DE4119858A1

DE4119858A1 - Abschirmung gegen projektile

Info

Publication number: DE4119858A1
Application number: DE4119858A
Authority: DE
Inventors: Stephen Craig Mitchell
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1990-06-18
Filing date: 1991-06-17
Publication date: 1991-12-19
Also published as: CN1057507A; ITMI911534A0; US5437538A; GB2246818A; CA2042198A1; SE9101844D0; SE9101844L; IT1248610B; FR2663412A1; ITMI911534A1; JPH04231625A; GB9113060D0

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Abschirmungen gegen Projektile, und sie bezieht sich mehr im besonderen auf eine Abschirmung gegen Projektile, die z. B. in einer Schaufel-Gehäusestruktur für ein Gasturbinentriebwerk brauchbar ist und die in der Lage ist, Energie zu absorbieren und Projektile zu halten, die aufgrund einer Beschädigung rotierender Teile herumgeschleudert werden.

Gasturbinentriebwerke schließen rotierende Schaufeln ein, die im Falle eines Bruches Projektile bzw. Geschosse werden, die vom Triebwerk radial nach außen geschleudert werden. Die Schaufel-Gehäusestrukturen können als Abschirmung benutzt werden, um solche Projektile festzuhalten und dadurch eine Beschädigung des Triebwerkes und des das Triebwerk tragenden Flugzeuges zu vermindern.

Die üblichen Schaufel-Gehäusestrukturen enthalten z. B. Metall, harzimprägnierte Glasfaser, Kohlenstoffaser, sogenanntes ballistisches oder stoßfestes Nylon, Glasfaserband oder aromatische Polyamidfasern, wie Kevlar oder andere ballistische Stränge, die in Schichten vorgesehen sein können, um die Energie absorbierende Fähigkeit der Gehäusestruktur zu erhöhen.

Gewebte stoßfeste Stränge, insbesondere solche ohne Harzmatrix, haben einen bekannten Nachteil, der darin besteht, daß die einzelnen Stränge durch ein aufschlagendes Projektil auseinander gestoßen werden, was das leichtere Eindringen des Projektils in das ballistische Gewebe gestattet. Demgemäß werden üblicherweise viele Schichten aus solchem Gewebe vorgesehen, um sicher zu stellen, daß ein Projektil vorbestimmter Energie nicht durch alle Schichten des ballistischen Gewebes hindurchdringen kann.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue und verbesserte Abschirmung gegen Projektile zu schaffen. Diese Abschirmung soll ein neues und verbessertes ballistisches Gewebe einschließen, das eine verbesserte Beständigkeit gegenüber Strangtrennung bei Aufprall eines Projektils aufweist.

Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung einer Schaufel- Gehäusestruktur für ein Gasturbinentriebwerk, die eine neue und verbesserte Abschirmung gegen Projektile einschließt. Diese Abschirmung soll ein ballistisches Gewebe umfassen, das die Eigenschaft hat, eine große Energie zu absorbieren.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt eine Abschirmung gegen Projektile ein ballistisches Gewebe mit einer Vielzahl verflochtener ballistischer Stränge sowie eine Einrichtung zum Schneiden benachbarter Stränge bei Aufprall eines Projektils auf das Gewebe ein, so daß die benachbarten Stränge aufeinander zu bewegt werden. In einer beispielhaften Ausführungsform wird die Abschirmung gegen Projektile in einer Schaufel- Gehäusestruktur für ein Gasturbinentriebwerk benutzt und das ballistische Gewebe umfaßt geflochtene ballistische Stränge.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht eines Gasturbinentriebwerkes mit einer Schaufel- Gehäusestruktur, die eine Abschirmung gegen Projektile gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einschließt,

Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie 2-2 der Fig. 1, die eine Gebläse-Baueinheit veranschaulicht, die von einer Ausführungsform der Schaufel-Gehäusestruktur mit einer Abschirmung gegen Projektile gemäß der vorliegenden Erfindung umgeben ist,

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittansicht der Schaufel- Gehäusestruktur der Fig. 2,

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Schnittansicht der Fig. 3 längs der Linie 4-4, die eine Vielzahl von Schichten eines ballistischen Gewebes der Abschirmung gegen Projektile gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wiedergibt,

Fig. 5 einen Teil eines gewebten ballistischen Gewebes nach dem Stand der Technik,

Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung des in Fig. 5 gezeigten gewebten ballistischen Gewebes nach dem Stand der Technik, die das Spreizen der Fasern aufgrund des Auftreffens einer Projektilkraft F zeigt,

Fig. 7 eine Draufsicht eines geflochtenen ballistischen Gewebes gemäße einer Ausührungsform der Erfindung, wie sie längs der Linie 7-7 der Fig. 3 veranschaulicht ist,

Fig. 8 eine vergrößerte Darstellung eines Teiles des in Fig. 7 gezeigten geflochtenen ballistischen Gewebes, das zum Zeigen von Einzelheiten auseinander gezogen ist,

Fig. 9 eine auseinander gezogene Ansicht eines einfachen Geflechts aus drei Strängen,

Fig. 10 eine schematische Darstellung des in den Fig. 7 und 8 gezeigten geflochtenen ballistischen Gewebes, die mehrere sich diagonal schneidende Stränge zeigt,

Fig. 11 eine schematische Darstellung des in den Fig. 7 und 8 gezeigten geflochtenen ballistischen Gewebes, das der Anwendung axialer Zugkräfte ausgesetzt ist und

Fig. 12 eine schematische Darstellung des in den Fig. 7 und 8 gezeigten geflochten ballistischen Gewebes, das die Anwendung von Zugkräften am Umfang veranschaulicht.

