DE19950320A1

DE19950320A1 - Verbundmaterial für die Panzerung

Info

Publication number: DE19950320A1
Application number: DE19950320A
Authority: DE
Inventors: Stephen J E Boos; Charles A Williams
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-10-15
Filing date: 1999-10-13
Publication date: 2000-04-20
Also published as: GB2344411A; GB9924501D0; ZA996375B; IL132372A; US6216579B1; GB2344411B; IL132372A0

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verbundmaterial für die Panzerung, mit einer äußeren, gegenüber ballistischem Stoß beständigen Schicht aus einem Stahlmaterial mit einer Härte von 47 bis 54 nach der Rockwell-C-Skala und einer inneren, explosionsbeständigen Stahlschicht mit einer Bruchzähigkeit von 3,6-6,5 J/mm und einer Härte von 28 bis 36 nach der Rockwell-C-Skala.

Description

Die Erfindung betrifft ein neuartiges Verbundmaterial zur Verwendung bei der Panzerung von Fahrzeugen.

Gegenwärtig werden in Nord-Amerika gepanzerte Fahrzeuge primär konstruiert und produ ziert, um Schutz vor ballistischen Angriffen bereitzustellen. Die Panzerung umfaßt typischer weise eine einzelne Platte und wird unter Verwendung von mechanischen Befestigungsmittel und/oder durch Schweißen an Ort und Stelle gehalten. Ballistischer Schutz wird entweder durch Überlappen mehrerer Panzerplatten oder durch Überdecken von Verbindungsstellen mit zusätzlichen Platten erreicht. Vom Standpunkt der mechanischen Festigkeit sind diese Panze rungsmaterialien grundsätzlich parasitär und verleihen dem Fahrzeug keine signifikante zu sätzliche Festigkeit.

Kürzliche Fortschritte bei Panzerungsmaterialien schließen die Verwendung von dualem Hartstahl ein. Die Stahlpanzerung mit einer Härte mit dualem Eigenschaften hat mehrere klare Vorteile gegenüber früheren Panzerungen nach dem Stand der Technik; solche Vorteile schließen ein, daß sie die Anforderung erfüllen, unter Verwendung existierender Anlagen unbegrenzte Produktionsmengen zu ermöglichen, und daß sie die Herstellbarkeit und spezifi schen Eigenschaften von Stahl aufweisen. Das frühere Konzept für eine Stahlpanzerung mit dualen Eigenschaften wurde aus dem Wissen heraus entwickelt, daß eine hohe Härte benötigt wurde, um die Stahlpanzerung durchdringende Projektile zu zerstören, und eine hohe Zähig keit erforderlich war, um Mehrfachschlagintegrität zu erreichen.

Obgleich das Prinzip der Stahlpanzerung mit dualen Eigenschaften eine Legierung bereitstellt, die in der Lage ist, das Projektil zu zerbrechen, haben zahlreiche getestete Legierungen zu Plattenbrüchen geführt. Wenn Plattenbruch auftritt, geht die Effektivität der Panzerung verlo ren, insbesondere als eine Panzerung, die für Mehrfachschlag geeignet sein muß.

Eine weitere Entwicklung von Panzerungsmaterialien ist in U.S.-Patent Nr. 3,694,174 be schrieben (erteilt am 26. September 1972). Diese Patent offenbart ein Verbundmaterial mit einer äußeren Stoßschicht mit hoher Härte, die in der Lage ist, ein Projektil zu zerbrechen, und einer zähen Rückschicht mit niedrigerer Härte, die in der Lage ist, das zerbrochene Pro jektil zu stoppen. Die Schichten werden miteinander warmgewalzt, um den Verbundwerkstoff zu bilden. Der Unterschied in der Härte wird als im Bereich von 5-8 Rockwell C angegeben. Die äußere Schicht wird weiter als eine Rockwell-C-Härte von 58-59 aufweisend beschrieben und die innere Schicht als eine Rockwell-C-Härte von 51-53 aufweisend. Die Dicke dieser Schichten wird als im Bereich von 2-3,5 inches liegend beschrieben.

