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Die Erfindung betrifft eine verbesserte Detektion von Bränden in Triebwerksräumen, insbesondere von militärischen Landfahrzeugen.
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Feuerlöschanlagen (FA) für militärische Fahrzeuge sind für das Löschen von Bränden in Motorräumen/ Hydraulikräumen ausgelegt. In den weiteren Ausführungen wird der Begriff „Motorraum“ als synonym für alle Technikräume verwenden in denen sich in der Regel keine Menschen aufhalten. Eine FA hat die Aufgabe den Motor und das Fahrzeug vor Schäden, die durch Brände hervorgerufen werden, zu schützen. Sobald ein Brand im Motorraum detektiert wird, kommt es zur Auslösung der Anlage und das Löschmittel wird im Motorraum ausgebracht. Das Feuer wird gelöscht und somit werden Schäden am Fahrzeug vermieden und die Mobilität erhalten. Durch Aufrechterhaltung der Mobilität des Fahrzeuges ist die Mannschaft indirekt geschützt worden. Um Brände erfolgreich zu löschen muss das Löschmittel, in ausreichender Konzentration, in einigen Sekunden im Motorraum verteilt werden. Daneben muss eine gewisse Löschmittelkonzentration für eine bestimmte Zeit gehalten werden, damit es zu keinen Rückzündungen kommt. Die Haltezeiten (Inertisierung) hängen im Wesentlichen von der Dichtheit des Motorraums (Lüftungs- oder Spülluftklappen geöffnet oder geschlossen) ab.
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Gefechtsfahrzeuge zeichnen sich durch einen abgeschlossenen (geschützten) Motorraum aus, der nur mit definiert Luft gespült wird. Die Verbrennungsluft wird in der Regel von Außerhalb des Fahrzeuges und des Motorraums bezogen. Die Löschmittel- und Inertisierungskonzentrationen hängen vom verwendeten Löschmittel und Brandstoff ab. Als Löschmittel können z.B. gasförmiges Löschmittel (z.B. FM200, FE36, Halon 1301, Kohlendioxid, Argon, Stickstoff), BC Löschpulver, Löschaerosole (z.B. Dynameco) oder Wasser (Nebel, Schaum) verwendet werden.
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Der Brand wird in der Regel durch die Wärmeabgabe des Feuers und die damit verbundene Temperaturerhöhung im Motorraum erkannt. Daneben gibt es noch optische Detektoren, diese erkennen den Brand durch die Emission von elektromagnetischer Strahlung (UV, Sichtbares Licht, IR Strahlung). Die optischen Detektoren sind schneller aber anfällig für Verschmutzungen der Empfangsoptiken.
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Aus der Patentschrift
DE 33 16 991 C2 ist eine automatische Brandschutzvorrichtung für Straßenfahrzeuge, für Schienenfahrzeuge oder für Flugzeuge, bekannt, bestehend aus einer Sprinkleranlage mit einem Druckluft-Löschmittel-Behälter von dem eine Sprinklerleitung mit einem Alarmgeber zu den an der Decke des Verkehrsmittels angeordneten Sprinklern geführt ist und die Sprinkler mit einem Berührungsschutz umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Speisung des Druckluft-Löschmittel-Behälters benötigte Druckluft dem Druckluftsystem des Fahrzeugs entnommen wird, und in der Druckluft-Zuführungsleitung zum Behälter ein Rückschlagventil eingebaut ist, daß die verwendeten Sprinkler als Minisprinkler mit reduzierter Wasserleistung ausgebildet sind, wobei.der Sprühteller mit mindestens drei Armen am Sprinklerkörper befestigt ist und die Arme das vorzugsweise als Glasfässchen ausgebildete Auslöseelement des Sprinklers vor mechanischer Beschädigung schützen und daß die Sprühteller gleichmäßig verteilte Zähne und schlitzartige Öffnungen aufweisen, wobei der Grund der Öffnungen bis an das Zentrum der Sprühteller heranreicht.
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Weiter ist aus der Offenlegungsschrift
DE 102 51 794 A1 ein Feuerlöschsystem bekannt, welches verschiedene Einsatzmöglichkeiten bietet. Es dient dem Schutz von Personen in Fahrzeugen aller Art bei Ausbruch und Ausbreitung eines Brandes und verbessert die Sicherheitsbestimmungen ganz besonders bei Schul-Linien- und Reisebussen. Das Feuerlöschsystem ist vielseitig anwendbar und bedarf einen geringen Materialeinsatz, wobei bereits vorhandene elektrische Verdrahtungen im Fahrzeug genutzt werden können. Der einzubauende Feuerlöscher, je nach Einsatzort in der Größe unterschiedlich, wird mit einem elektrischen Absperrventil ausgestattet. Bei einem Brand wird das Ventil geöffnet und das Löschmittel durch einen Plasteschlauch, Plaste- oder Alurohr, zum schützenden Objekt geleitet und versprüht.
