DE19744017A1 - Transparente Schutzplatte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung der Transparenz von perforierten Schutzplatten aus undurchsichtigem Material. Diese werden beispielsweise im Fensterbereich an Fahrzeugen eingesetzt, um den Personenschutz bei Beschuß des Fahrzeuges zu erhöhen.

Es ist bekannt, die Sichtscheiben von Fahrzeugen die z. B. durch Beschuß gefährdet sind, als Panzerglasscheiben auszuführen oder bei Bedarf zusätzliche Panzerglasscheiben nachzurüsten. Nachteilig bei diesen Scheiben ist deren hohes Gewicht und große Dicke. Im Nachrüstungsfall wirken sich diese Nachteile besonders ungünstig aus.

Weiterhin ist bekannt, den Panzerschutz von Sichtscheiben durch perforierte Stahlpanzerplatten zu verbessern. Diese haben jedoch den Nachteil, daß die Sichtmöglichkeiten erheblich eingeschränkt sind, so daß die Fahrsicherheit und die Erkennung von Gefahren sehr leidet.

Zur Verminderung der Sichtbehinderung dieser perforierten Panzerplatten ist in der Patentanmeldung DE 44 18 188 A1 vorgesehen, die Panzerplatte in Schwingungen zu versetzen mit der Zielsetzung, daß infolge der Trägheit des menschlichen Auges die störenden undurchsichtigen Anteile der Panzerplatte scheinbar verschwinden.

Damit man sich bei diesem Verfahren nicht einen anderen sehr störenden Flimmereffekt einhandelt, muß die Schwingungsfrequenz mindestens 25 Hz betragen. Außerdem muß die Schwingungsamplitude auf die Perforierungsmaße abgestimmt werden, so daß eine Überdeckung zwischen den undurchsichtigen Stegen und den Perforierungen erzielt wird. Sollten diese Forderungen erfüllbar sein, so sind immer noch große Nachteile damit verbunden: Zusatzgewicht für Lagerung und Schwingungsantreib der Schutzplatte, anfällige Mechanik, Energiebedarf für den Antrieb und hohe Kosten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Sichtbedingungen durch eine perforierte Schutzplatte so zu verbessern, daß sie bei Frontscheibeneinsatz ein sicheres Lenken des Fahrzeuges ermöglicht. Der technische Aufwand soll möglichst gering sein, so daß sich die Schutzplatte auch problemlos für Nachrüstungszwecke einsetzen läßt. Die Schutzwirkung darf nicht negativ beeinflußt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die undurchsichtigen Flächenteile der Schutzplatte durch Spiegelelemente ausgeblendet werden. Die Spiegelelemente sind streifenförmig zu beiden Seiten der Schutzplatte angeordnet und bestehen aus totalreflektierenden und halbdurchlässigen Schichten. Durch Aneinanderfügen der Spiegelelemente entstehen homogene durchsichtige Platten, welche für die Dichtigkeit der Schutzplatte sorgen und außerdem den Panzerschutz günstig beeinflussen können.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels mit den Zeichnungen Fig. 1 bis Fig. 6 näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Flächenausschnitt einer geschlitzten Schutzplatte mit einer gestrichelten Fläche, welche in vier Teilflächen aufgeteilt ist.

Fig. 2 zeigt die Schnittdarstellung an der Schnittlinie 6a bzw. 8a,

Fig. 3 zeigt die Schnittdarstellung an der Schnittlinie 7a,

Fig. 4 zeigt die Schnittdarstellung an der Schnittlinie 9a,

Fig. 5 zeigt die Sichtbereiche bei einer herkömmlichen Schlitzplatte,

Fig. 6 zeigt die Sichtbereiche bei der selben Schlitzplatte, welche jedoch mit Spiegelelementen der erfindungsgemäßen Anordnung ausgestattet sind.

Die Zeichnung Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Schutzplatte (1) mit Sichtschlitzen (4) die beispielsweise gegenüberliegend versetzt angeordnet sind. Das gestrichelte Rechteck (5) stellt den Flächenausschnitt mit dem kleinstmöglichen sich wiederholenden Muster dar. Dabei wurde die Rundung der Schlitzschmalseiten vernachlässigt und durch Geraden gemittelt. Da die gesamte Platte eine flächenmäßige Aneinanderreihung dieses Musters darstellt, kann man sich zur Erklärung der Funktionsweise auf dieses Muster beschränken.

