DE19740103A1

DE19740103A1 - Anti-mine protection device for vehicle

Info

Publication number: DE19740103A1
Application number: DE1997140103
Authority: DE
Inventors: Johannes Bol; Wolfgang Dipl Phys Dr Fucke
Original assignee: Battelle Ingenieurtechnik GmbH
Current assignee: Battelle Ingenieurtechnik GmbH
Priority date: 1997-09-12
Filing date: 1997-09-12
Publication date: 1999-03-25

Abstract

The protection device consists of a non-ferrous metal plate (3) facing the ground and a structure of webs (2) sitting on the plate. The thickness and rigidity of the plate are such that the forces from the blast wave resulting from the detonation of the mine are transmitted to the webs, which are designed to damp the shock front of the blast wave pressure, which is finally damped by an inner plate (1) of armor steel and distributed over the entire vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bodenschutzvorrichtung für Fahr zeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, d. h. eine Vorrichtung zum Schutz eines in seinem Bodenbereich mit der Vorrichtung versehenen Fahrzeugs, insbesondere gepanzerten Fahrzeugs, gegen detonierende Minen, die von der Erdoberfläche aus auf den Boden des Kraftfahrzeugs einwirken, wenn die Mine unter dem Fahrzeug detoniert.The invention relates to a floor protection device for driving witness according to the preamble of claim 1, d. H. a Device for protecting a in its bottom area with the Device provided vehicle, in particular armored Vehicle, against detonating mines from the earth's surface from acting on the floor of the motor vehicle when the mine detonated under the vehicle.

Bei der Detonation einer Sprengstoffladung wird durch die ra sche Expansion der Schwaden bzw. der Reaktionsprodukte des Sprengstoffs eine Kompressionswelle oder Stoßwelle in der um gebenden Luft erzeugt, die sogenannte Blastwelle. Bei der Detonation einer Landmine unter einem Fahrzeug stellt diese Blastwelle die größte und am schwierigsten abzuwehrende Bela stung dar. Wegen des kleinen Abstands der Minenladung vom Fahrzeugboden ist der Stoßdruck der steilen Front der Blast welle sehr hoch. Die Stoßfront trifft auf einen flachen Fahr zeugboden direkt über der detonierenden Mine senkrecht auf, so daß dort der maximale Stoßdruck der senkrecht reflektierten Stoßwelle auftritt. Da die Expansion der Schwaden nach unten durch die Erdoberfläche und nach oben durch den Fahrzeugboden verhindert wird, steht der Blastwellendruck nach dem Auftref fen der Stoßfront über eine längere Zeit am Fahrzeugboden an und überträgt einen dementsprechend großen Impuls auf das Fahrzeug.When detonating an explosive charge, the ra cal expansion of the swaths or the reaction products of the Explosives a compression wave or shock wave in the around generating air, the so-called blast wave. In the Detonation of a land mine under a vehicle represents it Blast wave the largest and most difficult to defend against Bela Because of the small distance of the mine charge from the Vehicle floor is the impact pressure of the steep front of the blast wave very high. The front end meets a flat ride on the floor directly above the detonating mine, see above that there the maximum impact pressure of the vertically reflected Shock wave occurs. As the swaths expand downward through the earth's surface and up through the vehicle floor is prevented, the blast wave pressure is after the impact open the front of the bumper for a long time on the vehicle floor and transfers a correspondingly large impulse to that Vehicle.

Die steile Stoßfront der Blastwelle koppelt einen entsprechend steilen Stoß in die Bodenstruktur des Fahrzeugs ein. Wenn die ser Stoß die Rückseite der Bodenstruktur erreicht, sind Besa tzung und Einrichtung durch abplatzende Splitter gefährdet. Der Stoß kann ferner z. B. Einbauten, Geräte, Sitze usw. aus ihrer Verankerung reißen. Wenn der nach dem Auftreffen der Stoßfront an der Bodenplatte weiterhin anstehende Blastdruck die Bodenstruktur lokal überlastet, wird sie dort eingedrückt und kann dabei aufreißen.The steep shock front of the blast wave couples you accordingly steep impact into the floor structure of the vehicle. If that This impact reaches the back of the floor structure are besa Protection and equipment endangered by flaking splinters. The shock can also z. B. internals, devices, seats, etc. from tear their anchoring. If the after the impact of the Blast pressure still present on the bottom plate If the soil structure is overloaded locally, it is pressed in there and can tear open.

Die gängigen gepanzerten Fahrzeuge haben ein massives, ebenes Bodenblech. Bei Kampfpanzern besteht dieses Bodenblech aus Panzerstahl und ist etwa 20 mm dick. Bei leichteren gepanzer ten Fahrzeugen (Schützenpanzer, Panzerspähwagen) ist die Pan zerstahlbodenplatte oft nur 8 mm dick. Schutzmaßnahmen gegen die Blastwirkung von Minen sind bei der Fahrzeugkonstruktion meist nicht vorgesehen worden. Zur Zeit werden nachrüstbare Vorrichtungen entwickelt und erprobt. Diese Vorrichtungen wer den innen oder außen an die Bodenplatte adaptiert. Sie beste hen z. B. im Prinzip aus einem weiteren Bodenblech, das mit einer Schicht aus schockdämpfendem Material, wie Metallschaum oder Honeycomb-Strukturen sowie anderen Leichtbaustrukturen, gegen das vorhandene Bodenblech abgestützt wird. Dadurch kann zwar der von der Blastwelle eingekoppelte Primärschock auf dem Weg zum inneren Bodenblech durchaus wirksam gedämpft werden, das äußere Blech wird jedoch beschleunigt und drückt dabei auf die schockdampfende Stützstruktur. Diese bricht bei einer be stimmten Belastung schlagartig zusammen, ohne dabei nennens wert Energie zu verzehren. Danach schlägt die Beule, die in das Außenblech gedrückt wird, nahezu ungebremst auf dem Innen blech auf und induziert einen kräftigen, lokalen Sekundär schock.The common armored vehicles have a solid, level Floor panel. For battle tanks, this floor panel is made of Armored steel and is about 20 mm thick. For lighter armored vehicles The most vehicles (armored personnel carriers, armored scout vehicles) is the Pan often the bottom plate is only 8 mm thick. Protective measures against the blast effect of mines are in the vehicle construction mostly not provided. Currently retrofittable Devices developed and tested. These devices who adapted to the inside or outside of the base plate. You best hen z. B. in principle from another floor panel that with a layer of shock absorbing material such as metal foam or honeycomb structures and other lightweight structures, is supported against the existing floor panel. This can the primary shock coupled in by the blast wave on the Path to the inner floor panel can be effectively dampened, however, the outer sheet is accelerated and presses on it the shock-absorbing support structure. This breaks with a be suddenly matched stress, without mentioning worth consuming energy. After that, the bump that hits in the outer sheet is pressed, almost unbraked on the inside tin up and induces a strong, local secondary shock.

