Fremgangsmåte for fremstilling av en sandwichstruktur for anvendelse som pansring mot ballistiske prosjektiler, spesielt hulladninger

Transkript

1 1 Fremgangsmåte for fremstilling av en sandwichstruktur for anvendelse som pansring mot ballistiske prosjektiler, spesielt hulladninger Oppfinnelsen gjelder en fremgangsmåte for fremstilling av en sandwichstruktur for anvendelse som pansring mot ballistiske prosjektiler, spesielt hulladninger, hvor metalliske plater eller blikk underkastes en overflatebehandling og deretter forbindes med hverandre ved liming eller vulkanisering. Fra DE er det kjent en fremgangsmåte for fremstilling av vernehjelmer, hvor tre stålblikk som er presset til hjelmform, blir limt sammen med hverandre, og det midterste stålblikket før limingen blir herdet ved en nitreringsfremgangsmåte. 1 Det er kjent å anvende passive, reaktive og aktive verneteknologier mot trusler, spesielt mot hulladningsstridshoder. Ved anvendelse av passive verneteknologier blir det for det meste oppbygget buleblikkanordninger (tysk: Beulblechanordnungen). For dette forbindes som regel flere tynne, bruddfaste metalliske plater eller blikk med hverandre ved liming eller vulkanisering For behandling av platene eller blikkene før sammenbindingen med hverandre, anvendes generelt mekaniske overflatebehandlingsfremgangsmåter, som enten skal muliggjøre eller forsterke dannelsen av mellommolekylære krefter. I tillegg til disse forbehandlingene påføres så hefteevneforbedrere, såkalte primere, på overflaten til sammenføyingsdelen, som virker som "kjemisk bro". Disse behandlingene må gjennomføres så raskt som mulig etter hverandre, for å unngå en fornyet deaktivering av overflaten. Dette har naturligvis en vesentlig ulempe, da det krever en uavbrutt prosess uten mellomlagring av sammenføyingsdelene, noe som medfører en stor innsats av maskiner og anlegg, og som raskt blir uøkonomisk. En ytterligere stor ulempe ved mekaniske forbehandlingsfremgangsmåter, som for eksempel sandblåsing eller sliping, er at det ved feil prosesstyring (f.eks. for høyt trykk, for liten avstand fra blåsematerialet) kan fremkalles en svekkelse av komponenten. Det vil si at det også i idealtilfellet blir avslitt materiale, blikket blir altså tynnere. Dessuten mister blikket overflatespenningen og kan meget lett bli bølgete. En mulig følge av dette er en forkortet og/eller redusert utmattings-

2 2 fasthet og bøyevekselfasthet for vernekomponenten. Dette fører til en betydelig redusert ballistisk ytelse for verneplatene, da det høye stuketrykket ved inntrengning av hulladningsspissen deformerer metallplatene plastisk, og platene brekker eller sprekker tidligere på grunn av svekkelsen fra den mekaniske forbehandlingen. Derved påføres hulladningsspissen en kort "forstyrrelsestid", den blir ikke så sterkt partikulert, slik at penetreringseffekten nesten ikke svekkes. 1 Formålet som ligger til grunn for oppfinnelsen, er å tilveiebringe en fremgangsmåte for fremstilling av en sandwichstruktur for anvendelse som pansring mot ballistiske prosjektiler, spesielt hulladninger, med de trekkene som er angitt innledningsvis og i innledningen i krav 1, slik at det på sammenføyningsdelene, altså platene eller blikkene, genereres overflatetilstander som tilbyr forutsetninger for optimale hefteegenskaper for lim- eller vulkaniseringssjiktet, også over et lengre tidsrom. Det skal derved oppnås en forbedring av limbarhet og aldringsbestandigheten, samt en konservering av den forbehandlede overflaten, en beskyttelse av limfugen mot inndiffundering av væsker og en korrosjonsbeskyttelse av sammenføyingsdelens overflate Dette formålet oppnås ifølge oppfinnelsen ved trekkene i den karakteriserende delen av patentkrav 1. Fordelaktige videreutviklinger av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er beskrevet i de uselvstendige kravene. En sandwichstruktur fremstilt etter fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er gjenstand for patentkrav 12, og spesielt fordelaktige anvendelsesformer av denne sandwichstrukturen er beskrevet i kravene 13 og 14. En grunntanke bak oppfinnelsen består i anvendelsen av en kjemisk overflatebehandlingsfremgangsmåte for platene eller blikkene som skal forbindes med hverandre, hvor sammenføyingsdelens overflate ikke blir negativt påvirket av dette og hvor den ballistiske verneeffekten dermed blir opprettholdt i fullt omfang. 3 På basis av oppfinnelsen gir det seg følgende ytterligere fordeler: ingen materialvridning på grunn av frigjøring av materialspenninger (bølgedannelse), bedre målnøyaktighet for monteringen, forbedring av limbarhet og aldringsbestandighet,

