veranschaulicht anhand weiterer prinzipieller Gestaltungs- bzw. Aufbaumöglichkeiten den praktisch unbegrenzten Spielraum bei der Auslegung einer Gesamtschutzanordnung entsprechend der Erfindung. Dargestellt sind am Beispiel der Schutzzone B Modifikationen, die auch die äußere Gestaltung bzw. den Aufbau der Schutzzone B betreffen. Grundsätzlich steht dieser Aufbau für Anordnungen mit gemischten Anstellwinkeln. Anordnung 19A zeigt ein Beispiel für die Ausgestaltung der inneren Schutzzone B der Gesamtschutzanordnung entsprechend den Figuren 1A und 1B mit einer Anordnung aus hier vier parallelen Beulblech-Anordnungen 80 im vorderen Bereich der Schutzzone A.
In Aufbau 19B erfolgt der Beulplattenschutz mittels einer jalousieartigen Anordnung 82, wobei sich im hinteren Bereich der Schutzzone B eine weitere Schutzfläche 83 befinden kann, die z.B. auch dämpfende Funktionen zur Verminderung von Strukturbelastungen besitzen kann. Weiterhin kann diese Schicht einen verzögernden Effekt auf den eventuell reaktiven Vorgang in der Schutzzone C bewirken. Durch einen verzögerten bzw. zeitlich gestaffelten Ablauf des reaktiven Vorgangs in der Gesamtschutzanordnung kann die Schutzleistung erheblich gesteigert werden. Eine derartige zeitliche Steuerung der Auslösung reaktiver Komponenten erfolgt zum Beispiel direkt über die durchdringende Bedrohung. Es ist aber auch denkbar, dass ein getrenntes Ansteuern vorgesehen wird. Insbesondere bei KE-Bedrohungen ist diese Möglichkeit interessant, weil hier ein Zünden der Sprengfolie durch die Bedrohung nicht immer sichergestellt ist. In Aufbau 19C ist eine flächige Beulplatten-Anordnung 84 entsprechend Fig. 19A im vorderen Bereich der Schutzzone B mit einer Beulblech-Jalousie 82 im hinteren Bereich von B kombiniert.
Aufbau 19D zeigt ein Beispiel für eine Ausführungsform der Zone B mit einem zwischen einer vorderen, hier zweischichtigen Beulplatten-Anordnung 86 und einer hinteren Beulblech-Jalousie 85 eingebrachten Behälter 88. Dieser kann mit einem fließ- oder rieselfähigen Medium 89 gefüllt sein. Die Befüll- und Entleereinrichtung 90 ist ebenfalls schematisiert eingezeichnet. Zwischen der Schutzkomponenten 86 und dem Behälter 89 befindet sich ein Zwischenraum 87, damit des hintere Beulblech / die hintere beschleunigte Platte einen ausreichenden Bewegungsspielraum besitzt. Derartige Behälter oder Tanks 88 können selbstverständlich eine nahezu beliebige Form besitzen und die Schutzzone B teilweise oder ganz ausfüllen. Weiterhin kann 88 durchgehend einteilig ausgeführt sein oder aus einer Batterie von Behältern / Tanks bestehen, die ihrerseits wieder als abgeschlossene, bewegliche oder fest installierte Einheit ausgeführt sein können.
Es ist grundsätzlich auch eine Kombination von Beulblech-Sandwichs mit reaktiven Sandwichs denkbar. Dies wäre auch ein Beispiel für die Kombination der Schutzzonen A und B und evt. noch C, indem die beiden Sandwich-Varianten abwechselnd oder gemischt in Variante 19A oder 19B eingebracht werden. Auf diese Weise kann z.B. auch eine Beulblech-Jalousie reaktiv/inert/inert-dynamisch gemischt werden, um eine Schutzkomponente mit relativ geringer Sprengstoffmasse, guter Dämpfung der beschleunigten Elemente und geringer Bautiefe zu realisieren. Der Zwischenraum zwischen den einzelnen Sandwichs kann dabei entweder mit Luft gefüllt sein oder einem Medium, welches zwar gute Dämpfungs- und auch bestimmte mechanische Eigenschaften z.B. zum Aufbau eines eigenstabilen Körpers bildet, die Bewegung der reaktiven oder inert-dynamischen Teile jedoch nicht behindert.