In Südafrika hat man bei gepanzerten Geländefahrzeugen am Boden einen Keil aus zwei Blechen, die einen Winkel von weni ger als 90° einschließen, in Längsrichtung angebracht. Die Stoßfront der Blastwelle einer detonierenden Mine trifft also nicht senkrecht auf die Keilbleche auf. Der Stoßdruck ist da bei erheblich geringer, und die Blastwelle wird nach den Sei ten abgelenkt. Eine solche Abwehrmaßnahme läßt sich aber nur bei Fahrzeugen verwirklichen, die eine genügend große Boden freiheit haben. (Diese Bodenfreiheit wurde in Südafrika ur sprünglich der Termitenhügel wegen realisiert.)In South Africa, armored off-road vehicles have a Bottom of a wedge made of two sheets that are angled by a Include less than 90 °, attached lengthways. The The impact front of the blast wave of a detonating mine hits not perpendicular to the wedge plates. The shock pressure is there at significantly less, and the blast wave is after the Sei distracted. Such a countermeasure can only be Realize in vehicles that have a sufficiently large floor have freedom. (This ground clearance was originally in South Africa originally realized due to the termite mound.)

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzvorrich tung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mit der die Boden struktur von insbesondere gepanzerten Fahrzeugen so gestaltet werden kann, daß das Fahrzeug zuverlässig vor Auswirkungen des harten Stoßes, der von der steilen Stoßfront einer Blastwelle von unten auf das Fahrzeug wirkt, und vor dem Einbeulen bzw. Eindrücken und Einreißen des Fahrzeugbodens durch den länger anstehenden Blastdruck geschützt wird.The invention has for its object a protective device tion of the generic type with which to create the floor structure of armored vehicles in particular can be that the vehicle reliably against the effects of hard impact from the steep front of a blast wave acts on the vehicle from below, and before denting or Pushing and tearing the vehicle floor through the longer pending blast pressure is protected.

Die im Anspruch 1 gekennzeichnete Lösung gewährleistet ein Ab flachen und Abbauen dieses harten Stoßes in der Bodenstruktur des Fahrzeugs, bevor der Stoß, der in die untere Bodenplatte der Schutzvorrichtung eingekoppelt wird, die Rück- bzw. dem Fahrzeug zugewandte Innenseite der Bodenstruktur, im allgemei nen den Fahrzeugboden selbst, erreicht. Gleichzeitig kann die Bodenstruktur im überlasteten Bereich direkt über der detonie renden Mine gestaucht werden, ohne daß die Oberfläche dieser Innenseite ausbeult. Dabei wird eine beträchtliche Energie menge absorbiert. Schließlich ist die erfindungsgemäß geschaf fene Bodenstruktur so (biege)steif, daß die langzeitig anste henden Kräfte über die Auflager der Bodenstruktur auf das ganze Fahrzeug übertragbar sind, so daß ein lokales Versagen vermieden wird. Die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung kann so ausgelegt werden, daß die Fahrzeugbodenstruktur, in der Regel bestehend aus vorhandenem Fahrzeugboden und der daran von un ten adaptierten äußeren Platte mit Steggefüge, nicht zu schwer wird. Die das erfindungsgemäße Steggefüge tragende Platte der Schutzvorrichtung kann gegebenenfalls auch der Fahrzeugboden z. B. in Form einer bereits vorhandenen oder in einem Fahrzeug neubau geplanten Panzerstahlbodenplatte sein, vorausgesetzt, daß deren Dicke und Festigkeit ausreichen, um die Kräfte, die von der Blastwelle auf die Platte bzw. den Fahrzeugboden aus geübt werden, auf das folgende, in diesem Fall auf der Innen seite des Fahrzeugbodens sitzende Steggefüge zu übertragen. Bei dieser Integration der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung in das Fahrzeuginnere ist der Fahrzeugboden die dem Stoß un mittelbar ausgesetzte äußere Platte, und es wird über dem in nen auf der Bodenplatte sitzenden Steggefüge eine weitere, innere Platte vorgesehen, die mit den Auflagern der Boden platte so zu verbinden ist, daß die Stege gegen diese innere Platte der Vorrichtung anliegen und stauchbar sind. The solution characterized in claim 1 ensures an Ab flat and breaking down this hard bump in the floor structure of the vehicle before the impact, which in the lower floor plate the protective device is coupled, the back or the Vehicle-facing inside of the floor structure, in general nen the vehicle floor itself, reached. At the same time, the Soil structure in the congested area directly above the detonie Mine can be compressed without the surface of this Dented inside. This takes a considerable amount of energy amount absorbed. Finally, it is done according to the invention Open floor structure so (bend) stiff that it stays on for a long time forces on the supports of the floor structure on the whole vehicle are transferable so that local failure is avoided. The protective device according to the invention can be designed that the vehicle floor structure, as a rule consisting of the existing vehicle floor and the un adapted outer plate with web structure, not too heavy becomes. The plate of the web structure according to the invention The vehicle floor may also be a protective device e.g. B. in the form of an existing one or in a vehicle planned new reinforced steel floor slab, provided that their thickness and strength are sufficient to withstand the forces that from the blast shaft onto the plate or the vehicle floor be practiced on the following, in this case on the inside to transfer seated web structure side of the vehicle floor. With this integration of the protective device according to the invention in the vehicle interior is the vehicle floor that the shock un indirectly exposed outer plate and it is placed over the in a further web structure sitting on the base plate inner plate provided with the supports of the floor plate is to be connected so that the webs against this inner Plate fit the device and are compressible.

