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Vorrichtung zum Ermitteln des Widerstandes einer Panzerplatte o. dgl.
gegen Beschuß oder Sprengung Es ist bereits ein Gerät bekannt, welches die Messung
der insbesondere beim Rückstoß von automatischen Feuerwaffen auftretenden kinetischen
Energie gestattet. Der eine Teil dieses Gerätes besteht aus einer schweren Grundplatte,
während der andere Teil mit dem den Rückstoß ausführenden Teil der Feuerwaffe in
mechanischer Verbindung steht. Zwischen diesen-beiden Teilen ist ein verformbarer,
z. B. aus Kupfer bestehender Zylinder vorgesehen, der in Abhängigkeit von der Anzahl
der Stöße eine plastische Verformung erfährt, deren Größe ein Maß für den gewünschten
Meßwert ergibt. Die Auswechselung des Kupferzylinders ist hierbei nur auf sehr umständliche
Weise möglich.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ermitteln des Widerstandes
einer Panzerplatte o. dgl. gegen Beschuß oder Sprengung aus der dadurch bewirkten
Verformung eines plastischen Körpers. Die beim Aufschlag eines Geschosses auf eine
Panzerplatte ausgelösten Bewegungsvorgänge liegen hinsichtlich ihrer Zeitdauer in
der Größenordnung einer Millisekunde und erfolgen mit Frequenzen bis zu einigen
1000 llz. Die Amplituden dieser Bewegungsvorgänge können bis zu 10 mm ansteigen,
werden in den meisten Fällen jedoch nicht größer sein als etwa 1 mm. Die Kenntnis
des Maximalwertes des Widerstandes eines solchen Bewegungsvorganges ist z. B. wichtig
als Konstruktionsunterlage für eine Reihe von militärischen Geräten.
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Die Erfindung ist gekennzeichnet durch einen am oder im Prüfling
(Panzerplatte, Panzerturm 0. dgl.) befestigten Bolzen, in dessen Innerem sich zwei
oder drei hintereinanderliegende, beim Auftreten einer Bewegung gegeneinander bewegliche
Körper befinden, von denen im ersten Teil einer und im zweiten Fall der mittlere
Körper eine bleibende Formänderung erleidet, deren Größe
ein Maß
für den Widerstand des Prüflinge ergibt. Sind im Inneren des Bolzens zwei gegeneinander
bewegliche Körper vorhanden, so bestehen dieselben aus einem Körner und einem aus
plastischem Material hergestellten Zylinder, auf dessen glatter Endfläche beim Beschuß
oder bei der Sprengung des Prüflings eine kegelförmige, für die Ermittlung des Widerstandes
des Prüflings maßgebliche Einkerbung entsteht. Sind im Inneren des Bolzens drei
gegeneinander bewegliche Körper vorhanden, so bestehen die beiden äußeren dieser
drei Körper aus einem Stempel und einem aus plastischem Material hergestellten Zylinder,
während der mittlere Körper eine Kugel darstellt, die beim Beschuß oder bei der
Sprengung eine für die Ermittlung des Widerstandes des Prüflings maßgebende Abplattung
erfährt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird also unmittelbar in den Teil
eingeschraubt, der beim Aufschlag eines Geschosses o. dgl. eine Bewegung ausführt.
Die Ermittlung des hierbei auftretenden Maximalwertes des Widerstandes dieses Bewegungsvorganges
erfolgt nach jedem Geschoßaufschlag. Die Auswechselung des eine Verformung erl ei
denden Zylinders ist hierbei sehr einfach, ohne daß eine Auseinandernahme der ganzen
Vorrichtung erforderlich ist. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist in den geringen
Abmessungen der erfindullg3,gemåßen Vorrichtung begründet, was für eine gegebenenfalls
erwünscht Massenverwendung von Redeutung ist. Soll nämlich der Widerstand des Bewegungsvorganges
nicht nur an einer bestimmten Stelle ermittelt werden, so ist durch Vermehrung der
Vorrichtungen gemäß der Erfindung die gleichzeitige Ermittlung des Widerstandes
an einer Mehrzahl von Meßstellen möglich. Die Befestigung der Nileßeinrichtung in
Eisenträgern, Panzerplatten o. dgl. erfolgt z. B. durch Einschrauben. Sie ist aber
auch in Mauerwerk oder in Beton möglich.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels.
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In den Meßgegenstand, z.B. eine Platte I, ist ein Bolzen 2 eingeschraubt.
