Die folgende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Energieabsorption, sowie ein System zur Energieabsorption mittels wenigstens einer der vorhergenannten Vorrichtungen.
Die Anforderungen an einen Minenschutz eines insbesondere wehrtechnischen Fahrzeugs nehmen immer mehr an Bedeutung zu. Auch ältere Fahrzeuge werden mit immer höherem Minenschutz ausgestattet, welcher die Fahrzeuge schwer macht. Auch die Bodenfreiheit wird geringer.
Somit ist die vorliegende Erfindung insbesondere bei wehrtechnischen Fahrzeugen einzusetzen. Die Energie, die hierbei absorbiert werden soll, ist die Druckwelle einer explodierenden Mine, welche auf ein zu schützendes Objekt, beispielsweise des Fahrzeugs wirkt. Diese Energie muss von dem Mittel zur Energieabsorption möglichst vollständig absorbiert und nicht an das zu schützende Objekt bzw. dem Insassen weitergegeben werden. Ebenso schützt die Vorrichtung vor Energieeinwirkungen durch EFP-Munition.
Dies geschieht üblicherweise entweder durch schwere Minenschutzplatten, welche die Energie der Mine aufnehmen sollen oder durch spezielle, beispielsweise v-förmige Konstruktionen, welche ebenfalls die Druckenergie der Mine aufnehmen oder umlenken sollen. Auch zusätzliche Steg-Böden oder Unterbaulösungen sind bekannt. Vorrichtungen zur Energieabsorption sind aus
So zeigt beispielsweise die
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Bei diesen Arten des Minenschutzes wird jedoch entweder das zu schützende Objekt durch das Gewicht der angebrachten Materialien erheblich erhöht oder es ist ein erheblicher Platzbedarf durch die Konstruktion des Schutzes notwendig. Zudem sind die meisten Konzepte sehr teuer.
Somit ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben genannten Nachteile zu überwinden und einen kostengünstigen Schutz eines Objektes vor Energieeinwirkung zu realisieren, welcher weder viel Platz einnimmt, noch ein hohes Gewicht aufweist.
Zudem soll die vorliegende Erfindung universell einsetzbar sein, d. h., für verschiedene Objektarten eine Energieabsorption zu ermöglichen. Dies schließt unterschiedliche Fahrzeuge, wie Kettenfahrzeuge und Radfahrzeuge, aber auch andere Objekte, beispielsweise Türme, die gegen Energieeinwirkung geschützt werden müssen mit ein. So kann die vorliegende Erfindung ebenfalls zum Schutz und/oder Versteifung von Bergbaugeräten als Objekt genutzt werden.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1, sowie mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 11. So schlägt die Erfindung eine Vorrichtung zur Energieabsorption vor, wobei die Vorrichtung eine Mehrzahl an nebeneinander angeordneten Profilen aufweist und eine Decklage umfasst, in welcher die Profile eingebettet sind. Die Decklage kann in Kombination mit einem Gehäuse eine geschlossene Einheit bilden. Ebenfalls umfasst die Vorrichtung eine Einlage aus Gummi oder Hartschaum. Die vorgenannten Profile sind hierbei aus Leichtmetall, beispielsweise Aluminium oder faserverstärktem Kunststoff gefertigt, um einwirkende Energien durch Verformung absorbieren zu können.
Beispielhaft besteht die Vorrichtung aus einer Decklage, die flächig ausgeführt ist. An einer Seite der Decklage ist ein Bereich vorgesehen, an dem die Mehrzahl nebeneinander angeordneter Profile angebracht sind. Bevorzugterweise sind hierzu mehrere Profile nebeneinander an einer Seite der Decklage zur Außenwand hin angebracht. Die Decklage selber kann auch an mehreren Seiten der Profile angeordnet sein, sodass sich ein Gehäuse durch die Decklage ergeben kann.
Je nach Anforderung an die Energieabsorption der Vorrichtung können die Profile als Hohlprofile oder als strukturgefüllte Profile ausgeführt sein. Bevorzugterweise werden die Profile als Rechteckprofile ausgeführt, um eine hohe Kompaktheit zu gewährleisten.