Figur 20 zeigt zwei hybride polyvalente Panzerungen 91 und 95 als Modifikationen der Gesamtschutzanordnung entsprechend den Figuren 1A und 1B, bei denen die Schutzmodule schräg / abgewinkelt angeordnet sind oder nicht alle oben genannten Schutzzonen in klarer Ausprägung enthalten. Die Darstellung in Figur 20A ist dabei repräsentativ für eine Konstellation aus Schutzzonen beliebiger Formausprägung und in beliebiger Kombination (in diesem Fall ohne eine Schutzzone C) 91. In der Darstellung wird der Abstand der Schutzzone B als hintere Schutzzone (vornehmlich zur KE-Abwehr) von der Fahrzeugwand 2 durch eine Befestigung / Montageeinrichtung 93 als Abstandhalter wahrgenommen, wobei auch eine im Winkel variierbare Montage denkbar ist. Dies kann z.B. durch eine in Punkt 93A angebrachte Dreheinrichtung realisiert werden. Die Einrichtung 93 müsste dann mit einer Arretierung für 91 versehen sein. Die vordere Schutzzone 92 (Zone A), in diesem Fall aus antiparallelen Begrenzungsflächen gebildet, dient insbesondere der HL- und FK-Abwehr und ist daher in erster Linie (aber nicht zwingend) als reaktive Einheit zu verstehen. Durch den Verzicht auf eine dritte Schutzzone bzw. durch das Einbringen eines Zwischenraums an dieser Position kann bei modularem Aufbau des Gesamtschutzes ggf. die Bautiefe und das Flächengewicht der Gesamtschutzanordnung verringert und ein der Bedrohung angepasstes Schutzverhalten/Schutzpotential geschaffen werden.
Entsprechende Überlegungen gelten für die Schutzzone C der Gesamtschutzanordnung 95 in Figur 20B, bei der der Fahrzeugstruktur 2 (Zone D) die Schutzzonen 96 als erste bedrohungsseitige Zone (reaktiver HL-Schutz in Kombination mit inertem bzw. inert-dynamischen KE-Schutz, Schutzzone A/B) und 97 als der Zone A/B folgende Schutzzone C mit an der Fahrzeugstruktur anliegender Rückwand und abgewinkelter Vorderseite (reaktiver, inerter oder inert-dynamischer Schutz) vorgeschaltet sind.
Die Beispiele in den Figuren 17 - 20 dienten der Erläuterung grundsätzlicher Ausgestaltungsmöglichkeiten der unterschiedlichen Schutzzonen von Gesamtschutzanordnungen entsprechend der Erfindung. In Ergänzung hierzu und auch zum Beleg für die nahezu uneingeschränkten Gestaltungsmöglichkeiten der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Aufbauten wird in den Figuren 21 - 26 eine Reihe weiterer technischer Varianten in Verbindung mit konstruktiven Variationsmöglichkeiten auf gezeigt.
So zeigt Figur 21 eine hybride polyvalente reaktive Gesamtschutzanordnung 98, bei der die innere Schutzzone B ebenfalls als reaktives, insbesondere auch KE-wirksames, Modul 99, ausgebildet ist. Es besteht aus einem inert auch allein hochwirksamen Material bzw. einem glasartigen Stoff mit dem Effekt eines Kraterzusammenbruchs mit abgewinkelten hinteren Flächen und anschließender pyrotechnischer Einrichtung 101 bzw. 101A und dem beschleunigten Element 102 bzw. 102A vor einem Hohlraum 103 als Dissipationszone (vgl. Figuren 12A und 17/17C). Das Modul 99 ist bei diesem Beispiel in zwei Komponenten mit dazwischen liegender Dämpfung 100 unterteilt. Die Schutzzone C ist als Dämpfungsschicht mit einer stegartigen Struktur 104, z.B. einer Blechstruktur oder auch einer gefalteten Beulblechanordnung, ausgebildet. Diese Struktur soll eine puffernde oder Energie umsetzende bzw. verzehrende (absorbierende) Eigenschaften besitzen.
Das Prinzip der hier dargestellten Gesamtschutzanordnungen eignet sich, wie bereits erwähnt, in besonderer Weise zur Adaption an oder in vorgegebene Strukturen bzw. Fahrzeugoberflächen, um deren Schutzleistung sicherzustellen oder ihren Schutz gegen weitere Bedrohungen zu ergänzen. So setzt sich bei Figur 22 die vordere Schutzzone A der reaktiven hybriden Gesamtschutz-Anordnung 105 entsprechend den Figuren 1A und 1B aus inerten Vorpanzerungs-Modulen 107 mit nachfolgenden reaktiven Sandwichs 106 zusammen. Zwischen 106 und 107 befindet sich ein Freiraum, um der vorderen beschleunigten Komponenten von 106 einen entsprechenden Bewegungsspielraum zu sichern. Diese Schutzkomponenten werden von einem Tragsystem bzw. einer Aufhängevorrichtung 108 in Position gehalten oder bei Bedarf an der rückwärtigen Komponente 109 angebracht. Die Schutzzonen B, C und D sind bei diesem Beispiel in einer Schutzkomponenten 109 zusammengefasst. Diese ist so auszulegen bzw. aus einem derartigen Material zu wählen, dass in Verbindung mit der vorderen Komponenten ein ausreichender Gesamtschutz gewährleistet ist.
Gesamtschutzanordnungen entsprechend der Erfindung eignen sich auch für reaktive Komponenten, welche zur Zündung eine Hilfseinrichtung (z.B. mittels Fremdzündung) benötigen. Eine Auslösung der reaktiven Komponenten kann im einfachsten Fall durch eingebrachte Auslösefolien oder Auslösegitter erfolgen, bei aufwendigeren Lösungen mittels Detektoren für einen gesteuerten oder in der höchsten Ausbaustufe programmgesteuerten Einsatz.
