EP1448861A1

EP1448861A1 - Grossvolumige hemmnisse aus mikrodraht

Info

Publication number: EP1448861A1
Application number: EP02787643A
Authority: EP
Inventors: Oskar Bschorr; Hans-Joachim Raida; Thilo TOLLKÜHN
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2001-11-23
Filing date: 2002-11-12
Publication date: 2004-08-25
Also published as: AU2002351966A1; WO2003044307A1; DE10157572A1

Abstract

Beschrieben werden grossvolumige Drahtkörper für den Schutz von Objekten, als Hilfsschutz für Absperrungen und Zäune und auch zum Schutz von Anpflanzungen und Baumkulturen. Die Drahtkörper haben z.B. Würfelform und bestehen aus Mikrodrähten. Verglichen mit den konventionellen Drahthindernissen haben die Drahtkörper nur eine begrenzte Reissfestigkeit, um bei einem unbeabsichtigten Verfangen sich selbst ohne Hilfsmittel und ohne Verletzungsgefahr befreien zu können. Ein solches Hemmnis soll einen unberechtigten Eintritt nicht verhindern, sondern diesen nur verzögern und erschweren. Die Drahtkörper haben ein geringes Gewicht und Lagervolumen und können situationsbedingt in extrem kurzer Zeit, ohne besondere Vorbereitung und Logistik ausgebracht werden. Die Standzeiten dieser Drahthemmnisse sind einstellbar und begrenzt. Vorgesehen ist eine terminierte Selbstauflösung und eine umweltgerechte Selbstentsorgung.

Description

Großvolumige Hemmnisse aus Mikrodraht

Gegenstand der Erfindung sind großvolumige Drahtkörper für den temporären Schutz von Objekten, als Hilfsschutz für Absperrungen und Zäune und auch zum Schutz von Anpflanzungen und Baumkulturen.

Die bekannten Drahtzäune sind primär für den stationären Langzeiteinsatz ausgelegt und über Größe und Festigkeit so dimensioniert, daß diese ohne technische Hilfsmittel nicht zu überwinden sind. Dasselbe gilt auch für die Barrieren aus Stacheldraht und den mit Schneiden versehenen Bändern; z.B. DE 43 17 204 AI. Für wechsende Einfriedungen von Viehweiden sind elektrische Weidezäune bekannt,

Aufgabe der Erfindung sind aus Mikrodrähten bestehende Drahtkörper, die ein extrem niedriges Volumen- und Flächengewicht haben und die verglichen mit den konventionellen Drahthindernissen nur eine begrenzte Reißfestigkeit aufweisen, um bei einem unbeabsichtigten Verfangen sich selbst ohne Hilfsmittel und ohne Verletzungsgefahr befreien zu können. Ein solches Hemmnis soll einen unberechtigten Zutritt nicht verhindern, sondern diesen nur verzögern und erschweren. Im weiteren sollen diese Drahthemmnisse geringes Gewicht und Lagervolumen haben und situationsbedingt in extrem kurzer Zeit und ohne besondere Vorbereitung ausgebracht werden können. Die Standzeiten dieser Drahthemmnisse sollen einstellbar und begrenzt sein. Schließlich ist eine terminierte Selbstauflösung und eine umweltgerechte Selbstentsorgung vorzusehen.

Nach dem Hauptmerkmal der Erfindung dienen großvolumige Drahtkörper aus Mikrodraht mit geringem Drahtdurchmesser als ein Hemmnis. Im Ausgangszustand sind diese Drahtkörper auf minimales Volumen kompaktiert und expandieren nach dem Ausbringen aufgrund der im Mikrodraht gespeicherten elastischen Verformungsenergie bzw. durch äußere Krafteinwirkung. Bei einem Drahtquerschnitt von z.B. 10^"8 m², das entspricht einem Durchmesser von ca 0,12 mm, erreicht man mit einem Materialvolumen von 10^"3 m³ (= 1 Liter) eine Drahtlänge von 100 km. Damit erhält man z.B. 16 000 Würfel mit einer Kantenlänge von 0,5 m, die ein Gesamtvolumen von 2000 m³ und eine Flächenbelegung von 4 000 m² ausmachen Wird die Kantenlänge auf 0,25 m halbiert, liefert dieselbe Drahtlänge 128 000 Würfel. Bei Verwendung von Aluminiumdraht haben diese ein Gesamtgewicht von 2,7 kg. Bei einer Verdopplung des Drahtdurchmessers stehen bei gleichem Gewicht noch immer 25 km Drahtlänge zur Verfügung.

Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal wird die Knick- und Biegefestigkeit des Mikrodrahtes durch das Flächenträgheitsmomentes erhöht, z. B. mit einem durch einen Spacer versehenen Drahtbündel, durch linienförmige Fachwerkträger oder zweidimensionale Flächentragwerke. Damit lassen sich Traggerüste auch für extrem leichte und sehr hohe Drahtkörper und/oder mit einer bestimmten Kontur zu realisieren.

Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal sind in dem den Drahtkörper aufspannenden Mikrodraht Sollbruchstellen oder Nachgiebigkeit vorgesehen, damit bei einem unbeabsichtigten Verfangen in dem Drahthindernis ein Freikommen aus eigener Kraft möglich ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind verschiedene Aktivierungsarten der Drahthindernisse vorgesehen; einmal direkt vor dem Wurfzeitpunkt oder beim Aufschlag. Ebenso ist eine Aktivierung nach einer einstellbaren Zeit über Zündschnüre oder Zeitschalter, über eine akustische oder Funkauslösung möglich. Schließlich kann die Aktivierung auch durch Fremdeinwirkung ausgelöst werden. Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal wird der drei- bzw. quasidreidimensionale Drahtkörper nicht aus einer, sondern aus zwei oder mehreren Drahtsorten gebildet. Dabei dient ein aus stärkerem Draht bestehendes Stützskelett zur Aufnahme des Eigengewichtes auch von größeren vertikalen Hindernissen. Darin aufgehängt ist ein feinmaschigeres Drahtgewirke. Um dieses Drahthindernis z.B. auch ganz oder teilweise undurchsichtig zu machen, sind auch flächenformige Einlagen z.B. Kunststoffmembrane als Sichtschutz oder Markierungen möglich.

Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal ist der Mikrodraht zusätzlich auf Selbstauflösung und -entsorgung ausgelegt. Dazu sind mehrere Mikrodrähte an einem Punkt oder über eine Linie z.B. durch Klebung oder Lötung verbunden. Das Verbindungsmaterial ist so ausgelegt, daß sich der Drahtkörper nach einer einstellbaren Zeit, durch gezielte Lichteinwirkung z.B. UN-Licht, durch Alterung und/oder durch die natürlichen Witterungseinflüße selbst in sich zusammenfällt und unwirksam wird. Im weiteren läßt sich durch Wahl des Drahtmaterials und der Oberflächenbehandlung die Lebensdauer bis zur vollständigen Entsorgung einstellen.

Der Erfindungsgegenstand ist anhand von verschiedenen Ausführungsbeispielen näher dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 bis 9: Durch Mikrodraht aufgespannte Drahtkörper.

Fig. 10 bis 16: Mittel zur Erhöhung der Knickfestigkeit von kompaktierbaren Mikrodrähten

Fig. 17 bis 23: Mikrodrähte mit Sollbruchstelle, Nachgiebigkeit und stumpfer Bruchstelle.

Fig. 24 bis 29: Mittel zum Verbinden und Fixieren von Drahtkörpern.

Fig. 30 bis 33: Kenntlichmachung und Tarnung von Mikrodrähten.

Fig. 34 bis 37: Ausbringung und Entfaltung von Drahtkörpern.

Fig. 38 bis 40: Selbstauflösung und Entsorgung von Drahtkörpern.

Fig. 41 bis 48: Zusatzanwendungen von Drahtkörpern.

Fig. 49 bis 55: Technische Einsatzfälle.

Fig. 56 bis 64: Land- und forstwirtschaftliche Einsatzfälle.

Es werden folgende Bezeichungen vereinbart: X = Nummer der Figur. X0 = Drahtkörper. Dies sind großvolumige Hohlkörper gebildet aus extrem dünnen Draht. (= Mikrodraht XI) Die Hohlkörper haben beispielsweise Würfel-, Tetraeder-, Pyramiden-, Zylinder-, Kugel-, Ring-, Matten-Form; diese sind als separierte Einzelkörper ausgebildet oder sind zusammenhängend. Im Ausgangszustand sind die Drahtkörper kompakt gewickelt, gefaltet oder komprimiert. Die Entfaltung erfolgt vorzugsweise durch die im Draht gespeicherte elastische Energie. XI = Mikrodraht mit extrem kleinem Querschnitt und hoher Knicksteifigkeit. Drahtmaterial mit hohem Elastizitätsmodul E, mit hoher Longitudinalwellengeschwindigkeit c = (E/p)^1/2, (p = Dichte), z.B. aus Stahl, Alu, faserverstärkten Kunststoffen, Kohle- und Mineralfasern, Nanostrukturen. In Sonderfällen sind Memory-Legierungen vorteilhaft. Im weiteren werden korrosionsfähige und biologisch abbaubare Drahtmaterialien vorgesehen. Bei einer elastischen Dehnung ε ist die im Draht gespeicherte, spezifische Energie e = ε²E/2 und ergibt eine theoretische Wurfhöhe h = ε²c²/2g und eine Auswurfgeschwindigkeit v = εc. (g = Erdbeschleunigung = 9,81 m/s² ). In gleicher Weise läßt sich auch durch Torsion des Drahtes elastische Energie zur Entfaltung eines Drahtkörpers speichern. In der einfachsten Form hat der Draht einen Kreisquerschnitt oder ein Rohr-, Stern-, Streifen-, U-, X- oder T-Profil mit einer höheren Knicksteifigkeit. Um die Knicksteifigkeit zur Aufnahme der Eigengewichtes weiter zu erhöhen, sind mit X2 und X3 Mittel zur Erhöhung des Flächenträgheitsmomentes des Mikrodrahtes XI vorgesehen. Im wesentlichen handelt es sich um Spacer- und Fachwerkkonstruktionen. X4 = Sollbruchstellen im Mikrodraht Xlmit einstellbarer Bruchkraft, zur Vermeidung von Verletzungen. X5 = Im Mikrodraht XI integrierte Drahtwicklungen, die sich erst nachträglich bei Zugbelastung entfalten um den Mikrodraht XI zu verlängern oder einen weiteren Drahtkörper X0 zu entwickeln. X6 = Verbindungsstellen von Mikrodrähten XI auch mit Vorkehrungen zur Selbstauflösung des Drahtkörpers X0, z.B. Klebungen die sich durch Sublimation rasch oder durch Einwirkung von Feuchtigkeit und/oder Licht verzögert oder durch Wasser gezielt auflösen. Bei gelöteten Verbindungen kann eine sehr lange Standzeit und über die Elektrokorrosion ein gezielter Abbau der Drahtkörper X0 erreicht werden. X7 = Sonderelemente. X8 = Schutzobjekt. X9 = Behälter.

