DE102022001909A1

DE102022001909A1 - Sauerstoffversorgung für geschützte und gepanzerte Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102022001909A1
Application number: DE102022001909.4A
Authority: DE
Inventors: Romeo Kopf
Original assignee: Bundesministerium der Verteidigung
Current assignee: Bundesrepublik Deutschland Vertr Durch Das B De
Priority date: 2022-06-01
Filing date: 2022-06-01
Publication date: 2023-12-07

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Sauerstoffversorgung von Insassen geschützter und gepanzerter Fahrzeuge vorgestellt, einen Sauerstoffvorrat, Sensoren, Regler und ein Leitungssystem aufweisend, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoff aus einem Speicher eines pneumatisch unterstützten Bremssystems entnommen wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren für die Sauerstoffversorgung von Insassen geschützter und gepanzerter Kampffahrzeuge.
Insassen von geschützten und gepanzerten Fahrzeugen sind häufig unterschiedlichen Bedrohungen, durch Beschuss, Sprengungen oder Angriffen mit B oder C-Waffen ausgesetzt. Neben der körperlichen Unversehrtheit durch Projektile, Splitter oder Reizstoffe ist eine ständige Sauerstoffversorgung besonders wichtig.
So ist bereits aus der Offenlegungsschrift WO 9904993 A2 ein Kraftfahrzeug mit einem verschließbaren Fahrerraum und mit Zu- und Abluftkanälen des Fahrerraums bekannt, dadurch gekennzeichnet, dass über mindestens einen der Zuluftkanäle Sauerstoff in den Fahrerraum geleitet wird. Die Sauerstoffzuführung kann über einen Sauerstoffspeicher in Form von Druckflaschen oder dergleichen erfolgen oder aber in Form eines Sauerstoffgenerators, entweder in Art einer chemischen Absorption der Stickstoffanteile beim Durchströmen der Luft oder aber in Form einer semipermeablen Membran, wie beispielsweise Zeolith, welches als Molekularsieb dient und lediglich die Sauerstoffmoleküle durchlässt.
Diesen Gedanken führt die Offenlegungsschrift DE 10 2017 008 241 A1 in einem Verfahren konkreter aus. Bei dem Verfahren zur Bereitstellung von Sauerstoff in Fahrzeugen wird in einer in einem Fahrzeug angeordneten mobilen Einheit aus der Umgebungsluft mittels selektiver keramischer Gastrennmembranen mit Sauerstoffionen- und Elektronenleitung bei erhöhter Temperatur zwischen 500 °C und 900 °C Sauerstoff separiert, von einer Pumpe abgesaugt und in den Fahrzeugraum eingeleitet. Eine mobile Einheit für die Bereitstellung des Sauerstoffs in Fahrzeugen weist eine Gastrennmembran mit Sauerstoffionen- und Elektronenleitung, ausgebildet als Bündel einseitig geschlossener Röhrchen aus perowskitischem Material aus sowie einen wärmeisolierten Heizzylinder, der die bündelförmige Gastrennmembran umgibt, wobei die offenen Enden der Röhrchen auf der Permeatseite mit einer Membranpumpe verbunden sind, die den separierten Sauerstoff über ein Verbindungsmittel in den Fahrzeugraum leitet.
Die Aufgabe dieser bekannten Lösung war die Tatsache, dass alle existierenden mobilen Geräte zur Sauerstoffbereitstellung gravierende Nachteile haben: Sauerstoff kann Brände verursachen oder verstärken. Deshalb stellt gespeicherter Sauerstoff in Gasflaschen eine Gefährdung im Auto dar. Gas unter Druck kann bei Erwärmung explodieren. Sauerstoff nach der VPSA-Technologie ist gerätemäßig aufwendig herzustellen. Keim- und Feinstaubfreiheit sind nicht gegeben.
Die mobile Einheit der o.g. Offenlegungsschrift DE 20 2017 008 241 A1 hat jedoch darüber hinaus den Nachteil eines sehr fragilen Aufbaus. Solche Baugruppen müssen in geschützten und gepanzerten Fahrzeugen wiederum besonders geschützt werden, um im Einsatzfall zuverlässig zu funktionieren, was einen großen Bauraum beansprucht.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren vorzustellen, welches die Sauerstoffversorgung von Insassen geschützter und gepanzerter Fahrzeuge garantiert und darüber hinaus klein, robust und zuverlässig ist.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Geschützte und gepanzerte militärische Fahrzeuge sind aufgrund ihrer Abmessungen und Massen vergleichbar mit zivilen Nutzfahrzeugen. Baugruppen besonders robuster, geländegängiger ziviler Nutzfahrzeuge werden daher auch für militärische Fahrzeuge verwendet. Dies trifft neben Motoren und Getrieben auch insbesondere auf Achsen zu.
Die Bremsen an diesen Achsen wiederum sind pneumatisch unterstützt, sodass die Aggregate des Bremssystems ebenfalls in die militärischen Fahrzeuge übernommen werden müssen.
Pneumatisch unterstützte Bremsen sind im mittleren und schweren Landfahrzugbau weit verbreitet, die Anlagen sind standardisiert und der Aufbau immer ähnlich.