So zeigt Figur 23 ein Beispiel für eine hybride polyvalente Gesamtschutzanordnung 110, bei der die Zone A auf der Vorderseite oder ihrer Rückseite mit Einrichtungen zur Fremdzündung der folgenden Sprengstofffolien versehen ist. Damit kann sowohl eine reaktive Komponente der Zone A als auch, wie an dem vorliegenden Beispiel aufgezeigt, eine (eventuell weitere) reaktive Einrichtung der Zone B (oder auch C) gesteuert werden. Das vorgeschalteten Auslöse(Kontakt)-Gitter 111 oder die auf der Rückseite von A angebrachten Einzelgitter (bei modularer Bauweise der Zone B) dient der Initiierung der Sprengstofffolien 116 (getrennt oder gruppiert) mit vorgeschalteter beschleunigter Schicht 115. Die Schutzzone B aus einem auch KE-wirksamen Schutzmaterial 99 weist eine schräge Frontfläche auf, sodass ein Abstand als Störraum / Dissipationszone zwischen den Zonen A und B eingeschlossen wird. In der Darstellung befindet sich zwischen dem Schutzmaterial 99 und der hinteren Schutzzone D eine Dämpfung 117. Daran schießt sich eine kombinierte Schutzzone C/D an.
Das Auslösen der reaktiven Komponenten kann auch mittels eines Nahsensors 112 und/oder einer Signalleitung 109A erfolgen, die ggf. verzögerte Signale an eine modulare Auslösevorrichtung 113 oder eine Zündeinrichtung 114 sendet. Die Schutzzone A kann auch als inerte Vorpanzerung bzw. vorgelagerte Schicht ausgebildet sein.
In Figur 24 ist eine Gesamtschutzanordnung 118 entsprechend den Figuren 1A und 1B mit reaktiver, zerlegender Schutzzone A, ausgelegt als reaktives Sandwich, dargestellt, bei der der Wirksamkeit einer nachfolgenden erweiterten Dissipationszone Rechnung getragen wird. Der durch die pyrotechnische Einrichtung / Sprengstofffolie 116 beschleunigten vorderen Schicht 119 folgt eine delaminierende und/oder fragmentierende innere Belegung 120 innerhalb der Schutzzone A, sodass sich die in Figur 5 und Figur 6 dargestellten Mechanismen bezüglich der Schutzleistung ergänzen, während das Projektil in die Dissipationszone 121 eintritt. Für diese ist eine Schicht 122 zur Unterstützung oder Zerlegung / Ablenkung und zur Dämpfung eingebracht. Als Restwirkungszone vor der tragenden Struktur 2 ist in diesem Fall eine Beuljalousie 123 vorgesehen.
Das Prinzip eines modularen Aufbaus, auch in Verbindung mit einer erweiterten Dissipationszone wird u.a. auch in Figur 25 verfolgt. Es handelt sich hierbei um eine hybride polyvalente Gesamtschutzanordnung 124 in vollständig aufgelöster Bauweise. So enthält diese Schutzanordnung 124 die Möglichkeit der Abstanderweiterung / Einstellung mittels eines Schiebemechanismus 125 für die vorderen Schutzmodule 126 und 127 (die inert oder inert-dynamisch ausgebildet sein können) in einer kastenartigen Vorrichtung 131. Die Verschieberichtung wird durch die Pfeile 128 dargestellt. Die kasten- oder rahmenartige Tragstruktur ergibt zudem eine weitere Möglichkeit der Abstandsänderung innerhalb der Schutzvorrichtung, die durch die Pfeile 129 angedeutet wird. An die Schutzkomponenten 126 und 127 schließt sich als Dissipationszone ein sich entsprechend veränderlicher Freiraum 130 an. Die gesamte Schutzanordnung kann zudem als modularer Vorbau ausgebildet sein, indem sie an den Befestigungselementen 132 erst bei Bedarf montiert wird.
Über einen möglichst langen Zeitraum tragfähige Schutzkonzepte, insbesondere bei leichteren oder leichten gepanzerten Fahrzeugen, müssen nicht nur ein möglichst breites Spektrum denkbarer Bedrohungen abfangen, sondern auch ein Höchstmaß an Flexibilität und Nachrüstmöglichkeiten aufweisen. Ein Lösungsansatz zur Erfüllung dieser Forderungen besteht darin, die Fahrzeuge nur im Falle eines bevorstehenden Einsatzes z.B. reaktiv zu bestücken. Dieses Prinzip kann auch auf massereiche Panzerungskomponenten ausgedehnt werden, um die Schutzmasse eines Fahrzeugs außerhalb der Einsatzzeiten gravierend zu senken. Auch für den Transport, insbesondere den Lufttransport, kann dies sehr vorteilhaft sein. Bei begrenzter Bautiefe ist es bei einer Reihe hier gezeigter Beispiele möglich, die hintere Schutzzone C mit der fahrzeugseitigen Zone D zu kombinieren (vgl. z.B. Figuren 7, 8, 10-12, 22-23). Eine modulare, aufgelöste Form des Einsatzes von Schutzkomponenten entsprechend der Erfindung ermöglicht aber auch eine rasche Anpassung an sich ändernde Schutzanforderungen oder neue Technologien.
