EP2382437A1 - Objektschutz vor hohlladungen und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Objektschutz vor hohlladungen und verfahren zu dessen herstellung

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EP2382437A1
EP2382437A1 EP09775088A EP09775088A EP2382437A1 EP 2382437 A1 EP2382437 A1 EP 2382437A1 EP 09775088 A EP09775088 A EP 09775088A EP 09775088 A EP09775088 A EP 09775088A EP 2382437 A1 EP2382437 A1 EP 2382437A1
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EP
European Patent Office
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protective layer
rods
layer according
protected
bars
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Marc Radstake
Hanspeter Kaufmann
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RUAG Land Systems AG
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Priority to EP09775088A priority patent/EP2382437B1/de
Priority to PL09775088T priority patent/PL2382437T3/pl
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    • F41H5/00—Armour; Armour plates
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
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    • F41H5/00—Armour; Armour plates
    • F41H5/02—Plate construction
    • F41H5/023—Armour plate, or auxiliary armour plate mounted at a distance of the main armour plate, having cavities at its outer impact surface, or holes, for deflecting the projectile
    • 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
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    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24058—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including grain, strips, or filamentary elements in respective layers or components in angular relation

Definitions

  • the present invention relates to an object contactor against unguided and / or subsonic mid-caliber projectiles with axially arranged electrical impact detonators with surface-shaped connecting lines to the detonating chain, wherein the object to be protected has a protective layer with a matrix-shaped protruding from a surface having metallic bodies.
  • Asymmetric warfare area type RPG-7, with various shaped charges. While the early systems had mechanical impact igniters, the newer ones are equipped with front piezoelectric igniters and have flat, electrically conductive interconnections between the igniter and the igniter. These relatively simple, mostly rocket-propelled medium caliber projectiles are distributed worldwide and represent a huge potential for danger; They are cheap to buy, easy to handle and are used in many different ways and mobile objects, especially used against lightly armored vehicles.
  • the bodies are formed as rods or pins, wherein at least their surfaces in the end region remote from the object to be protected are electrically conductive, that these rods or pins protrude beyond an upper inner surface of the protective layer that the diagonal distance between the bars smaller than the caliber of the active projectile and greater than the top of the projectile.
  • the surface mentioned in the claim may be flat or any space surface.
  • the support of the rods or pins can be done in the area and / or the rods can be fixed behind it in a solid plate.
  • the characteristics of the arrangement of the rods or pins allow the projectile a partial penetration of the hood into the matrix. Surprisingly, the ignition function is disturbed so massively immediate that in most cases no initiation of the charge takes place. If in some cases an ignition takes place, the optimum distance (stand-off) of the shaped charge to the target is exceeded in the case of precision charges, which is known to result in a considerable reduction of their jet power and / or only a mere burnup. In conjunction with conventional protective measures (passive and / or active armor), the object is sufficiently protected even in such cases.
  • Prerequisites for the prevention of initiation of the ignition are rods or pins that are galvanically conductive at least in the part directly acted upon by the projectile.
  • the threat situation and the probable trajectory of a projectile for projecting the bars is taken into account, in which the bars are arranged at an angle to the surface which corresponds to the probable presumptive direction of flight on the object to be protected.
  • the rods are particularly easy to fix in a solid plate, from which they protrude.
  • a massive plate is very easy to equip with rods and also has the advantage that it is an effective protection against small-caliber ammunition.
  • crumple layer which is preceded by the inner surface mentioned in claim 1 and absorbs part of the kinetic energy of an impinging projectile.
  • a crimped perforated plate made of sheet steel or a multilayer composite plate has proven successful. Particularly advantageous are crush layers in combination with massive deposits, which have a high dispersion effect for a shaped charge jet. This includes the presence of a layer of a metallic sponge.
  • the rods of a non or only slightly electrically conductive material and have in their end a galvanically conductive Coating on.
  • blast processing laser, water jet, etc.
  • flat material sheet metal
  • a method for the particularly economical production of a protective layer is that are cut out of a metal strip at equal intervals surfaces with a U-shaped contour, so that rods remain with a web. For this purpose, punching tools can be used.
  • the rod-shaped metal strips are protective; the webs are only the support and take over the task of a plate.
  • the cut-out metal strips are placed with their web on support and connected to these non-positively.
  • cutouts are also cut at equal intervals.
  • FIG. 1 shows the principle for preventing the initiation of a shaped charge by means of a protective layer, wherein as a variant, a galvanically conductive rod is present only in one end region,
  • Fig. 3 is another illustration of an obliquely flying
  • FIG. 6 shows a modular protective layer with internal crumple layer and outer cladding
  • 7 shows a variant of a protective layer with external clothing
  • 8 shows the principle of a visible and adjustable protective layer in front of the windshield of an armored vehicle
  • Fig.10 a protective layer consisting of a steel net with rods inserted into the nodes of the network and
  • Fig. 11 is a lightweight protective layer made of metal strips, which are cut out by means of beam processing.
  • 1 designates a protective layer.
  • rods 3 are used in a matrix-like manner and are fixed on the back side with flanges 4 on the base plate 2.
  • the rods 3 project beyond an inner surface 2 'by a length II.
  • An object 100 striking the object O to be protected in the direction of flight F penetrates between the bars 3 with its impact fuze 102.