In Fig. 1 ist ein ansonsten übliches Gasturbinentriebwerk 10 gezeigt, das eine Schaufel-Gehäusestruktur 12 einschließt, die eine Abschirmung 14 gegen Projektile gemäß einer bevorzugten und beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, schließt das Triebwerk 10 ein übliches Gebläse 16 ein, das um eine zentrale Längsachse 18 drehbar ist. Das Gebläse 16 weist eine Rotorscheibe 20 mit einer Vielzahl sich radial nach außen erstreckender Gebläseschaufeln 22 auf, die in üblicher Weise an der Scheibe befestigt sind. Das Triebwerk 10 schließt auch einen üblichen Schutzraum (im Englischen "nacelle" genannt) 24 ein, der in üblicher Weise mit einem ringförmigen inneren Gehäuse 26 verbunden ist. Das innere Gehäuse 26 trägt üblicherweise das Gebläse 16 mittels einer Vielzahl auf dem Umfang im Abstand voneinander angeordneter Streben 28 und mittels einer üblichen zusätzlichen Gebläse- Baueinheit 30. Ein übliches Kerntriebwerk 32 ist in üblicher Weise mit dem Gebläse 16 verbunden, um die Gebläseschaufeln 22 zu drehen und die Aufnahme von Luft zu beschleunigen, damit das Triebwerk Schub entwickeln kann. Eine übliche Radialachse 34 erstreckt sich von der zentralen Längsachse 18 aus senkrecht nach außen, und eine Umfangsrichtung 36 erstreckt sich um einen Kreis, der in einer Ebene senkrecht zur axialen Achse 18 angeordnet ist.

Die Schaufel-Gehäusestruktur 12 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umgibt die Scheibe 20 und die Schaufeln 22, und sie schließt das ringförmige innere Gehäuse 26 ein, das die Gebläseschaufeln 22 umgibt. Die Struktur 12 schließt auch ein übliches bienenwabenartiges Teil 38 ein, das dem inneren Gehäuse 26 strukturelle Steifheit und Abstützung bietet, und weiter schließt die Struktur 12 eine Außenhülle 39 ein, die das bienenwabenartige Teil 38 umgibt. Die Außenhülle 39 verhindert den direkten Kontakt zwischen dem bienenwabenförmigen Teil 38 und der Abschirmung 14, um die Möglichkeit zu vermindern, daß das bienenwabenförmige Teil 38 während des Auftreffens eines Projektils in die Abschirmung 14 einschneidet. Das innere Gehäuse 26 kann aus Metall bestehen, wie z. B. Aluminium oder Stahl. Das Material des bienenwabenförmigen Teiles 38 kann ebenfalls Metall sein, wie z. B. Aluminium. Die äußere Hülle 38 kann aus Metall bestehen oder eine übliche Graphit/Epoxy- Struktur sein. Das bienenwabenförmige Teil 38 ist in üblicher Weise fest mit dem inneren Gehäuse 26 und der Außenhülle 39 verbunden, z. B. durch eine übliche Klebeverbindung.

Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, umfaßt die Abschirmung 14 gegen Projektile ein ballistisches oder stoßfestes Gewebe 40, das eine Vielzahl von Schichten 42 einschließt, die fest um die Hülle 39 und das bienenwabenförmige Teil 38 allgemein in Umfangsrichtung 36 gewickelt sind. Das ballistische Gewebe ist vorzugsweise zusammenhängend und erstreckt sich spiralförmig um das innere Gehäuse 26 und das bienenwabenförmige Teil 38, um die Vielzahl der Schichten 42 zu bilden.

Um die Bedeutung der vorliegenden Erfindung vollständiger einzuschätzen, ist in Fig. 5 ein Abschnitt eines üblichen gewebten ballistischen Gewebes 44 nach dem Stand der Technik dargestellt. Das übliche gewebte Gewebe 44 schließt eine Vielzahl von Kett-Strängen 46 ein, die senkrecht mit einer Vielzahl von Schuß-Strängen 48 verwebt ist. Fig. 5 veranschaulicht auch eine beispielhafte Orientierung des gewebten ballistischen Gewebes 44 in Gasturbinentriebwerken, wie dem Triebwerk 10, bei dem die Kett-Stränge 46 allgemein parallel zur Umfangsrichtung 36 und die Schuß-Stränge 48 allgemein parallel zur axialen Achse 18 angeordnet sind.