In den Fig. 1 bis 9 sind Drahtkörper dargestellt, die mit einem Minimum an Drahtaufwand ein möglichst großes Räumvolumen umfassen. Vor einem zu schützenden Objekt ausgelegt, sollen diese den Zugang erschweren. Der Drahtkörper besitzt zwei Zustände: den für seine Schutzfunktion expandierten und den für die platzsparende Lagerung komprimierten Zustand. In Fig. la ist stellvertretend für die anderen Polyederformen ein durch Mikrodrähte 11, 11 ' aufgespannter, würfelförmiger Drahtkörper 10 mit den Ecken 16 dargestellt. Der Mikrodraht 11 bestehe hier aus Stahl oder Aluminium, die beide eine große Longitudinalgeschwindigkeit c von über 5000 m/s besitzen, so daß sich damit auch mit einem kreisförmigen Drahtquerschnitt hohe Knicklängen erreichen lassen. Bei einer Kantenlänge L nimmt der Würfel ein Volumen Vεxp = L³ ein und benötigt bei einem Drahtquerschnitt A ein Drahtvolumen Vκom - 12 A L. Mit A = 10^"8 m² und L = 0,35m erhält man eine Volumenvergrößerung NEx /Vκom = L²/12 A von ca 10⁶. Demgegenüber hat die Tetraederform eine kleineres VEχp/Nκom -Verhältnis ist dafür statisch stabiler. Im Ausgangszustand sind die Mikrodrähte 11 kompakt gewickelt oder rundgefaltet. Je kleiner der Krümmungsradius des Mikrodrahtes 11 ist, desto höher ist die Verformung ε und die reversibel gespeicherte elastische Energie, die zur Entfaltung zur Verfügung steht. In den Fig. lb bis le sind verschiedene Kompaktiermöglichkeiten skizziert. Bei einem räumlichen Winkel der Ecke 16 mit den drei Mikrodrähten 11, 11 ' und 11 " können diese wie in Fig. lb gezeigt durch eine Spule 17 mit einer Drehachse in Richtung der sterischen Winkelhalbierenden aufgerollt werden. Damit läßt sich der Drahtwürfel 10 nach Fig. la mit insgesamt 4 Spulen 17, 17', 17" und 17'" auf ein kompaktes Volumen komprimieren. (Fig. lc). In Fig. ld ist die primär räumliche Würfelecke in zwei planare Winkel aufgelöst. Durch Verdrehen des Distanzstückes 18 ist wieder eine Komprimierung des Drahtwürfels 10 in eine Ebene oder eine Linie möglich, ebenso in Fig. le durch „gerundete Ecken". Zweckmäßigerweise sind mehrere kompaktierte Drahtkörper 10 zu einem Cluster zusammengefaßt, die sich erst nach der Ausbringung entfalten.

Der Drahtkörper 20 nach Fig. 2 wird durch - hier - 3 Kreise aus Mikrodraht 21 gebildet, die durch die Verbindungen 26 zusammenhängen. Die Verbindungen 26 z.B. als Klebung ausgeführt kann damit gleichzeitig die Funktion einer Sollbruchstelle übernehmen. Während der Mikrodraht in Fig. 1 im Ausgangszustand vorzugsweise gewickelt war ist hier eine Rundfaltung zweckmäßig. Bei der Entfaltung verdoppelt sich mit jeder Stufe der Krümmungsradius und verringert sich die elastische Entfaltungsenergie, so daß es hier nur zu einer Teil- und erst bei Fremdeinwirkung zur Vollentfaltung kommt. In Fig. 3a und 3b sind im Quer- und Längsschnitt ein zylinderförmiger Drahtkörper 30 dargestellt und wird durch die geraden und die gewendelten Mikrodrähte 32 und 33 mit den planaren Verbindungen 36 aufgespannt. Die Verbindungen 36 wieder als Klebungen ausgeführt, verwittern nach einer wählbaren Zeit und gewährleisten eine Selbstauflösung. In Fig. 4 ist ein ringförmiger Drahtkörper 40 dargestellt. Der Aufbau ist analog dem Zylinderaufbau nach Fig. 3. In Fig. 5 wird ein kugelförmiger Drahtkörper 50 aus Längenkreisen 52 und Breitenkreisen 53 aufgespannt. Eine solche Form ist dann angebracht, wenn eine Windverwehung ermöglicht werden soll. In Fig. 6 ist ein Zylindermantel 90 aus den Ringdrähten 63 gebildet, die über die Punkte 66 mit den Manteldrähten 62 verbunden sind. Der Drahtkörper 70 in Fig. 7 hat Tetraederform, die 4 zylinderförmigen Arme sind wieder analog zu Fig. 3 aufgebaut. In Fig. 8a ist ein Drahtkörper 80 dargestellt, der aus einem endlosen Mikrodraht 81 gebildet wird, der nach vorgebbaren Längen einen vorgebbaren Winkel eingeprägt hat. Bei einer solchen Ausführung kann der Mikrodraht 81 direkt von einer Vorratstrommel abgespult und simultan dazu stochastisch oder nach einem vorgegebenen Programm ausgeprägt werden. Auf diese Weise können gezielte Formen erzeugt werden wie z.B. der Quader in Fig. 8b. Schließlich ist in Fig. 9 eine mehrstufige Matte 90 aus Mikrodraht skizziert. Solche Formen sind besonders als Weideschutz bei Neuanpflanzungen vorgesehen. Vor dem Einsatz sind diese in eine Ebene komprimiert und auf einer Rolle aufgewickelt. Zur sicheren Bodenhaftung sind die in den Fig. 24 bis 29 beschriebenen Fixierungen vorgesehen.

