EP3019816A1 - Laserpanzerung - Google Patents

Laserpanzerung

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EP3019816A1
EP3019816A1 EP14746939.9A EP14746939A EP3019816A1 EP 3019816 A1 EP3019816 A1 EP 3019816A1 EP 14746939 A EP14746939 A EP 14746939A EP 3019816 A1 EP3019816 A1 EP 3019816A1
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EP
European Patent Office
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laser
armor
laser radiation
active bodies
bodies
Prior art date
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Application number
EP14746939.9A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP3019816B1 (de
Inventor
Jürgen Weber
Norbert Keil
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KNDS Deutschland GmbH and Co KG
Original Assignee
Krauss Maffei Wegmann GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3019816A1 publication Critical patent/EP3019816A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3019816B1 publication Critical patent/EP3019816B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H5/00—Armour; Armour plates
    • F41H5/02—Plate construction
    • F41H5/023—Armour plate, or auxiliary armour plate mounted at a distance of the main armour plate, having cavities at its outer impact surface, or holes, for deflecting the projectile
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H5/00—Armour; Armour plates
    • F41H5/02—Plate construction
    • F41H5/04—Plate construction composed of more than one layer
    • F41H5/0492—Layered armour containing hard elements, e.g. plates, spheres, rods, separated from each other, the elements being connected to a further flexible layer or being embedded in a plastics or an elastomer matrix
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B15/00—Self-propelled projectiles or missiles, e.g. rockets; Guided missiles
    • F42B15/34—Protection against overheating or radiation, e.g. heat shields; Additional cooling arrangements

Definitions

  • the invention relates to a laser armor for protecting an object, in particular a vehicle, against laser weapons with an armor element which can be arranged on the object. Further objects of the invention are a method for protecting an object from laser weapons and a vehicle, in particular a military vehicle, with a laser armor.
  • the target Due to the energy introduced via the laser beam, the target is strongly locally heated in the region of the irradiation point of the laser radiation, which can lead to impairments of the object even to its complete destruction even after short irradiation times.
  • the active bodies are designed to reflect the laser radiation as a reflection body. By reflecting the laser radiation, significant portions of the laser radiation can be repelled by the object to be protected.
  • the reflection body has a reflective surface, in particular a mirror surface.
  • the reflection body can be mirrored over the entire surface or only partially mirrored.
  • the mirror surface may be provided with a highly reflective layer in accordance with the wavelength of the expected laser radiation.
  • the active bodies are designed to break the laser radiation as a bruising body. Even by refraction of the laser radiation, this can be affected. For example, a laser beam can be widened by refraction effects, resulting in lower intensities in the Einstrahlddling.
  • the refractive bodies consist of an optically transparent material. The refraction bodies themselves are therefore hardly affected by the laser radiation from the latter. The laser radiation penetrates the refractive bodies without heating them appreciably. By refraction at the edges of the refractive body takes place an expansion or scattering of the laser radiation, so that it impinges on the underlying lying object only with significantly lower intensity.
  • the bruising bodies have a curved surface for widening the laser radiation.
  • the curved surface may be spherical, spherical or cylindrical, for example.
  • the active bodies or the refractive bodies can also have a roughened surface in order to produce a scattering effect.
  • a further embodiment provides that the active bodies are designed to diffract the laser radiation as a diffraction body. Even by exploiting diffraction effects, the irradiated laser radiation can be impaired in such a way that lower intensities occur on the object to be protected.
  • the diffraction bodies have diffraction gaps.
  • the diffraction gaps can be produced, for example, by a coating applied to the diffraction bodies, by material differences provided within the diffraction bodies, or similar structures.
  • An advantageous embodiment which develops a particularly good protective effect provides that a plurality of active bodies are arranged one behind the other in the effective direction of the laser radiation.
  • the result is a kind of stepped protection arrangement, in which after failure or after passing through a more active body located in front of the laser radiation then hits a further active body.
  • the active bodies are arranged relative to one another in such a way that there is a stepwise impairment of the laser radiation associated with a stepwise reduced beam intensity.
  • the active bodies are arranged as loose bulk material within a housing-like receptacle of the armor element. Due to the arrangement of the active body as loose bulk material, these have no preferred orientation, but are stochastically distributed within the corresponding receptacle. In that regard, certain active bodies are always optimally aligned to different directions of irradiation.
  • the recording is optically transparent at least on the threat side in the wavelength range of the laser weapons.
  • the incoming laser beam initially passes unhindered through the receptacle before it then enters the optically active body arranged in the receptacle. Destruction of the recording by the incoming laser radiation and thus, for example, a leakage of the arranged as a bulk active body is avoided.
  • the active bodies are arranged in the manner of a protective curtain.
  • the active bodies can be arranged like a curtain around the object to be protected.
  • the curtain can be opened or closed, depending on whether a laser threat is prevailing or not.
  • Another embodiment provides that the active bodies are embedded in a carrier material which can be applied to the threat side of the armor element.
  • the carrier material may in particular be a pasty material in which the active bodies are embedded. Similar to a sunscreen, the carrier material together with the active bodies in the case a detected laser radiation then be applied, for example via a nozzle to threatened sites.
  • a further embodiment provides that the active bodies have a plurality of mutually angled surfaces running against each other.
  • the mutually angled surfaces can be used, for example, as reflection, refraction or diffraction surfaces.
  • the active bodies are spherical.
  • reflection effects or refraction effects for impairing the laser radiation can be used on the spherical surfaces.
  • the laser armor has a cooling system for dissipating heat introduced by the laser weapons into the armor element.
  • the heat introduced by the impinging laser beam in the armor element heat can be derived from the Einstrahltician the laser radiation.
  • a heat input lying above the damage threshold of the material of the armor element in the region of the irradiation point can be avoided.
  • the risk of material failure due to the heat introduced by the laser radiation is significantly reduced.
  • cooling system has a cooling fluid. About the cooling fluid and larger amounts of heat can be removed easily.
  • the cooling fluid circulates in a cooling circuit, which is guided by the armor element.
  • the cooling circuit may be a closed circuit, which is in the Area of the armor element is supplied via the laser radiation introduced heat, which is then transported away via the cooling fluid and discharged at a delivery point.
  • the cooling circuit is a refrigerant circuit with a compressor, a throttle, a condenser and an evaporator. Because of the in such a refrigerant circuit of a constant phase transformation underlying, serving as a cooling fluid refrigerant comparatively large amounts of heat can be dissipated.
  • a structurally advantageous embodiment provides that the cooling fluid is passed from a reservoir coming through the armor element.
  • cooling fluid In the reservoir, a certain amount of cooling fluid can be stored. In the case of a laser shot, the cooling fluid can be removed from the reservoir and used to cool the armor element. When passing through the armor element, the cooling fluid can absorb heat and then heated flow out of the armor element, for example in the direction of the vehicle environment.
  • a further embodiment provides that the cooling fluid heated by the laser radiation is guided out of an outlet provided in the lower region of the armor element and that cooling fluid of lower temperature is guided via an inlet provided in the upper region of the armor element. Cooler cooling fluid can first be fed into the armor element via the inlet. By absorbing heat introduced via the laser radiation, the cooling fluid can flow through the armor element and subsequently leave the armor element heated by the outlet.
  • cooling fluid is applied to the armor element via a spray device.
  • the cooling fluid can be applied in a fine droplet manner and targeted to the armor element in the manner of a spray.
  • an embodiment provides that the spray device is arranged on the threat side of the armor element, in the interior of the armor element or on the object side of the armor element.
  • the Panze- tion element has a chamber in which the cooling fluid is circulated.
  • the cooling fluid can enter the chamber via an inlet and exit via an outlet.
  • a spraying device can be arranged in the region of the inlet.
  • a circulation pump and a cooling fluid which removes heat from the heated cooling fluid can be provided.