Zur weiteren Verstärkung der Profile kann es hilfreich sein, wenn die Profile mit einem Faserwerkstoff ummantelt sind. Dies erwirkt eine größere Steifigkeit der Profile und somit auch der gesamten Vorrichtung, sowie auch einer höheren Fähigkeit zur Energieabsorption.
In einer weiteren besonderen Ausführungsform können nun die Profile und somit die Vorrichtung je nach Anforderung an die Energieabsorption weicher oder steifer ausgelegt werden. Hierzu können die Profile, wenn sie als Hohlprofile vorliegen, mit einer Füllung, vorzugsweise mit einer strukturierten Füllung versehen sein, beispielsweise mit Aluminiumschaum.
Ebenso können die Hohlräume der Hohlprofile mindestens ein zusätzliches Element beinhalten, insbesondere auch aus einem härteren Material als das des Profils. Dieses zusätzliche Element kann beispielsweise als Flachprofil ausgeführt sein, welches in den Hohlraum der Hohlprofile eingefügt wird. Es kann aber auch als zweites Hohlprofil ausgeführt sein, sodass ein doppelwandiges Hohlprofil entsteht. Dieses doppelwandige Hohlprofil kann entweder zentrisch oder versetzt ausgebildet sein. Das innenliegende Hohlprofil des doppelwandigen Hohlprofils kann hierbei die gleiche geometrische Form aufweisen, wie das außenliegend Hohlprofil aber auch unterschiedlich sein.
Zudem kann vorgesehen sein, ein Innenprofil, beispielsweise ein Kreuzprofil oder ein Mehreckprofil in den Hohlraum des Hohlprofils einzufügen. Somit wird dem Profil und dadurch der Vorrichtung eine zusätzliche Stabilität verliehen und es können höhere Energien absorbiert werden. Die Vorrichtung erlangt eine höhere Steifigkeit.
Alle vorgenannten Möglichkeiten zur Abänderung der Energieabsorptionsfähigkeit sind mit der Füllung der Hohlräume der Profile kombinierbar. Ebenfalls sind die zusätzlichen Elemente auch aus einem anderen Material, wie beispielsweise Stahl, Aluminium, Keramik oder Kunststoff, mit dem vorgenannten doppelwandigen Profil und/oder dem Innenprofil kombinierbar.
Durch diese Vielzahl von Gestaltungsmöglichkeiten der Profile der Vorrichtung ist es somit möglich, bei unterschiedlichen Anforderungen an die Höhe der Energieabsorptionsfähigkeit der Vorrichtung diese entsprechend zu gestalten.
Die je nach Gestaltung der Profile vorhandenen Hohlräume im Profil können dazu genutzt werden, Versorgungsleitungen aufzunehmen. Solch eine Nutzung kann auch bei einer Füllung im Hohlraum geschehen. Versorgungsleitungen sind beispielsweise elektrische und/oder hydraulische und/oder pneumatische Leitungen um Bestandteile des zu schützenden Objekts zu versorgen. So könnten bei einem Fahrzeug beispielsweise elektrische Leitungen für elektrische Verbraucher und Geräte im Fahrzeug in die Profile eingefügt werden, sowie hydraulische und/oder pneumatische Leitungen zur Versorgung von beispielsweise Antrieben oder Zusatzgeräten.
Erfindungsgemäß wird die vorgenannte Vorrichtung in einem Fahrzeug als Objekt angeordnet, welches mindestens eine Außenhülle aufweist. An der Außenhülle sind Kanten und Vorsprünge vorhanden. Diese Kanten und Vorsprünge können durch die Formgebung der Außenhülle entstehen und werden im Folgenden Aufbauten genannt. Aufbauten können aber auch durch auf oder in der Außenhülle angebrachte Vorrichtungen entstehen, beispielsweise durch Drehstabtunnel. Solche Drehstabtunnel verlaufen beispielsweise bei wehrtechnischen Fahrzeugen entlang und durch die Außenhülle, um Antriebselemente, beispielsweise bei Kettenantrieben abzudecken. Die Abdeckungen der Drehstabtunnel können dabei in die erfindungsgemäßen Vorrichtungen integriert werden.
