EP0592821B1 - Sprengschutzmatte - Google Patents

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EP0592821B1
EP0592821B1 EP93114717A EP93114717A EP0592821B1 EP 0592821 B1 EP0592821 B1 EP 0592821B1 EP 93114717 A EP93114717 A EP 93114717A EP 93114717 A EP93114717 A EP 93114717A EP 0592821 B1 EP0592821 B1 EP 0592821B1
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EP
European Patent Office
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explosion
layers
composite plate
matrix
mat
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EP93114717A
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English (en)
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EP0592821A1 (de
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Hans Böhne
Michael Mohr
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Teijin Aramid GmbH
Clouth Gummiwerke AG
Acordis AG
Original Assignee
Clouth Gummiwerke AG
Akzo Nobel Faser AG
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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
    • F41H5/0442—Layered armour containing metal
    • F41H5/0457—Metal layers in combination with additional layers made of fibres, fabrics or plastics
    • 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
    • F41H5/0478—Fibre- or fabric-reinforced layers in combination with plastics layers
    • 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
    • F41H7/00—Armoured or armed vehicles
    • F41H7/02—Land vehicles with enclosing armour, e.g. tanks
    • F41H7/04—Armour construction
    • F41H7/042—Floors or base plates for increased land mine protection
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10S428/911—Penetration resistant layer