In Fig. 6 ist eine beispielhafte Darstellung des gewebten ballistischen Gewebes 44 der Fig. 5 vergrößert gezeigt, um die Anwendung einer Projektilkraft F auf die Kett- und Schuß-Stränge 46 und 48 darzustellen. Das Zentrum der Fig. 6 zeigt, daß die Stränge 46 und 48 durch die Anwendung einer Projektilkraft getrennt oder auseinander gespreizt sind. Demgemäß wird eine Vielzahl von Schichten eines solchen üblichen gewebten ballistischen Gewebes 44 üblicherweise in einem Gasturbinentriebwerk benutzt, um sicherzustellen, daß genug Schichten zum Absorbieren der Energie vorhanden sind, die mit einem Projektil verbunden ist, das durch Auseinanderbrechen der Gebläseschaufeln gebildet ist und zum Festhalten eines solchen Projektils. Üblicherweise werden während des Auftreffens eines Projektils viele der Schichten des gewebten ballistischen Gewebes 44 beschädigt und das Projektil dringt durch diese Schichten unter Energieverlust, bis schließlich die gesamte Projektilenergie aufgebraucht ist und das Projektil nicht mehr in der Lage ist, durch irgendwelche übrigen Schichten zu dringen.

Es wurde festgestellt, daß das ballistische Gewebe 40 gemäß der vorliegenden Erfindung die Haltefähigkeit verbessert, die dann Pfund für Pfund mit üblichem gewebten Gewebe 44 aus identischen Materialien verglichen, ergibt, daß weniger Materialgewicht für das ballistische Gewebe 40 erforderlich ist, um identische Projektile mit identischer Energie zu halten. Das ballistische Gewebe 40 gemäß der vorliegenden Erfindung hat die Eigenschaft, das Ausbreiten oder Auseinanderstoßen seiner Stränge aufgrund des Auftreffens eines Projektils zu beschränken und so eine Verbesserung gegenüber üblichen gewebten Geweben 44 zu schaffen.

Mehr im besonderen umfaßt das ballistische Gewebe 40 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl geflochtener ballistischer Stränge 50, die diagonal zueinander angeordnet sind, wie in Fig. 7 veranschaulicht.

Fig. 9 zeigt jedoch die einfachste Form einer konventionellen Flechtung von Strängen 52, in der drei Stränge 52A, 52B und 52C geflochten sind. Dabei ist ein Strang über einen anderen Strang und dann unter den verbleibenden Strang gelegt und umgebogen, woraufhin das Muster wiederholt wird. So überlappt der Strang 52A den Strang 52B und verläuft dann unterhalb des Stranges 52C, bildet eine Biegung 54 und überlappt den Strang 52B und verläuft unter dem Strang 52C. Ein ähnliches Muster des Verflochtenseins weist jeder der Stränge 52B und 52C auf.

Das geflochtene Gewebe 40, das in Fig. 7 dargestellt ist, ist komplexer als das in Fig. 9 veranschaulichte einfache Geflecht, doch wird es konventionell hergestellt. Unter zusätzlicher Bezugnahme auf Fig. 8 stellt man fest, daß die geflochtenen Stränge 50 in einem Überlappungsmuster miteinander verflochten sind, wobei jeder der geflochtenen Stränge 50, zum Beispiel Strang 50A unter zwei benachbarten Strängen 50B und 50C und über zwei benachbarten Strängen 50D und 50E in einer Richtung verläuft. Der Begriff "überlappen" bedeutet in der vorliegenden Anmeldung einfach, daß ein Strang über oder unter einem benachbarten Strang verläuft. Der beispielhafte Strang 50A bildet eine Biegung 56 an einer ersten Kante 58 des Gewebes 40, an der er die Richtung wechselt und wiederum in das Gewebe eingeführt wird, wo er unter zwei benachbarten Strängen 50F und 50G sowie über zwei benachbarten Strängen 50H und 50I verflochten ist. Alle von den Strängen 50 gebildeten Krümmungen 56 bilden die erste Kante 58, die als eine gerade Linie angeordnet ist. Wie die Fig. 7 zeigt, bilden die Stränge gleichermaßen eine zweite Kante 60 auf der der ersten Kante 58 gegenüberliegenden Seite.

In der bevorzugten Ausführungsform, wie Fig. 9 dargestellt ist, sind die erste und zweite Kante 58 und 60 durch lokales übliches Klebeverbinden fest am inneren Gehäuse 26 gebunden. Mehr im besonderen werden die Kanten 58 und 60 über einen kurzen axialen Abstand von zum Beispiel 2,5 cm mit einem üblichen Epoxyklebstoff benetzt oder imprägniert, so daß die Biegungen gemeinsam eine relativ steife Kante 58 beziehungsweise 60 bilden, nachdem sie beim Zusammenbau um die äußere Hülle 59 gewickelt und nachdem sie gehärtet sind. Eine Z-förmige ringartige Stütze 61, die in geeigneter Weise am inneren Gehäuse 26 befestigt ist, kann an jeder der Kanten 58 und 60 in der bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sein, so daß die Kanten 58 und 60 während des oben beschriebenen Verfahrens zum Zusammenbauen zusätzlich daran befestigt werden können.