Die Fig. 10 bis 16 zeigen abweichend von dem konventionellen runden Mikrodraht Querschnittsformen mit erhöhter Knickfestigkeit und verbesserter elastischer Energiespeicherung. Ein Draht der Länge L, dem Elastizitätsmodul E und dem Flächenträgheitsmoment J hat eine Knicklast F = α² π² EJ/L² und mit der Dichte p und dem Querschnitt A ein längenspezisches Gewicht gpA. (α = von der Einspannung abhängiger Faktor, bei den Standardeinspannungen ist α = 0,5 - 2). Bei einer zu tragenden Drahtlänge H ist ein Moment J = g p H A L² / α² π² E notwendig. Um dies zu gewährleisten, erhält der Mikrodraht eine Substruktur, die für die Lagerung auch komprimierbar sein sollte. In gleicher Weise ist auch die Biegefestigkeit eines Mikrodrahtes zu dimensionieren. Läßt man aber eine Durchbiegung von 1/10 der Länge L zu, so ist diese Beanspruchung durch die stringentere Knickauslegung mit erfaßt. In Fig. 10 besteht der Mikrodraht 101 aus 2 gebogenen Streifen 102 und 102', die mittig durch die Klebung 106 verbunden sind. Beim Aufrollen im Grundzustand lassen sich die beiden Streifen 102 und 102' elastisch flach zusammenlegen und können in dieser Form platzsparend aufgerollt werden. Der Mikrodraht 111 nach Fig. 11 bildet im gerollten Ausgangszustand wieder ein volumensparendes Band bestehend aus den Streifen 112 und 112' verbunden durch die Klebungen 116 und 116'. Dank einer eingeprägten Vorspannung, ergibt sich nach der Entfaltung die expandierte Querschnittsform mit erhöhter Knickfestigkeit. Fig. 12a und 12b stellt in Seitensicht und im Schnitt einen Mikrodraht 121 dar, der aus 3 parallelen Einzeldrähten 122 besteht die durch einen Spacer 123 gehalten werden. Für eine weitere Kompaktierung ist der Spacer 123 elastisch, Dasselbe gilt für den Mikrodraht 131 nach Fig. 13a (Seitenansicht) und Fig. 13b (Querschnitt). Hier haben die 4 Einzeldrähte 132 keinen durchgehenden Spacer, sondern sind durch abgesetzte Distanzhalter 133, 133' verbunden. Fig. 14c zeigt einen Mikrodraht 141 bestehend aus 4 sinusförmig geformten Einzeldrähten 142, 142' und 143, 143'. Das Drahtpaar 142 und 142' in Fig. 14a ist an den Stellen 146, 146'... miteinander verbunden. Das Drahtpaar 143 und 143' nach Fig. 14b ist dazu analog. Die Drahtpaare 142, 142' und 143, 143' sind gegeneinander um eine halbe Sinuslänge versetzt und um 90° gedreht und wie in der Zusammenstellung Fig. 14c gezeigt, ineinander verflochten und durch Punktklebungen 146 mit einander verbunden. Für eine platzsparende Lagerform wird der Mikrodraht durch Zug gerade gestreckt und kann in diesem Zustand gewickelt werden. In Fig. 15a/b (Seitensicht/Querschnitt) sind wieder sinusförmig gebogene Einzeldrähte 152, 152' durch Klebungen 156, 156' miteinander verbunden und über einen Zylindermantel angeordnet. Durch die Zahl der Einzeldrähte 152, 152' lassen sich so Mikrodrähte 151 mit großem Zylinderdurchmesser und damit großer Knickfestigkeit realisieren. Für die platzsparende Lagerung wird der Mikrodraht 151 analog Fig. 14 unter Zuglast wieder zu einer wickelbaren Linie gestreckt. Der Mikrodraht 161 nach Fig. 16 entspricht Fachwerkträgern und besteht aus den Trägern 162 und den Versteifungen 163 und sind an den Stellen 166 miteinander verbunden. Träger 162 und Versteifung 163 können einen kreisförmigen Drahtquerschnitt haben oder selbst wieder wie in den Fig. 10 bis 15 gezeigt, ausgesteift sein. Zusätzlich zu der konventionellen Trägerkonstruktion ist hier wieder eine volumensparende Lagerform verlangt. Besitzt der trägerförmigen Mikrodraht 151 nur planare Verbindungsstellen 166 so läßt sich dieser elastisch zu einer Linie oder zu einem Band zu komprimieren und gestapelt oder gewickelt zu lagern. Die Entfaltung erfolgt nach der Auslösung wieder durch die gespeicherte elastische Energie.

Bei einem Querschnitt A und der Bruchspannung σ beträgt die zum Zerreißen eines Mikrodrahtes notwendige Kraft K = σ A, Stahldrähte mit 0,1 mm0 erreichen ca K = IO N. Demgegenüber ist bei einer Drahtstärke von O,5mm0 die Reißkraft 25-mal und bei 1 mm0 100-mal größer. Die Ausfuhrungsbeispiele nach den Fig. 17 bis 23 zeigen Mittel die Reißkraft herabzusetzen, um die Gefahr einer Verletzung durch die Drahtkörper auszuschalten, bzw. zu verringern. Dazu ist im Mikrodraht 171 nach Fig. 17 eine Drahtschwächung 174 symbolisiert, die bei einer einstellbaren Sollbruchlast bricht. In Fig. 18 ist die Sollbruchstelle 184 eines Mikrodrahtes 181 mit einem Überzug 187 versehen, der nach einem Bruch die scharfkantigen Bruchenden abdeckt und so vor einer Verletzung schützt. In Fig. 19 ist im Mikrodraht 191 eine Schleife 194 vorgesehen. Die Schleifenverformung schwächt die Zugfestigkeit und dient so als Sollbruchstelle. In Fig. 20 sind zwei Mikrodrähte 201 und 201 ' durch eine Windung 204 miteinander verbunden. Bei einer maximalen Zuglast löst sich die Windung 204 und wirkt so ebenfalls als Kraftbegrenzer. Die Enden der Mikrodrähte 201 und 201 ' haben Abrundungen 207 und 207' um eine Verletzung auszuschließen. Fig. 21a zeigt einen Mikrodraht 211 vor und Fig. 21b nach einem Bruch. Die Drahtverformung 214 dient als Sollbruchstelle, bei der sich nach dem Bruch aufgrund der eingeprägten inneren Spannungen Rollen 217 und 217' bilden, um wieder eine Gefährdung durch die spitzen Drahtenden zu vermeiden. In Fig. 22 enthält ein Mikrodraht 221 eine Drahtwicklung 225 die durch eine Sperre 229 zusammengehalten wird. Bei Überschreiten einer Sollzugkraft im Draht 221 bricht die Sperre 229, die Drahtwicklung 225 löst sich dank der elastischen Drahtkräfte auf und es kommt zu einer Verlängerung und einem Nachgeben des Mikrodrahtes 221. Dazu analog befindet sich im Mikrodraht 231 nach Fig. 23 eine Drahtrolle 235, die wieder durch eine Sperre 239 mit einer Sollbrucheinstellung gehalten wird, Unabhängig von der Einwirkung einer äußeren Zugkraft ist auch eine selbsttätige Auslösung durch plastisch verformbare Sperren 229 und 239 machbar. Wenn diese unter der elastischen Kraft der Drahtwicklung 225, bzw. der Drahtrolle 235 stehen, kommt es zu einer plastischen Verformung und nach einer wählbaren Zeit zum Bruch der Sperren 229 und 239.