  • a further advantageous embodiment provides that a victim plate filled with cooling fluid is arranged on the threat side of the armor element.
  • the laser radiation hits the sacrificial plate, it is first heated by the incident laser beam.
  • the fluid arranged within the sacrificial plate also heats up.
  • the sacrificial plate is destroyed and the cooling fluid provided within the sacrificial plate leaves the sacrificial plate via the irradiation point of the laser radiation.
  • the cooling fluid flowing in from above under the influence of gravity further cools the irradiation area, which results in a certain cooling effect, before the laser beam strikes the actual armor plate after destruction of the sacrificial plate.
  • a liquid gas in particular cooled nitrogen, water, glycol, refrigerant, a repair cooling fluid, a gel or a foam is used as the cooling fluid.
  • the armor element comprise a plurality of interconnectable chambers, wherein in each chamber is a component of a multi-component fluid which produces a cooling effect after mixing due to a chemical reaction.
  • the individual chambers can be connected to each other by the bombardment of the laser radiation by partition walls are designed and arranged such that they are destroyed by the incident laser radiation.
  • it can be provided between the individual chambers controllable via a controller device for connecting the respective chambers. For example, this may be provided between the chambers a valve.
  • a further advantageous embodiment provides that several armor elements are provided.
  • a multiplicity of armor elements can be distributed over the object to be protected, for example in the manner of a tiling-like arrangement.
  • the armor elements can be equipped with separate cooling systems. In the case of destruction of an armor element this can be easily replaced with the associated cooling system against a new armor element.
  • a structurally advantageous because simple design provides that several armor elements have a common cooling system. The result is a comparatively simple structure, since not every armor element must be equipped separately, for example, with a cooling unit for cooling the cooling fluid.
  • the cooling system can also have an electrical coolant, in particular a Peltier element.
  • the peltier element can, for example, be attached to the object-side rear side of the plying element and unfold a cooling effect there by supplying current.
  • a laser radiation detecting sensor for triggering an armor element.
  • the sensors detecting the laser radiation may be photosensitive sensors.
  • the cooling system can be activated and the resulting heat dissipated.
  • the armor element is arranged to be movable relative to the object. Due to the movable arrangement of the armor element relative to the object, the armor element can also be moved relative to the laser beam incident on the object. As a result, a locally limited to a single Einstrahlddling energy input is avoided.
  • the energy of the laser beam is coupled in accordance with the movement of the armor element not locally in only one Einstrahlddling, but along the path of movement of the armor element over a larger area distributed in the armor element. The risk of material failure due to the heat introduced by the laser radiation is significantly reduced.
  • the armor element is arranged in front of a surface to be protected of the object and arranged to be movable in a direction parallel and / or transversely to the surface to be protected.
  • the energy input of the laser beam can be distributed over the surface.
  • the protective element can be moved out of the focus position of the laser beam, whereby the energy density in the Einstrahlddling can also be lowered.
  • a further embodiment of the invention provides that the armor element is arranged to be movable in several directions.
  • the armor element can be moved in a substantially vertical and additionally in a substantially horizontal direction.
  • a further embodiment provides that the armor element is designed to be movable via a drive, in particular an electric, hydraulic or pneumatic drive.
  • the drive can be used to transfer defined movement sequences to the armor element.
  • a further advantageous embodiment provides that the armor element is resiliently mounted. As a result of the resilient mounting of the armor element, it can move automatically when mounted on a military vehicle, for example, as a result of the forces occurring during driving operation.
  • a particularly advantageous embodiment provides that a privacy shield is provided, through which the movements of the armor element are covered.
  • a privacy shield is provided, through which the movements of the armor element are covered.
  • the privacy shield covers at least the edges of the armor element. Covering the edges of the armor element is sufficient in most cases, since the movement of a particular plate-shaped armor element can usually only be seen at the edges.
  • a structurally advantageous embodiment provides that the privacy shield is designed to be stationary and the armor element is movable in the visual shadow of the privacy screen.
  • Another structurally advantageous embodiment provides that the armor element is arranged in an intermediate region between an outer surface of the object to be protected and the privacy screen.
  • the privacy screen is designed to be optically transparent in a narrow-band wavelength range.
  • the wavelength range in which the privacy screen is optically transparent may be adjusted according to the wavelength of the laser weapon.
  • the screen is transparent to the laser beam, so that it is not affected by irradiation and the laser beam passes unhindered through the screen.
  • This embodiment is particularly suitable for laser radiation in the UV or IR wavelength range, which lies outside of the visually perceptible by the human eye spectrum.
  • the laser beam radiates unhindered through the privacy screen onto the armor element moving behind the privacy screen, which, however, can not be recognized by the attacker. The attacker faces the situation like this as if the laser beam were absorbed by the surface without any effect whatsoever.
  • the laser armor has a plurality of armor elements arranged movably, which are distributed in a tiling manner over the object to be protected.
  • armor elements designed essentially as identical parts, it is also possible to realize protection of larger objects. Should one of the armor elements, for example, be damaged by an enemy laser shot, this can be easily replaced with a new armor element.
  • the armor elements may be designed as protection modules that attach to the object with a few simple steps or can be removed from this.
  • An advantageous for the protective effect of the laser armor embodiment provides that the armor elements are arranged in multiple layers. The result is a redundant arrangement of armor elements such that in case of failure of an outer layer of armor elements of the laser beam strikes a more inner layer.
  • each layer has a plurality of armor elements, wherein the directions of movement of the armor elements are different in two adjacent layers.
  • the armor elements can be automatically set in motion. It is not necessary to constantly move the armor elements, but only in the case of le a specific threat situation, which is reliably detected by the sensors.
  • the laser armor is formed according to one or more of the features described above.
  • FIG. 1 is a perspective, highly schematic view of an object to be protected with a multi-armor elements having laser armor
  • Fig. 2 to 5 are schematic views of different versions of armor elements.
  • FIG. 6-12 different embodiments of a laser armor with a
  • Cooling system in schematic schematic views
  • FIGS. 13-18 illustrate various embodiments of a laser armor with an armor element movably arranged in relation to the object to be protected, in schematic principle views.
  • Fig. 1 shows a perspective view of an object 10, which is executed protected by a laser armor 1 against bombardment against laser weapons.
  • the object 10 may be an immobile object, such as a building, a bunker, or a mobile object, such as a military vehicle, and particularly a military land vehicle.
  • the laser armor 1 serves to protect against laser weapons which, according to the invention, are to be understood to mean all beam weapons operating by means of concentrated radiation.
  • the laser armor 1 consists of several tiling-like elements distributed over the object 10 arranged armor elements 2, which are arranged in front of a surface to be protected of the object 10. While the illustration in FIG. 1 reveals a design of the protective arrangement 1 in which the armor elements 2 are arranged only on one side of the object 10, it is understood that the laser armor 1 can also comprise armor elements 2 at the remaining locations of the object 10 , which mainly depends on which side the threat is to be expected. In a military vehicle, it is advisable to provide all sides of the vehicle as well as the vehicle roof with armor elements 2 and not only to armor the vehicle floor against laser bombardment, since the firing by laser weapons usually does not take place from below.
  • the armor elements 2 each have a plurality of optical active bodies 3, 4, 5 for the impairment of the irradiated laser radiation.
  • a weakening of the intensity of the laser radiation is achieved and prevents laser beams with an intensity above the damage threshold of the object 10 to be protected from acting thereon.
  • the active bodies 3 are formed as a reflection body 3 and are in the form of loose bulk material in a box-shaped receptacle 2.1 of the armor element 2.
  • the optical active bodies 3 have a surface 3.1 consisting of an optically reflecting layer.
  • the reflective surface 3.1 can extend over the entire optical active body 3 or only over partial areas of the active body 3.
