WO2000006966A1 - Light armour-plated element - Google Patents

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WO2000006966A1
WO2000006966A1 PCT/DE1999/002135 DE9902135W WO0006966A1 WO 2000006966 A1 WO2000006966 A1 WO 2000006966A1 DE 9902135 W DE9902135 W DE 9902135W WO 0006966 A1 WO0006966 A1 WO 0006966A1
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WO
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fiber composite
layers
element according
armor element
light armor
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PCT/DE1999/002135
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German (de)
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Inventor
Jörg ACKERMANN
Original Assignee
Sachsenring Entwicklungsgesellschaft Mbh
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Publication date
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    • 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
    • F41H5/0471—Layered armour containing fibre- or fabric-reinforced layers
    • F41H5/0485—Layered armour containing fibre- or fabric-reinforced layers all the layers being only fibre- or fabric-reinforced layers

Definitions

  • the invention relates to a light armor element, in particular for special protection vehicles, from at least two bullet-resistant layers.
  • Armor elements are also known, which consist of different composite materials.
  • a light armor according to DE 43 00 746 AI formed in a multilayer construction from two armor elements.
  • Each armor element consists of a composite of a fiber composite layer and a highly hard metal layer. This metal layer is applied over the entire surface, which also increases the weight and makes three-dimensional deformation difficult.
  • WO 96/18089 describes an element for absorbing the energy of a projectile, which also consists of there are several different layers.
  • the first layer pointing in the weft direction is harder than 25 HRC, the second layer has a hardness of 20-40% of the first layer.
  • a thin third layer absorbs or accumulates the energy of the projectile due to its deformation.
  • the third layer consists of carbon steel, fiberglass or carbon-based materials.
  • DE 34 26 458 AI describes a bullet-resistant laminate made from a large number of aramid fabric layers.
  • the aramid fabric has the property of keeping the projectiles deformed or broken up into fragments by the impact or penetration of the hard material.
  • very expensive tools are required to produce three-dimensional shapes from aramid fiber fabric.
  • a bulletproof mat for covering vehicle walls is known from DE 195 43 127 AI. This consists of flexible, bulletproof fabric layers and is provided with a liquid-tight surface protection.
  • the invention has for its object to develop a light armor element, in particular for special protection vehicles, which can be easily adapted to the requirements for bulletproofness, at the same time can be easily brought into three-dimensional shapes and can easily be adapted to the structural conditions of the vehicle.
  • This object is achieved by the features of the first claim, which are further developed by the features of the subclaims.
  • the light armor element consists of at least two bullet-resistant layers, at least two layers of different fiber composite layers being used which can be shaped three-dimensionally and are suitable for preventing the penetration of a projectile over the entire surface. It ensures at least the security against fire when using a handgun in the manner of a 357 Magnum caliber, with a solid-shell bullet-headed projectile with a soft core with a projectile mass of 10.2g and a speed of 430 ⁇ 10 m / s at a shooting distance of 5m, this corresponds to one Standard bombardment class B3 according to the classification of the European test standard EN 1063 (which corresponds to DIN EN 1063) and according to DIN EN 1522-1, or the stress type 2 for the bombardment of substances that inhibit attack according to DIN 52290 and - at least the bullet resistance when using a
  • the penetration of the projectile is also avoided with a triangular bombardment with triple caliber spacing (multihit), when using solid shell bullet-head projectiles with soft core in conjunction with caliber 357 Magnum and solid-shell flat-head projectiles with soft core in conjunction with caliber 44 Remington Magnum.
  • it has at least one first high-strength, high-strength fiber composite layer - hereinafter referred to as a hard fiber composite layer - and at least one second high energy absorption capacity even when the fiber composite layer has an impact load - hereinafter referred to as an elastic fiber composite layer.
  • a plurality of first hard fiber composite layers and then a plurality of second elastic fiber composite layers are preferably arranged in the bombardment direction, so that a hard area composed of a plurality of hard fiber composite layers, which preferably restricts the projectile energy, is inserted
  • Projectile restrained elastic area preferably consisting of several second elastic fiber composite layers follows.
  • an area made of hard fiber composite layers may be followed by an area made of elastic fiber composite layers and then followed by an area made of hard fiber composite layers and in turn followed by an area made up of preferably several elastic fiber composite layers, etc., until it is ensured that the projectile is the light armor element no longer penetrates.
  • a further, but not preferred variant also consists in first arranging one or more of the second fiber composite layers in the weft direction.
  • the total number of fiber composite layers is to be varied in accordance with the required bullet security.
  • the fiber composite layers preferably consist of organic and / or inorganic fibers embedded in binders. Flax fibers, hemp fibers, Sisal fibers, aramid fibers, glass fibers, carbon fibers, polyethylene fibers or combinations of these fiber materials (eg aramid glass fibers, araitiid carbon fibers, natural aramid fibers, aramid polyethylene fibers) or other suitable fiber materials are used.
  • thermosetting or thermoplastic it being possible to use, for example, phenolic resins, melamine resins or epoxy resins as thermosetting binders and, for example, polyethylene, polypropylene or polyamide or else polyvinyl butyral and polyurethanes as thermoplastic binders.
  • the fiber composite layers are preferably manufactured as woven, laid, knitted or knitted fabrics with an amorphous, directional, bidirectional or unidirectional structure and can also be provided with 3-D entanglements or designed as three-dimensional knitted fabrics or molded parts for the highest requirements for bulletproofing.
  • the first fiber composite layer which is said to have high-strength, high-strength properties, preferably consists of carbon fiber fabric
  • the second fiber composite layer which is said to have a high energy absorption capacity even when subjected to an impact, preferably consists of aramid fiber fabric. Due to the properties of the first layer, this high-strength layer also solidifies when it hits the projectile. Due to the high energy absorption capacity, the second layer holds the projectile or its splinter firmly and prevents it from penetrating.
  • a light armor element is created, which can be easily adapted to the respective requirements of bullet resistance and the structural conditions of the respective vehicle by combining the number, sequence and composition of the different fiber composite layers.
  • Another important advantage is the weight saving compared to conventional armor.
  • the use of flexible fiber composite layers with different properties guarantees good three-dimensional deformability compared to bullet-proof mats made of aramid fiber fabrics (even with radius areas with small radii or in corner areas of angles) and thus easy adaptation to the desired surface contours. Equipping vehicles with armor is thus made considerably easier and improved.
  • the light armor elements give the impression of standard interior linings.
  • the carbon fiber layers ensure better stabilization of the light armor elements overall, which also achieves more favorable properties in crash situations.
  • the wall thickness of the light armor element can be reduced in a simple manner by omitting fiber composite layers.
  • the novel armor element has a mat-like structure. Due to the excellent ballistic properties of the light armor element according to the invention, it is possible to significantly reduce the wall thicknesses compared to armor made of polymeric materials and combinations with them (e.g. aramid fiber fabric) and to withstand firing classes of at least B3 and B4 as well as the edge bombardment and the bombardment at a 45 ° angle .
  • Known types of fabric and binders are combined in such a way that they form a light armor element, which, due to its strength and elasticity, is light in weight, low in wall thickness and good three-dimensional Formability is suitable to meet the highest requirements for bullet security.