  • a thin-walled double hood 101 of the projectile 100 is thereby perforated and electrically short-circuited by the end portions 3b of the rods 3, so that the front-side impact fuse 102 with its piezoelectric sensor can no longer be effective.
  • the double hood 101 is, physically considered, a two-wire planar line for the ignition energy.
  • the diagonal distance a between the bars 3, 3a, 3b of a matrix of a plurality of bars 3 is at a maximum smaller than the caliber K of the active projectile.
  • the double hood 101 is thereby "impaled” and short-circuited, but at least compressed;
  • the entire length Io of the hood 101, measured from the tip of the Auftschzünders 102 to the largest diameter of a lining 104 of a shaped charge 103 is shorter than the free length Ii of the rods 3. This ensures that a hood 101 penetrated into the protective layer 1 is damaged before the impact fuze 102 can be activated.
  • the tips 3 'of the rods 3 are sharp-edged and made of hardened steel and / or have a galvanically conductive coating.
  • Fig. 2 shows the unfavorable case of an obliquely striking the bars 3 projectile, with only the hood 101 and the impact fuze 102 are drawn.
  • the piezo generator may be activated before the Hood 101 is pierced, so that further protective measures imposing in the protective layer 1.
  • Fig. 3 shows a similar situation, but here the probability of ignition of the shaped charge is already much smaller, since a rod 3, the hood 101 has already pierced and shorted before touching the Aufschlagzünders 102 with another rod.
  • FIGS. 4a and 4b show measures to improve the protective effect. It has been shown that piezoelectric impact detonators directly striking the tips 3 'of the bars 3 directly on the front are often completely destroyed before they generate a sufficiently high ignition voltage. The prerequisite for such destruction are extremely high surface pressures, i. Pulses as shown by a blunt cone 5 with a sharp-edged tip 6 (Fig.
  • the rods 3 are inserted into the base plate 2 at an angle of inclination ⁇ , assuming here a fictitious direction of flight F f , which corresponds to the threat situation.
  • the inner surface of the base plate 2 is again denoted by 2 '. This allows, as shown in FIG. 5, also optimally protect inclined surfaces.
  • Fig. 6 shows a protective layer 1 with an inner
  • Crumple layer 8 made of a corrugated perforated metal sheet, which can absorb kinetic energy if the projectile penetrates obliquely and / or its charge is ignited. In this case, even then, the effect of a hollow Reduced charge beam, because the optimal distance to the target, ie the object to be protected O, from 2 to 3 times the caliber (Stand off) is exceeded. So that the effective length li (see FIG. 1) of the bars 3 is not undershot, the highest position of the surface 2 ', ie the "wave peaks" of the layer 8, is selected as the measuring basis. To prevent accidental injury and contamination and before getting caught with any objects (branches, etc.), the bars 3 are covered by a lightweight foam 9 (commercially available polymer). Covers 10 are made of thin-walled aluminum plates on the side.
  • the article is constructed analogously to FIG. 7, wherein here the crush layer 8 consists of a composite plate of metal and plastics. Again, here is the measuring base, the area 2 ', for the length of the rods Ii 3 marked. In contrast to Fig. 6 here is an all-round coverage of the modular protective layer 1 with UV-resistant plastic plates.
  • the in rows Rl to Rn, in side bearings 13 'tiltably arranged rods 3 can be adjusted by a drive 13 with joints 12 on the current threat situation.
  • the drive 13 is installed in a known roof protection 16 and therefore shown in dashed lines.
  • a rod 3a is made of a rigid composite with carbon fibers. To improve the conductivity of this is metallized at its threat facing surface 3a to one third of the total length Ii and wear metallic tips 3 '.
  • the most hardcoat possible is a galvanically conductive layer m, which optionally consists of titanium carbonitride (TiCN) or titanium nitride (TiN) in the present case.
  • TiCN titanium carbonitride
  • TiN titanium nitride
  • the color of the coating is chosen according to the camouflage color of the object.
  • Another advantage of this embodiment is the small “Radarquerexcellent", ie it contributes little to the radar detection and does not affect the other means for "camouflage".
  • Rods in this embodiment are mainly intended for movable protective layers, analogously to FIG. 8.
  • An armed tracked vehicle FIG. 9, an infantry fighting vehicle 111 for a protected troop transport, is equipped with modular protective layers 1 according to FIG.
  • FIGS. 6 and 7 are not shown.
  • Such protective layers 10 are recommended for all inputs and outputs, such as for air inlets and exhaust openings on vehicles or stationary systems.
  • side air inlets 17 are provided with rods 3 and thus protected.
  • Another variant of a protective layer I 1 consists of a known steel net Fig. 10, in the node
  • rods 3 are used.
  • the rods 3 are protected by means of a respective gusset plate 15 from twisting.
  • the measurement basis for the length of the bars 3 is the area 2 ', which is the maximum height of the gusset plates
  • the height of the metal strips 50 corresponds to the length li plus a web width 51 adapted to the construction
  • recesses A were cut out.
  • the parts fitted together in a form-fitting manner are non-positively welded to one another, not shown in Figure 11.
  • the sheet used for the bars 3 " is steel sheet of a few millimeters thickness high-strength aluminum sheets are used.