  • the active bodies 3 according to the embodiment in Fig. 2 have a plurality of mutually angled extending surfaces 3.1, resulting in very different levels of reflection. Upon impact of a laser beam, this is reflected at the corresponding surface 3.1 of the active body 3. After reflection has taken place, the laser beam then possibly strikes another active body 3 and is reflected again.
  • the armor element 2 shown in FIG. 3 is based on another physical working principle.
  • a plurality of optical active body 4 is provided partly of different geometry.
  • an incident laser beam such as is shown by way of example in FIG. 3 in solid lines, is impaired by refraction, whereby the laser beam expands and thereby loses intensity.
  • the laser beam is affected not only by the refraction effects but also by reflections at the interfaces of the active bodies 4.
  • the active bodies 4 are designed to break the laser radiation as optically transparent refractive body 4. Upon impact of a laser beam on a surface of the refractive body 4, a refraction of light takes place, whereby a weakening of the laser beam results after passing through several successively arranged refractive body such that it has a significantly lower intensity when leaving the protective element 2.
  • the risk of destruction of the object 10 is also significantly reduced by this active body 4.
  • the diameter of the laser beam impinging on the threat side of the armor element 2 is widened to a multiple by passing through the refractive bodies 4, as a result of which the intensity of the laser radiation can be reduced to an uncritical level.
  • the active bodies 4 can have different geometries according to the schematic illustration. It is important that these are angled against each other. have running surfaces or round surfaces, at which then the refraction of the light takes place.
  • the active bodies 4 according to the illustration in FIG. 4 may also be so-called steel dividers, which transmit portions of the laser radiation with a specific beam property and reflect other parts of the laser radiation which do not have this beam property.
  • p- and s-polarized beam portions can be separated from each other, which also results in a significant reduction of the irradiated laser intensity.
  • polarization filters can be provided on the active bodies 4.
  • the active body 5 shown in FIG. 4 is based on a further physical mode of action.
  • the active body 5 shown in FIG. 4 is a diffractive body 5. It has a plurality of diffraction gaps 5.1 at which the incident laser light is diffracted. This results in diffraction patterns with less intense laser radiation on the surface of the object 10 to be protected.
  • the active bodies 3, 4, 5 can always be arranged as loose bulk material within a housing-like receptacle 2.1 of the fragmentation element 2.
  • different active bodies 3, 4, 5 can be mixed with reflective, refractive and diffractive properties, preferably as loose bulk material. It is advantageous in this context if the recording is 2.1 of box-shaped geometry and threat side is provided with an optically transparent cover in the manner of a lid.
  • the cover can be made optically transparent in the region of the expected laser radiation in a narrow-band wavelength range. As a result, the incident laser beam passes unhindered through the cover and is impaired only by the active bodies 3, 4, 5 lying behind. Destruction of the cover is avoided in this way.
  • a plurality of active bodies 3, 4, 5 is embedded in a carrier material which can be applied to the threat side of the armor element 2. Similar to a sunscreen cream, a multiplicity of smaller active bodies 3, 4, 5 can be embedded within the carrier material. Upon detection of a laser attack, the carrier material and with it the active bodies 3, 4, 5 can then be applied selectively to the threatened side of the object 10 to be protected.
  • a corresponding line system with a plurality of outlet nozzles for applying the active bodies 3, 4, 5 arranged in the carrier material to an endangered point of the object can be provided.
  • FIG. 5 A further alternative arrangement of the active bodies 3, 4, 5 is shown in FIG. 5.
  • active bodies 3, 4, 5 in one Type curtain arrangement. This type of curtain can be placed on the threat side of an object 10.
  • the incident laser radiation can be impaired by reflection, refraction or diffraction in such a way that the intensity of the laser radiation is attenuated independently of the direction of incidence of the incident laser beam.
  • the risk of material failure due to very intense radiation is significantly reduced.
  • the armor elements 2 can be provided with a cooling system 13 for dissipating energy introduced via the laser radiation.
  • a cooling system 13 for dissipating energy introduced via the laser radiation.
  • the individual armor elements 2 are provided with plate-shaped geometry and with a cooling system 13 for dissipating heat introduced by the laser radiation.
  • a cooling system 13 for dissipating heat introduced by the laser radiation.
  • an active cooling system 13 which is supplied for the purpose of cooling energy, for example, to operate a cooling unit or to operate pumps P.
  • each armor element 2 may be equipped with its own cooling system 13, cf.
  • the armor elements 2 may each have a part of a cooling circuit 14.
  • the armor elements 2 can be distributed in a scale over a surface of the object 10 to be protected and the cooling circuit 14 is meander-shaped to be passed through several armor elements 2.
  • the armor elements 2 each have pipe sections that can be connected to corresponding pipe sections of an adjacent armor element 2, for example by nesting, so as to form a closed cooling circuit 14 in this way.
  • a cooling fluid flows, which absorbs heat as it passes through the panning elements 2 and releases them elsewhere as waste heat.
  • the cooling circuit 4 may be connected via a type of refrigeration unit forming refrigerant circuit with a waste heat.
  • the refrigerant circuit consists in the usual way of an evaporator, in which the heated by the laser radiation cooling fluid with release of heat to an evaporation of the refrigerant flowing within the refrigerant circuit ensures.
  • the vaporized refrigerant is passed through a compressor in a heat exchanger in which the refrigerant gives off its heat to the waste heat.
  • the refrigerant liquefies in parts, after which it is then returned via a throttle in the evaporator, where it then evaporates with renewed absorption of energy introduced via the laser radiation.
  • cooling fluid 11 does not necessarily circulate in a cooling circuit 14 may also be advantageous.
  • a spraying device 15 is provided in each case.
  • the cooling fluid 11 is atomized under increased pressure and applied to a surface to be cooled of the armor element 2.
  • the spray devices 15 are arranged such that the threat side of the armor elements 2 is sprayed.
  • the cooling fluid 11 absorbs heat at the bottom of the runner and discharges it.
  • the spraying devices 15 are arranged not on the threat side, but on the object side of the armor elements 2.
  • the spray devices 15 are located in a gap between the armor elements 2 and the object 10 to be protected, so that they are not visible to an attacker from the outside.
  • the spraying devices 15 are arranged in the interior of the armor elements 2.
  • the spraying devices 15 are supplied with cooling fluid 11 via an inlet 2.2.
  • the cooling fluid 11 is sprayed into the interior of the armor elements 2 such that it is wetted over a large area with cooling fluid 11.
  • the cooling fluid 11 flows down under the influence of gravity and finally leaves the armor element 2 via outlets 2.3. Subsequently, the cooling fluid 11 can either escape into the environment or be discharged in a cooling circuit 14. cooled and then again over the inlet 2.2 into the interior of the armor element 2 are performed.
  • FIG. 9 shows an embodiment of an armor element 2, in which an armor element 2 is provided with a separate cooling system 13.
  • the armor element 2 is assigned a separate cooling circuit 14.
  • In the upper part of the armor element 2 is the inlet 2.2, or in the embodiment of FIG. 9, two inlets 2.2.
  • a spraying device 15 is arranged, via which the cooling fluid 11 is sprayed into the interior of the armor element 2.
  • the interior of the armor element 2 has a chamber 16.
  • the cooling fluid 11 collects within the chamber 16 and leaves it via the outlet 2.3. After leaving the armor element 2, the cooling fluid 11 is fed again via a pump P after flowing through the cooling circuit 14 to the inlet 2.2.
  • the cooling fluid 11 can first pass through a cooling before reaching the inlet 2.2, for example, by heat to a refrigerant circuit, as already explained.
  • Fig. 11 shows an embodiment similar to that of Fig. 9, in which a plurality of chambers 16 connected in series are provided, which contributes to a more uniform cooling effect.
  • the individual chambers 16 are arranged cascaded to one another.