  • Fig. 1 Light armor element with 3 fiber composite layers made of carbon fiber fabric and 13 fiber composite layers made of aramid fiber fabric
  • Fig. 2 Light armor element with 6 fiber composite layers made of carbon fiber fabric and 13 fiber composite layers made of aramid fiber fabric
  • Fig. 3 Light armor element with 6 fiber composite layers made of carbon fiber fabric and 29 fiber composite layers made of aramid fiber fabric
  • Fig. 4 Light armor element with two hard areas made of 3 layers of 3 carbon each and from 17 fiber composite layers made of aramid fiber fabric
  • FIG. 5 Light armor element with first alternating areas of different fiber composite layers and a subsequent area of similar layers.
  • FIG. 6 Light armor element with reinforced edge zone
  • Fig. 1 a section of a light armor element is shown, as it can be used for example for standard fire (triangular fire at a distance of 120mm, with a 44 Remington Magnum), fire class B4 according to EN 1063, DIN EN 1063 and stress type 3 according to DIN 52290 .
  • the direction of the arrow indicates the direction of casting.
  • three layers of hard fiber composite layers 1 in the form of carbon fiber fabric are arranged in the firing direction, followed by thirteen layers of elastic fiber composite layers made of aramid fiber fabric.
  • the 3 fiber composite layers 1 made of carbon fiber fabric had a total weight of 788 g / m 2 and the thirteen layers of fiber composite layers 2 made of aramid fiber fabric had a total weight of 6,474 g / m 2 .
  • the fiber composite layers 1 and 2 have been connected to one another by 88 g / m 2 phenolic resin. The weight of the light armor element could thus be reduced to only 8.7 kg / m 2 .
  • a light armor element with 6 layers of carbon fiber fabric (hard fiber composite layers 1) and 20 layers of aramid fiber fabric 2 (elastic fiber composite layers 2) is shown in FIG. 2. First are in Arranged the 6 layers of carbon fiber fabric and then the 20 layers of aramid fiber fabric.
  • Multihit is the technical term for a triangular shot with three times the caliber spacing, which places increased demands on the armor element to prevent the projectile from penetrating.
  • FIG. 3 shows a further embodiment variant with 6 carbon fiber layers (hard fiber composite layers 1) and 29 aramid fiber layers (elastic fiber composite layers 2), which are arranged in the same order as in the two aforementioned examples.
  • Multihit with a Magnum 357 have 6 layers of carbon fiber and 29 layers of aramid fiber sufficient to reliably intercept the projectiles.
  • the carbon fiber fabric was likewise a basis weight of a total of 1.664g / m 2 and the aramid fiber fabric has a basis weight of a total of 14,442 g / m 2.
  • the combination with 88 g / m 2 phenolic resin resulted in a weight of 19.3 kg / m 2 .
  • three fiber composite layers 2 made of aramid fiber fabric are arranged between each 3 fiber composite layers 1 made of carbon fiber fabric.
  • a hard area made of 3 carbon fiber layers which absorbs the energy of the projectile at least partially, follows an elastic area made of 3 aramid fiber layers, which tries to hold back the deformed projectile or projectile splinter.
  • the wall thicknesses of the new types of lightweight armor elements are between 5 and 20 mm, and in some cases fall significantly short of the wall thicknesses of known armor made of glass fiber reinforced plastics, aramid fabrics or other known combinations in a multi-layer construction.
  • Hard fiber composite layers and less hard fiber composite layers as well as elastic and less elastic fiber composite layers can also be combined accordingly in accordance with further embodiments not shown.
  • the following material shapes can be arranged one after the other from the projectile direction in the opposite direction:
  • the number of fiber composite layers in the corresponding areas must be selected in accordance with the required bullet security. If a conventional steel armor element is used, its wall thickness is generally not adapted to the respective bulletproofness, since a corresponding gradation of the sheet thickness would be too expensive.
  • the edge region 3 according to FIG. 6 can also be reinforced in the bombardment direction. In this case, 10 additional elastic fiber composite layers 2 arranged over the entire area were added in the edge region 3, a further 10 elastic fiber composite layers 2.
  • the hard fiber composite layer 3 is located above all fiber composite layers 2 in the bombardment direction.
  • the weapon classes and calibers are assigned to the bullet classes B1 to B7 according to DIN EN 1026.
  • the continuous upper line indicates the use of steel
  • the dashed lower line the use of the new light armor elements.
  • these can also withstand fire class B7, with a significantly lower weight than steel and with better processability and variability.
  • the light armor elements can be designed in the manner of mats or molded parts. Thanks to their flexibility, they can be easily shaped into the desired surface contours, i.e. good drapability is guaranteed, which means that even complex contours can be reproduced. At the same time, instability is avoided by the layers with a higher strength (carbon fiber layers).
  • the fiber composite layers 1 and / or 2 can, depending on the requirement, also be less than in the aforementioned exemplary embodiments.

Abstract

The invention relates to a light armour-plated element consisting of several layers of flack-resistant material. At least one rigid composite fibre layer oriented in the direction of fire absorbs the impact of the flack. The second composite fibre layer is highly elastic and retains the flack. The mat-like combination of various composite fibre layers offers good three dimensional deformability, easy adaptability to constructive circumstances and flack resistance even in the case of marginal fire and at an angle of 45°.

Description

Beschreibungdescription
LeichtpanzerungselementLight armor element
Die Erfindung betrifft ein Leichtpanzerungselement, insbesondere für Sonderschutzfahrzeuge, aus mindestens zwei beschußhemmenden Lagen.The invention relates to a light armor element, in particular for special protection vehicles, from at least two bullet-resistant layers.
Bei derartigen Sonderschutzfahrzeugen ist es üblich, die Karosserieteile in Richtung zum Fahrgastraum mit beschußsicheren Panzerelementen auszukleiden. Bekannt ist dazu die Anwendung von Panzerstahlplatten. Diese gewährleisten die Beschußsicherheit bis zur höchsten Beschußklasse B7, weisen jedoch ein hohes Gewicht auf und können nur aufwendig und mit relativ kostenintensiven Werkzeugen in eine gewünschte Oberflächenkontur geformt werden. Die Anpassung an unterschiedliche Beschußstärken ist ebenfalls nicht einfach möglich.In such special protection vehicles, it is common to line the body parts in the direction of the passenger compartment with bulletproof armored elements. For this purpose, the use of armored steel plates is known. These ensure bullet resistance up to the highest bullet class B7, but they are heavy and can only be formed into a desired surface contour with great effort and with relatively expensive tools. It is also not easy to adapt to different levels of fire.