Die Fig. 24 bis 29 zeigen Vorrichtungen, mit denen die Mikrodrähte untereinander verbunden werden. Die Verbindung erfolgt entweder durch Verhaken bei Berührung oder gezielte Anbringung. In Fig. 24 ist ein Mikrodraht 241 zu sehen, der am auslaufenden Ende zu einem Widerhaken 246 gebogen ist. Solch ein Ende wird dazu verwendet, die Drahtkörper an beliebigen Oberflächen oder Strukturen zu befestigen. Aufgrund seiner schlanken Form kann dieser auch mit Impuls in eine Oberfläche getrieben werden. Der Widerhaken kann auch zur Verhakung der Drahtkörper untereinander verwendet werden. Fig. 25 zeigt Schlaufen 256, 256' , die durch entsprechendes Verbiegen des Mikrodrahtes 251 resultieren. Wenn in die Schlaufe 256, 256' ein fremder Drant hineingelangt, so führt dies zwangsläufig zur Verhakung. Gegenüber einer einfachen Schlaufe ermöglicht die dargestellte Doppelschlaufe, daß eine Verhakung auftritt, unabhängig aus welcher Richtung der fremde Draht herangeführt wird. In Fig. 26 ist ein Mikrodraht 261 mit federgleichen Windungen 266 versehen, die ebenfalls leicht zu einer Halterung oder Verhakung führt. Fig. 27 zeigt einen Haken, der aus einer Schlaufe 276 des Mikrodrahtes gebogen wird. Der Fußpunkt des Hakens wird durch einfaches Verdrehen des Drahtes 271 realisiert. Der Haken dient der Verbindung oder Fixierung. Da der Haken praktisch aus zwei Mikrodrähten besteht, ist er besonders zugfest. In Fig. 28 ist das Ende eines Mikrodrahtes 281 zu sehen, welches aus mehreren Windungen besteht und bei Kontakt mit einem anderen Draht zur Verbindung führt, indem sich die Windungen 286 des Mikrodrahtes um den fremden Draht schlingt und verhakt. Fig. 29 zeigt Bänder, die einfach wie eine Manschette am Mikrodraht 291 hängen und mit klettenartigen Mikrohaken 296 versehen sind. In gleicher Weise helfen auch Klebebänder oder eine Klebstoffümmantelung des Mikrodrahtes 291 um einen Drahtkörper zu fixieren oder mit einem anderen Drahtkörper zu verbinden.

Die Fig. 30 und 31 betreffen das Kenntlichmachen und die Fig. 32 und 33 das Erkennen von Drahtkörpern. Dazu erhält der Mikrodraht 301 in Fig. 30 eine Signalfarbe 308, hier in intermittierenden Abschnitten angebracht. In Fig. 31 sind an dem Mikrodraht 311 Sichtfahnen 318 angebracht. In Fig. 32 erhält der Mikrodraht 321 einen optisch aktiven Überzug 328, der im Lichtstrahl mit einer bestimmten Lichtfrequenz sichtbar wird. In Fig. 33 sind am Mikrodraht 331 elektromagnetische Resonanzrefiektoren 338 angebracht, vergleichbar der Diebstahlsicherung von Waren.

Die Fig. 34 bis 37 behandeln die Ausbringung und Exposition von Drahtköpern. In Fig. 34 sind mehrere hier in eine Fläche komprimierte Drahtkörper 340 in einem zylindrischen Behälter 349 untergebracht. Im Lagerzustand sind diese gefesselt und können sich nicht entfalten. Symbolisch durch einen Kolben 347 dargestellt, werden die Drahtkörper 340 ausgestoßen und entfalten sich. In diesem Fallbeispiel sind die einzelnen Drahtkörper 340 durch einen Draht 346 untereinander verbunden; damit kann das Verteilunggebiet begrenzt werden. In Fig. 35 sind wieder mehrere Drahtkörper 350 in einem Behälter 359 zusammengefaßt. Der Behälter 359 wird hier als Ganzes ausgeworfen und ist so ausgelegt, daß er beim Aufschlag aufbricht und sich die Drahtkörper 350 entfalten. In Fig. 36 läßt sich über die Brennzeit einer Zündschnur 367 die Öffnung des Behälters 369 und die Entfaltung der Drahtkörper 360 einstellen. Zeit. In Fig. 37 schließlich ist der Behälter 379 mit den hier zu Linien oder kompakten Voluminas komprimierten Drahtkörpern 370 am Einsatzort ausgelegt und ist mit einer Elektronik 377 versehen. Diese kann über Funk angesprochen werden und gibt die Drahtkörper 370 frei. Die Freigabe kann auch über eine interne Uhr oder über eingebaute Sensoren nach Erreichen eines einstellbaren Sensorsignals erfolgen.

Die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 38 bis 40 behandeln die Entsorgung und Selbstauflösung von Drahtkörpern. Die Lebensdauer eines Drahtkörpers kann seiner Anwendung entsprechend durch Materialwahl und Oberflächenbehandlung eingestellt werden. In Fig. 38 ist eine gezielte Entsorgung von Drahtkörpern 380 skizziert. Dazu wird eine mit Widerhaken 389 versehene Leine 388 ausgeworfen und in einen Trichter 387 eingezogen. In Fig. 39 sind zwei Mikrodrähte 391 und 391 ' durch eine Klebung oder Lötung 396 miteinander verbunden. Durch die Wahl des Klebematerials kann die Haltbarkeit der Klebeverbindung und damit die Lebensdauer eines Drahtkörpers eingestellt werden. Klebematerial mit Sublimationseigenschaften hat nur eine sehr kurze Standzeit, für größere Zeitskalen eignen sich licht- und feuchteempfindliche Kleber und korrosive Lötungen. In Fig. 40 sind die Mikrodrähte 401 und 401 ' durch wasserlösliche Verbindungen 406 zusammengehalten. Damit kann mit einem Wasserwerfer ein sofortiger, deeskalierender Abbau des Drahtkörpers 400 realisiert werden.

Die Fig. 41 bis 48 zeigen Zusätze zu den Grundformen der Drahtkörper nach den Fig. 1 bis 9. In Fig. 41 wird ein würfelförmiger Drahtkörper 410 wieder durch Mikrodrähte 411 gebildet. Beispielhaft weist eine Würfelseite ein durch Subdrähte 417 gebildetes Flächengitter auf. Die Subdrähte 418 haben keine Tragefunktion uns können so sehr viel dünner als die Mikrodrähte 411 ausgeführt werden. Anstelle von flächigen Formen können so auch Raumgitter realisiert werden. Die engmaschigeren Subdrähte 417 dienen als Schutz gegen Wurfgeschosse. Wieder an einem würfelförmigen Drahtkörper 420 sind in Fig. 42 dünnwandige Folien 427, 427' vorgesehen. Diese sind zwischen den Mikrodrähten 421 aufgespannt und dienen als Sichtschutz. Die Fig. 43 und 44 betreffen akustische Warnfunktionen bei der Entfaltung von Drahtrollen 435 und 445 zu den Drahtkörpern 430 und 440. Beim Entfalten dehnen sich die elastischen Hüllen 439 und 449 aus. In Fig. 43 wird dadurch Luft über eine Schwingzunge 437 angesaugt und es wird ein Warnton mit der Frequenz der Schwingzunge 437 abgestrahlt. In Fig. 44 ist eine Platzmembrane 447 vorgesehen, die bei Erreichen eines gewissen Unterdrucks platzt und einen Warnknall abgibt.

