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Die Erfindung betrifft ein Masseelement für ein Abfangelement eines Abfangsystems, insbesondere zum Abfangen von unbemannten Flugobjekten, ein Abfangelement mit mehreren derartigen Masseelementen sowie ein Abfangsystem mit einer Abschussvorrichtung zum Abschießen eines solchen Abfangelements.
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Die Verwendung von Abfangnetzen in Abfangvorrichtungen bzw. Abfangsystemen ist beispielsweise aus der
DE 10 2016 111 563 A1 oder der
DE 10 2017 112 769 A1 bekannt. In diesen beiden Veröffentlichungen werden unterschiedliche Konzepte des Aufbaus von Abfangvorrichtungen bzw. Abfangsystemen beschrieben.
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Aus der nachveröffentlichten
DE 10 2019 108 591 A1 ist ein Abfangnetz mit mehreren Masseelementen bekannt, das wenigstens eine Absorptionseinrichtung umfasst, die dazu eingerichtet ist, beim Kontakt eines Auffangbereichs des Abfangnetzes mit einem abzufangenden Objekt, die von den Masseelementen auf den Auffangbereich wirkenden Kräfte wenigstens teilweise zu absorbieren, wobei die Absorptionseinrichtung hierzu wenigstens eine Sollbruchstelle an einer Verbindung zwischen einem Masseelement und dem Abfangnetz aufweist. Das vorgestellte Konzept beruht auf einer Absorption von kinetischer Energie durch Trennung der Masseelemente von dem Abfangnetz.
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Der Abbau von Energie im Auffangbereich eines Abfangelements, insbesondere eines Abfangnetzes, sowie in einer Netzeinfassung oder/und Netzanbindung ist begrenzt. Die Begrenzung ist konstruktiv und materialtechnisch bedingt. Will man für ein Abfangelement, insbesondere ein Abfangnetz, mit mehreren Masseelemente beispielweise eine höhere Reichweite erzielen, muss die anfänglich beim Abschuss auf die Masseelemente wirkende Energie erhöht werden. Dies führt dazu dass auch mehr Energie abgebaut werden muss, wenn das Abfangelement, insbesondere Abfangnetz, auf das abzufangende Objekt trifft. Ein erhöhter Energieabbau kann gemäß dem in der
DE 10 2019 108 591 A1 vorgestellten Konzept über Veränderung der Feinheit Fäden bzw. Schnüren erreicht werden, aus denen die Komponenten des Abfangelements, insbesondere des Abfangnetzes hergestellt sind. Insbesondere müssen Fäden bzw. Schnüre eher verstärkt werden, was aber den Luftwiderstand des Abfangelements, insbesondere Abfangnetzes, erhöht.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen ein Masseelement anzugeben, das einen verbesserten Energieabbau beim Auftreffen eines Abfangelements auf das abzufangenden (fliegende) Objekt ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände, insbesondere das Masseelement, das Abfangelement und das Abfangsystem, mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Möglich Ausgestaltungen des Masseelements bzw. des Abfangelements und des Abfangsystems sind in den abhängigen Patentansprüchen enthalten.
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Vorgeschlagen wird also ein Masseelement für ein Abfangelement eines Abfangsystems, insbesondere zum Abfangen von unbemannten Flugobjekten, mit einem hülsenartigen Grundkörper, der sich entlang einer Längsachse des Masseelements erstreckt, wobei der Grundkörper einen vorderen Endabschnitt und einen hinteren Endabschnitt aufweist; einem im Grundkörper ausgebildeten Hohlraum, der in Richtung des vorderen Endabschnitts wenigstens eine Hohlraumöffnung aufweist; einem Füllmittel, das in dem Hohlraum relativ zu dem Grundkörper beweglich aufgenommen ist; und einem Verschlusselement, das den Hohlraum im Bereich der Hohlraumöffnung lösbar verschließt, wobei das Verschlusselement dazu eingerichtet ist unter direkter oder indirketer Krafteinwirkung von dem sich relativ zum Grundkörper bewegenden Füllmittel von dem Grundkörper gelöst zu werden.