Das Gewebe 40 schließt auch eine Vielzahl gegenseitig paralleler ballistischer Stränge 62 ein, die, wie die Fig. 7 und 8 zeigen, in dem Gewebe 40 verflochten sind. Die geflochtenen Stränge 50 sind vorzugsweise diagonal mit Bezug auf die parallelen Stränge 62 angeordnet, und in einer bevorzugten 25 Ausführungsform sind sie in einem Winkel von bis zu etwa 30 Grad dazu angeordnet, um Um fangslasten aufzunehmen und eine scherenförmige Wirkung zu erhalten. In anderen Ausführungsformen könnten Winkel größer als 30 Grad nach Wunsch benutzt werden. Fig. 8 veranschaulicht die Beziehung, bei der der Winkel zwischen einem parallelen Strang 62 und einem ersten Diagonalstrang 64, der als A bezeichnet ist, bis zu und vorzugsweise etwa 30 Grad beträgt. Ein zweiter Diagonalstrang 66 der ballistischen Stränge 50, die diagonal den ersten Strang 64 überlappen, ist in einem Winkel B zum parallelen Strang 62 angeordnet, der bis zu und vorzugsweise etwa 30 Grad beträgt.

Wie in Fig. 8 weiter dargestellt, weisen die parallelen Stränge 62 einen Abstand voneinander auf, der sich zu drei Überlappungen der geflochtenen Stränge 50 ergibt. Anders ausgedrückt ist an einer dritten Überlappung, ausgehend von einem ersten Parallelstrang 62A, ein zweiter Parallelstrang 62B angeordnet, wobei die erste Überlappung 68A, die zweite Überlappung mit 68B und die dritte Überlappung mit 68C be zeichnet ist. Die Parallelstränge 62 können jedoch weiter beieinander oder weiter auseinander liegen. So können z. B. in einer anderen Ausführungsform die parallelen Stränge 62 einen solchen Abstand voneinander haben, daß sie jeweils an jeder sechsten Überlappung der geflochtenen Stränge 50 verlaufen, was bei einer bevorzugten Ausführungsform benutzt wird. Bei einer solchen Ausführungsform ist ein dritter paralleler Strang 62C an einer sechsten Überlappung 68D angeordnet, wie in Fig. 8 gezeigt, und der zweite Strang 62B würde dann nicht benutzt werden. Natürlich hat die Vielzahl von Strängen 62 einen Abstand voneinander von der ersten Kante 58 bis zur zweiten Kante 60.

Das geflochtene Gewebe 40 umfaßt vorzugsweise ein langge strecktes Band aus den geflochtenen und parallelen ballistischen Strängen 50 und 62, die eine entsprechende Längsachse 70 aufweisen, die sich entlang der Länge des Gewebes oder Bandes 40 erstreckt. Das Band 40 schließt weiter eine Breite W (wie in Fig. 7 gezeigt) ein, die senkrecht zur Längsachse und der ersten und zweiten Kante 58 und 60 liegt und sich dazwischen erstreckt. Die Parallelstränge 62 sind vorzugsweise parallel zur Längsachse 70 angeordnet, und die erste und zweite Kante 58 und 60 sind ähnlicherweise ebenfalls parallel zur Längsachse 70 angeordnet. Die Art des Flechtens der ballistischen Stränge 50 zu dem ballistischen Gewebe 40, wie sie oben beschrieben und in den Fig. 7 und 8 darge stellt ist, ist an sich bekannt und trägt die Bezeichnung "Drei-Achsen-Flechten".

Das Band 40 hat eine bevorzugte Orientierung in der Schaufel-Gehäusestruktur 12 des Gasturbinentriebwerkes 10. Mehr im besonderen ist die Abschirmung 14 gegen Projektile mit dem Band 40 derart angeordnet, daß die parallelen ballistischen Stränge 62 auf dem Umfang um das innere Gehäuse 26 und den honigwabenförmigen Teil 28 herum liegen, wie in den Fig. 1, 3, 4, 7 und 8 veranschaulicht, und zwar parallel zur Umfangsrichtung 36. In den Fig. 7 und 8 ist ersichtlich, daß die Längsachse 70 des Bandes 40 vorzugsweise parallel zur Umfangsrichtung 36 angeordnet ist, wenn dieses Band in der Schaufel-Gehäusestruktur 12 installiert ist. Die geflochtenen Stränge 50 sind dann diagonal zur Umfangsrichtung 36 angeordnet. So sind z. B. die geflochtenen Stränge 64 und 66 in Winkeln bis zu und vorzugsweise von etwa 30° auf gegenüberliegenden Seiten der Umfangsrichtung 36 angeordnet, die als Plus- und Minus-Grade mit Bezug darauf bezeichnet werden können.

