EP1432882A1 - Verfahren und vorrichtung zum schutz gefährdeter anlagen und gebäude - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum schutz gefährdeter anlagen und gebäude

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EP1432882A1
EP1432882A1 EP02800116A EP02800116A EP1432882A1 EP 1432882 A1 EP1432882 A1 EP 1432882A1 EP 02800116 A EP02800116 A EP 02800116A EP 02800116 A EP02800116 A EP 02800116A EP 1432882 A1 EP1432882 A1 EP 1432882A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
envelope
people
inflated
propellant
person
Prior art date
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Granted
Application number
EP02800116A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1432882B1 (de
Inventor
Klaus-Dieter Thiel
Norbert Eisenreich
Jochen Neutz
Helmut Schmid
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP1432882A1 publication Critical patent/EP1432882A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1432882B1 publication Critical patent/EP1432882B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/04—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate against air-raid or other war-like actions
    • E04H9/10—Independent shelters; Arrangement of independent splinter-proof walls
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01F—ADDITIONAL WORK, SUCH AS EQUIPPING ROADS OR THE CONSTRUCTION OF PLATFORMS, HELICOPTER LANDING STAGES, SIGNS, SNOW FENCES, OR THE LIKE
    • E01F13/00—Arrangements for obstructing or restricting traffic, e.g. gates, barricades ; Preventing passage of vehicles of selected category or dimensions
    • E01F13/04—Arrangements for obstructing or restricting traffic, e.g. gates, barricades ; Preventing passage of vehicles of selected category or dimensions movable to allow or prevent passage
    • E01F13/044—Arrangements for obstructing or restricting traffic, e.g. gates, barricades ; Preventing passage of vehicles of selected category or dimensions movable to allow or prevent passage the barrier being formed by obstructing members situated on, flush with, or below the traffic surface, e.g. with inflatable members on the surface
    • E01F13/046—Arrangements for obstructing or restricting traffic, e.g. gates, barricades ; Preventing passage of vehicles of selected category or dimensions movable to allow or prevent passage the barrier being formed by obstructing members situated on, flush with, or below the traffic surface, e.g. with inflatable members on the surface the obstructing members moving up in a translatory motion, e.g. telescopic barrier posts

Definitions

  • the invention relates to a method for protection against or for defense against moving objects or persons and ⁇ for protection against or. device suitable for defense against moving objects or persons.
  • the object of the invention is to create a method and a device for protection against or for defense against moving objects or persons which avoids the disadvantages mentioned above and which is distinguished by a non-lethal protective effect and without being disproportionately large Financial and logistical effort can be used flexibly, both locally and in relation to the situation, whereby in the event of an assignment both law enforcement officers and affected persons or objects should be optimally protected against the effects of health damage.
  • This object is achieved in a method of the type mentioned at the outset in that, in the event of a hazard, at least one envelope from a collapsed, space-saving state is inflated to a barrier by means of a gas introduced into the envelope or a gas-generating medium.
  • a gas introduced into the envelope or a gas-generating medium.
  • gas generators such as are used today for airbags in motor vehicles, compressors (compressed air), pressurized gases from gas bottles, exhaust gases or the like can be used to inflate such a casing.
  • the inflation of the envelope is initiated by a proximity sensor triggered by the person or the object.
  • the device according to the invention has a proximity sensor system for initiating the inflation process. In this way it is possible to use the method according to the invention and the device according to the invention independently of the presence of an operator at the location to be protected or blocked during the hazardous situation.
  • the proximity sensors detect people or objects without contact.
  • barriers can be erected without causing a The person or object to be defended comes into contact with the lock.
  • it is also possible to directly influence the person or object for example in order to specifically change a direction of movement.
  • the proximity sensor system it is therefore also possible for the proximity sensor system to be triggered by touching it.
  • an extremely preferred development of the method according to the invention provides for the envelope to be inflated at a variable speed
  • control means for controlling an inflation speed of the envelope.
  • control means for controlling an inflation speed of the envelope.
  • the device according to the invention therefore preferably has control means for controlling an inflation speed of the envelope.
  • control means for controlling an inflation speed of the envelope.
  • the device according to the invention preferably has at least one detection device for providing input signals for the control means.
  • the detection device is designed to detect at least one property and / or position of the person or the object.
  • the device according to the invention is designed with at least one detection device for contactless detection of at least one property and / or position of the person or the object. According to a development of the method according to the invention, it is provided in this context that the inflation speed is adjusted in accordance with at least one such contactless recognition device.
  • the control means have at least one gas-generating propellant and an ignition unit assigned to it can be initiated by means of the detection device.
  • the propellant charge is made up of several parts and that the propellant charge parts can be ignited at different times.
  • a preferred development of the device according to the invention provides that the propellant parts are arranged in a single housing and have different ignition delays and / or different burn-off speeds.
  • Each propellant part is preferably assigned its own ignition unit. In this way, in connection with different ignition strategies and time delays, a large variety of pressure-time curves (inflation speeds) can be generated for the envelope:
  • the propellant parts are housed separately in a single housing and each ignition unit is accommodated in the housing in accordance with the local arrangement of the propellant part.
  • the propellant parts are preferably made of the same propellant but have to achieve different Abbrandgeschwindkeiten 'in each case have different shapes, density or particle distribution on j.
  • the propellant charge to contain non-toxic components only for persons.
  • the propellant therefore preferably contains nitrogen-rich and low-carbon organic compounds, such as nitroguanidine (NIGU) and guanidine dinotretraazolate (GZT). In this way it is ensured that the reaction products formed even when using the device according to the invention do not contain any toxic substances even in traces.
  • NIGU nitroguanidine
  • GZT guanidine dinotretraazolate
  • the casing is made of a flame-retardant material.
  • the sheath is preferably additionally or alternatively formed in a material which is stable against mechanical damage, such as puncturing with pointed objects, such as from modern polymer fibers (for example 'Kevlar®, Vectran® PBI or Zylon® PBO).
  • the individual fibers and the complete casing can be coated in order to improve the properties with regard to mechanical, chemical and thermal stability.
  • the sheath has an active coating on at least one area of its outside facing the person or the object is provided.
  • an active coating according to the invention can be found therein exist that the shell has adhesive properties at least in some areas. People are thus hindered in the event of contact of the envelope in their movements, they that direct contact with this be avoided if possible, what the objective of protecting both the person defended against benefits ⁇ and the shell.
  • the active coating can be provided with spike-like tips at least in some areas. This is particularly useful if the device according to the invention is used as a relatively permanent protection, for example of buildings, analogous to conventional security devices such as barbed wire or the like.
  • the casing is inflated with a hardening substance.
  • the device according to the invention can also be used for permanent blocking, for example of roads, or as effective protection against particularly heavy and / or rapidly moving objects such as motor vehicles, airplanes or the like.
  • the hardening substance can be, for example, polyurethane foam or the like.
  • the device according to the invention provides that a self-sealing medium for closing holes in the casing can be introduced into the casing by means of a sealing device.
  • the device according to the invention preferably has a pressure measuring device for measuring a pressure in the casing and for activating the sealing device, so that the holes in the casing are closed by introducing the self-sealing measurement. This should be done as soon as possible after the cover has been damaged before it has lost all or part of its protective function.
  • Such support structures can be arranged, for example, in front of systems to be protected or on vehicles to be protected (prophylactically), and develop their full protective effect by inflating the cover in the event of danger, the cover being in a defined, intended position due to its connection to the (support) structure remains.
  • the support structure includes attachment means for fixedly connecting with a fixed structure '.
  • the fastening means can be connecting means for connecting to complementary devices on or in the stationary structure.
  • the fastening means can have anchoring means for automatic anchoring in or on the stationary structure.
  • the stationary structure can be, for example, the roadway of a street on which the device according to the invention is to be used for blocking purposes.
  • complementary devices for connecting to the connecting means of the device can already be arranged there.
  • automatic anchoring of the device according to the invention is appropriate, for example by pneumatic introduction of hook-like or claw-type anchoring means into the substrate.
  • the supporting structure of the device according to the invention can be formed from rigid structural elements in each case.
  • it has a number of structural elements which are each telescopically movable relative to one another in pairs for unfolding or folding the supporting structure are.
  • the support structure is designed as an inflatable envelope structure. It is thus also possible to design the entire device according to the invention comprising the support structure and the envelope in an inflatable and thus optimally space-saving form before use.
  • the supporting structure additionally carries out tel for non-lethal agents.
  • active agents can be aerosols or gaseous substances, for example water mist and / or mist of another kind, smoke, odorous substances, pepper spray or irritant gases, by means of which persons to be defended are impaired in their ability to act, at least for a short time.
  • optical irritants such as ' highly dazzling light sources, or of far-reaching electrical repellents is also possible.
  • the application means are preferably controlled by signals of the detection device can be activated.
  • the device has a control unit for selecting a priority manual or automatic operation of the device.
  • the device can also be operated automatically without operating personnel present, for example at night or at remote locations.
  • the device according to the invention can also be activated and controlled manually - by a so-called "man-in-the-loop" - in particular in the case of complex, unclear hazard situations.
  • the device according to the invention described above is extremely versatile. It is preferably suitable for use to protect fixed systems or structures, for example factories, sports stadiums, government buildings or the like, in particular from groups of people, aircraft or vehicles. Accordingly, the device according to the invention can also be used to block an airport runway. Another preferred use of the device according to the invention is . influencing groups of people at major public events, such as sporting events or political rallies. In this way, it is possible for the law enforcement officers to react flexibly to an escalation of violence on the part of the groups of people, without the countermeasures that may have to be taken being recognizable in advance and thus contributing to the beginning of an escalation.
  • the inventive device is particularly suitable for use as mine replacement as it can and penetration into 'a certain cordoned area, particularly because of their -Schreck Bonus effectively prevent addition by associated with their activation Acoustic and / or visual indicators (light, noise) clearly indicate an unauthorized intrusion for security personnel present.
  • the device according to the invention is also suitable for use for protecting moving objects, in particular from groups of people, aircraft or vehicles.
  • the device according to the invention can be used to prevent direct contact of a remote-controlled explosive-laden boat with an attacked ship, so that extensive reduction or even complete prevention of the damage can be expected. Use against underwater diving attacks is also possible.
  • Fig.l is a schematic view of a device according to the invention with an anchored directly in the ground
  • FIG. 2 shows a further embodiment of the device according to the invention with a plate anchored in the floor and an inflatable support structure;
  • FIG. 3 shows a block diagram of an embodiment of the device according to the invention.