  • a jet processing also known per se by means of high-pressure water jet application.
  • the webs take over the function of the plate (Fig. 1 to Fig. 7). This variant allows you to equip a property protection at very short notice. With appropriate dimensioning of the webs (bendable Quechanginge) and curved surfaces can be occupied by a protective layer without gaps.
  • the protective layers realized according to FIG. 11 are characterized by a relatively low basis weight of 40 kg / m 2 (average value) compared to conventional protective measures.
  • the subject invention can be adapted within wide limits to the threat situation.
  • the materials and technologies used are conventional and can be substituted by new and better materials, including composites.
  • the article can be in an analogous manner to be protected on
  • the subject of the invention is not limited to projectiles with hollow charges. It can be used against all Geschose whose ignition process is disturbed by an electrically short-circuited or connected to ground, flat connection line. It can be assumed that the nominal ignition energy of an impact fuze on the Initiation of an active charge is necessary and that any remaining partial flows are not sufficient.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
  • Elimination Of Static Electricity (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Leicht gepanzerte Fahrzeuge und stationäre Objekte sind oft das Ziel von Angriffen mittels Hohlladungsgeschossen. Gegen solche Angriffe sind zahlreiche Varianten von Panzerungen entwickelt worden, wodurch zusätzliche Lasten resultieren, und die eine aufwändige Herstellung erfordern. Eine leichte und einfach herzustellende Schutzschicht (1) enthält matrixartig angeordnete Stäbe (3), die aus dem zu schützenden Objekt herausragen. Trifft ein entsprechendes Hohlladungsgeschoss auf eine solche Schutzschicht (1), so wird dessen Fronthaube (101) beschädigt, so dass in den meisten Fällen die Initiierung der Hohlladung unterbleibt. Vorzugsweise sind die Stäbe (3) aussen durch Polymerschichten (9,10) abgedeckt und vor dem zu schützenden Objekt ist zusätzlich eine Knautschschicht (8) angebracht.

Description

Objektschutz vor Hohlladungen und Verfahren zu dessen Herstellung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Objekt- schütz gegen ungelenkte und/oder im Unterschallbereich fliegende Mittelkalibergeschosse mit frontseitig axial angeordneten elektrischen Aufschlagzündern mit flächen- förmigen Verbindungsleitungen zur Zündkette, wobei das zu schützende Objekt eine Schutzschicht mit matrixförmig ange- ordneten, aus einer Fläche herausragenden metallischen Körpern aufweist.
Im zweiten Welkrieg wurden erstmals gegen gepanzerte Ziele Geschosse mit Hohlladungen abgefeuert. Dies einerseits von den US-Streitkräften (Bazooka genannte Waffe) und ander- seits von Deutschland (Panzerfaust und Panzerschreck genannt) . Zur Beschleunigung der Geschosse dienten Treibmittel wie Ladungen und Treibpatronen. Danach entwickelte Russland eine weitverbreitete Waffe, die als RPG (Rocket- Propelled Granade) bezeichnet wird. Diese wird in einer seit 1961 hergestellten Version noch heute, vor allem im
Bereich der asymmetrischen Kriegsführung als Typ RPG-7, mit verschiedensten Hohlladungen, eingesetzt. Während die frühen Systeme mechanische Aufschlagzünder besassen, sind die neueren mit frontseitigen piezoelektrischen Zündvor- richtungen ausgerüstet und weisen zwischen dem Zündgenerator und der Zündkette flächige, galvanisch leitende Verbindungsleitungen auf. Diese relativ einfachen, meist raketengetriebenen Mittelkalibergeschosse sind weltweit verbreitet und stellen ein gewaltiges Gefahrenpotential dar; sie sind billig zu erstehen, leicht handhabbar und werden in verschiedensten Ausführungsarten gegen stationäre und mobile Objekte, insbesondere gegen leicht gepanzerte Fahrzeuge eingesetzt.
Neben verschiedensten aktiven und passiven Panzerungen wurden bereits 1940 (DE -A- 688 526) auf das zu schützende Objekt massive Stahlstäbe und prismatische Körper aufgesetzt, welche insbesondere Geschosse von Panzerabwehrkanonen ablenken sollten. Eine Weiterentwicklung davon (DT -Al- 26 01 562) verwendete spezielle warmfeste Materialien und auch Panzerplatten mit matrixförmig angeordneten und aus einer Fläche herausragenden massiven Körpern (Fig. 1 und Fig. 2) , um die exotherme Wirkung von Sprengladungen vom zu schützenden Objekt fernzuhalten.
Beide vorerwähnten Schutzanordnungen weisen den Nachteil auf, dass diese wohl bis zu einem gewissen Grad die zer- störerische Wirkung der Geschosse beispielsweise einer auftreffenden und gezündeten Hohlladung reduzieren, aber nicht deren Initiierung verhindern können.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Objektschutz zu schaffen, der die Initiierung der Sprengladung möglichst verhindert oder zumindest beeinträchtigt und sollte die Ladung dennoch gezündet werden, deren Wirkung so massiv reduziert, dass das Objekt in seiner Funktion nicht wesentlich gestört ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Körper als Stäbe oder Stifte ausgebildet sind, wobei zumindest deren Oberflächen in dem vom zu schützenden Objekt abgewandten Endbereich galvanisch leitend sind, dass diese Stäbe oder Stifte über eine obere innere Fläche der Schutzschicht herausragen, dass der diagonale Abstand zwischen den Stäben kleiner als das Kaliber des Wirk-Geschosses und grösser als die Spitze des Geschosses ist.
