EP1570226A1 - Schutzmodul zum schutz von objekten gegen bedrohungen, insbesondere durch hohlladungen - Google Patents

Schutzmodul zum schutz von objekten gegen bedrohungen, insbesondere durch hohlladungen

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EP1570226A1
EP1570226A1 EP03782130A EP03782130A EP1570226A1 EP 1570226 A1 EP1570226 A1 EP 1570226A1 EP 03782130 A EP03782130 A EP 03782130A EP 03782130 A EP03782130 A EP 03782130A EP 1570226 A1 EP1570226 A1 EP 1570226A1
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open
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pore metal
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EP03782130A
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Inventor
Harald Westermann
Peter Gall
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Krauss Maffei Wegmann GmbH and Co KG
Original Assignee
Krauss Maffei Wegmann GmbH and Co KG
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Publication date
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Classifications

    • 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
    • F41H5/0442—Layered armour containing metal

Definitions

  • Protection module to protect objects against threats, especially from shaped charges
  • the present invention relates to a protection module for protecting objects against threats, in particular by shaped charges.
  • the invention has for its object to provide a protection module for protecting objects against threats, in particular by shaped charges, which has an extremely low basis weight and with which it is possible to achieve a broad fanning out of the copper spike typical of shaped charges.
  • the protective module is constructed from a material or contains a material which is designed as a three-dimensional metallic grid structure or open-pore metal foam with a density of 5 to 40 ppi (pores per inch). It is advantageous if the density of the three-dimensional metallic grid structure or the open-pore metal foam is 10 to 20 ppi (pores per inch).
  • the basic idea of the invention is to use a material for the construction of a protective module which is known per se, but has hitherto been used only for completely different purposes. It is a material that is generally referred to as a three-dimensional metallic grid structure or as an open-pore metal foam. Such materials are known and their production is described for example in DE 199 39 155 A1 and DE 199 46 528 AI. The material has previously been used, for example, to build heat exchangers or as tank protection.
  • the special structure of this material enables an extraordinarily large number of material transitions between the base material and air or a filling introduced into this open-pore base material.
  • all metals can be used to produce such a material.
  • Easily castable metals such as iron or steel, aluminum, silver, gold etc. are particularly suitable.
  • This filler material can be a solid material, for example a ceramic material based on SiO or a mineral or a metal, but a liquid material such as water or glycol can also be introduced as filler material.
  • a metallic grid structure or an open-pore metal foam made of aluminum, which is coated on the outside with steel, can serve as a typical base material.
  • a protection module For practical use as a protection module, it has proven to be advantageous if the material designed as a metallic grid structure or open-pore metal foam is introduced into a housing, this housing being able to have fastening elements for fastening the protection module to an object, for example a combat vehicle.
  • a housing can be constructed, for example, from thin armored steel sheets, into which this material is introduced, possibly with additional air gaps.
  • the thickness of the material layer or the protection module used depends on the structure of the protection module and the expected threat. For example, it can be 40 to 100 mm, but it can also be thinner or thicker.
  • FIG. 1 is a perspective view of a piece of material consisting of a three-dimensional metallic mesh structure or an open-pore metal foam;
  • FIG. 2 shows in a longitudinal section a protection module constructed with a piece of material analogous to FIG. 1;
  • Fig. 3 in a representation analogous to Fig. 2, a protective module constructed in a layered construction.
  • FIG. 1 shows a piece of material 1, which is designed as a spatial metallic mesh structure or open-pore metal foam and is produced by known processes.
  • the cross hatching used in FIG. 1 is only intended to symbolically indicate the structure of the piece of material 1.
  • the material can be, for example, an open-pore aluminum foam with cross-sectional areas arranged in an irregular statistical distribution.
  • FIG. 2 shows a protective module with walls 2, 3, 4 and 5, for example made of steel, which is filled with a material 1 ', which is designed in the manner described as a spatial metallic grid structure or open-pore metal foam.
  • Fig. 3 shows another embodiment of a protective module with, for example, steel walls 2 ', 3', 4 'and 5', which is constructed in a layered construction, that is, for example, in the order of front panel 2'-air 6- open-pore metal foam 7-air 8 - open-pore metal foam 9-air 10- end plate 3 '.
  • Layers are used and fillings made of, for example, a ceramic or mineral material or a liquid can be used instead of the air gaps.

Abstract

Ein Schutzmodul zum Schutz von Objekten gegen Bedrohungen, insbesondere durch Hohlladungen. Das Schutzmodul ist aus einem Material aufgebaut oder enthält ein Material, das als dreidimensionale metallische Gitternetzstruktur oder offenporiger Metallschaum mit einer Dichte von 5 bis 40 ppi ausgebildet ist. In die Poren dieses Materials kann ein fester oder flüssiger Stoff als Füllmaterial eingebracht sein. Das Schutzmodul kann in der Weise aufgebaut sein, dass innerhalb eines Gehäuses (2', 3', 4', 5') eine Schichtenfolge angeordnet ist, die sowohl Schichten (7, 9) aus dem als dreidimensionale metallische Gitternetzstruktur bzw. offenporiger Metallschaum ausgebildeten Material als auch Schichten (6, 8, 10) aus Luft enthält.