  • ⁇ 4 shows a gas generator module of the invention
  • FIG. 6 shows pressure-time curves when igniting a two-stage gas generator module in a 601 container and an inflatable envelope
  • FIG. 2 shows the time course of the maximum speeds when an inflatable envelope is unfolded by means of a two-stage module
  • Fig. 8a in a schematic representation of the principle a distance measurement using images supplied by two cameras as an example of a detection device of the device according to the invention.
  • Fig.l shows ' schematically the use of a device according to the invention in the unfolded state as a barrier arrangement 1, for example as a barrier arrangement 1 to prevent access to a building located behind the arrangement (not shown).
  • the locking arrangement 1 has a supporting structure 2, which is formed by supporting columns 3, 3 ', 3' 'arranged next to one another in 3 "of a row.
  • the supporting columns 3, 3', 3" have feet in their foot region - Fixing elements 4, by means of which they are anchored directly in the floor ⁇ via anchoring means 5.
  • the supporting columns 3, - 3 ', 3' ' are connected to the fastening elements 4 via quick-release fasteners 7.
  • the support columns 3 are designed as one-piece rigid structural elements.
  • the support column 3 ' is composed of three individual elements 3.1', 3.2 ', 3.3', for example put together.
  • the support column 3 '' is composed of several telescopic retractable and extendable sub-elements.
  • the locking arrangement 1 has one between the supporting columns 3, 3' inflatable sleeve 8, which is shown in Fig.l in the inflated state.
  • the inflatable envelope 8 is of a construction that is used in a similar form as an airbag in motor vehicles. It advantageously consists of a multilayer and / or reinforced polymer material, such as Kevlar®, Vectran®, Zylon® or the like, and is therefore suitably non-flammable and insensitive to mechanical loads.
  • the casing 8 is fastened to the adjacent support columns 3, 3 'by means of a plurality of fastening elements 9.
  • a crossbar 10 is arranged between the support columns 3 in the left part of FIG. 1 and fastened by means of quick-release fasteners 11.
  • the crossbar 10, together with the support columns 3, serves to close the opening existing between the support columns 3 by means of a curtain 12.
  • the curtain 12 is connected to the support columns 3 and the crossbar 10 via further fastening elements 9 - only a selection of which is shown in FIG. 1 for reasons of clarity.
  • the curtain 12, like the cover 8, can be made of a material that can withstand high mechanical and thermal loads and, in particular, is opaque, i.e. be designed as a privacy screen.
  • nets 13 can also be arranged between the support columns, as shown in the right part of FIG. 1 using the example of the support columns 3 ′, 3 ′′.
  • the support columns 3 have a number of nozzles 14 for dispensing non-lethal active substances.
  • active agents can be, in particular, aerosols or gaseous substances, such as , for example, water mist and / or mist of another kind, smoke, odorous substances, pepper spray or irritant gases.
  • aerosols or gaseous substances such as , for example, water mist and / or mist of another kind, smoke, odorous substances, pepper spray or irritant gases.
  • optical irritation means such as highly dazzling headlights, firing devices for rubber bullets, electrical defense means or the like. In this way it can be prevented that persons to be defended in particular get too close to and / or damage the locking arrangement 1 according to the invention.
  • the installer of the locking arrangement 1 is also enabled to gradually adapt to their level in the event of an increasing escalation of violence.
  • a detection device 15 is arranged in the upper region of the support column 3 'in the exemplary embodiment of the device according to the invention shown.
  • This can in particular be a proximity sensor, the output signal of which activates the active agents provided, for example the nozzles 14. Accordingly, such recognition devices 15 can preferably also be arranged in the other support columns 3, 3 ′′.
  • Such detection devices also perform a number of other functions: blocking elements such as the inflatable envelope 8, after the support structure 2 of the locking arrangement 1 according to the invention has been built up, are initially in a collapsed, space-saving state, in which they are expediently already connected to the adjacent support columns 3, 3 ′ of the support structure 2 by the fastening elements 9.
  • the casing 8 can be removed using a suitable device (cf.
  • the detection device 15 can also be used to move the support columns 3 ′′ from a first retracted state (not shown) to an extended state when people and / or objects to be defended are approached for the first time. see Fig.l) to transfer.
  • the support columns 3 ′′ have suitable pneumatic means or the like, which are not shown explicitly in FIG. 1 for reasons of clarity (see FIG. 3).
  • the support columns 3, 3 ', 3''or the fastening elements 4 can be anchored in the base 6, as shown in the left part of FIG. 1, in such a way that suitable complementary anchoring means 16, with which the anchoring means are arranged, are arranged in the base 6 5 cooperate for the purpose of anchoring the fastening elements 4 for the support columns 3, 3 ', 3''.
  • suitable complementary anchoring means 16 with which the anchoring means are arranged
  • Kerber means 5 are preferably hook-like or claw-like and are introduced directly into the floor 6 in a suitable manner, for example pneumatically.
  • Such anchoring methods are particularly appropriate for soft floors. In the case of hard floors and non-existent complementary anchoring means 16, the latter can be created at short notice, for example by drilling and doweling, so that in this case too, the locking arrangement 1 according to the invention can be erected with only a small amount of time.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a device according to the invention, which is designed as a locking arrangement 1 with a support structure 2, the support columns 3 of which are also designed as inflatable sleeves (airbags).
  • the support column airbags 3 are fastened to a base plate 17 by means of fastening elements 4 and connecting means 5, which in turn is anchored in the base 6 by means of further anchoring means 5 '.
  • the base plate 17 is anchored in the base 6 as described with reference to the exemplary embodiment in FIG.
  • each of the inflatable sleeves 8, 8 'or the support columns 3 has its own inflator 18, which can be a multi-stage gas generator module (cf. FIG. 4).
  • inflator 18 can be a multi-stage gas generator module (cf. FIG. 4).
  • the Figure 3 shows by means of a block diagram the essential control components of a lock arrangement 1.
  • This has in the exemplary embodiment 'game of Figure 3 before closing arrangement 1 (on the right of the overall dashed vertical line), two detection devices 15, 15' in the form of the invention Distance sensors or proximity sensors (see Fig.8a). These are connected via suitable signal lines S to a higher-level control unit 19 located behind the locking arrangement 1 (left part of FIG. 3).
  • the control unit 19 controls the dispensing units for non-lethal active agents, shown here in the form of nozzles 14, and the inflating devices 18 of the blocking arrangement 1 via corresponding control units 14 'and 18'.
  • the higher-level control unit 19 is designed such that the security personnel P can also exert a direct manual control influence on the device according to the invention.
  • the control unit 19 is preferably set up for a pressure measurement inside the sleeves 8, 8' and the support columns 3.
  • the inflating device 18 can perform a further function as a sealing device by introducing a self-sealing medium (sealing spray) into the damaged envelope or support column.
  • the distance sensors 15, 15 ' are preferably arranged at different distances from the locking arrangement 1, as shown schematically in FIG. 3, and thus serve, on the one hand, such as the sensor 15', for the timely generation of control signals to the control unit 19 which are used to erect the Blocking arrangement 1 by inflation (cf.
  • Fig. 2 or extend (see Fig. 1) of the support structure 2.
  • the distance sensor 15 located closer to the blocking arrangement 1 according to the invention serves to activate the nozzles 14, by means of which, with a corresponding approach to persons to be defended, further non-lethal active agents can be deployed.
  • FIG. 4 shows a gas generator module as can be used in the inflating units 18 shown in FIGS. 2 and 3 for the blocking arrangement 1 according to the invention.
  • a pyrotechnic mixture used as a gas generator burns quickly, so that the associated inflatable shells 8, 8 'are inflated very quickly.
  • Large locking arrangements 1 can be realized in a modular design, as shown in FIG.
  • the burning pyrotechnic mixture produces a loud bang and creates a particle cloud during inflation, the latter effects being acoustically as well as from a great distance optically identify what contributes to the desired effect of the device according to the invention.
  • control unit 19 and the corresponding control units 18' have to be used to analyze the deployment situation in the course of a highly developed risk management and to trigger a suitable gas emission from the gas generator Ignition a certain number of stages can be formed within variable time intervals.
  • the decision options of the control unit 19 with regard to triggering an inflatable envelope of the blocking arrangement according to the invention can be summarized in the form of an event matrix depending on the distances or the constitution of the persons concerned.
  • a desired level of impact, the angle of impact, the size of the person and position data must be taken into account.
  • a “normal” position is understood to mean that a person or a vehicle passes the airbag barrier within its deployment range, but not directly at the location of the airbag itself.
  • the people can look at differ in size and weight and can have different speeds of movement.
  • the sensor system should be able to recognize this situation.
  • the distance of the person from the airbag was divided into four areas in which the control unit should react in accordance with the actual position and situation (see Table 1).
  • the own movement of the person or the object should also be taken into account.
  • An inflatable envelope that can be adapted for locking purposes can be implemented by using control means for the inflation speed, for example in the form of a two-chamber combustion module, which is ignited by two primer amplifier arrangements with variable time delay.
  • control means for the inflation speed for example in the form of a two-chamber combustion module, which is ignited by two primer amplifier arrangements with variable time delay.
  • Such a control means is part of the inflator 18 (Fig.2, 3) and shown in Fig. 4 (without cover) as an example.
  • the combustion module 20 according to FIG. 4 has a combustion chamber 21 with two decentrally arranged 'ignition points 22, 22' and can be filled with modular propellants 23, 23 'made from small 24 and large pellets 24' (see FIGS. 5a-d) ,
  • FIG. 6 shows the deployment of a 601 airbag based on various pressure-time curves (pt curves) for differently staggered ignition of a combustion module according to FIG. 4.
  • pt curves pressure-time curves
  • the maximum speed of a conventional airbag is in the order of 100 to 350 km / h. 7 shows the maximum speeds for simultaneous and staggered firing of the module. 7 shows two examples of the unfolding speed v of an inflatable envelope that can be achieved by means of a combustion module according to FIG. 4 as a function of time t.
  • the squares in Fig. 7 mark a complete and simultaneous ignition of both stages.
  • the points show a combustion process in which a propellant part with 30% of the total propellant mass was ignited with a time delay of 3 ms. A corresponding shift in the maximum of the speed v towards later times t can be observed.
  • the gas generator material must in particular when the device according to the invention is used to ward off People are non-toxic and also environmentally friendly.
  • the reaction products must also not contain any toxic products, even in traces.
