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EP1949017B1 - Verbundpanzerungselement und wirkkörperelement zur einbringung in ein verbundpanzerungselement - Google Patents

Verbundpanzerungselement und wirkkörperelement zur einbringung in ein verbundpanzerungselement Download PDF

Info

Publication number
EP1949017B1
EP1949017B1 EP07846259A EP07846259A EP1949017B1 EP 1949017 B1 EP1949017 B1 EP 1949017B1 EP 07846259 A EP07846259 A EP 07846259A EP 07846259 A EP07846259 A EP 07846259A EP 1949017 B1 EP1949017 B1 EP 1949017B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
effective
bodies
armour element
partially
element according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP07846259A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1949017A1 (de
Inventor
Jürgen Weber
Robert Bayer
Norbert Keil
Stefan Schiele
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.)
Krauss Maffei Wegmann GmbH and Co KG
Original Assignee
Krauss Maffei Wegmann GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Krauss Maffei Wegmann GmbH and Co KG filed Critical Krauss Maffei Wegmann GmbH and Co KG
Publication of EP1949017A1 publication Critical patent/EP1949017A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1949017B1 publication Critical patent/EP1949017B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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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
    • F41H5/0492—Layered armour containing hard elements, e.g. plates, spheres, rods, separated from each other, the elements being connected to a further flexible layer or being embedded in a plastics or an elastomer matrix

Definitions

  • the invention relates to a composite armor element for the protection from projectiles with the features of the preamble of patent claim 1 and to an active body element for introduction into a composite armor element with the features of the preamble of patent claim 12.
  • Composite armor elements such as composite armor plates or composite armor mats, which consist of a composite of several materials, are known per se. Frequently composite armor elements are constructed such that filling materials or active bodies are introduced between two, for example, plate-shaped elements, which are then encapsulated with a pourable matrix material such as plastics or metals.
  • the plates are often provided with finishing layers.
  • the manufactured composite armor plates can be glued to the back with thick fiber composite layers and thus form self-supporting Panzerurigsetti or they are attached to metallic vehicle housings such as a welded steel tub, while they reach the full protective effect together with the housing structure. It is also known to arrange shock-absorbing materials between the active bodies, so that the active bodies do not lie directly against each other in a disadvantageous manner.
  • the DE 1 578 324 describes a composite armor plate, being used as the active body individual balls or cylinders of a hard ceramic material.
  • the cylinders are arranged in rows in the plate in several discontinuous layers or layers, ie their longitudinal axes are substantially parallel to the plane of the plate and parallel to each other, the cylinders of one layer being offset relative to the cylinders of the other layer.
  • the cylinders are further spaced apart using a plurality of layers of spacer material such that each layer of spacer material is alternately wound over and under the cylinders in their respective locations.
  • the EP 1 071 916 B1 describes a composite armor plate with individual cylindrical ceramic active bodies, wherein the space between the active bodies is filled with form-fitting three- or hexagonal insects pellets.
  • the EP 1 363 101 A1 describes a composite armor plate, wherein the individual active bodies are provided with a belt in order to reduce the total weight of the plate.
  • the FR 2 419 498 A which forms a basis for the preambles of claims 1 and 12, describes a method for producing a metal armor plate with cylindrical, ceramic active bodies, which are introduced before casting into a metal mold.
  • the molds have pins and corresponding recesses, so that they can be plugged together with the ceramic bodies according to a predetermined scheme, so that a positioning of the active body is made possible before the casting.
  • a disadvantage of this configuration is that the introduction of the active body in the molds and the mating of the dies is complex.
  • the invention has the object to improve the disadvantages mentioned.
  • the invention solves the problem with the features of the characterizing part of patent claim 1 and with the features of the characterizing part of claim 12.
  • Advantageous developments are part of the dependent claims.
  • active body chains active body elements wherein the active body of a series at least partially by webs (3) chain-shaped to form active body chains together are, and wherein the active body chains (1) are made in one piece.
  • active body elements are easier to handle in the context of the production of the composite armor element, since considerably fewer work steps are necessary due to the reduction in the number of parts.
  • no shock-absorbing materials need to be introduced between the active body, since the webs ensure a minimum gap between the active bodies and thus a shock absorption by means of the webs or the matrix material in the gaps between the active bodies.