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Durch die vorgeschlagene Struktur des Masseelements mit einem Grundkörper und einem darin aufgenommenen Füllmittel ist das Masseelement als solches in den Energieabbauprozess einbezogen. Das relativ zu dem Grundkörper bewegliche Füllmittel kann beim Auftreffen eines Abfangelements bzw. Abfangnetzes, das mit solchen Masseelement ausgerüstet ist, auf ein abzufangendes Objekt aus dem Grundkörper austreten. Bei einem solchen Vorgang wird der mit dem Abfangelement verbundene Grundkörper abgebremst, während sich das Füllmittel aufgrund der Trägheit weiter in Bewegungsrichtung des Masseelements bewegt, das Verschlusselement von dem Grundkörper löst und dann aus dem Grundkörper austritt. Somit werden die auf das Abfangelement bzw. Abfangnetz wirkenden Kräfte sehr rasch reduziert, weil das Füllmittel vom Rest des Masseelements getrennt wird. Dabei kann das Füllmittel direkt bzw. unmittelbar auf das Verschlusselement wirken, insbesondere im direkten Kontakt mit dem Verschlusselement. Alternativ kann das Füllmittel aber auch ein im Kraftübertragungsweg mit dem Verschlusselement verbundenen Mechanismus wirken, der dazu eingerichtet ist, das Verschlusselement zu öffnen bzw. das Öffnen zu unterstützen. In einem solchen Fall wirkt das Füllmittel indirekt bzw. mittelbar auf das Verschlusselement.
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Das Masseelement kann hinter seinem Massenschwerpunkt, insbesondere an seinem hinteren Endabschnitt, eine Verbindungseinrichtung aufweisen, die mit dem Abfangelement, insbesondere einem Schnurabschnitt oder Seilabschnitt des Abfangelements verbindbar oder verbunden ist. Die Verbindungseinrichtung kann beispielsweise ringförmig oder ösenartig ausgebildet sein, so dass daran der Schnur- bzw. Seilabschnitt befestigt werden kann.
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Das Verschlusselement kann als Stopfen ausgebildet sein, der unter der Krafteinwirkung von dem sich relativ zum Grundkörper bewegenden Füllmittel von dem Grundkörper entfernt wird. Der Stopfen wird dabei mit seinem Außenumfang zumindest teilweise am Innenumfang des Hohlraums des Grundkörpers formschlüssig anliegen, so dass der Hohlraum mit dem darin enthaltenen Füllmittel durch den Stopfen abgedichtet ist.
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Alternativ kann das Verschlusselement materialschlüssig mit dem Grundkörper verbunden sein, insbesondere einstückig mit diesem ausgebildet sein, wobei in einem Übergangsbereich von dem Grundkörper zu dem Verschlusselement wenigstens eine Sollbruchstelle vorgesehen ist, die unter der Krafteinwirkung von dem sich relativ zum Grundkörper bewegenden Füllmittel bricht. Das Verschlusselement kann beispielsweise eine Art Kappe sein, die durch das bewegende Füllmittel zumindest im Bereich der Sollbruchstellen von dem Grundkörper abgetrennt wird.
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Das Verschlusselement kann einen vor dem vorderen Endabschnitt des Grundkörpers angeordneten, aerodynamisch geformten Frontabschnitt aufweisen. Hierdurch werden die Flugeigenschaften des Masseelements verbessert.
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Die Masse des Füllmittels kann um einen Faktor größer sein als die Masse des Grundkörpers, wobei der Faktor mindestens zwei beträgt. Die Masse des Füllmittels kann also deutlich größer sein als die Masse des Grundkörpers. Das Verhältnis Masse des Füllmittels zu Masse des Grundkörpers hat einen direkten Einfluss auf den angestrebten Energieabbau. Je größer die Masse des Füllmittels im Verhältnis zur Masse des Grundkörpers ist, umso stärker ist der schlagartig stattfindende Energieabbau, wenn sich das Füllmittel von dem Grundkörper trennt.
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Das Füllmittel kann ein Pulver sein, insbesondere ein Metallpulver. Der Einsatz von einem Pulver als Füllmittel hat den Vorteil, dass es sich beim Trennen bzw.
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Verlassen von dem Grundkörper schnell in der Luft verteilt und durch den Luftwiderstand selbst rasch abgebremst wird. Entsprechend ist die Gefahr von Auswirkungen auf das Umfeld durch das sich weiter bewegende Füllmittel sehr gering gehalten.
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Die mittlere Korngröße des Pulvers kann kleiner als ein Zehntel Millimeter sein, insbesondere zwischen 0,05 bis 0,095 Millimetern liegen. Durch die Wahl eines feinen Pulvers kann die Gefahr von Auswirkungen auf das Umfeld noch geringer gehalten werden.
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Alternativ kann das Füllmittel eine Flüssigkeit sein. Die aus dem Grundkörper austretende Flüssigkeit wird aufgrund des Luftwiderstands abgebremst und zumindest teilweise in Tropfen oder Tröpfchen zerteilt, so dass eine Art Flüssigkeitsnebel entsteht.