  • the cooling fluid 11 collecting in a lower chamber 16 in a higher-lying chamber 16 is guided via a spray device 15 provided in the upper region of an underlying chamber 16, so that the cooling fluid 11 successively passes through a plurality of spray devices 15.
  • Fig. 10 shows an embodiment in which the armor element 2 is completely filled with cooling fluid 11.
  • the cooling fluid 11 enters the interior of the armor element 2 via the inlet 2.2 and leaves it via the outlet 2.3, taking along the heat coupled into the armor element 2 via the laser radiation.
  • a cascaded arrangement with multiple chambers 16 can improve the cooling effect.
  • FIG. 12 shows an embodiment in which the armor elements 2 of the laser armor 1 are preceded by a sacrificial plate 17.
  • the sacrifice plate 7 is designed in the manner of a cooling fluid reservoir and acts as a kind of passive cooling system in which a certain cooling effect is generated even without the supply of external energy.
  • cooling fluid 11 is first heated before the sacrificial plate 17 is then destroyed after a certain Einstrahlzeit.
  • the cooling fluid 11 provided inside the sacrificial plate 17 then gradually emerges under the action of gravity, whereby heat is also dissipated.
  • the cooling fluid 11 flowing out of the sacrificial plate 17 can also cause wetting of the armor elements 2 arranged in the back, likewise with application of a certain cooling effect.
  • the armor elements 2 can be arranged movable relative to the object 10, which will be explained below with reference to the illustrations in Figures 13 to 18, which details of the cooling system 13 as well as the optical active body 3, 4, 5 not for reasons of clarity are shown.
  • the armor elements 2 are arranged movable relative to the object 10.
  • a laser beam incident on the object 10 or the laser armor 1 acts on one and the same point for a prolonged period of time and if necessary unfolds a destructive effect there after a certain irradiation time.
  • the armor element 2 is movable in front of the surface 12 to be protected of the object 10 in the vertical direction Ri as well as in the horizontal direction R2. Moving the armor element 2 relative to the object 10 also results in a relative movement with respect to the incident laser beam, which therefore does not strike one and the same point for longer periods of time, thus significantly reducing the local energy input, so that destruction of the armor element 2 does not occur to be feared. While the illustration in FIG. 13 shows two directions of movement of the armor element 2 in a surface parallel to the surface 12 of the object 10 to be protected, it is also conceivable to move the armor element 2 additionally or alternatively transversely to the direction of the surface 12 to be protected.
  • the armor element 2 is moved in the direction of the incident laser beam.
  • the laser beam emanating from the laser beam is focused directly into the surface of the object 10, since the intensity of the laser radiation in the focus is greatest.
  • the armor element 2 can be moved out of this focus position, whereby the intensity of the laser radiation is lowered into its Einstrahltician. This also reduces the risk of destruction of the armor element 2 by the impinging laser radiation.
  • the drive M may be a motor drive, such as an electric, hydraulic or pneumatic motor.
  • the armor element 2 defined can be set in motion, for example via a kind of eccentric or similar devices. Since it is not necessary to keep the armor element 2 in constant motion, a sensor S is also provided for detecting the laser radiation impinging. These may be photosensitive sensors which detect the incident laser radiation. After detecting the laser radiation, the drive M can then be activated and the armor element 2 can be set in motion.
  • the armor element 2 can also be suspended resiliently, as shown in FIG. 17. It can be seen that the armor element 2 is coupled via a spring 24 to the object 10 to be protected. Such a resilient suspension is particularly suitable for mobile objects 10 and in particular for military land vehicles. Due to the forces occurring during driving, the armor element 2 is kept constantly in motion by deflecting the spring 24. In addition, the advantage of this suspension via springs 24 is that the movement takes place purely stochastically, so that tracking the laser radiation in accordance with the movements of the armor element 2 is not possible.
  • the privacy screen 23 is located on the threat side of the armor elements 2 of the laser armor 1 and at least partly covers it to its threat side.
  • the armor elements 2 are located in an intermediate region between the fixed object visually arranged against the object 10 screen 23 and the object 10. It results in a kind of gap in which the armor elements 2 can be moved.
  • the purpose of the blinds 23 is to make the movements of the armor elements 2 invisible to the attacker. According to the embodiment in FIG.
  • the privacy screen 3 is designed such that it covers the edges 2.4 of the armor elements 2 in such a way that they lie in the visible shadow of the privacy screen 23, cf.
  • the overlapping of the edges 2.4 of the armor element 2 is chosen such that they do not emerge from the visual shadow of the privacy screen 23 even with maximum movement of the armor element 2.
  • the movement of the otherwise planar armor element 2 is therefore not visible and it is certainly not readily possible to track the laser beam these movements.
  • An alternative embodiment of the privacy screen 23 is shown in FIG. While the blinds 23 in FIGS. 13 and 14 only cover the edges of the armor element 2 and otherwise have openings for the passage of the laser radiation, the blinds 23 according to FIG. 15 cover the armor elements 2 over the whole area.
  • the armor elements 2 are arranged tiled over the object and lie completely within the visual shadow of the privacy screen 23.
  • the privacy screen 23 is optically transparent in a narrow-band wavelength range, for example in the wavelength range of 1064 nm.
  • the optically transparent wavelength range is related to the wavelength of the expected laser wavelengths. adapted from the above-mentioned wavelength example to a Nd: YAG laser. The effect achieved by this is the following:
  • the privacy screen 23 Since the privacy screen 23 is optically transparent to the incident laser beam, it passes through the privacy screen 23 virtually unhindered and strikes the armor element 2, which moves relative to the object 10. However, the movements of the armor element 2 are not visible to the attacker, since the wavelength of the laser radiation is often outside the range visible to the human eye or due to the narrow band keke the optical transparency of the screen 23 at least difficult to recognize for the attacker. The attacker therefore has an image in which the laser beam virtually disappears in the privacy screen 23 without causing a significant effect here. Because even with the destruction of one of the armor elements 2, this would not be visible to the attacker due to the screen 23.
  • FIG. 18 An embodiment which has been improved in terms of its protective effect finally shows the illustration in FIG. 18.
  • the armor elements 2 are arranged in several layers Li, L 2 , resulting in a redundant arrangement such that if one of the armor elements 2 fails outer layer L 2, the laser radiation strikes in a next step on a further inner layer.
  • the movements of the armor elements 2 are advantageously oriented differently in the layers Li, L 2 .

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Laserpanzerung zum Schutz eines Objekts (10), insbesondere eines Fahrzeugs, gegen Laserwaffen mit einem an dem Objekt (10) anordbaren Panzerungselement (2), wobei das Panzerungselement (2) eine Vielzahl optischer Wirkkörper (3, 4, 5) zur Beeinträchtigung der eingestrahlten Laserstrahlung aufweist. Weitere Gegenstände der Erfindung bilden ein Verfahren zum Schutz eines Objekts (10), insbesondere eines Fahrzeugs, vor Laserwaffen sowie ein gegen Laserwaffen geschütztes Fahrzeug.

Description

Laserpanzerung
Die Erfindung betrifft eine Laserpanzerung zum Schutz eines Objekts, insbesondere eines Fahrzeugs, gegen Laserwaffen mit einem an dem Objekt anord- baren Panzerungselement. Weitere Gegenstände der Erfindung bilden ein Ver- fahren zum Schutz eines Objekts vor Laserwaffen sowie ein Fahrzeug, insbesondere ein militärisches Fahrzeug, mit einer Laserpanzerung.
In zunehmendem Maße werden beispielsweise im Bereich der Flugabwehr und auch der Bekämpfung von mobilen und immobilen Zielen an Land verschiede- ner Arten von Laserwaffen eingesetzt, bei denen ein hochenergetischer Laserstrahl gebündelt auf ein zu bekämpfendes Ziel gerichtet wird.