Description

Schutzmodul zum Schutz von Objekten gegen Bedrohungen, insbesondere durch Hohlladungen
Beschreibung:
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schutzmodul zum Schutz von Objekten gegen Bedrohungen, insbesondere durch Hohlladungen.
Zum Schutz von Objekten, beispielsweise K-impfpanzern, gegen Hohlladungen werden bereits verschiedene Alten von Schutzaufbauten eingesetzt, die meist in Schichtbauweise ausgebildet sind und aus unterschiedlichen Materialien bestehen können. Das grundsätzliche Wirkungsprinzip dieser Schutzaufbauten besteht darin, durch möglichst häufige Materialübergänge den bei einer Hohlladung entstehenden Kupferstachel weitestmöglich aufzufächern, so dass seine Penetrationswirkung signifikant reduziert wird. Derartige Schutzaufbauten gegen Hohlladungen werden bereits auf verschiedenen militärischen Fahrzeugen verwendet.
Die bisher entwickelten und eingesetzten Schutzaufbauten gegen Hohlladungen besitzen jedoch relativ wenig Materialübergänge und weisen hohe Flächengewichte auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schutzmodul zum Schutz von Objekten gegen Bedrohungen insbesondere durch Hohlladungen zu schaffen, das ein außerordentlich niedriges Flächengewicht aufweist und mit dem es möglich ist, eine weitgehende Auffächerung des bei Hohlladungen typischen Kupferstachels zu erzielen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Schutzmodul aus einem Material aufgebaut ist oder ein Material enthält, das als dreidimensionale metallische Gitternetzstruktur oder offenporiger Metallschaum mit einer Dichte von 5 bis 40 ppi (pores per inch) ausgebildet ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Dichte der dreidimensionalen metallischen Gitternetzstruktur bzw. des offenporigen Metallschaums 10 bis 20 ppi (pores per inch) beträgt.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, zum Aufbau eines Schutzmo- duls ein Material zu verwenden, das an sich bekannt ist, aber bisher nur für gänzlich andere Zwecke eingesetzt wurde. Es handelt sich um ein Material, das im allgemeinen als dreidimensionale metallische Gitternetzstruktur oder auch als offenporiger Metallschaum bezeichnet wird. Derartige Materialien sind bekannt, und ihre Herstellung ist beispielsweise in DE 199 39 155 A1 und DE 199 46 528 AI beschrieben. Das Material wurde bisher beispielsweise zum Aufbau von Wärmetauschern oder auch als Tankschutz eingesetzt.
Nerwendetman dieses Material als Basismaterial zum Aufbau eines Schutzmoduls in Leichtbauweise, so erreicht man durch den speziellen Aufbau dieses Materials eine außerordentlich große Anzahl von Materialübergängen zwischen dem Basismaterial und Luft bzw. einer in dieses offenporige Basismaterial eingebrachten Füllung. Um möglichst wirksame Materialübergänge und ein geringes Flächengewicht zu erreichen, sollte die Dichte des als metallische Gitternetzstruktur bzw. offenporiger Metallschaum ausgebildeten Materials zwischen 5 und 40 ppi, vorzugsweise zwischen 10 und 20 ppi liegen (ppi = pores per inch).
Es sind prinzipiell alle Metalle zur Herstellung eines derartigen Materials verwendbar. Besonders geeignet sind gut gießbare Metalle wie Eisen bzw. Stahl, Aluminium, Silber, Gold u.a..
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, in die Hohlräume des als metallische Gitternetzstruktur bzw. offenporiger Metallschaum ausgebildeten Materials ein Füllmaterial einzubringen. Dieses Füllmaterial kann ein fester Stoff sein, beispielsweise ein keramisches Material auf der Basis von SiO oder ein Mineral oder ein Metall, es kann aber auch als Füllmaterial ein flüssiger Stoff wie beispielsweise Wasser oder Glykol eingebracht werden.
Als typisches Basismaterial kann beispielsweise eine metallische Gitternetz- Struktur oder ein offenporiger Metallschaum aus Aluminium dienen, der außen mit Stahl beschichtet ist.
Für die praktische Anwendung als Schutzmodul hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das als metallische Gitternetzstruktur oder offenporiger Metall- schäum ausgebildete Material in ein Gehäuse eingebracht ist, wobei dieses Gehäuse Befestigungselemente zum Befestigen des Schutzmoduls an einem Objekt, beispielsweise einem Kampffahrzeug, aufweisen kann. Ein solches Gehäuse kann beispielsweise aus dünnen Panzerstahlblechen aufgebaut sein, in das dieses Material, ggf. mit zusätzlichen Luftzwischenräumen, eingebracht ist. Die Dicke der verwendeten Materialschicht bzw. des Schutzmoduls richtet sich nach dem Aufbau des Schutzmoduls und nach der zu erwartenden Bedrohung. Sie kann beispielhaft 40 bis 100 mm betragen, aber auch dünner oder dicker sein.