So zeigt Figur 26 eine Anordnung 133 entsprechend den Figuren 1A und 1B mit einschiebbaren / auswechselbaren Modulen als weitere grundsätzliche konzeptionelle Ausführungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Gesamtschutzanordnung. Die Schutzzone C ist hier als tragende Struktur 140 für die Schutzzonen A, B und D ausgebildet, die in diesem Beispiel durch eine modulare reaktive Vorpanzerung (Schutzzone A) und eine nachfolgenden Beulblechjalousie (Schutzzone B) gebildet werden. In der Darstellung ist die Panzerung mit Aufnahmefächern bzw. Trennwänden / Einschüben 136, 137 und 139 für die einzelnen Schutzmodule versehen. Diese bestehen z.B. aus einer vorderen, reaktiven Zone 134 mit den reaktiven Modulen 134A, einem als inert-dynamischen Modul (z.B. einer Beulblechjalousie) ausgelegten Einschub 138 und einer hinteren Restleistungszone 141. Die reaktiven Module 134A können zusätzlich durch Dämpfungsschichten 135 voneinander getrennt sein. Selbstverständlich ist die Kombination dieser Elemente entsprechend dem Einsatzszenario variabel. Derartige Anordnungen gestatten es, in den ganz überwiegenden Zeiten, bei denen das Fahrzeug nicht mit reaktiven oder auch massereichen Modulen bestückt sein muss, im Verhältnis zum Schutzniveau extrem leichte Strukturen zu ermöglichen. Dieses Konzept bietet auch die Möglichkeit, auf ein veränderliches Bedrohungsspektrum mit entsprechenden Modulen zu reagieren. Dabei sind nur die Schutzmodule einzusetzen, die für die Realisierung eines Schutzniveaus oder die Erfüllung einer bestimmten Mission benötigt werden.
BEZUGSZEICHENLISTE
1A
hybride polyvalente Gesamtschutzanordnung mit vornehmlich vertikalen Zonen
1B
hybride polyvalente Gesamtschutzanordnung mit abgewinkelten Zonen
1C
hybride polyvalente Gesamtschutzanordnung mit teilweise abgewinkelten Zonen
2
Fahrzeug / Objektwand / Restwirkungszone
3
vordere (reaktive) Schutzzone
4
innere Schutzzone (inert, inert-dynamisch, reaktiv)
5
hintere Schutzzone (inert, inert-dynamisch oder reaktiv)
6
Hohlladungsbedrohung (HL)
6A
HL-Strahl
7
Bedrohung durch projektilbildende Ladungen (FK)
7A
P-Ladungs-Projektil
8
Bedrohung durch aerodynamisch stabilisierte Wuchtgeschosse (APFSDS)
8A
in Beulanordnung 30 abgelenktes Geschoss 8 nach Lateralbeschleunigung durch 14
8B
ungestörtes Restprojektil
8C
zerstörter / abgelenkter Teil von 8 nach Durchdringen von 15
8D
an 15 abgelenktes Geschoss 8
8E
in 28/29 abgelenktes Geschoss
9
Bedrohung durch drallstabilisierte Wuchtgeschosse (AP, APDS)
9A
durch 14 abgelenktes (zerstörtes) Kerngeschoss
9B
durch 15 abgelenktes (zerstörtes) Kerngeschoss
10
Bedrohung durch Splitter
11
Seitenansicht eines Fahrzeugs mit schutzrelevanten Flächen
12
Ansicht von oben eines Fahrzeugs mit schutzrelevanten Flächen
13
reaktives Sandwich
13A
ursprüngliche Position von 13
14
vordere Schutzkomponente von 13
15
hintere Schutzkomponente von 13
16
pyrotechnische Belegung / Sprengstoff / Sprengstofffolie
17
Bewegungsrichtung von 14
18
Bewegungsrichtung von 15
19
beschleunigte Platten
20
tragende Schutzstruktur
21
vorgelagertes reaktives Sandwich entsprechend 13
21 A
vorderes Sandwich einer 20 vorgelagerten Tandem-Reaktivanordnung
21 B
hinteres Sandwich einer 20 vorgelagerten Tandem-Reaktivanordnung
21 C
hinter 20 angeordnetes Reaktiv-Sandwich
22
vorderes aufgelegtes / in 20 integriertes reaktives Sandwich
22A
hinteres aufgelegtes / in 20 integriertes reaktives Sandwich
23
Verbindungsschicht / Befestigungsschicht / Dämpfungsschicht / Abstandhalter
24
Wirkpfeil der Lateralstörung durch 14
24A
Wirkpfeil der Lateralstörung bei mitlaufender Platte 15
25
Stößel von 6A
26
ungestörte Strahlspitze
27
abgelenkter mittlerer Strahlteil von 6A bei gegenläufiger Platte 14
27A
abgelenkter Strahlteil bei 15