Durch die über den Laserstrahl eingebrachte Energie wird das Ziel im Bereich des Einstrahlpunktes der Laserstrahlung lokal stark erwärmt, wodurch es bereits nach kurzen Einstrahlzeiten zu Beeinträchtigungen des Objekts bis hin zu dessen vollständiger Zerstörung kommen kann.
Als problematisch hat sich in diesem Zusammenhang beispielsweise bei militä- rischen Landfahrzeugen erwiesen, dass die an diesen vorgesehenen Panzerungselemente zwar beispielsweise gegen ballistische Geschosse oder Sprengsätze eine gute Schutzwirkung zu entfalten vermögen, im Falle eines Laserangriffs jedoch weitgehend wirkungslos sind. Dies liegt vor allem daran, dass über den Laserstrahl große Energiemengen auf lokal begrenztem Raum in das beispielsweise aus einem Panzerstahl bestehende Panzerungselement eingebracht werden, was bereits nach kurzer Einstrahldauer zu einer Zerstörung des Panzerungselements führen kann.
A u f g a b e der Erfindung ist es daher, eine Laserpanzerung anzugeben, bei welcher die Schutzwirkung gegenüber Laserbeschuss im Vergleich zu herkömmlichen Panzerungen deutlich verbessert ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Laserpanzerung der eingangs genannten Art dadurch g e l ö s t , dass das Panzerungselement eine Vielzahl optischer Wirkkör- per zur Beeinträchtigung der eingestrahlten Laserstrahlung aufweist.
Durch Beeinträchtigung der eingestrahlten Laserstrahlung mittels einer Vielzahl optischer Wirkkörper ergibt sich eine verbesserte Schutzwirkung. Hohe Intensitäten der Laserstrahlung, wie diese bei einem ungestörten Laserstrahl auf lokal begrenztem Raum auftreten, werden vermieden. Die Gefahr zerstörerischer Überbeanspruchungen des Materials aufgrund der durch die Laserstrahlung eingebrachten Wärme wird durch die Beeinträchtigung der Strahlung deutlich reduziert. Aufgrund der Vielzahl optischer Wirkkörper kann die Beein- trächtigung weitgehend unabhängig vom Einstrahlwinkel der Laserstrahlung erfolgen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Wirkkörper zum Reflektieren der Laserstrahlung als Reflexionskörper ausgebildet sind. Durch Reflektie- ren der Laserstrahlung können wesentliche Anteile der Laserstrahlung von dem zu schützenden Objekt abgewehrt werden.
In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn die Reflexionskörper eine reflektierende Oberfläche, insbesondere eine Spiegelfläche, aufweisen. Die Reflexionskörper können vollflächig verspiegelt oder nur teilweise verspiegelt sein. Die Spiegelfläche kann entsprechend der Wellenlänge der erwarteten Laserstrahlung mit einer hoch reflektierenden Schicht versehen sein.
Alternativ oder zusätzlich kann ferner vorgesehen sein, dass die Wirkkörper zum Brechen der Laserstrahlung als Brechnungskörper ausgebildet sind. Auch durch Brechung der Laserstrahlung kann diese beeinträchtigt werden. Beispielsweise kann ein Laserstrahl durch Brechungseffekte aufgeweitet werden, wodurch sich geringere Intensitäten im Einstrahlpunkt ergeben. In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn die Brechungskörper aus einem optisch transparenten Material bestehen. Die Brechungskörper selbst werden daher beim Auftreffen der Laserstrahlung von dieser kaum beeinträchtigt. Die Laserstrahlung durchdringt die Brechungskörper ohne diese nennenswert zu erwärmen. Durch Brechung an den Kanten der Brechungskörper erfolgt ein Aufweiten bzw. Streuen der Laserstrahlung, so dass diese auf das dahinter liegend angeordnete Objekt nur mit deutlich geringerer Intensität auftrifft.
Vorteilhaft weisen die Brechnungskörper eine gekrümmte Fläche zum Aufwei- ten der Laserstrahlung auf. Die gekrümmte Fläche kann beispielsweise kugelförmig, sphärisch oder zylindrisch ausgebildet sein. Auch können die Wirkkörper bzw. die Brechungskörper zur Erzeugung einer Streuwirkung eine angerau- te Oberfläche aufweisen. Alternativ oder zusätzlich sieht eine weitere Ausgestaltung vor, dass die Wirkkörper zur Beugung der Laserstrahlung als Beugungskörper ausgebildet sind. Auch durch Ausnutzung von Beugungseffekten kann die eingestrahlte Laserstrahlung derart beeinträchtigt werden, dass sich geringere Intensitäten an dem zu schützenden Objekt einstellen.
Eine konstruktiv vorteilhafte Ausgestaltung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass die Beugungskörper Beugungsspalte aufweisen. Die Beugungsspalte können beispielsweise durch eine auf den Beugungskörpern aufgebrachte Be- schichtung, durch innerhalb der Beugungskörper vorgesehene Materialunter- schiede oder ähnliche Strukturen erzeugt werden.
Eine vorteilhafte, ein besonders gute Schutzwirkung entfaltende Ausgestaltung sieht vor, dass in Wirkrichtung der Laserstrahlung mehrere Wirkkörper hintereinander angeordnet sind. Es ergibt sich eine Art gestufte Schutzanordnung, bei welcher nach Ausfall oder nach Durchlaufen eines weiter vorne liegenden Wirkkörpers die Laserstrahlung im Anschluss auf einen weiteren Wirkkörper trifft. Vorteilhaft sind die Wirkkörper derart zueinander angeordnet, dass sich eine stufenweise Beeinträchtigung der Laserstrahlung verbunden mit einer stufenweise reduzierten Strahlintensität ergibt. Um eine gleichmäßige Schutzwirkung gegen aus unterschiedlichsten Richtungen einstrahlende Laserstrahlung zu erhalten, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass die Wirkkörper als loses Schüttgut innerhalb einer gehäuseartigen Aufnahme des Panzerungselements angeordnet sind. Durch die Anordnung der Wirkkörper als loses Schüttgut weisen diese keine bevorzugte Ausrichtung auf, sondern liegen stochastisch verteilt innerhalb der entsprechenden Aufnahme. Insoweit sind bestimmte Wirkkörper immer auf unterschiedliche Einstrahlrichtungen optimal ausgerichtet.
Vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn die Aufnahme zumindest bedrohungsseitig im Wellenlängenbereich der Laserwaffen optisch transparent ausgebildet ist. Auf diese Weise tritt der eintreffende Laserstrahl zunächst ungehindert durch die Aufnahme hindurch, bevor er dann auf die in der Auf- nähme angeordneten optischen Wirkkörper tritt. Eine Zerstörung der Aufnahme durch die eintreffende Laserstrahlung und damit beispielsweise ein Austreten der als Schüttgut angeordneten Wirkkörper wird vermieden.
Eine alternative oder zusätzliche Ausgestaltung sieht vor, dass die Wirkkörper nach Art eines Schutzvorhangs angeordnet sind. Die Wirkkörper können vorhangartig um das zu schützende Objekt herum angeordnet werden. Der Vorhang kann geöffnet oder geschlossen werden, je nachdem, ob gerade eine Laserbedrohung vorherrscht oder nicht. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Wirkkörper in ein Trägermaterial eingebettet sind, welches auf die Bedrohungsseite des Panzerungselements aufbringbar ist. Bei dem Trägermaterial kann es sich insbesondere um ein pastöses Material handeln, in welches die Wirkkörper eingebettet sind. Ähnlich einer Sonnencreme kann das Trägermaterial mitsamt den Wirkkörpern im Falle einer erkannten Laserstrahlung dann beispielsweise über eine Düse auf bedrohte Stellen aufgebracht werden.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Wirkkörper mehrere gegenein- ander abgewinkelt verlaufende Flächen aufweisen. Die gegeneinander abgewinkelt verlaufenden Flächen können beispielsweise als Reflexions-, Bre- chungs- oder Beugungsflächen genutzt werden.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Wirkkörper kugelförmig sind. An den Kugelflächen können beispielsweise Reflexions- oder Brechungseffekte zur Beeinträchtigung der Laserstrahlung genutzt werden.