In Fig. 45 ist der Mikrodraht 451 mit einem Stachel 454 versehen. Als Schutz gegen Betreten liegt der Mikrodraht 451 mit dem Stachel 454 auf dem Boden. Im Falle des Betretens bohrt sich der Stachel in die Schuhsohle. Damit beim Berühren oder Anfassen des Stachels 454 keine Verletzungen auftreten, ist der Stachel mit einer Hülle 458 z.B. aus Schaum oder Kunststoff versehen, die nur bei starker Belastung nachgibt. Fig. 46 zeigt einem Mikrodraht 461 an dem eine Kugel 465 angebracht ist. Die Anbringung kann je nach Material der Kugel durch Knoten, Schweißen, Kleben oder Umschlingung erfolgen. Die Kugel selber kann so ausgelegt werden, daß sie bei Überschreiten einer bestimmten Zugkraft sich öffnet oder zerbricht und dabei Farbe, Klebstoff, Rauch, oder Geruch oder Schall (Knall) oder auch einen komprimierten Drahtkörper freisetzt. In Fig. 47 ist ein Drahtkörper 470 aus Mikrodraht 471 dargestellt, der von einem Ballon 475 entweder umgeben ist, oder selbst einen Ballon 475 umgibt. In beiden Fällen ist der Mikrodraht 471 unter bzw. auf der Oberfläche des Ballons 475 nahezu unsichtbar. Beim Platzen des Ballons 475 wird das gleiche Volumen von dem Drahtkörper 470 eingenommen. Der Drahtkörper 470 kann aber auch so ausgelegt werden, daß sich über das ursprüngliche Volumen hinaus vergrößert. Durch den Ballon 475 erfährt der Drahtkörper 470 zudem einen archimedischen Auftrieb bei einer Gasfüllung in der Luft oder bei einfacher Luftfüllung auf Wasser. Analog zu Fig. 46 kann der Ballon 475 mit Gas, Rauch, geringen Mengen Farbe oder Klebstoff gefüllt sein. Fig. 48 zeigt eine Möglichkeit, wie ein Drahtkörper 480 aus Mikrodraht 481 platzsparend gefaltet ist und auf einfache Weise expandiert wird. In Fig. 48a ist der gefaltete Zustand zu sehen. Die halbkreisrunden Mikrodrähte 481 liegen direkt übereinander. Sie sind auf der Achse 487 verbunden. Zur Expansion werden die Mikrodrähte um die Achse 487 gedreht wie bei einem Fächer. Der expandierte Drahtkörper 480 ist in Fig. 48b zu sehen.

Die Figuren 49 bis 55 umfassen spezielle technische Einsatzfälle. In Fig. 49 ist ein linienförmiges Objekt 498, z.B. eine konventionelle Umzäunung oder Absperrung zusätzlich zu sichern. In Fig. 49a, im Ausgangszustand, sind Behälter 499 mit kompaktierten Drahtkörpern 490 durch eine Signalleitung 496 miteinander verbunden. Über die Elektronik 497 kann die Entfaltung ausgelöst werden und man erhält die in Fig. 49b entfalteten Drahtkörper 490. Die Fig. 50 und 51 betreffen den zu Fig. 49 analogen Schutz von flächenhaften Objekten, z.B. einer senkrechten Hauswand 508 bzw. einer horizontalen Fläche 518. Im Ruhezustand sind die Drahtkörper 500 an einer Signalleitung 506 fixiert und können über diese freigesetzt werden. Dazu dienen Haltedrähte 504 um mehrere Drahtkörper 500 in einer vertikalen Reihe zu halten. Bei horizontaler Schutzfläche nach Fig. 51 sind die über die Fläche 518 statistisch verteilten Drahtkörper 510 zweckmäßigerweise durch einen Draht 516 oder durch gegenseitige Verhakung zusammengehalten. Die Fig. 52 enthält die dreidimensionale Ausbringung von Drahtkörpern 520 in einem Raum 528. In Fig. 53 geht es um den Eigenschutz eines „punktförmigen" Objektes 538, z.B. einem Fahrzeug, durch den Auswurf von Drahtkörpern 530. In Fig. 54a/b haben die Drahtkörper 540 zusätzlich eine Hinweis- und Signalfunktion, z:B. zur Wegmarkierung oder kurzzeitigen Beschilderung. Zur Halterung dient in Fig. 54 ein Gewicht 547. Schließlich ist in Fig. 55 ein Einsatz zur Eindämmung von Olteppichen auf See angeführt. Der Drahtkörper 550 ist zusammenhängend und weist Auftriebskörper 557 und Gewichtskörper 558 für die Stabilisierung an der Seeoberfläche auf. Im Wellengang verursachen die Auftriebs- und Gewichtskörpern 557 und 558 Turbulenz und erhöhen damit die turbulente Viskosität des Wassers. Eine solche Anordnung wirkt als absorbierende Wellensenke und aufgrund des freiwerdenden Wellendrucks als Attraktor mit einer Konzentrierung des Ölteppichs.