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Als weitere Alternative kann das Füllmittel ein in dem Hohlraum aufgenommenes massives Formschlusselement sein, an dem eine Luftwiderstandseinrichtung, insbesondere ein Bremsfallschirm, angebracht ist, die nach der Trennung des Formschlusselements von dem Grundkörper wirkt. Ein massives Formschlusselement, das von dem Grundkörper getrennt wird, schwebt danach gebremst durch die Luftwiderstandseinrichtung in Richtung Untergrund, so dass auch von einem derart abgebremsten Formschlusselement keine Gefahr für die Umgebung ausgeht.
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In anderen Worten kann das Messeelement eine Hülle aufweisen, in der eine Ballastfüllung (Ballastpulver) aufgenommen ist. Die Hülle wird bei einer bestimmten Bremskraftwirkung geöffnet, was insbesondere durch die sich relativ zu der Hülle bewegende Ballastfüllung erfolgt, so dass die Ballastfüllung aus der Hülle austritt.
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Vorgeschlagen wird weiter ein Abfangelement für ein Abfangsystem, insbesondere zum Abfangen von unbemannten Flugobjekten, mit einem aus wenigstens einer Schnur oder wenigstens einem Seil gebildeten Auffangbereich. Dabei weist das Abfangelement wenigstens zwei oben beschriebene Masseelemente auf, wobei die Massenelemente mit dem Auffangbereich kraftübertragend verbunden sind. Das Abfangelement ist dazu eingerichtet, von einer Abschussvorrichtung des Abfangsystems abgeschossen zu werden, wobei das Abfangelement unter Wirkung der beschleunigten Masseelemente im Flug aufgespannt wird, wobei die mit dem Abfangelement verbundenen Masseelemente beim Auftreffen des Auffangelements auf das abzufangende Objekt abgebremst werden durch Austritt der Füllmittel aus dem jeweiligen Masseelement.
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Das Abfangelement kann ein Netz mit mehreren Maschen sein, wobei mit wenigstens zwei Ecken des Netzes ein Masseelement verbunden ist. Ein solches Netz kann eine vieleckige Grundform aufweisen bzw. eine vieleckige Netzeinfassung, innerhalb der mehrere Netzmaschen gebildet sind. Denkbar ist auch, dass an jeder Ecke des Netzes ein Masseelement angeordnet ist.
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Weiter wird ein Abfangsystem zum Abfangen von unbemannten Flugobjekten vorgeschlagen mit einer Abschussvorrichtung und mit wenigstens einem oben beschriebenen Abfangelement, insbesondere Abfangnetz, das an der Abschussvorrichtung derart anbringbar oder angebracht ist, dass es von dieser mittels Zündung von wenigstens einer Treibladung abgeschossen werden kann. Dabei werden mittels der Treibladung die mit dem Abfangelement verbundenen Masseelemente beschleunigt, so dass diese das Abfangelement in Abschussrichtung aus der Abschussvorrichtung ziehen und in Richtung des abzufangenden (fliegenden) Objekts bewegen.
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Das hier beschriebene Abfangsystem basiert auf einem schnellen Energieabbau, der zu einem großen Teil außerhalb des Abfangelements bzw. des Abfangnetzes stattfindet, so dass das Abfangelement bzw. Abfangnetz beim Aufprall bzw. Abfangen des Objektes weniger belastet wird. Durch Einsatz der oben beschriebenen Masseelemente ist es auch denkbar, dass mittels eines solchen Abfangsystems auch andere Objekte, wie etwa Menschen oder Tiere eingefangen werden, weil das abzufangende Objekt insoweit geschont wird, dass die wirkenden Kräfte geringer sind aufgrund des sich entfernenden Füllmittels.
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Das oben beschriebene Masseelement kann auch eingesetzt werden zum Schleppen bzw. Ziehen von einem Gegenstand über eine bestimmte bzw. gewünschte Distanz. Daher wird weiter ein Schleppsystem zum Überbrücken eines Abstandes zwischen einem Startbereich und einem Zielbereich vorgeschlagen mit wenigstens einem schnurartigen oder seilartigen Überbrückungselement; wenigstens einem oben beschriebenen Masseelement, wobei das wenigstens eine Masseelement mit einem Ende des Überbrückungselements verbunden ist; und einer Abschussvorrichtung, wobei das Überbrückungselement an der Abschussvorrichtung derart anbringbar oder angebracht ist, dass es von dieser mittels Zündung von wenigstens einer Treibladung abgeschossen werden kann.