  • the individual active bodies of an active-body element can be made of high-hardness materials, in particular of ceramic, metal, sintered or fiber materials, with small dimensions with respect to the plate dimensions. They can be cylindrical, spherical or tetrahedral or rod-shaped with a polygonal cross-section. The faces may be straight, curved, conical, angular or oblique cut.
  • the active bodies preferably have, at least partially, a ratio between height and maximum width extension that is greater than 0.8.
  • the active bodies are preferably aligned parallel to one another. Further a vertical arrangement of the active bodies in the composite armor element is preferred, wherein a horizontal or an oblique arrangement is applicable.
  • the active bodies of a layer can be arranged offset with respect to the active body of an adjacent layer. In the same way, the active bodies of a row can be staggered with respect to the active bodies of an adjacent row.
  • the webs have predetermined dimensions, wherein the extent in relation to a rod-shaped or cylindrical active body radial direction is referred to as web length.
  • the extent of the web in an axial direction is referred to as web height.
  • the extension, which is tangential to the lateral surface of a cylindrical active body, is referred to as web width.
  • the webs may be in relation to the main dimensions of the active body of short length and / or of small width, ie short and / or narrow.
  • the web height can be in the range of the height of the active body.
  • the number of connected active bodies can vary as desired and is preferably in the range of 5 to 20.
  • the webs should have sufficient stability to allow safe handling in production.
  • it may be advantageous, the webs in such a way to accomplish that the chain can be broken by hand or by machine in the manufacture of a composite armor to obtain the proper length.
  • the ratio of the minimum web width to the maximum main dimension of the active body cross-section is less than 0.4.
  • the web may have a score, so that when laying the chains of active bodies in the composite armor shorter chains of active bodies can be canceled if this is required, for example, at the edge of the composite armor element ("Toblerone principle").
  • Toblerone principle the production can be simplified.
  • the geometry of the webs may be straight or have a fillet, further, a notch may be provided on one or more sides.
  • the notch width can extend over the entire web length and the notch angle can be in the range between 40 ° and 100 °.
  • the ratio of the web width at the notch base and the web length in the range of 0.3 to 2.5 can be.
  • the invention provides that the chains of active bodies are produced in one piece, so that rigid, "urgeformte" chains of active bodies arise.
  • no individual active bodies are produced any more, but entire active-body chains are manufactured in one operation, in which the webs consist of the same material as the active body.
  • the shock absorption is realized by the described formation of the land areas.
  • the composite armor element When the composite armor element is struck by an armor-piercing hard core bullet, the bullet core is crushed and destroyed when hitting a high-strength active body. In this case, the affected active body is completely destroyed and the top layer or the wall of the vehicle structure absorbs the residual impulse so that no penetration takes place in the interior to be protected. Due to the high local energy input, this process produces pronounced shockwaves, which are transmitted to the direct impact of the neighboring active body and also destroy it, even though it was not hit directly. This would be transferred to other adjacent active bodies and it would create a large damaged area, which would no longer be safe in a subsequent shot.
  • the webs according to the invention dampen the transmission of the shock wave by using the described materials or by the application of the described design of the thin webs or the provision of special notches.
  • the destructive radii of the hit are thus minimized and a good "multi-hit capability" results, i. even with several subsequent hits at a small distance, the protective function is maintained.
  • the chain-shaped active body elements can be laid in straight rows within a layer in the composite armor plate. However, it could also be executed zigzag-shaped or curved. It is also possible to use multi-row active body matrices, which can be produced in one piece in particular and which can be arbitrarily broken during the production of the composite armor element.
  • the arrangement of the active body chains is included after the compilation in the matrix material, in particular plastics such as polyurethane, epoxy resin, polyester or rubber, and can on the front side be completed by a cover layer.
  • the other side may consist of layers made of materials with shock absorbing properties, which should also have a high tensile strength.
  • the composite armor element may be self-supporting mounted in a frame construction or applied to a structural casing made of armor steel or light metal, wherein an intermediate air layer of the shock absorbing intermediate layers may be provided.
  • the invention is not limited to using only identical geometries and materials within a composite armor element. Rather, combinations of the described materials and geometries are encompassed by the invention.
  • a particularly simple production can be achieved if, during production, the chain-shaped active-body elements are inserted into a cassette of steel, light metal, plastic or fiber composite material, in particular dimensionally accurate, and then cast or vulcanized with a matrix material.
