DE1937028A1

DE1937028A1 - Panzerplatte

Info

Publication number: DE1937028A1
Application number: DE19691937028
Authority: DE
Inventors: Coes Samuel H; Hauck Eldon W
Original assignee: Norton Co
Current assignee: Saint Gobain Abrasives Inc
Priority date: 1969-07-15
Filing date: 1969-07-21
Publication date: 1971-03-11
Also published as: FR2053683A5; GB1211489A

Description

B e s c h r e i b u n g Panzerplatte Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Panzerungen und betrifft aus mehreren Werkstoffen einschließlich eines keramischen Materials Zusammengesetzte Panzerplatten, die Schutz gegen die Geschosse kleiner Peuerviaffen bieten.
In neuerer Zeit wurden Panserungen bzw. Panzersysteme entwickelt, die einen Schutz gegen eine große Energiemenge enthaltende Geschosse bieten, z.B. gegen aus kleinen Seuerwaffen abgefeuerte Geschosse. Eine zweckmäßige AusfUhrungsart einer solchen Panzerung umfaßt eine Platte aus einem harten keramischen Material von hoher Dichte, die auf ihrer RUckseite ein damit verbundenes PlachmaterialstUck aus einem Glasfaserstoff trägt. Wenn ein solcher Panzer auf seiner durch das keramische Material gebildete Fläche von einem eine ausreichende Energlemenge enthaltenden Geschoß getroffen wird, wird die Platte aus dem keramischen Material zertrUmmert, und gleichzeitig wird das Geschoß zertrümmert, wobei die Energie des Geschosses an den die Rückseite der Panerzung bildenden Glasfaserstoff abgegeben und dadurch vernichtet wird, daß sie eich beim Trennen des keramißohen Materials von dem damit verbundenen Glaefaaerntoff verbraucht. Wenn diee genohieht, wird eine hinter dem Panzer befindliche Pereon durch den Aufprall nicht verletzt, und durch den Panzer geschützte Gegenstünde werden nicht beschädigt. Wenn jedoch das Geschoß den Panzer nahe einer freien Kante trifft kann es vorkommen, daß sich die hintere Schutzschicht an dem freien Rand von dem keramischen Material ablöst, so daß Teilchen des keramischen Materials und des Geschosses hinter den Panzer gelangen können; in diesem Fall ist es möglich, daß hinter der Panzerung, Jedoch in der Geschoßbahn befindliche Personen oder Gegenstände nicht ausreichend geschtitzt werden.
Gemäß der Erfindung wurde festgestellt, daß es möglich is, die keramische Platte auf ihrer Rückseite mit einer Metallplatte zu versehen, die aus einer Aluminiumlegierung bev stehen kaan und durch ein auftreffendes Geschoß verformt wird und daher die Energie des Geschosses aufnimmt. Wenn ein soloher zusammengesetzter Panzer nahe einem ireien Rand von einem Geschoß getroffen wird, kann sich die Metallplatte kurzzeitig in einem solchen Ausmaß durchbiegen, daß Teilchen des kera mischen Materials und des Geschosses in den Raum hinter dem Panzer gelangen. Bei der Entwicklung von Panzerungen zum Schutz gegen Geschosse des Kalibers 0,50 wurde festgestellt, daß Panzerplatten mit nicht abgestUtsten Rändern in erster Linie wegen dieser Neigung des Metalls, sich zu verformen, nur dann zu der gewdnschten Wirkung führen, wenn sie von sehr schwerer Konstruktion sind. Ferner wurde festgestellt, daß bei der Verwendung einer Trag- oder Stützplatte mit die REnder der Fläche aus dem keramischen Material umschließenden Flanschen oder Lippen die Biegefestigkeit des Materiala der Stittzplatte und ihre Widerstandsfähigkeit gegen eine Verformung durch Stoßkräfte erheblich gesteigert werden. Gemäß der ErSindung sind solche Flansche oder Lippen an allen froien Rändern der Stützplatte vorgesehen, so daß das Panzerteil nioht nur eine erhöhte Biegefoatigkeit erhält, sondern daß auoh die Ränder der Fläche aus keramischem Material so umschlossen sind, daß sie praktisch verhindern, daß sich mit hoher Geschwindigkeit @bewegende Teilchen die Ränder des Panzers durchschlagen, oder daß eich mit hoher Geschwindigkeit bewegende Teilchen von den Rändern abgelöst werden.
Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Sand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Fig. 1 zeigt im Schnitt einen Teil einer erfindungsgemäßen, unter Verwendung von keramischem Material hergestellten zusammengesstzten Panzerplatte.
Fig. 2 ähnelt Fig. 1, zeigt jedoch die erfindungsgemäße zusammengesetzte Panzerplatte flir den Fall, daß sie in ihrer Mitte von einem Geschoß getroffen worden ist.
Fig. 3 ähnelt Fig. 2, zeigt jedoch die erfindungsgemäße zusammengesetzte Panserplatte gttr den Pail, daß sie nahe einem freien Rand von einem Geschoß getroffen worden ist.
Gemäß Pig. 1 und 2 umfaßt die bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Panzerplatte eine Fliese oder Platte 10 aus einem harten keramischen Material, die bei hoher Temperatur aus polykristallinem Aluminiumoxid, Siliziumkarbid oder Borkarbid hergestellt sein kann. Die Platte 10 aus dem keramischen Material ist auf ihrer Rückseite mit einem Stützelement 12 aus einer Aluminiumlegierung verkleidet; vorzugsweise besteht das Stützelement aus der unter der Bezeichnung 2024-T3 erhältlichen Aluminiumlegierung. Um die Wirksamkeit des Stützelements t2 aus der Aluminiumlegierung zu verbessern; ist das Stützelement an seinen Rändern mit einem Flansch bzw.
einer Lippe 14 versehen, die sich von dem Stützelement aus unter einem Winkel von etwa 900 nach vorn erstreckt, dem betreffenden Rand 16 der Platte 10 aus keramischem Material benachbart ist und eine erhebliche Erhöhung der Steifigkeit und Festigkeit des freien Randes 16 bewirkt.
Das Sttitzelement 12 kann mit der Platte 10 aus keramirohem Material mit Hilfe eines von mehreren geeigneten handelsüblichen Harzklebstoffen, z.B. mittels eines Epoxyharzklebstoffs, verbunden sein.
Die Abmessungen der vorderen Platte aus keramischem Material und des Stützelements richten sich nach den Jeweiligen Erfordernissen b¢W. dem Verwendungszweck der Panzerplatte sowie nach den nu ihrer Herstellung verwendeten Werkstoffen. Um ein Beispiel zuf geben, auf das sich die Erfindung Jedoch nicht beschränkt, sei erwhnt, daß die in Fig. 1 und 2 gezeigte susammengesetzte Panzerplatte eine Gesamtdicke von etwa 19 mm haben kann, daß die vordere Platte 10 aus keramischem Material etwa 12,5 mm dick sein kann, und daß die Wandstärke des Sttitzelements 12 aus einer Aluminiumlegierung etwa 6,35 mm betragen kann. Wenn ein Geschoß auf die vordere Platte 10 auftrifft, wie es in Fig. 2 bei 18 angedeutet ist, wird das Geschoß zertrümmert, wenn es mit einer genügend großen Energie auf die Fläche aus keramischem Material auftrifft, und hierbei wird die Platte 10 auf ähnliche Weise zertrümmert. Die dem Stützelement 12 aus der Aluminiumlegierung durch den Aufprall des Geschosses zugeführte Energie wird von dem Stützelement aufgenommen und vernichtet. In Fig. 2 ist die Wirkung dargestellt, die eintritt, wenn ein panzerbrechendes Geschoß auf die zusammengesetzte Panzerplatte auftrifft. Es wird angenommen, daß sich die mechanischen Vorgänge, die dazu führen, daß ein Panzersystem mit einer Armierung aus keramischem Material nicht von einem panzerbrechenden Geschoß durchschlagen werdenkann, in der nachstehend beschriebenen leise abspielen; es sei Jedoch bemerkt, daß hierin noch keine endgültige Beweisführung zu erblicken ist.
