Herr Roderick Iain DAVIDSON, Croft Cottage, Gonghill Drive, Frensham,
Farnham, Surrey, England
Sichervngseinrichtung für Abgrenzungen
Als Abgrenzung werden üblicherweise Begrenzungszäune aufgestellt,
bei denen zwischen benachbarten Zaunpfählen Drähte oder Kabel gespannt sind. Diese Zäune werden beispielsweise dazu verwendet,
Tiere vom Verlassen eines bestimmten Gebietes abzuhalten oder das unerlaubte Eindringen in begrenzte Gebiete zu verhindern.
In vielen Fällen ist es jedoch wünschenswert oder gar erforderlich, zusätzlich Warneinrichtungen vorzusehen, die einen Alarm
abgeben, wenn erfolgreich oder ohne Erfolg versucht wird, die Begrenzung zu überschreiten.
Wenn in nachfolgender Beschreibung und in den Ansprüchen das Wort "Band" verwendet wird, so soll darunter ein beliebiger langgestreckter
Körper verstanden werden, der eine geringe Dicke aufweist, also etwa streifenartig ist, oder irgendeinen anderen beliebigen
Querschnitt besitzt, also etwa rohrförmig ist.
Gemäß der Erfindung wird nun eine Sicherungseinrichtung für sich längs einer gegebenen Grenze erstreckende Zäune, Wände, Mauern
oder dergleichen geschaffen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein fiberoptischer Wellenleiter sich längs der Grenze erstreckt,
wobei zum einen eine Energiequelle vorgesehen ist, welche vom ei-
909816/0684
nen Ende des Wellenleiters her eine optische Strahlung durch diesen hindurch sendet und wobei andererseits ein Detektor vorgesehen
ist, der die das andere Ende des Wellenleiters verlassende optische Strahlung empfängt und so ausgebildet ist, daß
er seinen Zustand dann ändert, wenn die empfangene Strahlung von einem vorgegebenen Sollwert abweicht.
Unter optischer Strahlung sollen dabei infrarote und ultraviolette
Strahlen verstanden werden, ebenso wie sichtbares Licht.
Aufgrund des fiberoptischen Wellenleiters, der sich zwischen den
längs der Grenze aufgestellten Pfählen erstreckt, ist es nun möglich, alle Störungen -mit Ausnahme vernachlässigbarer Störungen,
wie sie etwa durch Wind herbeigeführt werden- festzustellen, wie sie beispielsweise durch ein Tier verursacht werden, das sich gegen
den optischen Wellenleiter drückt oder durch Personen, welche den Wellenleiter durchschneiden. Die Feststellung der Störung
führt dann dazu, daß der Detektor seinen Ruhezustand verläßt, was dazu ausgenützt werden kann, eine Warnvorrichtung, etwa ein Alarmgerät,
auszulösen.
Zum Schutz des fiberoptischen Wellenleiters kann dieser in eine
Ummantelung eingesetzt werden. Üblicherweise bestehen die fiberoptischen
Wellenleiter lediglich aus einer einzigen fiberoptischen Faser oder aus einem fiberoptischen Faserbündel. Um normalerweise
ein Berühren der Sicherungseinrichtung zu vermeiden, wird der Wellenleiter nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
in einem Band untergebracht, welches mit Stacheln oder Zähnen längs seiner Kanten versehen ist. Außerdem kann ein zusätzliches
Band längs des Zaunes verlaufen, das in seiner äußeren Erschei-
9816/0884
nung dem fiberoptischen Band völlig gleicht, jedoch keinen fiberoptischen
Wellenleiter enthält. Ferner kann ein weiteres, einen fiberoptischen Wellenleiter enthaltendes Band in den Erdboden
unterhalb des Zaunes, der Mauer oder dergleichen, eingegraben werden, wobei dann für dieses eingegrabene Band eine weitere
Energiequelle zum Hindurchleiten einer optischen Strahlung durch das Band sowie ein weiterer Detektor zum Empfang der das optische
Band verlassenden Strahlung vorgesehen sind, wobei auch dieser Detektor eine Zustandsänderung dann vornimmt, wenn die empfangene
Strahlung in irgendeiner Weise von einem vorgegebenen Sollbereich abweicht.