3 3 konservering av forbehandlede overflater, beskyttelse av limfugen mot inndiffundering av fuktighet, korrosjonsbeskyttelse av sammenføyingsdelens overflate, ingen kontinuerlig fremstillingsprosess nødvendig, mulighet for ubegrenset lagerhold over tid og for materiallagring, mer lønnsom produksjon, intet abrasiv materialtap og ingen komponentsvekkelse, ingen reduksjon av den ballistiske verneeffekten, vernet kan brukes under ekstreme klimaforhold. 1 2 Det har vist seg spesielt fordelaktig at det gjennomføres en sinkfosfatering av overflaten som skal behandles, før KTL-beleggingen (kataforetisk dypplakkering) som blir gjennomført som overflatebehandling. Platene eller blikkene kan på fordelaktig måte underkastes en fysisk overflateforbehandling, for eksempel ved anvendelse av et lavtrykksplasma eller en korona, før overflatebehandlingen. De kan også underkastes en fysisk-kjemisk overflateforbehandling før overflatebehandlingen, for eksempel ved ioneetsing eller flammebehandling. Det har videre vist seg fordelaktig at platene eller blikkene før overflatebehandlingen, i det minste i delområder underkastes en mekanisk overflateforbehandling, for eksempel for forberedelse av sveisesømmer. For å øke korrosjonsbeskyttelsen kan platene eller blikkene i tillegg forsinkes (belegges med sink) eller pulverlakkeres. Videre kan platene eller blikkene underkastes en overflateetterbehandling med en primer eller en hefteevneforbedrer, eller også et elastomerbindemiddel Overflateforbehandlingen og/eller overflatebehandlingen og/eller overflateetterbehandlingen på platene eller blikkene kan gjennomføres på den ene eller begge sider. Videre er det mulig å gjennomføre overflateforbehandlingen og/eller overflatebehandlingen og/eller overflateetterbehandlingen kun i delområder av overflatene på platene eller blikkene.

4 4 Platene som underkastes den ovenfor beskrevne overflatebehandlingen henholdsvis overflateforbehandlingene og/eller overflateetterbehandlingene, forbindes så ved liming eller vulkanisering med hverandre til en sandwichstruktur som både kan anvendes til vern mot hulladninger og generelt for vernekomponenter i passive, reaktive og aktive vern, og den kan også anvendes til vern mot KEprosjektiler (kinetic energy) og til vern mot ETC-prosjektiler (elektrotermisk kanon). Det har vist seg på en spesielt fordelaktig måte at en sandwichstruktur som er oppbygget av plater som er underkastet en overflatebehandling ifølge fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, gir et bedre vern mot hulladninger enn en sandwichstruktur der platene er behandlet på vanlig måte. Dette blir nærmere forklart nedenfor ved hjelp av et utførelseseksempel. 1 Nedenfor blir fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, samt platene som er behandlet ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, og en sandwichstruktur som er opp bygget av disse platene, forklart nærmere ved hjelp av et utførelseseksempel. I tegningene viser: Fig. 1 en metallplate underkastet en overflatebehandling, vist i et sterkt forstør- ret delriss i tverrsnitt; 2 Fig. 2 A, i et skjematisk riss i tverrsnitt, tilstanden til en sandwichstruktur av plater som er forbehandlet ifølge teknikkens stand, når den blir truffet av en hulladning; 30 Fig. 2 B, i en fremstilling analog til fig. 2A, tilstanden til en sandwichstruktur der dens plater er behandlet ifølge fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, når den blir truffet av en hulladning; Fig. 3 A, i et sterkt skjematisert riss i tverrsnitt, et pansringselement oppbygget av flere sandwichstrukturer ifølge fig. 2A, når det blir truffet av en hulladning; 3 Fig. 3 B, i en fremstilling analog til fig. 3A, et pansringselement oppbygget av flere sandwichstrukturer ifølge fig. 2B, når det blir truffet av en hulladning.

5 Fig. 1 viser et sterkt forstørret riss av en metallisk plate eller et blikk 1 i tverrsnitt, som på vanlig måte er utstyrt med et KTL-belegg 3, henholdsvis 3', på begge sider. Før påføringen av dette belegget ble blikket 1 utstyrt med en sinkfosfatering 2, henholdsvis 2'. Blikket 1 kan prinsipielt ha en tykkelse mellom 0,1 mm og 0 mm, mens beleggets 3, henholdsvis 3', tykkelse kan ligge mellom 1 µm og 1 µm. 1 Figurene 2A og 2B viser i en sterkt skjematisert fremstilling en sandwichstrukturs tilstand ved eller like etter at den er truffet av en hulladning, hvor dennes fluktretning er betegnet med S. Sandwichstrukturen ifølge fig. 2A består av en første metallplate 4 og en andre metallplate 6, som ble underkastet en vanlig forbehandling før de ble forbundet med hverandre ved liming eller vulkanisering. Lim- eller vulkaniseringssjiktet er betegnet med. Når sandwichstrukturen blir truffet av hulladningen, blir den penetrert og de to platene 4 og 6 løser seg fra hverandre og fra lim- eller vulkaniseringssjiktet i treffområdet. Ved disse prosessene blir partikkelstrålen fratatt en del av energien sin. Fig 2B viser en sandwichstruktur som likeledes er oppbygget av to metalliske plater eller blikk 4' og 6' som på forhånd ble underkastet den forbehandlingen som er forklart ved hjelp av fig. 1, og som så ble forbundet med hverandre ved hjelp av plast- eller gummisjiktet ' Forsøk og tilsvarende fotografier har vist at platene 4' og 6' i dette tilfellet løfter seg fra hverandre noe forsinket, at mellomsjiktet ' derimot løser seg raskere og at deler av materialet.1' fra mellomsjiktet ' spyles inn i partikkelstrålen fra hulladningen. Dette fører til en sterkere forstyrrelse av denne partikkelstrålen og dermed til en økt virksomhet av sandwichstrukturen. Forskjellen i forstyrrelsen av partikkelstrålen fra en hulladning, avhengig av forbehandlingen av metallpaltene i sandwichstrukturen, kan sees i fig. 3A og 3B, som i en sterkt skjematisert fremstilling viser treffet og penetreringen av en hullladnings partikkelstråle gjennom et pansringselement oppbygget av flere sandwichstrukturer. Figurene viser det prinsipielle forløpet av partikkelstrålens penetrering, registrert ved hjelp av fotografier.

