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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Wasserfahrzeug mit einer Schutzvorrichtung
gegen Hohlladungen.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Insbesondere
auf Militär-Wasserfahrzeugen gibt es verschiedene Räume,
die speziell gegen Bedrohungen geschützt werden müssen.
Hierbei handelt es sich insbesondere um sensible Baugruppen zur
Gewährleistung der Funktionssicherheit des Wasserfahrzeugs
wie Munitionskammern, Energieversorgung, Elektronik und dergleichen.
Derartige Räume sind üblicherweise mit Wänden
aus Panzerstahl gebildet. Je nach Konstruktion und Dicke dieser Panzerstahlwände
ist dieser Schutz zum Beispiel gegen kleinkalibrige Geschosse und
in Verbindung mit der vorgelagerten Schiffswand auch gegen KE-Bedrohungen
ausreichend.
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Es
hat sich in jüngster Zeit gezeigt, dass Wasserfahrzeuge
bzw. deren sensible Baugruppen zunehmend auch gegen Hohlladungsbedrohungen geschützt
werden müssen, da Hohlladungsgeschosse auch von Schnellbooten
und dergleichen aus kurzen Distanzen gegen Militär-Wasserfahrzeuge
gerichtet werden können.
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Bei
Schutzvorrichtungen, die gegen Hohlladungsbedrohungen wirksam sind,
unterscheidet man grundsätzlich zwischen zwei Arten: den
passiven und den reaktiven Systemen. Herkömmliche Passivsysteme
haben den Nachteil, dass sie ein zu hohes Gesamtgewicht und einen
zu großen Raumbedarf für einen ausreichenden Schutz
bedingen würden, was insbesondere bei der Anwendung für
Wasserfahrzeuge nachteilig ist.
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Ein
wirkungsvolles Reaktivsystem gegen Hohlladungsbedrohungen ist zum
Beispiel in der
WO 2006/074685
A1 ausführlich beschrieben und unter dem Namen
ERICA
® bekannt. Das ERICA
®-System ist eine hochwirksame reaktive
Schutzvorrichtung geringer Masse mit wenigstens zwei pyrotechnischen
Schichten, die gegenüber der Bedrohungsrichtung geneigt
und auf einem Träger geringer Flächenmasse angeordnet
sind. Die Schutzvorrichtung lässt keine ballistisch wirksamen
Splitter entstehen, ihre Schutzfläche befindet sich über
die gesamte Wirkzeit im dynamischen Gleichgewicht, und ihre Schutzwirkung
wird durch eine höchst effiziente Strahlstörung
einer Hohlladung mit einer größtmöglichen
symmetrischen Störgeschwindigkeit allein durch die freien
Sprengstoffflächen erreicht.
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Die
Anbringung eines Reaktivschutzes an Wasserfahrzeugen ist bisher
nicht bekannt. Außerdem sollte zum Beispiel der genaue
Ort einer sensiblen Baugruppe im Innern eines Militär-Wasserfahrzeugs
nicht durch eine für den Betrachter leicht erkennbare Schutzvorrichtung
verraten werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wirksame Schutzvorrichtung
gegen Hohlladungsbedrohungen für Wasserfahrzeuge bereitzustellen,
welche die oben beim Stand der Technik genannten Nachteile vermeidet.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch ein Wasserfahrzeug mit den Merkmalen
des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Das
Wasserfahrzeug besitzt eine übliche Tragstruktur und einen
zu schützenden Raum, Gegenstand oder dergleichen innerhalb
einer Außenhaut der Tragstruktur. Erfindungsgemäß ist
zwischen der Außenhaut und dem zu schützenden
Raum, Gegenstand oder dergleichen eine Schutzvorrichtung vorgesehen;
die Schutzvorrichtung weist eine Vielzahl von reaktiven Schutzelementen
auf, die derart in einer biegeweichen Trägerkonstruktion
angeordnet sind, dass sie in einem Winkel zur Bedrohungsrichtung
ausgerichtet sind; und die Trägerkonstruktion ist formschlüssig
und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig
mit der Tragstruktur des Wasserfahrzeugs verbunden.