Es ist klar, daß beide Schichten aus diesem Material immer noch relativ hart sind. Überdies ist es unwahrscheinlich, daß ein kleiner relativer Unterschied in der Härte zwischen den zwei Schichten ausreichend wäre, um einen großen Unterschied in den mechanischen Eigenschaf ten zu erreichen. Überdies wird das Warmwalzverfahren einen negativen Einfluß auf solche Eigenschaften haben. Auch wird ein Verbundwerkstoff der beschriebenen Abmessungen be trächtliches Mehrgewicht für ein Fahrzeug zur Folge haben. Man wird anerkennen, daß zu sätzliches Gewicht die Fahrzeugeigenschaften beeinträchtigen wird, insbesondere die Lei stung und die Handhabung.

Es ist auch bekannt, z. B. aus U.S.-Patent Nr. 4,948,673 (erteilt am 14. August 1990), gesin terte Keramikfliesen, z. B. auf der Basis von Aluminiumoxid oder Siliciumdioxid, einzuset zen, um panzerungsdurchdringende Projektile zu zerbrechen. Die Bruchstücke des Projektils werden dann durch eine Panzerplattenrückschicht gestoppt.

Erfindungsgemäß wird ein neuartiges Verbundmaterial für die Panzerung zur Verfügung ge stellt, das eine äußere, gegenüber ballistischem Stoß beständige Schicht aus einem Stahlmate rial mit einer Härte auf der Rockwell-C-Skala von 47-54 und eine innere explosionsbeständi ge Stahlschicht mit einer Bruchzähigkeit von 3,6-6,5 J/mm und einer Rockwell-C-Härte von 28-36 umfaßt.

Fakultativ ist zwischen den zwei Schichten ein Kunstharzkleber vorgesehen. In Abhängigkeit von den Anforderungen können verschiedene Klebstoffe eingesetzt werden. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen ein weicher Klebstoff verwendet werden, wie etwa ein Klebstoff auf Polysulfid-Basis, und in anderen Ausführungsformen ein härterer Klebstoff, wie ein Klebstoff auf Polyurethan-Basis.

In einer weiteren Ausführungsform ist benachbart zur inneren Schicht eine Schicht aus einem hochzugfesten Textilmaterial vorgesehen. Diese Schicht ist nicht an die innere Schicht ge bunden, da Bindung ihre ballistische Fähigkeit vermindern würde. Demgemäß kann sie die innere Schicht berühren oder in geringem Abstand von ihr angeordnet sein und wird von me chanischen Befestigungsmitteln an Ort und Stelle gehalten. Im Gebrauch muß auch etwas Rückraum vorgesehen sein, um zu ermöglichen, daß das Material sich durchbiegen kann, um als eine Art Fanghandschuh zur wirken, um jedes Schrapnell aufzufangen, das die innere Schicht durchdrungen haben könnte.

In noch einer weiteren Ausführungsform ist eine zusätzliche äußere Schicht vorgesehen, die aus hochhartem Stahl besteht, wie oben beschrieben. In diesem Fall ist kein Binder vorhanden und die Stahlschichten miteinander verschweißt.

In einer weiteren Ausführungsform kann eine keramische Schicht als eine zusätzliche äußer ste Schicht vorgesehen sein.

Das neuartige Verbundmaterial kann verwendet werden, um Fahrzeugtüren und -dächer zu schützen. Es besteht aus einer ziemlich harten äußeren Stahlschicht, die wesentlich ist, um den Bleikerngeschossen und dem Schrapnell ausreichend Widerstand entgegenzusetzen, da mit sie fundamental verändert oder umgelenkt werden. Die anschließenden Schichten können dann das modifizierte Projektil auffangen. Dennoch ist diese äußere Schicht nicht so hart, daß sie zerbricht oder in katastrophaler Weise versagt, wie einige ultraharte Stahlpanzerungen. Eine 3 mm dicke Schicht aus Bulloy 500 oder Compass B555, die im allgemeinen die U.S.- Militärspezifikation MIL-A-46100D, Armor plate, steel, wrought, high-hardness, erfüllt, hat sich als geeignet erwiesen.