Ein wesentliches Bauteil standardisierter, pneumatisch unterstützter Bremsanlagen ist ein Vorratstank für die Druckluft, durch die die Bremsanlagen betätigt oder permanent geöffnet gehalten werden.
Die Druckluft wird mit Kompressoren bei laufendem Verbrennungsmotor aus der Umgebungsluft erzeugt.
Der Vorteil bei der Verwendung der komprimierten Umgebungsluft liegt darin, dass sie bereits vor dem Bedrohungsfall gespeichert wurde und daher nicht kontaminiert ist.
Es ist auch weniger gefährlich nicht den reinen Sauerstoff zu speichern. In der natürlichen Luftkonzentration verhält sich Sauerstoff nicht explosiv.
Darüber hinaus muss im Bedarfsfall die Konzentration des eingeleiteten Sauerstoffs nicht überwacht oder geregelt werden, da die gespeicherte Druckluft bereits über den natürlichen Anteil Sauerstoff verfügt.
Als zusätzliche notwendige Einrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist neben dem Expansionsventil zur Dosierung der Druckluft lediglich ein Ölabscheider erforderlich, der durch den Kompressor eingeleitete Schmieröle aus der Druckluft filtert. Eine weitere Aufbereitung der Luft ist denkbar, aber für den Notfall bedingten Einsatz nicht notwendig. So können neben dem Ölabscheider auch Staub- und Pollenfilter in ein entsprechendes Filterelement integriert sein.
Die Vorrichtung ist dann vorteilhaft derart aufgebaut, dass vom Drucklufttank der Bremsanlage eine Leitung zum Ölabscheider führt und von dort zum Expansionsventil. Der Ölabscheider filtert Öltropfen, die während des Komprimierens durch den Kolbenkompressor in die Druckluft gelangt sind, in einer Größenordnung ab 5 µm. Neben dem Ölabscheider können auch Staub- und Pollenfilter in einem Filterelement integriert sein. Die gereinigte Luft wird über eine zweite Leitung zum Expansionsventil geführt.
Das Expansionsventil wird automatisch oder von Hand geöffnet. Bei automatischer Öffnung ist die Sauerstoffkonzentration im Fahrgastraum der ausschlaggebende Faktor um das Ventil zu öffnen. Mithilfe eines Sauerstoffsensors wird die Sauerstoffkonzentration im Fahrgastraum ständig überwacht und bei einem Wert unter 15 % Sauerstoff in der Atemluft wird Luft aus dem Druckluftbehälter in den Fahrgastraum geleitet.
Das Expansionsventil kann wieder geschlossen werden, sobald der Druck im Vorratsbehälter unter die zulässige Grenze einer funktionierenden Bremsanlage sinkt um die Mobilität zu erhalten. Diese Maßnahme kann durch weitere Schadensdetektoren am Fahrzeug unterdrückt werden, sodass der vollständige Luftvorrat bei bewegungsunfähigen Fahrzeugen verbraucht werden kann.
Das Expansionsventil ist mit einer weiteren Leitung mit dem Fahrgastraum verbunden. Die Verbindung kann über das vorhandene Belüftungs- und Klimatisierungssystem des Fahrzeugs erfolgen oder durch einen speziellen Zugang.
Es zeigt 1 eine Vorrichtung zum erfindungsgemäßen Verfahren in sehr vereinfachter, schematischer Darstellung. Es zeigt 1 einen Kompressor 1, der die Umgebungsluft komprimiert. Die Druckluft wird in einen Druckluftbehälter 2 gespeist. Aus dem Druckluftbehälter 2 wird gemäß dem Stand der Technik ein Fußbremsventil 3 versorgt, über das ein Bremszylinder 4 betätigt wird. Erfindungsgemäß wird weiter aus dem Druckluftbehälter 2 ein Expansionsventil 5 versorgt, durch das im Notfall Druckluft in den Fahrgastraum zur Versorgung der Insassen geleitet wird. Vor dem Expansionsventil 5 ist ein Filterelement 6 zur Reinigung der ausströmenden Luft angeordnet.
Bezugszeichenliste

1: Kompressor
2: Druckluftbehälter
3: Fußbremsventil
4: Bremszylinder
5: Expansionsventil
6: Filterelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 9904993 A2 [0003]
DE 102017008241 A1 [0004]
DE 202017008241 A1 [0006]

Claims

Verfahren zur Sauerstoffversorgung von Insassen geschützter und gepanzerter Fahrzeuge, einen Sauerstoffvorrat, Sensoren, Regler und ein Leitungssystem aufweisend, dadurch gekennzeichnet, dass - der Sauerstoff aus einem Speicher eines pneumatisch unterstützten Bremssystems entnommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoff mit der Druckluft entnommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft nach der Entnahme gefiltert wird.
Vorrichtung zur Sauerstoffversorgung von Insassen geschützter und gepanzerter Fahrzeuge, einen Sauerstoffvorrat, Sensoren, Regler und ein Leitungssystem aufweisend, dadurch gekennzeichnet, dass - der Drucklufttank der Bremsanlage mit einem Ölabscheider und einem Expansionsventil, - über ein Leitungssystem, - mit dem Fahrgastraum verbunden ist.