In weiterer Ausgestaltung der Laserpanzerung wird vorgeschlagen, dass diese ein Kühlsystem zum Ableiten von durch die Laserwaffen in das Panzerungsele- ment eingebrachter Wärme aufweist. Über das Kühlsystem kann die durch den auftreffenden Laserstrahl in das Panzerungselement eingebrachte Wärme vom Einstrahlpunkt der Laserstrahlung abgeleitet werden. Hierdurch kann ein oberhalb der Zerstörschwelle des Materials des Panzerungselements liegender Wärmeeintrag im Bereich des Einstrahlpunkts vermieden werden. Die Gefahr eines Materialversagens infolge der durch die Laserstrahlung eingebrachten Wärme wird deutlich verringert.
Eine im Hinblick auf deren Kühlleistung vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Kühlsystem ein Kühlfluid aufweist. Über das Kühlfluid können auch größere Wärmemengen auf einfache Weise abtransportiert werden.
Vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn das Kühlfluid in einem Kühlkreislauf zirkuliert, der durch das Panzerungselement geführt ist. Bei dem Kühlkreislauf kann es sich um einen geschlossenen Kreislauf handeln, dem im Bereich des Panzerungselements über die Laserstrahlung eingebrachte Wärme zugeführt wird, die dann über das Kühlfluid abtransportiert und an einer Abgabestelle abgegeben wird. Zum Abführen großer Wärmemengen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn es sich bei dem Kühlkreislauf um einen Kälte- mittelkreis mit einem Kompressor, einer Drossel, einem Kondensator und einem Verdampfer handelt. Denn durch das in einem solchen Kältemittelkreis einer ständigen Phasenumwandlung unterliegende, als Kühlfluid dienende Kältemittel können vergleichsweise große Wärmemengen abgeführt werden. Eine konstruktiv vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Kühlfluid aus einem Reservoir kommend durch das Panzerungselement geführt ist. In dem Reservoir kann eine bestimmte Menge Kühlfluid bevorratet werden. Im Falle eines Laserbeschusses kann das Kühlfluid aus dem Reservoir entnommen und zur Kühlung des Panzerungselements verwendet werden. Beim Durchlaufen des Panzerungselements kann das Kühlfluid Wärme aufnehmen und anschließend erwärmt aus dem Panzerungselement ausströmen, beispielsweise in Richtung der Fahrzeugumgebung.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das über die Laserstrahlung er- wärmte Kühlfluid aus einem im unteren Bereich des Panzerungselements vorgesehenen Auslass geführt ist und dass Kühlfluid geringerer Temperatur über einen im oberen Bereich des Panzerungselements vorgesehenen Einlass geführt ist. Über den Einlass kann zunächst kühleres Kühlfluid in das Panzerungselement hineingeführt werden. Unter Aufnahme von über die Laserstrahlung ein- gebrachter Wärme kann das Kühlfluid durch das Panzerungselement strömen und das Panzerungselement anschließend über den Auslass erwärmt verlassen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Kühlfluid über eine Sprühvorrichtung auf das Panzerungselement aufgebracht wird. Über die Sprühvor- richtung kann das Kühlfluid nach Art eines Sprays feintropfig und gezielt auf das Panzerungselement aufgebracht werden.
In diesem Zusammenhang sieht eine Ausgestaltung vor, dass die Sprühvorrich- tung an der Bedrohungsseite des Panzerungselements, im Inneren des Panzerungselements oder an der Objektseite des Panzerungselements angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Panze- rungselement eine Kammer aufweist, in welcher das Kühlfluid umgewälzt wird. Das Kühlfluid kann über einen Einlass in die Kammer eintreten und diese über einen Auslass verlassen. Im Bereich des Einlasses kann eine Sprühvorrichtung angeordnet sein. Es kann ein geschlossener Kreislauf vorgesehen sein, in welchem das Kühlfluid umgewälzt wird. Hierzu kann eine Umwälzpumpe und ein dem erwärmten Kühlfluid Wärme entziehendes Kühlaggregat vorgesehen sein.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass an der Bedrohungsseite des Panzerungselements eine mit Kühlfluid befüllte Opferplatte angeordnet ist. Beim Auftreffen der Laserstrahlung auf die Opferplatte wird diese von dem auftreffenden Laserstrahl zunächst erwärmt. Dabei erwärmt sich auch das innerhalb der Opferplatte angeordnete Fluid. Nach einer gewissen Zeit wird die Opferplatte zerstört und das innerhalb der Opferplatte vorgesehene Kühlfluid verlässt die Opferplatte über den Einstrahlpunkt der Laserstrahlung. Das von oben unter dem Einfluss der Schwerkraft nachströmende Kühlfluid kühlt den Einstrahlbereich weiter, wodurch sich eine gewisse Kühlwirkung ergibt, bevor der Laserstrahl nach Zerstörung der Opferplatte auf die eigentliche Panzerplatte trifft. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass als Kühlflu- id ein Flüssiggas, insbesondere gekühlter Stickstoff, Wasser, Glykol, Kältemittel, ein Instand-Kühlfluid, ein Gel oder ein Schaum verwendet wird. Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass das Panzerungselement mehrere miteinander verbindbare Kammern aufweist, wobei sich in jeder Kammer eine Komponente eines Mehrkomponentenfluids befindet, das nach Mischen infolge einer chemischen Reaktion eine Kühlwirkung erzeugt. Die einzelnen Kammern können durch den Beschuss der Laserstrahlung miteinander verbunden werden, indem Trennwände derart ausgebildet und angeordnet sind, dass diese durch die auftreffende Laserstrahlung zerstört werden. Alternativ kann zwischen den einzelnen Kammern eine über eine Steuerung ansteuerbare Vorrichtung zum Verbinden der jeweiligen Kammern vorgesehen sein. Beispielsweise kann hierzu ein Ventil zwischen den Kammern vorgesehen sein.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass mehrere Panzerungselemente vorgesehen sind. Es kann insbesondere eine Vielzahl von Panzerungselementen über das zu schützende Objekt verteilt angeordnet sein, beispielsweise nach Art einer kachelartigen Anordnung.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung können die Panzerungselemente mit separaten Kühlsystemen ausgestattet sein. Im Falle der Zerstörung eines Panzerungselements kann dieses auf einfache Weise mitsamt des zugehörigen Kühlsystems gegen ein neues Panzerungselement ersetzt werden. Eine konstruktiv vorteilhafte da einfache Ausgestaltung sieht vor, dass mehrere Panzerungselemente über ein gemeinsames Kühlsystem verfügen. Es ergibt sich ein vergleichsweise einfacher Aufbau, da nicht jedes Panzerungselement separat beispielsweise mit einem Kühlaggregat zum Kühlen des Kühlfluids ausgestattet sein muss. Alternativ oder zusätzlich zu dem Kühlfluid kann das Kühlsystem auch ein elektrisches Kühlmittel, insbesondere ein Peltier-Element aufweisen. Das Pel- tier-Element kann beispielsweise an der objektseitigen Rückseite des Panze- rungselements angebracht sein und dort durch Bestromung eine Kühlwirkung entfalten.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass eine die Laserstrahlung erkennende Sensorik zur Auslösung eines Panzerungselements vorgesehen ist. Bei der die Laserstrahlung erkennenden Sensorik kann es sich um lichtempfindliche Sensoren handeln. Sobald diese eine auftreffende Laserstrahlung erkennen, kann das Kühlsystem aktiviert und die entstehende Wärme abgeleitet werden. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Panzerungselement gegenüber dem Objekt bewegbar angeordnet ist. Durch die bewegbare Anordnung des Panzerungselements gegenüber dem Objekt kann das Panzerungselement auch gegenüber dem auf dem Objekt auftreffenden Laserstrahl bewegt werden. Hierdurch wird ein lokal auf einen einzigen Einstrahlpunkt be- grenzter Energieeintrag vermieden. Die Energie des Laserstrahls wird entsprechend der Bewegung des Panzerungselements nicht lokal in nur einem Einstrahlpunkt, sondern entlang des Bewegungswegs des Panzerungselements über eine größere Fläche verteilt in das Panzerungselement eingekoppelt. Die Gefahr eines Materialversagens infolge der durch die Laserstrahlung einge- brachten Wärme wird deutlich verringert.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Panzerungselement vor einer zu schützenden Fläche des Objekts angeordnet und in einer Richtung parallel und/oder quer zu der zu schützenden Fläche bewegbar angeordnet ist. Durch paralleles Bewegen lässt sich der Energieeintrag des Laserstrahls über die Fläche verteilen. Durch eine Bewegung quer zur zu schützenden Fläche kann das Schutzelement aus der Fokuslage des Laserstrahls heraus bewegt werden, wodurch die Energiedichte im Einstrahlpunkt ebenfalls gesenkt wer- den kann.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Panzerungselement in mehreren Richtungen bewegbar angeordnet ist. Beispielsweise kann das Panzerungselement in einer im Wesentlichen vertikalen und zusätzlich in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung bewegt werden.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das Panzerungselement über einen Antrieb, insbesondere einen elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Antrieb bewegbar ausgebildet ist. Über den Antrieb lassen sich definierte Be- wegungsabläufe auf das Panzerungselement übertragen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Panzerungselement federnd gelagert ist. Durch die federnde Lagerung des Panzerungselements kann sich dieses beispielsweise bei Anbringung an einem militärischen Fahr- zeug infolge der im Fahrbetrieb auftretenden Kräfte selbsttätig bewegen.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass ein Sichtschutz vorgesehen ist, durch welchen die Bewegungen des Panzerungselements verdeckt werden. Durch den im Einstrahlweg des Laserstrahls angeordneten Sichtschutz sind die Bewegungen des Panzerungselements für den Angreifer nicht sichtbar. Der Sichtschutz ist auf der Bedrohungsseite des Panzerungselements angeordnet. Es ist dem Angreifer daher nicht möglich, die Bewegungen zu antizipieren und zu versuchen, den Laserstrahl den Bewegungen des Panzerungselements nachzuführen, um auf diese Weise eine bestimmte Stelle des Panzerungselements gezielt unter Dauerbeschuss zu nehmen.
Vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn der Sichtschutz zumindest die Kanten des Panzerungselements abdeckt. Ein Abdecken der Kanten des Panzerungselements reicht in den meisten Fällen aus, da sich die Bewegung eines insbesondere plattenförmig ausgebildeten Panzerungselements zumeist nur an dessen Kanten erkennen lässt. Eine konstruktiv vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Sichtschutz feststehend ausgebildet ist und das Panzerungselement im Sichtschatten des Sichtschutzes bewegbar ist.
Eine weitere in konstruktiver Hinsicht vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Panzerungselement in einem Zwischenbereich zwischen einer Außenfläche des zu schützenden Objekts und dem Sichtschutz angeordnet ist.
In weiterer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der Sichtschutz in einem schmalbandigen Wellenlängenbereich optisch transparent ausgebildet ist. Der Wellenlängenbereich, in welchem der Sichtschutz optisch transparent ist, kann entsprechend der Wellenlänge der Laserwaffe eingestellt sein. In diesem Fall ist der Sichtschutz für den Laserstrahl transparent, so dass dieser bei Einstrahlung nicht beeinträchtigt wird und der Laserstrahl ungehindert durch den Sichtschutz hindurchtritt. Diese Ausgestaltung bietet sich insbesondere bei Laserstrahlung im UV- oder IR-Wellenlängenbereich an, welche außerhalb des vom menschlichen Auge optisch wahrnehmbaren Spektrums liegt. In diesem Fall strahlt der Laserstrahl ungehindert durch den Sichtschutz hindurch auf das sich hinter dem Sichtschutz bewegende Panzerungselement, was für den Angreifer jedoch nicht zu erkennen ist. Dem Angreifer stellt sich die Situation so dar, als ob der Laserstrahl von der Fläche absorbiert würde, ohne dass dies überhaupt irgendeine Wirkung hätte.
Für einen flächigen Schutz auch großflächigerer Objekte ist es von Vorteil, wenn die Laserpanzerung mehrere bewegbar angeordnete Panzerungselemente aufweist, die kachelartig über das zu schützende Objekt verteilt angeordnet sind. Auf diese Weise lässt sich mit im Wesentlichen als Gleichteile ausgebildeten Panzerungselementen auch ein Schutz von größeren Objekten realisieren. Sollte einmal eines der Panzerungselemente beispielsweise durch gegnerischen Laserbeschuss beschädigt sein, kann dieses auf einfache Weise gegen ein neues Panzerungselement ausgetauscht werden. Die Panzerungselemente können als Schutzmodule ausgebildet sein, die sich mit wenigen Handgriffen an dem Objekt anbringen bzw. von diesem entfernen lassen. Eine für die Schutzwirkung der Laserpanzerung vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Panzerungselemente in mehreren Lagen angeordnet sind. Es ergibt sich eine redundante Anordnung der Panzerungselemente derart, dass bei Versagen einer äußeren Lage von Panzerungselementen der Laserstrahl auf eine weiter innen liegende Lage trifft.
In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn jede Lage mehrere Panzerungselemente aufweist, wobei die Bewegungsrichtungen der Panzerungselemente in zwei benachbarten Lagen unterschiedlich sind. Darüber hinaus hat es sich im Zusammenhang mit der Laserpanzerung als vorteilhaft erwiesen, wenn diese eine Sensorik zur Erkennung der Laserstrahlung aufweist. Im Falle einer Laserstrahlerkennung mittels der Sensorik können die Panzerungselemente automatisch in Bewegung versetzt werden. Es ist nicht erforderlich, die Panzerungselemente ständig zu bewegen, sondern nur im Fal- le einer konkreten Bedrohungslage, die über die Sensorik zuverlässig erkannt wird.
Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird zur L ö s u n g der vor- stehenden Aufgabe vorgeschlagen, dass die eingestrahlte Laserstrahlung durch eine Vielzahl optischer Wirkkörper beeinträchtigt wird. Es ergeben sich die bereits im Zusammenhang mit der Laserpanzerung geschilderten Vorteile.
In vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens ist die Laserpanzerung gemäß einem oder mehreren der zuvor beschriebenen Merkmale ausgebildet.
Schließlich wird zur L ö s u n g der vorstehend genannten Aufgabe bei einem Fahrzeug der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass dieses eine Laserpanzerung gemäß einem oder mehreren der zuvor geschilderten Merkmale aufweist. Auch bei einem solchen Fahrzeug ergeben sich die bereits im Zusammenhang mit der Laserpanzerung geschilderten Vorteile.
Weitere Vorteile und Einzelheiten einer erfindungsgemäßen Laserpanzerung, eines Verfahrens zum Schutz eines Objekts mit einer Laserpanzerung sowie eines mit einer Laserpanzerung ausgestatteten militärischen Fahrzeugs werden nachfolgend unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnung von Ausführungsbeispielen erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 in perspektivischer, stark schematisierter Ansicht ein zu schützendes Objekt mit einer mehrere Panzerungselemente aufweisenden Laserpanzerung, Fig. 2 bis 5 schematische Ansichten unterschiedlicher Ausführungen von Panzerungselementen.