Die zweite Schicht aus Stahl ist spezifisch wegen ihrer Zähigkeit und Fähigkeit, sich in gro ßem Umfang vor dem Brechen zu dehnen, ausgewählt worden. Diese zähen Stähle erfüllen im allgemeinen die U.S.-Militärspezifikation MIL-1-12560H, Armor plate, steel, wrought, ho mogenous, Class 2. Ihre primäre Rolle ist die Absorption großer Energiemengen. Diese Schicht kann auch verschweißt werden und verliert im Ergebnis nicht ihre mechanische Ei genschaften. Eine 3 mm dicke Schicht aus Jessup 529 oder Sanderson Kayser Class II hat sich als geeignet erwiesen.

Die fakultative Bindungsschicht mit 1-2 mm Dicke kann ein weicher Kleber wie Polysulfid oder ein härterer Kleber wie Polyurethan sein. Spezifische Beispiele für solche Kleber sind in der beigefügten Tabelle 1 beschrieben.

Der große Unterschied, der oben angegeben ist, liegt in der Zugfestigkeit.

Der Kleber spielt eine sehr viel größere Rolle als lediglich die Platten zusammenzuhalten. Der Kleber verteilt die Stoßenergie über eine größere Fläche. Er verringert die Fähigkeit der äuße ren Stahlschicht, sich in einer zur aufgebrachten Kraft senkrechten Richtung zu dehnen. Er trägt auch zur Scherfestigkeit der inneren Schicht gegenüber derjenigen der äußeren Schicht bei. Anstatt zu erlauben, daß die äußere Stahlschicht unabhängig in der Scherung versagt, hält der Kleber daher die Platten zusammen, so daß ein Teil der Scherfestigkeit der inneren Platte derjenigen der äußeren Platte hinzugefügt wird. So wird die Möglichkeit, daß die äußere Platte in Scherung oder Zug versagt, verringert. Dies verringert die Möglichkeit der Entste hung lokaler Stellen mit hoher Spannung, die an der Stelle eines Versagens erzeugt werden. Zusätzlich wirkt der Kleber als ein Medium, durch das die Explosionsschockwellen hin durchwandern müssen. Wenn die Wellen durch die äußere Platte, durch den Kleber und dann durch die innere Platte hindurchgehen, treffen sie auf unterschiedliche Impedanzniveaus. Die Veränderung der Impedanz stört die Wellen und verringert ihre Auswirkung. Die Nettowir kung der Energieverteilung, der kombinierten Scherfestigkeiten und des Aufbrechens der Schockwellen ist eine Verringerung der Belastung, die das Panzerungssystem erleiden muß. Dies wurde am deutlichsten in den Tests 5-1 und 5-3. Diese Tests waren identisch im Hin blick auf die Panzerungsmaterialien, Herstellungstechniken und Testverfahren, mit der Aus nahme der Verwendung eines Klebers. Test 5-1 hatte keinen Kleber zwischen den Stahl schichten und der resultierende Eindruck in der Tür war 71 mm tief. Test 5-3 hatte einen Po lysulfid-Kleber zwischen den Stahlschichten und der resultierende Eindruck war 57 mm tief.

Man kann daher sehen, daß die Panzerungssysteme, die Kleber zwischen den Stahlschichten einsetzen, besseren Schutz bereitstellen können.

Die fakultative innere Schicht aus ballistischem Material ist ein Verbundwerkstoff, der hoch zugfeste Fasern umfaßt, die mit einem duktilen Polymerbindemittel zusammenlaminiert wor den sind, z. B. Spectrashield®, mit einer Luftdichte von etwa 4,9 kg/m². Dieses Material wirkt in der Art eines Fanghandschuhes, um alle Fragmente oder Stücke der ersten zwei Panze rungsschichten abzufangen, die losgerissen sein könnten. Seine Rolle ist nicht die der Ab sorption großer Mengen an Explosionsenergie, sondern es erfaßt nur jegliches Material, das durch die ersten zwei Schichten hindurchgeht. Es ist diese Schicht, die signifikant zur Durch dringungsfestigkeit gegenüber Schrapnell mit hoher Geschwindigkeit und hoher Härte bei trägt.