In dieser Anordnung liegen die Parallelstränge 62 in der Umfangsrichtung 36 oder der Ringspannungsrichtung der ringförmigen Schaufel-Gehäusestruktur 12. In dieser Orientierung sind die Parallelstränge 62 am wirksamsten beim Widerstand gegenüber Umfangs-Reaktionskräften im Band 40 beim Aufprall eines Projektils, wie eines Fragmentes einer Schaufel 22, die radial nach außen geschleudert wird. Die Fig. 4 veranschaulicht auch ein Beispiel der Flugbahn eines solchen Bruchprojektils durch die Kraft F. Die Parallelstränge 62 sind vorzugsweise kontinuierlich, um di Reaktions-Ringspannung besser aufzunehmen. In einer solchen Ausführungsform absorbieren die Stränge 62 Energie und begrenzen auch die Ausbiegung radial nach außen.

Wie in Fig. 4 gezeigt, schließt das Gewebe 40 ein erstes Ende 72 und ein gegenüberliegendes zweites Ende 74 ein, und das erste und zweite Ende sind dauerhaft in einer bevorzug ten Weise verbunden. Mehr im besonderen ist das erste Ende 72 ebenfalls für eine kurze Umfangsstrecke von etwa 2,5 cm mit dem üblichen Epoxy-Klebstoff benetzt oder imprägniert, um während des Zusammenbaues das erste Ende 72 an der Außenhülse 39 anzukleben. Dann wickelt man das Band 40 um die Hülse 39 zur Schaffung der erwünschten Anzahl von Schichten 42, die miteinander in Berührung stehen, von denen aber nur einige gezeigt sind. Das zweite Ende 74 kann in ähnlicher Weise mit dem Epoxy-Klebestoff imprägniert werden, um es an der vorhergehenden Schicht 42 zu befestigen. Eine nicht dargestellte übliche äußere Abdeckung, wie aus metall- oder graphitverstärktem Epoxyharz, kann um das Band 40 herum angeordnet werden, um es vor Verunreinigung durch leckende Strömungsmittel bzw. Flüssigkeiten zu schützen. Vorzugsweise umfaßt jedoch das zweite Ende 74 die letzte äußere Schicht 15 des Bandes 40. Sie ist mit dem üblichen Epoxy-Klebstoff oder -Harz imprägniert, der unter Bildung der Außenabdeckung oder Abdichtungsschicht härtet, die an die vorhergehende Schicht gebunden ist.

In Fig. 10 ist eine schematische Darstellung eines Abschnittes des Bandes 40 wiedergegeben, der die diagonal orientierten geflochtenen Stränge 64 und 66 zeigt. Fig. 11 gibt eine schematische Darstellung des Bandes 40, bei der der gestrichelte Umriß den nicht verformten Zustand und der ausgezogene Umriß einen mit 40A bezeichneten verformten Zustand wie dergibt, der aufgrund einer Reaktions-Zugkraft Fr in der axialen Ebene 18 entstanden ist, wobei die genannte Kraft Fr vom Aufprall eines Projektils auf das Gewebe 40 herrührt, das allgemein schräg dazu verläuft (eine solche Aufprallrichtung ist z. B. in Fig. 6 wiedergegeben). Es ist festzustellen, daß sich das Band 40 in der Axialrichtung 18 verlängert und in der Umfangsrichtung 36 zusammenzieht, was als ein Sichöffnen nach Art einer Schere gesehen werden kann. In anderen Worten ausgedrückt öffnen sich die benachbarten geflochtenen Stränge 64 und 66 wie eine Schere bei Auftreffen eines Projektils auf das Band 40, und die benachbarten Stränge 64 und 66 bewegen sich aufeinander zu, was den Raum dazwischen vermindert und die Neigung der Stränge 64 und 66 auseinandergestoßen zu werden, begrenzt.

In ähnlicher Weise veranschaulicht Fig. 12 das Auftreffen des Projektils und zeigt eine Reaktions-Zugkraft Fr in der Umfangsrichtung 36, wobei sich das als 40B bezeichnete Band in Umfangsrichtung 36 verlängert und in der Axialrichtung 18 verkürzt. Die benachbarten geflochtenen Stränge 64 und 66 bewegen sich ebenfalls scherenförmig, in diesem Falle jedoch aufeinander zu, und vermindern auf diese Weise den Abstand zwischen sich, um die Stränge 64 und 66 zurückzuhalten. Natürlich wird sich das Band 40 während eines tatsächlichen Aufpralls eines Projektils mit einer Kombination der in den Fig. 11 und 12 veranschaulichten Scherenbewegungen verhalten. Versuche sowie visuelle und fotografische Beobachtungen haben gezeigt, daß diese scherenartige Wirkung unter dem Aufprall eines Projektils benachbarte geflochtene Stränge 64 und benachbarte geflochtene Stränge 66 sich zueinander statt auseinander bewegen läßt. Natürlich ist der Wechselwirkungsmechanismus an der tatsächlichen Aufprallstelle eines Projektils komplex, und in einigen Fällen wird das Projektil einige der Schichten des Bandes 40 durchdringen. Die ballistischen Stränge 50 in der unmittelbaren Nähe der Aufprallstelle verhalten sich jedoch wie oben beschrieben und verbessern so die energieabsorbierenden Eigenschaften als Abschirmung für ein Projektil.