  • Azide-free gas generator mixtures are preferably suitable in this connection:
  • An azide-free gas generator mixture can be based on nitrogen-rich and low-carbon organic compounds, for example nitroguanidine (NIGU), triaminoguanidine nitrate (TAGN), guanidine azoteetrazolate (GZT), 5-aminotetrazole, etc. . getting produced.
  • NIGU nitroguanidine
  • TAGN triaminoguanidine nitrate
  • GZT guanidine azoteetrazolate
  • 5-aminotetrazole etc. . getting produced.
  • the nitrogen-rich and low-carbon organic compounds GZT and NIGU were selected and processed to mix gas generators for a device according to the invention.
  • Such mixtures also have 0. oxidizing
  • FIG. 5a shows the fine-grained starting material for the production of propellants.
  • the pellets in FIG. 5b ' are cylindrical like those in FIG. 5c, but with a significantly larger ratio of cylinder height to base area.
  • the individual pellet shown enlarged in FIG. 5d additionally has a hole in the middle to enlarge its surface.
  • the basics of the sensor technology used in the detection devices are preferably the same as those on which many other known applications are based. They can include:
  • NIR near infrared
  • NIR visible and infrared
  • FIG. 8a and 8b An observation by means of a CCD or CMOS camera with additional illumination of people corresponding image processing is shown in Fig. 8a and 8b.
  • This type of observation fulfills the above-mentioned criteria and is particularly useful in very important areas such as entrance areas, corridors, tunnels, etc.
  • Distance measurement is performed using two CCD cameras 15.1, (as shown by the 'in only one 9a) 15.2 and, if appropriate illumination devices 15.3 in terms of an excellent area on the object to recognize nenden 0 and a reference point.
  • MSE mean square error
  • the area is shifted over the full detector area of the cameras 15.1, 15.2 in order to find locations with small MSE values which indicate a similarity of images.
  • f denotes the focal length of the camera lenses.
  • the distance measurement error increases inversely proportional to the distance from the sensor system. This is acceptable because the need for precise measurements is primarily in the vicinity of the blocking arrangement, which in turn is arranged in spatial proximity to the sensor position.
  • the size of a person or object can be estimated using the specified method.
  • the electronic control unit 19 must release the unfolding process on the basis of information provided by the recognition device 15 '(FIG. 3).
  • Control unit 18 'contain electrical power drivers for triggering the inflation devices 18.
  • the hardware of the electronic control unit carries out the following tasks: - • Process the sensor signals from the optical sensor 22 .
  • Recognition device are transmitted, as well as other stored information
  • the control unit 19 evaluates all the data of the external sensors 15, 15 'and the internal status with assignment
  • the data of the recognition device supplying information relating to the distance, size, weight, etc. and triggering the corresponding inflator depending on the signals from the recognition devices and the requirements specified.
  • the evaluation software contained in the control unit 19 must consist of several parts:
  • the monitoring module for the sensor that detects temporary people and, if applicable, - other parts and / or modules.
  • Control unit for 14

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Description

Verfahren und Vorrichtung zum Schutz gefährdeter Anlagen und
Gebäude
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz vor oder zur Abwehr von bewegten Objekten oder ■ Personen sowie eine zum Schutz vor oder. zur Abwehr von bewegten Objekten oder Personen geeignete Vorrichtung.
Zum Schutz gefährdeter Anlagen und Gebäude, wie Regierungseinrichtungen oder Botschaften zum Zwecke einer Zugangsverhinderung sowie zum Kontrollieren von Menschenmengen, beispielsweise bei politischen Kundgebungen oder Sportveranstaltungen, werden auf Seiten der Ordnungskräfte in der Regel nicht-letale Wirkmittel, wie Absperrungen, Reizgase, Gummigeschosse oder Absperrgitter, eingesetzt. Derartige Maßnahmen sind oft mit einem enormen personellen Aufwand seitens der Einsatzkräfte verbunden, wodurch sie zum einen kostspielig und unflexibel, zum anderen für die eingesetzten Ordnungskräfte aber auch für die abzuwehrenden oder, zu beeinflussenden Personen mit einem beträchtlichen Gesund- heitsrisiko verbunden sind. Zudem lassen sich herkömmliche Absperrungen oft leicht überwinden oder sind entsprechend so massiv und unüberwindbar ausgelegt, dass sie nach Wegfallen der Bedrohung nur mit unverhältnismäßigem Aufwand wieder entfernbar sind. Auch ist eine Anpassbarkeit an eine konkrete Bedrohungssituation nicht möglich.
Es besteht daher im zivilen wie auch im militärischen Bereich - bedingt durch die zunehmende weltweite Ächtung her- kömmlicher zu Sperrzwecken eingesetzter Mittel, wie Landminen - ein hoher Bedarf an flexibel einsetzbaren nichtletalen Absperrvorrichtungen zum Schutz vor Menschenmengen, aber auch vor Einzeltätern (Attentätern) .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der vorstehend genannten Nachteile ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schutz vor oder zur Abwehr von bewegten Objekten oder Personen zu schaffen, das bzw. die sich durch eine nicht-letale Schutzwirkung auszeichnet und ohne unver- hältnismäßig großen finanziellen und logistischen Aufwand sowohl örtlich als auch situationsbezogen flexibel einsetzbar ist, wobei im Falle eines Einsatzes sowohl Ordnungskräfte als auch betroffene Personen oder Objekte optimal vor gesundheitlicher Schadeinwirkung geschützt sein sollen.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass im Gefährdungsfall mindestens eine Hülle aus einem kollabierten platzsparenden Zustand mittels eines in die Hülle eingebrachten Gases oder eines gasgenerierenden Mediums zu einer Barriere aufgeblasen wird. Durch das Aufblasen einer Hülle, insbesondere wenn dies plötzlich und überraschend geschieht, lassen sich Zugänge und Zufahrten blockieren, Personen oder bewegte Objekte, wie Fahrzeuge oder dergleichen, ablenken oder durch Druckeinwirkung umwerfen sowie Einzelpersonen oder Men- schenmengen im Sinne einer "psychologischen Kriegsführüng" beeinflussen (abschrecken) .- Die aufblasbare Hülle ist besonders in ihrem kollabierten Zustand leicht transportabel und damit insbesondere örtlich flexibel einsetzbar. Durch Ablassen des Gases ist sie außerdem nach Wegfallen der Gefährdung leicht wieder entfernbar.
Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art ist zur Lösung der Aufgabe vorgesehen, dass diese mindestens eine im Gefährdungsfall aus einem kollabierten platzsparenden
Zustand mittels eines Gases oder eines gasgenerierenden Mediums zu einer Barriere aufblasbare Hülle aufweist. Zum Aufblasen einer solchen Hülle lassen sich neben bekannten Gasgeneratoren, wie sie beispielsweise heutzutage für Air- bags in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, auch Kompressoren (Druckluft) , unter Druck stehende Gase aus Gasflaschen, Auspuffgase oder dergleichen einsetzen.
Nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Aufblasen der Hülle von einer durch die Person oder das Objekt ausgelöste Annäherungssen- sorik initiiert wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist zu diesem Zweck eine Annäherungssensorik zum Initiieren des Aufblasvorgangs auf. Es ist auf diese Weise mög- lieh, das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung auch unabhängig von der Anwesenheit einer Bedienperson am zu schützenden oder zu blockierenden Ort während des Gefährdungsfalls einzusetzen.
Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehen vor, dass durch die Annäherungssensorik Personen oder Objekte berührungslos de- tektiert werden. Auf diese Weise lassen sich mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung Sperren errichten, ohne dass es zu einem direk- ten Kontakt der abzuwehrenden Person- bzw. des abzuwehrenden Objekts mit der Sperre kommt.- Möglich ist jedoch auch eine direkte gezielte Einwirkung auf die Person oder das Objekt, beispielsweise um eine Bewegungsrichtung gezielt zu verän- 5 dern. Alternativ oder zusätzlich ist daher auch möglich, dass die Annäherungssensorik durch Berühren ausgelöst wird. Auf diese Weise ist zum einen eine zusätzliche Sicherheitsfunktion beim Ausfall der genannten berührungslosen Annäherungssensorik gegeben. Zum anderen lässt sich das erfin- 10. dungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung auf diese Weise ähnlich wie herkömmliche Landminen, jedoch mit nicht-letaler Wirkung, zu Sperrzwecken einsetzen, beispielsweise durch Vergraben im Erdreich.
15 Um insbesondere abzuwehrende Personen unterschiedlicher physischer Konstitution (Kinder, Erwachsene,...) nicht gesundheitlich zu gefährden, sieht eine äußerst bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass die Hülle mit veränderlicher Geschwindigkeit aufgeblasen
20 wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist zu diesem
Zweck vorzugsweise Steuermittel zum Steuern einer Aufblasgeschwindigkeit der Hülle auf. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise zur Abwehr schnell bewegter schwerer Objek- - te, wie . eines Kraftfahrzeugs, in möglichst kurzer Zeit eine
25 wirksame Sperre errichten, während im Rahmen einer Zugangsverhinderung für eine einzelne Person nur ein langsames, sukzessives Aufblasen der Hülle initiiert wird. Dabei ist im Zuge einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass die Hülle während eines Aufblasvor-
30 gangs mit veränderlicher Geschwindigkeit aufgeblasen wird. Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung daher Steuermittel zum Steuern einer Aufblasgeschwindigkeit der Hülle auf. Durch den Einsatz derartiger Steuermittel lässt sich insbesondere das Verletzungsrisiko für leichtgewichti- ge oder nah an der Hülle befindliche Personen stark reduzieren.
Nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist daher vorgesehen, dass die Aufblasgeschwindigkeit in Abhängigkeit von wenigstens einer Eigenschaft der Person oder des Objekts angepasst wird. Zu diesem Zweck weist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorzugsweise wenigstens eine Erkennungseinrichtung zum Bereitstellen von Eingangssigna- len für die Steuermittel auf. Die Erkennungseinrichtung ist nach einer äußerst bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erkennen wenigstens einer Eigenschaft und/oder Position der Person oder des Objekts ausgebildet. Möglich ist in diesem Zusammenhang insbesonde- re der Einsatz optischer Techniken unter Verwendung geeigneter Kamera- und Beleuchtungseinheiten, mittels derer sich die Größe und ein Bewegungszustand der abzuwehrenden Person bzw. des abzuwehrenden Objekts ermitteln lässt. Auf diese Weise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung im Zuge einer äußerst bevorzugten Ausgestaltung mit wenigstens einer Erkennungseinrichtung zum berührungslosen Erkennen wenigstens einer Eigenschaft und/oder Position der Person oder des Objekts ausgebildet. Nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass die Anpassung der Aufblasgeschwindigkeit nach Maßgabe wenigstens einer solchen berührungslosen Erkennungseinrichtung vorgenommen wird.