Die mechanische Struktur ist ebenfalls einzigartig.

Die Panzerungsschichten sind kontinuierlich. Sie werden in eine Fahrzeugtür durch Auf schneiden der Rückfläche der Tür und Einführen eingebaut. Alle anderen Panzerungssysteme verwenden wenigstens zwei Panzerungsstücke, die miteinander verbunden werden. Die ge samte Belastung des Schocks und des Überdruckes wird an der Verbindungsstelle konzen triert und dort versagt die Panzerung.

Das Verfahren des Schweißens der zweiten Stahlschicht an die Pendelsäulenplatten, die Schloßsäulen, die Türbodenplatte und die Mittelverstärkung ist insofern einzigartig, als sie eine spezifische Konfiguration der Schweißverbindungen umfaßt. Wenn eine der Schweiß nähte überbeansprucht ist, läuft der Riß entlang der Schweißnaht und aus der Struktur heraus. Traditionellerweise verwenden Panzerungshersteller gerade Schweißnähte, die versagen, was dazu führt, daß die Panzerungsplatten in die Platte hinein reißen, was zu einem katastrophalen Versagen führt.

Experimentelle Ergebnisse

Die Testberichte mit den Nummern 3E1, 3E3, 3F5, 4-1, 4-2, 4-6, 4-17, 4-18, 4-21, S-1, 5-2, 5- 3 und S-4 sind am Ende der Anmeldung angehängt.

In der folgenden Tabelle 1 werden die Testergebnisse ihr verschiedene Ausführungsformen der Erfindung vorgelegt.

Tabelle 1

Die Testmaterialien waren wie folgt:
Hochharter Stahl = 3 mm Schicht aus Sanderson Kayser Bulloy 500 (B500) oder Sleeman Compass B555 (B555).
Kleber = 1 bis 2 mm Schicht aus Essex U-400SF (Urethan) oder Morton Aerospace Polymer Systems Thiokol® MC -236 Class A (Polysufid).
Zäher Stahl = 3 mm Schicht aus Sanderson Kayser Military Vehicles and Engineering Esta blishment (MVEE) Class 2 (Class 2) oder Jessop 529 (J529).
Spectra = 6 mm Schicht (4,9 kg/m²) aus Spectrashield®.

Es ist zu beachten, daß die Test, die durchgeführt worden sind und erfolgreich waren, mit ihren Testnummern bezeichnet sind, d. h. 3F5 oder mit Ja und daß sie fettgedruckt sind. Die Tests, die nach Extrapolation bestehen würden, sind normalgedruckt und sind mit "EX" iden tifiziert.

Im Hinblick auf das Türpanzerungssystem wird die folgende Übereinkunft für die Panze rungskonfiguration verwendet werden:

Das Dachsystem RU wurde getestet und lieferte Schutz gegen die M67-Splittergranate und die Rohrbombe, wenn sie in Kontakt zur Detonation gebracht wurden (siehe Tests 4-6, 4-18).

Die drei Türpanzerungssysteme DU, DP und DO wurden alle mit der Rohrbombe in Kontakt getestet (siehe Tests 3F1, 5-3, 5-1). Es wurde festgestellt, daß das Spectrashield nicht erfor derlich war, um gegen diesen Angriff zu schützen. Es kann daher geschlossen werden, daß das Dachsystem auch gegen die Rohrbombe und die M67-Granate wirksam wäre (wenn in Kontakt oder enger Nähe zur Detonation gebracht), mit Polysulfid-Kleber oder ohne irgend welchen Kleber.