Die Musterfläche ist in 4 Teilflächen aufgeteilt, bei welchen sich jeweils unterschiedliche Verhältnisse bezüglich der Durchsicht ergeben. Diese werden anhand der Schnittdarstellungen Fig. 2 bis Fig. 4 erläutert.

Fig. 2 zeigt die Schnittdarstellung der Teilfläche 6 mit der Schnittlinie 6a bzw. Teilfläche 8 mit der Schnittlinie 8a. Fig. 3 zeigt die Schnittdarstellung der Teilfläche 7 mit der Schnittlinie 7a. Fig. 4 zeigt die Schnittdarstellung der Teilfläche 9 mit der Schnittlinie 9a. Die Schnittdarstellungen zeigen jeweils die Schlitzplatte (1) mit der Spiegelplatte (2) und der Spiegelplatte (3). Die Linie (5a) stellt die untere Begrenzung und Linie (5b) die obere Begrenzung der Musterfläche dar. Zur besseren Übersicht sind die beiden Spiegelplatten in der Fig. 1 nicht gezeichnet.

Die Spiegelplatte (2) besteht aus einem durchsichtigen Material, z. B. Glas oder Kunststoff in welchem Spiegelschichten unter einem Winkel von ca. minus 45° eingelassen sind. Die Spiegelschichten, bestehend aus halbdurchlässigen Schichten (10) und totalreflektierenden Schichten (11) und sind wie gezeichnet abwechselnd angeordnet. Um optimale Transparenz zu erzielen, liegen die Spiegelkanten in einer Linie auf den Kanten der Durchbrüche (10a).

Die Spiegelplatte (3) ist analog wie Spiegelplatte (2) aufgebaut nur mit dem Unterschied, daß die Spiegelschichten unter einem Winkel von ca. plus 45° angeordnet sind.

Die nachfolgende Darstellung der Funktionsweise erfolgt anhand eines typischen Lichtstrahles. Diese Betrachtungen gelten ebenso für alle im selben Bereich liegenden Strahlbündel.

Wie in Fig. 2 ersichtlich, sind die halbdurchlässigen Strahlteilerschichten mit einem Teilerverhältnis von ca. 50:50 der beiden Spiegelplatten (2) bzw. (3) zu beiden Seiten des Schlitzes angeordnet. Somit kann ein Lichtstrahl (12) geradlinig den Schlitz (14) passieren. Durch die Strahlteilung an der Schicht (10) wird allerdings nur ein Teil des eintreffenden Lichtes (12) auf der anderen Seite wieder austreten. Der andere Teil (12a) wird von der Spiegelschicht (13) zum Steg umgelenkt. Der durchgetretene Teil des Lichtstrahles (12) wird am Strahlteiler (16) in die Strahlen (12b) und (12c) aufgespalten.

Im Bereich des Steges zwischen den Schlitzen einreffende Lichtstrahlen (15) werden von der dort angeordneten totalreflektierenden Schicht (11) zur halbdurchlässigen Schicht (10) umgelenkt. Ein Teil davon wird vom Strahlteiler (10) abgelenkt, so daß er die Schutzplatte durch den Schlitz (14) passieren kann. Auf der anderen Seite der Schutzplatte (1) wird der durchgetretene Lichtstrahl am Strahlteiler (16) aufgeteilt in die Strahlen (15b) und (15c). Die Aufspaltung der Strahlen (12) und (15) am Strahlteiler (16) erzeugt Doppelbilder, welche u. U. sichtbar sind. Der visuelle Eindruck ist stark abhängig vom Abstand Auge zu Scheibe und von der Schlitzbreite. Sollte sich aufgrund der gegebenen Auslegung ein störender Effekt ergeben, so kann man ihn Kompensieren indem man den Strahlverlauf (12b) zu (12c) bzw. (15b) zu (15c) nicht parallel sondern konvergent gestaltet. Dies kann z. B. durch eine geringfügige Reduzierung des 45°-Winkels der Spiegelschicht (17) erzielt werden. Die Winkelreduzierung muß so bemessen werden, daß sich die Strahlen (12b) und (12c) bzw. (15b) und (15c) in einer Entfernung von z. B. 5 m kreuzen. Die beschriebene Funktionsweise gilt analog bei den Schnittdarstellungen Fig. 3 und Fig. 4.