  • the cassette becomes part of the protection module and can represent its outer layer or boundary.
  • the active-body chains can also be inserted in a particularly accurately manufactured manufacturing mold or in a production mold frame and then encapsulated or vulcanized with the matrix material.
  • Embodiments of the invention will be described with reference to FIGS FIGS. 1 to 9 described.
  • FIGS. 1a and 1b show an active body chain 1 as an active body element, which is composed of individual ceramic active bodies 2a of the same geometry, which are firmly connected by straight webs 3 together.
  • the active body chain 1 is made in one piece, so that the webs 3 are made of the same material as the active body 2a.
  • the active bodies 2a of the height h have a cylindrical basic shape with a substantially circular cross section with the extension b.
  • the end faces are configured as a cone 4a with a rounded tip.
  • Fig. 2 is shown an active body chain, in which the end faces are convexly convex outwards.
  • the webs 3 is a predetermined distance between the individual active bodies 2a before.
  • the Fig. 3 shows that the substantially circular cross-section in the region of the webs 3 has a gate 5.
  • the configuration of the active body chain is such that the centers of the similar circular cross-sectional areas are exactly spaced apart at a distance corresponding to the diameter of the circle.
  • the active bodies in the region of the webs 3 recesses 5, whose length in the radial direction of the half web length (D) correspond.
  • the webs 3 have a constant web width E and web length D, which have approximately the same dimensions and are significantly smaller than the web height F. It can also be seen that the ratio of the minimum web width E to the maximum main dimension of the active body cross-section b is less than 0.4 is.
  • the Fig. 4 shows an active body chain 1, in which the individual active body 2b have a hexagonal cross-sectional area.
  • the end faces 4c are designed pyramid-shaped.
  • the Fig. 5 shows that the webs 3a have two notches 6a, so that the active body chain can be broken during manufacture.
  • the notch 6b with the Kerbgroundradius B can according to Fig. 6 extend at predetermined notch angle A over the entire web length D, wherein the ratio of the notch root web width C and the web length D is in the range of 0.3 to 2.5.
  • the Fig. 7 shows an integrally produced active body matrix 7, in which the active body 2a are connected to one another via webs 3. Each active body 2a is connected via six webs 3 with other active bodies 2a. The webs 3 have the fracture notches 6 already described. The active bodies 2a, which have conical end faces 4a, are also offset from one another.
  • the Fig. 8 shows the arrangement of the active body matrix 7 in a metal cassette 8.
  • the cassette 8 the outer cover layer of a composite armor plate is and is cast or glued to the active body matrix 7 and a lower end layer 9 of a fiber material with a matrix material, not shown.
  • the Fig. 9 shows the arrangement of a composite armor plate as a composite armor element on a metallic housing 12 of an armored combat vehicle.
  • the plate consists of the cassette 8, a matrix material 13 designed as a potting compound or adhesive mass, a layer of the highly hard active substance chains 2 and the finishing layer 9. Between the finishing layer 9 and the vehicle 12 a damping elastomeric intermediate layer 11 is arranged.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verbundpanzerungselement zum Schutz vor Geschossen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Wirkkörperelement zur Einbringung in ein Verbundpanzerungselement mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12.
  • Verbundpanzerungselemente, wie Verbundpanzerplatten oder Verbundpanzermatten, die aus einem Verbund mehrerer Materialien bestehen, sind an sich bekannt. Häufig sind Verbundpanzerungselemente derart aufgebaut, dass zwischen zwei beispielsweise plattenförmigen Elementen Füllmaterialien oder Wirkkörper eingebracht werden, welche anschließend mit einem gießfähigen Matrixmaterial wie beispielsweise Kunststoffe oder Metalle umgossen werden.
  • Die Platten werden häufig mit Abschlussschichten versehen. Die hergestellten Verbundpanzerplatten können auf der Rückseite mit dicken Faserverbundschichten verklebt werden und somit selbsttragende Panzerurigselemente bilden oder sie werden an metallischen Fahrzeuggehäusen wie beispielsweise eine geschweißte Stahlwanne angebracht, wobei sie die volle Schutzwirkung zusammen mit der Gehäusestruktur erreichen. Es ist zudem bekannt, schockdämpfende Materialien zwischen den Wirkkörpern anzuordnen, damit die Wirkkörper nicht in nachteiliger Weise unmittelbar aneinanderliegen.