Weiterhin sind Panzerungselemente bekannt, die aus verschiedenen Verbundmaterialien bestehen. Dabei wird eine Leichtpanzerung gem. DE 43 00 746 AI in Mehrschichtbauweise aus zwei Panzerungselementen gebildet. Jedes Panzerungselement besteht aus einem Verbund einer Faserverbundschicht und einer hochharten Metallschicht. Diese Metallschicht ist ganzflächig aufgebracht, wodurch sich das Gewicht ebenfalls erhöht und eine dreidimensionale Verformung schwer möglich ist. In WO 96/18089 wird ein Element zum Absorbieren der Energie eines Projektils beschrieben, welches ebenfalls aus mehreren unterschiedlichen Lagen besteht. Die erste in BeSchußrichtung weisende Lage ist härter als 25 HRC, die zweite Schicht hat eine Härte von 20-40% der ersten Schicht. Eine dünne dritte Schicht absorbiert oder akkumuliert durch ihre Deformation die Energie des Projektils. Die dritte Schicht besteht dabei aus Kohlenstoffstahl, Fiberglas oder aus auf Kohlenstoffbasis basierenden Werkstoffen. Nachteilig dabei ist ebenfalls, daß eine Anpassung dieses Elements an eine gewünschte Oberflächenkontur nicht einfach möglich ist. Weiterhin ist dessen Herstellung relativ aufwendig und eine unkomplizierte Anpassung an verschiedene Beschußstärken nicht ohne weiteres möglich. In DE 34 26 458 AI wird ein geschoßhemmendes Laminat aus einer Vielzahl von Aramidgewebelagen beschrieben. Das Aramidgewebe hat dabei die Eigenschaft, die durch den Aufprall bzw. das Durchdringen am harten Material verformten oder in Splitter zerlegten Geschosse gut aufzuhalten. Nachteilig ist jedoch, daß zur Herstellung dreidimensionaler Formen aus Aramidfasergewebe sehr kostenintensive Werkzeuge erforderlich sind. Eine beschußsichere Matte zum Abdecken von Fahrzeugwandungen ist aus DE 195 43 127 AI bekannt. Diese besteht aus biegsamen beschußsicheren Gewebeschichten und ist mit einem flüssigkeitsdichten Oberflächenschutz versehen. In DE G 92 15 781.5 TJ1 wird eine Panzerung für Fahrzeuge beschrieben, bei welcher die dem Innenraum des Fahrzeuges zugekehrte Oberfläche zusätzlich zu Panzerplatten aus Panzerstahl mit Gewebematten an Stoßstellen großflächig übergreifend überdeckt ist. Auch die Gewebematten überlappen sich an ihren Stoßstellen. Bei den vorgenannten Panzerungselementen, die Matten aus Aramidgeweben oder andere beschußsicheren Gewebearten verwenden, ist die BeschüßSicherheit bei Randbeschuß und im Winkel von 45° nicht gewährleistet. Eine flexible Anpassung an verschiedene Beschußklassen und die konstruktiven Besonderheiten eines Fahrzeuges ist ebenfalls nicht einfach möglich.Armor elements are also known, which consist of different composite materials. Here, a light armor according to DE 43 00 746 AI formed in a multilayer construction from two armor elements. Each armor element consists of a composite of a fiber composite layer and a highly hard metal layer. This metal layer is applied over the entire surface, which also increases the weight and makes three-dimensional deformation difficult. WO 96/18089 describes an element for absorbing the energy of a projectile, which also consists of there are several different layers. The first layer pointing in the weft direction is harder than 25 HRC, the second layer has a hardness of 20-40% of the first layer. A thin third layer absorbs or accumulates the energy of the projectile due to its deformation. The third layer consists of carbon steel, fiberglass or carbon-based materials. Another disadvantage is that an adaptation of this element to a desired surface contour is not easily possible. Furthermore, its production is relatively complex and an uncomplicated adaptation to different shelling strengths is not easily possible. DE 34 26 458 AI describes a bullet-resistant laminate made from a large number of aramid fabric layers. The aramid fabric has the property of keeping the projectiles deformed or broken up into fragments by the impact or penetration of the hard material. However, it is disadvantageous that very expensive tools are required to produce three-dimensional shapes from aramid fiber fabric. A bulletproof mat for covering vehicle walls is known from DE 195 43 127 AI. This consists of flexible, bulletproof fabric layers and is provided with a liquid-tight surface protection. DE G 92 15 781.5 TJ1 describes armor for vehicles in which the interior of the vehicle is facing Surface in addition to armor plates made of armored steel is covered over a large area with joint mats at joints. The fabric mats also overlap at their joints. In the case of the above-mentioned armor elements, which use mats made of aramid fabrics or other types of bulletproof fabric, the security against being fired at is not guaranteed when fired at the edge and at an angle of 45 °. A flexible adaptation to different fire classes and the special design features of a vehicle is also not easily possible.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Leichtpanzerungselement, insbesondere für Sonderschutz- fahrzeuge, zu entwickeln, das den Anforderungen an die Beschußsicherheit einfach angepaßt werden kann, dabei gleichzeitig leicht in dreidimensionale Formen bringbar und den konstruktiven Gegebenheiten des Fahrzeugs einfach anpaßbar ist. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Patentanspruchs gelöst, welche durch die Merkmale der Unteransprüche weiter ausgebildet werden.The invention has for its object to develop a light armor element, in particular for special protection vehicles, which can be easily adapted to the requirements for bulletproofness, at the same time can be easily brought into three-dimensional shapes and can easily be adapted to the structural conditions of the vehicle. This object is achieved by the features of the first claim, which are further developed by the features of the subclaims.
Das Leichtpanzerungselement besteht dabei aus mindestens zwei beschußhemmenden Lagen, wobei mindestens zwei Lagen aus unterschiedlichen Faserverbundschichten Anwendung finden, die dreidimensional formbar und geeignet sind, das Durchdringen eines Projektils ganzflächig zu verhindern. Dabei gewährleistet es mindestens die Beschußsicherheit bei Verwendung einer Handfeuerwaffe in der Art einer Kaliber 357 Magnum, mit einem Vollmantel-Kugelspitzkopfgeschoß mit Weichkern mit einer Geschoßmasse von 10,2g und einer Geschwindigkeit von 430±10 m/s bei einer BeSchußentfernung von 5m dies entspricht einem Normbeschuß der Beschußklasse B3 nach der Klassifikation der Europäischen Prüfnorm EN 1063 (welche der DIN EN 1063 entspricht) und nach DIN EN 1522-1, bzw. der Beanspruchungsart 2 für den Beschüß angriffshemmender Stoffe nach DIN 52290 sowie - mindestens die Beschußsicherheit bei Verwendung einerThe light armor element consists of at least two bullet-resistant layers, at least two layers of different fiber composite layers being used which can be shaped three-dimensionally and are suitable for preventing the penetration of a projectile over the entire surface. It ensures at least the security against fire when using a handgun in the manner of a 357 Magnum caliber, with a solid-shell bullet-headed projectile with a soft core with a projectile mass of 10.2g and a speed of 430 ± 10 m / s at a shooting distance of 5m, this corresponds to one Standard bombardment class B3 according to the classification of the European test standard EN 1063 (which corresponds to DIN EN 1063) and according to DIN EN 1522-1, or the stress type 2 for the bombardment of substances that inhibit attack according to DIN 52290 and - at least the bullet resistance when using a
Handfeuerwaffe in der Art einer Kaliber 44 RemingtonHandgun in the manner of a 44 Remington caliber
Magnum, mit einem Vollmantel-Flachkopfgeschoß mitMagnum, with a full-jacket flat head bullet with
Weichkern mit einer Geschoßmasse von 15, 6g und einerSoft core with a bullet mass of 15, 6g and one
Geschwindigkeit von 440±10 m/s bei einer Beschuß- entfernung von 5m, dies entspricht einem Normbeschuß der Beschußklasse B4 nach der Klassifikation der Europäischen Prüfnorm EN 1063Speed of 440 ± 10 m / s at a fire range of 5m, this corresponds to a standard fire of fire class B4 according to the classification of the European test standard EN 1063
(welche der DIN EN 1063 entspricht) und nach DIN EN 1522-1, bzw. der Beanspruchungsart 3 für den Beschüß angriffshemmender Stoffe nach DIN 52290 Mit dem Leichtpanzerungselement wird auch bei dessen Randbeschuß im Abstand von 10mm seines Randes und bei Beschüß im Winkel von 45°, 10mm vom Kantenabstand des Bauteils, bei der Verwendung von Vollmantel-Kugelspitzkopfgeschossen mit Weichkern in Verbindung mit Kaliber 357 Magnum und von Vollmantel-Flachkopfgeschoß mit Weichkern in Verbindung mit Kaliber 44 Remington Magnum, das Durchdringen von Geschossen verhindert. Auch bei einem Dreiecksbeschuß mit dreifachem Kaliberabstand (Multihit) , bei der Verwendung von Vollmantel-Kugelspitzkopfgeschossen mit Weichkern in Verbindung mit Kaliber 357 Magnum und von Vollmantel-Flachkopfgeschossen mit Weichkern in Verbindung mit Kaliber 44 Remington Magnum wird das Durchdringen des Projektils vermieden. Dazu weist es mindestens eine erste hochverfestigende hochfeste Faserverbundschicht - nachfolgend als harte Faserverbundschicht bezeichnet- und mindestens eine zweite hohe Energieabsorptionsfähigkeit auch bei Impactbelastung aufweisende Faserverbundschicht - nachfolgend als elastische Faserverbundschicht bezeichnet- auf .(which corresponds to DIN EN 1063) and to DIN EN 1522-1, or the stress type 3 for the bombardment of attack-inhibiting substances according to DIN 52290. With the light armor element, even when firing at its edge at a distance of 10mm from its edge and when bombarding at an angle of 45 °, 10mm from the edge distance of the component, when using solid-shell bullet-headed bullets Soft core in conjunction with caliber 357 Magnum and solid-shell flat-head bullet with soft core in conjunction with caliber 44 Remington Magnum, which prevents bullets from penetrating. The penetration of the projectile is also avoided with a triangular bombardment with triple caliber spacing (multihit), when using solid shell bullet-head projectiles with soft core in conjunction with caliber 357 Magnum and solid-shell flat-head projectiles with soft core in conjunction with caliber 44 Remington Magnum. For this purpose, it has at least one first high-strength, high-strength fiber composite layer - hereinafter referred to as a hard fiber composite layer - and at least one second high energy absorption capacity even when the fiber composite layer has an impact load - hereinafter referred to as an elastic fiber composite layer.