Die obigen an sich widersprüchlichen Eigenschaften der erfin dungsgemäßen Vorrichtung lassen sich in der Hauptsache durch das mit der im Anspruch 1 gekennzeichneten Platte kombinierte Gefüge aus Stegen erreichen, die durch ihre Dimensionierung und auch Materialauslegung die über die Außenplatte in sie eingekoppelte steile Stoßfront tiefpaßartig so weit abbauen oder schwächen, daß diese den Fahrzeugboden bzw. eine andere innere Platte der Schutzvorrichtung nicht mehr erreicht oder zumindest nicht mehr nennenswert deformieren kann. Diese durch Entlastungswellen hervorgerufene Dämpfung der Steilheit der Schockfront läuft in einer ersten Schockabbauphase von einigen µs ab.The above contradictory properties of inventions device according to the invention can be mainly through that combined with the plate characterized in claim 1 Achieve structures from webs by their dimensioning and also material designing the over the outer panel into it Dismantle the coupled-in steep front as far as possible or weaken that the vehicle floor or another inner plate of the protective device no longer reached or at least can no longer significantly deform. This through Discharge waves caused attenuation of the steepness of the Shock front is in an initial shock reduction phase by some µs.

Die Dimensionierung der Stege ist in zweiter Hinsicht so ge staltet, daß die Stege, ohne auszuweichen oder zusammenzubre chen, im Überlastbereich der Schockfront unter Energieabsorp tion stauchbar sind. Es hat sich gezeigt, daß eine kontinuier liche Stauchung mit effektiver Energieabsorption in einigen 100 µs stattfindet, wenn dafür gesorgt wird, daß die Höhe der Stege kleiner als deren Knicklänge ist. Diese Begrenzung der Steghöhe kollidiert mit der obigen ersten Anforderung des wirksamen Abbaus der in die Stege hineinlaufenden Stoßwelle deshalb nicht, weil sich gezeigt hat, daß die für einen sol chen Abbau erforderliche Mindeststeghöhe noch unter der Knick länge festlegbar ist. Zudem können die Stege ohne Beeinträch tigung der zuerst in der Schockabbauphase ablaufenden tiefpaß artigen Dämpfung so dick sein, daß beim Stauchen in ausrei chendem Maße Energie absorbiert wird.The dimensioning of the webs is so ge in two respects shapes the webs without evading or collapsing chen, in the overload area of the shock front under energy absorption tion are compressible. It has been shown that a continuous compression with effective energy absorption in some 100 µs takes place if it is ensured that the height of the Bridges are smaller than their kink length. This limitation of Web height collides with the above first requirement of effective reduction of the shock wave running into the webs not because it has been shown that the sol The required minimum web height is below the bend length is definable. In addition, the webs can be without interference of the low-pass filter that runs first in the shock reduction phase like damping to be so thick that when crushing in enough to the extent that energy is absorbed.

Optimale Dicke und Höhe der Stege sind auch materialabhängig, wobei das Material für die Stege beim Stauchen eine möglichst große kontinuierliche Verformung erleiden sollte, ohne z. B. bei einer zu hohen Festigkeit und zu geringen Verformbarkeit unter Sprödbruch zusammenzubrechen. Der Verformung sollte dem gegenüber ein ausreichend hoher Widerstand entgegengesetzt werden, um den Energieverbrauch für die Stauchung möglichst groß werden zu lassen. Neben Aluminium mittlerer Festigkeit und weicheren Stählen sind prinzipiell beliebige Legierungen denkbar, die diese Bedingungen für die jeweils gewählte Struk tur des Steggefüges erfüllen.Optimal thickness and height of the webs also depend on the material, where the material for the webs when upsetting one as possible large continuous deformation should suffer without z. B. with too high strength and too low deformability to collapse under brittle fracture. The deformation should be the opposed to a sufficiently high resistance to reduce energy consumption for compression as much as possible to grow up. In addition to aluminum of medium strength and softer steels are in principle any alloy conceivable that these conditions for the chosen structure door structure.

Die dritte Eigenschaft, nämlich die Biegesteifigkeit, die durch das sandwichartig zwischen der dem Erdboden zugewandten Platte und der inneren Vorrichtungsplatte sitzende, zusammen hängende Steggefüge vorgesehen wird, sorgt schließlich dafür, daß die am Detonationsort der Mine nach einigen 100 µs lang andauernd einwirkenden Kräfte über die Auflager der erfin dungsgemäß geschaffenen Bodenstruktur auf das ganze Fahrzeug übertragbar sind, so daß lokale Zerstörungen vermieden werden.The third property, namely the bending stiffness, the by sandwiching between the one facing the ground Plate and the inner device plate sitting together hanging web structure is provided, ultimately ensures that after a few 100 µs at the detonation site of the mine continuously acting forces on the support of the inventor ground structure created according to the whole vehicle are transferable so that local destruction is avoided.