Während der ersten wenigen Mikrosekunden nach dem Aufprall zerbricht das Geschoß das keramische Material, und das keramische Material zerbricht seinerseits das Geschoß. Wenn dieser Zerstörungsp'rozeß beendet ist, beginnt das Stütselement aus der Aluminiumlegierung, nachzugeben, wobei es durch Zugspannungen beansprucht wird und weiter nachgibt, bis es sich in dem Ausmaß verformt hat, das ausreicht, um die gesamte kinetische Energie des zerstörten keramischen Materials und des ebenfalls zerstörten Geschosses aufzunehmen bzw. zu vernichten. Hinter dem Auftreffpunkt 18 des Geschosses wird das Stützelement 12 aus der Aluminiumlegierung so verformt, daß es sich in der in Fig. 2 hinter der Einsohlagstelle 18 angedeuteten Weise nach hinten torwdlbt. Während dieser Vorgänge haben das Stützelement aus der Aluminiumlegierung und die entstandene Beule in dem Stützelement die gesamte kinetische Energie aufgenominen und die Stücke des keramischen Materials und des Geschosses im wesentlichen in ihrer Lage gehalten.
Wenn eine Panzerplatte mit nicht abgestütten Rändern konstruicrt wird, um einen Schutz gegen ein Geschoß, z.B.
ein panzerbrechendes Geschoß vom Kaliber 0,50, zu gewShrleisten, und zwar bis zu einem Abstand von etwa 38 mm von einem nicht abgestützten Rand, spielt die Verformung eine wichtige Rolle, denn eine nur zeitweilige Verformung, die auf das Auftreffen des Geschosses folGt, kann dazu fUhren, daß sich Stücke des keramischen Materials und des Geschosses längs solcher Bahnen bewegen, daß eie hinter das Sttltzelement gelangen. Pig. 3 veranschaulicht die Wirkung des Auftreffens eines Geschosses an einer mit 20 bezeichneten Stelle der Platte 10 aus keramischem Material, wobei der Auftreffpunkt 20 einer nicht abgestützten Kante der Panzerplatte benachbart iot, Wie rochon erwähnt, wird das Geschoß beim Auftreffen auf dio Panzerplatte ebenso wie die Platte 10 aus keramisohem Material zerstört. Die von dem Geschoß auf die keramische Platte Ubertragene Energie hat die unmittelbare Wirkung, daß die Panzerplatte nach hinten du@chgebogen wird, so daß eine Bewegung hervorgerufen wird, die möglicherweise ausreicht, um es StUiken des Geschosses und deo keramisohen Materials zu ermöglichen, sich längs solcher Bahnen zu bewegen, daß sie zu dem Raum hinter der Panzerplatte gelangen. Die erfindungsgemäße Panzerplatte ist duroh dio sich von dem Stützelement 12 aus nach vorn erstreckende Lippe 14 in einem erhebliohen Ausmaß versteift, BO daß die vorübergehende Verformung durch die erhöhte Biegefestigkeit des Stützelements auf einen minimalen trag beschränkt wird.
Perner wird die dem Stützelement 12 aus der Aluminium-1 gierung zugeführte Energie durch eine Verformung des Stützei. ements aufgenommen und vernichtet, wobei gemäß Fig. 3 hinter dem Auftreffpunkt 20 eine Beule 22 entstehen und sich die Lippe 14 auf ähnliche Weise verformen kann, so daß das mit der Lippe versehene Stützelement auf zweckmäßige Weise dazu dient, die Stücke des Geschosses und des keramischen Materials zusammenzuhalten, die beim Auftreffen eines Geschosses entstehen und dessen kknetefsche Energie aufnehmen. Wenn die freien Ränder der vorderen Platte aus keramischen Material von den Lippen 14 des Stützelements 12 umschlossen sind, erhält man im Rahmen einer beliebigen Gewichtsbeschränkung eine Panzerplatte von maximaler Beschußfestigkeit. Pantentansprüche:

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E 1. Zusammengesetzte Panzerplatte mit einem freien Rand, die eine vordere Platte aus einem keramischen Material und eine damit verklebte Stützplatte aus Metall umfaßt, dadurch g e k en n æ e i c h n e t , daß der Randabschnitt (14) der Stützplatte (12) an dem freien Rand unter einem Winkel von etwa 90° gegenüber der Hauptfläche der Stützplatte angeordnet ist* so daß er eine den benachbarten Rand der Platte (10) aus keramischem Material umschließende Lippe bildet, 2. Zusammengesetzte Panzerplatte nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Stützplatte (12) aus Metall aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist.

3. Zusammengesetzte Panzerplatte nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die aus Metall bestehende Stützplatte (12) aus der unter der Bezeichnung 2024-T3 erhältlichen Aluminiumlegierung besteht.

L e e r s e i t e