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Bei einem solchen Schleppsystem für eine Schnur, ein Seil, ein Tau oder dergleichen, kann an dem einen Ende wenigstens ein Masseelement angebracht werden. Das andere Ende der Schnur bzw. des Seisl oder des Taus kann im Startbereich fixiert bzw. festgehalten werden. Wird das Masseelement von der Abschussvorrichtung abgeschossen, kann die Schnur bzw. das Seil oder Tau über eine größßere Distanz geschleppt bzw. gezogen werden, insbesondere auch über Hindernisse hinweg. Vorteil bei der Verwendung eines hier vorgestellten Masseelements für einen solchen Schlepp- bzw. Ziehvorgang ist darin zu sehen, dass auch hier auch die Schnur bzw. das Seil oder Tau geringere Kräfte wirken, wenn das Masseelement sein Ziel erreicht hat bzw. aufgrund der wirkenden Kräfte das Füllmittel austritt.
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Durch den oben beschriebenen einfachen Aufbau des Masseelements kann eine hohe Zuverlässigkeit des Wirkmechanismus gewährleistet werden, insbesondere der optimalen Trennung von Füllmittel und am Abfangelement bzw. Abfangnetz verbleibendem Grundkörper.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren beispielhaft beschrieben. Dabei zeigt
- 1 in den Teilfiguren A bis D ein Beispiel eines Masseelements in einer vereinfachten und schematischen Querschnittsdarstellung und mit unterschiedlichen Füllmitteln;
- 2 eine vereinfachte und schematische Darstellung eines Abfangelements mit mehreren Masseelementen;
- 3 eine vereinfachte und schematische Prinzipdarstellung eines Abfangelements während des Abfangens eines Objekts;
- 4 in den Teilfiguren A bis C eine Abfolge der Wirkungsweise des Masseelements beim Abfangen eines Objekts;
- 5 ein Beispiel eines aerodynamisch optimierten Masseelements;
- 6 in den Teilfiguren A bis C verschiedene Beispiele von Verschlusselementen für ein Masseelement;
- 7 ein Beispiel eines in einem Lauf einer Abschussvorrichtung aufgenommenen Masseelements;
- 8 ein Beispiel eines Masseelements, das auf eine Lanze einer Abschussvorrichtung aufsetzbar ist.
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1 zeigt ein Beispiel eines Masseelements 10 für ein nicht weiter dargestelltes Abfangsystem zum Abfangen von Objekten, insbesondere von fliegenden Objekten. Das Masseelement 10 weist einen Grundkörper 12 auf. Der Grundkörper 12 weist einen inneren Hohlraum 14 auf. Der Hohlraum 14 wir begrenzt durch eine Umfangswandung 16 des Grundkörpers 12. Der Grundkörper 12 weist einen vorderen Endabschnitt 18 und einen hinteren Endabschnitt 20 auf. Der Hohlraum 14 weist in Richtung bzw. im Bereich des vorderen Endabschnitts 18 eine Hohlraumöffnung 22 auf.
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Das Masseelement 10 ist mittels eines Verschlusselements 24 verschließbar bzw. verschlossen. Insbesondere ist das Verschlusselement 24 dazu eingerichtet, den Hohlraum 14 im Bereich der Hohlraumöffnung 22 lösbar zu verschließen.
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Im Bereich des hinteren Endabschnitts 20 weist das Masseelement eine Verbindungseinrichtung 26 auf, die dazu eingerichtet ist, mit einer Schnur oder einem Seil 28 eines Abfangelements, insbesondere eines Abfangnetzes 50 (2) verbunden zu werden.
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Bei dem hier gezeigten Beispiel eines Masseelementes 10 handelt es sich um eines, das in einem hier nur angedeuteten Lauf 60 einer Abschussvorrichtung (nicht dargestellt) aufgenommen und von dieser Abgeschossen werden kann. Dabei wird das Masseelement 10 bzw. werden mehrere Masseelemente 10 mittels wenigstens einer Treibladung in einem jeweiligen Lauf beschleunigt. Um eine möglichst gute Beschleunigung zu erreichen, weist das Masseelement 10 in diesem Beispiel im Bereich seines hinteren Endabschnitts 20 wenigstens ein Dichtungselement 30, hier beispielhaft eine Ringdichtung, auf, die eine Abdichtung ermöglicht wenn das Masseelement 10 in einem Lauf einer Abschussvorrichtung aufgenommen ist.
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In dem Hohlraum 14 ist ein Füllmittel 32 aufnehmbar bzw. aufgenommen. Das Füllmittel 32 ist relativ zu dem Grundkörper 12 bzw. in dem Hohlraum 14 beweglich. Damit das Füllmittel 32 in dem Hohlraum 14 verbleibt, solange das Masseelement 10 gelagert wird bzw. sich in Ruhe befindet, ist an dem vorderen Endabschnitt 20 des Masseelements 10 das Verschlusselement 24 angeordnet bzw. angebracht sein. In dem Beispiel der 1 ist das Verschlusselement 24 als Verschlussstopfen ausgebildet, der die Hohlraumöffnung 22 zumindest temporär verschließt.
