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DE102010019475A1 - Device for protecting an object at least against shaped charge jets - Google Patents

Device for protecting an object at least against shaped charge jets Download PDF

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DE102010019475A1
DE102010019475A1 DE102010019475A DE102010019475A DE102010019475A1 DE 102010019475 A1 DE102010019475 A1 DE 102010019475A1 DE 102010019475 A DE102010019475 A DE 102010019475A DE 102010019475 A DE102010019475 A DE 102010019475A DE 102010019475 A1 DE102010019475 A1 DE 102010019475A1
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DE
Germany
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electrode
armor
plate
layer
shaped charge
Prior art date
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Ceased
Application number
DE102010019475A
Other languages
German (de)
Inventor
Dr. Thoma Klaus
Dr. Wickert Matthias
Dr. Nau Siegfried
Richard Cuntrath
Jürgen Kuder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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Publication date
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Priority to DE102010019475A priority Critical patent/DE102010019475A1/en
Priority to PCT/EP2011/002225 priority patent/WO2011138025A1/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41WEAPONS
    • F41HARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H5/00Armour; Armour plates
    • F41H5/007Reactive armour; Dynamic armour

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)

Abstract

Beschrieben wird eine Vorrichtung zum Schutz eines Objektes wenigstens gegen Hohlladungsstrahlen mit einer Elektrodenanordnung, die wenigstens eine erste dem Objekt zu- und wenigstens eine zweite dem Objekt abgewandte Elektrode vorsieht, zwischen denen eine elektrische Spannung angelegt ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens eine der beiden Elektroden Teil einer Verbundpanzerung ist.A device is described for protecting an object at least against shaped charge rays with an electrode arrangement which provides at least one first electrode facing the object and at least one second electrode facing away from the object, between which an electrical voltage is applied. The invention is characterized in that at least one of the two electrodes is part of a composite armor.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schutz eines Objektes wenigstens gegen Hohlladungsstrahlen mit einer Elektrodenanordnung, die wenigstens eine erste dem Objekt zu- und wenigstens eine zweite dem Objekt abgewandte Elektrode vorsieht, zwischen denen eine elektrische Spannung angelegt ist.The invention relates to a device for protecting an object at least against shaped charge jets having an electrode arrangement which provides at least one first object to the object and at least one second electrode facing away from the object, between which an electrical voltage is applied.

Stand der TechnikState of the art

Hohlladungsstrahlen werden bei der Detonation einer Anordnung von brisantem Sprengstoff um eine kegel- oder halbkugelförmige Metalleinlage erzeugt und sind insbesondere zum Durchschlagen von Panzerungen geeignet. Derartige Hohlladungsstrahlen zeichnen sich durch einen unidirektional gerichteten, sich im Wege der Detonation ausbildenden Materiestrahl aus. Der Hohlladungsstrahl weist an der Spitze Geschwindigkeiten im Bereich von etwa 7 km/s bis 10 km/s auf. Trifft ein derartiger Hohlladungsstrahl auf ein Hindernis, wie beispielsweise eine Panzerung, so verhalten sich die Materialien der Panzerung aufgrund des durch die hohe Strahlgeschwindigkeit auftretenden Strahldruckes in der Größenordnung von mehreren Hundert GPa, gleichsam wie Flüssigkeiten, so dass der Hohlladungsstrahl nach den Gesetzmäßigkeiten der Hydrodynamik die Schichtmaterialien durchdringt, wodurch sich letztlich die hohe Durchschlagsleistung derartiger Hohlladungsstrahlen begründet. Siehe hierzu Walter, W. P.; Zukas, J. A. (1989) Fundamentals of shaped charges, New York: John Wiley & Sons, Inc. .Hollow charge jets are generated in the detonation of an explosive explosive device around a conical or hemispherical metal insert and are particularly suitable for penetrating armor. Such shaped charge jets are characterized by a unidirectionally directed, forming in the course of detonation matter beam. The shaped charge jet has speeds in the range of about 7 km / s to 10 km / s at the top. If such a shaped charge jet encounters an obstacle, such as, for example, armor, the materials of the armor behave on the order of several hundred GPa on the order of several hundred GPa, as if they were liquids, so that the shaped charge jet according to the laws of hydrodynamics Layer materials penetrates, which ultimately justifies the high breakdown power of such shaped charge jets. See also Walter, WP; Zukas, JA (1989) Fundamentals of shaped charges, New York: John Wiley & Sons, Inc. ,

Neben den Bestrebungen die Durchschlagskraft von Hohlladungen zu verbessern, werden zeitgleich Schutzanordnungen entwickelt, deren Aufgabe es ist, die Zerstörungswirkung von Hohlladungsstrahlen an Objekten, wie beispielsweise Panzerungen, zu minimieren. Die weiteren Ausführungen betreffen somit den Schutz von Objekten gegen die Einwirkung vor Hohlladungsstrahlen.In addition to the efforts to improve the penetration of shaped charges, at the same time protection arrangements are developed, whose task is to minimize the destructive effect of shaped charge jets on objects, such as armor. The further embodiments thus relate to the protection of objects against the action of shaped charge jets.