Die Stränge 50 und 62, die das geflochtene Gewebe 60 bilden, können von irgendeinem üblicherweise bekannten ballistischen Material hergestellt werden, das in der Lage ist, hohe Zugkräfte aufzunehmen und eine hohe Energie beim Aufprall eines Projektils zu absorbieren. Solche Stränge bestehen üblicherweise aus synthetischen Fasern geringen Gewichtes und hoher Festigkeit, wie Kohlenstoff- und Glasfasern, und solche sind oben erwähnt. In der bevorzugten Ausführungsform bestehen die Stränge aus einer aromatischen Polyamidfaser, wie Kevlar 49, das eine im Handel erhältliche, von E. I. DuPont hergestellte synthetische Faser ist.

Es wurden Tests mit üblichem gewebten ballistischen Gewebe, das aus Kevlar 49 bestand, sowie mit dem geflochtenen ballistischen Gewebe 40, das ebenfalls aus Kevlar 49 bestand, ausgeführt. Für eine besondere Ausführungsform wurde ein übliches gewebtes ballistisches Gewebe benutzt, wie es in Fig. 5 dargestellt ist, und verglichen mit dem geflochtenen ballistischen Gewebe 40, wie in den Fig. 7 und 8 dargestellt. Extrapolation von Tests mit flachen Platten und Halbgehäusen zeigte, daß ein gewebtes Gewebe 44 aus Kevlar 49 mit einer Breite von etwa 56 cm (22′′), 67 Schichten und einem Gewicht von etwa 70,4 kg vergleichbar ist hinsichtlich der Leistungsfähigkeit in einem Gehäuse wie das gewebte Gewebe 40 aus Kevlar 49 in der gleichen Breite von etwa 56 cm mit nur 10 Schichten und einem Gewicht von etwa 54 kg. Dies stellt bei vergleichbarem ballistischen Schutz eine Gewichtsersparnis von etwa 23 Gewichts-% dar.

Die geflochtenen Stränge 50 und die Parallelstränge 62 kön nen in irgendeiner geeigneten und üblichen Anordnung konfi guriert werden. So lagen die Stränge 50 und 62 in der bevorzugten Ausführungsform als übliche Taue aus einer Vielzahl einzelner unverdrillter Fäden vor. Die Stränge 50 und 62 können irgendeine Form aufweisen, wie verdrillte oder unverdrillte Bündel einzelner Fäden, je nach den Erfordernissen für die jeweiligen Anwendungen.

Darüber hinaus ist das geflochtene Gewebe 40 so eng geflochten, daß sich die Stränge 50 vorzugsweise so eng als möglich berühren, und die einzelnen Schichten 42 berühren sich ebenfalls so eng als möglich. Es wird jedoch keine Harzmatrix benutzt, um ein allgemein festes Gewebe 40 herzustellen, da dadurch die scherenförmige Bewegung beschränkt werden könnte, obwohl in einigen Ausführungsformen der Erfindung übliche Harzmatrizes erwünscht sein könnten, um ein vollständig festes Gewebe herzustellen. Da keine Harzmatrix benutzt wird, sind die einzelnen Stränge relativ frei zu gleiten und sich relativ zueinander zu bewegen, um eine scherenförmige Bewegung zu ergeben. In dieser Hinsicht wird darauf hingewiesen, daß die erste und zweite Kante 58 und 60 nur lokal mit dem Epoxy-Klebstoff imprägniert sind, so daß die Stränge 50 zwischen den Kanten 58 und 60 frei sind zu gleiten und die scherenförmige Bewegung auszuführen. In ähnlicher Weise sind das erste und zweite Ende 72 und 74 ebenfalls lokal mit dem Epoxy-Klebstoff imprägniert, so daß die Schichten 42 und die Stränge dazwischen ebenfalls frei sind zu gleiten und die scherenförmige Bewegung auszuführen. Während des Auftreffens eines Projektils können die erste und zweite Kante 58 und 60 sowie möglicherweise auch das erste und zweite Ende 72 und 74 aufgrund der Auftreffkraft F brechen, doch wird das Gewebe 40 trotzdem wirksam dem Projektil widerstehen.

Während vorstehend die für bevorzugt angesehenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, kann der Fachmann Modifikationen vornehmen. So können z. B. andere Arten des Flechtwerkes des Gewebes 40 benutzt werden, mit oder ohne die parallelen Stränge 62, um die bevorzugte scherenförmige Bewegung zu erhalten. Die Winkel A und B (vergleiche Fig. 8) der Diagonalstränge 64 und 66 könnten von den bevorzugten 30° ebenfalls variiert werden, und zwar in Richtung auf kleinere oder größere Winkel in Abhängigkeit von der jeweiligen Anwendung. Auch könnten andere Gasturbinen-Triebwerkanwendungen mit anderen Abmessungen und einer anderen Anzahl von Gewebeschichten benutzt werden, wobei ähnliche Leistungsverbesserungen mit dem geflochtenen Gewebe gegenüber dem gewebten Gewebe erwartet werden. Andere beispielhafte ballistische Stränge schließen Kevlar 29 von E. I. DuPont und SPECTRA 1000, einen Kunststoff der Allied Signal ein. Da nichtmetallische ballistische Stränge nur bei relativ tiefen Temperaturen von z. B. weniger als etwa 400° benutzt werden können, sind auch metallische geflochtene ballistische Stränge für höhere Temperatur anwendbar. Solche metallischen Stränge schließen Stahl, Titan oder Nickellegierungen ein.

