Bewegungshemmnis

Abstract

 Es wird ein Bewegungshemmnis (10) mit mindestens einem Einzelelement (12) beschrieben, das federnd von einem kleinvolumigen Lagerzustand in einen großvolumigen Aktivzustand verstellbar ist. Das/jedes Einzelelement (12) ist von miteinander verbundenen Randkantenelementen (14) gebildet. Das mindestens eine Einzelelement (12) weist zu seiner federnden Verstellung vom kleinvolumigen Lagerzustand in den großvolumigen Aktivzustand Federelemente (18) auf, die mit den Randkantenelementen (14) verbunden sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Bewegungshemmnis gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

[0002] Ein solches Bewegungshemmnis ist aus der DE 101 57 572 A1 bekannt. Dieses bekannte Bewegungshemmnis, das bspw. zum Objektschutz oder zu Markierungszwecken vorgesehen sein kann, besteht aus einem elastischen Mikrodraht geringer Reißfestigkeit. Aus dem Mikrodraht wird ein kompaktierter Drahtkörper gebildet, der mechanische Formänderungsenergie speichert. Der kompaktierte Drahtkörper ist unter Ausnutzung gespeicherter Formänderungsenergie expandierbar, wobei das durch den expandierten Drahtkörper abgegrenzte Volumen die Gestalt eines dreidimensionalen geometrischen Körpers hat.

[0003] Dieses bekannte Bewegungshemmnis weist den Mangel auf, dass die notwendigen räumlichen, d.h. dreidimensionalen Verbindungen der die Randkantenelemente bildenden Mikrodrahtabschnitte miteinander definierte feste Winkel einschließen, was entweder zu einer eingeschränkten Verdichtbarkeit, das heißt Kompaktierung, des jeweiligen Hemmnisses oder zu einem Abknicken der Mikrodrähte insbesondere im Bereich der Verbindungen führt.

[0004] In Kenntnis dieser Gegebenheiten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Bewegungshemmnis der eingangs genannten Art zu schaffen, das leistungsgesteigert ist, d.h. das sehr kleinvolumig packbar ist, wobei außerdem die Verbindungen der Randkantenelemente reißfester als die Randkantenelemente selbst sind.

[0005] Diese Aufgabe wird bei einem Bewegungshemmnis der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichenteiles des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Aus- bzw. Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Bewegungshemmnisses sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

[0006] Das erfindungsgemäße Bewegungshemmnis weist Randkantenelemente auf, die von Mikrodrähten, Fasern oder Faserbündeln, sogenannten Rowings, gebildet sein können. Die Mikrodrähte, Fasern oder Faserbündel können aus Metallen, Metalllegierungen, Gläsern, Keramiken, Polymerwerkstoffen, Kohlenstoff oder dergleichen bestehen. Die Randkantenelemente werden zu mindestens einem Einzelelement der jeweils gewünschten Maschenweite bzw. Elementgröße verbunden, indem sie an einigen oder allen Ecken oder Kreuzungspunkten miteinander fest verbunden werden. Diese Verbindungen erfolgen beispielsweise mittels eines Klebers.

[0007] Die federnde Verstellung des mindestens einen Einzelelementes vom kleinvolumigen Pack- bzw. Lagerzustand in den großvolumigen Aktivzustand, d.h. das Aufrichten und Ausdehnen des Bewegungshemmnisses erfolgt durch die Federelemente, die an den Ecken oder im Bereich der Randkantenelemente befestigt sind. Bei den Federelementen kann es sich einfach um Drahtstücke handeln, bevorzugt handelt es sich um Federdrahtsegmente. Dabei werden feste Verbindungen zwischen den Federelementen maximal in einer Ebene, d.h. zweidimensional hergestellt. Hierdurch wird erreicht, dass die erfindungsgemäßen Bewegungshemmnisse ohne Knicken der Federelemente maximal verdichtet werden können und somit einen sehr kleinvolumigen Pack- bzw. Lagerzustand einnehmen können. Beispielsweise können erfindungsgemäße Bewegungshemmnisse in eine Ebene flachgedrückt und in diesem flachgedrückten Zustand auf einen Rollen- oder Spulenkern aufgewickelt werden.

[0008] Weitere Einzelheiten, erfindungsgemäße Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch verdeutlichten Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Bewegungshemmnisses in Verbindung mit Dimensionierungsgesichtspunkten derselben.