Bei einem Fahrzeug stellt das Chassis und/oder die Fahrzeugwanne die Außenhülle dar. Zur Außenhülle zählen ebenfalls Seitenwände und Decken sowie ein ggf. vorhandener Zwischenboden. Die oben genannten Vorrichtungen können ebenfalls in oder an Zwischenböden vorgesehen sein.
Durch diese Aufbauten bzw. Kanten und Vorsprünge entstehen Zwischenräume jeweils zwischen zweier Aufbauten und/oder Kanten und Vorsprünge. Erfindungsgemäß wird hierzu nun vorgeschlagen, dass die erfindungsgemäßen Vorrichtungen in diese Zwischenräume eingefügt werden, um die Zwischenräume mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auszufüllen. Die Vorrichtung hat dann die Funktion eines Inlays. Vorteil der Ausnutzung der Zwischenräume ist, dass kein zusätzlicher Platzbedarf für die Vorrichtung besteht, da diese Zwischenräume im Normalfall nicht genutzt werden.
Die Vorrichtung kann zur Energieabsorption von außen sowie von innen an der Außenhülle des Fahrzeugs angebracht werden. Zudem kann die Vorrichtung die Steifigkeit und somit die Stabilität der Außenhülle verbessert werden, denn durch die Einfügung der Vorrichtung in die Zwischenräume zwischen den Aufbauten, werden die Zwischenräume versteift und somit auch die gesamte Außenhülle.
Zur Einbringung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in die Zwischenräume zwischen den Aufbauten wird die Vorrichtung so in dem Zwischenraum angeordnet, dass die Profile im Zwischenraum angeordnet sind und auf den Aufbauten mittels der Decklage auf- oder anliegen. Ist die Vorrichtung am Boden der Außenhülle angeordnet, kann die Vorrichtung durch die Decklage an den Aufbauten aufliegen. Die Profile zeigen dann zur Außenhülle hin. Ist die Vorrichtung an den Seitenwänden oder der Decke angeordnet, kann die Vorrichtung an den Aufbauten anliegen. Durch die Auf- oder Anlage der Decklage auf den Aufbauten ist zum einen der Zwischenraum mit der Vorrichtung entsprechend abgedeckt und zum anderen wird eine gleichmäßige Fläche gewährleistet, welche in etwa der Höhe der Aufbauten entspricht.
Falls die Decklage in Kombination mit einem Gehäuse ausgeführt ist, kann jedoch die erfindungsgemäße Vorrichtung auch an ebenen Flächen der Außenhülle angebracht werden. In diesem Falle werden zusätzliche Verbindungsmittel zur Anbringung der Vorrichtung an der Außenhülle benötigt, wie Verschraubungen oder Kleber. Solche zusätzlichen Verbindungsmittel sind auch bei Auf- oder Anliegen der Abdichtung möglich, jedoch nicht notwendig.
Wird das erfindungsgemäße System aus Fahrzeug und Vorrichtung im Innenraum des Fahrzeugs verwendet, kann die vorgenannte gleichmäßige Fläche dann als ebener Bodenraum beispielsweise für die Fahrgastzelle verwendet werden. Durch die Integration zwischen den Aufbauten, beispielsweise Drehstabtunnel, wird der vorher unebene Innenraum eben abgedeckt. Die effektive Bodenfreiheit wird dadurch nicht verringert.