Die im Patentanspruch erwähnte Fläche kann eben oder eine beliebige Raumfläche sein. Die Halterung der Stäbe oder Stifte kann in der Fläche erfolgen und/oder die Stäbe können dahinter in einer massiven Platte fixiert sein.
Die Merkmale zur Anordnung der Stäbe oder Stifte erlauben dem Geschoss ein partielles Eindringen mit dessen Haube in die Matrix. Dabei wird überraschenderweise die Zündfunktion ummittelbar derart massiv gestört, dass in den meisten Fällen gar keine Initiierung der Ladung erfolgt. Findet in Einzelfällen dennoch eine Zündung statt, so wird bei Präzisionsladungen die optimale Distanz (Stand off) der Hohlladung zum Ziel überschritten, was bekanntlich zu einer be- trächtlichen Reduktion von deren Strahlleistung und/oder nur zu einem blossen Abbrand führt. In Verbindung mit konventionellen Schutzmassnahmen (passive und/oder aktive Panzerungen) ist auch in solchen Fällen das Objekt ausreichend geschützt.
Voraussetzung für das Verhindern einer Initierung der Zündung sind Stäbe oder Stifte, die wenigstens in dem vom Geschoss direkt beaufschlagten Teil galvanisch leitend sind.
Wesentliche Vorteile gegenüber nur konventionellen Schutzmassnahmen bestehen im relativ geringen Gewicht des Erfin- dungsgegenstands, seiner einfachen Herstellung, seiner geringen Kosten sowie der Nachrüstbarkeit an bereits vorhandenen Objekten. In nachfolgenden abhängigen Anprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstands charakterisiert. Dabei wird der umfassende Begriff Stab verwendet, da der Querschnitt dieser Körper im Verhältnis zu deren Länge re- lativ klein ist. Ebenfalls trifft für die meisten Ausführungsformen der Begriff Stift (kurzer Stab) zu, weil aus materialtechnischen und Gewichtsgründen die Länge der Stäbe so kurz wie funktionstechnisch sinnvoll gewählt ist.
Günstig sind, insbesondere an Fahrzeugen, möglichst zusam- menhängende Deckflächen, worunter die Stäbe "versteckt" sind. Wenn die Stäbe 3 an ihrer äusseren Stirnseite durch wenigstens eine flächige und zusammenhängende äussere Schicht abgedeckt sind, wird die Verletzungsgefahr eliminiert und zudem lassen sich dadurch Schmutzablagerungen und Verbiegungen der Stäbe vermeiden.
Die Bedrohungssituation und die wahrscheinliche Flugbahn eines Geschosses zur Ausrichtung der Stäbe wird berücksichtigt, in dem die Stäbe in einem Winkel zur Fläche angeordnet sind, welche der wahrscheinlichen präsumptiven Flugrichtung am zu schützenden Objekt entspricht.
Ein einfaches Ausrichten der Stäbe auf die aktuelle Bedrohungslage, insbesondere bei Sehschlitzen von gepanzerten Fahrzeugen, erhöht die Sicherheit gegen einen direkten Beschuss beträchtlich. Dies wird erreicht, indem die Stäbe in Reihen auf einem kippbaren Träger angeordnet sind, der in einer Wirkverbindung mit kippbaren Trägern weiterer Reihen ist. Ein Nachrichten der wenigen erforderlichen Reihen kann automatisch, beispielsweise durch eine Niveauregelung erfolgen. Besonders gefährdet und damit speziell schützenswert sind Ein- und Ausgänge an Fahrzeugen (Luft- einlasse, Auspuffe, Tankstutzen, Personen- und Wartungsverschlüsse wie Türen, Deckel etc.) sowie Sichtfenster für optische und elektronische Geräte.
Werden die Stirnseiten der Stäbe mit stumpfwinkligen Konen versehen, die in scharfen Spitzen enden, oder werden diese Stirnseiten mit einem zentralen scharfkantigen Zapfen versehen, führt dies in vielen Fällen auch bei einem direkten, senkrechten Auftreffen der Geschossspitze auf einen Stab zu einer unmittelbaren Zerstörung des Piezokristalls im Auf- schlagzünder. Bei frontseitigen Piezo-Generatoren wird durch eine Zersplitterung des Kristalls die notwendige Zündspannung unterschritten, so dass die Initiierung der Ladung unterbleibt.
Besonders einfach lassen sich die Stäbe in einer massiven Platte befestigen, aus der sie herausragen.
Eine massive Platte lässt sich sehr einfach mit Stäben ausrüsten und hat zudem noch den Vorteil, dass sie ein wirksamer Schutz gegen Kleinkalibermunition ist.
Wirtschaftlich günstig und auch temporär einsetzbar ist ein Schutz mit Stäben, die aus den Knoten eines Stahlnetzes herausragen.
Sehr vorteilhaft ist eine Knautschschicht, welche der in Anspruch 1 genannten inneren Fläche vorgelagert ist und einen Teil der kinetischen Energie eines auftreffenden Geschosses aufnimmt.