Soll die Sicherungseinrichtung für sehr lange Begrenzungen verwendet
werden, dann ist es vorteilhaft, wenn die Energiequelle oder zumindest eine der gegebenenfalls vorhandenen Energiequellen
ein Lasergenerator ist. Zur Erhöhung der Sicherheit kann dabei ein Impulsgenerator verwendet werden, der die Strahlungsimpulse
mit einer vorgegebenen Kodierung aussendet, wobei dann der zugeordnete Detektor seinen Ruhezustand dann verläßt, wenn er den
Code nicht empfängt.
Weiterhin befaßt sich die Erfindung mit einer Bandkonstruktion, die sich dadurch auszeichnet, daß sich im Band in dessen Längsrichtung
ein fiberoptischer Wellenleiter erstreckt.
Im allgemeinen soll das Band biegsam sein, so daß es für die Lagerung
auf eine Trommel aufwickelbar ist, bis es dann zur Herstel lung der Begrenzung zur Anwendung kommt,
909818/0684
Bei einer Ausführungsform enthält das Band einen langgestreckten
Träger, der mit korrosionsfestem Material beschichtet ist, welches
auch den Wellenleiter abdeckt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Träger mit einer Längsnut zu versehen, in welche
eine den Wellenleiter darstellende fiberoptische Faser eingelegt wird, wobei diese durch Klebemittel festgehalten wird. Der
Träger kann aus Stahl oder einem galvanisierten Band bestehen,
das mit Kunststofflack abgedeckt ist. Die optische Faser kann in
einem Kunststoffmantel eingeschlossen sein. Bei einer Ausführungsform der Erfindung besteht das Klebemittel aus einem biegsamen
Zweikomponentenharz. Das Klebemittel kann aber auch -gegebenenfalls zusätzlich- aus einem Klebestreifen bestehen, der auf das
Trägerband aufgeklebt wird und dabei zumindest die optische Faser abdeckt.
Besonders zweckmäßig ist es, in Abständen längs der Kanten des
Bandes Spitzen, Zähne oder Stacheln vorzusehen.
Die fiberoptische Faser kann mit Kunststoff beschichtet sein, wobei
der Außendurchmesser der Beschichtung zumindest 0,24 cm beträgt .
Ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen zusammengesetzten Bandes mit eingeschlossenem fiberoptischen Wellenleiter besteht
darin, daß der Wellenleiter an einen langgestreckten Träger angelegt und dann der Träger mit dem Wellenleiter beschichtet werden.
Zweckmäßigerweise wird der Träger mit einer Längsnut versehen,
eS% Oi 1Q ^ C^ /nc© 2
U 3 Ό ΙΟ/ ϋδθίί
-Λ- 2840366
in welche dann die elektrooptische Faser eingelegt wird.
Zähne oder Stacheln können in Abständen längs der Längskanten des Bandes gebildet werden, beispielsweise durch einen Stanzvorgang.
Zur Herstellung des Bandes kann auch so vorgegangen werden, daß der Wellenleiter an den langgestreckten Träger angelegt und dann
mittels eines Klebemittels an diesem befestigt wird.
Das Klebemittel kann aus einem Klebstoff, aus einem längs des Trägers verlaufenden Klebestreifen oder aus Klebstoff und Klebestreifen
bestehen, wobei auch im letzteren Fall der Klebestreifen sich längs des Trägers erstreckt. Auch in diesen Fällen ist der
langgestreckte Träger vorzugsweise mit einer Längsnut versehen, in welche der Wellenleiter eingelegt wird, und es sind in Abständen
längs der Längskanten des Bandes Zähne oder Stacheln ausgebildet, etwa mittels eines Ausstanzvorgangs.