Im folgenden werden anhand der beigefügten Zeichnungen Ausführungsbei- spiele für ein Schutzmodul nach der Erfindung näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung ein aus einer dreidimensionalen metallischen Gittemetzstruktur bzw. einem offenporigen Metallschaum bestehendes Materialstück;
Fig. 2 in einem Längsschnitt ein mit einem Materialstück analog Fig. 1 aufgebautes Schutzmodul;
Fig. 3 in einer Darstellung analog Fig. 2 ein in Schichtbauweise aufgebautes Schutzmodul.
Fig. 1 zeigt ein Materialstück 1, das als räumliche metallische Gittemetzstruktur bzw. offenporiger Metallschaum ausgebildet und nach bekannten Verfahren hergestellt ist. Die in Fig. 1 verwendete Kreuzschraffur soll die Struktur des Materialstücks 1 lediglich symbolisch andeuten. Das Material kann beispiels- weise ein offenporiger Aluminiumschaum sein mit in unregelmäßiger statistischer Verteilung angeordneten Querschnittsflächen.
Fig. 2 zeigt ein Schutzmodul mit beispielsweise aus Stahl bestehenden Wänden 2, 3, 4 und 5, das mit einem Material 1' gefüllt ist, das in der beschriebenen Weise als räumliche metallische Gittemetzstruktur bzw. offenporiger Metallschaum ausgebildet ist. Fig. 3 zeigt eine andere Ausfuhrungsform eines Schutzmoduls mit beispielsweise aus Stahl bestehenden Wänden 2', 3', 4' und 5', das in Schichtbauweise aufgebaut ist, also beispielsweise in der Reihenfolge Frontblech 2'-Luft 6- offenporiger Metallschaum 7-Luft 8 -offenporiger Metallschaum 9-Luft 10- Abschlussblech 3'.
Selbstverständlich ist hier eine Vielzahl von Anordnungen der Schichtung möglich. Ebenso können unterschiedliche Materialien zum Aufbau der
Schichten verwendet werden und anstelle der Luftzwischenräume können Füllungen beispielsweise aus einem keramischen oder mineralischen Material oder einer Flüssigkeit verwendet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Schutzmodul zum Schutz von Objekten gegen Bedrohungen, insbesondere durch Hohlladungen, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem Material aufgebaut ist oder ein Material enthält, das als dreidimensionale metallische Gittemetzstruktur oder offenporiger Metallschaum mit einer Dichte von 5 bis 40 ppi (pores per inch) ausgebildet ist.
2. Schutzmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte der dreidimensionalen metallischen Gittemetzstruktur bzw. des offenporigen Metallschaums 10 bis 20 ppi (pores per inch) beträgt.
3. Schutzmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die Hohlräume bzw. Poren der dreidimensionalen metallischen Gittemetzstruktur bzw. des offenporigen Metallschaums ein Füllmaterial eingebracht ist.
4. Schutzmodul nach Ansprach 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial ein fester Stoff ist.
5. Schutzmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial ein keramisches Material ist.
6. Schutzmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial ein mineralisches Material ist.
7. Schutzmodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllma- terial ein flüssiger Stoff ist.
8. Schutzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das als dreidimensionale metallische Gittemetzstruktur oder offen- poriger Metallschaum ausgebildete Material (l1, 7, 9) in ein Gehäuse (2 bis
5; 2' bis 5') eingebracht ist.
9. Schutzmodul nach Ansprach 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse Befestigungselemente zum Befestigen des Schutzmoduls an einem Objekt aufweist.
10. Schutzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das als dreidimensionale metallische Gittemetzstruktur oder offenporiger Metallschaum ausgebildete Material in mindestens einer Schicht in ein als Sandwichplatte ausgebildetes Schutzmodul eingebracht ist.
11. Schutzmodul nach den Ansprüchen 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Schutzmodul zwischen Schichten aus dem als dreidimensionale Gittemetzstruktur oder offenporiger Metallschaum ausgebildeten Material Luftzwischenräume angeordnet sind.
12. Schutzmodul nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekemizeichnet, dass das als dreidimensionale metallische Gittemetzstruktur oder offenporiger Metallschaum ausgebildete Material an mindestens einer Seite mit einem Beschichtungsmaterial, insbesondere einem Metall, beschichtet ist.
13. Schutzmodul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial aus einem anderen Stoff besteht, als das als dreidimensionale metallische Gittemetzstruktur bzw. offenporiger Metallschaum ausgebildete Material.
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