Bewährt hat sich als Knautschschicht eine gewellte Lochplatte aus Stahlblech oder eine mehrlagige Verbundplatte. Besonders vorteilhaft sind Knautschschichten in Kombination mit massiven Einlagen, die eine hohe Dispersionswirkung für einen Hohlladungsstrahl aufweisen. Hierzu gehört auch das Vorhandensein einer Schicht aus einem metallischen Schwamm.
Zur Einsparung von Gewicht, insbesondere in beweglichen Schutzschichten, und/oder zur Verringerung der Reflektion elektromagnetischer Strahlung (Radar, Infrararot etc.) bestehen in einer weiteren Variante die Stäbe aus einem nicht oder nur schwach elektrisch leitenden Material und weisen in ihrem Endbereich eine galvanisch leitende Beschichtung auf.
Mittels Strahlbearbeitung (Laser, Wasserstrahl etc.) lassen sich sehr leichte und kostengünstige Schutzschichten aus Flachmaterial (Blech) herstellen, die auch integrierbar in verschiedenste System sind.
Ein Verfahren zur besonders wirtschaftlichen Herstellung einer Schutzschicht besteht darin, dass aus einem Blechstreifen in gleichen Abständen Flächen mit U-förmiger Kontur herausgeschnitten werden, derart dass Stäbe mit einem Steg verbleiben. Hierzu lassen sich auch Stanzwerkzeuge verwenden. Dabei sind die stabförmigen Blechstreifen schutzwirksam; die Stege dienen lediglich der Halterung und übernehmen die Aufgabe einer Platte.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung werden die ausge- schnittenen Blechstreifen mit ihrem Steg auf Träger aufgesetzt und mit diesen kraftschlüssig verbunden. Zur Gewichtsreduktion in mechanisch schwach belasteten Stegen und Trägern werden zudem in gleichen Abständen Aussparungen ausgeschnitten.
Nachfolgend werden an Hand von Zeichnungen Ausführungs- beispiele der Erfindung dargestellt und beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 das Prinzip zur Verhinderung der Initiierung einer Hohlladung mittels einer Schutzschicht, wobei als Variante ein nur in einem Endbereich galvanisch leitender Stab vorhanden ist,
Fig. 2 eine Haube eines Geschosses beim Auftreffen auf eine Schutzschicht,
Fig. 3 eine weitere Darstellung eines schräg fliegenden
Geschosses beim Auftreffen auf eine Schutz- schicht,
Fig. 4a ein Stab einer Schutzschicht mit konischer Spitze,
Fig. 4b ein Stab einer Schutzschicht mit scharfkantigem Zapfen,
Fig. 5 eine modulare Grundplatte mit geneigt angeordneten Stäben,
Fig. 6 eine modulare Schutzschicht mit interner Knautschschicht und äusserer Verkleidung,
Fig. 7 eine Variante einer Schutzschicht mit äusserer Vekleidung, Fig. 8 das Prinzip einer durchsehbaren und verstellbaren Schutzschicht vor der Frontscheibe eines gepanzerten Fahrzeugs,
Fig. 9 einen Schützenpanzer mit modularen und speziellen Schutzschichten, auch für Sensoren und Ein- und
Auslässe,
Fig.10 eine Schutzschicht bestehend aus einem Stahlnetz mit in den Knoten des Netzes eingesetzten Stäben sowie
Fig. 11 eine Schutzschicht in Leichtbauweise hergestellt aus Blechstreifen, die mittels Strahlbearbeitung ausgeschnitten sind.
In sämtlichen Figuren sind gleiche Funktionselemente mit gleichen Bezugsziffern versehen.
In Figur 1 ist mit 1 eine Schutzschicht bezeichnet. In einer Grundplatte 2 sind matrixartig Stäbe 3 eingesetzt und rückseitig mit Flanschen 4 auf der Grundplatte 2 fixiert. Die Stäbe 3 überragen eine innere Fläche 2 ' um eine Länge Ii . Ein auf ein zu schützendes Objekt O auftreffendes Ge- schoss 100 in Flugrichtung F dringt mit seinem Aufschlagzünder 102 zwischen die Stäbe 3 ein. Eine dünnwandige Doppel-Haube 101 des Geschosses 100 wird dabei durchlöchert und durch die Endbereiche 3b der Stäbe 3 elektrisch kurz geschlossen, so dass der frontseitige Aufschlagszünder 102 mit seinem Piezo-Sensor nicht mehr wirksam werden kann. Die Doppel-Haube 101 ist, physikalisch betrachtet, eine flä- chenförmige Zweidraht-Leitung für die Zündenergie. Sie verbindet den Aufschlagzünder 102 in notorisch bekannter Weise mit einer die Hohlladung beschleunigenden Zündkette (nicht dargestellt) . Der diagonale Abstand a zwischen den Stäben 3, 3a, 3b einer Matrix aus mehreren Stäben 3 ist im Maximum kleiner als das Kaliber K des Wirk-Geschosses . In jedem Fall wird dadurch die Doppel-Haube 101 "aufgespiesst" und kurzgeschlossen, zumindest aber zusammengedrückt; siehe Teilschnitt-Darstellung in Fig. 1. Die gesamte Länge Io der Haube 101, gemessen von der Spitze des Aufschlagzünders 102 bis zum grössten Durchmesser einer Auskleidung 104 einer Hohlladung 103 ist kürzer als die freie Länge Ii der Stäbe 3. Damit ist gewährleistet, dass eine in die Schutzschicht 1 eingedrungene Haube 101 beschädigt ist, bevor der Aufschlagzünder 102 aktiviert sein kann. Die Spitzen 3' der Stäbe 3 sind scharfkantig ausgebildet und bestehen aus gehärtetem Stahl und/oder weisen eine galvanisch leitende Beschichtung auf.