In den Fig. 57 bis 64 sind Einsätze von Drahtkörpern in Land- und Forstwirtschaft dargestellt. Der Umweltschutz und die (Selbst)Entsorgung verlangt hier trotz der minimalen Drahtgewichte besondere Anforderungen an das Material. Stahldraht korrodiert zu Eisenoxid und stellt bei eisenhaltigen Böden keine Störung dar. Auch Drahtkörper aus Mineralien und Kohlenstoff sind von den Rückständen her unbedenklich. Bei kurzen Standzeiten und bei Verletzungsgefährdung sind Drahtkörper aus organischen, biologisch abbaubaren Stoffen besonders vorteilhaft. In Fig. 56 dient ein mattenförmiger Drahtkörper 560 vollflächig über ein Saatgebiet ausgebreitet als Weideschutz. Zweckmäßig besteht der Drahtkörper 560 aus organischen, nötigenfalls mit biologischen Bitter- und Geruchsstoffen dotiertem Material, das sich nach einer vorgebbaren Standzeit selbst zersetzt. Bei größeren Flächen ist es nach Fig. 58 vorteilhafter das Ansaatgebiet mit einem wallförmigen Drahtkörper 580 zu umfrieden. In Fig. 57 wird ein Biotop oder Brutgebiet mit Drahtkörpern 570 belegt; zweckmäßigerweise sind diese durch Verhakungen 576 mit den umgebenden Büschen und Bäumen 578 statisch abgestützt. Eine solche großflächige Belegung erscheint wirkungsvoller als eine konventionelle Einzäunung. In den Ausführungsbeispielen nach Fig. 59 und 60 geht es um Ergänzungen bestehender Zäunen 598 und 608 von Baumschonungen. In Fig. 59 dient ein mattenförmiger Drahtkörper 590 mit einer selbsttätigen Fixierung 596 (Vergleiche Fig. 24 bis 29) zur Reparatur von Zaunschäden und in Fig. 60 ein im Boden eingegrabener Drahtkörper 600 als Schutz gegen das Unterwühlen der Zäune 608. In Fig. 61a und 61b sind einzelstehende Bäume 618 durch einen zylinderförmigen bzw. einen kegelförmigen Drahtkörper 610 bzw. 610' gegen Verbiß und Fegen geschützt. In Fig. 62 ist im Schnitt ein Drahtkörper 620 gezeigt, der einen Wall entlang von Straßen bildet, um während der Laichzeit Kröten und andere gefährdete Tieren am Überqueren zu hindern. Der Drahtkörper 620 hat ein asymmetrisches Profil mit einer Sperrseite 627 und einer Durchgangsseite 628. Die Fig. 63 und 64 betreffen die Stabilisierung von Böschungen. Hier dient ein mattenförmiger Drahtkörper 630 als Verbund. Zusätzlich sind am Drahtkörper 630 Pflanzensamen 636 fixiert, die nach dem Anwachsen die Stabilisierung übernehmen. Für extrem steile Böschungen ist der Drahtkörper 640 blattförmig und hat hierarchisch gegliederte Mikrodrähte 631, 632 und 633. Eine solche Anordnung überträgt größere Haltekräfte, auch auf Druck.

Claims

Schutzansprüche

Eins. Aus Draht bestehendes Mittel zum Objektschutz, dadurch gekennzeichnet, daß

A aus elastischem Mikrodraht mit geringer Reißfestigkeit gebildete Hohlkörper, z.B. Würfel, Tetraeder, Zylinder, Toms, Kugel, usw als Hemmnisse dienen und

B die Hohlkörper kompaktierbar sind, z.B. durch Hohlkörper mit planaren Eckenwinkel in eine Ebene komprimiert und dann durch Wicklung weiter verkleinert werden oder bei nichtplanaren, sterischen Eckenwinkeln der Mikrodraht um eine Achse in der Winkelhalbierenden des Eckenwinkels aufgerollt wird und

C sich einzelne oder zu einem Cluster zusammengefaßte, kompaktierte Hohlkörper nach der Freigabe aufgrund der elastischen Energie selbsttätig ganz oder teilweise entfalten und

D eine Nachentfaltung durch Einwirkung einer Fremdkraft stattfindet.

Zwei. Hemmnisse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Knicksteifigkeit und der elastischen Speicherenergie Mikrodrähte mit Querschnitten mit vergrößertem Flächenträgheitsmoment gewählt werden

A der Mikrodraht 121 aus drei oder mehreren, parallelen Drähten 122 mit einem durchgehenden gummielastischen Spacer 123 besteht oder

B der Mikrodraht 131 aus drei oder mehreren, parallelen Drähten 132, verbunden mit einem segmentierten gummielastischen Spacem 133, 133'... besteht oder

C der Mikrodraht 101, bzw. 111 durch zwei mittig oder am Rand verbundenen Streifen 102 und 102' bzw. 112 und 112' gebildet wird, wobei in die Streifen eine Krümmung eingeprägt ist, die im entfaltenen, gekrümmten Zustand einen Querschnitt mit hohem Flächenträgheitsmoment gewährleistet während die beiden Streifen im kompaktierten Zustand planparallel zusammengebogen und dann gerollt sind oder

D der Mikrodraht 151 aus sinusförmigen Drähten 152, 152'...gebildet werden, die an den Amplituden 156, 156'... untereinander zu einem Zylinderquerschnitt verbunden sind und die zum Kompaktieren in eine Linie gestreckt und gewickelt werden oder

E der Mikrodraht 141 durch zwei sinusförmige Drahtpaare 142, 142 'und 143,143' gebildet wird, die an den Amplituden 146, 146'... miteinander verbunden sind und die beiden Drahtpaare 142,142'und 143, 143' verflochten sind oder

F der Mikrodraht 161 nach Art eines Fachwerkträgers aus den Drähten 162 und 163 gebildet wird und daß die Drähte 162 und 163 einen Kreisquerschnitt oder selbst wieder eine knickversteifte Unterstruktur nach den Fig. 10 bis 16 bzw. nach den Ansprüchen 2a bis 2f haben.