  • Die DE 1 578 324 beschreibt eine Verbundpanzerplatte, wobei als Wirkkörper einzelne Kugeln oder Zylinder aus einem harten keramischen Material verwendet werden. Die Zylinder werden in Reihen in der Platte in mehreren unterbrochenen Schichten oder Lagen angeordnet, d.h. ihre Längsachsen liegen im Wesentlichen parallel zur Plattenebene und parallel zueinander, wobei die Zylinder der einen Lage hinsichtlich der Zylinder der anderen Lage versetzt angeordnet sind. Die Zylinder sind ferner in einem Abstand voneinander angeordnet, wobei mehrere Lagen aus einem Abstandsmaterial derart verwendet werden, dass jede Schicht aus Abstandsmaterial wechselweise über bzw. unter die Zylinder in ihrer betreffenden Lage gewickelt ist.
  • Die EP 1 071 916 B1 beschreibt eine Verbundpanzerplatte mit einzelnen zylindrischen keramischen Wirkkörpern, wobei der Raum zwischen den Wirkkörpern mit formangepassten drei- oder sechseckigen Zwischenraumpellets gefüllt ist.
  • Die EP 1 363 101 A1 beschreibt eine Verbundpanzerplatte, wobei die einzelnen Wirkkörper mit einem Gürtel versehen sind, um das Gesamtgewicht der Platte zu verringern.
  • Nachteilig an den bekannten Platten ist, dass die Herstellung auf Grund der Vielzahl der kleinen Wirkkörper sowie das Einbringen von schockdämpfenden Materialien aufwändig und ungenau ist.
  • Die FR 2 419 498 A , die eine Grundlage für die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 12 bildet, beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Metall-Panzerplatte mit zylinderförmigen, keramischen Wirkkörpern, die vor dem Verguss in eine Kokille aus Metall eingebracht werden. Die Kokillen weisen Zapfen und entsprechende Ausnehmungen auf, so dass sie mit den Keramikwirkkörpern nach einem vorgegebenen Schema zusammengesteckt werden können, so dass eine Positionierung der Wirkkörper vor dem Verguss ermöglicht wird. Nachteilig an dieser Ausgestaltung ist, dass die Einbringung der Wirkkörper in die Kokillen sowie das Zusammenstecken der Kokillen aufwändig ist.
  • Die Erfindung hat die Aufgabe, die genannten Nachteile zu verbessern. Die Erfindung löst die Aufgabe mit den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 sowie mit den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 12. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Bestandteil der abhängigen Ansprüche.
  • Es ist ein Grundgedanke der Erfindung, die Wirkkörper mit insbesondere kurzen und schmalen Stegen zu längeren Reihen zu verbinden und somit einfach herstellbare, als Wirkkörperketten bezeichnete Wirkkörperelemente zu schaffen, wobei die Wirkkörper einer Reihe zumindest teilweise durch Stege (3) kettenförmig zu Wirkkörperketten miteinander fest verbunden sind, und wobei die Wirkkörperketten (1) einstückig hergestellt sind. Diese Wirkkörperelemente sind im Rahmen der Herstellung des Verbundpanzerungselements einfacher zu handhaben, da durch die Reduzierung der Teileanzahl wesentlich weniger Arbeitsschritte notwendig sind. Zudem brauchen keine schockdämpfenden Materialien mehr zwischen die Wirkkörper eingebracht zu werden, da die Stege einen Minimalspalt zwischen den Wirkkörpern sicherstellen und damit eine Schockdämpfung mittels der Stege bzw. dem Matrixmaterial in den Spalten zwischen den Wirkkörpern erfolgt.