In einem Beitrag von Demidkov S. V., „The ways of the shaped charge jets functional parameters electromagnetic control efficiency amplification”, 20th International Symposium an Ballistics, Orlando, FL, 23–27 September 2002 , wird die Einkopplung eines elektrischen Strompulses in einen Hohlladungsstrahl beschrieben. Die einfachste Konfiguration, um diese elektromagnetische Wechselwirkung zu untersuchen, sieht die Anordnung zweier metallischer Platten 4, 6 vor, siehe 2, die durch einen Isolator, wie zum Beispiel Luft, voneinander getrennt angeordnet sind. Die Metallplatten 4, 6 sind jeweils über eine Zuleitung mit einer Pulsstromquelle 7 verbunden, die vorzugsweise in Form einer Kondensatorbank 7 ausgebildet ist. Der Hohlladungsstrahl 1 tritt in 2 zunächst von links kommend durch die dem Objekt 8 abgewandte Elektrode 4 hindurch. Bei Kontaktierung des Hohlladungsstrahls 1 mit der dem Objekt 8 zugewandten zweiten Elektrode 6 wird die Stromquelle 7 über den Hohlladungsstrahl 1 kurzgeschlossen, so dass es zu einem elektrischen Stromfluss längs des Hohlladungsstrahls 1 kommt. Durch den eingekoppelten elektrischen Strom in den Hohlladungsstrahl 1 wird der Strahl mit dissipativer Wirkung in Strahllängsrichtung gestört, so dass die Zerstörungswirkung des Strahls in das Objekt minimiert wird, was sich letztlich in einer geringeren Penetrationstiefe im Objekt niederschlägt.In a post by Demidkov SV, 20th International Symposium at Ballistics, Orlando, FL, September 23-27, 2002, at "The ways of the shaped charge jets , the coupling of an electric current pulse into a shaped charge jet is described. The simplest configuration for studying this electromagnetic interaction is the arrangement of two metallic plates 4 . 6 before, see 2 which are separated by an insulator, such as air. The metal plates 4 . 6 are each via a supply line with a pulse current source 7 connected, preferably in the form of a capacitor bank 7 is trained. The shaped charge jet 1 enters 2 first coming from the left through the object 8th remote electrode 4 therethrough. When contacting the shaped charge jet 1 with the object 8th facing the second electrode 6 becomes the power source 7 over the shaped charge jet 1 short-circuited, so that there is an electric current flow along the shaped charge jet 1 comes. By the coupled electrical current in the shaped charge jet 1 the beam is disturbed with dissipative effect in the beam longitudinal direction, so that the destructive effect of the beam is minimized in the object, which ultimately results in a lower penetration depth in the object.

Grundsätzlich kann sich ein elektrischer Stromfluss längs des Hohlladungsstrahls 1 nur dann ausbilden, sobald der Hohlladungsstrahl 1 zwei Elektrodenplatten mit unterschiedlichem Potential kontaktiert, so dass es zu einem Potenzialausgleich zwischen beiden Elektrodenplatten über den Hohlladungsstrahl kommt. Da der Hohlladungsstrahl 1 aus einer metallischen Legierung, zumeist mit einem hohen Kupferanteil, besteht, verfügt der Hohlladungsstrahl über eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit, so dass es zu einem elektrischen Stromfluss längs des Hohlladungsstrahls kommt, wobei hohe Stromstärken in der Größenordnung von 100 kA erreicht werden können.Basically, an electric current flow along the shaped charge jet 1 only form as soon as the shaped charge jet 1 contacted two electrode plates with different potential, so that there is an equipotential bonding between the two electrode plates on the shaped charge jet. Since the shaped charge jet 1 consists of a metallic alloy, usually with a high copper content, the shaped charge jet has a very good electrical conductivity, so that there is an electric current flow along the shaped charge jet, whereby high currents of the order of 100 kA can be achieved.

Der elektrische Strom kann auf den Hohlladungsstrahl allerdings nur in dem kurzen Zeitabschnitt einwirken, in dem der Hohlladungsstrahl durch die Elektroden 4, 6 hindurchtritt. Um eine optimale Stromeinkopplung zu gewährleisten, bedarf es einer Anpassung der elektrischen Parameter bezüglich der Stromversorgung einschließlich der Zuleitung.However, the electric current can act on the shaped charge jet only in the short period of time in which the shaped charge beam through the electrodes 4 . 6 passes. In order to ensure optimum current injection, it is necessary to adapt the electrical parameters with regard to the power supply, including the supply line.

Bei der in 2 dargestellten Konfiguration sind die Elektroden 4, 6 aus Vollmaterial, beispielsweise aus Stahl, ausgeführt und weisen aufgrund der Gewichtsbegrenzung in den meisten Schutzanordnungen lediglich eine Elektrodenplattendicke von nur wenigen Millimetern auf. Erst bei Auftreffen der Strahlspitze auf die zweite Elektrode 6 wird ein Stromfluss initiiert, so dass sich ein Stromfluss längs des Strahls ausbilden und Einfluss auf das weitere Ausbreitungsverhalten des Strahls nehmen kann. Allerdings tritt die Strahlspitze des Hohlladungsstrahls aufgrund der Dünnwandigkeit der zweiten Elektrode 6 sofort wieder aus dieser heraus, weshalb die Strahlspitze auf diese Weise nur geringfügig gestört werden kann.At the in 2 configuration shown are the electrodes 4 . 6 made of solid material, such as steel, and have due to the weight limit in most protection arrangements only an electrode plate thickness of only a few millimeters. Only when the beam tip hits the second electrode 6 A current flow is initiated, so that a current flow can form along the beam and can influence the further propagation behavior of the beam. However, the beam tip of the shaped charge jet occurs due to the thinness of the second electrode 6 immediately out of this, which is why the beam tip can be disturbed only slightly in this way.