Daher werden die Panzerungskonfigurationen verstärkt werden, um einzuschließen:

Es wurde auch festgestellt, daß der Standard, der für Schrapnell mit hoher Härte verwendet wurde ein Stahlkugellager mit 9,5 mm Durchmesser, Rockwell-C-Härte 63, die zwei Stahl schichten in Türsystem DU nicht durchdrang, wenn dieses der Höchstgefährdung unterworfen wurde. Diese Gefährdung war Test 3-S. Darin wurden die Kugellager auf das Panzerungssy stem mit einer 50 kg-Ladung 75% Forcite®-Dynamit beschleunigt, Ladung in einem Abstand von 3,0 Metern, somit war das Spectrashield® nicht erforderlich und das Dachpanzerungssy stem hätte ausgereicht.

Das Dachpanzerungssystem ist mit denselben Kugeln und derselben Geschwindigkeit wie die Türsysteme ballistisch getestet worden, aber in einem Winkel von 45 Grad. Dies ist eine ge ringere Gefährdung.

Demgemäß ist das Dachpanzerungssystem gut für:

- ballistischen Schutz bei 45 Grad,
- Schutz vor M67-Granate und Rohrbombe, wenn in Kontakt zur Detonation gebracht, und
- zum Schutz vor dem 9,5 mm großen Kugellager, das mit einer 50 kg-Ladung in 3,0 Me tern beschleunigt wurde.

Das Hinzufügen des Spectrashields würde das System auf einen höheren Standard heben:

- der Dachsystemschutz plus;
- ballistischer Schutz bei 0 Grad Neigung,
- Splitterschutz vor Rohrbombe bei Standoff,
- eine 2,3 kg ungerichtete Ladung in 0,5 Metern und
- eine 50 kg ungerichtete Ladung in 3,0 Metern.

In einigen Fällen bieten sich die Bereiche des gepanzerten Fahrzeuges, die klein sind, nicht für das Aufbringen einer inneren Schicht aus Faserpanzerung an, weil eine Faserpanzerung keinen Schutz bis ganz an die Kante der Faserplatte bereitstellen kann. In diesen Bereich, wie etwa den Dachschienen (oberhalb der Türen und Fenster, aber unterhalb des Daches) kann brauchbarer Schutz durch die Verwendung von Stahlpanzerungen allein erreicht werden.

Demgemäß umfaßt eine weitere Ausführungsform der Erfindung ein Panzerungssystem, das so konstruiert ist, daß es eine weitere (äußerste) 3 mm dicke Schicht aus hochhartem Stahl an der Außenseite des Dachpanzerungssystems hinzufügt. Das dreischichtige Stahlpanzerungs system liefert den Schutz:

- Dachsystem plus;
- ballistischer Schutz bei 0 Grad Neigung und
- eine 50 kg ungerichtete Ladung in 3,5 Metern (siehe Test 4-1).

Ein sogar noch höherer Schutzstandard wird auf der Grundlage der Ergebnisse von Test 4-21 bereitgestellt. In diesem Test wurde eine keramische Panzerungsplatte auf der Gefährdungs seite von Türsystem DU angebracht. Eine Rohrbombe wurde in Kontakt mit der keramischen Panzerung zur Detonation gebracht, um festzustellen, ob dieser Keramikwerkstoff eine Split tergefährdung schaffen würde oder nicht. Das System bestand.

Im Test 4-21 bestand das keramische Auftragssystem aus einer äußeren Schicht aus 1,0 mm dickem Weichstahl, einer 7,7 mm dicken mittleren Schicht aus Siliciumnitrid- Keramikkacheln, 101,6 mm im Quadrat, und einer inneren Schicht aus 1,0 mm Weichstahl. Die Keramikfliesen wurden in einer versetzten Anordnung angebracht und mit Polyurethan an die äußere und die innere Schicht geklebt. Das Gesamtauftragssystem war 610 mm hoch und 508 mm breit. Es wurde an dem oben beschriebene zweischichtige Basisstahlpanzerungssy stem mit, Blattmetallschrauben befestigt, die in die äußere Türhaut eingeführt wurden.