Definitions

  • the invention relates to an explosion protection mat, in particular for protecting the wall of passenger compartments of vehicles, consisting of several layers of antiballistic textile fabrics, which are embedded in a matrix in accordance with the shape of the wall, and a method for producing these explosion protection mats.
  • Explosion protection mats or explosion protection layers of this type are known, for example for cladding the floor area of armored vehicles.
  • Antiballistic textile fabrics for example aramid fabric, are used in the manufacture, as are also known from the manufacture of bulletproof vests.
  • aramid fabric is used in the manufacture, as are also known from the manufacture of bulletproof vests.
  • approximately six layers of aramid fabric are placed on the floor panel of the vehicle and then cast with a resin to form a matrix embedding the fabric layers in order to prevent moisture absorption by the fabric. This is done by hand and is also time-consuming, since it can take several days for the resin to set completely and no further work is possible inside the vehicle during this time.
  • an explosion protection layer has sufficient resistance to projectiles and bomb or shell fragments due to the aramid fabric, it is not sufficiently rigid to absorb the compressive forces generated in the event of an explosion.
  • the vehicle floor can bulge by more than 30 cm with the known explosion protection layer, creating a great risk of injury to the occupants.
  • Explosion protection layers made of pressed packages of glass fiber reinforced plastic with a thickness of approximately 12 mm are also known, which have sufficient rigidity to absorb the explosion pressure.
  • the disadvantage of these explosive protection layers lies in their high weight of approximately 24 kg / m 2 and in the fact that for the manufacture of the GRP packages following the shape of the vehicle floor, a separate, relatively expensive form is required for each vehicle type.
  • WO 91/07275 discloses a protective element for aircraft in which a composite panel consisting of a honeycomb structure is embedded between two fiber-reinforced plastic layers.
  • the layers consist of very strong plastic, e.g. Epoxy resin.
  • the protective elements are perforated so that the detonation pressure is not completely stopped.
  • DE-29 27 653 A1 discloses a bulletproof protective element for motor vehicles, among other things, in which the textile fabrics are embedded in a matrix with thermosetting plastics that harden by cooling, for example polyethylene, polyamide, polypropylene, and between them a relatively thin hard layer of metal or ceramic is arranged.
  • the thin hard layer increases the security of these elements against penetration, but does not provide a high resistance (bending stiffness) that prevents bulging of the flat element.
  • the object of the invention is to provide an explosive protection mat which, with low weight and low manufacturing expenditure, has a sufficiently high protective effect against projectiles, mines, bombs and grenade fragments and the detonation pressure.
  • the matrix consists of a flexible setting material, in particular rubber, and that between two inner layers of the textile fabric a rigid composite plate arranged parallel to the main plane of the wall, consisting of a honeycomb structure or corrugated structure provided with two outer layers , is arranged.
  • the explosion protection mat can be removed from the production mold when they are finished and installed as a molded part in the passenger compartment of the vehicle.
  • the explosion protection mat is given the necessary strength to absorb the detonation pressure forces.
  • the rigid composite plate preferably consists of a honeycomb structure made of plastic or aluminum and provided with two cover layers. Alternatively, a corrugated structure made of plastic or aluminum can be used to form the composite panel two cover layers.
  • this second construction is only rigid in one direction.
  • a composite plate with a thickness of 5 - 20 mm is sufficient for sufficient absorption of the detonation pressure forces.
  • the detonation pressure under the specified test conditions results in a deformation of an armored vehicle floor of this type of less than 10 cm, that is to say approximately 1/3 of the deformation of the aramid fabric cast in plastic.
  • the explosion protection mat produced in this way has a weight of less than 6 kg / m 2 and therefore offers a considerable weight reduction compared to the known GRP packages.
  • the textile fabric of the explosion protection mat is preferably an aramid fabric.
  • Aramid fabrics with Panama weave and the same strength in the weft and warp direction have proven particularly effective. Since the aramid fabric also achieves part of its antiballistic effect through elastic deformation, the larger number of fabrics should preferably be arranged between the composite panel and the passenger compartment. The layers arranged between the vehicle wall and the composite panel cannot greatly delay the projectiles and fragments because they cannot yield elastically.
  • the cavities in this area can be foamed with a plastic.
  • Another object of the invention is to provide a less complex and inexpensive method for producing the explosion protection mat.