909818/0684
Jcr
Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigen:
Fig. 1: einen Querschnitt durch ein zusammengesetztes, langgestrecktes
Band, welches eine fiberoptische Faser enthält,
Fig. 2: eine Seitenansicht der beiden Enden eines Zaunes mit Sicherheitseinrichtung,
Fig. 3: eine Draufsicht auf ein zusammengesetztes Band mit fiberoptischer
Faser und mit Stacheln an beiden Seiten,
Fig. 4: eine Draufsicht auf eine Abwandlungsform eines Stachelbandes
,
Fig. 5: einen Teilschnitt im vergrößerten Maßstab nach der Linie II-II von Fig. 4,
Fig.6A: im Querschnitt aufeinanderfolgende Herstellungsstufen
und 6B
einer weiteren Abwandlungsform, und
Fig. 7: eine bevorzugte Verwendungsart eines Stachelbandes in einem Sicherheitszaun.
Gemäß Fig. 1 weist das biegsame, zusammengesetzte Band 1 ein Trägerband 2 auf, das aus Stahl bestehen kann und vorzugsweise
längs einer seiner beiden Hauptflächen mit einer Längsnut versehen ist, die in etwa in der Mitte dieser Fläche verläuft. In diese
Nut wird eine einzige fiberoptische Faser 3 eingelegt, worauf dann das Trägerband mit einem korrosionsfesten Material, beispielsweise
Zink,beschichtet wird, gegebenenfalls durch Eintauchen in
eine Zinkschmelze, so daß sich um das Trägerband 2 herum eine Abdeckschicht 4 bildet. Die erwähnte Längsnut ist nicht von ausschlaggebender
Bedeutung, weil beispielsweise auch so vorgegangen
909816/0684
2840366
werden kann, daß die Faser 3 auf das Trägerband 2 gelegt und dann die Beschichtung von Trägerband 2 und Faser 3 zur Erzielung
des zusainmengesetzten Bandes durchgeführt wird.
Fig. 2 zeigt zwei solche zusammengesetzten Bänder 1, wie sie bezüglich
der Zusammensetzung eben beschrieben worden sind. Die beiden Bänder 1 erstrecken sich entlang einer Grenze, beispielsweise
der Grenze eines Feldes und werden durch aufrechtstehende Zaunpfähle
5 gehalten, die in gleichmäßigen Abständen aufgestellt sind und von denen die beiderseitigen Endpfähle 5 in Fig. 2 dargestellt
sind. Eine Lichtquelle 6 ist so angeordnet, daß sie Licht in das eine Ende der fiberoptischen Faser an einem Ende des unteren
Bandes 1 einstrahlen kann; benachbart dem anderen Ende des Bandes 1 ist ein Detektor 7 angeordnet, so daß sein Empfangsteil das
das Ende der fiberoptischen Faser verlassende Licht aufnimmt. Der Detektor 7 ist mit Warnanlage 8 verbunden, beispielsweise einem
Alarmgerät mit hörbarer oder sichtbarer Alarmanzeige. Dem oberen Band 1 des Zaunes sind in gleicher Weise eine Lichtquelle, ein Detektor
und eine Warneinrichtung zugeordnet, sind jedoch der Einfachheit halber in Fig. 2 nicht dargestellt. Die nachfolgende Beschreibung
soll sich nun auf das untere Band beziehen.
Der Detektor 7 besitzt einen ersten Zustand, auch als Ruhezustand zu bezeichnen, in welchem er kein Warnsignal der Warneinrichtung
8 zuleitet. Dabei ist der Detektor 7 so angeordnet, daß jzfer durch
vernachlässigbare Störungen des Bandes, etwa Bewegungen des Bandes durch Windeinfluß, nicht aus seinem Ruhezustand herausgebracht
werden kann. Andererseits jedoch spricht der Detektor auf Änderungen der Intensität des die fiberoptische Faser verlassenden
Lichtstrahls an, wenn diese Intensitätsänderung einen vorgegebe-
909816/0884
284096C
nen Grenzwert über- bzw. unterschreitet, so daß im Falle einer beträchtlichen Störung des Bandes 1, beispielsweise bei einer
starken seitlichen Verschiebung oder einer Zusammenpressung des Bandes oder einem Durchschneiden des Bandes, die Änderung der
festgestellten Lichtintensität aus dem vorgegebenen, zulässigen Bereich herausfällt und der Detektor 7 die Warneinrichtung 8 auslöst.