Versuche mit raketengetriebenen Hohlladungen mit einer Auf- treffgeschwindigkeit von 300 m/s auf der Schutzschicht 1 haben ergeben, dass die Initiierung der Hohlladung mit nahezu 100% -iger Wahrscheinlichkeit verhindert wird, dies wenn die Flugrichtung F parallel zu den Stäben 3 ist. Die Versuche erfolgten mit Geschossen mit einem Kaliber von 85 mm und mit einer Matrix mit Stäben 3 von 6,5 mm Durchmesser aus hochfestem Stahl mit gehärteten Spitzen 3'. Die maxima- len Abstände a zwischen den Stäben 3 (in der Diagonale der Matrix gemessen) betrugen 50 mm, deren Länge lχ war mit 140 mm festgelegt.
Fig. 2 zeigt den ungünstigen Fall eines schräg auf die Stäbe 3 auftreffenden Geschosses, wobei nur dessen Haube 101 und der Aufschlagzünder 102 gezeichnet sind. In diesem Fall kann der Piezo-Generator aktiviert sein, bevor die Haube 101 durchstossen ist, so dass sich weitere Schutz- massnahmen in der Schutzschicht 1 aufdrängen.
Fig. 3 zeigt eine ähnliche Situation, wobei aber hier die Wahrscheinlichkeit einer Zündung der Hohlladung bereits wesentlich kleiner ist, da ein Stab 3 die Haube 101 vor einer Berührung des Aufschlagszünders 102 mit einem weiteren Stab bereits durchstossen und kurzgeschlossen hat.
Fig. 4a und 4b zeigen Massnahmen zur Verbesserung der Schutzwirkung. Es hat sich nämlich gezeigt, dass direkt frontal auf die Spitzen 3' der Stäbe 3 auftreffende piezoelektrische Aufschlagzünder oft völlig zerstört werden, bevor sie eine ausreichend hohe Zündspannung generieren. Voraussetzung für eine solche Zerstörung sind extrem hohe Flächenpressungen, d.h. Impulse wie sie durch einen stumpfen Konus 5 mit einer scharfkantigen Spitze 6 (Fig.
4a) oder durch einen scharfkantigen Zapfen 7 von 1 bis 2 mm Durchmesser (Fig. 4b) erzielt werden.
Ausgehend von der Erkenntnis aus den Fig. 2 und 3 sind gemäss Fig. 5 die Stäbe 3 unter einem Neigungswinkel α in die Grundplatte 2 eingesetzt, wobei hier eine fiktive Flugrichtung Ff angenommen wurde, welche der Bedrohungslage entspricht. Die innere Fläche der Grundplatte 2 ist wiederum mit 2' bezeichnet. Dies erlaubt, wie Fig. 5 zeigt, auch Schrägflächen optimal zu schützen.
Fig. 6 zeigt eine Schutzschicht 1 mit einer inneren
Knautschschicht 8 aus einem gewellten Lochblech aus Stahl, welches kinetische Energie aufnehmen kann, falls das Ge- schoss schräg eindringt und/oder dessen Ladung gezündet wird. In diesem Fall ist auch dann die Wirkung eines Hohl- ladungsstrahls reduziert, weil der optimale Abstand zum Ziel, d.i. das zu schützende Objekt O, vom 2 bis 3 -fachen des Kalibers (Stand off) überschritten wird. Damit die wirksame Länge Ii (vgl. Fig. 1) der Stäbe 3 nicht unter- schritten wird, ist die höchste Lage der Fläche 2', d.h. die "Wellenberge" der Schicht 8 als Messbasis gewählt. Zur Verhinderung von unbeabsichtigten Verletzungen sowie von Verschmutzungen und vor dem Verfangen mit irgend welchen Gegenständen (Ästen etc.) sind die Stäbe 3 durch einen Leichtschaumstoff 9 (handelsüblicher Polymer) abgedeckt. Seitlich befinden sich Abdeckungen 10 aus dünnwandigen Aluminiumplatten .
Analog ist der Gegenstand nach Fig. 7 aufgebaut, wobei hier die Knautschschicht 8 aus einer Verbundplatte aus Metall und Kunststoffen besteht. Wiederum ist hier die Messbasis, die Fläche 2', für die Länge Ii der Stäbe 3 vorgemerkt. Im Gegensatz zu Fig. 6 erfolgt hier eine allseitige Abdeckung der modularen Schutzschicht 1 mit UV-beständigen Kunststoffplatten.