Drei. Hemmnisse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herabsetzung der Verletzungsgefahr der Mikrodraht 171 eine Sollbruchstelle 174, realisiert durch eine lokale Querschnitts- oder Materialschwächung, erhält, die bei Erreichen einer bestimmten, vorgebbaren Zug- oder Momenteneinwirkung bricht oder der Mikrodraht 171 an der Sollbruchstelle 174 mit einer Schutzmuffe 177 versehen ist, die sich beim Sollbruch mittig trennt und die spitzen, verletzungsgefahrlichen Bruchenden des Mikrodrahtes abdeckt oder in dem Mikrodraht 181 eine Sollbruchstelle 184 in Form einer Schleife eingebracht ist oder zwei Mikrodrähte 181 und 181' deren Enden 187 und 187' kugelig sind durch eine Wicklung 184, die als Sollbruchstelle ausgelegt ist miteinander verbunden sind oder in einen Mikrodraht 191 eine S-förmige, unter interner Spannung stehende Sollbruchstelle 194 eingeprägt ist deren Enden 197 und 197'sich nach einem Sollbruch einrollen oder in einen Mikrodraht 201 eine Drahtwicklung 205 integriert ist, die durch eine Hülse 209 zusammengehalten wird und die bei Überschreiten einer Sollkraft bricht und es zu einem Kraftabbau durch eine Verlängerung des Mikrodrahtes 201 durch die Drahtwicklung 205 kommt oder in einen Mikrodraht 211 eine Drahtrolle 215 integriert ist, die durch eine Hülse 219 zusammengehalten wird, die bei Überschreiten einer Sollkraft bricht und es zu einem Kraftabbau durch Verlängerung des Mikrodrahtes 211 dank der Drahtrolle 215 kommt.

Vier. Verbinden. Fixieren

Ansprüche für die Fig. 24 bis 29

Fünf. Hemmnisse nach den Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß zur Kenntlichmachung der Drahtkörper der Mikrodraht 221 durchgehende oder abschnittsweise Farbmarkierungen 228 erhält oder der Mikrodraht 231 mit Farbfahnen 238 versehen ist oder der Mikrodraht 241 einen durchgehenden oder abschnittsweisen phosphoreszierenden Überzug erhält oder der Mikrodraht 251 einen Transponder 258 erhält, der auf eine bestimmte elektromagnetische Welle anspricht.

Sechs. Hemmnisse nach den Ansprüchen 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbringung der Drahtkörper

Mehrere kompaktierte Drahtkörper 340 untereinander mit einem Draht 346 verbunden sind, sich in einem Behälter 349 befinden und ausgestoßen werden oder ein Behälter 359 beim Aufschlag bricht und die Drahtkörpern 350 freigibt, oder über eine Zündschnur 367 die Freigabe der in einem Behälter 369 befindlichen Drahtkörper 360 eingestellt wird, oder eine Elektronik 377 über Funk oder Eigensensoren die in einem Behälter befindlichen Drahtkörper freigibt.

Sieben. Hemmnisse nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Selbstauflösung und Entsorgung der Drahtkörper die Klebeverbindung 396 von zwei Mikrodrähten 391 und 391' aus einem Klebstoff bestehen, der durch Sublimation, durch Einwirkung von Feuchte und Licht eine einstellbare Standzeit besitzen und dann in sich zusammenfallen, oder das Verbindungselement 406 von 2 Mikrodrähten 401 und 401' aus einer wasserlöslichen Substanz besteht, das sich bei Wassereinwirkung gezielt auflöst, oder zur Entsorgung von Hemmnissen 380 ein mit Widerhaken 389 versehene Leine 388 ausgeworfen wird, und die Leine 388 über einen Trichter 387 eingezogen wird.

Acht. Hemmnisse nach den Ansprüchen 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß zur zusätzlichen Nutzung zum Schutz von Wurfgeschossen eine oder mehrere Seiten eines Drahtkörpers 410 ein feinmaschiges Drahtgitter 417 erhalten, oder als Sichtschutz eine oder mehrere Seiten eines Drahtkörpers 420 eine Folienbespannung 427 erhalten, oder der sich entfaltende Drahtkörper 430 über eine Schwingzunge 437 einen Warntc-n abgibt, oder der sich entfaltende Drahtkörper 440 über ein Platzmembran 447 einen Warnknall abgibt, oder

Ansprüche für Fig. 45 bis 48

Neun. Hemmnisse nach den Ansprüchen 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß zum Schutz von linienförmigen Objekten 498 diesen nichtentfaltete Drahtkörper 490 vorgelagert sind, die über eine Signalleitung 496 verbundenen und durch eine Elektronik 497 per Funk oder einen Eigensensor entfaltet werden, oder zum Schutz von senkrechten Flächen 508 diesen Drahtkörper 500 in Form eines Vorhanges vorgelagert sind, oder zum Schutz von waagrechten Flächen 518 diese mit statistisch verteilten Drahtköφem 510 belegt ist und durch einen Haltedraht 516 miteinander verbunden sind, oder zur Überfallsicherung in Räumen 528 in diesen nach einem Auslösesignal ganz oder teilweise mit Drahtköφem 520 ausgefüllt werden, oder zum Schutz von punktförmigen Objekten 538 um diese statisch verteilte Drahtköφer 530 ausgeworfen werden, oder

Drahtköφer 540 zusätzlich Hinweis- und Wamfunktion übernehmen, oder daß zur Konzentrierung von Olteppichen mattenförmige Drahtköφer 550 eingesetzt werden und zur Stabilisierung Schwimm- und Gewichtsköφer 557 und 558 erhalten.

Zehn. Hemmnisse nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Weideschutz eine Saatfläche mit einem mattenförmigen Drahtköφer 560 ganzflächig belegt wird, oder

Biotope oder andere Schutzgebiete durch Belegung mit Drahtköφem 570 unwegsam gemacht werden, oder

Schutzgebiete mit einem wallförmigen Drahtköφer 580 umgeben werden, oder konventionelle Schutzzäune mit mattenförmigen Drahtköφem 590 abgedichtet und repariert werden, oder um ein Unterwühlen von Zäunen 608 zu verhindern, diese mit einen in den Boden eingelassenen Drahtköφer 600 geschützt werden, oder zum Schutz von einzelstehenden Bäumen gegen Fegen und Verbiß diese mit einem zylindrischen oder kegelförmigen Drahtköφer 610 oder 610' umgeben werden, oder entlang von vielbefahrenen Straßen während der Laichzeit von Kröten wallförmige Drahtköφer 620 ausgelegt sind, oder zur Bepflanzung von Böschungen diese mit mattenförmigen Drahtköφem 630 belegt werden und an dem Drahtköφer 630 Samen 636 fixiert ist, oder zur Stabilisierung von Böschungen diese mit einem blattförmigen Drahtköφer 640, mit einer hierarchischen Struktur der Drähte 641, 642 und 643, belegt sind.