In Beschußrichtung werden dabei vorzugsweise mehrere erste harte Faserverbundschichten und anschließend mehrere zweite elastische Faserverbundschichten angeordnet, so daß auf einen die Geschoßenergie bremsenden harten Bereich aus vorzugsweise mehreren harten Faserverbundschichten ein das Projektil zurückhaltender elastischer Bereich aus vorzugsweise mehreren zweiten elastischen Faserverbundschichten folgt.A plurality of first hard fiber composite layers and then a plurality of second elastic fiber composite layers are preferably arranged in the bombardment direction, so that a hard area composed of a plurality of hard fiber composite layers, which preferably restricts the projectile energy, is inserted Projectile restrained elastic area preferably consisting of several second elastic fiber composite layers follows.
Es ist jedoch auch möglich, daß auf einen Bereich aus harten Faserverbundschichten ein Bereich aus elastischen Faserverbundschichten und danach ein Bereich aus harten Faserverbundschichten folgt und sich wiederum daran ein Bereich aus vorzugsweise mehreren elastischen Faserverbundschichten anschließt usw. , bis gewährleistet wird, daß das Projektil das Leichtpanzerungselement nicht mehr durchdringt .However, it is also possible for an area made of hard fiber composite layers to be followed by an area made of elastic fiber composite layers and then followed by an area made of hard fiber composite layers and in turn followed by an area made up of preferably several elastic fiber composite layers, etc., until it is ensured that the projectile is the light armor element no longer penetrates.
Eine weitere, jedoch nicht bevorzugte Variante besteht auch darin, in BeSchußrichtung zuerst eine oder mehrere der zweiten Faserverbundschichten anzuordnen. Die Anzahl der Faserverbundschichten ist insgesamt entsprechend der geforderten Beschußsicherheit zu variieren.A further, but not preferred variant also consists in first arranging one or more of the second fiber composite layers in the weft direction. The total number of fiber composite layers is to be varied in accordance with the required bullet security.
Es ist auch möglich, bereichsweise die Anzahl der harten Faserverbundschichten und/oder der elastischen Faserverbundschichten zu erhöhen. Dies erfolgt vorzugsweise im Randbereich örtlich oder umlaufend. Die Erhöhung weist dabei vorzugsweise in BeSchußrichtung. Durch diese randseitige Erhöhung der Faserverbundschichten wird insbesondere dem Randbeschuß und dem 45° Beschüß besser Rechnung getragen. Die Faserverbundschichten bestehen vorzugsweise aus in Bindemitteln eingebetteten organischen und/oder anorganischen Fasern. Dabei können Flachsfasern, Hanffasern, Sisalfasern, Aramidfasern, Glasfasern, Carbonfasern, Poly- ethylenfasern oder Kombinationen dieser Faserwerkstoffe (z.B. Aramid-Glas-Fasern, Araitiid-Carbon-Fasern, Aramid- Naturfasern, Aramid-Polyethylen-Fasern) oder andere geeignete Faserwerkstoffe zur Anwendung kommen. Um eine sichere Verbindung zwischen den Faserverbundschichten zu gewährleisten, werden diese ebenfalls untereinander mit Bindemittel verbunden. Diese Matrixsysteme können auf duroplastischer oder thermoplastischer Basis beruhen, wobei als duroplastische Bindemittel z.B. Phenolharze, Melaminharze oder Epoxy-Harze und als thermoplastische Bindemittel z.B. Polyethylen, Polypropylen oder Polyamid oder auch Polyvinylbutyral und Polyurethane eingesetzt werden können. Die Faserverbundschichten werden vorzugsweise als Gewebe, Gelege, Gewirke oder Gestricke mit einer amorphen, direktionalen, bidirektionalen oder unidirektionalen Struktur gefertigt und können für höchste Anforderungen an die Beschußsicherheit auch mit 3-D-Verstrickungen versehen oder als dreidimensionale Gestricke oder Formteile ausgebildet sein.It is also possible to increase the number of hard fiber composite layers and / or elastic fiber composite layers in some areas. This is preferably done locally or all around the edge. The increase preferably points in the weft direction. This edge-side increase in the fiber composite layers takes better account of the edge bombardment and the 45 ° bombardment in particular. The fiber composite layers preferably consist of organic and / or inorganic fibers embedded in binders. Flax fibers, hemp fibers, Sisal fibers, aramid fibers, glass fibers, carbon fibers, polyethylene fibers or combinations of these fiber materials (eg aramid glass fibers, araitiid carbon fibers, natural aramid fibers, aramid polyethylene fibers) or other suitable fiber materials are used. In order to ensure a secure connection between the fiber composite layers, these are also connected to one another with binders. These matrix systems can be based on thermosetting or thermoplastic, it being possible to use, for example, phenolic resins, melamine resins or epoxy resins as thermosetting binders and, for example, polyethylene, polypropylene or polyamide or else polyvinyl butyral and polyurethanes as thermoplastic binders. The fiber composite layers are preferably manufactured as woven, laid, knitted or knitted fabrics with an amorphous, directional, bidirectional or unidirectional structure and can also be provided with 3-D entanglements or designed as three-dimensional knitted fabrics or molded parts for the highest requirements for bulletproofing.