Der Bolzen 2 weist an seinem einen Ende eine zylindrische Bohrung auf, an derem
Ende ein Körner 3 eingeschraubt ist. In die Bohrung ist weiterhin ein Zylinder 4
eingeschoben, der aus plastischem WIaterial besteht. Die Spitze des Körners 3 und
die eine Endfläche des Zvlinders 4 berühren einander, ohne daß aber bereits ein
Eindruck der Körnerspitze in den Zylinder erfolgt. In dieser Lage wird der Zylinder
4 unter Zwischenlage eines Gummistückes 5 durch ein Schraubstück 6 gehalten.
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Erfolgt nun z. B. in der Pfeilrichtung durch Beschuß eine Erschütterung
der Platte I, so drückt sich der Körner 3 in die eine glatte Endfläche des Zylinders
4 ein. Dabei wird vom Körner 3 an dieser Endfläche eine lcegelförmige Vertiefung
hervorgerufen, deren Durchmesser mit der wirlienden Trägheitskraft in einem bestimmten
Zusammenhang steht, der durch eine Eichung ermittelbar ist.
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Diese kann bei Benutzung eines genügend plastischen Materials durch
eine statische Belastung erfolgen. Die Durchmesser der Einkerbungen werden z. B.
mit Hilfe eines Okularmikrometers im Mikroskop gemessen.
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Als plastisches Material für den Zylinder 4 hat sich z. B. Aluminium
als geeignet erwiesen. Der Zylinder 4 kann aber auch aus Kupfer oder fiir bestimmte
Fälle auch aus Blei oder einer Nietallegierung bestehen. sofern diese plastisch
ist. Auch Wichtmetalle, z. B. Kunstharze, können als Meßzylinder Verwendung finden.
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Eine Veränderung des Nfenbereiches ist durch geeignete Wahl des Zylindergewichtes
möglich. Bei großem Zylindergewicht genügen bereits kleinere Erschütterungskräfte,
bei kleinem Zvlindergewicllt müssen dagegen größere Erschütterungskräfte vorhanden
sein, um eine genügend große Einkerbung zu erhalten.
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Man kann nun annehmen, da8 ein plastisches Material nach Überschreitung
seiner Proportionalitätsgrenze, ähnlich wie eine zähe Fliissigkeit, vor dem eindringenden
Kegel frtfließt und dabei dem Kegel einen annähernd konstanten Fließdruck entgegenstellt.
Unter Verwendung bekannter hydromechanischer Gesetze ist die Belastung P dann durch
die Gleichung Hd2 4 gegeben, worin d den Durchmesser der Einkerbung und p den Fließdruck,
d. h. nach der obigen Annahme eine Materialkonstante, bedeutet. Schreibt man die
Gleichung in der Form
so ergibt die rechte Seite dieser Gleichung für alle Belastungen annähernd denselben
Wert, wie sich auch aus Versuchen ergeben hat. Diese Versuche haben einen Mittelwert
von kg p = 58 kg mm² für Aluminium und einen bestimmten Kegelwinkel
des
Körner ergeben, und man erhält daher
Für den gesuchten Widerstandswert b gilt, wenn G das Gewicht des Aluminiumzylinders
bedeutet, die Gleichung
Mit dieser Gleichung hat man eine sehr bequeme Reziehung in der Hand.
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An Stelle eine Einkerbung durch einen Körner herzustellen, kann auch
eine Kugel zwischen zwei gerade Flächen eingespannt werden. Die Verformung der Kugel
dient dabei als Maß für den bei einer Erschütterung aufgetreterien größten Widerstandswert.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil sehr geringer Abmessungen,
was für eine gegebenenfalls erforderliche Massenverwendung von Bedeutung ist. Seine
Befestigung in Eisenträgern, Panzerplatten 0. dgl. erfolgt z. B. durch Einschrauben,
auch im Mauerwerk oder Beton ist seine Befestigung möglich.
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Die Vorrichtung kann auch in einfacher Weise zur Messung der Amplitude
Verwendung finden. Zu diesem Zwecke wird auf den Bolzen 2 noch eine Muffe 7 aufgeschoben,
die sich ohne weitere Befestigung mit Hilfe der Federn 12 und I3 auf dem Bolzen
2 hält. Die Muffe7 weist zwei Aussparungen 8 und 9 auf, durch die Schreibstifte
I0 und II hindurchgehen, die durch Federn 12 und I3 mit der Muffe 7 verbunden sind.
Ist ein Teil des Bolzenmanteis als Schreibfläche ausgebildet, sosschreiben die Schreibstifte
10 und II die größte Amplitude der Erschütterungen auf die Mantelfläche. Die Amplitudenmessung
ergibt aber nur dann vollkommen einwandfreie Ergebnisse, wenn die Erschütterung
senkrecht auf das Meßgerät auftrifft. Bei allen schräg auf das Gerät auftreffenden
Stößen tritt eine Verfälschung des Meß ergebnisses auf.