Claims

1. Abschirmung gegen Projektile umfassend ein ballistisches Gewebe mit einer Vielzahl verwobener ballistischer Stränge und der Einrichtung einer scherenartigen Bewegung benachbarter Stränge bei Aufprall eines Projektils auf das genannte Gewebe, so daß die benachbarten Stränge sich aufeinander zu bewegen.

2. Abschirmung nach Anspruch 1, worin die Einrichtung zur Ausführung einer scherenartigen Bewegung das genannte Gewebe mit geflochtenen ballistischen Strängen umfaßt.

3. Abschirmung nach Anspruch 2, weiter einschließend eine Vielzahl wechselseitig paralleler ballistischer Stränge, die in das ballistische Gewebe eingeflochten sind.

4. Abschirmung nach Anspruch 3, worin die geflochtenen ballistischen Stränge diagonal mit Bezug auf die parallelen ballistischen Stränge angeordnet sind.

5. Abschirmung nach Anspruch 4, worin die parallelen Stränge kontinuierlich sind.

6. Abschirmung nach Anspruch 4, worin die geflochtenen Stränge diagonal mit Bezug auf die parallelen Stränge in einem Winkel von bis zu etwa 30 Grad angeordnet sind.

7. Abschirmung nach Anspruch 4, worin die geflochtenen Stränge in einem überlappenden Muster verflochten sind, wobei jeder der geflochtenen Stränge unter zwei benachbarten der geflochtenen Stränge und über zwei benachbarten der geflochtenen Stränge angeordnet sind.

8. Abschirmung nach Anspruch 7, worin die parallelen ballistischen Stränge einen Abstand voneinander haben, daß sie bei jeder dritten Überlappung der geflochtenen Stränge verlaufen.

9. Abschirmung nach Anspruch 7, worin die parallelen ballistischen Stränge einen Abstand voneinander haben, daß sie bei jeder sechsten Überlappung der geflochtenen Stränge verlaufen.

10. Abschirmung nach Anspruch 9, worin das ballistische Gewebe ballistische Stränge aus aromatischem Polyamid umfaßt.

11. Abschirmung nach Anspruch 10, worin die Stränge Kevlar 49 umfassen.

12. Abschirmung nach Anspruch 10, worin das ballistische Gewebe ein langgestrecktes Band aus den geflochtenen und den parallelen ballistischen Strängen umfaßt, das eine entsprechende Längsachse aufweist und die parallenen ballistischen Stränge parallel zur Längsachse angeordnet sind.

13. Abschirmung nach Anspruch 12, worin das ballistische Gewebe eine Breite senkrecht zur Längsachse aufweist, die bis zu etwa 56 cm beträgt.

14. Abschirmung nach Anspruch 12, worin das Band erste und zweite gegenüberliegende Kanten einschließt, die sich parallel zur Längsachse erstrecken, wobei die erste und zweite Kante definiert sind durch Biegungen der geflochtenen Stränge.

15. Abschirmung nach Anspruch 7, worin das ballistische Gewebe ein als Drei-Achsen-Geflecht bezeichnetes geflochtenes Gewebe umfaßt.

16. Schaufel-Gehäusestruktur, die eine drehbare Scheibe mit einer Vielzahl von Schaufeln umgibt, die sich in einem Gasturbinentriebwerk radial von der Scheibe nach außen erstrecken, umfassend:
ein ringförmiges Innengehäuse, das die Schaufeln umgibt und
eine ringförmige Abschirmung gegen Projektile nach Anspruch 1, das radial außerhalb des Innengehäuses angeordnet ist.

17. Schaufel-Gehäusestruktur für eine drehbare Scheibe mit einer Vielzahl von Schaufeln, die sich bei einem Gasturbinen-Triebwerk radial von der Scheibe nach außen erstrecken, umfassend:
ein ringförmiges Innengehäuse, das die Schaufeln umgibt und
eine ringförmige Abschirmung für Projektile nach Anspruch 2, die radial außerhalb des Innengehäuses angeordnet ist.

18. Gehäusestruktur nach Anspruch 17, weiter eine Vielzahl gegenseitig paralleler ballistischer Stränge einschließend, die in dem ballistischen Gewebe verwoben sind.

19. Gehäusestruktur nach Anspruch 18, worin die geflochtenen ballistischen Stränge diagonal mit Bezug auf die parallelen ballistischen Stränge angeordnet sind.

20. Gehäusestruktur nach Anspruch 19, worin die parallelen ballistischen Stränge umfangsmäßig um das Innengehäuse herum angeordnet sind.