Es zeigen:

[0009] 

Figur 1

eine erste Ausbildung des Bewegungshemmnisses im großvolumigen Aktivzustand,

Figur 2

eine der Figur 1 ähnliche räumliche Darstellung einer zweiten Ausbildung des Bewegungshemmnisses im großvolumigen Aktivzustand,

Figur 3

eine räumliche Darstellung eines eine Vielzahl Einzelelemente aufweisenden wall- bzw. mauerartigen Großhindernisses, und

Figur 4

benachbarte Einzelelemente des Großhindernisses gemäß Figur 3 insbesondere zur Verdeutlichung der Federelemente der Einzelelemente.

[0010] Figur 1 zeigt ein Bewegungshemmnis 10, das als Einzelelement 12 ausgebildet ist, das federnd von einem kleinvolumigen Lagerzustand in einen großvolumigen Aktivzustand verstellbar ist. Dieser großvolumige Aktivzustand ist in Figur 1 perspektivisch dargestellt. Das Einzelelement 12 weist Randkantenelemente 14 auf, die miteinander beispielsweise mittels hochfester Klebeverbindungen 16 verbunden sind.

[0011] Im großvolumigen Aktivzustand bilden die Randkantenelemente 14 mit den Klebeverbindungen 16 einen Quader.

[0012] Zur Verstellung des Einzelelementes 12 vom kleinvolumigen Lagerzustand in den großvolumigen quaderförmigen Aktivzustand weist das Einzelelement 12 Federelemente 18 auf, die mit den Randkantenelementen 14 verbunden sind.

[0013] Bei dem in Figur 1 gezeichneten Ausführungsbeispiel besitzt das Einzelelement 12 beispielsweise ein Volumen von 1 dm³. Bei einem solchen relativ kleinvolumigen Einzelelement 12 erstrecken sich die Federelemente 18 zwischen den Klebeverbindungen 16 in den Raumdiagonalen. Bei einem solchen relativ kleinvolumigen Einzelelement 12 ist im Kreuzungspunkt der raumdiagonalen Federelemente 18 keine Fixierung vorhanden, sondern die Federelemente 18 verlaufen hier zueinander benachbart, ohne im Raummittelpunkt miteinander verbunden zu sein.

[0014] Figur 2 zeigt in einer der Figur 1 ähnlichen räumlichen Darstellung ein von einem Einzelelement 12 gebildetes Bewegungshindernis 10, bei dem die Randkantenelemente 14 im großvolumigen Aktivzustand einen Quader bilden. Bei diesem Einzelelement 12, das im Aktivzustand beispielsweise ein Volumen zwischen 30 und 50 dm³ besitzt, erstrecken sich die Federelemente 18 nicht in den Raumdiagonalen sondern in den Flächendiagonalen des Mantels des Quaders.

[0015] Im Vergleich mit der Ausbildung gemäß Figur 1 weist das Ausführungsbeispiel des Einzelelementes 12 gemäß Figur 2 eine größere Anzahl Federelemente 18 auf, wodurch eine stärkere Federwirkung erreicht wird.

[0016] Einzelelemente gemäß den Figuren 1 oder 2 können beispielsweise verwendet werden, um Treppenhäuser, Hausflure, Räume oder dergleichen "zuzuschütten" und zu blockieren. Demgegenüber verdeutlicht die Figur 3 in einer räumlichen Darstellung eine Bewegungshemmnis 10 mit einer Anzahl miteinander zu einem wall- oder mauerartigen Großhindernis nebeneinander und übereinander verbundenen Einzelelementen 12, die in Figur 3 im großvolumigen Aktivzustand gezeichnet sind. Mit einem solchen Großhindernis können Volumina von mehreren 100 m³ realisiert werden, um beispielsweise Straßensperren, Schutzmauern um Plätze oder um gefährdete Anlagen usw. zu realisieren. Auch solche Großhindernisse können im Lagerzustand kleinvolumig zusammengedrückt, zusammengefaltet oder zusammengerollt werden, so dass sie im gepackten inaktiven Lagerzustand nur einen geringen Raumbedarf besitzen.