Die erste Faserverbundschicht, die hochverfestigende hochfeste Eigenschaften aufweisen soll, besteht vorzugsweise aus Carbonfasergewebe und die zweite Faserverbundschicht, die eine hohe Energieabsorptionsfähigkeit auch bei Impactbelastung aufweisen soll, besteht vorzugsweise aus Aramidfasergewebe . Durch die Eigenschaften der ersten Schicht verfestigt sich diese hochfeste Schicht zusätzlich bei Auftreffen des Projektils. Durch die hohe Energieabsorptionsfähigkeit hält die zweite Schicht das Projektil oder dessen Splitter gut fest und verhindert dessen Durchdringen.The first fiber composite layer, which is said to have high-strength, high-strength properties, preferably consists of carbon fiber fabric, and the second fiber composite layer, which is said to have a high energy absorption capacity even when subjected to an impact, preferably consists of aramid fiber fabric. Due to the properties of the first layer, this high-strength layer also solidifies when it hits the projectile. Due to the high energy absorption capacity, the second layer holds the projectile or its splinter firmly and prevents it from penetrating.
Mit der Erfindung wird ein Leichtpanzerungselement geschaffen, das durch Kombination von Anzahl, Reihenfolge und Zusammensetzung der unterschiedlichen Faserverbundschichten den jeweilige Anforderungen der Beschußsicherheit und den konstruktiven Gegebenheiten des jeweiligen Fahrzeuges einfach angepaßt werden kann. Dazu kommt als ein weiterer wesentlicher Vorteil die Gewichtseinsparung gegenüber herkömmlichen Panzerungen. Die Anwendung der flexiblen Faserverbundschichten mit unterschiedlichen Eigenschaften gewährleistet gegenüber beschußsicheren Matten aus Aramidfasergeweben eine gute dreidimensionale Verformbarkeit (auch bei Radienbereichen mit kleinen Radien oder in Eckenbereichen von Winkeln) und damit eine einfache Anpassung an die gewünschten Oberflächenkonturen. Die Ausrüstung von Fahrzeugen mit Panzerungen wird somit wesentlich erleichtert und verbessert. Die Leicht- panzerungselemente erwecken optisch den Eindruck serienmäßiger Innenauskleidungen. Zusätzlich wird durch die Carbonfaserschichten insgesamt eine bessere Stabilisierung der Leichtpanzerungselemente gewährleistet, wodurch auch günstigere Eigenschaften in Crash-Situationen erzielt werden. Durch Hinzufügen oder Weglassen von Schichten kann nicht nur eine Anpassung hinsichtlich der Beschußsicherheit erfolgen, es ist damit auch möglich, den konstruktiven Gegebenheiten des jeweiligen Fahrzeuges besser zu entsprechen, indem die jeweilige Blechstärke und Anzahl des Fahrzeugbleches bei der Festlegung der Anzahl der Lagen (Faserverbundschichten) und somit der Wandstärke des Leichtpanzerungselements berücksichtigt wird. Bei einer beispielsweise dreifachen Blechstärke im Türbereich kann die Wandstärke des Leichtpanzerungselements durch Weglassen von Faserverbundschichten auf einfache Art und Weise verringert werden.With the invention, a light armor element is created, which can be easily adapted to the respective requirements of bullet resistance and the structural conditions of the respective vehicle by combining the number, sequence and composition of the different fiber composite layers. Another important advantage is the weight saving compared to conventional armor. The use of flexible fiber composite layers with different properties guarantees good three-dimensional deformability compared to bullet-proof mats made of aramid fiber fabrics (even with radius areas with small radii or in corner areas of angles) and thus easy adaptation to the desired surface contours. Equipping vehicles with armor is thus made considerably easier and improved. The light armor elements give the impression of standard interior linings. In addition, the carbon fiber layers ensure better stabilization of the light armor elements overall, which also achieves more favorable properties in crash situations. By adding or leaving out layers, not only can an adjustment be made with regard to the bullet resistance, it is also possible to better match the structural conditions of the respective vehicle by determining the respective sheet thickness and number of vehicle sheets when determining the number of layers (fiber composite layers) and thus the wall thickness of the light armor element is taken into account. With, for example, three times the sheet thickness in the door area, the wall thickness of the light armor element can be reduced in a simple manner by omitting fiber composite layers.
Gegenüber herkömmlichen Panzerelementen aus Stahl ist nicht mehr zu erkennen, daß ein Fahrzeug mit einer Panzerung versehen wurde, da das neuartige Panzerelement eine mattenartige Struktur aufweist. Durch die hervorragenden ballistischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Leichtpanzerungselements ist es möglich, gegenüber Panzerungen aus polymeren Materialien und Kombinationen mit diesen (z.B. Aramidfasergewebe), die Wandstärken wesentlich zu verringern und Beschußklassen von mindesten B3 und B4 sowie dem Randbeschuß und dem Beschüß unter einem 45° Winkel standzuhalten. Dabei werden bekannte Gewebearten und Bindemittel so kombiniert, daß sie ein Leichtpanzerungselement bilden, das durch seine Festigkeit und Elastizität bei geringem Gewicht, geringer Wanddicke und guter dreidimensionaler Formbarkeit geeignet ist, höchsten Anforderungen an die Beschußsicherheit gerecht zu werden.Compared to conventional steel armor elements, it can no longer be seen that a vehicle was provided with armor, since the novel armor element has a mat-like structure. Due to the excellent ballistic properties of the light armor element according to the invention, it is possible to significantly reduce the wall thicknesses compared to armor made of polymeric materials and combinations with them (e.g. aramid fiber fabric) and to withstand firing classes of at least B3 and B4 as well as the edge bombardment and the bombardment at a 45 ° angle . Known types of fabric and binders are combined in such a way that they form a light armor element, which, due to its strength and elasticity, is light in weight, low in wall thickness and good three-dimensional Formability is suitable to meet the highest requirements for bullet security.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments and associated drawings. Show it:
Fig. 1: Leichtpanzerungselement mit 3 Faserverbundschichten aus Carbonfasergewebe und 13 Faserverbundschichten aus AramidfasergewebeFig. 1: Light armor element with 3 fiber composite layers made of carbon fiber fabric and 13 fiber composite layers made of aramid fiber fabric
Fig. 2: Leichtpanzerungselement mit 6 Faserverbundschichten aus Carbonfasergewebe und 13 Faserverbundschichten aus Aramidfasergewebe Fig. 3: Leichtpanzerungselement mit 6 Faserverbundschichten aus Carbonfasergewebe und 29 Faserverbundschichten aus Aramidfasergewebe Fig. 4: Leichtpanzerungselement mit zwei harten Bereichen aus jeweils 3 Schichten Carbonfasergewebe sowie zwei elastischen Bereichen aus 3 und aus 17 Faserverbundschichten aus AramidfasergewebeFig. 2: Light armor element with 6 fiber composite layers made of carbon fiber fabric and 13 fiber composite layers made of aramid fiber fabric Fig. 3: Light armor element with 6 fiber composite layers made of carbon fiber fabric and 29 fiber composite layers made of aramid fiber fabric Fig. 4: Light armor element with two hard areas made of 3 layers of 3 carbon each and from 17 fiber composite layers made of aramid fiber fabric
Fig. 5: Leichtpanzerungselement mit sich zuerst abwechselnden Bereichen unterschiedlicher Faserverbundschichten und einem sich anschließenden Bereich gleichartiger Schichten Fig. 6: Leichtpanzerungselement mit verstärkter Randzone In Fig. 1 ist ein Ausschnitt eines Leichtpanzerungselementes dargestellt, wie es beispielsweise für den Normbeschuß (Dreiecksbeschuß im Abstand von 120mm, mit einer 44 Remington Magnum) , Beschußklasse B4 nach EN 1063, DIN EN 1063 und Beanspruchungsart 3 nach DIN 52290, Anwendung finden kann. Die Pfeilrichtung deutet die Besc ußrichtung an. Es hat sich bei zahlreichen Untersuchungen für diesen Anwendungsfall als ausreichend für das Verhindern des Durchdringen des Projektils erwiesen, daß in Beschußrichtung drei Lagen harte Faserverbundschichten 1 in Form von Carbonfasergewebe angeordnet sind, an die sich dreizehn Lagen elastische Faserverbundschichten aus Aramidfasergewebe anschließen. Die 3 Faserverbundschichten 1 aus Carbonfasergewebe wiesen dabei ein Flächengewicht von insgesamt 788g/m2 und die dreizehn Lagen Faserverbundschichten 2 aus Aramidfasergewebe ein Flächengewicht von insgesamt 6.474 g/m2 auf. Die Faserverbundschichten 1 und 2 sind dabei durch 88g/m2 Phenolharz untereinander verbunden worden. Das Gewicht des Leichtpanzerungselementes konnte somit auf nur 8,7 kg/m2 reduziert werden.5: Light armor element with first alternating areas of different fiber composite layers and a subsequent area of similar layers. FIG. 6: Light armor element with reinforced edge zone In Fig. 1 a section of a light armor element is shown, as it can be used for example for standard fire (triangular fire at a distance of 120mm, with a 44 Remington Magnum), fire class B4 according to EN 1063, DIN EN 1063 and stress type 3 according to DIN 52290 . The direction of the arrow indicates the direction of casting. In numerous investigations for this application it has been found sufficient to prevent penetration of the projectile that three layers of hard fiber composite layers 1 in the form of carbon fiber fabric are arranged in the firing direction, followed by thirteen layers of elastic fiber composite layers made of aramid fiber fabric. The 3 fiber composite layers 1 made of carbon fiber fabric had a total weight of 788 g / m 2 and the thirteen layers of fiber composite layers 2 made of aramid fiber fabric had a total weight of 6,474 g / m 2 . The fiber composite layers 1 and 2 have been connected to one another by 88 g / m 2 phenolic resin. The weight of the light armor element could thus be reduced to only 8.7 kg / m 2 .