Auf diesen Missstand wurde in DE 10 2005 021 348 B3 aufmerksam gemacht und durch die Einführung einer ausgedehnten und räumlich heterogen ausgebildeten Elektrode, eine effektive Stromeinkopplung in den Hohlladungsstrahl ermöglicht.This maladministration was in DE 10 2005 021 348 B3 made aware by the introduction of an extensive and spatially heterogeneous electrode, an effective current injection into the shaped charge jet allows.

Der DE 40 34 401 A1 ist eine vergleichbare elektromagnetische Panzerung zu entnehmen, die aus zwei räumlich getrennten Elektroden besteht, die mindestens mit einem Kondensator parallel geschaltet und aufladbar sind. Of the DE 40 34 401 A1 is to be taken from a comparable electromagnetic armor, which consists of two spatially separated electrodes, which are connected in parallel with at least one capacitor and rechargeable.

Ferner sind Panzerungssysteme bekannt, die vor allem das Durchdringungsvermögen von Wuchtgeschossen, bspw. in Form von Projektil- oder Splittergeschossen, zu reduzieren vermögen.Furthermore, armor systems are known, which are able to reduce the Durchdringungsvermögen of balancing projectiles, for example. In the form of projectile or fragmentation projectiles.

Einen effektiven Schutz gegen derartige Bedrohungen bieten mehrlagige Panzerungen bzw. Mehrfachplattenpanzerungen, einschließlich Beulblech-Panzerungen, nicht-explosiver oder teils reaktiver Panzerungen, oder Schottpanzerungen. Eine derartige Schutzanordnung ist aus der WO 2004/057262 A2 zu entnehmen, mit wenigstens einer aus elektrostriktivem oder magnetostriktivem Material bestehenden Platte. Durch eine geeignete elektrische Spannungsversorgung des elektrostriktiven bzw. magnetostriktiven Materials kann der Abstand zwischen wenigstens zwei Panzerplatten variiert werden.Effective protection against such threats can be provided by multi-layer armor or multiple-plate armor including buckled armor, non-explosive or partially reactive armor, or bulkhead armor. Such a protective arrangement is known from WO 2004/057262 A2 to remove, with at least one consisting of electrostrictive or magnetostrictive material plate. By a suitable electrical power supply of the electrostrictive or magnetostrictive material, the distance between at least two armor plates can be varied.

In der US 6,622,608 B1 ist eine Plattenpanzerung mit zwei abstandsvariablen Platten beschrieben, deren gegenseitiger Abstand mittels elektromagnetischer Abstoßungskräfte zwischen den Platten bedarfsgerecht einstellbar ist.In the US 6,622,608 B1 is a plate armor described with two distance variable plates whose mutual distance is adjusted by means of electromagnetic repulsion forces between the plates as needed.

Aus der DE 42 44 546 C2 geht ein sandwichstrukturartig ausgebildetes Schutzelement hervor, das über eine Spulen- und/oder Kondensatoranordnung verfügt, durch die angrenzende Schutzplatten beschleunigt werden können, um die Eindringtiefe eines sich annähernden Hohlladungsprojektils in die Struktur zu reduzieren.From the DE 42 44 546 C2 For example, there is a protective sandwiched structure having a coil and / or capacitor arrangement by which adjacent protective plates can be accelerated to reduce the depth of penetration of an approximate shaped charge projectile into the structure.

Panzerplattenmodule, die einen ballistischen Schutz bieten und aus einem Verbund verschiedener Schichten aus jeweils unterschiedlichen Materialien, z. B. Stahl, Leichtmetalle, Kunststoffe, Gewebe, Luft, etc., bestehen, werden als Verbundpanzerungen bezeichnet. Derartige Verbundpanzerungen ermöglichen eine deutliche Gewichtsreduzierung gegenüber massiv ausgebildeten Panzerstahlplatten mit vergleichbaren oder verbesserten Schutzeigenschaften.Armor plate modules that provide ballistic protection and made of a composite of different layers of different materials, eg. As steel, light metals, plastics, fabrics, air, etc., exist, are referred to as composite armor. Such composite armor allows a significant reduction in weight over solid armored steel plates with comparable or improved protective properties.

In der US 5,763,813 ist eine typische Verbundpanzerung beschrieben, die eine Keramikschicht aufweist, die beispielsweise aus einer massiv ausgeführten Platte oder aus Elementen, die zu einer Wabenstruktur zusammengesetzt sind, besteht. Diese Keramikschicht ist mit einer Stahlplatte verbunden. Teilweise erhält dieser Verbund zusätzlich ein Backing aus einer Gewebeschicht, die einen weiteren Schutz bei Druck- und Splitterbelastung bietet.In the US 5,763,813 For example, a typical composite armor comprising a ceramic layer consisting of, for example, a solid plate or elements assembled into a honeycomb structure is described. This ceramic layer is connected to a steel plate. In part, this composite additionally receives backing from a layer of fabric that provides further protection against pressure and splinter stress.

So ist aus der US 4 131 053 A eine mehrlagige Panzerungsplatte bekannt, die aus einer äußeren harten Keramiklage, einer mittleren duktileren Lage aus z. B. Beryllium und einer inneren dritten Lage aus einem faserverstärkten Kunststoff besteht. Alle Lagen sind durch geeignete Kleber dauerhaft miteinander verbunden.So is out of the US 4,131,053 A a multi-layer armor plate known from an outer hard ceramic layer, a middle ductile layer of z. As beryllium and an inner third layer of a fiber-reinforced plastic. All layers are permanently connected by suitable adhesive.