Es ist darauf hinzuweisen, daß für die fiberoptische Faser 3 eine
handelsübliche, einfache Qualität bevorzugt wird, und zwar nicht nur deshalb, weil diese Fasern beträchtlich billiger sind als Spezialanfertigungen
hoher Qualität, sondern auch weil die einfacheren Fasern bei gegebener Stellungsänderung der Faser eine größere
Änderung in der Übertragungsintensität aufweisen, so daß sich
diese handelsüblichen Fasern besonders gut für den hier beschriebenen Zweck eignen.
Gemäß Fig. 3 kann das Band an seinen beiden Längskanten mit Stacheln
oder Haken 9 versehen sein, um so Tiere und Menschen davon abzuhalten, das Band zu berühren. Diese Stacheln oder Haken können
auf einfache Weise durch Preßverfahren bei der Herstellung des Stahl-Trägerbandes erzeugt werden, also vor dem überziehen
mit Zink. Es ist darauf hinzuweisen, daß das Stachelband von Fig. 3 auch deshalb besonders vorteilhaft ist, weil es zum Zwecke der
Lagerung und des Transports leicht und sicher auf eine Trommel aufgewickelt werden kann, wobei es weniger Platz beansprucht als
ein in entsprechender Weise aufgewickelter Stacheldraht»
Anstelle einer Beschichtung mit Zink kann auch eine solche mit 098 io/0o84
nachträglich geändert
AS-
Kunststoff, etwa Nylon, Anwendung finden, jedoch vermindert im Fall eines Stachelbandes die Kunststoffbeschichtung die Schärfe
der Stacheln.
Das oben beschriebene Verfahren zum Herstellen des Bandes oder Streifens 1 ist nicht für alle praktischen Fälle zufriedenstellend.
Anhand der Fig. 4 und 5 wird deshalb nachfolgend eine verbesserte Bandkonstruktion beschrieben.
Nach diesen Fig. 4 Und 5 besteht das für die Sicherheitseinrichtung
verwendete, biegsame Band 1 aus einem Trägerband 2, etwa aus
Stahl; das Band kann ein galvanisiertes Band sein, das mit einem schützenden Lack auf Kunststoffbasis beschichtet ist. Das Trägerband
2 ist mit einer Längsnut 13 versehen, welche entlang der Mittellinie
einer -f84- der beiden Hauptflächen des Bandes verläuft.
In die Nut 13 ist eine einzige fiberoptische Faser 3 handelsüblicher
Qualität eingesetzt, die mit einer Schutzschicht 15 aus Kunststoff
überzogen ist. Die überzogene fiberoptische Faser wird in der Nut 13 durch ein geeignetes Bindemittel 16 festgehalten, beispielsweise
einem biegsamen Zweikomponentenharz. Auf die Fläche 8 des Bandes 1 ist außerdem ein Klebestreifen 17 aufgebracht, welcher
sowohl die in der Nut 13 befindliche Faser 3 und das Bindemittel
als auch die der Nut benachbarten Flächenbereiche der Bandseite -8- abdeckt.
Das Band 1 ist an seinen beiden Längskanten in Abständen mit
Stacheln, Haken oder Zähnen 9 versehen, was jedoch nicht zwangsläufig erforderlich ist.