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Die chinesische Schrift
CN 2 06 741 656 U offenbart einen intelligenten, feuerfesten Roboter, der mit einem Temperatur- und Rauchmelder ausgerüstet ist.
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Die Offenlegungsschrift
DE 103 37 897 A1 offenbart ein Verfahren zum Erkennen von Feuer in einem Raum mit heißen Vorrichtungen, beispielsweise dem Motorraum eines Kraftfahrzeuges mit einer Brennkraftmaschine mittels unterschiedlicher Sensoren.
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Zuletzt offenbart die Offenlegungsschrift
DE 103 33 382 A1 eine Vorrichtung zur Brandbekämpfung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug mit einer in Bereitschaft gehaltenen Löschflüssigkeit, einer Druckquelle und einer Sprüheinrichtung, über welche durch den Druck der Druckquelle Löschflüssigkeit an eine Brandstelle zu bringen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Löschdruckquelle von einer für den Fahrzeugbetrieb im Fahrzeug in einem oder mehreren Luftbehältern vorhandenen Betriebsdruckluft gebildet ist, wobei in einem Brand im Fahrzeug die Löschflüssigkeit mit einem von der Betriebsdruckluft generierten Förderdruck zu beaufschlagen ist.
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Der Nachteil der vorbekannten Lösungen liegt insbesondere darin, dass es in modernen militärischen Fahrzeugen schon bei bestimmungsgemäßer Verwendung zu sehr hohen Temperaturen im Motorraum, z.B. am Turbolader oder der Auspuffanlage kommt, sodass die Auslöseschwelle der Sensoren hier schon recht hoch gewählt werden muss. Außerdem kann eine Temperatur Erhöhung prinzipiell nur im Bereich der Melder erkannt werden. Ein Brand kann deswegen unter schlechten Umständen erst spät erkannt werden. Die modernen Motoren haben einen höheren Kunststoffanteil, dieser kann durch Brände Schaden nehmen. Deswegen müssen Brände heute schneller sicher erkannt und gelöscht werden als in älteren Fahrzeugen.
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Die klassischen FA können Schwelbrände nicht erkennen oder erst sehr spät.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Branderkennung für militärische Fahrzeuge vorzustellen, das nicht nur von der Temperaturerhöhung abhängig ist. Die Fehlalarmrate soll bei gleichzeitiger schnellerer Branderkennung gesenkt werden. Schwelbrände sollen erkannt werden und die Besatzung gewarnt, außerdem soll der Motor auf Undichtigkeiten im Abgassystem überwacht werden können und die Besatzung vor Defekten gewarnt werden.
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Die Lösung dieser Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs beschrieben.
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Die chemische Reaktion die dem Brand zugrunde liegt, äußert sich nicht nur durch die Freisetzung von Wärme, sondern auch durch Pyrolyseprodukte. Es entstehen verschiedene gasförmige Stoffe die sich detektieren lassen. Es entsteht unter anderem Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, usw. während Sauerstoff verbraucht wird. Je nach Brennstoff entstehen noch andere Pyrolyseprodukte z.B. Salzsäure, Blausäure, Kohlenwasserstoffe, Wasserstoff, usw.
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Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, zusätzliche Gasdetektoren zu nutzen, welche die Spülluft des Motorraums am Ein- und Ausgang auf ein oder mehrere typische Brandgase untersuchen und vergleichen. Da das System für die Verwendung in Gefechtsfahrzeugen vorgesehen ist, muss die Eingangsluft mitgemessen werden, da durch Kampfhandlungen Kohlenmonoxid und andere Brandgase in der Außenluft vorhanden sein können. Die Konzentrationen am Eingang des Motorraumes legen dabei die Auslöseschwellen für die Detektion am Ausgang fest. Die Totzeit des Motorraumes muss dabei berücksichtigt werden. Somit können auch Brände detektiert werden die von keinem Temperatursensor erfasst werden. Dabei wird gleichzeitig die Anzahl der Temperaturdetektoren gesenkt, da lediglich die Ein- und Ausgangs-Spülluft zu untersuchen ist und keine weiteren Punkte im Motorraum.
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Gleichzeitig ist es möglich Undichtigkeiten im Abgassystem des Motors zu erkennen. Grundsätzlich lässt sich auch die Sauerstoff Konzentration messen, allerdings ist die Abnahme der Sauerstoffkonzentration bei Schwelbränden zum Teil nur sehr gering.