In der EP 237 095 A ist eine komplexe Verbundpanzerplatte beschrieben, die zwischen einer äußeren mit faserverstärktem Kunststoff beschichteten Keramiklage und einem inneren Laminat aus faserverstärkten Kunststoffschichten ein Laminat aus dünnen Blechen und faserverstärkten Kunststoffschichten sowie darunter eine Tragplatte in Wabenstruktur aufweist.In the EP 237 095 A describes a complex composite armor plate comprising a laminate of thin sheets and fiber reinforced plastic layers between an outer fiber reinforced plastic coated ceramic layer and an inner laminate of fiber reinforced plastic layers, and including a honeycomb support base thereunder.

Eine in der EP 251 395 A beschriebene Verbundpanzerplatte hat an ihrer äußeren Auftreffseite eine harte Keramiklage, an ihrer Innenseite ein Laminat aus mehreren faserverstärkten Kunststoffschichten und zwischen beiden eine mittlere Lage aus mehreren miteinander verklebten Blechen.One in the EP 251 395 A described composite armor plate has on its outer impact side a hard ceramic layer, on its inside a laminate of several fiber-reinforced plastic layers and between the two a middle layer of several glued together sheets.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zum Schutz eines Objektes wenigstens gegen Hohlladungsstrahlen mit einer Elektrodenanordnung, die wenigstens eine erste dem Objekt zu- und wenigstens eine zweite dem Objekt abgewandte Elektrode vorsieht, zwischen denen eine elektrische Spannung angelegt ist, derart weiterzubilden, dass zusätzlich zum Schutz gegen Hohlladungsstrahlen auch ein effektiver Schutz gegenüber auf die Vorrichtung einwirkenden Wuchtgeschossen, vorzugsweise in Form von Projektilen oder Splittern, und Druck- bzw. Blastbelastungen gewährleistet sein soll. Die hierfür erforderlichen Maßnahmen sollen dem Aspekt einer technisch einfachen und kostengünstigen Realisierung Rechnung tragen und insbesondere mit möglichst geringem Gewicht realisierbar sein.The invention has for its object a device for protecting an object at least against shaped charge jets with an electrode assembly, the at least one first object to the object and at least a second object facing away from the electrode, between which an electrical voltage is applied, further such that in addition To protect against shaped charge jets and an effective protection against the device acting on balancing projectiles, preferably in the form of projectiles or splinters, and pressure or Blastbelastungen should be guaranteed. The measures required for this purpose should take into account the aspect of a technically simple and cost-effective implementation and in particular be realized with the lowest possible weight.

Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Den Erfindungsgedanken vorteilhaft weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie im Weiteren der Beschreibung, insbesondere unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele zu entnehmen.The solution of the problem underlying the invention is specified in claim 1. The concept of the invention advantageously further features are the subject of the dependent claims and in the following the description, in particular with reference to the exemplary embodiments.

Lösungsgemäß zeichnet sich eine Vorrichtung zum Schutz eines Objektes wenigstens gegen Hohlladungsstrahlen mit einer Elektrodenanordnung, die wenigstens eine erste dem Objekt zu- und wenigstens eine zweite dem Objekt abgewandte Elektrode vorsieht, zwischen denen eine elektrische Spannung angelegt ist, derart aus, dass wenigstens eine der beiden Elektroden Teil einer Verbundpanzerung ist, d. h. Teil einer mehrlagigen Panzerung ist, die einen polyvalenten Schutz bietet und beispielsweise in Form einer Keramikverbundpanzerung, einer Beulplattenpanzerung oder als Schottpanzerung ausgeführt sein kann.According to the solution, a device for protecting an object at least against hollow charge jets with an electrode arrangement which provides at least one first object and at least one second electrode facing away from the object, between which an electrical voltage is applied, is characterized in that at least one of the two Electrodes part of a Composite armor is, that is part of a multi-layer armor, which provides a polyvalent protection and can be performed, for example in the form of a ceramic composite armor, a Beulplattenpanzerung or as a Schott armor.

Die lösungsgemäße Vorrichtung stellt somit eine Kombination aus einer Verbundpanzerung mit einem elektrischen Panzerungssystem dar, indem wenigstens eine elektrisch leitfähige Schicht innerhalb der Verbundpanzerung als integraler Bestandteil des elektrischen Panzerungssystems genutzt wird. Durch die lösungsgemäße Kombination zweier bisher jeweils in Alleinstellung, d. h. getrennt voneinander eingesetzter, Schutzvorkehrungen, können die mit beiden Schutzpanzerungen verbundenen Schutzeigenschaften in synergetischer Weise genutzt werden ohne dabei eine bedeutende Gewichtszunahme im Vergleich zum Gewicht jeweils einer der beiden an sich bekannten Einzelschutzvorkehrungen in Kauf nehmen zu müssen.The device according to the invention thus represents a combination of a composite armor with an electrical armor system by using at least one electrically conductive layer within the composite armor as an integral part of the electrical armor system. By solving the combination of two previously each alone, d. H. used separately from each other, protective measures, the protective properties associated with two protective armor can be used in a synergetic manner without having to accept a significant increase in weight compared to the weight of one of the two known individual protection arrangements in purchasing.