  • the insertion of the layers of antiballistic fabric and the composite panel in the manufacturing mold can be automated will.
  • the setting time is integrated in the manufacturing process for the explosion protection mat and therefore does not delay the work on the armor of the vehicle.
  • the production creates a molded part that can be quickly attached and attached to the corresponding area of the passenger compartment.
  • rubber is used as the matrix material, which is vulcanized after inserting the rubberized flat structures and the composite plate into the production mold in an autoclave at a pressure of about 7 bar and a temperature of about 150 ° C.
  • the sheet metal forming the vehicle wall can be used as the production mold, and no expensive production of a special mold is necessary.
  • a composite plate 3 is arranged between these layers and consists of a honeycomb structure and two cover plates connected to it.
  • the composite plate 3 is arranged only on the floor level of the floor panel 1, above which the seat for the vehicle occupants is arranged. In the areas to the side of it, such as on the right the cardan tunnel and on the left the area reinforced by the door sill, great flexural rigidity of the explosion protection mat is less important.
  • the rigid intermediate layer of the composite plate 3 ' is formed by a corrugated or zigzag plate made of aluminum or plastic, which is firmly connected to two cover layers. Since the composite panel 3 'in FIG. 2 only rests on the ribs in the vehicle floor panel 1 following areas of the layers 2 of the fabric, the gaps are foamed with a plastic 4 to prevent vibrations of the composite panel 3'.
  • FIGS. 1 and 2 also correspond to the mold arrangements which can be pushed into an autoclave during the manufacture of the explosion protection mat for vulcanization.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Sprengschutzmatte, insbesondere zum Schutz der Wandung von Fahrgastzellen von Fahrzeugen, bestehend aus mehreren Lagen antiballistischer textiler Flächengebilde, welche der Form der Wandung folgend in eine Matrix eingebettet sind, und ein Verfahren zur Herstellung dieser Sprengschutzmatten.
  • Derartige Sprengschutzmatten oder Sprengschutzschichten sind bekannt, zum Beispiel zum Verkleiden des Bodenbereiches von gepanzerten Fahrzeugen. Bei der Herstellung werden antiballistische textile Flächengebilde, z.B. Aramidgewebe, verwandt, wie sie auch aus der Herstellung von kugelsicheren Westen bekannt sind. Bei den bekannten Sprengschutzschichten werden ca. sechs Lagen Aramidgewebe auf das Bodenblech des Fahrzeuges gelegt und anschließend zur Bildung einer die Gewebelagen einbettende Matrix mit einem Harz vergossen, um Feuchtigkeitsaufnahme durch das Gewebe zu verhindern. Dies geschieht in aufwendiger Handarbeit und ist außerdem zeitaufwendig, da die Zeit bis zum vollständigen Abbinden des Harzes mehrere Tage betragen kann und während dieser Zeit keine weiteren Arbeiten im Fahrzeuginnenraum möglich sind. Eine derartige Sprengschutzschicht hat zwar durch das Aramidgewebe eine ausreichende Widerstandskraft gegen Geschosse und Bomben- oder Granatsplitter, ist jedoch nicht ausreichend steif, um die bei einer Explosion entstehenden Druckkräfte aufzufangen. Bei einer Explosion, wie sie bei festgelegten Prüfbedingungen für gepanzerte Fahrzeugen entsteht, kann sich der Fahrzeugboden bei mit der bekannten Sprengschutzschicht um mehr als 30 cm ausbeulen, wodurch eine große Verletzungsgefahr für die Insassen entsteht.
  • Es sind auch Sprengschutzschichten aus gepreßten Paketen von von glasfaserverstärktem Kunststoff mit einer Dicke von etwa 12mm bekannt, die eine ausreichende Steifigkeit zur Aufnahme des Explosionsdruckes aufweisen. Der Nachteil dieser Sprengschutzschichten liegt jedoch in ihrem hohen Gewicht von ca. 24 kg/m2 und darin, daß für die Herstellung von der Form des Fahrzeugbodens folgenden GFK-Paketen für jeden Fahrzeugtyp eine eigene, relativ teure Form benötigt wird.
  • Die WO 91/07275 offenbart ein Schutzelement für Flugzeuge, bei dem eine Verbundplatte, bestehend aus einer Wabenstruktur zwischen zwei faserverstärkten Kunstoffschichten eingebettet wird. Die Schichten bestehen aus sehr festem Kunstoff, z.B. Epoxy-harz. Weiterhin sind die Schutz-elemente durchlöchert, so daß der Detonationsdruch nicht vollständig aufgehalten wird.
  • Die DE-29 27 653 A1 offenbart ein schußsicheres Schutzelement unter anderem für Kraftfahrzeuge, bei dem die textilen Flächengebilde in einer Matrix mit durch Kühlen aushärtenden, thermoplastischen Kunststoffen, zum Beispiel Polyethylen, Polyamid, Polypropylen, eingebettet sind und dazwischen eine relativ dünne Hartschicht aus Metall oder Keramik angeordnet ist. Die dünne Hartschicht erhöht die Sicherheit dieser Elemente gegen Durchschuß, gewährt jedoch keine hohe Widerstandskraft (Biegesteifigkeit), die ein Ausbeulen des flächigen Elementes verhindert.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Sprengschutzmatte zu schaffen, die bei niedrigem Gewicht und geringem Herstellungsaufwand eine ausreichend hohe Schutzwirkung vor Geschossen, Minen-, Bomben- und Granatsplittern sowie dem Detonationsdruck hat.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Matrix aus einem flexibel abbindenden Material, insbesondere Gummi, besteht und daß zwischen zwei inneren Lagen des textilen Flächengebildes eine parallel zur Hauptebene der Wandung angeordnete, biegesteife Verbundplatte, bestehend aus einer mit zwei Deckschichten versehenen Wabenstruktur oder Wellstruktur, angeordnet ist.