Wird die Hülle - ähnlich wie heutzutage aus der Kraftfahr- zeug-Technik bekannte Airbags - mittels eines pyrotechni- schen Gasgenerators aufgeblasen, so sieht eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor, dass die Steuermittel zumindest einen Gas erzeugenden Treibsatz und eine diesem zugeordnete Zündeinheit aufweisen, die mittels der Erkennungseinrichtung initiierbar ist. Zum Erzeugen einer an die jeweilige Situation anpassbaren Aufblasgeschwindigkeit ist weiterhin vorgesehen, dass der Treibsatz mehrteilig ausgebildet ist und dass die Treibsatzteile zeitverschoben zündbar sind. Mittels eines derartigen Mehrstufen- Gasgeneratormoduls lassen, sich die im Rahmen der Erfindungsaufgabe angestrebten Eigenschaften der Vorrichtung in einfacher und kostengünstiger Weise durch erfinderische Weiterentwicklung bekannter Verfahren bzw. Vorrichtungen erreichen.
Eine bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Treibsatzteile in einem einzigen Gehäuse angeordnet sind und unterschiedliche Zündverzögerung und/oder unterschiedliche Abbrandgeschwindigkeit aufweisen. Vorzugsweise ist dabei jedem Treibsatzteil eine eigene Zündeinheit zugeordnet. Auf diese- eise lassen sich in Verbindung mit unterschiedlichen Zündstrategien und -Zeitverzögerungen eine große Vielfalt von Druck-Zeit- Kurven (Aufblasgeschwindigkeiten) für die Hülle generieren:
Um eine möglichst einfache und platzsparende Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu schaffen, ist vorgesehen, dass die Treibsatzteile in einem einzigen Gehäuse lokal getrennt untergebracht sind und jede Zündeinheit ent- sprechend der lokalen Anordnung des Treibsatzteils im Gehäuse untergebracht ist. Die Treibsatzteile bestehen vorzugsweise aus demselben Treibstoff, weisen jedoch zum Erreichen unterschiedlicher Abbrandgeschwindkeiten j'eweils unterschiedliche Formen, Dichte oder Partikelverteilung auf.
Insbesondere dann, wenn eine erfindungsgemäße Vorrichtung gegen Personen eingesetzt werden soll, darf sich ggfs. vorhandenes Gasgenerator-Material nicht nachteilig auf deren körperliches Wohlbefinden auswirken. Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist daher vorgesehen, dass der Treibsatz ausschließlich für Personen ungiftige Bestandteile enthält. Unter dem Gesichtspunkt einer möglichst weitreichenden Umweltverträglichkeit enthält der Treibsatz daher vorzugsweise stickstoffreiche und kohlenstoffarme organische Verbindungen, wie Nitroguanidin (NIGU) und Guani- dinazotretraazolat (GZT) . Auf diese Weise ist sichergestellt, dass auch die bei einer Benutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung entstehenden Reaktionsprodukte selbst in Spuren keine giftigen Substanzen enthalten.
Als Airbag-Materialien kommen grundsätzlich alle möglichen Textil-, Polymer-, Gas- und Carbonfaserin in Frage. Unreine Beschädigung der Hülle, insbesondere eine mutwillige Be- Schädigung im aufgeblasenen Zustand, nach Möglichkeit auszuschließen, sieht eine äußerst bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor, dass die Hülle in einem schwer entflammbaren Material ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Hülle dabei zusätzlich oder alternativ in einem gegen mechanische Schadeinwirkungen, wie ein Zustechen mit spitzen Gegenständen, stabilen Material ausgebildet, wie aus modernen Polymerfasern (z . B. ' Kevlar®, Vectran® PBI oder Zylon® PBO) . Die Einzelfasern und die komplette Hülle können beschichtet sein, um die Eigenschaf- ten hinsichtlich mechanischer, chemischer und thermischer Stabilität zu verbessern.
Um bei einem Einsatz zum Schutz vor oder zur Abwehr von Personen eine über eine reine Blockierfunktion hinausgehen- de Wirkung zu entfalten, sieht eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor, dass die Hülle zumindest auf einem der Person oder dem Objekt zugewandten Bereich ihrer Außenseite mit einer Wirkbeschichtung versehen ist. Eine solche erfindungsgemäße Wirkbeschichtung kann darin bestehen, dass die Hülle zumindest bereichsweise adhäsive Eigenschaften besitzt. Personen werden demnach im Falle einer Berührung der Hülle in ihrer Bewegungsfreiheit behindert, so dass sie einen direkten Kontakt mit dieser nach Möglichkeit vermeiden werden, was dem angestrebten Schutz sowohl der abzuwehrenden Person als auch der Hülle zugute ■ kommt. Nach einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Wirkbeschichtung zumindest bereichsweise mit stachelartigen Spitzen ausgestattet sein. Dies ist ins- besondere dann sinnvoll, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung analog zu herkömmlichen Sicherungsvorrichtungen, wie Stacheldraht oder dergleichen, als relativ dauerhafter Schutz, beispielsweise von Gebäuden, eingesetzt wird.
Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehen vor, dass die Hülle mit einer härtenden Substanz aufgeblasen wird. Auf diese Weise lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zum dauerhaften Blockieren, beispielsweise von Stra- ßen, oder als wirksamer Schutz gegen besonderes schwere und/oder schnell bewegte Objekte, wie Kraftfahrzeuge, Flugzeuge oder dergleichen, einsetzen. Bei der härtenden Substanz kann es sich beispielsweise um Polyurethan-Schaum o- der dergleichen handeln.
Damit die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch bei einer Beschädigung der Hülle erhalten bleibt, sieht eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor, dass mittels einer Abdichteinrichtung ein selbstdichtendes Medium zum Verschließen von Löchern in der Hülle in diese einbringbar ist. Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zu diesem Zweck eine Druckmesseinrichtung zum Messen eines- Drucks in der Hülle und zum Aktivieren der Abdichteinrichtung auf, so dass das Verschließen von Löchern in der Hülle durch ein Einbringen des selbstdichtenden Me- diu s möglichst kurzfristig nach der Beschädigung der Hülle erfolgt, bevor diese ihre Schutzfunktion ganz oder teilweise verloren hat.
Die bislang beschriebenen Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist gemein, dass der hierdurch geschaffene Schutz anders als bei vergleichbaren herkömmlichen Sicherungskonzepten nach Wegfallen der Gefährdung innerhalb kurzer Zeit beseitigbar ist. Allerdings ist es zum Errichten einer auch bei äußerer Einwirkung zweckmäßigen Sperre in der Regel notwendig, diese ortsfest und sicher zu positionieren. Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sehen daher vor, dass die Hülle von einer ortsfesten Struktur aus aufgeblasen wird. Zum Schutz von beweglichen Objekten, wie Land- oder Seefahrzeugen, kann die Hülle auch von einer beweglichen Tragstruktur aus aufgeblasen werden. Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehen demnach vor, dass die Hülle mit einer ortsfesten bzw. einer beweglichen (Trag-) Struktur verbunden ist. Derartige Tragstrukturen können beispielsweise vor zu schützenden Anlagen oder auf zu schützenden Fahrzeugen (prophylaktisch) angeordnet werden, und entfalten ihre volle Schutzwirkung durch Aufblasen der Hülle im Gefährdungsfall, wobei die Hülle aufgrund ihrer Verbindung mit der (Trag-) Struktur in einer definierten, vorgesehenen Position verbleibt.
Um ein Entfernen der Tragstruktur mitsamt der (aufgeblasenen) Hülle zu unterbinden, ist nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass die Tragstruktur Befestigungsmittel zum festen Verbinden mit einer ortsfesten Struktur ' aufweist. Die Befestigungsmittel können nach einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung Verbindungsmittel zum Verbinden mit komplementären Einrichtungen an bzw. in der ortsfesten Struktur aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können die Befestigungsmittel Verankerungsmittel zum selbsttätigen Verankern in bzw. an der ortsfesten Struktur aufweisen. Bei der ortsfesten- Struktur kann es sich bei- spielsweise um die Fahrbahn einer Straße handeln, auf der die erfindungsgemäße Vorrichtung zu Sperrzwecken eingesetzt werden soll. Insbesondere vor zu sichernden Anlagen oder Gebäuden können dort bereits komplementäre Einrichtungen zum Verbinden mit den Verbindungsmitteln der Vorrichtung angeordnet sein. Insbesondere bei weichen Untergründen bietet sich ein selbsttätiges Verankern der erfindungsgemäßen Vorrichtung an, beispielsweise durch pneumatisches Einbringen von haken- oder krallenartigen Verankerungsmitteln in den Untergrund.
Die, Tragstruktur der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann aus jeweils starren Strukturelementen gebildet sein. Um die Tragstruktur jedoch zu Zwecken der Lagerung oder des Transports mit möglichst geringer Größe auszubilden, ist im Zuge einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass diese eine Anzahl von Strukturelementen aufweist, die zum Auf- bzw. Einfalten der Tragstruktur jeweils paarweise teleskopisch relativ zueinander beweglich sind. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Tragstruktur als aufblasbare Hüllenstruktur ausgebildet ist. Es ist somit auch möglich, die gesamte erfindungsgemäße Vorrichtung aus Tragstruktur und Hülle in aufblasbarer und damit vor einer Anwendung optimal platzsparender Form auszubilden.
Um die Einwirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf Personen oder bewegte Objekte nicht auf das punktuelle und einmalige Aufblasen der Hülle zu beschränken, sieht eine äußerst bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vor- richtung vor, dass die Tragstruktur zusätzlich Ausbringmit- tel für nicht-letale Wirkmittel aufweist. Bei derartigen Wirkmitteln kann es sich um Aerosole oder gasförmige Substanzen handeln, beispielsweise um Wassernebel und/oder Nebel sonstiger Art, Rauch, Geruchsstoffe, Pfefferspray oder Reizgase, durch die abzuwehrende Personen zumindest kurzfristig in ihrer Handlungsfähigkeit beeinträchtigt werden. Auch der Einsatz von Irritationsmitteln optischer Art, wie' stark blendenden Lichtquellen, oder von weiterreichenden elektrischen Abwehrmitteln ist möglich. Zum Erhalt der in- tegralen automatischen Schutzfunktion der' erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Ausbringmittel vorzugsweise durch Signale der Erkennungseinrichtung aktivierbar.