Es scheint daher, daß vier Schutzniveaus möglich sind, die auf denselben Grundlagen aufbau en:
Niveau 1 - Dachpanzerung
Niveau 2 - Türpanzerung
Niveau 3 - Dachschienenpanzerung
Niveau 4 - Türpanzerung, verstärkt mit höheren Niveaus für ballistischen Schutz

Ballistische Gefährdungen

Ballistische Tests wurden für alle vier Türpanzerungen und Dachschienensysteme durchge führt und waren darin erfolgreich, die 5,56 mm M193-Kugelmunition bei einer Mündungsge schwindigkeit von 991+/- 8 m/s bei Null Grad Neigung und die 7,62 mm M80-Kugelmunition bei einer Mündungsgeschwindigkeit von 883+/- 8 m/s bei Null Grad Neigung zu stoppen.

Das Dachsystem RU wurde mit denselben Gefährdung getestet, aber bei 45 Grad. Es bestand ohne weiteres und damit sollten nach Extrapolation auch die zwei anderen Dachsysteme ebenso bestehen.

Panzerungsdurchdringende Munition stellt einen höheren ballistischen Angriff dar. Das Tür panzerungssystem DU wurde einem Rohrbombentest unterzogen, wenn ein keramisches Auf tragspanzerungssystem auf der Tür befestigt war, Test 4-21. Dieser Test bewies, daß der Ke ramikwerkstoff die Explosionsbeständigkeit der Tür in diesem härtesten Test nicht herab setzte. Daher ist es für den Fachmann deutlich, daß die zwei anderen Türsysteme sich ähnlich verhalten würden.

Schrapnell

Ein Stahlkugellager mit 9,5 mm Durchmesser wurde als der Standard für die Schrapnelltests ausgewählt, weil es für einen Terroristen üblich ist, eine ungerichtete Bombe in Schrapnell mit hoher Härte einzuschließen, um die Wirkung der Explosion zu verstärken. Üblicherweise hat dieses Schrapnell die Form gehärteter Muttern und Bolzen etc. Es ist jedoch wegen ihrer Formen extrem schwierig, ihre Aufschlageigenschaften im Labor nachzustellen. Daher wurde entschieden, das Kugellager als den Standard zu verwenden, da es relativ leicht mit ge wünschten Geschwindigkeiten und Flugbahnen abzuschießen ist.

Die höchste Gefährdung, die mit dem Kugellager erreicht wurde, war die 50 kg ungerichtete Ladung in 3,0 Metern. In Test 3F5 wurde gezeigt, daß die Kugellager die äußere Stahlschicht durchdringen würden, aber nicht die innere Stahlschicht. Somit war das Spectrashield nicht erforderlich, um diese Gefährdung abzuwehren. Das getestete System war das Türsystem DU.

Die Labortests, die mit dem Kugellager durchgeführt worden, umfaßten, daß das Kugellager bis auf Geschwindigkeiten von 1.435 m/s beschleunigt wurde. In diesen Tests, die alle drei Türpanzerungssysteme umschlossen, durchdrangen die Kugellager beider Stahlschichten voll ständig, nicht aber das Spectrashield. Daher kann durch Extrapolation bewiesen werden, daß alle Dachsysteme und alle Türsystem die Kugellagerschrapnellgefährdung der 50 kg unge richteten Ladung in 3,0 Metern abwehren würden.

Der zweite getestete Typ einer Schrapnellgefährdung stammt von einer Rohrbombe, die in naher Entfernung von den Panzerungssystemem in Stücke zerbricht. Alle drei Türpanzerungs systeme wurden mit der Rohrbombe im Standoff getestet und alle drei waren bei der Abwehr der Gefährdung erfolgreich.

Explosionsvorrichtung in Kontakt

Die Rohrbombe wurde mit dem Dachsystem RU und allen drei Türsystemen getestet. Es wur de bewiesen, daß nur die zwei Stahlschichten erforderlich sind, um diese Gefährdung abzu wehren. Daher könnten alle drei Dachsysteme gegen Rohrbomben in Kontakt verwendet wer den.