Die meisten im Einsatz befindlichen Schutzpanzerungen bzw. Verbundpanzerungen sehen zur Verbesserung ihrer Durchschlagseigenschaften, insbesondere gegenüber Projektilbeschuss oder Splitterbelastung, massive Metalleinlagen in Form von z. B. Stahlplatten oder ähnlichen aus elektrisch leitfähigem Material bestehenden Schichten vor, die in lösungsgemäßer Weise zur Realisierung eines elektrischen Panzerschutzsystems genutzt werden.Most in use protective armor or composite armor see to improve their breakdown properties, especially against projectile bombardment or splinter loading, massive metal deposits in the form of z. As steel plates or similar existing of electrically conductive material layers, which are used in a solution according to the manner of realization of an electric armor protection system.

Hierfür kann ein bereits in einer polyvalenten Schutzpanzerung vorgesehene massive Metalleinlage in Form einer Stahlplatte oder einer ähnlichen aus elektrisch leitfähigem Material bestehende Schichten verwendet werden, bzw. ist eine polyvalente Panzerung entsprechend so zu gestalten, dass sie in lösungsgemäßer Weise zur Realisierung eines elektrischen Panzerschutzsystems genutzt werden kann.For this purpose, an already provided in a polyvalent protective armor massive metal insert in the form of a steel plate or similar consisting of electrically conductive material layers can be used, or is a polyvalent armor to make accordingly so that they are used in a solution according to the realization of an electrical armor protection system can.

In einer Ausführungsform ist die dem Objekt abgewandte Elektrode, d. h. die zweite Elektrode integraler Bestandteil einer Verbundpanzerung derart, dass wenigstens eine weitere platten- oder schichtförmige Materialschicht an der zweiten Elektrode mittel- oder unmittelbar zumindest teilweise flächig überlappend angebracht ist. in einer anderen Ausführungsform ist die dem Objekt zugewandte Elektrode als Verbundpanzerung ausgeführt.In one embodiment, the electrode facing away from the object, i. H. the second electrode is an integral part of a composite armor such that at least one further plate-like or layer-like material layer is attached to the second electrode in a medium or direct overlapping manner at least partially. In another embodiment, the electrode facing the object is designed as a composite armor.

Die Verbundpanzerung lässt sich grundsätzlich mit allen bekannten Zusammenfügungen unterschiedlichster Schichtmaterialien realisieren, besonders bevorzugt eignen sich hierzu platten- oder schichtförmige Materialschichten aus wenigstens einer der nachfolgenden Materialschichten: perforierte Panzerplatten, Leichtmetallplatten bestehend aus Magnesium-, Aluminium- und/oder Titanlegierungen sowie auch weiteren geeigneten und dem Fachmann bekannten Metalllegierungen. Auch und insbesondere eignen sich keramische Werkstoffe für die Ausbildung von Keramikpanzerplatten, zumal keramische Werkstoffe über große Härten und Druckfestigkeiten verfügen. Auch eignen sich reaktive Schichten in Form von Elastomerschichten.The composite armor can be realized in principle with all known assemblies of different layer materials, particularly preferably suitable for this purpose plate or layered material layers of at least one of the following material layers: perforated armor plates, light metal plates consisting of magnesium, aluminum and / or titanium alloys and other suitable and Metal alloys known to the person skilled in the art. Also and in particular, ceramic materials are suitable for the formation of ceramic armor plates, especially since ceramic materials have high hardness and compressive strengths. Reactive layers in the form of elastomer layers are also suitable.

Rückseitig, d. h. dem Objekt zugewandt zur zweiten platten- oder schichtförmig ausgebildeten Elektrode, die integraler Teil der Verbundpanzerung ist, können zudem faserverstärkte Kunststoffplatten und/oder Gewebeschichten vorgesehen werden, durch die auftretende Splitter abgefangen werden können.On the back, d. H. facing the object to the second plate-shaped or layer-shaped electrode, which is an integral part of the composite armor, also fiber-reinforced plastic plates and / or fabric layers can be provided, can be intercepted by the occurring splitter.

Selbstverständlich sind Ausführungsformen denkbar, in denen auch die dem Objekt zugewandte erste Elektrode in einem Verbund mit weiteren platten- oder schichtförmigen Materialschichten mittel- oder unmittelbar steht.Of course, embodiments are conceivable in which the object facing the first electrode in a composite with other plate or layered material layers is medium or immediate.

Kurze Beschreibung der ErfindungBrief description of the invention

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:The invention will now be described by way of example without limitation of the general inventive idea by means of embodiments with reference to the drawings. Show it:

1a elektrische Panzerung mit einer dem Objekt abgewandten Elektrode, die ein integrales Bestandteil einer Verbundpanzerung darstellt, 1a electrical armor with an electrode facing away from the object, which is an integral part of a composite armor,

1b elektrische Panzerung mit einer dem Objekt zugewandten Elektrode, die ein integrales Bestandteil einer Verbundpanzerung darstellt 1b electrical armor with an object facing electrode, which is an integral part of a composite armor

2 elektrischer Panzerschutz nach dem Stand der Technik und 2 electrical armor protection according to the prior art and

3 elektrische Panzerung mit einer dem Objekt abgewandten Elektrode, die Teil einer Schottpanzerung ist. 3 electrical armor with an electrode facing away from the object, which is part of a bulkhead armor.

Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche VerwendbarkeitWays to carry out the invention, industrial usability

1a zeigt schematisiert eine Schnittzeichnung durch eine lösungsgemäß ausgebildete Schutzvorrichtung zum Schutz eines Objektes 8 zumindest gegen die Einwirkung eines Hohlladungsstrahls 1, der im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß 1 von links nach rechts in Richtung des Objektes 8 gerichtet ist. Zum Schutz des Objektes 8 dient grundsätzlich eine dem Objekt 8 vorgelagerte elektrische Panzerung bestehend aus den Elektroden 4 und 6, die über einer Pulsstromquelle 7 miteinander verbunden sind. In lösungsgemäßer Weise ist die Elektrode 4 in Form einer leitfähigen Platte, vorzugsweise einer Metallplatte, integraler Bestandteil einer Verbundpanzerung V, die im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einer Keramikplatte 3, der erläuterten, beispielsweise als Stahlplatte ausgebildeten Elektrode 4 und einer Backingschicht z. B aus Aramidgewebe 5 besteht. Die drei Materialschichten 3, 4, 5 stellen jeweils einen innigen Flächenverbund dar und bieten in Form einer Verbundpanzerung V einen effektiven Schutz gegen Projektile, Splitter und Blast, schematisiert dargestellt durch das Bezugszeichen 2. Die Verbundpanzerung V ist so ausgelegt, dass Durchschläge aufgrund eines Projektilbeschusses 2 vermieden werden. Demgegenüber vermögen jedoch Hohlladungsstrahlen 1 eine Verbundpanzerung V durchaus zu durchschlagen, jedoch werden die Hohlladungsstrahlen 1 aufgrund des eingangs erläuterten Mechanismus bei Kontaktierung der Elektroden 4, 6, wie in 1a dargestellt, aufgrund der sehr hohen Stromstärken, die sich in Strahlrichtung ausbilden, im Bereich der dem Objekt 8 zugewandten Elektrode 6 dissipativ gestört. 1a shows schematically a sectional drawing through a solution according trained protection device for the protection of an object 8th at least against the action of a shaped charge jet 1 , in the embodiment shown in accordance with 1 from left to right in the direction of the object 8th is directed. To protect the object 8th basically serves an object 8th upstream electric armor consisting of the electrodes 4 and 6 that over a pulse current source 7 connected to each other. In the manner according to the solution is the electrode 4 in the form of a conductive plate, preferably a metal plate, an integral part of a Composite armor V, which in the embodiment shown from a ceramic plate 3 , who explained, for example, formed as a steel plate electrode 4 and a backing layer z. B made of aramid fabric 5 consists. The three layers of material 3 . 4 . 5 each represent an intimate surface composite and offer in the form of a composite armor V effective protection against projectiles, splinters and blast, schematically represented by the reference numeral 2 , The composite armor V is designed so that punctures due to projectile bombardment 2 be avoided. In contrast, however, capable of shaped charge jets 1 a composite armor V thoroughly penetrate, however, the shaped charge jets 1 due to the mechanism explained in the introduction when contacting the electrodes 4 . 6 , as in 1a shown, due to the very high currents, which form in the beam direction, in the area of the object 8th facing electrode 6 dissipative disturbed.

In einer Ausführung besteht die dem Objekt 8 zugewandte erste Elektrode 6 aus einem räumlich heterogen ausgebildeten Elektrodenmaterial, vorzugsweise aus einem elektrisch leitenden Metallschaum, wie beispielsweise Aluminiumschaum, der bei Durchtritt des Hohlladungsstrahls im Unterschied zu Vollmaterial, beispielsweise wie Stahl, mit einer starken Verdrängung des Metallschaumes von der Strahlachse des Hohlladungsstrahls weggerichtet reagiert. Es resultiert ein vergrößerter Abstand des stehen gebliebenen heterogenen Elektrodenmaterials in radialer Richtung zur Strahlachse, während die Spitze des Hohlladungsstrahls tiefer in den heterogenen Bereich des Elektrodenmaterials eindringt, wobei sich ein sich fortbewegender Kratergrund ausbildet, wie dies aus 1a zu entnehmen ist. Im Bereich des Kratergrundes bildet die Strahlspitze einen guten elektrischen Kontakt aus, über den elektrischer Strom mit großer Stromstärke in den Hohlladungsstrahl einkoppeln kann. Der hier eingekoppelte Strom vermag zur Störung des gesamten Strahlabschnittes von der Spitze des Hohlladungsstrahls bis zur dem Objekt 8 abgewandten zweiten Elektrode beitragen. Weitere Einzelheiten zum Wirkmechanismus zwischen dem Hohlladungsstrahl 1 und einer dem Objekt zugewandten Elektrode 6 mit einem räumlich heterogen ausgebildeten Elektrodenmaterial ist der DE 10 2005 021 348 B3 zu entnehmen.In one embodiment, that is the object 8th facing first electrode 6 from a spatially heterogeneously formed electrode material, preferably of an electrically conductive metal foam, such as aluminum foam, which reacts in the direction of passage of the shaped charge jet in contrast to solid material, such as steel, directed away with a strong displacement of the metal foam of the beam axis of the shaped charge jet. The result is an increased distance of the remaining heterogeneous electrode material in the radial direction to the beam axis, while the tip of the shaped charge jet penetrates deeper into the heterogeneous region of the electrode material, forming a locating crater ground, as is apparent 1a can be seen. In the area of the crater bottom, the beam tip forms a good electrical contact, can be coupled via the electric current with high current in the shaped charge jet. The current coupled here can disturb the entire beam section from the tip of the shaped charge jet to the object 8th contribute remote second electrode. Further details on the mechanism of action between the shaped charge jet 1 and an electrode facing the object 6 with a spatially heterogeneous electrode material is the DE 10 2005 021 348 B3 refer to.