  • Die einzelnen Wirkkörper eines Wirkkörperelements können aus hochharten Materialien, insbesondere aus Keramik-, Metall-, Sinter- oder Faserwerkstoffen, mit bezüglich der Plattenabmessungen geringen Abmessungen hergestellt sein. Sie können zylinder-, kugel- oder tetraederförmig sein oder stabförmig mit einem polygonen Querschnitt ausgebildet sein. Die Stirnflächen können gerade, gewölbt, kegelförmig, eckig oder schräg geschnitten sein. Die Wirkkörper weisen vorzugsweise zumindest teilweise ein Verhältnis zwischen Höhe und maximaler Breitenausdehnung auf, das größer als 0,8 ist. Die Wirkkörper sind vorzugsweise parallel zueinander ausgerichtet. Ferner wird eine stehende Anordnung der Wirkkörper in dem Verbundpanzerungselement bevorzugt, wobei auch eine liegende oder eine schräge Anordnung anwendbar ist. Die Wirkkörper einer Lage können bezüglich der Wirkkörper einer benachbarten Lage versetzt angeordnet sein. In gleicher Weise können die Wirkkörper einer Reihe bezüglich der Wirkkörper einer benachbarten Reihe versetzt angeordnet sein.
  • Die Stege weisen vorgegebene Ausmaße auf, wobei die Ausdehnung in bezüglich eines stab- oder zylinderförmigen Wirkkörpers radialer Richtung als Steglänge bezeichnet wird. Die Ausdehnung des Stegs in einer axialen Richtung wird als Steghöhe bezeichnet. Die Ausdehnung, welche in Richtung tangential zur Mantelfläche eines zylinderförmigen Wirkkörpers liegt, wird als Stegbreite bezeichnet.
  • Es können auch zwei oder mehr Stege zwischen zwei Wirkkörpern verwendet werden. Dadurch kann die Stabilität der Wirkkörper verbessert werden, so dass das Risiko, dass die Ketten bei Fertigung, Transport oder Verarbeitung unbeabsichtigt brechen, verringert wird.
  • Durch das Zusammenfügen der Wirkkörper mittels Stege entstehen kettenförmige Wirkkörperelemente, die eine Mehrzahl von einzelnen Wirkkörpern enthalten. Die Stege können im Verhältnis zu den Hauptabmessungen der Wirkkörper von geringer Länge und/oder von geringer Breite, d.h. kurz und/oder schmal sein. Die Steghöhe kann im Bereich der Höhe der Wirkkörper liegen. Die Anzahl der verbundenen Wirkkörper kann beliebig variieren und liegt bevorzugt im Bereich von 5 - 20. Die Stege sollten eine ausreichende Stabilität aufweisen, um eine sichere Handhabung in der Fertigung zu ermöglichen. Auf der anderen Seite kann es vorteilhaft sein, die Stege derart auszuführen, dass die Kette bei der Herstellung eines Verbundpanzerungselements von Hand oder maschinell gebrochen werden kann, um die richtige Länge zu erhalten. Bei einer bevorzugten Ausführung beträgt das Verhältnis der minimalen Stegbreite zur maximalen Hauptabmessung des Wirkkörperquerschnitts weniger als 0,4. Zudem kann der Steg eine Bruchkerbe aufweisen, so dass bei der Verlegung der Wirkkörperketten in dem Verbundpanzerungselement kürzere Wirkkörperketten abgebrochen werden können, wenn dies beispielsweise am Rand des Verbundpanzerungselements erforderlich ist ("Toblerone-Prinzip"). Somit kann die Fertigung vereinfacht werden.
  • Die Geometrie der Stege kann gerade sein oder eine Ausrundung besitzen, ferner kann an einer oder an mehreren Seiten eine Kerbe vorgesehen sein. Die Kerbenbreite kann sich über die gesamte Steglänge erstrecken und der Kerbwinkel kann im Bereich zwischen 40° und 100° liegen. Ferner kann das Verhältnis der Stegbreite am Kerbgrund und der Steglänge im Berich von 0,3 bis 2,5 liegen.
  • Die Erfindung sieht vor, dass die Wirkkörperketten einstückig hergestellt sind, so dass starre, "urgeformte" Wirkkörperketten entstehen. Es werden somit keine einzelnen Wirkkörper mehr hergestellt, sondern es werden in einem Arbeitsgang ganze Wirkkörperketten gefertigt, bei denen die Stege aus dem gleichen Material wie die Wirkkörper bestehen. Hierbei wird die Schockdämpfung durch die beschriebene Ausformung der Stegbereiche realisiert.