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Das
Wasserfahrzeug ist zum Schutz eines zu schützenden Raumes,
Gegenstandes oder dergleichen mit einer Schutzvorrichtung ausgestattet, die
reaktive Schutzelemente in einer gewinkelten Anordnung zur Bedrohungsrichtung
aufweist, sodass ein wirksamer Schutz gegen Hohlladungsbedrohungen
vorhanden ist. Diese Schutzvorrichtung ist zwischen der Außenhaut
der Tragkonstruktion des Wasserfahrzeugs und dem zu schützenden
Raum, Gegenstand oder dergleichen, d. h. innerhalb des Wasserfahrzeugs
und daher von außen nicht erkennbar, angeordnet. Dem Betrachter
wird daher durch das Anbringen der Schutzvorrichtung kein Hinweis
auf die Position des zu schützenden Raums, Gegenstandes
oder dergleichen gegeben.
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Ferner
sind die reaktiven Schutzelemente der Schutzvorrichtung in einer
biegeweichen Trägerkonstruktion angeordnet, und die Trägerkonstruktion ist
formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig
mit der Tragstruktur des Wasserfahrzeugs verbunden. Auf diese Weise
ist die Schutzvorrichtung einerseits fest mit der Tragkonstruktion
des Wasserfahrzeugs verbunden, versteift aber andererseits durch
ihre biegeweiche Trägerkonstruktion die Tragkonstruktion
des Wasserfahrzeugs nicht. Da die Tragkonstruktion von Wasserfahrzeugen
durch das Schlingern und durch Erschütterungen des Wasserfahrzeugs
starken Belastungen ausgesetzt ist und ständig Schwingungs-,
Dreh- und Torsionsbewegungen ausführt, muss verhindert
werden, dass diese Tragkonstruktion durch das Anbringen der Schutzvorrichtung
versteift und so eine schädliche Kerbwirkung geschaffen
wird. Durch die biegeweiche Trägerkonstruktion der Schutzvorrichtung
wird eine homogene Steifigkeitsverteilung ohne Steifigkeitssprünge geschaffen.
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Da
durch die reaktiven Schutzelemente bei einer Auslösung
durch einen Hohlladungsstrahl, welcher seinerseits bereits durch
das Auftreffen des Gefechtskopfes auf die Außenhaut der
Tragstruktur des Wasserfahrzeugs ausgelöst wird, nur eine
kontrollierte, d. h. begrenzte Menge Sprengstoff detoniert, entsteht
durch die reaktive Schutzvorrichtung nur ein geringer Schaden am
Wasserfahrzeug. Selbstverständlich wird der Fachmann die
einzelnen reaktiven Schutzelemente entsprechend der Umgebung (Stärke
der Außenwand, Abstand zur Tragkonstruktion und zu anderen
Komponenten) geeignet dimensionieren.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die
biegeweiche Trägerkonstruktion eine Vielzahl von Modulen
aus einem elastischen Material (z. B. Gummi) auf, in denen jeweils
ein oder mehrere reaktive Schutzelemente aufgenommen sind. Die reaktiven
Schutzelemente können so in der Art eines Setzkastens in
der Trägerkonstruktion gehalten werden. Die biegeweiche
Trägerkonstruktion enthält ferner biege- und torsionsweiche
Verbindungselemente (z. B. Stangen, Bleche, Stahlseile, Seilfederelemente,
etc.), über die die Module mit der Tragstruktur des Wasserfahrzeugs
verbunden sind.
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Aufgrund
der biegeweichen Trägerkonstruktion der Schutzvorrichtung
kann diese in vorteilhafter Weise der Kontur der Tragstruktur des
Wasserfahrzeugs folgend ausgebildet bzw. angeordnet sein und auch
schockfest ausgebildet und an der Tragstruktur des Wasserfahrzeugs
befestigt sein.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die
Trägerkonstruktion der Schutzvorrichtung an den Spanten
der Außenhaut der Tragstruktur des Wasserfahrzeugs befestigt.