Untersuchungen an dem in 1a gezeigten Ausführungsbeispiel haben die besondere Effektivität der Schutzanordnung deutlich demonstriert bei wesentlicher Reduktion des Gesamtgewichtes. So wurde die Verbundpanzerung V mit einer mehreren Millimeter starken Keramikschicht 3, einer dünneren Stahlschicht 4 und einem Aramidgewebebacking 5 realisiert. Die Keramikschicht 3 bestand dabei aus hexagonalen Keramikelementen, die in einer Wabenstruktur angeordnet sind. Die erste Elektrode 6 bestand aus einer heterogenen elektrisch leitenden Struktur in der Größenordnung Dezimeter und einer rückwärtigen, mehrere mm starken Aluminiumplatte 6'. Der Abstand zwischen der zweiten Elektrode 4 und ersten Elektrode 6 betrug einige cm. Zwischen den Elektroden 4, 6 wurde mit Hilfe eines Hochspannungskondensators 7 eine Spannung in der Größenordnung 10 kV angelegt. Es konnte gezeigt werden, dass bei Durchführung eines Beschusses der Elektrodenanordnung mit einem Hohlladungsstrahl der Strahl effektiv desintegriert wurde. Zudem konnte in weiteren Einzelversuchen gezeigt werden, dass die vordere Anordnung bei Projektilbeschuss, Splitter- und Blastbelastung einer bestimmten Klasse nicht perforiert wurde.Investigations on the in 1a The embodiment shown have clearly demonstrated the particular effectiveness of the protection arrangement with substantial reduction of the total weight. Thus, the composite armor V was with a several millimeters thick ceramic layer 3 , a thinner steel layer 4 and an Aramidgewebebacking 5 realized. The ceramic layer 3 consisted of hexagonal ceramic elements, which are arranged in a honeycomb structure. The first electrode 6 consisted of a heterogeneous electrically conductive structure in the order of decimeters and a rear, several mm thick aluminum plate 6 ' , The distance between the second electrode 4 and first electrode 6 was a few inches. Between the electrodes 4 . 6 was using a high voltage capacitor 7 a voltage of the order of 10 kV applied. It could be shown that when a bombardment of the electrode arrangement with a shaped charge jet was carried out the jet was effectively disintegrated. In addition, it could be shown in further individual tests that the front arrangement was not perforated during projectile bombardment, fragmentation and blast loading of a particular class.

Selbstverständlich kann der Schichtaufbau der in 1a illustrierten Verbundpanzerung V in abweichender Form ausgeführt werden. Bspw. können unterschiedliche Materialschichten und/oder mehrere Metallschichten mittels geeigneter Abstandshalter voneinander beabstandet im Rahmen einer Sandwichstruktur zur Ausbildung einer Verbundpanzerung angeordnet sein. Dem Fachmann stehen hierzu alle ihm bekannten Maßnahmen zur Ausbildung einer polyvalenten Schutzanordnung zur Verfügung.Of course, the layer structure of in 1a illustrated composite armor V are executed in a different form. For example. For example, different material layers and / or a plurality of metal layers may be arranged spaced apart from one another by means of suitable spacers in the context of a sandwich structure for forming a composite armor. The person skilled in this all known measures to form a polyvalent protection arrangement are available.

1b illustriert ein Ausführungsbeispiel, bei dem die dem Objekt 8 zugewandte Elektrode 6 Teil einer Verbundpanzerung V ist. Auch in diesem Fall ist eine Hochspannungsquelle 7 mit den Elektroden 4 und 6 verbunden. Die Verbundpanzerung V ist vorzugsweise in der vorstehend geschilderten Weise aufgebaut. 1b illustrates an embodiment in which the object 8th facing electrode 6 Part of a composite armor V is. Also in this case is a high voltage source 7 with the electrodes 4 and 6 connected. The composite armor V is preferably constructed in the manner described above.

In 3 ist ein weiteres lösungsgemäßes Ausführungsbeispiel illustriert, bei dem die dem Objekt 8 abgewandte Elektrode 4, in Form einer Stahlplatte integraler Bestandteil einer so genannten Schottpanzerung ist, die in dem illustrierten Ausführungsbeispiel eine weitere Panzerplatte 9 vorsieht, die gegenüber der Elektrodenplatte 4 dem Objekt abgewandt in einem gewissen Abstand zur Elektrodenplatte 4 angeordnet ist. In gleicher Weise wie bei dem in 1a beschriebenen polyvalenten Panzerschutz vermag auch die durch eine Panzerplatte 9 und Elektrodenplatte 4 realisierte Schottpanzerung einwirkende Projektil-, Splitter- sowie Blastbelastungen gegenüber der in Wirkrichtung nachgeordneten Raum zwischen Elektroden 4 und 6 weitgehend vollständig abzufangen. Gleichwohl werden Hohlladungsstrahlen 1 die Schottpanzerung zu durchdringen vermögen. Diese werden jedoch aufgrund der zwischen den Elektroden 4 und 6 angelegten Hochspannung mittels der Hochspannungsquelle 7 in der erläuterten Weise dissipativ gestört um letztlich einen effektiven Objektschutz zu gewährleisten.In 3 illustrates another embodiment of the invention, in which the object 8th remote electrode 4 , in the form of a steel plate is an integral part of a so-called bulkhead armor, which in the illustrated embodiment, another armor plate 9 provides that against the electrode plate 4 facing away from the object at a certain distance to the electrode plate 4 is arranged. In the same way as in the 1a described polyvalent armor can also by an armor plate 9 and electrode plate 4 realized Schottpanzerung acting projectile, fragmentation and Blastbelastungen compared to the effective direction downstream space between electrodes 4 and 6 largely completely intercept. Nevertheless, shaped charge jets become 1 capable of penetrating the bulkhead armor. However, these are due to the between the electrodes 4 and 6 applied high voltage by means of the high voltage source 7 in the manner explained distipatively disturbed to ultimately ensure effective protection of the object.