  • Wenn das Verbundpanzerungselement von einem panzerbrechenden Hartkerngeschoss getroffen wird, wird der Geschosskern beim Auftreffen auf einen hochharten Wirkkörper gebrochen und zerstört. Dabei wird auch der getroffene Wirkkörper vollständig zerstört und die Abschlussschicht oder auch die Wandung der Fahrzeugstruktur nimmt den Restimpuls auf, so dass keine Penetration in den zu schützenden Innenraum erfolgt. Auf Grund des hohen lokalen Energieeintrages entstehen bei diesem Vorgang ausgeprägte Schockwellen, die sich beim direkten Anliegen des benachbarten Wirkkörpers auf diesen übertragen und auch ihn zerstören, obwohl er nicht direkt getroffen wurde. Dies würde sich auf weitere angrenzende Wirkkörper übertragen und es würde ein großer geschädigter Bereich entstehen, der bei einem nachfolgenden Schuss nicht mehr sicher wäre. Die erfindungsgemäßen Stege dämpfen die Übertragung der Schockwelle durch Verwendung der beschriebenen Materialien oder durch die Anwendung der beschriebenen Ausgestaltung der dünnen Stege oder das Vorsehen von speziellen Kerben. Die Zerstörungsradien beim Treffer werden somit minimiert und es ergibt sich eine gute "Multi-Hit-Fähigkeit", d.h. auch bei mehreren nachfolgenden Treffern mit geringem Abstand bleibt die Schutzfunktion erhalten.
  • Die kettenförmigen Wirkkörperelemente können in geraden Reihen innerhalb einer Lage in der Verbundpanzerplatte verlegt werden. Sie könne jedoch auch zickzack-förmig oder geschwungen ausgeführt sein. Es können auch mehrreihige Wirkkörpermatrizen verwendet werden, welche insbesondere einstückig hergestellt sein können und welche bei der Fertigung des Verbundpanzerungselements beliebig gebrochen werden können.
  • Die Anordnung der Wirkkörperketten wird nach der Zusammenstellung in das Matrixmaterial, insbesondere Kunststoffe wie Polyurethan, Epoxydharz, Polyester oder Kautschuk, eingeschlossen und kann auf der vorderen Seite durch eine Deckschicht abgeschlossen sein. Die andere Seite kann aus Schichten bestehen, die aus Materialien mit schockabsorbierenden Eigenschaften hergestellt sind, wobei zudem eine hohe Zugfestigkeit vorliegen sollte. Das Verbundpanzerungselement kann selbsttragend in einer Rahmenkonstruktion montiert sein oder auf einem Strukturgehäuse aus Panzerstahl oder Leichtmetall aufgebracht werden, wobei eine Luftzwischenschicht der schockabsorbierende Zwischenschichten vorgesehen sein können.
  • Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, dass innerhalb eines Verbundpanzerungselements nur gleiche Geometrien und Materialien verwendet werden. Vielmehr werden auch Kombinationen der beschriebenen Materialien und Geometrien von der Erfindung umfasst.
  • Eine besonders einfache Herstellung lässt sich erreichen, wenn bei der Fertigung die kettenförmigen Wirkkörperelemente in eine insbesondere maßgenau gefertigte Kassette aus Stahl, Leichtmetall, Kunststoff oder Faserverbundmaterial eingelegt werden und dann mit einem Matrixmaterial vergossen oder vulkanisiert werden. Die Kassette wird in diesem Fall zum Bestandteil des Schutzmoduls und kann dessen Außenschicht bzw. Berandung darstellen. Die Wirkkörperketten können auch in einer insbesondere maßgenau gefertigten Fertigungsform oder in einen Fertigungs-Formrahmen eingelegt werden und dann mit dem Matrixmaterial umgossen oder vulkanisiert werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Figuren 1 bis 9 beschrieben.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1a
    ein kettenförmiges Wirkkörperelement in einer isometrischen Darstellung;
    Fig. 1b
    das Wirkkörperelement nach Fig. 1a aus einer anderen Perspektive;
    Fig. 2
    das Wirkkörperelement nach Fig. 1 mit geänderten Stirnflächen;
    Fig. 3
    das Wirkkörperelement nach Fig. 2 in der Draufsicht;
    Fig. 4
    eine weitere Ausführung eines Wirkkörperelements;
    Fig. 5
    einen Ausschnitt des Wirkkörperelements nach Fig. 3;
    Fig. 6
    den Ausschnitt nach Fig. 5 in einer geänderten Ausführung;
    Fig. 7
    zu einer Wirkkörpermatrix verbundene Wirkkörperelemente nach Fig. 1;
    Fig. 8
    eine Verbundpanzerplatte mit in einer Kassette angeordneter Wirkkörpermatrix nach Fig. 7;
    Fig. 9
    eine auf einem Kampffahrzeuggehäuse aufgesetzte Verbundpanzerplatte im Querschnitt.