  • Dadurch, daß die die Flächengebilde umschließende Matrix aus einem nach dem Abbinden flexiblen, insbesondere vulkanisierbaren Material besteht, kann die Sprengschutzmatte nach ihrem Fertigstellen aus der Fertigungsform entnommen werden und als Formteil in die Fahrgastzelle des Fahrzeuges eingebaut werden. Durch das Einfügen der parallel zur Hauptebene der Wandung angeordneten biegesteifen Verbundplatte zwischen zwei innere Lagen des textilen Flächengebildes erhält die Sprengschutzmatte die nötige Festigkeit zur Aufnahme der Detonationsdruckkräfte.
  • Vorzugsweise besteht die biegesteife Verbundplatte aus einer mit zwei Deckschichten versehenen Wabenstruktur aus Kunststoff oder Aluminium. Alternativ kann eine Wellstruktur aus Kunststoff oder Aluminium zur Bildung der Verbundplatte mit zwei Deckschichten versehen sein. Diese zweite Konstruktion ist jedoch nur in einer Richtung biegesteif. Für eine ausreichende Aufnahme der Detonationsdruckkräfte reicht eine Verbundplatte mit einer Dicke von 5 - 20 mm. Durch den Detonationsdruck bei den festgelegten Prüfbedingungen ergibt sich eine Verformung eines derart gepanzerten Fahrzeugbodens von weniger als 10 cm, also etwa 1/3 der Verformung des in Kunststoff eingegossenen Aramidgewebes. Die so hergestellte Sprengschutzmatte hat ein Gewicht von unter 6 kg/m2 und bietet daher gegenüber den bekannten GFK-Paketen eine erhebliche Gewichtsreduzierung.
  • Das textile Flächengebilde der Sprengschutzmatte ist vorzugsweise ein Aramidgewebe. Es haben sich Aramidgewebe mit Panamabindung und gleicher Festigkeit in Schuß- und in Kettrichtung besonders bewährt. Da das Aramidgewebe auch einen Teil seiner antiballistischen Wirkung durch elastische Verformung erreicht, ist vorzugsweise die größere Anzahl der Gewebe lagen zwischen der Verbundplatte und der Fahrgastzelle anzuordnen. Die zwischen Fahrzeugwandung und Verbundplatte angeordneten Lagen können Geschosse und Splitter nicht stark verzögern, da sie nicht elastisch nachgeben können.
  • Um eventuelle Vibrationen zwischen der Verbundplatte und den der Fahrzeugwandung folgenden Lagen des Flächengebildes zu verhindern, können die Hohlräume in diesem Bereich mit einem Kunststoff ausgeschäumt sein.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein wenig aufwendiges und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung der Sprengschutzmatte zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 8 erfüllt.
  • Das Einlegen der Lagen antiballistischen Flächengebildes und der Verbundplatte in die Fertigungsform kann dabei automatisiert werden. Die Abbindezeit ist in den Fertigungsprozeß für die Sprengschutzmatte integriert und verzögert daher nicht die Arbeiten an der Panzerung des Fahrzeuges. Durch die Fertigung entsteht ein Formteil, welches schnell an dem entsprechenden Bereich der Fahrgastzelle angebracht und befestigt werden kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Matrixmaterial Gummi verwendet, welches nach Einlegen der gummierten Flächengebilde und der Verbundplatte in die Fertigungsform in einem Autoklav bei einem Druck von etwa 7 bar und einer Temperatur von etwa 150°C vulkanisiert wird.
  • Als Fertigungsform kann das die Fahrzeugwandung bildende Blech verwendet werden, und es ist keine kostspielige Anfertigung einer speziellen Form nötig.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nun folgenden Zeichnungsbeschreibung. Die Zeichnungen zeigen in
    • Fig. 1 den Längsschnitt durch eine in der Fahrgastzelle angeordnete bevorzugte Ausführungsform der Sprengschutzmatte und
    • Fig. 2 eine in der Fahrgastzelle angeordnete Sprengschutzmatte mit ausgeschäumten Hohlräumen im Längsschnitt.
  • In der Fig. 1 sind die an die Fahrzeugwandung 1, in diesem Fall das Bodenblech, anliegenden Lagen 2 antiballistischen textilen Flächengebildes zu erkennen. Zwischen diesen Lagen ist eine Verbundplatte 3 angeordnet, die aus einer Wabenstruktur und zwei damit verbundenen Deckplatten besteht. Die Verbundplatte 3 ist nur auf der Bodenebene des Bodenblechs 1 angeordnet, über dem der Sitz für die Fahrzeuginsassen angeordnet ist. In den seitlich hiervon gelegenen Bereichen, wie zum Beispiel rechts dem Kardantunnel und links dem durch den Türschweller verstärkten Bereich, ist eine große Biegesteifigkeit der Sprengschutzmatte weniger wichtig.
  • Bei der in Fig. 2 dargestellten Sprengschutzmatte wird die biegesteife Zwischenlage der Verbundplatte 3' von einer Well- oder Zick-Zack-Platte aus Aluminium oder Kunststoff gebildet, die mit zwei Deckschichten fest verbunden ist. Da die Verbundplatte 3' in der Fig. 2 lediglich auf den Rippen im Fahrzeugbodenblech 1 folgenden Bereichen der Lagen 2 des Flächengebildes aufliegt, sind zur Verhinderung von Vibrationen der Verbundplatte 3' die Zwischenräume mit einem Kunststoff 4 ausgeschäumt.
  • Die in den Fig. 1 und 2 ersichtlichen Darstellungen entsprechen auch den bei der Herstellung der Sprengschutzmatte zum Vulkanisieren in einen Autoklav schiebbaren Formanordnungen. Als Vulkanisierform dient ein einfaches Bodenblech 1, welches vom Fahrzeughersteller zur Verfügung gestellt werden kann.