Ein Leichtpanzerungselement mit 6 Lagen Carbonfasergewebe (harte Faserverbundschichten 1) und 20 Lagen Aramidfasergewebe 2 (elastische Faserverbundschichten 2) ist in Fig. 2 dargestellt. Dabei sind zuerst in Beschußrichtung die 6 Lagen Carbonfasergewebe und anschließend die 20 Lagen Aramidfasergewebe angeordnet. Versuche haben ergeben, daß ein derartiges Leichtpanzerungselement mit maximal 6 Lagen Carbonfaser- gewebe mit einem Flächengewicht von insgesamt 1.664 g/m2 und mit maximal 20 Lagen Aramidfasergewebe mit einem Flächengewicht von insgesamt 9.960 g/m2 (die mit 88g/m2 Phenolharz untereinander verbunden wurden) genügen, um zuverlässig die Beschußsicherheit ohne Außenblech bei Multihit mit Kaliber 44 Remington Magnum (Beschußklasse B4 nach EN 1063) und bei Normbeschuß mit Kaliber 357 Magnum (Beschußklasse B3 nach EN 1063) zu gewährleisten.A light armor element with 6 layers of carbon fiber fabric (hard fiber composite layers 1) and 20 layers of aramid fiber fabric 2 (elastic fiber composite layers 2) is shown in FIG. 2. First are in Arranged the 6 layers of carbon fiber fabric and then the 20 layers of aramid fiber fabric. Tests have shown that such a light armor element with a maximum of 6 layers of carbon fiber fabric with a total weight of 1,664 g / m 2 and with a maximum of 20 layers of aramid fiber with a total weight of 9,960 g / m 2 (the one with 88g / m 2 phenolic resin with each other connected) are sufficient to reliably ensure bullet-proof safety without an outer panel for multihit with caliber 44 Remington Magnum (bullet class B4 according to EN 1063) and for standard bombardment with caliber 357 Magnum (bullet class B3 according to EN 1063).
Multihit ist dabei der Fachbegriff für einen Dreiecksbeschuß mit dreifachem Kaliberabstand, der erhöhte Anforderungen an das Panzerungselement zur Vermeidung des Durchschlagens des Projektils stellt.Multihit is the technical term for a triangular shot with three times the caliber spacing, which places increased demands on the armor element to prevent the projectile from penetrating.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsvariante mit 6 Carbonfaserschichten (harte Faserverbundschichten 1) und 29 Aramidfaserschichten (elastische Faserverbundschichten 2) dargestellt, die in gleicher Reihenfolge wie bei den beiden vorgenannten Beispielen angeordnet sind.FIG. 3 shows a further embodiment variant with 6 carbon fiber layers (hard fiber composite layers 1) and 29 aramid fiber layers (elastic fiber composite layers 2), which are arranged in the same order as in the two aforementioned examples.
Bei Multihit mit einer Magnum 357 haben 6 Lagen Carbonfasergewebe und 29 Lagen Aramidfasergewebe ausgereicht, um die Projektile zuverlässig abzufangen. Das Carbonfasergewebe hatte dabei ebenfalls ein Flächengewicht von insgesamt 1.664g/m2 und das Aramidfasergewebe ein Flächengewicht von insgesamt 14.442 g/m2. Durch die Verbindung mit 88g/m2 Phenolharz ergab sich ein Gewicht von 19,3kg/m2.Multihit with a Magnum 357 have 6 layers of carbon fiber and 29 layers of aramid fiber sufficient to reliably intercept the projectiles. The carbon fiber fabric was likewise a basis weight of a total of 1.664g / m 2 and the aramid fiber fabric has a basis weight of a total of 14,442 g / m 2. The combination with 88 g / m 2 phenolic resin resulted in a weight of 19.3 kg / m 2 .
Aus den Versuchsergebnissen ist erkennbar, daß ein mehrschichtiger Faserverbundwerkstoff aus Materialien unterschiedlicher Festigkeit und Elastizität sowohl bei Normbeschuß der Beschußklassen mindestens B3 und B4 als auch bei Multihit die erforderliche Sicherheit gewährleistet .It can be seen from the test results that a multi-layer fiber composite material made of materials of different strength and elasticity ensures the necessary safety both with standard bombardment of the bombardment classes at least B3 and B4 and with multihit.
In Fig. 4 sind drei Faserverbundschichten 2 aus Aramidfasergewebe zwischen jeweils 3 Faserverbundschichten 1 aus Carbonfasergewebe angeordnet. Aus der Beschußrichtung (Pfeilrichtung) folgt somit auf einen harten Bereich aus 3 Carbonfaserschichten, der die Energie des Projektils zumindest teilweise aufnimmt, ein elastischer Bereich aus 3 Aramidfaserschichten, der das deformierte Projektil oder Projektilsplitter versucht zurückzuhalten. An diesen schließt sich wiederum ein harter Bereich aus 3 Carbonfaserschichten an, der die Energie des Projektils und der Projektilsplitter weiter reduziert, bis in dem sich anschließenden elastischen Bereich aus 17 Ara idfaserschichten das Projektil und dessen Splitter vollständig aufgehalten werden.4, three fiber composite layers 2 made of aramid fiber fabric are arranged between each 3 fiber composite layers 1 made of carbon fiber fabric. From the direction of fire (arrow direction), a hard area made of 3 carbon fiber layers, which absorbs the energy of the projectile at least partially, follows an elastic area made of 3 aramid fiber layers, which tries to hold back the deformed projectile or projectile splinter. This is in turn followed by a hard area made of 3 carbon fiber layers, which further reduces the energy of the projectile and the projectile splinters until the subsequent elastic area made of 17 Macaw layers of the projectile and its splinters are completely stopped.