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Um
die Beschädigung bzw. Zerstörung der Außenhaut
des Wasserfahrzeugs beim Detonieren eines reaktiven Schutzelements
der Schutzvorrichtung auf ein zulässiges Maß zu
begrenzen, ist die Schutzvorrichtung vorzugsweise in einem Abstand zur
Außenhaut der Tragstruktur des Wasserfahrzeugs angeordnet.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der Schutzvorrichtung
und dem zu schützenden Raum, Gegenstand oder dergleichen eine
weitere Schutzvorrichtung gegen KE-Bedrohungen vorgesehen, um die
Schutzwirkung für den Raum, Gegenstand oder dergleichen
weiter zu erhöhen.
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Die
oben beschriebene Erfindung eignet sich in vorteilhafter Weise zum
Schutz einer sensiblen Baugruppe zur Gewährleistung der
Funktionssicherheit des Wasserfahrzeugs, wie beispielsweise Kammern
mit explosiven Materialien (Munitionskammer, Torpedoraums), Elektronik,
Energieversorgung, Radar, Kommandozentrale oder dergleichen auf
einem Wasserfahrzeug gegen Hohlladungsbedrohungen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Obige
sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der
nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, nicht-einschränkender
Ausführungsbeispiele unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
besser verständlich. Darin zeigen:
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1 eine
stark vereinfachte Querschnittsansicht eines Wasserfahrzeugs gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
schematische Perspektivansicht eines Teils einer Schutzvorrichtung
für das Wasserfahrzeug von 1;
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3 eine
schematische Perspektivansicht eines größeren
Teils einer Schutzvorrichtung für das Wasserfahrzeug von 1;
und
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4 eine
schematische Perspektivansicht einer Schutzvorrichtung für
das Wasserfahrzeug von 1.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER DERZEIT BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt
zunächst in stark vereinfachter Form den Aufbau eines Wasserfahrzeugs,
insbesondere eines Militär-Wasserfahrzeugs, mit einer innenliegenden
reaktiven Schutzvorrichtung gegen Hohlladungsbedrohungen gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Anhand
der 2 bis 4 wird anschließend
der Aufbau einer solchen Schutzvorrichtung gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel im Detail erläutert.
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Das
Wasserfahrzeug 10 enthält in üblicher Weise
eine Tragstruktur, umfassend eine Außenhaut 12,
einen Kiel 14, ein Deck 16, mehrere Zwischendecks 18 und
mehrere Zwischenwände (nicht dargestellt). Innerhalb der
Außenhaut 12 befindet sich eine sensible Baugruppe
zur Gewährleistung der Funktionssicherheit des Wasserfahrzeugs,
wie beispielsweise Kammern mit explosiven Materialien (Munitionskammer,
Torpedoraums), Elektronik, Energieversorgung, Radar, Kommandozentrale
oder dergleichen 20 als ein zu schützender Raum,
Gegenstand oder dergleichen. Diese sensible Baugruppe 20 ist üblicherweise
mit Wänden 21 aus Panzerstahl versehen, um einen
gewissen Schutz gegen KE-Bedrohungen zu gewährleisten.
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Zwischen
der Außenhaut 12 und der sensiblen Baugruppe 20 ist
eine zusätzliche Schutzvorrichtung 22 vorgesehen,
die reaktive Schutzelemente zum Schutz gegen Hohlladungsbedrohungen
enthält, wie später genauer beschrieben wird.
Wie in 1 angedeutet, sind diese reaktiven Schutzelemente
in einem Winkel gegenüber der erwarteten Bedrohungsrichtung
A (horizontal) bis B (5° Elevation) ausgerichtet. Die Schutzvorrichtung 22 sollte
dabei aufgrund der Beschussrichtung B höher als die sensible
Baugruppe 20 reichen, wie in 1 veranschaulicht.
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Der
Abstand der Schutzvorrichtung 22 zur Tragkonstruktion 12–18,
zur sensiblen Baugruppe 20 und zu anderen Komponenten im
Wasserfahrzeug 10 wird vom Fachmann in Abhängigkeit
von der Konstruktion der Tragstruktur und der detonierenden Sprengstoffmenge
der Schutzvorrichtung 22 geeignet gewählt. Es
muss hierbei insbesondere beachtet werden, dass benachbarte Komponenten
(Leitungen, Rohre, etc.) und die Außenhaut 12 des
Wasserfahrzeugs 10 nicht zu stark beschädigt bzw.
zerstört werden, sodass die Funktionstüchtigkeit
des Wasserfahrzeugs 10 aufrechterhalten werden kann. Möglicherweise
kann die Schutzvorrichtung 22 mit einer Pufferung zum Beispiel
aus Gummi versehen werden, sodass die erforderlichen Abstände
reduziert werden können.
