HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wasserfahrzeug mit einer Schutzvorrichtung
gegen Hohlladungen.
Beschreibung des Standes der Technik
[0002] 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.
[0003] 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.
[0004] 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.
[0005] 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.
[0006] 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.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wirksame Schutzvorrichtung gegen Hohlladungsbedrohungen
für Wasserfahrzeuge bereitzustellen, welche die oben beim Stand der Technik genannten
Nachteile vermeidet.
[0008] Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Wasserfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs
1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand
der abhängigen Ansprüche.
[0009] 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.
[0010] 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.
[0011] 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.
[0012] 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.
[0013] 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.
[0014] 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.
[0015] In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Trägerkonstruktion der
Schutzvorrichtung an den Spanten der Außenhaut der Tragstruktur des Wasserfahrzeugs
befestigt.
[0016] 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.
[0017] 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.
[0018] 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.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
[0019] 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:
- Fig.1
- eine stark vereinfachte Querschnittsansicht eines Wasserfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 2
- eine schematische Perspektivansicht eines Teils einer Schutzvorrichtung für das Wasserfahrzeug
von Fig. 1;
- Fig. 3
- eine schematische Perspektivansicht eines größeren Teils einer Schutzvorrichtung für
das Wasserfahrzeug von Fig. 1; und
- Fig. 4
- eine schematische Perspektivansicht einer Schutzvorrichtung für das Wasserfahrzeug
von Fig. 1.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER DERZEIT BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
[0020] Fig. 1 zeigt zunächst in stark vereinfachter Form den Aufbau eines Wasserfahrzeugs,
insbesondere eines Militär-Wasserfahrzeugs, mit einer innen liegenden reaktiven Schutzvorrichtung
gegen Hohlladungsbedrohungen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Anhand der Fig. 2 bis 4 wird anschließend der Aufbau einer solchen Schutzvorrichtung
gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel im Detail erläutert.
[0021] 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.
[0022] 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 Fig. 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 Fig. 1 veranschaulicht.
[0023] 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.
[0024] Der Aufbau einer bevorzugten Ausführungsform einer Schutzvorrichtung 22 wird nun
unter Bezug auf Fig. 2 bis 4 näher erläutert.
[0025] 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.
[0026] 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.
[0027] 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.
[0028] Wie insbesondere in Fig. 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.
[0029] 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 Fig. 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 Tragstruktur des Wasserfahrzeugs 10 befestigt. Dabei sind die Module 26 bzw.
die reaktiven Schutzelemente 24 vorzugsweise der Bedrohungsseite, d.h. der Außenhaut
12, zugewandt ausgerichtet.
[0030] 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.
[0031] 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 innen liegende Anordnung der Schutzvorrichtung 22
wird außerdem die Position der zu schützenden sensiblen Baugruppe 20 geheim gehalten.
Weiter ermöglicht der modulare Aufbau der obigen Schutzvorrichtung 22 eine einfache
Montage und Reparatur der Schutzvorrichtung 22.
[0032] 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.
[0033] 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.
[0034] 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.
[0035] In dem obigen Ausführungsbeispiel der Fig. 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. 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.
BEZUGSZIFFERNLISTE
[0036]
- 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
1. Wasserfahrzeug (10) mit einer Tragstruktur (12-18) und einem zu schützenden Raum,
Gegenstand oder dergleichen (20) innerhalb einer Außenhaut (12) der Tragstruktur (12-18),
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen der Außenhaut (12) und dem zu schützenden Raum, Gegenstand oder dergleichen
(20) eine Schutzvorrichtung (22) vorgesehen ist;
dass die Schutzvorrichtung (22) eine Vielzahl von reaktiven Schutzelementen (24) aufweist,
die derart in einer biegeweichen Trägerkonstruktion (26-32) angeordnet sind, dass
sie in einem Winkel zur Bedrohungsrichtung (A, B) ausgerichtet sind; und
dass die Trägerkonstruktion (26-30) formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig
mit der Tragstruktur (12-18) des Wasserfahrzeugs (10) verbunden ist.
2. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1, bei welchem die biegeweiche Trägerkonstruktion (26-32)
eine Vielzahl von Modulen (26) aus einem elastischen Material aufweist, in denen jeweils
ein oder mehrere reaktive Schutzelemente (24) aufgenommen sind.
3. Wasserfahrzeug nach Anspruch 2, bei welchem die biegeweiche Trägerkonstruktion (26-32)
biege- und torsionsweiche Verbindungselemente (30, 32) aufweist, über die die Module
(26) mit der Tragstruktur (12-18) des Wasserfahrzeugs (10) verbunden sind.
4. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem die Schutzvorrichtung
(22) der Kontur der Tragstruktur (12-18) des Wasserfahrzeugs (10) folgend ausgebildet
bzw. angeordnet ist.
5. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem die Schutzvorrichtung
(22) schockfest ausgebildet und an der Tragstruktur (12-18) des Wasserfahrzeugs (10)
befestigt ist.
6. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem die Trägerkonstruktion
(26-32) der Schutzvorrichtung (22) an den Spanten der Außenhaut (12) der Tragstruktur
(12-18) des Wasserfahrzeugs (10) befestigt ist.
7. Wasserfahrzeug nach Anspruch 6, bei welchem die Schutzvorrichtung (22) in einem Abstand
zur Außenhaut (12) der Tragstruktur (12-18) des Wasserfahrzeugs (10) angeordnet ist.
8. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem zwischen der Schutzvorrichtung
(22) und dem zu schützenden Raum, Gegenstand oder dergleichen (20) eine weitere Schutzvorrichtung
gegen KE-Bedrohungen vorgesehen ist.
9. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem der zu schützende Raum,
Gegenstand oder dergleichen (20) eine sensible Baugruppe zur Gewährleistung der Funktionssicherheit
des Wasserfahrzeugs ist.