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Das Verschlusselement 24 des Masseelements 10 ist dabei dazu eingerichtet, unter Krafteinwirkung von dem sich relativ zum Grundkörper 12 bewegenden Füllmittel 32 von dem Grundkörper 12 gelöst zu werden. Mit anderen Worten ist das Verschlusselement 24 so dimensioniert oder/und so mit dem Grundkörper 12 verbunden, dass es während der Lagerung des Masseelements 10 an diesem angeordnet bleibt, so dass ein Austreten des Füllmittels 32 verhindert wird. Wenn das Masseelement 10 mit dem darin befindlichen Füllmittel 32 beschleunigt bzw. abgeschossen worden ist, erfolgt bei einem insbesondere raschen oder schlagartigen Abbremsen des Masseelements 10 eine trägheitsbedingte weitere Bewegung des Füllmittels 32 in Richtung des Verschlusselements 24. Im gezeigten Beispiel eines Stopfens 24, wird der Stopfen 36 aus dem Hohlraum 14 gedrückt, so dass das Füllmittel 32 austreten kann.
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Das Füllmittel 32 weist eine Masse auf, die um einen Faktor größer ist als die Masse des Grundkörpers, wobei der Faktor mindestens zwei beträgt. Der Abbau von Energie durch Trennung des Füllmittels 32 von dem Grundkörper 12 des Masseelement 10 ist umso größer (und damit effektiver), je größer die Masse des Füllmittels 32 in Relation zu der Masse des Grundkörpers 10 bzw. zu der Gesamtmasse des gefüllten Masseelements 10 ist. Der Faktor kann auch größer als zwei sein, insbesondere ist je nach eingesetzten Materialien auch denkbar, dass die Masse des Füllmittels 32 etwas das Drei- bis Hundertfache der Masse des Grundkörpers 10 aufweist.
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Als Füllmittel 32 kann beispielsweise ein Pulver 32a, insbesondere ein Metallpulver, eingesetzt werden. Dies ist beispielhaft in 1B gezeigt. Die mittlere Korngröße des Pulvers kann kleiner als ein Zehntel Millimeter sein, insbesondere zwischen 0,05 bis 0,095 Millimetern liegen.
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1C zeigt vereinfacht die Anordnung von einem massiven Formschlusselement 32b in dem Hohlraum 14. Auch das Formschlusselement 32b ist relativ zu dem Grundkörper 12 beweglich, so dass er unter entsprechender Krafteinwirkung aus dem Grundkörper 12 austreten kann. An einem solchen Formschlusselement 32b, das selbst eine Art Projektil bildet, kann eine hier nur schematisch angedeutete Luftwiderstandseinrichtung 38 angeordnet sein, die dazu eingerichtet ist, das von dem Grundkörper 12 abgetrennte Formschlusselement 32b in der Luft abzubremsen. Die Luftwiderstandseinrichtung 38 kann beispielsweise eine Art Bremsfallschirm sein. Denkbar sind auch entlang des Umfangs des Formschlusselements 32b angeordnete Klappen, die nach dem Verlassen des Hohlraums 14 von dem Formschlusselement 32b seitlich abstehen, um den Luftwiderstand zu erhöhen.
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1D zeigt vereinfacht und schematisch eine Flüssigkeit 32c als Füllmittel 32 in dem Masseelement 10.
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2 zeigt in einer vereinfachten und schematischen Darstellung ein Abfangelement 50, hier beispielhaft als Abfangnetz 50 ausgebildet. Das Abfangnetz 50 weist einen Auffangbereich 52 auf. Der Auffangbereich 52 umfasst mehrere Netzmaschen 54, die durch Netzfäden 55 bzw. Netzstränge gebildet sind. Die Netzmaschen 54 sind durch eine Netzeinfassung 56 umgeben. Die Netzeinfassung 56 kann beispielsweise ein verstärkter Rand sein, der mit den betreffenden, außen angeordneten Netzmaschen 54 verbunden ist. Im gezeigten Beispiel ist das Abfangnetz 50 viereckig, insbesondere quadratisch ausgebildet. Das Abfangnetz 50 weist in diesem Beispiel an jeder seiner Ecken ein Masseelement 10 auf. Es ist aber genauso denkbar, dass nur an wenigstens zwei Ecken des Abfangnetzes 50 ein jeweiliges Masseelement 10 angebracht ist. Die Masseelemente 10 sind mittels eines jeweiligen Verbindungsfadens 28 mit dem Abfangnetz 50 bzw. der Netzeinfassung 56 verbunden.