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Der
Aufbau einer bevorzugten Ausführungsform einer Schutzvorrichtung 22 wird
nun unter Bezug auf 2 bis 4 näher
erläutert.
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Die
Schutzvorrichtung
22 enthält eine Vielzahl von
reaktiven Schutzelementen
24, die jeweils in einem Modul
26 aus
einem elastischen Material aufgenommen sind. Als reaktive Schutzelemente
24 sind
insbesondere Schutzelemente des so genannten ERICA
®-Systems
geeignet, wie es zum Beispiel in der
WO 2006/074685 A1 ausführlich
beschrieben ist. Für die erfindungsgemäße
Schutzvorrichtung
22 können aber selbstverständlich
auch beliebige andere reaktive Schutzelemente eingesetzt werden.
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Die
reaktiven Schutzelemente 24 sind in der Art eines Setzkastens
in den elastischen Modulen 26 aufgenommen, die nebeneinander
angeordnet sind. Als Materialien für die elastischen Module 26 sind zum
Beispiel Gummi, PE und dergleichen geeignet. Je nach der gewünschten
Menge Sprengstoff und damit auch der Größe der
reaktiven Schutzelemente 24 sind die Module 26 natürlich
in beliebigen und variablen Größen herstellbar.
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Durch
die Aufnahme der reaktiven Schutzelemente 24 in den elastischen
Modulen 26 wird eine gegenüber der Tragstruktur 12–18 des
Wasserfahrzeugs biegeweiche Trägerkonstruktion mit einer
homogenen Steifigkeitsverteilung gebildet. Aufgrund dieser biegeweichen
Trägerkonstruktion wird bei einer Befestigung der Schutzvorrichtung 22 an
der Tragstruktur 12–18 des Wasserfahrzeugs 10 diese nicht
versteift, sodass deren erforderliche Elastizität bzw.
Flexibilität erhalten bleibt.
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Wie
insbesondere in 3 erkennbar, sind die einzelnen
Module 26 und damit auch die reaktiven Schutzelemente 24 in
vertikaler Richtung alternierend in 45° Winkeln ausgerichtet.
Hierdurch ist gewährleistet, dass die reaktiven Schutzelemente 24 immer
in einem Winkel zu der erwarteten Bedrohungsrichtung A, B ausgerichtet
sind, um ihre Funktionsweise und Effektivität zu sichern.
Die gewinkelte Anordnung der Module 26 wird durch Wangen 28 aus Metall
erreicht, die zwar die gewinkelte Ausrichtung der Module gewährleisten,
aber andererseits die Schutzvorrichtung 22 insgesamt nicht
versteifen.
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Zur
Befestigung der Schutzvorrichtung 22 an der Tragstruktur 12–18 des
Wasserfahrzeugs 10, zum Beispiel an den Spanten der Außenhaut 12,
sind vertikale und/oder horizontale Verbindungselemente 30, 32 vorgesehen,
wie in 4 dargestellt. Diese Verbindungselemente 30, 32 sind
beispielsweise als Metallstangen, Bleche, Stahlseile, Seilfederelemente und
dergleichen ausgebildet, die ausreichend biege- und torsionsweich
sind, damit die Schutzvorrichtung 22 durch diese Verbindungselemente 30, 32 nicht versteift
wird. Über diese Verbindungselemente 30, 32 werden
die Module 26 mit den darin aufgenommenen reaktiven Schutzelementen 24 formschlüssig und/oder
kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig an der
Trag struktur des Wasserfahrzeugs 10 befestigt. Dabei sind
die Module 26 bzw. die reaktiven Schutzelemente 24 vorzugsweise
der Bedrohungsseite, d. h. der Außenhaut 12, zugewandt
ausgerichtet.