Das Steggefüge ist gemäß den Unteransprüchen bevorzugt fest und einstückig mit der äußeren, dem Erdboden zugewandten Platte zu einer biegesteifen Einheit verbunden und gegebenen falls auch fest mit der inneren Platte der Vorrichtung verbun den. Durch diese Maßnahmen ist die Biegesteifigkeit der Struk tur aus den beiden Platten und dem Steggefüge durch die Ver bindung der einzelnen ohnehin bereits biegesteifen Elemente noch erhöht. Prinzipiell reicht es aus, wenn die Stege zwi schen den beiden Platten sitzen und diese einigermaßen gut kontaktieren. Auch hier ist noch für eine ausreichend gute Blastwelleneinkopplung in das Steggefüge gesorgt, die erst bei deutlichen, etwa die Wellenlänge der Blastwelle übersteigenden Luftspalten zwischen Stegoberfläche und äußerer Platte zu stark geschwächt würde. Eine ausreichende Kontaktierung der Stege zur darüber und darunter liegenden Platte kann bei spielsweise durch rahmenförmige Auflager erzielt werden, an denen der Fahrzeugboden und die äußere bzw. innere Platte der Vorrichtung ringsum so gegeneinander verspannt werden, daß das Steggefüge fest zwischen den beiden Platten sitzt. Dadurch wird auch die Einleitung der langandauernden Kräfte über die Auflager in das gesamte Fahrzeug auf einfache Weise konstruk tiv realisiert.The web structure is preferably solid according to the subclaims and in one piece with the outer, facing the ground Plate connected to a rigid unit and given if also firmly connected to the inner plate of the device the. These measures make the structure rigid structure from the two plates and the web structure through the ver binding of the individual elements that are already rigid still increased. In principle, it is sufficient if the webs between sit between the two plates and they are reasonably good to contact. Here too is still good enough Blast wave coupling into the web structure, which only at clear, about exceeding the wavelength of the blast wave Air gaps between the surface of the web and the outer plate would be greatly weakened. Adequate contacting of the Bridges to the plate above and below can be added can be achieved, for example, by frame-shaped supports which the vehicle floor and the outer or inner plate of the Device are clamped around each other so that the Bridge structure sits firmly between the two plates. Thereby will also initiate the long lasting forces over the Construct supports in the entire vehicle in a simple manner realized.

Bei der Dimensionierung der Stege hinsichtlich Dicke, Höhe und Form sowie ihrer Anordnung verfügt man über einen recht großen Variationsbereich, so daß es möglich ist, gleichzeitig die jeweils gewünschten Kennlinien bei der Dämpfung des Primär schocks, bei der Energieabsorption in der Stauchphase, und bei der Kraftübertragung auf das gesamte Fahrzeug mittels der Biegesteifigkeit der Stegstruktur zu verwirklichen.When dimensioning the webs in terms of thickness, height and The shape and its arrangement are quite large Range of variation so that it is possible to simultaneously the characteristic curves required for the damping of the primary shocks, in energy absorption in the compression phase, and in the power transmission to the entire vehicle by means of Realize bending stiffness of the web structure.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigenIn the following, the device according to the invention is shown in FIG Drawings explained in more detail. Show it

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem möglichen Ausfüh rungsbeispiel und Fig. 1 shows a cross section through a section of an inventive device according to a possible example and Ausfüh

Fig. 2 eine Ansicht auf das Steggefüge dieser Vorrichtung von oben, wobei Fig. 1 einen in Fig. 2 angegebenen Schnitt AA' zeigt und Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 angege bene Ebene BB'. FIG. 2 shows a view of the web structure of this device from above, FIG. 1 showing a section AA ′ indicated in FIG. 2 and FIG. 2 a plan view of the plane BB ′ indicated in FIG. 1.

Das Bodenblech 1 des Fahrzeugs ist im Ausführungsbeispiel ein 15 mm dickes Stahlblech. Darunter befindet sich ein Gefüge aus 7 mm dicken und 70 mm hohen Leichtmetallstegen 2. Die Stege 2 bilden ein Raster oder Gitter aus gleichseitigen Dreiecken, wobei das Rastermaß bzw. die Länge der Dreiecksseiten im Aus führungsbeispiel 167 mm beträgt. Die Ecken an den Kreuzungen der Stege sind mit dem Radius 6 mm gerundet, um Kerbwirkungen zu vermeiden. An den Kreuzungsstellen der Stegstruktur befin den sich Bohrungen mit dem Durchmesser 12 mm.The floor panel 1 of the vehicle is a 15 mm thick steel sheet in the exemplary embodiment. Below is a structure made of 7 mm thick and 70 mm high light metal bars 2 . The webs 2 form a grid or grid of equilateral triangles, the grid size or the length of the triangle sides in the exemplary embodiment from 167 mm. The corners at the crossings of the webs are rounded with a radius of 6 mm to avoid notching effects. At the intersection of the web structure there are holes with a diameter of 12 mm.

Nach unten ist die gesamte Schutzvorrichtung oder Panzerung durch ein 24 mm dickes äußeres Leichtmetallblech 3 abgeschlos sen. Dieses Außenblech kann eine getrennte Komponente sein. Es ist jedoch im Hinblick auf die Biegesteifigkeit der gesamten Vorrichtung günstiger, wenn das Steggefüge und das Außenblech 3 eine zusammenhängende mit Stegen bestückte Bodenplatte bil den, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Eine solche Boden platte kann z. B. entweder aus einer geeigneten Leichtmetall- Legierung gegossen oder aus einem Leichtmetallblech spanabhe bend herausgearbeitet werden.At the bottom, the entire protective device or armor is closed by a 24 mm thick outer light metal sheet 3 . This outer sheet can be a separate component. However, in view of the bending stiffness of the entire device, it is more advantageous if the web structure and the outer plate 3 form a coherent base plate equipped with webs, as shown in FIG. 1. Such a floor plate can, for. B. either cast from a suitable light metal alloy or machined from a light metal sheet.