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Der in 2 gezeigte Zustand ist ein aufgespanntes Abfangnetz 50, in dessen Auffangbereich 52 ein abzufangendes Objekt, insbesondere Flugobjekt, wie beispielsweise eine Drohne, ein Quadrokopter und dergleichen, aufgenommen und zum Absturz gebracht werden kann. Das Abfangnetz 50 ist dabei anfänglich in einem gefalteten Zustand in einer Abschussvorrichtung eines Abfangsystems aufgenommen. Mittels der Abschussvorrichtung können die Masseelemente 10 beschleunigt und das Abfangnetz 50 abgeschossen werden. Sobald das Abfangnetz 50 von der Abfangvorrichtung abgeschossen ist, wird es aufgrund der wirkenden Kräfte der Masseelemente 10 aufgespannt, so dass ein Objekt, insbesondere Flugobjekt im Auffangbereich 52 aufgenommen werden kann.
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Das Abfangnetz 50 gemäß 2 ist üblicherweise aus Netzfäden gebildet, die aus hoch zugfesten Polymeren hergestellt sind. Entsprechend können diese hoch zugfesten Polymere die durch die Masseelemente 10 auf das Abfangnetz 50 wirkende kinetische Energie schlecht abbauen, so dass es zum unerwünschten Reißen des Auffangbereichs kommen kann und so das Abfangen eines Objekts, insbesondere Flugobjekts scheitern kann.
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3 zeigt in einer vereinfachten und schematischen Darstellung eine Situation, in der das Abfangnetz 50 gerade in Kontakt mit einem abzufangenden Objekt 58, insbesondere Flugobjekt, kommt. Dabei wird das Objekt 58 im Aufnahmebereich 52 des Abfangnetzes 50 aufgenommen, während die Masseelemente 10 sich weiter im Wesentlichen in Flugrichtung FR bewegen. Sobald das Abfangnetz 50 in Kontakt mit dem abzufangenden Objekt 58 ist, wird die auf das Abfangnetz und die Masseelemente 10 wirkende kinetische Energie abgebaut, was bei Verwendung der hier beschriebenen Masseelemente 10 im Wesentlichen dadurch erfolgt, dass das Füllmittel 32 von dem Masseelement 10 getrennt wird.
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4 zeigt in den Teilfiguren A) bis C) vereinfacht die Abfolge beim Trennen des Füllmittels 32 von dem Grundköroper 12 des Masseelements. 4A zeigt das Masseelement 10 mit seinem Grundkörper 12 während der Lagerung bzw. während einer (anfänglichen) Flugphase. Der Grundkörper 12 bzw. dessen Hohlraum 14 weist das nach außen hin nicht sichtbare Füllmittel auf und ist mittels des Verschlusselements 24 verschlossen.
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4B zeigt den Zustand nach dem Kontakt des Abfangelements bzw. Abfangnetzes 50 mit dem abzufangenden Objekt 58. Aufgrund der wirkenden Kräfte, insbesondere Trägheit, wird das Füllmittel 32 in Bewegungsrichtung BR relativ zu dem Grundkörper 12 bewegt. Durch den sich aufbauenden Druck wird das Verschlusselement 24, beispielsweise der in 1 gezeigte Stopfen, von dem Grundkörper 12 getrennt, so dass das Füllmittel 32 austritt. Das gezeigte Beispiel der 4 zeigt als Füllmittel 32 ein Pulver, das nach dem Austritt aus dem Grundkörper 12 in der Umgebung insbesondere in der Luft aufgrund des wirkenden Luftwiderstands auseinanderstäubt und verteilt wird (4C). Ähnlich sieht der Ablauf aus, wenn das Füllmittel 32 eine Flüssigkeit wäre, die nach dem Austritt in Tropfen bzw. Tröpfchen aufgeteilt würde.
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Durch die Verwendung von im Rahmen dieser Anmeldung beschriebenen Masseelementen 10 mit unter Krafteinwirkung trennbarem Füllmittel 32 kann beim Abfangen von Objekten, insbesondere Flugobjekten, die auf das Abfangnetz 50 wirkende kinetische Energie rasch, insbesondere schlagartig abgebaut werden, weil die mit dem Abfangnetz 50 verbundenen Masseelemente 10 beim Aufprall an das abzufangende Objekt aufgrund der Trennung des Füllmittels 32 deutlich an Masse und Schwung verlieren.