6 6 Panserelementet 7 ifølge fig. 3A er bygget opp av sandwichstrukturer 8 som er tilveiebrakt med spesifiserte avstander fra hverandre og er bygget opp av metallplater 4 og 6 slik de er beskrevet ved hjelp av fig. 2A, og som ble underkastet en vanlig forbehandling. Panserelementet 7' ifølge fig. 3B består av flere sandwichstrukturer 8 som er tilveiebrakt med spesifiserte avstander og er bygget opp av metallplater 4' og 6' og, slik det er beskrevet ved hjelp av fig 2B, ble underkastet en forbehandling slik den er forklart ved hjelp av fig Det kan sees at partikkelstrålen 9 fra en hulladning som treffer fra fluktretningen S trenger tydelig dypere inn i pansringselementet 7 enn det som er tilfellet ved partikkelstrålen 9' fra hulladningen som treffer pansringselementet 7' med fluktretningen S. Det gir seg derfor at det i tillegg til fordelene med den forenklede fremstillingen og de gunstige egenskapene for lagerholdet, oppnås en bedre ballistisk effekt for sandwichstrukturen hvis platene før liming eller vulkanisering underkastes forbehandlingen som er videre forklart ovenfor.

7 7 P a t e n t k r a v 1. Fremgangsmåte for fremstilling av en sandwichstruktur for anvendelse som pansring mot ballistiske prosjektiler, spesielt hulladninger, hvor metalliske plater eller blikk underkastes en overflatebehandling og deretter forbindes med hverandre ved liming eller vulkanisering, k a r a k t e r i s e r t v e d a t det blir gjennomført en kataforetisk dypplakkeringsbelegging som overflatebehandling. 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d a t det gjennomføres en sinkfosfatering før den kataforetiske dypplakkeringsbeleggingen Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, k a r a k t e r i s e r t v e d a t platene eller blikkene underkastes en fysisk overflateforbehandling før over- flatebehandlingen. 4. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 3, k a r a k t e r i s e r t v e d a t platene eller blikkene underkastes en fysisk-kjemisk overflateforbehandling før overflatebehandlingen. 2. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 4, k a r a k t e r i s e r t v e d a t platene eller blikkene i det minste på delområder av overflatene underkastes en mekanisk overflateforbehandling før overflatebehandlingen. 6. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til, k a r a k t e r i s e r t v e d a t platene eller blikkene blir forsinket i tillegg Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til, k a r a k t e r i s e r t v e d a t platene eller blikkene blir pulverlakkert i tillegg Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 7, k a r a k t e r i s e r t v e d a t platene eller blikkene underkastes en overflateetterbehandling med en primer eller hefteevneforbedrer.

8 8 9. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 8, k a r a k t e r i s e r t v e d a t platene eller blikkene underkastes en overflateetterbehandling med et elastomerbindemiddel.. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 9, k a r a k t e r i s e r t v e d a t overflateforbehandlingen og/eller overflatebehandlingen og/eller overflateetterbehandlingen på platene eller blikkene gjennomføres på begge sider. 11. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til, k a r a k t e r i s e r t v e d a t overflatebehandlingen og/eller overflateforbehandlingen og/eller overflateetterbehandlingen kun gjennomføres på delområder av overflaten på platene eller blikkene Sandwichstruktur for anvendelse som pansring mot ballistiske prosjektiler, spesielt hulladninger, som består av metalliske plater eller blikk (1, 1') som er forbundet med hverandre ved liming eller vulkanisering, k a r a k t e r i - s e r t v e d a t platene eller blikkene (1, 1') før limingen eller vulkaniseringen er blitt underkastet en overflatebehandling ifølge ett av kravene 1 til Sandwichstruktur ifølge krav 12, k a r a k t e r i s e r t v e d a t den blir anvendt for vern mot kinetic-energy-prosjektiler Sandwichstruktur ifølge krav 12, k a r a k t e r i s e r t v e d a t den blir anvendt for vern mot elektrotermiske kanonprosjektiler.

9 1

10 2

11 3

12 4