27B
in 38A abgelenkter Strahlteil
28
Beulplattenanordnung mit abgelenktem Geschoss 8E
29
vordere Wirkkomponente von 28
30
hintere Wirkkomponente von 28
31
Beuleinlage
32
durch 31 beschleunigter Kraterrand von 29
33
durch 31 beschleunigter Kraterrand von 30
34
laterale Störkraft von 32 symbolisierender Pfeil
34A
laterale Störkraft von 33 symbolisierender Pfeil
35
Beulblech-Jalousie aus zwei Sandwichs 21
36
von 6A erzeugter Krater
36A
zusammenbrechender Krater
36B
Krater bei Eindringen einer P-Ladung
36C
Krater bei Eindringen einer KE-Bedrohung
37
den Krater 36 umgebendes Druckfeld in 38
38
quasi halbunendlicher glasartiger Werkstoff
38A
glasartiger Werkstoff begrenzter Dicke
38B
durch 43 rückseitig gestützte Komponente 38A
39
Druckfeldgrenze
39A
Ausbreitungsrichtung der Druckfeldgrenze 39
40
Implosionsdruck symbolisierende Pfeile
41
Ausbreitungsrichtung des ausbrechenden Kratermaterials
42
Zielaufbau, gebildet aus einem glasartigen Werkstoff 38A mit Abstützung 43
43
Stützschicht
44
Festkörper-Modul mit schräg eingebrachter pyrotechnischer Fläche
45
Sprengstoffschicht / Detonationsfolie in 44
45A
Ausbreitungspfeil für Detonationsfront in 45
45B
Berührungspunkt zwischen 6A und 45
46
Sprengstofffolien-Elemente entsprechend 45
47
quasi homogenes Zielmaterial vor Sprengstoffschicht 45
47A
quasi homogenes Zielmaterial hinter Sprengstoffschicht 45
48
Wirkpfeil für laterale Bedrohungsbelastung durch 45 in Kombination mit 47
48A
Wirkpfeil für laterale Bedrohungsbelastung durch 45 in Kombination mit 47A
49
Beispiel für mehrschichtigen Aufbau mit integriertem Modul entsprechend 44
50
jalousieartige Sprengstoffelemente in 49
51
50 vorgelagerte Schutzfläche
52
50 nachfolgende Schutzfläche
53
vordere Komponente eines reaktiven Sonderaufbaus
53A
Hauptausbreitungsrichtung von 53
54
delaminierende vordere Komponente eines reaktiven Sonderaufbaus
54A
Ausbreitungsrichtung von 54
55
fragmentierende vordere Belegung eines reaktiven Sonderaufbaus
55A
Ausbreitungsrichtung von 55
56
sich auflösende vordere Belegung eines reaktiven Sonderaufbaus
56A
Ausbreitungsrichtung von 56
57
zerstäubende vordere Belegung eines reaktiven Sonderaufbaus
57A
Ausbreitungsrichtung von 57
58
Schutzanordnung mit doppelter Sprengfolie
59
vordere Sprengfolie in 58
59A
hintere Sprengfolie in 58
60
Trennschicht zwischen 59 und 59A
61
Schutzaufbau mit zwei Sprengfolien und dicker Zwischenschicht 64
62
vordere Sprengfolie in 61
63
hintere Sprengfolie in 61
64
Zwischenschicht zwischen 62 und 63
65
gegen die Bedrohung beschleunigtes Schutzmodul von 3
66
Sprengfolie
67
fahrzeugseitig / in Richtung 4 und/oder 5 beschleunigte Komponente
68
an 4 anliegende Sprengfolie / innen angeordnete Sprengfolie von 3
69
schräg angeordnete Sprengfolie in 3
69A
schräg angeordnete Sprengfolie bei modularer Bauweise
70
69 vorgelagertes Material von 3
71
hintere Belegung von 69
72
modularer Aufbau von 3
73
einzelne, übereinander angeordnete Module von 72
74
inertes Schutzmodul (Platte)
75
4 als mehrschichtiges inertes KE-Schutzmodul
76
4 als Beulblech-Jalousie
76A
vordere Beulblechjalousie von 77
76B
hintere Beulblechjalousie von 77
77
4 als zwei gegenläufig / gegenständig angeordnete Beulblech-Jalousien
78
Trennfläche zwischen 76A und 76B
79
inneres Schutzmodul in Anordnung 1C mit nicht parallelen Außenflächen
80
mehrstufiger (hier vierstufiger) Beulplattenbereich in 79
81
Hohlraum in 79
82
Jalousie aus Beulplatten in 79
83
hinteres Schutzmodul/Dämpfungsvorrichtung/Dissipationszone in 79
84
vorderer, dreistufiger Beulplattenbereich in 79
85
hintere Beulplattenjalousie in 79
86
zweistufiger vorderer Beulplattenbereich in 79
87
Zwischenraum zwischen 86 und 88
88
Innenbehälter, Tank
89
Liquid, rieselfähige Füllung
90
Befüll / Entleereinrichtung
91