Nach einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass diese eine Kontrolleinheit zum Auswählen eines prioritären manuellen oder eines automatischen Betriebs der Vorrichtung aufweist. Auf diese Weise ist nach getroffener Auswahl ein automatischer Betrieb der Vorrichtung auch ohne anwesendes Bedienpersonal, beispielsweise bei Nacht oder weit abgelegenen Anlagen, möglich. Andererseits kann die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere bei komplexen, unübersichtlichen Gefährdungssituationen auch manuell - durch einen sog. "man-in-the-loop" - aktiviert und gesteuert werden.
Die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung ist ausgesprochen vielseitig verwendbar. Sie eignet sich vorzugsweise für eine Verwendung zum Schutz von feststehenden Anlagen oder Bauwerken, beispielsweise Fabriken, Sport- Stadien, Regierungsgebäuden oder dergleichen, insbesondere vor Personengruppen, Flug- oder Fahrzeugen. Demgemäß kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zum Blockieren einer Flughafenlandebahn eingesetzt werden. Eine weitere bevorzugte Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist .das Beeinflussen von Personengruppen bei öffentlichen Großveranstaltungen, wie Sportveranstaltungen oder politischen Kundgebungen. Es ist den eingesetzten Ord- nungskräften auf diese Weise möglich, flexibel auf eine Eskalation von Gewalt seitens der Personengruppen zu reagieren, ohne dass die gegebenenfalls zu treffenden Gegenmaßnahmen im Vorfeld erkennbar sind und damit ihrerseits zu einer beginnenden Eskalation beitragen.
Im Hinblick auf die weltweite Ächtung von Landminen eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung vor allem auch für eine Verwendung als Minenersatz, da sie das Eindringen in ' ein bestimmtes abgesperrtes Gebiet, insbesondere aufgrund ihrer -Schreckwirkung, wirksam verhindern kann und darüber hinaus durch mit ihrer Aktivierung verbundene akustische und/oder optische Kennzeichen (Licht, Geräusch) ein unbefugtes Eindringen für anwesendes Wachpersonal deutlich erkennbar anzeigt.
Darüber hinaus eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung auch für eine Verwendung zum Schutz beweglicher Objekte, insbesondere vor Personengruppen, Flug- oder Fahrzeugen. So kann die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise dazu eingesetzt werden, den direkten Kontakt eines ferngesteuerten spengstoffbeladenen Bootes mit einem angegriffenen Schiff zu verhindern, so dass eine weitgehende Verminderung oder sogar eine völlige Verhinderung des Schadens zu erwarten ist. Auch ein Einsatz gegen Unterwasser-Tauchangriffe ist möglich.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar- gestellt sind. Es zeigen :
Fig.l eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer direkt im Boden verankerten
Tragstruktur, an der aufblasbare Hüllen sowie . weitere unterschiedliche Sperreinrichtungen befestigt sind;
Fig.2 eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer im Boden verankerten Platte und einer aufblasbaren Tragstruktur;
Fig.3 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Vorrichtung;
Fig.4 ein ■ Gasgeneratormodul der erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit zwei Zündeinheiten sowie zwei unterschiedlichen Treibsatzteilen zum Anpassen der Auffaltgeschwindigkeit;
Fig.5a-d Beispiele der Reaktions-Mischung und verschiedenartig geformte Treibmittel, mit , denen sich unterschiedliche Gasausstoßraten erzielen lassen;
Fig.6 Druck-Zeit-Kurven beim Zünden eines Zweistufen- Gasgeneratormoduls in einem 601-Behälter und einer aufblasbaren Hülle;
Fig. den zeitlichen Verlauf der Maximalgeschwindigkei- •ten beim Auffalten einer aufblasbaren Hülle mittels eines Zweistufen-Moduls;
Fig.-8a in einer schematischen Darstellung das Prinzip einer AbStandsmessung mittels von zwei Kameras gelieferter Bilder als Beispiel für eine Erkennungseinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung; • und
Fig.8b das Ergebnis der Abstandsmessung nach dem in Fig.8a dargestellten Verfahren.
Die Fig.l zeigt 'schematisch den Einsatz einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im aufgefalteten Zustand als Sperranordnung 1, beispielsweise als Sperranordnung 1 zum Verhindern des Zugangs zu einem hinter der Anordnung befindlichen Gebäude (nicht dargestellt) .
Die Sperranordnung 1 weist in der' gezeigten Ausführungsform eine Tragstruktur 2 auf, die durch in 3" einer Reihe nebeneinander angeordnete Tragsäulen 3, 3', 3'' gebildet ist. Die Tragsäulen 3, 3', 3'' weisen in ihrem Fußbereich Befes- tigungselemente 4 auf, mittels derer sie über Verankerungsmittel 5 direkt im Boden β verankert sind. Die Tragsäulen 3,- 3', 3'' sind über Schnellverschlüsse 7 mit den Befesti- gungselementen 4 verbunden.
Die Tragsäulen 3 sind als einstückige starre Strukturelemente ausgebildet. Dagegen ist die Tragsäule 3' aus drei Einzelelementen 3.1', 3.2', 3.3' zusammengesetzt, beispielsweise zusammengesteckt. Die Tragsäule 3'' ist aus mehreren teleskopartig ein- und ausfahrbaren Teilelementen zusammengesetzt.
Zwischen den Tragsäulen 3, 3', 3'' sind beim Ausführungs- beispiel der Fig.l verschiedene Arten von Sperrelementen bzw. Sichtschutzelementen angeordnet: Zwischen den Tragsäu- len 3, 3' weist die erfindungsgemäße Sperranordnung 1 eine aufblasbare Hülle 8 auf, die in Fig.l in aufgeblasenem Zustand dargestellt ist. Es handelt sich bei der aufblasbaren Hülle 8 um eine Konstruktion, wie sie in ähnlicher Form auch als Airbag in Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommt. Sie besteht in vorteilhafter Weise aus einem mehrlagigen und/oder verstärkten Polymer-Material, wie Kevlar®, Vectran®, Zylon® oder dergleichen, und ist damit in zweckmäßiger Weise unbrennbar sowie unempfindlich gegen mechanische Belastungen. Die Hülle 8 ist mittels einer Vielzahl von Befestigungselementen 9 an den benachbarten Tragsäulen 3,3' befestigt.
Zwischen den Tragsäulen 3 im linken Teil der Fig.l ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel eine Querstange 10 angeordnet und mittels Schnellverschlüssen 11 befestigt. Die Querstange 10 dient beim gezeigten Ausführungsbeispiel gemeinsam mit den Tragsäulen 3 dazu, die zwischen den Tragsäulen 3 bestehende Öffnung mittels eines Vorhangs 12 zu verschließen. Der Vorhang 12 ist über weitere Befestigungselemente 9 - von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit in Fig.l nur eine Auswahl dargestellt ist - mit den Tragsäulen 3 und der Querstange 10 verbunden. Der Vorhang 12 kann wie die Hülle 8 aus einem mechanisch und thermisch hoch belastbaren Material bestehen und insbesondere undurchsichtig, d.h. als Sichtschutz ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, die erfindungsgemäße Sperranordnung 1 mit durchsichtigen Vorhängen 12 auszustatten, so dass durch diese zwar ein Zugang zu hinter der Sperranordnung 1 befindlichen Anlagen verwehrt ist, diese jedoch durch die Sperranordnung hin- durch noch zu erkennen sind. Ebenfalls ist es auf diese
Weise hinter der Sperranordnung 1 befindlichem Wachpersonal möglich, abzuwehrende Personen oder dergleichen, die sich auf der anderen Seite der Sperranordnung 1 befinden^ zu beobachten. Zusätzlich oder alternativ zu den gezeigten aufblasbaren Hüllen 8 und Vorhängen 12 können zwischen den Tragsäulen auch Netze 13 angeordnet sein, wie am Beispiel der Tragsäu- len 3', 3'' im rechten Teil der Fig.l gezeigt.
Die Tragsäulen 3 weisen beim gezeigten Ausführungsbeispiel eine Anzahl von Düsen 14 zum Ausbringen nicht-letaler Wirkmittel auf. Bei .derartigen Wirkmitteln kann es sich insbe- sondere um Aerosole oder gasförmige Substanzen handeln, wie 'z.B. Wassernebel und/oder Nebel sonstiger Art, Rauch, Geruchsstoffe, Pfefferspray oder Reizgase. Es ist analog zum Ausführungsbeispiel der Fig.l auch möglich, anstelle der Düsen 14 Irritationsmittel optischer Art, wie stark blen- dende Scheinwerfer, Abschussvorrichtύngen für Gummigeschosse, elektrische Abwehrmittel oder dergleichen vorzusehen. Auf diese Weise lässt sich verhindern, dass insbesondere abzuwehrende Personen der erfindungsgemäßen Sperranordnung 1 zu nahe kommen und/oder diese beschädigen. Durch das Vor- . sehen zusätzlicher nicht-letaler Wirkmittel wird es dem Errichter der Sperranordnung 1 zudem ermöglicht, im Falle einer zunehmenden Eskalation von Gewalt sich schrittweise an deren Niveau anzupassen.
Im oberen Bereich der Tragsäule 3' ist am gezeigten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Erkennungseinrichtung 15 angeordnet. Hierbei kann es sich insbesondere um einen Annäherungssensor handeln, dessen Ausgangssignal für eine Aktivierung der vorgesehenen Wirkmit- tel, beispielsweise der Düsen 14 sorgt. Dementsprechend können derartige Erkennμngseinrichtungen 15 vorzugsweise auch in den anderen Tragsäulen 3, 3'' angeordnet sein.
Derartige Erkennungseinrichtungen erfüllen darüber hinaus noch eine Reihe weiterer Funktionen: Sperrelemente, wie die aufblasbare Hülle 8, befinden sich nach dem Aufbauen der Tragstruktur 2 der erfindungsgemäßen Sperranordnung 1 zunächst in einem kollabierten, platzsparenden Zustand, in dem sie zweckmäßigerweise bereits durch die Befestigungs- elemente 9 mit den benachbarten Tragsäulen 3, 3' der Tragstruktur 2 verbunden sind. Im Falle einer durch die Erkennungseinrichtung 15 gemeldeten Annäherung abzuwehrender Personen und/oder bewegter Gegenstände, oder nach Maßgabe durch entsprechend autorisiertes Bedienpersonal lässt sich die Hülle 8 mittels einer geeigneten Einrichtung (vgl.