Nur Dachsystem RU wurde mit der Handgranate in Kontakt getestet, Test 4-6. Die innere Stahlschicht wurde 25,4 mm eingedrückt und das System war weit davon entfernt zu versa gen. Es würde folgen, daß alle Dach- und Rohrsysteme diese Gefährdung abwehren würden, da festgestellt wurde, daß der minimale Eindruck von einer Rohrbombe in Kontakt 57 mm war, Test 5-1, Türsystem DP.

Ungerichtete Ladungen

Die Gefährdung von einer reinen ungerichteten Ladung kommt primär vom Schock und Überdruck. Es gab zwei sehr große Gefährdungen die getestet wurden, die 2,3 kg Ladung in 0,5 Metern und die 50 kg-Ladung in 3,0 Metern. In beiden Fällen wurde das Türsystem DU getestet. In Test 3E3 wurde die Tür von der 2,3 kg-Ladung 57 mm eingedrückt. Dieselbe Tür wurde mit der 50 kg-Ladung in Test 3F5 erneut getestet und es wurde ein Eindruck von 76 mm gefunden.

Wenn man die Tatsache bedenkt, daß die Rohrbombe die größte Belastung in einem lokali sierten Bereich für die Tür darstellt und die Rohrbomben-Eindrücke für alle drei Türsysteme in derselben Größenordnung lagen, würde folgen, daß alle drei Türpanzerungssysteme mit der 2,3 kg-Ladung in 0,5 Metern und der 50 kg-Ladung in 3,0 Metern fertig werden würden. Der einzige Grund, daß die Türpanzerungssysteme DP und DO nicht bei diesen höheren Gefähr dungen getestet wurden, war lediglich eine rein praktische Angelegenheit und keine techni sche Frage.

Mechanische Eigenschaften

Die äußere Stahlschicht wurde aufgrund der Tatsache ausgewählt, daß sie nicht so hart war (ultrahochhart, Minimum 57 nach Rockwell-C-Skala), daß sie zerbrechen und ein katastro phales Versagen bewirken würde, aber daß sie hart genug war (hochhart 47-51 nach der Rockwell-C-Skala), um Bleikerngeschosse oder Schrapnell fundamental zu verändern oder umzulenken. Allgemein fallen diese hochharten Stähle unter die obengenannte U.S.- Militärspezifikation 46100. Mechanische Tests wurde an den Stählen, die als die äußere Schicht verwendet wurde, durchgeführt, und die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt. Die Härten liegen in einem Bereich von 47 bis 51 nach der Rockwell-C-Skala, die Zugfestigkeiten bei 1559 bis 1688 MPa, die prozentuale Dehnung bei 13,7 bis 19,9 und die Bruchzähigkeit bei 3, 4 bis 3,8 J/mm. Vorzugsweise beträgt die Härte für diese äußere Schicht 49 bis 51 nach der Rockwell-C-Skala.

Die innere Stahlschicht wurde aus Stählen ausgewählt, die Zähigkeit bieten, so daß der Schock der Explosion und des Aufschlags von Schrapnell nicht bewirkt, daß diese Stähle ver sagen. Allgemein erfüllen diese zähen Stähle die U.S.-Militärspezifikation MIL-A-12560H, Armor plate, steel, wrought, homogeneous, Class 2. Mechanische Tests wurden an diesen Stählen, die als die innere Schicht verwendet wurden, durchgeführt und die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt. Die Härten liegen in einem Bereich von 30 bis 36 nach der Rockwell-C- Skala, die Zugfestigkeiten bei 980 bis 1101 MPa, die prozentuale Dehnungen bei 13,6 bis 17,2 und die Bruchzähigkeit bei 3,8 bis 6,5 J/mm. Obgleich die Tests mit diesen Stählen er folgreich waren, wäre der bevorzugte Stahl für diese Anwendung einer mit einer Härte von 28 bis 30 nach der Rockwell-C-Skala und mit einer Bruchzähigkeit von 5,4 bis 6,5 J/mm. Diese Stähle verlieren ihre mechanischen Eigenschaften nicht in so dramatischer Weise wie die hochharten Stähle, wenn sie geschweißt werden, und wären daher in der Lage, sehr wirkungs voll als Strukturteile sowie als Panzerungsplatten verwendet zu werden.