  • Die Figuren 1a und 1b zeigen eine Wirkkörperkette 1 als Wirkkörperelement, welche aus einzelnen keramischen Wirkkörpern 2a gleicher Geometrie aufgebaut ist, die durch gerade Stege 3 miteinander fest verbunden sind. Die Wirkkörperkette 1 ist einstückig hergestellt, so dass die Stege 3 aus dem gleichen Material bestehen wie die Wirkkörper 2a. Die Wirkkörper 2a der Höhe h weisen eine zylindrische Grundform mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt mit der Ausdehnung b auf. Die Stirnflächen sind als Kegel 4a mit abgerundeter Spitze ausgestaltet. In Fig. 2 ist eine Wirkkörperkette dargestellt, bei welcher die Stirnflächen konvex nach außen gewölbt ausgeführt sind.
  • Durch die Stege 3 liegt ein vorgegebener Abstand zwischen den einzelnen Wirkkörpern 2a vor. Die Fig. 3 zeigt, dass der im Wesentlichen kreisförmige Querschnitt im Bereich der Stege 3 einen Anschnitt 5 aufweist. Die Ausgestaltung der Wirkkörperkette ist derart, dass die Mittelpunkte der gleichartigen kreisförmigen Querschnittsflächen genau in einer solchen Entfernung voneinander beabstandet sind, die dem Durchmessen des Kreises entspricht. Mit anderen Worten weisen die Wirkkörper im Bereich der Stege 3 Ausnehmungen 5 auf, deren Länge in radialer Richtung der halben Steglänge (D) entsprechen.
  • Die Stege 3 weisen eine konstante Stegbreite E und Steglänge D auf, welche etwa gleiche Abmessungen haben und deutlich kleiner sind als die Steghöhe F. Es ist zudem ersichtlich, dass das Verhältnis der minimalen Stegbreite E zur maximalen Hauptabmessung des Wirkkörperquerschnitts b kleiner als 0,4 ist.
  • Die Fig. 4 zeigt eine Wirkkörperkette 1, bei der die einzelnen Wirkkörper 2b eine sechseckige Querschnittsfläche aufweisen. Die Stirnflächen 4c sind pyramidenförmig ausgestaltet.
  • Die Fig. 5 zeigt, dass die Stege 3a zwei Kerben 6a aufweisen, damit die Wirkkörperkette während der Herstellung gebrochen werden kann. Die Kerbe 6b mit dem Kerbgrundradius B kann sich gemäß Fig. 6 bei vorgegebenen Kerbwinkel A auch über die gesamte Steglänge D erstrecken, wobei das Verhältnis der Kerbgrund-Stegbreite C und der Steglänge D im Bereich von 0,3 bis 2,5 liegt.
  • Die Fig. 7 zeigt eine einstückig hergestellte Wirkkörpermatrix 7, bei der die Wirkkörper 2a über Stege 3 miteinander verbunden sind. Jeder Wirkkörper 2a ist über sechs Stege 3 mit anderen Wirkkörpern 2a verbunden. Die Stege 3 weisen die bereits beschriebenen Bruchkerben 6 auf. Die Wirkkörper 2a, welche kegelförmige Stirnflächen 4a aufweisen, sind zudem versetzt zueinander angeordnet.
  • Die Fig. 8 zeigt die Anordnung der Wirkkörpermatrix 7 in einer Metallkassette 8. Die Kassette 8 stellt die äußere Deckschicht einer Verbundpanzerplatte dar und ist mit der Wirkkörpermatrix 7 und einer unteren Abschlussschicht 9 aus einem Fasermaterial mit einem nicht dargestellten Matrixmaterial vergossen oder verklebt.