21. Gehäusestruktur nach Anspruch 20, worin die Parallelstränge kontinuierlich sind.

22. Gehäusestruktur nach Anspruch 20, worin die geflochtenen Stränge diagonal mit Bezug auf die Parallelstränge in einem Winkel dazu von etwa 30 Grad angeordnet sind.

23. Gehäusestruktur nach Anspruch 18, worin das ballistische Gewebe ein langgestrecktes Band aus den geflochtenen und den parallelen ballistischen Strängen mit einer entsprechenden Längsachse umfaßt, die umfangsmäßig um das innere Gehäuse und parallel zu den parallelen ballistischen Strängen angeordnet ist.

24. Gehäusestruktur nach Anspruch 23, worin die geflochtenen ballistischen Stränge diagonal mit Bezug auf die parallelen ballistischen Stränge angeordnet sind.

25. Gehäusestruktur nach Anspruch 23, worin die geflochtenen Stränge diagonal mit Bezug auf die Parallelstränge in einem Winkel von bis zu etwa 30 Grad angeordnet sind.

26. Gehäusestruktur nach Anspruch 23, worin das Band in einer Vielzahl von Schichten angeordnet ist, die das Innengehäuse umgeben.

27. Gehäusestruktur nach Anspruch 23, worin die geflochtenen Stränge in einem überlappenden Muster miteinander verflochten sind, wobei jeder der geflochtenen Stränge unter zwei benachbarten und über zwei benachbarten der geflochtenen Stränge angeordnet ist.

28. Gehäusestruktur nach Anspruch 27, worin die parallelen ballistischen Stränge einen solchen Abstand voneinander haben, daß sie an jeder dritten Überlappung der geflochtenen Stränge verlaufen.

29. Gehäusestruktur nach Anspruch 27, worin die parallenen ballistischen Stränge einen Abstand voneinander haben, daß sie an jeder sechsten Überlappung der geflochtenen Stränge verlaufen.

30. Gehäusestruktur nach Anspruch 29, worin das ballistische Gewebe ballistische Stränge aus aromatischem Polyamid umfaßt.

31. Gehäusestruktur nach Anspruch 30, worin die ballistischen Stränge Kevlar 49 umfassen.

32. Gehäusestruktur nach Anspruch 31, worin das ballistische Gewebe eine Breite senkrecht zur Längsachse einschließt und diese Breite bis zu etwa 56 cm aufweist.

33. Gehäusestruktur nach Anspruch 32, worin das Band erste und zweite gegenüberliegende Kanten einschließt, die sich parallel zur Längsachse erstrecken und die erste und zweite Kante durch Biegungen der geflochtenen ballistischen Stränge definiert sind.

34. Gehäusestruktur nach Anspruch 33, worin das ballistische Gewebe ein als Drei-Achsen-Geflecht bezeichnetes geflochtenes Gewebe umfaßt.

35. Gehäusestruktur nach Anspruch 23, worin das Band in einer Vielzahl von das Innengehäuse umgebenden Schichten angeordnet ist,
die geflochtenen Stränge diagonal mit Bezug zu den Parallelsträngen in einem Winkel von bis zu etwa 30 Grad angeordnet sind,
die geflochtenen Stränge in einem überlappenden Muster miteinander verflochten sind, worin jeder der geflochtenen Stränge im Wechsel unter zwei benachbarten und über zwei benachbarten der Stränge angeordnet ist,
die parallelen ballistischen Stränge einen Abstand voneinander haben, daß sie an jeder sechsten Überlappung der geflochtenen Stränge verlaufen und
das Band erste und zweite gegenüberliegende Kanten aufweist, die sich parallel zur Längsachse erstrecken,
wobei die erste und zweite Kante durch Biegungen der geflochtenen Stränge definiert sind.

36. Gehäusestruktur nach Anspruch 35, worin:
die geflochtenen und die parallelen ballistischen Stränge Kevlar 49 umfassen,
das ballistische Gewebeband eine Breite senkrecht zur Längsachse bis zu etwa 56 cm einschließt,
das Band bis zu etwa zehn das Innengehäuse umgebende Schichten umfaßt und
die Abschirmung gegen Projektile bis zu etwa 54 kg wiegt.

37. Gehäusestruktur nach Anspruch 36 weiter mit einer Außenhülse, die benachbart der Abschirmung gegen Projektile angeordnet ist und mit einem ringförmigen honigwabenartigen Teil, das zwischen der Außenhülle und dem Innengehäuse angeordnet ist.

38. Gehäusestruktur nach Anspruch 37, worin die erste und die zweite Kante fest mit dem Innengehäuse verbunden sind und das Band ein erstes und ein gegenüberliegendes zweites Ende mit Bezug auf die Längsachse einschließt und dieses erste und dieses zweite Ende fest mit der Außenhülse verbunden sind.

39. Abschirmung gegen Projektile mit einem ballistischen Gewebe, das eine Vielzahl geflochtener ballistischer Stränge einschließt.