[0017] Da die zweckmäßigerweise von vorzugsweise federelastischen Drahtsegmenten 20 gebildeten Federelemente 18 mit zunehmender Dicke, d.h. mit zunehmenden Drahtdurchmesser, zur Bildung von bleibenden Knicken durch plastische Verformung neigen, und Verbindungspunkte von mehr als zwei Drahtsegmenten 20, die nicht in einer Ebene liegen, überhaupt nicht knickfrei komprimierbar sind, sind also bei der Ausbildung des Einzelelementes 12 gemäß Figur 1 die Drahtsegmente 20 im Zentrum des Quaders nicht miteinander verbunden, auch wenn das aus Steifigkeitsgründen an sich wünschenswert wäre. Bei der Ausbildung gemäß Figur 2 resultiert hieraus, dass an den Ecken des Quaders maximal zwei Federelemente 18 miteinander verbundensind. Es können folglich maximal vier und nicht alle sechs Seiten des Quaders mit Hilfe flächendiagonaler Drahtsegmente 20 aufgespannt werden. Für das Großhindernis gemäß Figur 3 ergibt sich aus dem Obigen, dass die vier außenseitigen bzw. die acht innenseitigen, an einer Quaderecke zu verbindenden Drahtsegmente 20 im jeweiligen Verbindungspunkt parallel gelegt werden. Daraus resultieren viertelkreisförmige Drahtsegmente 20 in den Einzelelementen 12, wie aus Figur 4 ersichtlich ist.

[0018] Bei Einzelelementen 12 gemäß Figur 1 oder gemäß Figur 2 sind zum Aufspannen der gewünschten quaderförmigen Form stets eine entsprechende Anzahl Federelemente 18 erforderlich. Der Aufbau derartiger Einzelelemente 12 ist unkritisch. Es ist jedoch die Größe der Einzelelemente 12, die gewünschte Schütthöhe und die Drahtstärke der Federelemente 18 derartig zu dimensionieren, dass sich die Einzelelemente 12 mit ausreichender Sicherheit vom kleinvolumigen Lagerzustand in den großvolumigen Aktivzustand entfalten. Bei großen Hindernissen aus einer Vielzahl von Elementen 12 gemäß Figur 3 reicht bei passender Dimensionierung unter Umständen ein Federelement 18 pro Einzelelement 12 aus, wie oben in Verbindung mit Figur 4 ausgeführt worden ist.

[0019] Der Kraftbeitrag eines viertelkreisförmigen Drahtsegmentes 20 (siehe Figur 4) beim Entfalten bzw. beim Zusammendrücken ist zwar nicht analytisch berechenbar, aber hier führt eine Finite-Elemente-Berechnung weiter, die darauf basiert, die Kraft F als Funktion des Weges S zu berechnen

[0020] Denn obwohl ein rein elastisches Problem zu behandeln ist, muss wegen der relativ großen auftretenden Verschiebungen eine nichtlineare Rechnung durchgeführt werden. Die Finite-Elemente-Berechnung ergibt beispielsweise, dass pro Drahtsegment 20 mit einem Drahtdurchmesser d = 0,1 mm bei einer Wegstrecke S = 100 mm ein maximaler Beitrag zur Aufstellkraft von 5 x 10^-4 N entsteht. Eine Abschätzung mit diesem Betrag der Aufstellkraft ergibt, dass mit einer solchen Aufstellkraft keine Hindernisse herstellbar sind, die sich mit ausreichender Sicherheit selbst entfalten. Aus diesem Grunde wird das Drahtsegment 20 beispielsweise mit einem Faktor 5 elastisch vorgespannt. Der daraus resultierende Kraftverlauf F ist dann zum Aufrichten von Hindernissen ausreichend.

[0021] Mit den oben beschriebenen Randbedingungen ist eine Parameterwert-Abschätzung für ein Großhindernis, wie es beispielsweise in Figur 3 dargestellt ist, möglich. Dabei werden in Abhängigkeit vom Durchmesser von federnden Drahtsegmenten 20 die Elementgrößen der Einzelelemente 12, das Gesamtgewicht eines Großhindernisses z.B. mit einem Aktivvolumen von 200 m³, dessen Packvolumen und der Expansionsfaktor beim Entfalten berechnet. Die bei den Berechnungen durchgeführten Parameter-Variationen sind die Anzahl der Federelemente 18 pro Einzelelement 12, der Vorspannfaktor der Drahtsegmente 20, sowie die Gesamthöhe des gewünschten Hindernisses. Die aufspannbare Größe der Einzelelemente 12 steigt mit zunehmendem Drahtdurchmesser an. In der Praxis anzuwendende Parameter liegen für Elementgrößen zwischen ca. 75 mm und 200 mm bei Drahtdurchmessern zwischen ca. 0,15 mm und 0,6 mm liegen. Eine Erhöhung der Vorspannung der Drahtsegmente 20 lässt ebenso größere Einzelelemente 12 zu, wie eine geringere aufzuspannende Gesamthöhe des Großhindernisses. Eine Vergrößerung der Anzahl Drahtelemente 20 besitzt kaum einen Einfluss, weil damit auch ein größeres Gesamtgewicht aufgespannt werdenmüßte.