Durch die Verwendung von Leichtmetall wird ein geringes Gewicht der Vorrichtung sichergestellt. Durch geschlossene Profile der Vorrichtung ist eine gute Verbindung auf der Decklage bzw. auf dem Fahrzeugboden realisierbar.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein weiteres Verstärkungsblech, sinnbildlich auch für eine Minenschutzplatte, auf der der Vorrichtung gegenüber liegenden Seite der Außenhülle vorgesehen. Somit ist die Außenhülle dann zwischen dem Verstärkungsblech und der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingeschlossen. Das Verstärkungsblech dient dann dazu, zusätzliche Energieaufnahmen zu gewährleisten, wenn die Energieabsorption der Vorrichtung nicht ausreicht. Dies ist insbesondere hilfreich bei Energieeinwirkungen von EFP-Munition, da hierbei die Wirkung von Splittern und EFPs deutlich durch die Rohr-Schottung reduziert bzw. gestoppt wird. Auch kann ein Fahrzeug mit vorhandenem Minenschutz durch die Integration der Vorrichtung weiter verstärkt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann somit im Innen- und Außenbereich des zu schützenden Objekts oder Fahrzeugs angebracht werden. So kann es bei Fahrzeugen im Boden-, Decken-, und/oder Seitenbereich vorgesehen sein.
Wird nun bei einem erfindungsgemäßen System, beispielsweise durch eine Mine, Energie in das Fahrzeug eingeleitet, wird zunächst durch die Einlage aus Gummi oder Hartschaum (siehe
Die übrige Energie wird dann durch die Außenhülle des Fahrzeugs in die erfindungsgemäße Vorrichtung eingeleitet und verformt nun die in der Vorrichtung befindlichen Profile. Durch die Verformungsenergie geschieht eine Energieabsorption, welche optimalerweise vollständig ist. Durch diese Energieabsorption wird ein Schutz der Insassen gewährleistet.
Weitere Merkmale ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
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Die Hohlräume der Profile 11 können dazu unterschiedlich genutzt werden. So kann ein zusätzliches Element aus dem gleichen oder aus weiteren Materialien als das des Profils 11 in den Hohlraum vorgesehen sein, wie beispielsweise ein Flachprofil 1, das entweder einlagig oder als mehrlagiges Flachprofil 2 ausgebildet. Ebenso kann ein weiteres Hohlprofil 3 als zusätzliches Element aus dem gleichen oder einem anderen Material in diesem Profil 11 vorgesehen sein, was auch als Mehreckprofil 4 ausgebildet sein kann.
Die Hohlprofile 11 können doppelwandige Hohlprofile 5, 6 ausgeführt sein, wobei das doppelwandige Hohlprofil entweder zentrisch 5 oder versetzt 6 eingebracht sein kann. Auch ein zusätzliches Innenprofil 7, beispielsweise ein Kreuzprofil, innerhalb des Profils 11 ist denkbar.
Die im Profil 11 entstehenden Hohlräume in der Ausführung als Hohlprofil können mit einer Füllung, bevorzugt mit einer strukturierten Füllung 8 gefüllt sein, beispielsweise mit Aluminiumschaum. Egal ob die Profile 11 mit einer Füllung versehen sind, oder aus einer der anderen vorgenannten Variationen bestehen, können bei Verwendung der Profile 11 als Hohlprofile die entstehenden Zwischenräume mit einer oder mehreren Versorgungsleitungen 9 versehen werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Einlage 10 aus Gummi oder Hartschaum. Diese Einlage 10 ist dafür da, Energiespitzen aufzunehmen. Dazu umfassen die Einlage 10 und die Decklage 12 die Profile 11. Die Einlage 10 kann aber auch parallel zur Decklage 12 verlaufen, dann also zwischen Decklage 12 und Profilen 11 oder auch umlaufend um die Profile 11.
So ausgestaltet passt sich die Vorrichtung genau in den Zwischenraum zwischen zwei Aufbauten 21 ein. Die Einlagen 10 befinden sich dabei dann zwischen der Decklage 12 und der Außenhülle 22.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben genannten Merkmale beschränkt, vielmehr sind weitere Ausgestaltungen denkbar. So können beispielsweise für die Profile Rundprofile verwendet werden und die Zwischenräume zwischen den Rundprofilen mit einer Füllung versehen werden. Weiterhin ist es denkbar, das Verstärkungsblech wabenförmig zu gestalten. Zuletzt kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch an Objekten oder Fahrzeugen mit bereits vorhandenen Minenschutzvorrichtungen aus dem Stand der Technik kombiniert werden.
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