hybride polyvalente Reaktivpanzerung, abgewinkelt angeordnete Schutzmodule beliebiger Formausprägung und Kombination (hier ohne Schutzzone C)
92
vorderes Schutzmodul / Schutzzone von 91, mit nicht parallelen Flächen
93
Befestigungsvorrichtung für 91
93A
Drehpunkt / Drehachse / bewegliche Befestigung
94
Hohlraum
95
hybride polyvalente Reaktivpanzerung mit abgewinkelt angeordneten Schutzmodulen beliebiger Formgebung und Kombination (hier ohne Schutzzone A)
96
kombinierte Schutzzone A/B in 95
97
Schutzzone C in 95
98
Gesamtschutz-Anordnung mit reaktiver Zone B und Zone C als Dämpfung
99
Hohlladungen, Flachkegelladungen und KE-Geschosse abwehrendes Material
100
Trennfläche, Schockdämpfungsschicht zwischen 99 und 99A
101
Sprengstofffolie
101A
Sprengstofffolie
102
Blech / beschleunigte Schicht
102A
Blech / beschleunigte Schicht
103
Freiraum hinter reaktiver Komponente
104
gefaltete Blechstruktur / Beulblechanordnung / Dämpfungszone
104A
Kassette für 104
105
Beispiel für eine hybride polyvalente reaktive Gesamtschutz-Anordnung mit modularer Schutzzone A und inerter Vorpanzerung sowie einer kombinierten Schutzzone B/C/D
106
reaktives Sandwich in 105
107
Vorpanzerung
108
Befestigung / Aufhängevorrichtung
109
B/C/D repräsentierende Schutzplatte
109A
Zündleitung / Signalleitung
110
Gesamtschutzanordnung mit Auslösevorrichtung für die reaktive Komponente und einfacher (A) / doppelter reaktiver Anordnung (A und B)
111
Auslöse- / Kontaktgitter
112
Nahsensor
113
modulare Auslösevorrichtung
114
Zündeinrichtung
115
Blech / beschleunigte Schicht
116
Sprengstofffolie
117
Dämpfungsschicht
118
Beispiel für eine hybride polyvalente reaktive Gesamtschutzanordnung mit reaktiver Vorstufe, mittlerem Schutzblech und Abfangstruktur / Beulblech-Jalousie
119
zerlegende / delaminierende / fragmentierende vordere Abdeckung
120
zerlegende / delaminierende / fragmentierende hintere Abdeckung
121
Hohlraum
122
in 121 eingebrachte Schutz / Dämpfungsschicht
123
Trennfläche bei adaptierbaren Schutzzonen
124
Beispiel für eine hybride polyvalente reaktive Gesamtschutzanordnung mit verschiebbaren Zonen / Komponenten und lösbarer, verschiebbarer Montagevorrichtung
125
Verschiebe- / Haltevorrichtung für die reaktiven oder inerten bzw. inert-dynamischen Komponenten 126 und 127
126
vordere Schutzkomponente von 124
127
innere Schutzkomponente von 124
128
Bewegungsrichtung von 125
129
Bewegungsrichtung der Einzelkomponenten 126 und 127 in 125
130
veränderlicher Freiraum
131
Kasten / Rahmen für 125 oder 126 bzw. 127
132
Befestigungsvorrichtung
133
Gesamtschutz mit Einschubvorrichtungen (Boxen) für die Schutzkomponenten und innen liegender Tragstruktur 140
134
reaktive Zone
134A
reaktives Modul vor 134
135
Trenn- bzw. Dämpfungsschicht
136
vordere Kammer / Box / Montageeinrichtung für 134A
137
Trennwand
138
Einschub, z.B. gebildet aus einer Beulblech-Jalousie
139
Kammer / Box / Montageeinrichtung für 141
140
Tragstruktur für 133
141
Einschub für 139

Claims (52)

1. Gesamtschutzanordnung (1A, 1B, 1C) gegen Bedrohungen (6-10), wie Hohlladungen, Flachkegelladungen, Wuchtgeschosse und Splitter, die an einer zu schützenden Struktur (2) aufgebracht oder in diese integriert werden kann,
wobei die Gesamtschutzanordnung (1A, 1B, 1C) aus einem vom Auftreffwinkel der Bedrohung weitgehend unabhängigen Schichtaufbau besteht, der eine innere inerte oder inert-dynamische Schutzzone (4) gegen KE-Bedrohungen und eine vordere reaktive Schutzzone (3) gegen HL-Bedrohungen auf der der zu schützenden Struktur (2) abgewandten Seite der inneren Schutzzone (4) mit einem pyrotechnischen Schutzmechanismus (16) aufweist, wobei sich die vordere Schutzzone (3) auf der inneren Schutzzone (4) abstützt und mit dieser gegen die Bedrohungen zusammen wirkt.
2. Gesamtschutzanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der Schichtaufbau der Gesamtschutzanordnung ferner eine hintere Schutzzone (5) auf der der zu schützenden Struktur (2) zugewandten Seite der inneren Schutzzone (4) aufweist, wobei die hintere Schutzzone (5) als reaktive Schutzzone oder als inerte oder inert-dynamische Schutzzone ausgebildet ist.
3. Gesamtschutzanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzzonen (3, 4, 5) hintereinander geschaltet sind oder zumindest teilweise gleichzeitig wirken.
4. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtschutzanordnung wenigstens teilweise in die Umhüllung der zu schützenden Struktur (2) integriert oder wenigstens teilweise lösbar mit dieser verbunden ist.
5. Schutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzzonen (3, 4, 5) der Gesamtschutzanordnung parallel oder in einem Winkel zur Oberfläche bzw. Wand der zu schützenden Struktur (2) angeordnet sind.
6. Schutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzzonen (3, 4, 5) ganz oder teilweise fest oder lösbar miteinander verbunden sind.
7. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtschutzanordnung Teil einer Schutzfläche bzw. einer tragenden Struktur ist.
8. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die innere Schutzzone (4) eine massive/homogene Platte, ein Sandwich oder eine Beulplattenanordnung darstellt.
9. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der vorderen Schutzzone (3) und der inneren Schutzzone (4) eine Zwischenschicht mit energiekompensierender Wirkung vorgesehen ist.
10. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die innere Schutzzone (4) aus einer Struktur besteht, die eine oder mehrere zur Oberfläche parallele / nicht-parallele, ein- oder mehrteilige pyrotechnische Schicht(en) / Sprengstofffolie(n) enthält.
11. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die innere Schutzzone (4) einen Zwischenraum (87) enthält, in dem reaktiv gegeneinander beschleunigte Elemente zusammentreffen.
12. Gesamtschutzanordnung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (87) in der inneren Schutzzone mit dämpfenden Materialien / Elementen / Strukturteilen gefüllt ist.
13. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzzonen (3, 4, 5) modular aufgebaut sind.
14. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzzonen (3, 4, 5) gemischt aufgebaut sind.
15. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Gesamtschutzanordnung oder Teile davon beweglich sind.
16. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzzonen (3, 4, 5) ineinander übergreifen.
17. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, dass die in die vordere und/oder hintere reaktive Schutzzone (3, 5) eingebrachten pyrotechnischen Schutzmechanismen schräg angeordnete Sprengstofffolien oder -schichten (69, 69A) sind.
18. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, dass die pyrotechnischen Schutzmechanismen der vorderen und/oder hinteren reaktiven Schutzzone (3, 5) Sprengstofffolien oder -schichten sind, die ein- oder beidseitig mit einer metallischen oder nicht-metallischen Schicht belegt sind.
19. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, dass der pyrotechnische Schutzmechanismus durch die auftreffende bzw. durchdringende Bedrohung (6-10) gezündet wird.
20. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, dass der pyrotechnische Schutzmechanismus über eine Zündeinrichtung (114), einen Kontakt, ein Auslösegitter (111) oder einen Sensor (112) initiiert wird.
21. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, dass die zu schützende Struktur (2) mit einem Detektionssystem ausgestattet ist.
22. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 21,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtschutzanordnung elektrische oder pyrotechnische Signalleitungen (109A) aufweist.
23. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, dass der pyrotechnische Schutzmechanismus die gesamte Schutzzone (3) überdeckt oder in Einzelflächen mit oder ohne Zwischenraum / Trennwand unterteilt ist.
24. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, dass der pyrotechnische Schutzmechanismus aus gleich oder unterschiedlich dicken Sprengstofffolien oder ―schichten aufgebaut ist.
25. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 24,
dadurch gekennzeichnet, dass der pyrotechnische Schutzmechanismus aus einer geometrischen Struktur besteht bzw. eine ungleiche Dickenverteilung aufweist.
26. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 25,
dadurch gekennzeichnet, dass der pyrotechnische Schutzmechanismus aus mehreren parallel oder nichtparallel angeordneten Sprengstofffolien oder -schichten aufgebaut ist.
27. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 26,
dadurch gekennzeichnet, dass die Belegung des pyrotechnischen Schutzmechanismus ein- oder mehrschichtig, mit oder ohne Zwischenschicht ausgeführt ist.
28. Gesamtschutzanordnung nach Anspruch 27,
dadurch gekennzeichnet, dass der pyrotechnische Schutzmechanismus ein- oder beidseitig mit einer ein- oder mehrschichtigen metallischen Struktur / einem metallischen Schaum / einem einoder mehrschichtigen Gitter belegt ist.
29. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 28,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem pyrotechnischen Schutzmechanismus und der Belegung in Richtung der auftreffenden Bedrohung (6-10) eine das Initiieren unterstützende Schicht in Form einer mit Bohrungen oder Rillen versehenen, metallischen oder nicht-metallischen Schicht vorgesehen ist.
30. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 29,
dadurch gekennzeichnet, dass der pyrotechnische Schutzmechanismus aus wenigstens einer Sprengstofffolie oder -schicht aufgebaut ist, die auf der der Mitte der Gesamtschutzanordnung zugewandten Seite mit einer dünneren (1 mm bis 3 mm) oder dickeren (3 mm 8 mm) metallischen oder nicht-metallischen Schicht versehen ist.
31. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 30,
dadurch gekennzeichnet, dass der pyrotechnische Schutzmechanismus aus ebenen, gewellten, abgewinkelten oder anderweitig geformten Flächen / Schutzflächen aufgebaut ist.
32. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 31,
dadurch gekennzeichnet, dass der pyrotechnische Schutzmechanismus einschiebbar, entfernbar, beweglich und/oder austauschbar ist.
33. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 32,
dadurch gekennzeichnet, dass der pyrotechnische Schutzmechanismus aus einem zwei- oder mehrschichtigen Verbund gleichartiger oder unterschiedlicher Materialien besteht.
34. Gesamtschutzanordnung nach Anspruch 33,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten des Verbunds lose aufeinander gelegt, verklebt, zusammenvulkanisiert, verschweißt oder lösbar miteinander verbunden sind.
35. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 34,
dadurch gekennzeichnet, dass die innere Schutzzone (4) aus einem homogenen oder strukturierten, metallischen oder nicht-metallischen Material, einem Gemisch oder Gemenge, einer gitterartigen Struktur, einem Gelege oder einem Presskörper aufgebaut ist.
36. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 35,
dadurch gekennzeichnet, dass die innere Schutzzone (4) aus einer offenen oder geschlossenen Struktur besteht.
37. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 36,
dadurch gekennzeichnet, dass die innere Schutzzone (4) aus einem dynamisch kompressiblen Stoff (z.B. Glas, Polymer, metallischer oder nicht-metallischer Schaum, Presskörper, Kunstholz, Gewebe) besteht oder einen solchen Stoff enthält.
38. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 36,
dadurch gekennzeichnet, dass die innere Schutzzone (4) aus einem keramischen Werkstoff besteht oder einen solchen Werkstoff enthält.
39. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 36,
dadurch gekennzeichnet, dass die innere Schutzzone (4) aus einem plastisch verformbaren oder flüssigkeitsähnlichen Stoff besteht oder mit einem Liquid oder einem rieselfähigen Medium gefüllt ist.
40. Gesamtschutzanordnung nach einem der Anspruch 1 bis 39,
dadurch gekennzeichnet, dass die innere Schutzzone (4) aus einer Beulbleche enthaltenden ein- oder mehrschichtigen Struktur besteht.
41. Gesamtschutzanordnung nach Anspruch 40,
dadurch gekennzeichnet, dass die innere Schutzzone (4) aus einer ein- oder mehrschichtigen Beulblech-Jalousie (66, 67) besteht.
42. Gesamtschutzanordnung nach Anspruch 40 oder 41,
dadurch gekennzeichnet, dass die Beulblechanordnungen parallel zu dem pyrotechnischen Schutzmechanismus verlaufen oder mit diesem einen Winkel einschließen.
43. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 40 bis 42,
dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen / Volumina zwischen den Beulblechanordnungen / der Beulblech-Jalousie offen / leer / gefüllt oder geschlossen (leer oder gefüllt) sind.
44. Gesamtschutzanordnung nach Anspruch 43,
dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung aus einem stoßdämpfenden Material (z.B. metallischer oder nicht-metallischer Schaum, Gewebe, gitterartige Struktur) besteht.
45. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 44,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtschutzanordnung eine tragende Struktur enthält oder selbst eine tragende Struktur darstellt.
46. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 45,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtschutzanordnung sich in einem nicht-metallischen / metallischen, geschlossenen / offenen Behälter / Gehäuse befindet.
47. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 46,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzzonen (3, 4, 5) mit Elementen zur Winkeländerung, Drehung und/oder Abstandsvergrößerung versehen sind.
49. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 48,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtschutzanordnung oder Teile davon drehbar / schwenkbar / kippbar / verschiebbar angeordnet sind.
50. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 49,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtschutzanordnung oder Teile davon fest oder lösbar miteinander verbunden sind.
51. Gesamtschutzanordnung nach Anspruch 50,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung mittels Verschrauben, Kleben, Schweißen oder Vulkanisieren erfolgt.
52. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 51,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtschutzanordnung oder Teile davon austauschbar ausgebildet ist bzw. sind.
53. Gesamtschutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 51,
dadurch gekennzeichnet, dass die reaktiv bescheunigten Stoffe oder Schichten aus Materialien bestehen, die selbst keine oder nur eine minimale endballistische Wirkung besitzen.
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