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5 zeigt ein Beispiel eines Masseelements 10, das eine etwas andere From als das Masseelement 10 der 1 aufweist. Bei dem Masseelement 10 der 5 ist beispielsweise das Verschlusselement 24 aerodynamischer ausgebildet. Insbesondere weist das Verschlusselement 24 einen hinteren Abschnitt 24a auf, der in dem Hohlraum 14 des Grundkörpers 12 des Masseelements 10 aufgenommen ist. Ferner weist das Verschlusselement 24 einen vorderen Abschnitt 24b auf, der aerodynamisch geformt ist, beispielsweise konisch bzw. parabelförmig ausgebildet ist. Bei dem Masseelement 10 der 5 ist beispielhaft auch der hintere Endabschnitt 20 aerodynamisch ausgeformt. Es wird darauf hingewiesen, dass es denkbar und möglich ist, ein aerodynamisch geformtes Verschlusselement 24 (5) mit einem Masseelement 10 der 1 zu kombinieren, dessen Endabschnitt 20 nicht so wie in der 5 ausgebildet ist.
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In den 1 und 5 sind stopfenartige Verschlusselemente 24 beispielhaft gezeigt. Die Verschlusselemente 24 können aber auch anders ausgebildet bzw. mit dem Grundkörper 12 verbunden sein, was in der 6 vereinfacht und schematisch gezeigt ist.
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6 zeigt in den Teilfiguren A bis C Beispiele eines Verschlusselements 24, das nicht in den Hohlraum 14 eingeführt ist, sondern materialschlüssig, insbesondere einstückig mit dem Grundkörper 12 ausgebildet ist. Damit das Verschlusselement 24 unter der Krafteinwirkung des sich bewegenden Füllmittels 32 (1B bis D) von dem Grundkörper 12 getrennt werden kann, ist wenigstens eine Sollbruchstelle 40 vorgesehen.
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Im Beispiel der 6A ist eine entlang dem Umfang des Grundkörpers 12 angeordnete und ausgebildete Sollbruchstelle 40 vorgesehen. Wenn sich das im Hohlraum 14 aufgenommene Füllmittel 32 mit entsprechender Kraft in Richtung des Verschlusselements 24 bewegt, reißt das geschwächte Material im Bereich der umlaufenden Sollbruchstelle 40, so dass das Verschlusselement 24 von dem Grundkörper 12 getrennt wird und das Füllmittel austreten kann.
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Das Beispiel der 6B und 6C (Schnitt entlang der Schnittlinie C-C der 6B) zeigt ein aerodynamisch ausgebildetes Verschlusselement 24, wobei in Umfangsrichtung mehrere Sollbruchstellen 40 verteilt angeordnet sind. Diese Sollbruchstellung verlaufen entlang der Längsrichtung von der Spitze des Verschlusselements 24 in Richtung des Grundkörpers 12. Das Verschlusselement wird bei entsprechender Krafteinwirkung durch das Füllmittel im Bereich der hier drei Sollbruchstellen aufgerissen, so dass das Füllmittel austreten kann. Beispielhaft weist das Verschlusselement 24 hier drei Sollbruchstellen 40 auf. Es können aber auch mehr Sollbruchstellen vorgesehen sein.
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7 zeigt ein Beispiel eines Masseelements 10, das in einem Lauf 60 einer Abschussvorrichtung 62 angeordnet ist. Das Masseelement 10 weist im Wesentlichen den gleichen Aufbau auf, wie oben unter Bezugnahme auf die 1 bzw. die 5 beschrieben. Allerdings weist das Masseelement 10 kein Dichtungselement 30 (Ringdichtung) auf. Vielmehr wird das Masseelement 10 im Lauf 60 mittels eines abdichtend ausgebildeten Antriebselements 64, etwa in der Art eines Dichtkolbens, beschleunigt, wobei sich eine gezündete Treibladung hinter dem Dichtkolben 64 ausdehnt.
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8 zeigt ein Beispiel eines Masseelements 10, dessen hinterer Endabschnitt 20 so ausgebildet ist, dass das Masseelement 10 auf eine Lanze 66 einer Abschussvorrichtung aufsteckbar ist und von dieser Lanze 66 weg beschleunigt wird, wenn eine Treibladung gezündet wird. Auch dieses Masseelement 10 weist aber die gleiche Grundstruktur auf, wie die oben unter Bezugnahme auf die 1 und 5 beschriebenen Beispiele.