[0022] Man kann zeigen, dass Großhindernisse mit nur einem Drahtsegment 20 pro Einzelelement 12 entsprechend leichter gewichtig gebaut werden können. Eine Erhöhung der Vorspannkraft der Drahtsegmente 20 führt ebenso zu einem geringeren Gesamtgewicht, wie eine kleinere Maximalhöhe. Großhindernisse mit einem Drahtsegment 20 pro Einzelelement (siehe Figur 4) zeigen ein Gewichtsminimum bei einem Drahtdurchmesser von ca. 0,35 mm - und damit einer Einzelelementgröße um 100 mm bei einer fünffachen Vorspannung bzw. um 130 mm bei einer zehnfachen Vorspannung bei einer Höhe von 2 m.

[0023] Aus dem Obigen ergibt sich beispielsweise eine Gewichtsoptimierung des Großhindernisses mit einem Vorspannfaktor 10, einem Drahtdurchmesser von 0,35 mm, einer Elementgröße von 165 mm und einer Höhe von 1 m. Das solchermaßen dimensionierte Großhindernis würde bei 200 m³ Volumen ca. 26 kg wiegen. Das entspricht 130 g pro m³. Das Packvolumen des Großhindernisses beträgt dabei gemäß ca. 23 dm³. Der Expansionsfaktor des Großhindernisses vom gepackten, d.h. inaktiven Lagerzustand in den entfalteten, d.h. großvolumigen Aktivzustand würde für ein derartiges Realisierungsbeispiel also bei 9000 liegen.

[0024] Aus dem Obigen folgt, dass Bewegungshemmnisse bspw. aus Mikrofasern, die durch elastische Drahtsegmente aufspannbar sind, realisierbar sind. Diese Bewegungshemmnisse können so ausgelegt werden, dass sie sich selbst aus dem inaktiven gepackten Zustand aufrichten.

[0025] Erfindungsgemäße Bewegungshemmnisse aus Mikrofasern mit Drahtsegmenten sind bspw. Hindernisse für Personen und leichte Fahrzeuge, wobei hochfeste Fasern zur Anwendung kommen können. Diese werden in Netzwerken angeordnet und an ausgewählten Verbindungspunkten beispielsweise mittels Klebstoffen festverbunden.

[0026] Die Verbringung von gepackten Einzelelementen, wie sie in den Figuren 1 und 2 dargestellt sind, kann beispielsweise durch Ausstoßen aus Dosen oder Fässern erfolgen. Dieses Ausstoßen kann pyrotechnisch unterstützt sein. Die Hindernisse können auch als Wirkteil eines nichtlethalen Geschosses über größere Entfernungen verbracht werden. Das kann mit Hilfe eines entfernungsbegrenzenden Werfers geschehen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, erfindungsgemäße Hemmnisse in ein geschlossenes Gebäude bzw. in einen geschlossenen Raum einzubringen. Das kann beispielsweise nach dem Prinzip "Bunkerfaust" geschehen, wobei eine Vorhohlladung in die Außenwand eine Öffnung freisprengt, durch die die Nachschussladung, die die zu verbringenden Bewegungshemmnisse enthält, in den Raum gelangt und diese dort ausstößt.

[0027] Ausgedehnte, d.h. wall- bzw. mauerartige Großhindernisse können von Personen oder Fahrzeugen durch Abrollen von einem Rollen- oder Spulenkern ausgelegt werden. Für die Verbringung solcher Großhindernisse kann auch ein selbstfahrender Roboter zur Anwendung gelangen.