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Die
Module 26, die Wangen 28 und die Verbindungselemente 30, 32 bilden
die insgesamt gegenüber der Tragstruktur 12–18 des
Wasserfahrzeugs 10 biegeweiche Trägerkonstruktion 26–32 der Schutzvorrichtung 22.
Der Aufbau dieser biegeweichen Trägerkonstruktion 26–32 erlaubt
außerdem in vorteilhafter Weise eine der Kontur der Tragstruktur 12–18 des
Wasserfahrzeugs 10 (insbesondere die Außenhaut 12 des
Wasserfahrzeugs 10 verläuft nie geradlinig) folgende
Ausbildung und Anordnung der Schutzvorrichtung 22 sowie
eine schockfeste (Schiffschock) Ausbildung und Befestigung der Schutzvorrichtung 22.
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Der
Vorteil der Schutzvorrichtung 22 liegt insbesondere in
ihrer Konstruktion der Art, dass sie keinen Einfluss auf die Tragstruktur 12–18 des
Wasserfahrzeugs 10 hat, sodass die Schwingungs-, Dreh- und
Torsionsbewegungen der Tragstruktur 12–18 nicht
eingeschränkt werden. Durch die innenliegende Anordnung
der Schutzvorrichtung 22 wird außerdem die Position
der zu schützenden sensiblen Baugruppe 20 geheimgehalten.
Weiter ermöglicht der modulare Aufbau der obigen Schutzvorrichtung 22 eine einfache
Montage und Reparatur der Schutzvorrichtung 22.
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Um
die Schutzwirkung für die sensible Baugruppe 20 zu
erhöhen, kann zusätzlich zur reaktiven Schutzvorrichtung 22 des
obigen Aufbaus eine weitere Schutzvorrichtung gegen KE-Bedrohungen
(nicht dargestellt) zwischen der Schutzvorrichtung 22 und dem
zu schützenden Raum, Gegenstand oder dergleichen 20 angebracht
werden.
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Die
vorliegende Erfindung wurde vorstehend anhand eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
erläutert. Es ist aber selbstverständlich, dass
der Fachmann zahlreiche Abwandlungen und Modifikationen daran vornehmen
kann, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen, wie er durch
die anhängenden Ansprüche definiert ist.
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Zum
Beispiel sind die reaktiven Schutzelemente 24 im obigen
Ausführungsbeispiel in einem Winkel von 45° zur
Vertikalen in der Trägerkonstruktion 26–32 der
Schutzvorrichtung gehalten. Zum Einrichten des Winkels der reaktiven
Schutzelemente 24 zur Bedrohungsrichtung A, B ist es in
Abhängigkeit von der Anordnungsposition alternativ auch
möglich, die reaktiven Schutzelemente 24 gerade
in der Schutzvorrichtung 22 anzuordnen und die Schutzvorrichtung 22 insgesamt
in einem Winkel zur Bedrohungsrichtung A, B auszurichten.
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In
dem obigen Ausführungsbeispiel der 2 bis 4 ist
die Schutzvorrichtung 22 über die als torsions-
und biegeweiche Stangen ausgebildeten Verbindungselemente 30, 32 an
der Tragstruktur 12–18 des Wasserfahrzeugs 10 befestigt.
Selbstverständlich können zu diesem Zweck auch
andere Verbindungselemente eingesetzt werden.
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Beispielsweise
können die Module 26 über Stahlseile
und dergleichen zwischen zwei Elementen (z. B. Boden und Decke eines
Raums) der Tragstruktur 12–18 verspannt
werden. Ebenso ist eine Lagerung der Schutzvorrichtung 22 über
nachgiebige Kissenelemente als Teil der biegeweichen Trägerkonstruktion
denkbar.
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- 10
- Wasserfahrzeug
- 12
- Außenhaut
- 14
- Kiel
- 16
- Deck
- 18
- Zwischendeck
- 20
- sensible
Baugruppe
- 21
- Wand
der Munitionskammer
- 22
- Schutzvorrichtung
- 24
- reaktives
Schutzelement
- 26
- elastisches
Modul
- 28
- Wange
- 30
- vertikaler
Träger
- 32
- horizontaler
Träger
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2006/074685
A1 [0005, 0029]