Die Bodenplatte 3 mit Steggefüge stellt eine unter dem Fahr zeugboden adaptierte Zusatzpanzerung dar. Das hierdurch einge brachte zusätzliche Flächengewicht beträgt rund 90 kg/m². Das Gesamtflächengewicht der Panzerung einschließlich des ur sprünglichen Fahrzeugbodenblechs aus 15 mm dickem Stahl be trägt rund 220 kg/m² und liegt damit im üblichen Bereich für realisierbare Bodenstrukturen.The base plate 3 with web structure represents additional armor adapted under the vehicle floor. The additional basis weight introduced as a result is around 90 kg / m ² . The total basis weight of the armor, including the original vehicle floor panel made of 15 mm thick steel, is around 220 kg / m ² and is therefore in the usual range for realizable floor structures.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vor richtung an diesem Ausführungsbeispiel teils quantitativ, teils qualitativ beschrieben.The following is the mode of operation of the invention direction of this embodiment partly quantitative, partly described qualitatively.

Wenn unter der beschriebenen Panzerung bzw. Schutzvorrichtung in 0,4 m Abstand eine Mine mit 5 kg Sprengstoff detoniert, dann prallt die Stoßfront der Blastwelle mit einem Stoßdruck von etwa 6 kbar auf die Unterseite der Panzerung auf. Dabei wird in das Leichtmetallblech 3 eine ebenso steile Stoßwelle mit einem Stoßdruck von etwa 1,5 kbar eingekoppelt, die zunächst ungeschwächt in die Leichtmetallstege 2 hineinläuft. Hier laufen hinter der Stoßfront von beiden freien Oberflächen der Stege Entlastungswellen in die Stege hinein. Sowohl die Geschwindigkeit der Stoßfront als auch die Geschwindigkeit der Entlastungswellen hängen von der Höhe des herrschenden Stoß drucks ab. Die Entlastungswellen sind aber etwas schneller als die Stoßfront. Das bedeutet, daß die Stoßfront auf dem Weg durch den Steg immer mehr abgebaut und damit der Schock ge dämpft wird. Im vorliegenden Fall erreichen die Entlastungs wellen die Schockfront in der Stegmitte nach einem Laufweg der Schockfront von 50 mm. Da die Stege 70 mm hoch sind, wird der Schock beim Durchgang durch die Stege zuverlässig abgebaut und kann die Rückwand, d. h. das Bodenblech 1 der Panzerung nicht erreichen. Die Stege bilden für die steile Schockfront einen Tiefpaß, den die Schockfront nicht passieren kann.If a mine with 5 kg of explosives detonates under the armor or protective device described at a distance of 0.4 m, the impact front of the blast wave hits the underside of the armor with an impact pressure of about 6 kbar. In this case, in the light metal sheet 3 an equally steep shock wave is coupled kbar with a burst pressure of about 1.5, the inside first passes unattenuated in the light metal webs. 2 Here, relief waves run from behind the impact front from both free surfaces of the webs into the webs. Both the speed of the shock front and the speed of the relief waves depend on the level of the prevailing shock pressure. The relief waves are somewhat faster than the shock front. This means that the shock front is broken down more and more on the way through the footbridge, thus dampening the shock. In the present case, the relief waves reach the shock front in the middle of the web after a travel of the shock front of 50 mm. Since the webs are 70 mm high, the shock is reliably reduced when passing through the webs and cannot reach the rear wall, ie the bottom plate 1 of the armor. The webs form a low pass for the steep shock front, which the shock front cannot pass.

Die Kreuzungsbereiche der Stege sind mit den zentralen Bohrun gen von 12 mm Durchmesser und den mit einem Radius von 6 mm gerundeten Ecken so ausgeführt, daß einerseits auch hier aus reichend große freie Oberflächen, von denen Entlastungswellen ins Material hineinlaufen können, vorhanden sind. Andererseits bleibt die Biegesteifigkeit und Festigkeit des gesamten Steg gefüges weitgehend erhalten. The crossing areas of the webs are with the central drilling with a diameter of 12 mm and a radius of 6 mm rounded corners designed so that on the one hand also from here sufficiently large free surfaces, of which relief waves can run into the material. On the other hand remains the bending stiffness and strength of the entire web largely preserved structure.

Die Abhängigkeit der Schallgeschwindigkeit bzw. der Geschwin digkeit von Schockfront und Entlastungswellen vom herrschenden Druck sowie die Wechselwirkung von Schockfront und Entla stungswellen sind in den Formeln von AL'TSHULER ( L.V.AL'TSHU LER et al., The isentropic compressibility of aluminium, copper, lead and iron at high pressures, J.E.T.P. (English Translation) 11, 766, 1960) und von JACOBS (S.JACOBS, BRL Report # 1294, 1965) niedergelegt. Eine zusammenfassende Betrachtung findet sich bei PEREZ (E.PEREZ, Etude expérimen tale et théorique de la pénétration de cibles métalliques semi-infinies par des projectiles métalliques de grand allon gement et de vitesse supérieure à 2000 m/s, ISL-Bericht R 108/80, 1980).The dependence of the speed of sound or the speed shock front and relief waves from the prevailing Pressure as well as the interaction of shock front and discharge Stability waves are in the formulas of AL'TSHULER (L.V. AL'TSHU LER et al., The isentropic compressibility of aluminum, copper, lead and iron at high pressures, J.E.T.P. (English Translation) 11, 766, 1960) and by JACOBS (S.JACOBS, BRL Report # 1294, 1965). A summary Consideration can be found in PEREZ (E.PEREZ, Etude expérimen tale et théorique de la pénétration de cibles métalliques semi-infinies par des projectiles métalliques de grand allon gement et de vitesse supérieure à 2000 m / s, ISL report R 108/80, 1980).