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Zum besseren Verständnis wird folgender Funktionsablauf beschrieben. Die erfindungsgemäße Branderkennungsanlage verbessert klassische Feuerlöschanlagen (FA), indem die Branderkennung nicht nur durch eine Temperaturerhöhung im Motorraum erfolgt. Die Ursache der Wärmeentwicklung kann bei diesen Systemen nicht berücksichtigt bzw. überprüft werden. FA für Fahrzeuge kommen momentan vor allem in gepanzerten Gefechtsfahrzeugen zur Anwendung. Diese zeichnen sich durch geschützte Motor-/Technikräume aus, diese sind in der Regel nur über definierte Ein- und Ausgänge mit der Umwelt verbunden. Die sogenannte Spülluft wird verwendet um den Motor definiert mit Luft zu versorgen und alle Bauteile zu kühlen.
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Die Verbrennungsluft für den Motor wird von außerhalb des Fahrzeuges und nicht aus dem Motorraum bezogen. Die Spülluftklappen werden bei einem Brandalarm geschlossen, damit das Löschmittel besser wirken kann. Um sich bei der Detektion des Brandes nicht nur auf eine Emission des Feuers zu stützen, sieht die Erfindung vor, ein oder mehrere Brandgase oder Sauerstoff mit Hilfe von Gassensoren ausschließlich oder zusätzlich zu der Temperaturerhöhung zu messen, um die Fehlalarmrate zu senken und die Detektionsgeschwindigkeit zu erhöhen.
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Gefechtsfahrzeuge befinden sich aber potenziell in einer Umgebung in dem die Umgebungsluft mit Brandgasen angereichter ist. Darunter fallen Abbrand Produkte des Treibladungspulvers des eigenen Fahrzeuges genauso wie durch Beschuss ausgelöste Brände von Vegetation, Fahrzeugen und Gebäuden. Deswegen ist die Anwesenheit von Brandprodukten kein ausreichendes Anzeichen für einen Brand im Motorraum. Um dieses Problem zu lösen werden mehrere Sensoren verwendet. Mindestens ein Temperatursensor und mindestens ein Gassensor messen die Zuluft zum Motorraum und setzen die Auslöseschwelle für die Sensoren der Abluft entsprechend den Messwerten rauf oder herunter. Die Auslöseschwelle wird also auf die jeweiligen Bedingungen angepasst. Es kann nur ein Pyrolyseproduckt oder mehrere gemessen werden.
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Ein Steuergerät, das sich im Mannschaftsraum befinden kann, wertet alle Daten der Sensoren aus und entscheidet ob es sich um einen Brand handelt. Die Konzentration der Brandgase in der Zuluft, setzen hierbei die Auslöseschwelle für die Konzentration der Brandgase in der Abluft fest. Das Steuergerät berücksichtigt die Totzeit des Motorraumes, die über das zu spülende Volumen bestimmt wird. Diese Totzeit muss für jeden Fahrzeug Typ bestimmt werden. Wenn das Steuergerät einen Brand erkennt wird ein Ventil geöffnet und ein Löschmittelbehälter wird entleert.
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Damit können alle Brände im Motorraum detektiert werden auch Schwelbrände die keine signifikante Temperaturerhöhung verursachen. Zuletzt kann mit lediglich zwei Messstellen der gesamte Innenraum überwacht werden.
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Folgende nicht abschließende Liste beinhaltet Gase die für die Branderkennung genutzt werden können: Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Sauerstoff, Sickoxide, Blausäure, Wasserstoff, Salzsäure.
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Es zeigt die einzige 1 eine schematische Darstellung einer Branderkennungsanlage gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren.
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Es zeigt 1 eine Branderkennungsanlage gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren in dem Triebwerksraum 1 eines militärischen Landfahrzeugs. Das Triebwerk 2 wird im Triebwerksraum 1 gekühlt, erhält jedoch die Verbrennungsluft durch ein Ansaugsystem 3 von Außerhalb. Die Eingangs-Spülluft 4 wird durch ein Lüfter-/Klappensystem 5 gesteuert. Die Ausgangs-Spülluft 6 ist ebenfalls mit einem Lüfter-/Klappensystem 5 steuerbar. Im Bereich des Eingangs-Spülluft 4 Lüfter-/Klappensystems 5 sind jeweils ein Temperatursensor 7 und ein Gassensor 8 angeordnet. Ebenso sind im Bereich des Ausgangs-Spülluft 6 Lüfter-/Klappensystems 5 ein Temperatursensor 7 und ein Gassensor 8 angeordnet. Die Sensoren (7, 8) sind mit einem Steuergerät 9 verbunden, welches sich außerhalb des Triebwerksraums 1 in einem Mannschaftsraum 10 befindet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Triebwerksraum
- 2
- Triebwerk
- 3
- Ansaugsystem
- 4
- Eingangs-Spülluft
- 5
- Lüfter-/Klappensystem
- 6
- Ausgangs-Spülluft
- 7
- Temperatursensor
- 8
- Gassensor
- 9
- Steuergerät
- 10
- Mannschaftsraum