Fig. ) aufblasen und blockiert so schnell und effizient den Durchgang zwischen den Tragsäulen 3, 3'. Nach Wegfallen der Gefährdungssituation lässt sich ein derartiges Sperrelement leicht wieder zusammenfalten und entfernen.
Wenn die Tragstruktur 2 teleskopartig ausgebildete Tragsäulen 3'' beinhaltet, lässt sich die Erkennungseinrichtung 15 auch dazu verwenden, bei erfolgter erstmaliger Annäherung abzuwehrender Personen und/oder Objekte die Tragsäulen 3'' aus einem ersten eingefahrenen Zustand (nicht gezeigt) in einen ausgefahrenen Zustand (vgl. Fig.l) zu überführen. Dazu weisen die Tragsäulen 3'' geeignete pneumatische Mittel oder dergleichen auf, die in Fig.l aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht explizit dargestellt sind (vgl. Fig.3).
Die Verankerung der Tragsäulen 3, 3', 3'' bzw. der Befestigungselemente 4 im Boden 6 kann - wie im linken Teil der Fig.l dargestellt - dergestalt erfolgen, dass im Boden 6 geeignete komplementäre Verankerungsmittel 16 angeordnet sind, mit denen die Verankerungsmittel 5 zum Zwecke einer Verankerung der Befestigungselemente 4 für die Tragsäulen 3, 3', 3'' zusammenwirken. Es ist jedoch im Zuge eines örtlich flexiblen Einsatzes der erfindungsgemäßen Sperranordnung 1 auch möglich, die Verankerungsmittel 5 lokal unab- hängig direkt im Boden 6 zu verankern.. Dazu sind die Veran- kerungsmittel 5 vorzugsweise haken- oder krallenartig ausgebildet und werden auf geeignete Weise, z.B. pneumatisch, direkt in den Boden 6 eingebracht. Derartige Verankerungsmethoden sind insbesondere bei weichen Böden angebracht. Bei harten Böden und nicht vorhandenen komplementären Verankerungsmitteln 16 lassen sich letztere kurzfristig schaffen, beispielsweise durch Bohren und Dübeln, so dass auch in diesem Fall ein Errichten der erfindungsgemäßen Sperranordnung 1 mit nur geringem Zeitaufwand möglich ist.
Die Fig.2 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die als Sperranordnung 1 mit einer Tragstruktur 2 ausgebildet ist, deren Tragsäulen 3 ebenfalls als aufblasbare Hüllen (Airbags) ausgebildet sind. Die Tragsäulen-Airbags 3 sind mittels Befestigungselementen 4 und Verbindungsmitteln 5 auf einer Bodenplatte 17 befestigt, die ihrerseits mittels weiterer Verankerungsmittel 5' im Boden 6 verankert ist. Dabei erfolgt die Verankerung der Bodenplatte 17 im Boden 6 wie anhand des Aus- führungsbeispiels der Fig.l beschrieben.
Zwischen den Tragsäulen 3 sind beim Ausführungsbeispiel der- Fig.2 eine einzelne aufblasbare Hülle 8 (links), eine Mehrzahl modular übereinander angeordneter Hüllen 8' (Mitte) und eine ähnlich dem Vorhang der Fig.l ausgebildete Folie 12 angeordnet. Jede der aufblasbaren Hüllen 8, 8' bzw. der Tragsäulen 3 weist beim gezeigten Ausführungsbeispiel eine eigene Aufblaseinrichtung 18 auf, bei der es sich um ein mehrstufiges Gasgenerator-Modul (vgl. Fig.4) handeln kann. Möglich ist jedoch auch ein Aufblasen der Hüllen 8, 8' sowie der Tragsäulen 3 durch Kompressoren,. Gasflaschen oder Auspuffgase, beispielsweise durch Anschließen an die Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges. Die in Fig.2 dargestellte erfindungsgemäße Sperranordnung 1 lässt sich mit kollabierten Tragsäulen 3 und Hüllen 8, 8' gemeinsam mit der Bodenplatte 17 örtlich flexibel an einem quasi beliebigen Ort aufstellen und bei Bedarf im Gefährdungsfall durch Aktivieren der Aufblaseinrichtungen 18 in ihrer Gesamtheit zu einer effizient wirksamen Sperranordnung 1 entfalten. Nach anschließendem Zusammenfalten der Hüllen 8, 8' sowie der Tragsäulen 3 ist ein ebenso flexibler Wiederabbau der Sperranordnung 1 möglich.
Die Fig.3 zeigt anhand eines Blockschaltbilds die wesentlichen steuerungstechnischen Komponenten einer erfindungsgemäßen Sperranordnung 1. Diese weist beim Ausführungsbei-' spiel der Fig.3 vor der Sperranordnung 1 (rechts der ge- strichelten vertikalen Linie) zwei Erkennungseinrichtungen 15, 15' in Form von Abstandssensoren bzw. Annäherungssensoren (vgl. Fig.8a) auf. Diese sind über geeignete Signalleitungen S mit einer hinter der Sperranordnung 1 (linker Teil der Fig.3) befindlichen übergeordneten Kontrolleinheit 19 verbunden. Die Kontrolleinheit 19 steuert die Ausbringeinheiten für nicht-letale Wirkmittel, hier dargestellt in Form von Düsen 14, und die Aufblaseinrichtungen 18 der Sperranordnung 1 über entsprechende Steuereinheiten 14' bzw. 18 ' .
Die übergeordnete Kontrolleinheit 19 ist beim Ausführungsbeispiel der Fig.3 derart ausgebildet, dass auch das Wachpersonal P einen direkten manuellen Kontrolleinfluss auf die erfindungsgemäße Vorrichtung ausüben kann. Insbesondere ist es im Zuge einer derartigen Ausgestaltung möglich, die erfindungsgemäße Sperranordnung 1 wahlweise vollständig manuell durch das Wachpersonal P oder vollständig automatisch gesteuert zu betreiben. Gemeinsam mit der Steuereinheit 18' ist die Kontrolleinheit 19 vorzugsweise für eine Druckmessung im Innern der Hüllen 8, 8' und der Tragsäulen 3 eingerichtet. So kann bei einem plötzlichen Druckabfall, z.B. durch Beschädigung, die Auf- blaseinrichtung 18 eine weitere Funktion als Abdichteinrichtung ausüben, indem durch sie ein selbstdichtendes Medium (Dichtspray) in die beschädigte Hülle oder Tragsäule eingebracht wird.
Die Abstandssensoren 15, 15' sind vorzugsweise in unterschiedlichen Abständen zur Sperranordnung 1 angeordnet, wie in Fig.3 schematisch dargestellt, und dienen so einerseits, wie beispielsweise der Sensor 15', zum rechtzeitigen Erzeugen von Steuersignalen an die Kontrolleinheit 19, die ein Aufrichten der Sperranordnung 1 durch Aufblasen (vgl.
Fig.2) bzw. Ausfahren (vgl. Fig.l) der Tragstruktur 2 bewirken. Der näher an der erfindungsgemäßen Sperranordnung 1 befindliche Abstandssensor 15 dient dagegen zur Aktivierung der Düsen 14, mittels derer bei entsprechender Annäherung abzuwehrender Personen weitere nicht-letale Wirkmittel ausbringbar sind.
Die Fig.4 zeigt ein Gasgenerator-Modul, wie es in den in Fig.2 und 3 gezeigten Aufblaseinheiten 18 für die erfin- dungsgemäße Sperranordnung 1 zum Einsatz kommen kann. Wie bei Airbag-Anwendungen in Kraftfahrzeugen bekannt, brennt eine als Gasgenerator verwendete pyrotechnische Mischung schnell ab, so dass die zugeordneten aufblasbaren Hüllen 8, 8' sehr schnell aufgeblasen werden. Große Sperranordnungen 1 lassen sich in modularer Bauweise, wie in Fig.2 gezeigt, verwirklichen. Zudem erzeugt die abbrennende pyrotechnische Mischung einen lauten Knall und erzeugt während des Aufbla- sens eine Teilchenwolke, wobei sich die letztgenannten Effekte auch aus großer Entfernung sowohl akustisch als auch optisch identifizieren lassen, was zu der angestrebten Wirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beiträgt.
Damit aufblasbare Hüllen als Weiterentwicklung bekannter Airbag-Systeme den eingangs formulierten Anforderungen an nicht-letale Sperren genügen, ist in erster Linie die Auf- blas-Geschwindigkeit der Hülle auf die angestrebte Schutzwirkung abzustimmen. Bei der Verwendung von Gasgeneratoren analog zu herkömmlichen Airbags erfordert dies einen vari- • ablen Gasausstoß, der die Umstände des Entfaltens und die Position einer abzuwehrenden Person bzw. eines abzuwehrenden Objekts berücksichtigt. Das Airbag-System sollte sich je nach Beurteilung der Situation entweder allmählich oder aggressiv entfalten. Bei einer Verwendung mehrstufiger Gas- generatoren müssen die Sensoren 15' (Fig.3) sowie die Kontrolleinheit 19 und die entsprechenden Steuerungseinheiten 18' zur Analyse der Entfalt-Situation im Zuge eines hoch entwickelten Risiko-Managements sowie zum Auslösen eines geeigneten Gasausstoßes des Gasgenerators durch Zünden ei- ner gewissen Anzahl von Stufen innerhalb variabler Zeitintervalle ausgebildet sein.
Die Entscheidungsmöglichkeiten der Kontrolleinheit 19 bezüglich eines Auslösens einer aufblasbaren Hülle der erfin- dungsgemäßen Sperranordnung lassen sich in Form einer Ereignismatrix in Abhängigkeit, von den Entfernungen oder der Konstitution betroffener Personen zusammenfassen. Hierbei sind insbesondere eine gewünschte Stärke der Einwirkung, der Auftreffwinkel, die Personengröße sowie Positionsdaten zu berücksichtigen.