Der Abbau der Schockfront des von der Blastwelle eingekoppel ten Stoßes dauert rund 10 µs. Währenddessen und danach steht der Blastdruck auf der Unterseite der Panzerung im Flächenbe reich über der detonierten Mine weiterhin mit 6 kbar an. Die Kraft, die dabei auf das 24 mm dicke Leichtmetall-Bodenblech 3 ausgeübt wird, wird auf die Stege 2 übertragen. Dies führt im Zentrum der Beaufschlagung zur Überlastung der Stege. Die Stege werden dort gestaucht, wobei zunehmend Energie verzehrt wird. Bei der Dimensionierung der Stege ist darauf geachtet worden, daß ihre Höhe kleiner ist als die Knicklänge. Sie kön nen daher nicht durch Ausbiegen (buckling) bzw. Ausknicken zusammenbrechen. Durch das kontinuierliche Stauchen der Stege wird erreicht, daß die mit Stegen bestückte Außenplatte ein drückbar ist, ohne daß die Rückplatte bzw. das Bodenblech 1 der Panzerung verformt wird. Diese Vorgänge dauern einige 100 µs.The dismantling of the shock front of the shock coupled in by the blast wave takes around 10 µs. During and afterwards, the blast pressure on the underside of the armor in the area above the detonated mine is still at 6 kbar. The force that is exerted on the 24 mm thick light metal floor panel 3 is transmitted to the webs 2 . This leads to overloading of the webs in the center of the loading. The webs are compressed there, and energy is increasingly being consumed. When dimensioning the webs, care was taken to ensure that their height is less than the kink length. They cannot collapse by buckling or buckling. The continuous compression of the webs ensures that the outer plate equipped with webs can be pressed without the back plate or the base plate 1 of the armor being deformed. These processes take a few 100 µs.

Die adaptierte Struktur weist ferner eine hohe Steifigkeit auf. Die langzeitig, d. h. über einige 100 µs hinaus wirkenden Kräfte werden infolge der hohen (Biege-)Steifigkeit des zwi schen Fahrzeugbodenblech 1 und Bodenplatte 3 sitzenden Stegge füges über die Auflager des Fahrzeugbodens auf das ganze Fahr zeug übertragen. Damit wird ein lokales Versagen im Bereich unmittelbar über der detonierenden Mine vermieden. Es können die üblichen Auflager z. B. in Form einer umlaufenden Randhal terung der gesamten Bodenstruktur verwendet werden. Dabei wird die Bodenplatte 3 an derselben umlaufenden Randhalterung befe stigt, mit der das Bodenblech 1 bereits verbunden ist.The adapted structure also has high rigidity. The long-term, ie acting beyond a few 100 µs forces are transferred due to the high (bending) rigidity of the tween the vehicle's base plate 1 and base plate 3 webs over the supports of the vehicle floor to the whole vehicle. This prevents local failure in the area immediately above the detonating mine. The usual supports z. B. in the form of a peripheral Randhal supply of the entire floor structure can be used. The bottom plate 3 is BEFE Stigt on the same peripheral bracket with which the bottom plate 1 is already connected.

Auch ein dynamisches bzw. elastisch-reversibles Durchbiegen der inneren Bodenplatte wird durch die Steifigkeit des Stegge füges wirksam verhindert.Also a dynamic or elastic-reversible bending the inner base plate is due to the rigidity of the web effectively prevented.

Bei der Nachrüstung von Fahrzeugen kann die Platte bzw. das Blech 3 mit dem Steggefüge auch innen an das Bodenblech 1 des Fahrzeugs adaptiert werden. Sinngemäß muß dann darauf geachtet werden, daß die Inneneinrichtung (z. B. der Fahrersitz) vom ur sprünglichen, nun außen liegenden Bodenblech 1 mechanisch ent koppelt ist. Ferner muß das Steggefüge mit der nun innenlie genden Platte 3 mit den Auflagern des Fahrzeugbodens z. B. über die oben dargelegte Randhalterung mechanisch so verbunden wer den, daß die Stege gegen diese innere Platte stauchbar sind und in der letzten Phase die langzeitig anstehenden Kräfte auf das ganze Fahrzeug übertragbar sind. Der oben erläuterte Abbau der Schockfront läuft bei einer solchen Anordnung sinngemäß gleichartig ab, wobei das Bodenblech nun die Funktionen der dem Erdboden zugewandten Platte 3 der Fig. 1 übernimmt und die nun innenliegende Platte 3 die Funktion des Fahrzeugboden blechs erfüllt.When retrofitting vehicles, the plate or sheet 3 with the web structure can also be adapted to the inside of the floor sheet 1 of the vehicle. Accordingly, care must be taken to ensure that the interior (e.g. the driver's seat) is mechanically decoupled from the original, now outer floor panel 1 . Furthermore, the web structure with the now lying plate 3 with the supports of the vehicle floor z. B. mechanically connected to the above-mentioned edge bracket who the that the webs are compressible against this inner plate and in the last phase the long-term forces are transferable to the whole vehicle. The dismantling of the shock front explained above takes place in a similar manner in such an arrangement, the floor plate now taking over the functions of the plate 3 facing the ground in FIG. 1 and the plate 3 now on the inside fulfilling the function of the vehicle floor plate.