Optional kann zudem eine Verbundpanzerung V rückseitig an der dem Objekt 8 zugewandten Elektrode 6 vorgesehen sein, die ihrerseits aus einer Vielschichtanordnung besteht, jeweils zusammengesetzt aus unterschiedlichen Materialschichten, wie beispielsweise, Stahlplatte, Keramikschicht, Wabenbacking und Gewebeschicht.Optionally, a composite armor V on the back of the object 8th facing electrode 6 be provided, which in turn consists of a multilayer arrangement, each composed of different material layers, such as, steel plate, ceramic layer, honeycomb backing and fabric layer.

Grundsätzlich lässt sich eine Vielzahl weiterer Kombinationen aus einer polyvalenten Schutzpanzerung und einem elektrischen Panzerungssystem vorstellen, in dem jeweils die dem Objekt abgewandt angeordnete Elektrode als integraler Bestandteil der jeweiligen Verbundpanzerung aufgefasst werden kann.In principle, a multiplicity of further combinations of a polyvalent protective armor and an electrical armor system can be imagined in which the electrode arranged facing away from the object can be regarded as an integral part of the respective composite armor.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
HohlladungsstrahlShaped charge jet
22
Projektil, Splitterbeschuss, BlastwirkungProjectile, shrapnel, blast effect
33
Keramikschichtceramic layer
44
Dem Objekt abgewandte zweite ElektrodeThe second electrode facing away from the object
55
Gewebeschichttissue layer
66
Dem Objekt zugewandte erste ElektrodeObject facing first electrode
6'6 '
Aluminiumplattealuminum plate
77
PulsstromquellePulse power source
88th
Objektobject
VV
Verbundpanzerungcomposite armor
99
Panzerplattearmor-plate

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (9)

Vorrichtung zum Schutz eines Objektes wenigstens gegen Hohlladungsstrahlen mit einer Elektrodenanordnung, die wenigstens eine erste dem Objekt zu- und wenigstens eine zweite dem Objekt abgewandte Elektrode vorsieht, zwischen denen eine elektrische Spannung angelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der beiden Elektroden Teil einer Verbundpanzerung ist.Device for protecting an object at least against shaped charge jets with an electrode arrangement providing at least one first object and at least one second electrode facing away from the object, between which an electrical voltage is applied, characterized in that at least one of the two electrodes forms part of a composite armor is. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die zweite Elektrode Teil der Verbundpanzerung ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that at least the second electrode is part of the composite armor. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die erste der Elektroden Teil der Verbundpanzerung ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that at least the first of the electrodes is part of the composite armor. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Elektroden platten- oder schichtförmig ausgebildet ist, und dass wenigstens eine weitere platten- oder schichtförmige Materialschicht an der wenigsten einen platten- oder schichtförmig ausgebildeten Elektrode mittel- oder unmittelbar zumindest teilweise flächig überlappend angeordnet ist.Device according to one of claims 1 to 3 characterized in that at least one of the electrodes is plate-shaped or layered, and in that at least one further plate-like or layer-like material layer is arranged on the at least one plate-shaped or layer-shaped electrode in an intermediate or direct overlapping manner at least partially. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine weitere platten- oder schichtförmige Materialschicht und die zweite Elektrode eine Schottpanzerung darstellen.Apparatus according to claim 4, characterized in that the at least one further plate or layer-shaped material layer and the second electrode constitute a Schott armor. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine weitere platten- oder schichtförmige Materialschicht an der dem Objekt abgewandten Elektrode, d. h. an der zweiten Elektrode mittel- oder unmittelbar zumindest teilweise flächig überlappend angeordnet ist.Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that at least one further plate-like or layer-shaped material layer on the electrode facing away from the object, d. H. is arranged on the second electrode medium or directly overlapping at least partially flat. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine weitere platten- oder schichtförmige Materialschicht aus wenigstens einer der nachfolgenden Materialschichten ausgewählt ist: perforierte Panzerplatte, Leichtmetallplatte bestehend aus Magnesium-, Aluminium- und/oder Titanlegierung, Keramikpanzerplatte, reaktive Schicht, Faserverstärkte Kunststoffplatte, Gewebeschicht.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the at least one further plate-like or layered material layer is selected from at least one of the following material layers: perforated armor plate, light metal plate consisting of magnesium, aluminum and / or titanium alloy, ceramic armor plate, reactive layer, fiber-reinforced plastic plate, fabric layer. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Objekt zugewandte Elektrode wenigstens einen Bereich mit einem räumlich heterogen ausgebildeten Elektrodenmaterial aufweist.Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the object-facing electrode has at least one region with a spatially heterogeneous electrode material formed. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung einer elektrischen Spannung zwischen den wenigstens zwei Elektroden eine Pulsstromquelle, vorzugsweise in Form eines Hochspannungskondensators vorgesehen ist.Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that for generating an electrical voltage between the at least two electrodes, a pulse current source, preferably in the form of a high-voltage capacitor is provided.
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