Wenn man nun die durchsichtigen und undurchsichtigen Bereiche der Musterfläche in der Draufsicht darstellt, erhält man Fig. 6. Die undurchsichtigen Flächenanteile (18), (19) und (20) stellen einen Anteil von 17% bezogen auf die gesamte Musterfläche dar.

In der Zeichnung Fig. 5 sind die Sichtbereiche der selben Schlitzplatte ohne sichtverbessernde Maßnahmen dargestellt. Der undurchsichtige Flächenanteil (21) stellt hier einen Wert von 59% bezogen auf die gesamte Musterfläche dar.

Mit der erfindungsgemäßen Ausstattung ist somit eine Erhöhung der durchsichtigen Flächenteile um über 300% möglich. Diese erhebliche Sichtverbesserung hat sich auch bei einem vergleichenden visuellen Test bestätigt.

Bei der Realisierung der Schutzplatte wird die Geometrie der Schlitze von den Schutzforderungen und Fertigungsmöglichkeiten bestimmt. Die Ausführung der Spiegelplatten muß an die Schutzplatte angepaßt und hinsichtlich Transparenz optimiert werden. Folgende Forderungen müssen deshalb erfüllt sein: die Spiegelkanten müssen in einer Linie zu den Schlitzkanten verlaufen, die Dicke der Spiegelplatten muß der Schutzplatte entsprechen wenn die Schrägstellung der Spiegelplatten 45° beträgt, und die Schlitzbreiten sollten so groß wie die Stegbreiten sein.

Claims (19)

1. Verfahren zur Verbesserung der Durchsicht einer aus undurchsichtigem Material bestehenden perforierten Schutzplatte, dadurch gekennzeichnet, daß vor den undurchsichtigen Flächenteilen der Schutzplatte totalreflektierende Spiegelelemente so angeordnet sind, daß einfallendes Licht zu weiteren halbdurchlässigen Spiegelelementen umgeleitet wird, welche sich vor den Durchbrüchen der Schutzplatte befinden, und von diesen wiederum zu den Durchbrüchen reflektiert wird um sie ungehindert passieren zu können, und auf die Durchbrüche fallendes Licht die halbdurchlässigen Spiegelelemente geradlinig passieren kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die totalreflektierenden und teildurchlässigen Spiegelelemente so angeordnet werden, daß die undurchsichtigen Flächenteile der Schutzplatte so weit wie möglich ausgeblendet werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelkanten in einer Linie zu den Schlitzkanten verlaufen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzbreiten und die Stegbreiten der Schutzplatte gleich groß sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Spiegelplatten so gewählt wird, daß die Projektion der Spiegelflächen in Sichtrichtung mindestens so groß ist, wie die Schlitzbreiten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungsrichtung der Durchbrüche am Durchdringungsort der Sichtlinie auf der Schutzplatte parallel zur Sichtlinie des Betrachters verläuft.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel der totalreflektierenden und teildurchlässigen Spiegelelemente am Durchdringungsort der Sichtlinie auf der Schutzplatte so korrigiert werden, daß die transparente Fläche maximal ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelplatten aus kompaktem lichtdurchlässigem Material bestehen.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die Spiegelelemente Glas verwendet wird.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die Spiegelelemente transparenter Kunststoff, z. B. Plexiglas oder Makrolon, verwendet wird.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelelemente aus einem gezogenen Profil hergestellt werden.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Profile miteinander verklebt werden.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf den nichtreflektierenden Oberflächen der Spiegelelemente reflexmindernde Schichten aufgebracht sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Doppelbildern der Strahlengang von Doppelbilder erzeugenden Spiegelflächen so geändert wird, daß ein konvergenter Strahlengang erzeugt wird.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der konvergente Strahlengang durch Verändern des Ablenkwinkels der die Doppelbilder erzeugenden Spiegelflächen erzeugt wird.

16. Verwendung nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzplatte zum Schutz vor Beschuß durch Projektile eingesetzt wird.

17. Verwendung nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzplatte zum Schutz vor Gasdruck eingesetzt wird.

18. Verwendung nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzplatte zum Schutz vor Strahlung eingesetzt wird.

19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Schutzwirkung mehrere Schutzplatten hintereinander angeordnet werden.