  • Die Fig. 9 zeigt die Anordnung einer Verbundpanzerplatte als Verbundpanzerungselement an einem metallischen Gehäuse 12 eines gepanzerten Kampffahrzeugs. Die Platte besteht aus der Kassette 8, einem als Verguss- oder Klebermasse ausgebildeten Matrixmaterial 13, einer Lage der hochharten Wirkkörperketten 2 und der Abschlussschicht 9. Zwischen der Abschlussschicht 9 und dem Fahrzeug 12 ist eine dämpfende elastomere Zwischenschicht 11 angeordnet.

Claims (16)

  1. Verbundpanzerungselement zum Schutz vor Geschossen, welche mindestens eine Lage aus Wirkkörpern (2,2a,2b) enthält, die in Reihen nebeneinander in dem Verbundpanzerungselement angeordnet sind und die in ein Matrixmaterial (13) eingebettet sind, wobei die Wirkkörper (2,2a,2b) einer Reihe zumindest teilweise durch Stege (3) kettenförmig zu Wirkkörperketten (1) miteinander fest verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkkörperketten (1) einstückig hergestellt sind.
  2. Verbundpanzerungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkkörper (2,2a,2b) einer Lage in benachbarten Reihen zumindest teilweise durch Stege (3) matrizenförmig miteinander fest verbunden sind.
  3. Verbundpanzerungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkkörper (2,2a,2b) zumindest teilweise zylinderförmig mit einem runden oder ovalen Querschnitt ausgestaltet sind, wobei insbesondere mindestens eine der Stirnflächen (4) der Mehrzahl der Wirkkörper (2,2a,2b) kegelförmig, insbesondere mit abgerundeter Spitze, ausgestaltet ist.
  4. Verbundpanzerungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkkörper zumindest teilweise kugelförmig ausgestaltet sind.
  5. Verbundpanzerungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkkörper (2b) zumindest teilweise stabförmig mit einem polygonen Querschnitt ausgestaltet sind, wobei insbesondere mindestens eine der Stirnflächen (4) der Mehrzahl der Wirkkörper (2b) pyramidenförmig, insbesondere mit abgerundeter Spitze, ausgestaltet ist.
  6. Verbundpanzerungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Stirnflächen der Mehrzahl der Wirkkörper konkav oder konvex ausgestaltet sind und/oder dass die Wirkkörper zumindest teilweise gerade oder quer geschnittene Stirnflächen aufweisen.
  7. Verbundpanzerungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (3) zumindest teilweise eine Einkerbung (6) aufweisen, wobei insbesondere sich die Kerbe (6) über die gesamte Steglänge (D) erstreckt.
  8. Verbundpanzerungselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kerbwinkel (A) im Bereich zwischen 40° und 100° liegt.
  9. Verbundpanzerungselement nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Kerbgrund-Stegbreite (C) und der Steglänge (D) im Bereich von 0,3 bis 2,5 liegt.
  10. Verbundpanzerungsetement nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkkörper (2,2a) zumindest teilweise im Bereich der Steganbindung Ausnehmungen aufweisen, deren Länge in radialer Richtung der halben Steglänge (D) entspricht.
  11. Verbundpanzerungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkkörper(2) innerhalb einer Kassette (8), insbesondere aus Stahl, Leichtmetall, Kunststoff oder Faserverbundmaterial, angeordnet sind, die insbesondere mindestens eine Abschlussschicht der Platte darstellt.
  12. Wirkkörperkette (1) zur Einbringung in ein Verbundpanzerungselement bei dem mehrere Wirkkörperketten (1) in ein Matrixmaterial eingebettet sind, wobei sie mindestens zwei Wirkkörper (2) aufweist, die jeweils durch mindestens einen Steg (3) kettenförmig miteinander fest verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass sie einstückig hergestellt ist.
  13. Wirkkörperkette (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkkörper (2) durch Stege (3) matrizenförmig miteinander fest verbunden sind.
  14. Wirkkörperkette (1) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der minimalen Stegbreite (E) zur maximalen Hauptabmessung (b) des Wirkkörperquerschnitts kleiner als 0,4 ist.
  15. Wirkkörperkette (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (3) zumindest teilweise eine Einkerbung (6) aufweisen, wobei insbesondere sich die Einkerbung (6) über die gesamte Steglänge (D) erstreckt.
  16. Wirkkörperkette (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass es die Merkmale aus einem oder mehreren der kennzeichnenden Teile der Patentansprüche 8 bis 10 aufweist.
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