Unter einer "normalen" Position ist zu verstehen, dass eine Person oder ein Fahrzeug die Airbagsperre innerhalb deren Entfaltungs-Reichweite, jedoch nicht direkt am Ort des Air- bags selbst passiert. Die Personen können sich hinsichtlich ihrer Größe und ihres Gewichts unterscheiden und können unterschiedliche Geschwindigkeiten der Bewegung aufweisen. Das Sensorsystem sollte in der Lage sein, diese Situation zu erkennen. Der Abstand der Person vom Airbag wurde in vier Bereiche unterteilt, in denen die Steuereinheit in Abstimmung mit der tatsächlichen Position und Situation reagieren sollte (siehe Tabelle 1) . Die Eigenbewegung der Person oder des Objekts sollte mitberücksichtigt werden.
Tabelle 1: •Risikobereiche und -Situationen einer aufblasbaren Sperre
Eine zu Sperrzwecken adaptierbar aufblasbare Hülle kann durch Verwendung von Steuermitteln für die Aufblasgesσhwin- digkeit, beispielsweise in Form- eines Zweikammer- Verbrennungsmoduls, realisiert werden, das durch zwei Zündkapsel-Verstärker-Anordnungen mit variabler Zeitverzögerung gezündet wird. Ein derartiges Steuermittel ist Teil der Aufblaseinrichtungen 18 (Fig.2, 3) und in Fig. 4 (ohne Deckel) exemplarisch dargestellt. Das Verbrennungsmodul 20 gemäß der Fig.4 weist eine Verbrennungskämmer 21 mit zwei dezentral angeordneten' Zündstellen 22, 22' auf und ist mit modularen Treibsätzen 23, 23' aus kleinen 24 und großen Pellets 24' füllbar (vgl. Fig.5a-d) .
In Verbindung mit unterschiedlichen Zündstrategien und Zeitverzögerungen lässt sich mit einem solchen Steuermittel eine große Vielfalt von Druck-Zeit-Kurven bzw. Aufblasge- schwindigkeiten generieren (vgl. Fig.6 bzw. Fig.7).
Die Fig.6 zeigt das Entfalten eines 601-Airbags anhand verschiedener Druck-Zeit-Kurven (p-t-Kurven) für unterschiedliches zeitversetztes Zünden eines Verbrennungsmoduls gemäß Fig.4. Prinzipiell' bestimmen zudem die Form und die Faltung der Hülle das Auffalten in Achsrichtung und senkrecht zur 'Achse.
Die Maximalgeschwindigkeit eines herkömmlichen Airbags liegt in der Größenordnung von 100 bis 350 km/h. Fig. 7 zeigt die Maximalgeschwindigkeiten für zeitgleiches und zeitversetztes Zünden des Moduls. In Fig.7 sind exemplarisch zwei Verläufe der mittels eines Verbrennungsmoduls .nach Fig.4 erreichbaren Auffalt-Geschwindigkeit v einer aufblasbaren Hülle in Abhängigkeit von der Zeit t dargestellt. Die Quadrate in Fig.7 markieren eine vollständige und zeitgleiche Zündung beider Stufen. Dagegen zeigen die Punkte einen Verbrennungsvorgang, bei dem ein Treibsatzteil mit 30% der gesamten Treibsatzmasse mit einer Zeitverzöge- rung von 3 ms gezündet wurde. Zu beobachten ist eine entsprechende Verschiebung des Maximums der Geschwindigkeit v hin zu späteren Zeiten t.
Das Gasgenerator-Material muss insbesondere bei einem Ein- satz der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Abwehren von Personen ungiftig und darüber hinaus auch umweltverträglich sein. Die Reaktionsprodukte dürfen ebenfalls selbst in Spuren keine giftigen Produkte enthalten. Geeignet sind in diesem Zusammenhang vorzugsweise azid-freie Gasgenerator- Mischungen: Eine azid-freie Gasgenerator-Mischung kann auf der Basis stickstoffreicher und kohlenstoffarmer organischer Verbindungen, beispielsweise Nitroguanidin (NIGU) , Triaminoguanidinnitrat (TAGN) , Guanidinazoteetrazolat (GZT) , 5-Aminotetrazol usw. hergestellt werden. Speziell die stickstoffreichen und kohlenstoffarmen organischen Verbindungen GZT und NIGU wurden ausgewählt und zur Mischung von Gasgeneratoren für eine erfindungsgemäße Vorrichtung verarbeitet. Derartige Mischungen weisen darüber hinaus 0- . xidationsmittel und Katalysatoren auf. .
Mehrere GZT- und NIGU-Treibmittel wurden zu Test- und Anpassungszwecken hergestellt. Das geeignetere Treibmittel GZT ist in für eine industrielle Produktion hinreichend großen Mengen verfügbar. Zudem wird GZT in einer Form hergestellt, die direkt für den Mischvorgang bei der Treibsatz- Herstellung verwendet werden kann. Die so' hergestellten Mischungen ' sind chemisch und mechanisch stabil gegen Erhitzen und Schockeinflüsse und enthalten weder im Material selbst noch in den gasförmigen Produkten giftige Verbindungen in einer grenzwertüberschreitenden Menge. Sie sind leicht zündbar und bezüglich ihrer Gesamt- bzw. Partikelgröße leicht modifizierbar, um unterschiedliche Abbrandgeschwin- digkeiten zu erzielen. Der Gasausstoß 'liegt in der Größenordnung von 500 1/kg und erfüllt die anderen Anforderung, die an Aufblasgase für Airbags gestellt werden. Fig. 5a-d zeigen verschiedene Ausgestaltungen einer Gasgenerator- Mischung: Die Fig.5a zeigt das feinkörnige Ausgangsmaterial zur Herstellung von Treibsätzen. Die Pellets in Fig.5b 'sind wie diejenigen in Fig.5c zylinderförmig, jedoch mit deut- lieh größerem Verhältnis von Zylinderhöhe zur Grundfläche. Das iri Fig.5d .vergrößert dargestellte einzelne Pellet weist zusätzlich in der Mitte ein Loch zur Vergrößerung seiner Oberfläche auf.
Das Auffalten eines heutzutage üblichen Airbags für Fahrer von Kraftfahrzeugen geschieht innerhalb etwa 40 ms. Für Seitenairbags beträgt die Auffalt-Zeit etwa die Hälfte dieses Wertes. Eine gesteuerte Reaktion für Sperranwendungen- sollte schätzungsweise innerhalb von 10 ms erfolgen. Die Sensorsignale müssen daher deutlich schneller sein.
Die Grundlagen der in den Erkennungseinrichtungen (vgl. Fig.l und 3) eingesetzten Sensortechnologie sind vorzugsweise dieselben, wie sie auch vielen anderen bekannten An- Wendungen zugrundeliegen. Sie können beinhalten:
- Optische (Laser-) Techniken im nahen infraroten (NIR) Wellenlängen-Bereich wie etwa Lichtschranken, Lichtvorhänge, möglicherweise mit räumlicher Abtastung, - Ultraschall-Sender und -detektoren,
- Mikrowellen-Sensoren,
- Berührungs- und Gewichtssensoren,
- Verformungs-Sensoren sowie
- Videotechniken im sichtbaren und infraroten (NIR, IR) Wellenlängen-Bereich mit und ohne Beleuchtung.
Eine Beobachtung mittels einer CCD- oder CMOS-Kamera mit einer zusätzlichen Beleuchtung von Personen entsprechender Bildaufbereitung ist in Fig. 8a und 8b dargestellt. Diese- Art der Beobachtung erfüllt die o.g. Kriterien und ist vor allem in sehr wichtigen Bereichen wie Eingangsbereichen, Gängen, Tunneln usw. sinnvoll einsetzbar. Die Entfernungsmessung erfolgt mittels zweier CCD-Kameras 15.1, 15.2 und ggf. entsprechender Beleuchtungseinrichtungen 15.3 (von den' in Fig.9a nur eine dargestellt ist) hinsichtlich eines ausgezeichneten Bereichs auf dem zu erken- nenden Objekt 0 und eines Referenzpunkts.
Sie basiert auf einem Triangulations-Verfahren, das die Bewegung einer ausgewählten Stelle auf der empfindlichen Fläche der CCD-Kameras 15.1, 15.2 analysiert. Die Bildverar- beitung geschieht in der Kontrolleinheit 19 (Fig.3) wie folgt:
- Zwei Bereiche werden ausgewählt, innerhalb derer die von den Kameras 15.1, 15.2 aufgenommenen Bilder vergli- chen werden.
- Ein normalisierter Wert eines mittleren quadratischen Fehlers (MSE) dieser Bereiche wird berechnet, indem die Intensitätsunterschiede entsprechender Pixel quadra- ' tisch summiert werden.
- Der Bereich wird über die volle Detektorfläche der Kameras 15.1, 15.2 verschoben, um Stellen mit kleinen MSE-Werten zu finden, die eine Ähnlichkeit von Bildern anzeigen.
- Die Pixelzahl d, um die der Bereich bis zum Erreichen der Ähnlichkeit verschoben werden musste, steht in Beziehung zur Entfernung des ■ zu analysierenden Objektes. Dieser Zusammenhang ist in Fig.8b dargestellt, in der eine Objektentfernung z über der Pixelverschiebung d aufgetragen ist. Bei einem Kameraabstand b (Fig.8a) gilt: z=f-b/d ■ (1)
wenn f die Brennweite der Kameralinsen bezeichnet.
Der Fehler der Entfernungsmessung nimmt umgekehrt proportional zur Entfernung vom .Sensorsystem zu. Dies ist akzeptabel, da die Notwendigkeit präziser Messungen vordringlich in -der Nähe der Sperranordnung gegeben ist, die wiederum in räumlicher Nähe zur Sensor-Position angeordnet ist. Zusätz- lieh kann mit der angegebenen Methode die Größe einer Person oder eines Objekts abgeschätzt werden.
Im Allgemeinen besteht ein Zusammenhang zwischen dem Auflösungsvermögen des optischen Sensorsystems, der Auslesezeit, der Datenverarbeitungszeit und dem Anschaffungspreis. Allerdings lassen sich die Erholungs-Raten der Kamera- Sensoren 15.1, 15.2 bereits mit einem Niedrigpreis-System erreichen. Erholungs-Raten für einen Datentransfer zur e- lektronischen Kontrolleinheit (Fig.3) von 20 ms und darun- ter lassen sich mit verbesserten, bereits verfügbaren Prozessoren erreichen. Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Erkennungseinrichtung besteht darin, unmittelbar vor dem Auffalt-Vorgang der Sperranordnung aufgenommene Bilder speichern zu können. Dadurch ist es nachträglich möglich, die zum Auffalten führende Situation zu identifizieren.