Claims (10)

  1. Sprengschutzmatte, insbesondere zum Schutz der Wandung (1) von Fahrgastzellen von Fahrzeugen, bestehend aus mehreren Lagen (2) antiballistischer textiler Flächengebilde, welche der Form der Wandung (1) folgend in eine Matrix eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix aus einem flexibel abbindenden Material, wie z.B. Gummi, besteht und daß zwischen zwei inneren Lagen des textilen Flächengebildes eine biegesteife Verbundplatte (3 oder 3'), bestehend aus einer mit zwei Deckschichten versehenen Wabenstruktur oder Wellstruktur, eingebettet ist.
  2. Sprengschutzmatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundplatte (3,3') eine Dicke von 5 bis 20 mm hat.
  3. Sprengschutzmatte nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundplatten (3,3') parallel zur Hauptebene der Wandung (1) angeordnet sind.
  4. Sprengschutzmatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das antiballistische textile Flächengebilde ein Aramidgewebe ist.
  5. Sprengschutzmatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Wandung (1) und der Verbundplatte (3,3') mindestens eine Lage (2) und zwischen der Verbundplatte (3,3') und der Fahrgastzelle mindestens drei Lagen (2) des antiballistischen textilen Flächengebildes angeordnet sind.
  6. Sprengschutzmatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume zwischen der Verbundplatte (3,3') und dem textilen Flächengebilde (2) mit einem Kunststoff (4) ausgeschäumt sind.
  7. Verfahren zur Herstellung einer Sprengschutzmatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
    - Einlegen mindestens einer mit dem matrixbildenden Material getränkten Lage (2) antiballistischen textilen Flächengebildes in eine Form, deren Kontur der Kontur der Fahrzeugwandung (1) entspricht,
    - Einlegen mindestens einer zugeschnittenen Verbundplatte (3 oder 3'), bestehend aus einer mit zwei Deckschichten versehenen Wabenstruktur oder Wellstruktur, auf die Lagen (2) des Flächengebildes,
    - Abdecken der Verbundplatte (3,3') in der Form mit mehreren mit dem matrixbildenden Material getränkten Lagen (2) antiballistischer textiler Flächengebilde und
    - Entnahme der Sprengschutzmatte aus der Form nach dem Abbinden des Matrixmaterials.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Matrixmaterial ein vulkanisierbares Elastomer verwendet wird und die Form vor der Entnahme der Sprengschutzmatte zum Vulkanisieren der Matrix in einen Autoklav geschoben wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Abdecken der Verbundplatte (3,3') die Zwischenräume zwischen dieser und dem der Kontur der Fahrzeugwandung (1) folgenden textilen Flächengebilde (2) mit Kunststoff (4) ausgeschäumt werden.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Form das die Fahrzeugwandung bildende Blech (1) verwendet wird.
EP93114717A 1992-10-12 1993-09-14 Sprengschutzmatte Expired - Lifetime EP0592821B1 (de)

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DE4234369A DE4234369C1 (de) 1992-10-12 1992-10-12 Sprengschutzmatte

Publications (2)

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EP0592821A1 EP0592821A1 (de) 1994-04-20
EP0592821B1 true EP0592821B1 (de) 1996-10-30

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EP93114717A Expired - Lifetime EP0592821B1 (de) 1992-10-12 1993-09-14 Sprengschutzmatte

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EP (1) EP0592821B1 (de)
JP (1) JPH06201298A (de)
AT (1) ATE144826T1 (de)
DE (2) DE4234369C1 (de)
DK (1) DK0592821T3 (de)
ES (1) ES2093897T3 (de)
GR (1) GR3022176T3 (de)
IL (1) IL107099A (de)

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