Bei Anwendungen, bei denen höhere ballistische Beständigkeit erforderlich ist und die Ver wendung von Keramik- oder Faserpanzerungen unpraktisch oder zu kostspielig ist, wird eine zweite 3 mm dicke äußere Schicht aus hoch hartem Stahl hinzugefügt. In dieser Ausführungs form umfaßt der Verbundwerkstoff drei Stahlschichten, wobei die äußeren zwei Schichten aus dem hochharten Stahl und die innere Schicht aus dem oben beschriebenen Stahlmaterial mit hoher Zähigkeit bestehen. Die Schichten werden mit Kanten- und/oder Lochnähten ver schweißt, ohne Kleber. Siehe Tabelle 2 und 3 für Testdaten.

Test Nr. 3E-1

Test Nr. 3E-3

Test Nr. 3F-5

Test Nr. 4-1

Test Nr. 4-2

Test Nr. 4-6

Test Nr. 4-17

Test Nr. 4-18

Test Nr. 4-21

Test Nr. 5-1

Test Nr. 5-2

Test Nr. 5-3

Test Nr. 5-4

Claims

1. Verbundmaterial für die Panzerung, gekennzeichnet durch eine äußere, gegenüber ballisti schem Stoß beständige Schicht aus einem Stahlmaterial mit einer Härte von 47 bis 54 nach der Rockwell-C-Skala und einer inneren, explosionsbeständigen Stahlschicht mit ei ner Bruchzähigkeit von 3, 6 bis 6,5 J/mm und einer Härte von 28 bis 36 nach der Rock well-C-Skala, wobei die innere und die äußere Schicht miteinander verklebt sind.

2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere und die äußere Schicht mit einem Kunstharzkleber zwischen der inneren und der äußeren Schicht miteinander verklebt sind.

3. Material nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Schicht aus einem Ver bundmaterial aus hochzugfesten Fasern, die mit einem duktilen Polymerbinder miteinan der laminiert sind und so an ihrem Platz benachbart zur inneren Schicht durch mechani sche Befestigungsmittel gehalten werden, daß beim Einsatz das Material sich so dehnen wird, daß es Schrapnell einfangen kann, das die innere Schicht durchdringt.

4. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter gekennzeichnet durch eine äußerste Schicht aus einem gegenüber ballistischem Stoß beständigen Stahlmaterial mit einer Härte von 47 bis 54 nach der Rockwell-C-Skala, wobei die Schichten durch Verschweißen zu sammengehalten sind.

5. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter gekennzeichnet durch eine äußerste Schicht aus einem Auftragsverbundmaterial, wobei das Auftragsmaterial zwei Schichten aus Weichstahl umfaßt, die sandwichartig eine Mittelschicht aus keramischen Fliesen um schließen, die mit einem Kleber an ihrem Platz verklebt sind.

6. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere balli stische Stahlschicht eine Härte von 49 bis 51 nach der Rockwell-C-Skala besitzt und die innere Stahlschicht eine Härte von 28 bis 30 nach der Rockwell-C-Skala und eine Bruch zähigkeit von 5,4 bis 6,5 J/mm besitzt.

7. Material nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber ein Material auf Polysulfid-Basis mit einer Zugfestigkeit von < 1,38 MPa ist.

8. Material nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Binder ein Material auf Polyurethan-Basis mit einer Zugfestigkeit von < 6,89 Mpa ist.

9. Material nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbund material aus hochzugfesten Fasern Spectrashield® ist, mit einer Luftdichte von etwa 4,9 kg/m².