[0028] Schüttungen von Einzelelementen, wie sie in den Figuren 1 und 2 gezeichnet sind, sind beispielsweise zum Festsetzen von Personen in Gebäuden oder Räumen bzw. zum Blockieren von Räumen, Fluren, Fluchtwegen oder dergleichen geeignet. Eine Verstärkung der Hemmwirkung ist denkbar, wenn die Einzelelemente einer "Ladung" durch längere Faserstücke miteinander fest verbunden sind. Die Anwendung solcher Schüttungen von Einzelelementen kann passiv derartig erfolgen, dass bestimmte Räume bzw. Raumbereiche blockiert werden. Es ist jedoch auch denkbar, einzelne Personen oder Personengruppen mit solchen sich im Flug nach dem Ausstoß aus einem Träger, Werfer oder Trägergeschoss entfaltenden Hemmnissen zu bewerfen, so dass diese in aktiver Weise zu einer Verstrickung der Personen oder Personengruppen in den Fasern führen. Desgleichen ist ein Einsatz in Form einer "nichtlethalen Mine" realisierbar, die bei Annäherung oder Berührung durch eine Person Bewegungshemmnisse ausstößt. Großhindernisse können beispielsweise ausgelegt werden, um bei gewalttätigen Demonstrationen Straßen oder Plätze zu sperren oder um Objekte oder Personengruppen zu schützen. Mit den Hemmnissen können Straßen und Wege für Personen und leichte Fahrzeuge wie Fahrräder, Motorräder oder dergleichen gesperrt werden. Ferner ist es möglich, Wasserstraßen und Hafeneinfahrten für Schiffe unpassierbar zu machen, weil sich geeignete Faserhemmnisse beispielsweise in die Schiffsschrauben wickeln und den Antrieb blockieren.

Bezugsziffernliste

[0029] 

10

Bewegungshemmnis

12

Einzelelement (von 10)

14

Randkantenelemente (von 12)

16

Klebeverbindungen (für 14)

18

Federelemente (von 12)

20

Drahtsegment (von 18)

Ansprüche

1. Bewegungshemmnis mit mindestens einem Einzelelement (12), das federnd von einem kleinvolumigen Lagerzustand in einen großvolumigen Aktivzustand aufstellbar ist, wobei das/jedes Einzelelement (12) von miteinander verbundenen Randkantenelementen (14) gebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das mindestens eine Einzelelement (12) zu seiner federnden Aufstellung vom kleinvolumigen Lagerzustand in den großvolumigen Aktivzustand Federelemente (18) aufweist, die mit den Randkantenelementen (14) verbunden sind.

2. Bewegungshemmnis nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Randkantenelemente (14) des mindestens einen Einzelelementes (12) im großvolumigen Aktivzustand einen Quader bilden, und dass die Federelemente (18) sich diagonal zwischen den Ecken des Quaders erstrecken und mit diesem verbunden sind.

3. Bewegungshemmnis nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Federelemente (18) sich in den Raumdiagonalen des Quaders erstrecken.

4. Bewegungshemmnis nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Federelemente (18) sich in den Flächendiagonalen des Mantels des Quaders erstrecken.

5. Bewegungshemmnis nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Randkantenelemente (14) von Mikrodrähten, Fasern oder Faserbündeln gebildet sind.

6. Bewegungshemmnis nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Randkantenelemente (14) verbrennbar oder verrottbar sind.

7. Bewegungshemmnis nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Federelemente (18) Drahtsegmente (20)enthalten.

8. Bewegungshemmnis nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Drahtsegmente (20) von hochfesten Federstahldrähten gebildet sind.

9. Bewegungshemmnis nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das mindestens eine Einzelelement (12) oder eine Anzahl miteinander zu einem wall- oder mauerartigen Großhindernis nebenund/oder übereinander angeordnete Einzelelemente (12) im Lagerzustand kleinvolumig, federnd in einer Verpackung zusammengedrückt, zusammengefaltet oder zusammengerollt sind.

10. Bewegungshemmnis nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass Einzelelemente (12), pyrotechnisch unterstützt, aus dosen- oder fassartigen Verpackungen ausstoßbar sind.

11. Bewegungshemmnis nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass Einzelelemente (12) als Wirkteil nichtlethaler Geschosse mittels eines entfernungsbegrenzenden Werfers über größere Entfernungen verbringbar sind.

12. Bewegungshemmnis nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass Einzelelemente (12) nach Art einer Bunkerfaust verbracht werden, wobei die Nachschussladung die Einzelelemente (12) enthält.

13. Bewegungshemmnis nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Großhindernis aus einer Anzahl Einzelelemente (12) auf einen Rollen- oder Spulkern aufgewickelt ist.

Zeichnung