Im Ausführungsbeispiel gem. Fig. 5 liegt in Beschußrichtung ein Bereich, in dem jeweils abwechselnd eine Carbonfaserschicht (Faserverbundschicht 1) und eine Aramidfaserschicht (Faserverbundschicht 2) angeordnet sind. Der Beschußrichtung entgegengesetzt schließen sich die restlichen Aramidfaserschichten an, die das Projektil oder dessen Splitter auffangen. Die Wanddicken der neuartigen Leichtpanzerungselemente liegen je nach Anzahl der verwendeten Faserverbundschichten zwischen 5 und 20mm und unterschreiten dabei teilweise wesentlich die Wandstärken bekannter Panzerungen aus glasfaserverstärkten Kunststoffen, Aramidgeweben oder anderen bekannten Kombinationen in Mehrschichtbauweise.In the embodiment according to 5 is an area in the bombardment direction in which a carbon fiber layer (fiber composite layer 1) and an aramid fiber layer (fiber composite layer 2) are alternately arranged. The remaining aramid fiber layers, which catch the projectile or its splinter, follow in the opposite direction to the bombardment. Depending on the number of fiber composite layers used, the wall thicknesses of the new types of lightweight armor elements are between 5 and 20 mm, and in some cases fall significantly short of the wall thicknesses of known armor made of glass fiber reinforced plastics, aramid fabrics or other known combinations in a multi-layer construction.
Es können ebenfalls gemäß weiterer nicht dargestellter Ausführungsformen harte Faserverbundschichten und weniger harte Faserverbundschichten sowie elastische und weniger elastische Faserverbundschichten entsprechend kombiniert werden. So können aus der Geschoßrichtung in die entgegengesetzte Richtung nacheinander folgende Materialformen bereichsweise angeordnet sein:Hard fiber composite layers and less hard fiber composite layers as well as elastic and less elastic fiber composite layers can also be combined accordingly in accordance with further embodiments not shown. For example, the following material shapes can be arranged one after the other from the projectile direction in the opposite direction:
1. ein Bereich mit harten Carbonfaserschichten,1. an area with hard carbon fiber layers,
2. ein Bereich mit weniger harten Carbonfaserschichten, 3. ein Bereich mit weniger elastischen Aramid-Carbon- Faserschichten, 4. ein Bereich mit elastischen Ara id-Faserschichten um optimale ballistische Werte zu erzielen.2. an area with less hard carbon fiber layers, 3. an area with less elastic aramid-carbon fiber layers, 4. an area with elastic arid fiber layers to achieve optimal ballistic values.
Die Anzahl der Faserverbundschichten in den entsprechenden Bereichen muß entsprechend der geforderten Beschußsicherheit gewählt werden. Bei Einsatz eines herkömmlichen Panzerungselementes aus Stahl wird dessen Wandstärke im Regelfall nicht der jeweiligen Beschußsicherheit angepaßt, da eine entsprechende Abstufung der Blechdicke zu aufwendig wäre. Um den Randbeschuß und den Beschüß im Winkel von 45° zu sichern kann der Randbereich 3 gemäß Figur 6 auch in Beschußrichtung verstärkt sein. In diesem Fall wurden 10 ganzflächig angeordneten elastischen Faserverbundschichten 2 im Randbereich 3 weitere 10 elastische Faserverbundschichten 2 hinzugefügt. Über allen Faserverbundschichten 2 befindet sich in Beschußrichtung die harte Faserverbundschicht 3.The number of fiber composite layers in the corresponding areas must be selected in accordance with the required bullet security. If a conventional steel armor element is used, its wall thickness is generally not adapted to the respective bulletproofness, since a corresponding gradation of the sheet thickness would be too expensive. In order to secure the edge bombardment and the bombardment at an angle of 45 °, the edge region 3 according to FIG. 6 can also be reinforced in the bombardment direction. In this case, 10 additional elastic fiber composite layers 2 arranged over the entire area were added in the edge region 3, a further 10 elastic fiber composite layers 2. The hard fiber composite layer 3 is located above all fiber composite layers 2 in the bombardment direction.
Im nachfolgenden Diagramm sind den Beschußklassen Bl bis B7 nach DIN EN 1026 die Waffen und die Kaliber zugeordnet. Die durchgehende obere Linie kennzeichnet dabei die Verwendung von Stahl, die gestrichelte untere Linie die Verwendung der neuartigen Leichtpanzerungselemente. Diese können bei entsprechender Kombination der Faserverbundschichten ebenfalls bis Beschußklasse B7 standhalten, bei wesentlich geringerem Gewicht als Stahl und bei besserer Verarbeitbarkeit und Variabilität. Mit der Erfindung ist es erstmalig möglich, nur durch Weglassen oder Hinzufügen von Faserverbundschichten ein Leichtpanzerungselement herzustellen, das den spezifischen Anforderungen der Beschußsicherheit und den konstruktiven Gegebenheiten des jeweiligen Fahrzeuges entspricht.In the following diagram, the weapon classes and calibers are assigned to the bullet classes B1 to B7 according to DIN EN 1026. The continuous upper line indicates the use of steel, the dashed lower line the use of the new light armor elements. With a suitable combination of the fiber composite layers, these can also withstand fire class B7, with a significantly lower weight than steel and with better processability and variability. With the invention, it is possible for the first time to produce a light armor element only by omitting or adding fiber composite layers, which element corresponds to the specific requirements of bulletproofing and the structural conditions of the respective vehicle.
Die Leichtpanzerungselemente können in der Art von Matten oder Formteilen gestaltet sein. Durch ihre Flexibilität lassen sie sich einfach in gewünschte Oberflächenkonturen formen, d.h., es ist eine gute Drapierfähigkeit gewährleistet, wodurch auch komplizierte Konturen nachgebildet werden können. Dabei wird gleichzeitig durch die Schichten mit einer höheren Festigkeit (Carbonfaserschichten) eine Instabilität vermieden.The light armor elements can be designed in the manner of mats or molded parts. Thanks to their flexibility, they can be easily shaped into the desired surface contours, i.e. good drapability is guaranteed, which means that even complex contours can be reproduced. At the same time, instability is avoided by the layers with a higher strength (carbon fiber layers).
Neben den beschriebenen Ausführungsformen ist es auch möglich, eine andere Reihenfolge der Faserverbundschichten zu wählen, z.B. können auch bei Anwendung von 6 harten und 20 elastischen Schichten zuerst abwechselnd jeweils eine harte und eine elastische Schicht angeordnet werden und dann darauf folgend die übrigen elastische Schichten. Gleichfalls kann die Anzahl der Faserverbundschichten 1 und/oder 2 je nach Anforderung auch geringer sein als bei den vorgenannten Ausführungsbeispielen. Wichtig ist jedoch immer, daß beim Auftreffen des Projektils zuerst dessen kinetische Energie aufgenommen und in Verformungsenergie umgewandelt wird und anschließend das Projektil oder Projektilsplitter mit der verbleibenden Energie in den nachfolgenden Schichten aufgefangen werden. Im Vergleich zu allen bekannten Panzerungselementen für den Innenraum von Sonderschutzfahrzeugen ist es erstmalig möglich, das neuartige Leichtpanzerungselement auf einfache Art und Weise allen Anforderungen anzupassen. Durch eine flächendeckende Ermittlung der festen und elastischen Anteile der Materialverbunde ist dabei erstmalig eine optimierte Energieaufnahme bei Auftreffen eines Projektils gegeben. In addition to the described embodiments, it is also possible to choose a different sequence of the fiber composite layers, for example, even if 6 hard and 20 elastic layers are used, first a hard and an elastic layer can be arranged alternately and then the remaining elastic layers. Likewise, the number of fiber composite layers 1 and / or 2 can, depending on the requirement, also be less than in the aforementioned exemplary embodiments. However, it is always important that when the projectile strikes, its kinetic energy is first absorbed and converted into deformation energy and then the projectile or projectile splinter can be caught with the remaining energy in the subsequent layers. In comparison to all known armor elements for the interior of special protection vehicles, it is possible for the first time to easily adapt the novel light armor element to all requirements. An area-wide determination of the firm and elastic parts of the material composites results in an optimized energy absorption when a projectile hits.