909818/06 84
2840968
Die Herstellung des Bandes 1 kann zweckmäßigerweise mittels folgender
Verfahrensstufen durchgeführt werden:
a) Aus einem Trägerband mit geraden Randkanten werden über die Länge verteilt Randkantenbereiche beidseitig ausgestanzt, so
daß an beiden Kanten des Bandes Zähne, Haken oder Stacheln 9 entstehen;
b) nunmehr wird in das Stahlband 2 die zentrale Nut 13 eingeschnitten,
beispielsweise dadurch, daß das Band zwischen zwei Walzen hindurchläuft, die mit korrespondierender Nut und Rippe versehen
sind; dabei sind die beiden Verfahrensstufen a) und b) zeitlich vertauschbar;
c) in die Nut 13 wird eine Härtesubstanz eingebracht und zugleich auf die zum Einlegen in die Nut 13 bestimmte, fiberoptische
Faser aufgebracht, derart, daß die Faser in das Harz eingehüllt ist. Anstelle des Zweikomponentenklebers kann auch ein Einkomponentenkleber
verwendet werden, wobei dieser dann in die Nut eingebracht und/oder auf die Faser aufgebracht wird;
d) schließlich wird die Faser in die Nut eingelegt, worauf der Kleber aushärtet und die Faser in der Nut festhält.
Die erwähnten Herstellungsstufen können fließbandmäßig durchgeführt
werden, wobei das Band von einer Trommel abgewickelt wird und nacheinander eine Stanzstation, eine Walzstation zur Bildung
der Längsnut -wobei diese beiden Stationen in ihrer Reihenfolge vertauschbar sind- und eine Station zum Einbringen der fiberoptischen
Faser durchläuft, worauf das Band auf eine Aufwickeltrommel aufgewickelt wird. Der Kleber (Einkomponentenkleber oder Zweikomponentenkleber)
wird an einer oder an mehreren geeigneten Stellen aufgebracht. Um zu verhindern, daß auf der Aufwickeltrommel über-
909818/Ö684
nachträgüoäi 1 **
g«*"dert i -^?.. 2340966
einanderliegende Bandwindungen durch den ausgehärteten Kleber zusammenkleben,ist es notwendig, eine geeignete Maßnahme zu tref-
18
fen, etwa auf die Fläche-β-des Bandes den Klebstreifen 17 aufzubringen,
der den Kleber und die benachbarten Flächenbereiche der Bandfläche-8-abdeckt. Damit kann dann das fertige Band auf die
Aufwickeltrommel aufgewickelt werden, auch wenn der Kleber noch nicht vollständig ausgehärtet ist. Selbstverständlich ist es auch
möglich, den Kleber in einem Heizhofen auszuhärten, den das Band nach dem Einbringen der fiberoptischen Faser und vor dem Aufwikkeln
durchläuft.
Die Nut 13 ist zwar vorteilhaft,aber nicht unbedingt erforderlich.
Der erwähnte Kleber ist dann nicht erforderlich, wenn ein Klebestreifen 17 verwendet wird, weil dieser Klebestreifen auch allein
in der Lage ist, die Faser in der gewünschten Weise am Band festzuhalten.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Band in der Weise hergestellt, daß die fiberoptische Faser 3 durch einen
Längsschlitz eingeführt wird. Gemäß Fig. 6A wird dabei die Faser 3 in den Längsschlitz 21 eines rohrförmigen Bandes 20 eingesetzt,
das beispielsweise aus einem gerollten Weichstahlstreifen besteht. Der Schlitz 21 wird dann mittels eines Preßvorgangs
geschlossen, und zwar dadurch, daß das Rohrband 20 zwischen zwei Walzen 22 hindurchläuft (Fig. 6B), wobei eine Nahtschweißung erfolgen
kann. Bei dieser Ausführungsform weist das Band keine Zähne oder Stacheln auf.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Band 1
90 9 818/0684
mit einer fiberoptischen Faser versehen, die vorzugsweise einen Durchmesser von etwa 130 Mikron besitzt, wobei das Band zur Erhöhung
seiner Festigkeit mit Kunststoff überzogen ist, wobei der Außendurchmesser des Überzugs zumindest 0,24 cm beträgt.
Unabhängig von dem jeweiligen Aufbau des Bandes 1 ist es möglich, einen pulsierenden Lichtstrahl in das eine Ende der fiberoptischen
Faser einzuleiten, mit dem Ziel, bei gegebener Übertragungsleistung eine größere Lichtintensität zu erhalten, womit längere
Zäune durch das erfindungsgemäße System aus optischem Detektor und zugehöriger Warnanlage überwacht werden können. Zur Erhöhung der
Sicherheit können die Impulse kodiert sein, wobei dann der Detektor so arbeitet, daß ein Alarm ausgelöst wird, wenn der Detektor
den vorgegebenen Code nicht feststellt.