Aus Fig. 8 sind an einem gepanzerten Fahrzeug 110 die
Frontscheiben mit einer Schutzschicht 1 versehen, welche durchsehbar und verstellbar ist. Die in Reihen Rl bis Rn, in seitlichen Lagern 13' kippbar angeordneten Stäbe 3 lassen sich durch einen Antrieb 13 mit Gelenkverbindungen 12 auf die aktuelle Bedrohungslage einstellen. Der Antrieb 13 ist in einen an sich bekannten Dachschutz 16 eingebaut und daher gestrichelt eingezeichnet.
Selbstverständlich kann eine analoge Anordnung auch bei den auf der Zeichnung nicht geschützten Seitenfenstern vorge- sehen werden. In der Darstellung Fig. 1 ist eine besonders, gewichtssparenden Weiterentwicklung eingezeichnet. Ein Stabe 3a besteht aus einem starren Verbundstoff mit Kohlefasern hergestellt. Zur Verbesserung der Leitfähigkeit ist dieser an seiner der Bedrohung zugewandten Oberfläche 3a zu einem Drittel der gesamten Ii Länge metallisiert und tragen metallische Spitzen 3' . Als galvanisch leitende Schicht bietet sich eine möglichst harte Beschichtung m an, die im vorliegenden Fall wahlweise aus Titancarbonitrid (TiCN) oder Titannitrid (TiN) besteht. Die Farbe der Beschichtung ist nach der Tarnfarbe des Objekts gewählt. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform besteht im geringen "Radarquerschnitt", d.h. sie trägt wenig zur Radarerkennung bei und beeinträchtigt die übrigen Mittel zur "Camouflage" nicht. Stäbe in dieser Ausführungsform sind hauptsächlich für bewegliche Schutzschichten, analog Fig. 8 vorgesehen.
Ein bewaffnetes Kettenfahrzeug, Fig. 9, ein Schützenpanzer 111 für einen geschützten Truppentransport, ist mit modula- ren Schutzschichten 1 gemäss Fig. 7 ausgerüstet. Zusätzlich sind die beiden, beweglichen optischen Sensoren 112
(steuerbare Wärmebild-Kameras) durch angepasste seitliche Abdeckungen 10 (Schutzschichten) , mit integrierten Stäben 3, vor einem direkten Beschuss geschützt. Aus zeichnerischen Gründen ist hier die ebenfalls vorhandene Leicht- Schaumstoffschicht, vgl. Fig. 6 und 7 nicht dargestelt.
Derartige Schutzschichten 10 empfehlen sich für sämtliche Ein- und Ausgänge, wie beispielsweise auch für Lufteintritte und Auspufföffnungen an Fahrzeugen oder stationären Anlagen. Beispielhaft sind hier am Schützenpanzer 111 seit- liehe Lufteinlässe 17 mit Stäben 3 versehen und damit geschützt. Eine weitere Variante einer Schutzschicht I1 besteht aus einem an sich bekannten Stahlnetz Fig. 10, in dessen Knoten
14 Stäbe 3 eingesetzt sind. Die Stäbe 3 sind mittels jeweils einem Knotenblech 15 vor Verdrehungen geschützt. Wiederum ist hier die Messbasis für die Länge der Stäbe 3 die Fläche 2 ' , welche der maximalen Höhe der Knotenbleche
15 entspricht. Nicht dargestellt sind Schweissstellen an den Knotenblechen 15, die den Stäben 3 die notwendige Stabilität vermitteln. Die Knotenbeleche 15 übernehmen zusam- men mit den Maschen des Netzes 2a die Funktion einer Platte 2, 2'; vgl. Fig. 1 bis Fig. 7. Im Gegensatz zu einer Platte lässt sich jedoch ein Netz 2a leicht an die Raumformen eines zu schützenden Objekts anpassen.
Neben der Gewichts- und Kosteneinsparung können mit dieser Ausführungsform wirkungsvoll und in kürzester Zeit gefährdete Objekte wie Eingänge, Fenster, Schächte u. dgl . vor Angriffen geschützt werden.
In einer Leichtbauversion nach Fig. 11 sind die Stäbe 3" einer Schutzschicht aus einzelnen Blechstreifen 50 her- gestellt, welche mittels Strahlbearbeitung (Laser) ausgeschnitten wurden. Die Höhe der Blechstreifen 50 entspricht der Länge Ii plus einer der Konstruktion angepassten Stegbreite 51, welche je nach Grundplatte oder Träger Rl-Rn bestimmt ist. Zur Gewichtsreduktion wurden Ausnehmungen A ausgeschnitten. Die formschlüssig zusammengepassten Teile sind - in Figur 11 nicht dargestellt - kraftschlüssig miteinander verschweisst . Das verwendete Blech für die Stäbe 3" ist Stahlblech von einigen Millimetern Dicke, ebenfalls können hochfeste Aluminiumbleche Verwendung finden. Hierzu findet eine an sich ebenfalls bekannte Strahlbearbeitung mittels Hochdruck-Wasserstrahl Anwendung. Hier übernehmen die Stege die Funktion der Platte (Fig. 1 bis Fig. 7) . Diese Variante erlaubt ebefalls sehr kurzfristig einen Objektschutz nach zu rüsten. Bei entsprechender Dimensionierung der Stege (biegbare Queschnitte) können auch gewölbte Flächen durch eine Schutzschicht lückenlos belegt werden.