Die elektronische Kontrolleinheit 19 uss den Auffalt- Vorgang auf der Grundlage von Informationen, die durch die Erkennungseinrichtung 15' (Fig.3) zur Verfügung gestellt werden, freigeben. Die Kontrolleinheit 19 und/oder die
Steuereinheit 18' beinhalten elektrische Leistungstreiber zum Auslösen der Aufblaseinrichtungen 18. Die Hardware der elektronischen Kontrolleinheit führt dabei die folgenden Aufgaben aus: - • Verarbeiten der Sensorsignale, die von der optischen
Erkennungseinrichtung übermittelt werden, sowie weiterer gespeicherter Informationen;
-. Ausführen eines geeigneten Evaluations-Algorithmus ' zum Analysieren der Sensorsignale (vgl. Gleichung 1) und zum Ableiten einer Entscheidung; und
- Auslösen der Aufblaseinrichtungen, woraufhin sich die aufblasbaren Hüllen auffalten.
Die Kontrolleinheit 19 evaluiert alle Daten der externen Sensoren 15., 15' und des internen Zustands unter Zuordnung
- der bei verschiedenen Ereignissen vorgesehenen Reaktionen (vgl. Tabelle 1) ,
- der Daten der Erkennungseinrichtung: Liefern von Infor- mationen bezüglich der Entfernung, der Größe, des Gewichts usw. und Auslösen der entsprechenden Aufblasein- richtungen in Abhängigkeit von den Signalen der Erkennungseinrichtungen und den fabulierten Anforderungen.
Die in der Kontrolleinheit 19 enthaltene Evaluierungs- Software muss aus mehreren Teilen bestehen:
- einem Diagnose-Modul,
- einem Selbsttest-Modul, - einem Zustands-Überwachungsmodul,
- einem Algorithmus-Modul,
- dem Überwachungs-Modul für den vorübergehende Personen erfassenden Sensor sowie ggf. - weiteren Teilen und/oder Modulen.
Die folgende Tabelle 2 fasst noch einmal die Verwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. de-r er- findungsgemäßen Vorrichtung zusammen.
Tabelle 2 : Verwendungsmöglichkeit für Sperranordnungen mit aufblasbaren Hüllen
Bezugszeichenliste
1 Sperranordnung
Tragstruktur
3 , 3 ' ,. 3 ' ' - Tragsäule • f ) • f • 3' Teilelement (von 3')
4 Befestigungselement
5, 5' Verankerungsmittel β Boden
7 Schnellverschluss
8, 8' aufblasbare Hülle
9 Befestigungselement
10 Querträger
11 Schnellverschluss
12 Vorhang/Folie
13 Netz
14 Düse
14' . Steuereinheit (für 14)
15, 15' Erkennungseinrichtung
15.1 Kamera 15 . 2 Kamera
15 . 3 Beleuchtungseinrichtung
16 komplementäres Verankerungsmittel
17 Bodenplatte
18 Aufblaseinrichtung/Abdichteinrichtung
18 ' Steuereinheit (für 18)
19 Kontrolleinheit
20 Steuermittel/Verbrennungsmodul
21 Verbrennungsraum/Gehäuse 10 2 222 ,, 2 222'' Zündeinheit
23 , 23 ' Treibsatzteil
24 , 24 ' Pellet
15 d Bildverschiebung z Entfernung b Abstand
0 Objekt t Zeit
'20 v Aufblasgeschwindigkeit p Druck
P Wachpersonal

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Schutz vor oder zur Abwehr von bewegten Objekten oder Personen, dadurch gekennzeichnet, dass im Gefährdungsfall mindestens eine Hülle aus einem kolla- bierten platzsparenden Zustand mittels eines in die ■ Hülle eingebrachten Gases oder eines gasgenerierenden Mediums zu einer Barriere aufgeblasen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufblasen der Hülle von einer durch die Person oder das Objekt ausgelöste Annäherungssensorik initiiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Annäherungssensorik die Person oder das Objekt berührungslos detektiert.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Annäherungssensorik durch Berühren ausge- löst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle mit veränderlicher Geschwindigkeit aufgeblasen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle während eines Aufblasvorgangs mit veränderlicher Geschwindigkeit aufgeblasen wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufblasgeschwindigkeit in Abhängigkeit von wenigstens einer Eigenschaft der Person oder des Objekts angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung nach Maßgabe wenigstens einer berührungslosen Erkennungseinrichtung vorgenommen wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle mit einer härtenden Substanz aufgeblasen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge- kennzeichnet, dass in die Hülle ein selbstdichtendes
Medium zum Verschließen von Löchern in der Hülle eingebracht wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle von einer ortsfesten
Struktur aus aufgeblasen wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle von einer beweglichen Tragstruktur aus aufgeblasen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur vor dem Aufblasen der Hülle an einer ortsfesten Struktur befestigt wird.
14. Vorrichtung zum Schutz vor oder zur Abwehr von bewegten Objekten oder Personen, gekennzeichnet durch mindestens eine im Gefährdungsfall aus einem kollabierten- platz- sparenden Zustand mittels eines Gases oder eines gasgenerierenden Mediums zu einer Barriere aufblasbaren Hülle (8, 8').
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Annäherungssensorik (15, 19) zum Initiieren des Aufblasvorgangs .
16. Vorrichtung nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, dass die Annäherungssensorik (15, 19) zum berührungslo- sen Detektieren von Personen oder Objekten (0) ausgebildet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Annäherungssensorik (15, 19) durch Berühren auslösbar ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, gekennzeichnet durch Steuermittel (18) zum Steuern einer Auf- blasgeschwindigkeit der Hülle (8, 8').
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch wenigstens eine Erkennungseinrichtung (15') zum Bereitstellen von Eingangssignalen für die Steuermittel (18)
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungseinrichtung (15') zum Erkennen wenigstens einer Eigenschaft und/oder Position der Person oder des Objekts (0) ausgebildet ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungseinrichtung (15') zum berührungslosen Erkennen wenigstens einer Eigenschaft und/oder Position der Person oder des Objekts' (0) aus- gebildet ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (18) zumindest einen Gas erzeugenden Treibsatz (23, 23') und eine die- sem zugeordnete Zündeinheit (22, 22') aufweisen, die mittels der Erkennungseinrichtung (15') initiierbar ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Treibsatz (23, 23') mehrteilig ausgebildet ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibsatzteile (23, 23') zeitverschoben zünd- bar. sind.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibsatzteile (23, 23') in einem einzigen Gehäuse (21) angeordnet sind und unterschiedliche Zünd- Verzögerung und/oder unterschiedliche Abbrandgeschwin- digkeit aufweisen.
26. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Treibsatzteil (23, 23') eine eigene Zündein- heit (22, 22') zugeordnet ist.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibsatzteile (23, 23') in einem einzigen Ge- häuse (21) lokal getrennt untergebracht sind und jede Zündeinheit (22,- 22') entsprechend der lokalen Anordnung des Treibsatzteils (23, 23') im Gehäuse (21) untergebracht ist.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibsatzteile (23, 23') aus demselben Treibstoff bestehen, jedoch unterschiedliche Form (24, 24'), Dichte oder Partikelverteilung aufweisen.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Treibsatz (23, 23') ausschließlich für Personen ungiftige Bestandteile enthält.
■30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Treibsatz stickstoffreiche und kohlenstoffarme organische Verbindungen, wie Nitroguan- din (NIGU) und Guanidinazotetrazolat (GZT), enthält.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (8, 8') in einem schwer entflammbaren Material, ausgebildet ist.
32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (8, 8') in einem gegen mechanische Schadeinwirkungen stabilen Material ausgebildet ist.
33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle zumindest auf einem der Person oder dem Objekt (0) zugewandten Bereich ihrer Außenseite mit einer Wirkbeschichtung versehen ist.
34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkbeschichtung zumindest bereichsweise adhä- sive Eigenschaften besitzt.
35. Vorrichtung nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkbeschichtung zumindest bereichsweise mit stachelartigen Spitzen ausgestattet ist.
36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (8, 8')mit einer- härtenden Substanz aufblasbar ist.
37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass in die Hülle (8, 8') mittels einer Abdichteinrichtung (18) ein selbstdichtendes Medium zum Verschließen von Löchern in der Hülle (8, 8') einbringbar ist.
38. Vorrichtung nach Anspruch 37 gekennzeichnet durch eine Druckmesseinrichtung (18'., 19) zum Messen eines Drucks
(p) in der Hülle (8, 8') und zum Aktivieren der Abdichteinrichtung (18) .
39. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (8, 8') mit einer ortsfesten Struktur verbunden ist.
40. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (8, 8')mit einer beweg- liehen Tragstruktur (2) verbunden ist.
41. Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur (2) Befestigungsmittel (4) zum festen Verbinden mit einer ortsfesten Struktur aufweist.
42. Vorrichtung nach Anspruch 41,. dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (4) Verbindungsmittel (15) zum Verbinden mit komplementären Einrichtungen (16) an der ortsfesten Struktur (6) aufweisen.
43. Vorrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (4) Verankerungsmittel (5) zum selbsttätigen Verankern in bzw.. an der ortsfesten Struktur (6) aufweisen.-
44. Vorrichtung nach. einem der Ansprüche 40 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur aus jeweils star- ren Strukturele'menten (3.1', 3.2', 3.3 ') gebildet ist.
45. Vorrichtung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von Strukturelementen zum Auf- bzw. Einfalten jeweils paarweise teleskopisch relativ zuein- ander beweglich sind.
46. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur (2) als aufblasbare Hüllenstruktur ausgebildet ist.
47. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur (2) Ausbringmittel (14) für nicht-letale Wirkmittel aufweist.
48. Vorrichtung nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbringmittel (14) durch Signale. der Erkennungseinrichtung (15) aktivierbar sind.
49. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 48 gekennzeichnet durch eine Kontrolleinrichtung (19) zum Auswählen eines prioritären manuellen oder eines automatischen Betriebs der Vorrichtung.
50. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 49 zum Schutz von feststehenden Anlagen oder Bauwerken, insbesondere vor Personengruppen, Flug- oder Fahrzeugen.
51. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 49 zum Schutz beweglicher Objekte, insbesondere vor Personengruppen, Flug- oder Fahrzeugen.
52. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 49 zum Beeinflussen von Personengruppen bei öffentlichen Großveranstaltungen, wie Sportveranstaltungen oder politischen Kundgebungen.
53. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 38 als Minenersatz.
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