Im Ausführungsbeispiel wurde von einem Fahrzeug mit einem 15 mm dicken Stahlblech als Bodenblech 1 ausgegangen. Die Stege 2 liegen bei der Anordnung gemäß Fig. 1 mit ihrem oberen Ende gegen die Unterseite dieses Bodenblechs, ohne hiermit (abgese hen von der oben dargelegten Randhalterung) besonders verbun den zu sein. Dieses Bodenblech ist ohne Zweifel so scherfest, daß es den Stegen 2 bei deren Stauchphase fortgesetzt einen ausreichenden Widerstand entgegensetzt. Für diesen Zweck würde auch ein z. B. etwa 8 mm dickes Bodenblech aus Panzerstahl ausreichen. Der Fachmann kann bei einer bestimmten Stegdicke für den in der Stauchphase anstehenden Druck für das jeweils ausgewählte Material der Stege und des Bodenblechs sowie die geometrische Auslegung des Steggefüges berechnen, wie dick das Bodenblech im Vergleich zu den Stegen für eine ausreichende Scherfestigkeit sein sollte, damit die Stege kontinuierlich gegen das Bodenblech gestaucht werden können. Gegebenenfalls muß der Fahrzeugboden durch eine weitere Platte verstärkt werden, wenn z. B. nur ein 2mm dickes Bodenblech vorhanden ist.In the exemplary embodiment, a vehicle with a 15 mm thick steel sheet as the base sheet 1 was assumed. The webs 2 are in the arrangement of FIG. 1 with its upper end against the underside of this floor panel, without this (apart from the edge bracket set forth above) to be particularly verbun. This floor panel is undoubtedly so shear-resistant that it continues to provide sufficient resistance to the webs 2 during their compression phase. For this purpose, a z. B. about 8 mm thick base plate made of armored steel. The person skilled in the art can calculate, for a particular web thickness for the pressure in the compression phase for the selected material of the webs and the floor panel, as well as the geometric design of the web structure, how thick the floor panel should be in relation to the webs for sufficient shear strength so that the Webs can be continuously compressed against the floor panel. If necessary, the vehicle floor must be reinforced by another plate, if, for. B. there is only a 2mm thick floor plate.

Auch ist das Bodenblech des Ausführungsbeispiels ohne weiteres geeignet, bei Integration der Stege in das Fahrzeuginnere bezüglich Dicke und Festigkeit die Funktion der äußeren Platte 3 der Fig. 1 zu übernehmen und die von der Blastwelle aus geübten Kräfte auf das Steggefüge zu übertragen, das in diesem Fall auf der Innenseite des Bodenblechs aufsitzt und das Bo denblech gut kontaktiert. Bei der Dimensionierung sind auch hier das jeweils ausgewählte Material der Stege und des Boden blechs sowie die geometrische Auslegung des Steggefüges zu berücksichtigen. Je nach Auslegung des Steggefüges, das die äußere Platte, hier das Bodenblech, erheblich festigt, kann die Dicke für diesen Zweck auch verringert werden. Hierzu schätzt der Fachmann wiederum für die durch das Steggefüge vorgegebenen Plattenflächen die erforderliche Scherfestigkeit und die hierfür zugrunde zu legende materialabhängige Dicke ab.The base plate of the exemplary embodiment is also readily suitable for taking over the function of the outer plate 3 of FIG. 1 with respect to the thickness and strength when integrating the webs into the vehicle interior and for transferring the forces exerted by the blast shaft to the web structure, which in this Case sits on the inside of the floor panel and the floor panel contacts well. When dimensioning, the selected material of the webs and the floor panel as well as the geometric design of the web structure must also be taken into account. Depending on the design of the web structure, which considerably strengthens the outer plate, here the floor panel, the thickness can also be reduced for this purpose. For this purpose, the skilled person in turn estimates the required shear strength and the material-dependent thickness to be used for the plate surfaces given by the web structure.

Für die Biegesteifigkeit, die in der dritten Phase gefordert ist, gelten ähnliche Betrachtungen für die Abschätzung der materialabhängigen Dicke der äußeren Platte 3, deren Beitrag zur gewünschten Biegesteifigkeit der Einheit aus Platte plus Steggefüge maßgeblich durch die Auslegung des Steggefüges beeinflußt wird. Hier beachtet der Fachmann bei der Abschät zung der erforderlichen Dicke, daß die in der Stauchphase auf die Bodenplatte 3 insgesamt ausgeübten Kräfte auf das Stegge füge zu übertragen sind. Dazu muß die Scherfestigkeit an den Stegkanten bzw. die Plattendicke ausreichend groß sein.For the bending stiffness, which is required in the third phase, similar considerations apply to the estimation of the material-dependent thickness of the outer plate 3 , the contribution of which to the desired bending stiffness of the unit consisting of plate plus web structure is significantly influenced by the design of the web structure. Here, the expert observes in the estimation of the required thickness that the total forces exerted on the base plate 3 in the upsetting phase are to be transferred to the webs. For this, the shear strength at the web edges or the plate thickness must be sufficiently large.

Die beschriebene Panzerung bzw. Schutzvorrichtung stellt le diglich ein im Test als vorteilhaft erwiesenes Ausführungsbei spiel dar. Bei entsprechender Beachtung der geschilderten, er findungsgemäßen Auslegungskriterien können andere Materialien verwendet werden. Hierzu gehören für die Stege Materialien, die in ausreichendem Maße stauchbar, d. h. plastisch verformbar sind, wie verstärkte Kunststoffe, Titan oder weichere Stähle. Die Stegstruktur kann ein anderes Muster bilden. Das Dreiecks muster des Ausführungsbeispiels bietet eine hohe Biegesteifig keit in den drei Stegrichtungen und hat gegenüber einem Vier eckmuster (Quadratmuster bei orthogonalen Stegrichtungen, andernfalls Rautenmuster) den Vorteil einer höheren Verwin dungssteifigkeit.The armor or protective device described provides le only an execution example that was found to be advantageous in the test game. With appropriate consideration of the described, he Design criteria according to the invention can use other materials be used. This includes materials for the webs, that are sufficiently compressible, d. H. plastically deformable like reinforced plastics, titanium or softer steels. The web structure can form a different pattern. The triangle Pattern of the embodiment offers a high flexural strength speed in the three web directions and has a four corner pattern (square pattern for orthogonal web directions, otherwise diamond pattern) the advantage of a higher twist stiffness.