Vorzugsweise besteht der Sicherungszaun aus mehreren längs der
Zaunlänge laufenden Bändern, wobei dann zumindest eines der benachbarte Zaunpfosten verbindenden Bänder eine fiberoptische Faser
enthält und an eine Lichtquelle sowie eine Detektor-Alarm-Anlage
angeschlossen ist und wobei zumindest ein v/eiterer Streifen, der von dem fiberoptischen Streifen äußerlich nicht unterscheidbar
ist, "blind" ausgebildet ist, d.h. keine fiberoptische Faser enthält.
Eine derartige Anordnung ist in Fig. 7 dargestellt, auf die nachfolgend Bezug genommen wird. Bei dieser Anordnung werden ein
fiberoptisches Band 1 und ein blindes Band 1' verwendet. Die
Zaunpfosten sind mit dem Bezugszeichen 5 versehen. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß die Kosten vergleichsweise
niedrig sind, weil die Kosten des Blindbandes verständlicherweise beträchtlich unter denjenigen des fiberoptischen Bandes liegen.
909816/0684
Andererseits wird aber ein voller Schutz gewährleistet, weil ein Eindringling, selbst wenn er weiß, daß ein Alarmsystem auf fiberoptischer
Grundlage verwendet wird, es nicht wagen wird, eines der Bänder zu zerstören, weil ja gerade das zerstörte dann das
mit fiberoptischer Faser sein könnte. Aus einer Abwandlungsform
können auch das Blindband und/oder das bzw. die fiberoptischen Bänder« mit einem elektrischen Leiter, beispielsweise einem Kupferdraht,
versehen sein, durch welchen ein Strom fließt, der unterbrochen wird, wenn das Band von einem Eindringling durchschnitten
wird. Die Kosten eines derartigen Zaunes sind dann immer noch geringer als diejenigen eines Zaunes, bei dem beide Zaunbänder
fiberoptische Fasern enthalten. Werden mehrere Blindbänder verwendet, kann nur eines oder nur ein Teil dieser Blindbänder mit
einem elektrischen Leiter versehen werden, während der Rest der Blindbänder keinen elektrischen Leiter aufweist. Auch ist es möglich,
eines oder mehrere der Bänder (fiberoptische Bänder und/ oder Blindbänder) mit einem isoliert eingebetteten, elektrischen
Leitungsdraht zu versehen, der dazu dient, Hilfseinrichtungen in bestimmten Abständen längs des Zaunes mit Strom zu versorgen, etwa
optische Empfänger oder übertrager.
Wenn die schützende Strecke sehr groß ist, beispielsweise mehrere Kilometer beträgt, dann ist es vorteilhaft, wenn die Lichtquelle
ein Lasergenerator ist. Darüberhinaus ist darauf hinzuweisen, daß anstelle einer einzigen fiberoptischen Faser eine
Mehrzahl solcher Fasern oder ein Faserbündel verwendet werden können.
Eine weitere Sicherheitsmaßnahme besteht darin, eines oder mehrere,
fiberoptische Elemente enthaltende Bänder unterhalb des
909818/06 8 4
Zaunes einzugraben, so daß jeder Versuch, den Zaun zu untergraben,
in der beschriebenen Weise zur Auslösung eines Alarms führen würde.
Fiberoptische Fasern mit Lichtquelle und Detektor gemäß vorangehender
Beschreibung können auch in Wände oder Mauern eingesetzt oder in einer Leitung eingebaut werden, die sich entlang der zu
schützenden Grenze erstreckt. Jeder Eindringversuch durch Zerstörung oder Beschädigen eines Teils der Mauer führt dann dazu, daß
die fiberoptische Faserleitung unterbrochen wird, ebenso wie jeder Versuch, die Leitung durchzuschneiden, so daß auch in allen
diesen Fällen ein Alarm ausgelöst wird.
90 9816/068L