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Die hier in den Figuren beschriebenen Masseelemente 10 für ein Abfangelement 50 bzw. Abfangnetz 50 (
2) können beispielsweise Teil einer aus den oben erwähnten Druckschriften
DE 10 2016 111 563 A1 oder der
DE 10 2017 112 769 A1 bekannten Abfangvorrichtung bzw. eines solchen Abfangsystems sein. Eine solche Abfangvorrichtung dient insbesondere zum Abfangen von unbemannten Flugobjekten, insbesondere Drohnen, wie beispielsweise Quadrokopter und dergleichen. Die Abfangvorrichtung umfasst mehrere Führungselemente, die auch als Läufe 60 (
7) oder Lanzen 66 (
8) bezeichnet werden können, die bezogen auf eine Längsachse der Abfangvorrichtung geneigt verlaufen und in Umfangsrichtung um die Längsachse herum verteilt angeordnet sind, und eine Netzaufnahme, wobei die Führungselemente in Umfangsrichtung um die Netzaufnahme verteilt angeordnet sind. Dabei ist in der Netzaufnahme ein Abfangelement bzw. Abfangnetz 50, wie es oben beispielhaft vorgestellt worden ist, aufgenommen. Jedem Führungselement der Abfangvorrichtung ist dabei vor dem Abschuss ein Masseelement 10 des Abfangnetzes 50 zugeordnet, derart dass jedes Masseelement 10 entlang seines Führungselements beschleunigt werden kann, etwa durch Zünden einer Gasladung oder dergleichen. Selbstverständlich ist die Verwendung von hier vorgestellten Masseelementen 10 für Abfangnetze 50 in den verschiedenen Ausführungsbeispielen nicht beschränkt auf genau solche bekannten Abfangvorrichtungen. Vielmehr können derartige Masseelemente 10 auch bei anders aufgebauten Abfangvorrichtungen zum Einsatz kommen.
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Es wird darauf hingewiesen, dass nicht in jeder beschriebenen Textpassage zu den Figuren alle in den betreffenden Figuren dargestellten Bezugszeichen beschrieben sind. Ein in einer Figur dargestelltes Bezugszeichen weist aber auf ein gleiches Element hin, das bereits in einem anderen Beispiel bzw. einer anderen Figur beschrieben worden ist.
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Das hier beschriebene Masseelement 10 weist einen einfachen Aufbau und eine zuverlässige Funktionsweise auf. Dabei erfolgt beim Einsatz solcher Masseelemente 10 mit einem Abfangelement bzw. Abfangnetz 50 ein sehr schneller, insbesondere schlagartiger Energieabbau, der zu einem großen Teil außerhalb des Abfangelements bzw. Abfangnetzes 50 erfolgt. Somit ist die Belastung auf das Abfangnetz 50, aber auch auf das abzufangende Objekt viel geringer. Hierdurch ist es möglich, das Abfangnetz 50 aus feinen und leichten Materialien herzustellen, so dass dessen Gewicht reduziert werden kann, was sich insbesondere auch positiv auf die Reichweite auswirken kann.
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Wie bereits eingehend erläutert, können derartige Masseelemente 10 beim Einfangen bzw. Abfangen von Objekten eingesetzt werden. Ein weiterer Einsatzbereich kann aber beim Abschießen bzw. Verschießen und Abbremsen von einzelnen Leinen sein, wie beispielsweise in der Bergrettung oder der Schifffahrt. Hierzu kann das Masselement in einem Schleppsystem zum Überbrücken eines Abstandes zwischen einem Startbereich und einem Zielbereich eingesetzt werden. Bei einem solchen Schleppsystem für eine Leine, eine Schnur, ein Seil, ein Tau oder dergleichen, kann an dem einen Ende wenigstens ein Masseelement 10 angebracht werden. Das andere Ende der Schnur bzw. des Seils oder des Taus kann im Startbereich fixiert bzw. festgehalten werden. Wird das Masseelement 10 von der Abschussvorrichtung 60, 62, 64, 66 abgeschossen, kann die Schnur bzw. das Seil oder Tau über eine größere Distanz zwoischen Startbereich und Zielbereich geschleppt bzw. gezogen werden, insbesondere auch über Hindernisse hinweg.
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Es wird ergänzend darauf hingewiesen, dass ein Abfangelement bzw. Abfangnetz, das mit derartigen Masseelementen ausgerüstet auch zum Einfangen von Tieren oder Menschen einsetzbar ist. Dabei kann auch ein Verletzungsrisiko für ein Tier oder Mensch reduziert werden, weil die Masse des Masseelements beim Kontakt des Abfangelements mit dem Tier bzw. der Person reduziert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016111563 A1 [0002, 0052]
- DE 102017112769 A1 [0002, 0052]
- DE 102019108591 A1 [0003, 0004]