Die Stege können ferner keilförmig ausgebildet werden, um z. B. eine bestimmte progressive, degressive oder eine neutrale Kennlinie des Widerstands und der Energieaufnahme beim Stau chen zu erreichen. Die Bodenplatte 3 und die Stegstruktur kön nen aus verschiedenem Material hergestellt sein, z. B. die Bo denplatte aus Panzerstahl, die Stege 2 aus Leichtmetall.The webs can also be wedge-shaped to z. B. to achieve a certain progressive, degressive or a neutral characteristic curve of the resistance and energy consumption during congestion. The bottom plate 3 and the web structure NEN can be made of different materials, for. B. the Bo denplatte made of armored steel, the webs 2 made of light metal.

Die Dimensionierung der Stege hängt einerseits von deren Mate rial ab und andererseits auch von der Auslegung des Steggefü ges. Es lassen sich für verschiedene Stegmaterialien unter schiedlicher Stegdicken und -höhen ermitteln, bei denen die Entlastungswellen sich innerhalb der Steghöhe in der Stegmitte treffen und so der vollständige Abbau der primären Schockfront vor Erreichen der Innenseite des Fahrzeugs ermöglicht ist. Dicke, Form und Material der Stege beeinflussen auch deren Stauchbarkeit und die Knicklänge der Stege, die erfindungsge mäß nicht überschritten wird. Der Fachmann sollte bei der Aus legung des wegen der erforderlichen Steifigkeit zusammenhän genden Steggefüges darauf achten, daß ausreichend freie Ober flächen erhalten bleiben, von denen Entlastungswellen für die erste Funktionsphase der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausge hen können. So sind z. B. säulenartige, dicht nebeneinander sitzende Stege bei entsprechender Materialauswahl im Hinblick auf die zweite Funktionsphase der Stauchung von Vorteil, weil viel Energie absorbiert werden kann, sind jedoch weniger gut zu einem biegefesten Gefüge aufbaubar, das in der dritten Funktionsphase wichtig ist, und bieten auch nicht die ge wünschten freien Oberflächen.The dimensioning of the webs depends on the one hand on their mate rial and on the other hand also from the design of the web structure total It can be used for different web materials determine different web thicknesses and heights at which the Relief waves are within the web height in the middle of the web hit and so the complete dismantling of the primary shock front before reaching the inside of the vehicle. The thickness, shape and material of the webs also influence them Compressibility and the buckling length of the webs, the fiction is not exceeded. The specialist should be on the off the connection due to the required rigidity Ensure that there is sufficient free upper structure areas are preserved, of which relief waves for the first functional phase of the device according to the invention can hen. So z. B. columnar, close to each other seated bars with appropriate material selection in view beneficial to the second functional phase of the compression because much energy can be absorbed, but are less good can be built into a flexurally rigid structure, which in the third Functional phase is important, and do not offer the ge wanted free surfaces.

Claims

1. Device for protecting a vehicle provided in its floor area, in particular armored vehicle, against detonating mines acting from below, characterized by a plate ( 3 ) facing the ground and a coherent structure of webs ( 2 ) on the plate ( 3 ) sits, the thickness and strength of the plate are suitable to transmit forces exerted on it by the blast wave of the detonation on the webs ( 2 ), which are designed with respect to the arrangement, dimensioning and material properties so that, on the one hand, the steepness of the into it incoming shock front of the blast wave pressure by low-pass-like damping within the web structure is reduced to a desired extent, and that on the other hand they are compressible by the effective blast pressure after energy absorption against an internal plate ( 1 ) of the device even after the primary shock front , followed by ver Long-term forces due to the flexural strength of the structure of the plate ( 3 ) facing the ground, the inner plate ( 1 ) and the web structure between the plates ( 3 , 1 ) seated on the entire vehicle are portable.

2. Soil protection device according to claim 1, characterized in that the height of the webs ( 2 ) is so limited that they are only upset when overloaded, but not kinking or bending.

3. Soil protection device according to claim 1 or 2, characterized in that the structure of webs ( 2 ) over the entire vehicle floor as the inner plate ( 1 ) of the device he stretches and that the webs integrally with each other and also with the plate ( 3 ) are joined together, which faces the ground and transfers the long-term forces to the entire vehicle via the supports.

4. Soil protection device according to claim 2, characterized in that the webs are worked out of the plate ( 3 ) or are cast in one piece with this.

5. Soil protection device according to one of the preceding claims, characterized in that the crossing points of the webs connected to the structure ( 2 ) are designed so that on the one hand the contribution of the web structure to the bending rigidity is ensured and on the other hand free surfaces are also available at the crossing points of the webs from which relief waves can emanate which lead to the reduction of the shock front.

6. Soil protection device according to one of the preceding An claims, characterized, that the webs are wedge-shaped to in the upset phase to a predetermined characteristic of energy absorption guarantee.

7. Soil protection device according to one of the preceding claims, characterized in that the structure of webs ( 2 ) and the associated plate facing the ground ( 3 ) is attached as a unit to the vehicle base.

8. Soil protection device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the structure of webs ( 2 ), especially when retrofitting egg nes vehicle from the inside on the floor panel of the vehicle is set, the floor panel ( 1 ) now the ground facing plate and the seated on the inside of the web structure inner plate ( 3 ) of the device is connected to the supports of the vehicle floor and carries the shock-sensitive internal components of the vehicle to be mounted on it.