Die nach Fig. 11 realisierten Schutzschichten zeichnen sich - gegenüber konventionellen Schutzmassnahmen - durch ein relativ geringes Flächengewicht von 40 kg/m2 (Mittel- wert) aus. Der Erfindungsgegenstand lässt sich in weiten Grenzen an die Bedrohungslage anpassen. Die verwendeten Materialien und Technologien sind konventionell und können auch laufend durch neue und bessere Werkstoffe, u.a. Verbundmaterialien, substituiert werden. Ebenfalls lässt sich der Gegenstand in analoger Weise an am zu schützenden
Objekt bereits vorhandene Mittel gegen die Detektion mittels elekromagnetischer Strahlung anpassen bzw. es lassen sich solche integrieren.
Zu allen Ausführungsbeispielen empfiehlt es sich die Stäbe und Metallteile 3, 3b, 3";R1-Rn mit der Masse (Erdung) zu verbinden, damit alle bei der Aktivierung der Zündvorrichtung vorhandene Potentiale sicher abgeleitet werden, bevor sie die Zündkette erreichen können.
Der Erfindungsgegenstand ist nicht auf Geschosse mit Hohl- ladungen beschränkt. Er kann gegen alle Geschose eingesetzt werden, deren Zündvorgang durch eine elektrisch kurz geschlossene oder mit Masse verbundene, flächige Verbindungsleitung gestört ist. Dabei kann davon ausgegangen werden, dass die nominale Zündenergie eines Aufschlagzünders zur Initiierung einer Wirkladung notwendig ist und dass eventuell noch vorhanden Teilströme hierzu nicht genügen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Objektschutz gegen ungelenkte und/oder im Unter- schallbereich fliegende Mittelkalibergeschosse mit frontseitig axial angeordneten elektrischen Aufschlagzündern mit flächenförmigen Verbindungsleitungen zur Zündkette, wobei das zu schützende Objekt eine Schutzschicht mit matrixförmig ange- ordneten, aus einer Fläche herausragenden metallischen Körpern aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Körper Stäbe oder Stifte (3, 3") sind, wobei zumindest deren Oberflächen (m) in dem vom zu schützenden Objekt abgewandten Endbereich (3b) galvanisch leitend sind, dass diese Stäbe oder Stifte über eine obere innere Fläche (2') der Schutzschicht (1) herausragen, dass der diagonale Abstand (a) zwischen den Stäben (3) kleiner als das Kaliber (K) des Wirk-Geschosses (100) und grösser als die Spitze (102) des Geschosses (100) ist.
2. Schutzschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe (3) an ihrer äusseren Stirnseite (31) durch wenigstens eine flächige und zusammenhängende äussere Schicht (9; 10) abgedeckt sind.
3. Schutzschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe (3) in einem Winkel (α) zur Fläche (2') angeordnet sind, welcher der wahrscheinlichen, präsumptiven Flugrichtung am zu schützenden Objekt entspricht.
4. Schutzschicht nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe (3) in Reihen auf einem kippbaren Träger (Rl) angeordnet sind, der in einer Wirkverbindung mit kippbaren Trägern (R2-Rn) weiterer Reihen ist.
5. Schutzschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseiten (3") der Stäbe (3) stumpfwinklige Konen (5) aufweisen, die in scharfen Spitzen (6) enden.
6. Schutzschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseiten (3') der Stäbe (3) abgesetzt sind und einen zentralen scharfkantigen Zapfen (7) aufweisen.
7. Schutzschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe (3) aus einer massiven Platte (2) herausragen.
8. Schutzschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe (3) aus den Knoten (14; 15) eines Stahlnetzes (I1) heraus- ragen.
9. Schutzschicht nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Platte (2) eine Knautschschicht (8) vorgelagert ist, welche einen Teil der kinetischen Energie eines auftreffenden Geschosses aufnimmt.
10. Schutzschicht nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Knautschschicht (8) eine gewellte Lochplatte aus einem Stahlblech ist.
11. Schutzschicht nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Knautschschicht (8) eine mehrlagige Verbundplatte ist.
12. Schutzschicht nach Anspruch 9 oder 11, dadurch geken- nzeichnet, dass diese wenigstens eine Schicht aus einem metallischen Schwamm aufweist.
13. Schutzschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe (3) aus einem nicht oder nur schwach elektrisch leitenden Material bestehen und in ihrem Endbereich (3b) eine galvanisch leitende Be- schichtung (m) aufweisen.
14. Verfahren zur Herstellung einer Schutzschicht mit matrixförmig angeordneten, aus einer Fläche herausragenden Stäben, gegen ungelenkte und/oder im Unter- schallbereich fliegende Mittelkalibergeschosse mit elektrischen Aufschlagzündern, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem Blechstreifen in gleichen Abständen Flächen mit U-förmiger Kontur herausgeschnitten werden, derart dass Stäbe mit einem Steg verbleiben.
15. Verfahren zur Herstellung einer Schutzschicht nach
Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgeschnittenen Blechstreifen mit ihrem Steg auf Träger aufgesetzt und mit diesen kraftschlüssig verbunden werden.
16. Verfahren zur Herstellung einer Schutzschicht nach
Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Gewichtsreduktion in mechanisch schwach belastete Stege und Träger in gleichen Abständen Aussparungen ausgeschnitten werden.
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