Claims

Patentansprüche claims
1. Panzerungselement, insbesondere für Sicherheitskraft- fahrzeuge, aus mehreren beschußhemmenden Lagen, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche Lagen von Faserverbundschichten Anwendung finden, die geeignet sind, das Durchdringen eines Geschosses zu verhindern, ein geringes Gewicht aufweisen und leicht in gewünschte Konturen bringbar sind.1. Armor element, especially for security vehicles, from several bullet-resistant layers, characterized in that different layers of fiber composite layers are used, which are suitable for preventing penetration of a projectile, have a low weight and can be easily brought into desired contours.
2. Leichtpanzerungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine in Beschußrichtung weisende erste Faserverbundschicht eine Festigkeit aufweist, die geeignet ist, die Energie eines Geschossen aufzunehmen und daß durch mindestens eine nachfolgende zweite Faserverbundschicht das Durchdringen des durch die mindestens erste Schicht verformten oder in Splitter zerlegten Geschosse verhindert.2. Light armor element according to claim 1, characterized in that at least one in the firing direction first fiber composite layer has a strength which is suitable for absorbing the energy of a projectile and that through at least one subsequent second fiber composite layer the penetration of the deformed by the at least first layer or in Splinters prevented disassembled projectiles.
3. Leichtpanzerungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Beschußrichtung mehrere erste Faserverbundschichten und anschließend mehrere zweite Faserverbundschichten angeordnet sind oder daß deren Reichenfolge wechselt. 3. Light armor element according to claim 1 or 2, characterized in that a plurality of first fiber composite layers and then a plurality of second fiber composite layers are arranged in the bombardment direction or that their sequence changes.
4. Leichtpanzerungselement nach einem der Ansprüche von 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Faserverbundschichten entsprechend der geforderten Beschußsicherheit variierbar ist.4. Light armor element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the number of fiber composite layers can be varied in accordance with the required bullet security.
5. Leichtpanzerungselement nach einem der Ansprüche von 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserverbundschichten untereinander mit Bindemittel verbunden sind.5. Light armor element according to one of claims 1 to 4, characterized in that the fiber composite layers are interconnected with binders.
6. Leichtpanzerungselement nach einem der Ansprüche von 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserverbundschichten aus mit Bindemitteln versetzten organischen und/oder oder anorganischen Fasern bestehen.6. Light armor element according to one of claims 1 to 4, characterized in that the fiber composite layers consist of organic and / or inorganic fibers mixed with binders.
7. Leichtpanzerungselement nach einem der Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Flachsfasern, Hanffasern, Sisalfasern, Aramidfasern, Glasfasern, Gewebefasern Kohleffasern oder Kombinationen dieser Faserwerkstoffe oder andere geeignete Faserwerkstoffe Anwendung finden.7. Light armor element according to one of claim 5, characterized in that flax fibers, hemp fibers, sisal fibers, aramid fibers, glass fibers, fabric fibers carbon fibers or combinations of these fiber materials or other suitable fiber materials are used.
8. Leichtpanzerungselement nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemittel auf duroplastischer oder thermoplastischer Basis beruhen.8. Light armor element according to claim 5 and 6, characterized in that the binders are based on thermosetting or thermoplastic.
9. Leichtpanzerungselement nach Anspruch 5, 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß als duroplastische Bindemittel Phenolharze, Melaminharze oder Epoxy-Harze und als thermoplastische Bindemittel Polyethylen, Polypropylen oder Polyamid Anwendung finden.9. light armor element according to claim 5, 6 or 8, characterized in that as thermosetting binders phenolic resins, melamine resins or epoxy resins and use as a thermoplastic binder polyethylene, polypropylene or polyamide.
10. Leichtpanzerungselement nach einem der Ansprüche von 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserverbundschichten als Gewebe, Gelege oder Gewirke ausgebildet sind.10. Light armor element according to one of claims 1 to 9, characterized in that the fiber composite layers are formed as a fabric, scrim or knitted fabric.
11. Leichtpanzerungselement nach einem der Ansprüche von 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die11. Light armor element according to one of claims 1 to 10, characterized in that the
Faserverbundschichten eine bidirektionale oder unidirektionale Gewebestruktur aufweisen.Composite layers have a bidirectional or unidirectional fabric structure.
12. Leichtpanzerungselement nach einem der Ansprüche von 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder beide12. Light armor element according to one of claims 1 to 11, characterized in that one or both
Faserverbundschichten eine Gewebestruktur mit 3-D- Verstrickungen aufweisen.Fiber composite layers have a woven structure with 3-D entanglements.
13. Leichtpanzerungselement nach einem der Ansprüche von 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erste13. Light armor element according to one of claims 1 to 12, characterized in that the first
Faserverbundschicht ein Kohlefasergewebe ist.Fiber composite layer is a carbon fiber fabric.
14. Leichtpanzerungselement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächengewicht des Kohlefasergewebes in der Größenordnung von 200g/m3 liegt. 14. Light armor element according to claim 13, characterized in that the weight per unit area of the carbon fiber fabric is of the order of 200 g / m 3 .
15. Leichtpanzerungselement nach einem der Ansprüche von 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Faserverbundschicht ein Aramidfasergewebe ist.15. Light armor element according to one of claims 1 to 12, characterized in that the second fiber composite layer is an aramid fiber fabric.
16. Leichtpanzerungselement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß Flächengewicht des Aramidfasergewebes in der Größenordnung von 90g/m3 liegt.16. Light armor element according to claim 16, characterized in that the weight per unit area of the aramid fiber fabric is of the order of 90 g / m 3 .
17. Leichtpanzerungselement nach einem der Ansprüche von 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, es in Beschußrichtung 317. Light armor element according to one of claims 1 to 16, characterized in that it is in the firing direction. 3
Lagen der ersten Faserverbundschicht und sich daran anschließend 13 Lagen der zweiten Faserverbundschicht aufweist.Layers of the first fiber composite layer and then 13 layers of the second fiber composite layer.
18. Leichtpanzerungselement nach einem der Ansprüche von 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, es in Beschußrichtung 6 Lagen der ersten Faserverbundschicht und sich daran anschließend 20 Lagen der zweiten Faserverbundschicht aufweist .18. Light armor element according to one of claims 1 to 16, characterized in that it has 6 layers of the first fiber composite layer in the firing direction and then 20 layers of the second fiber composite layer.
19. Leichtpanzerungselement nach einem der Ansprüche von 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, es in Beschußrichtung 6 Lagen der ersten Faserverbundschicht und sich daran anschließend 29 Lagen der zweiten Faserverbundschicht aufweist. 19. Light armor element according to one of claims 1 to 16, characterized in that it has 6 layers of the first fiber composite layer in the firing direction and then has 29 layers of the second fiber composite layer.
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