Fig. 6-12 verschiedene Ausgestaltungen einer Laserpanzerung mit einem
Kühlsystem in schematischen Prinzipansichten und
Fig. 13 - 18 verschiedene Ausgestaltungen einer Laserpanzerung mit einem gegenüber dem zu schützenden Objekt bewegbar angeordneten Panzerungselement in schematischen Prinzipansichten.
Fig. 1 zeigt in perspektivischer Ansicht ein Objekt 10, welches über eine Laserpanzerung 1 gegen Beschuss vor Laserwaffen geschützt ausgeführt ist. Bei dem Objekt 10 kann es sich um ein immobiles Objekt, wie beispielsweise ein Gebäude, einen Bunker, oder um ein mobiles Objekt, wie beispielsweise ein militärisches Fahrzeug und insbesondere ein militärisches Landfahrzeug handeln. Die Laserpanzerung 1 dient zum Schutz vor Laserwaffen worunter erfindungsgemäß sämtliche mittels gebündelter Strahlung arbeitende Strah- lenwaffen zu verstehen sind.
Wie bereits die Darstellung in Fig. 1 dies erkennen lässt, besteht die Laserpanzerung 1 aus mehreren kachelartig über das Objekt 10 verteilt angeordneten Panzerungselementen 2, die vor einer zu schützenden Fläche des Objekts 10 angeordnet sind. Während die Darstellung in Fig. 1 eine Ausbildung der Schutzanordnung 1 erkennen lässt, bei welcher die Panzerungselemente 2 lediglich an einer Seite des Objekts 10 angeordnet sind, versteht es sich, dass die Laserpanzerung 1 auch Panzerungselemente 2 an den übrigen Stellen des Objekts 10 umfassen kann, was vor allem davon abhängt, von welcher Seite her die Bedrohung zu erwarten ist. Bei einem militärischen Fahrzeug bietet es sich an, sämtliche Fahrzeugseiten wie auch das Fahrzeugdach mit Panzerungselementen 2 zu versehen und lediglich den Fahrzeugboden nicht gegen Laser- beschuss zu panzern, da der Beschuss mittels Laserwaffen üblicherweise nicht von unten her erfolgt.
Wie dies nachstehend anhand der Ausführungen in den Fig. 2 bis 5 erläutert werden wird, weisen die Panzerungselemente 2 jeweils eine Vielzahl optischer Wirkkörper 3, 4, 5 zur Beeinträchtigung der eingestrahlten Laserstrahlung auf. Hierdurch wird eine Schwächung der Intensität der Laserstrahlung erreicht und verhindert, dass Laserstrahlen mit einer oberhalb der Zerstörschwelle des zu schützenden Objekts 10 liegenden Intensität auf dieses einwirken.
Bei der Ausführung gemäß Fig. 2 ist eine Vielzahl unterschiedlicher Wirkkör- pern 3 vorgesehen. Die Wirkkörper 3 sind als Reflexionskörper 3 ausgebildet und befinden sich als loses Schüttgut in einer kastenförmigen Aufnahme 2.1 des Panzerungselements 2. Die optischen Wirkkörper 3 weisen eine aus einer optisch reflektierenden Schicht bestehende Oberfläche 3.1 auf. Die reflektierende Oberfläche 3.1 kann sich über den gesamten optischen Wirkkörper 3 oder nur über Teilbereiche des Wirkkörpers 3 erstrecken. Die Wirkkörper 3 gemäß der Ausführung in Fig. 2 weisen mehrere sich gegeneinander abgewinkelt erstreckende Oberflächen 3.1 auf, wodurch sich ganz unterschiedliche Reflexionsebenen ergeben. Beim Auftreffen eines Laserstrahls wird dieser an der entsprechenden Oberfläche 3.1 des Wirkkörpers 3 reflektiert. Nach erfolgter Reflexion trifft der Laserstrahl dann ggf. auf einen weiteren Wirkkörper 3 und wird erneut reflektiert. Mit jeder Reflexion sinkt die Intensität des auf das Objekt 10 einwirkenden Laserstrahls, so dass dieser - falls das Panzerungselement 2 überhaupt durch- strahlt werden sollte, nur mit deutlich reduzierter Intensität auf das Objekt 10 trifft. Wesentliche Anteile des Laserstrahls werden zudem von dem Objekt 10 weg gelenkt. Auf einem anderen physikalischen Wirkprinzip beruht das in Fig. 3 dargestellte Panzerungselement 2.
Bei diesem ist ebenfalls eine Vielzahl optischer Wirkkörper 4 von zum Teil unterschiedlicher Geometrie vorgesehen. Über die Wirkkörper 4 wird ein auftref- fender Laserstrahl, wie ein solcher in Fig. 3 exemplarisch in durchgezogenen Linien dargestellt ist, durch Brechung beeinträchtigt, wodurch der Laserstrahl aufweitet und hierdurch an Intensität verliert. Wie die punktierten Linien dies veranschaulichen sollen, wir der Laserstrahl nicht nur durch die Brechungseffekte sondern auch durch Reflexionen an den Grenzflächen der Wirkkörper 4 beeinträchtigt. Die Wirkkörper 4 sind zum Brechen der Laserstrahlung als optisch transparente Brechungskörper 4 ausgestaltet. Beim Auftreffen eines Laserstrahls auf einer Fläche des Brechungskörpers 4 erfolgt eine Lichtbrechung, wodurch sich nach Durchlaufen mehrerer hintereinander angeordneter Brechungskörper eine Schwächung des Laserstrahls derart ergibt, dass dieser beim Verlassen des Schutzelements 2 eine deutlich geringere Intensität aufweist. Die Gefahr Gefahr einer Zerstörung des Objekts 10 wird auch durch diese Wirkkörper 4 deutlich reduziert wird. Der Durchmesser des auf der Bedrohungsseite des Panzerungselements 2 auftreffenden Laserstrahls wird durch das Durchlaufen der Brechungskörper 4 auf ein Vielfaches aufgeweitet, wo- durch die Intensität der Laserstrahlung auf ein unkritisches Niveau gesenkt werden kann.
Die Wirkkörper 4 können gemäß der schematischen Darstellung verschiedene Geometrien aufweisen. Wichtig ist, dass diese gegeneinander abgewinkelt ver- laufende Flächen oder runde Flächen aufweisen, an welchen dann die Brechung des Lichts erfolgt.
Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei den Wirkkörpem 4 gemäß der Dar- Stellung in Fig. 4 auch um sog. Stahlteiler handeln, die Anteile der Laserstrahlung mit einer bestimmten Strahleigenschaft durchlassen und andere Teile der Laserstrahlung, die diese Strahleigenschaft nicht aufweisen, reflektieren. Beispielsweise können p- und s-polarisierte Strahlanteile voneinander getrennt werden, wodurch sich ebenfalls eine deutliche Reduktion der eingestrahlten Laserintensität ergibt. Hierzu können an den Wirkkörpern 4 beispielsweise Polarisationsfilter vorgesehen sein.
Auf einem weiteren physikalischen Wirkprinzip beruht der in Fig. 4 dargestellte Wirkkörper 5.
Auch dieser kann gemäß den Darstellungen in den Fig. 2 bzw. 3 als loses Schüttgut in ein Panzerungselement 2 eingebracht sein. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Wirkkörper 5 handelt es sich um einen Beugungskörper 5. Dieser weist mehrere Beugungsspalte 5.1 auf, an welchen das auftreffende Laserlicht gebeugt wird. Es ergeben sich Beugungsmuster mit einer weniger intensiven Laserstrahlung auf der Oberfläche des zu schützenden Objekts 10.
Gemäß der Darstellung in den Fig. 2 und 3 können die Wirkkörper 3, 4, 5 als loses Schüttgut immer innerhalb einer gehäuseartigen Aufnahme 2.1 des Pan- zerungselements 2 angeordnet werden. Innerhalb eines Panzerungselements 2 können unterschiedliche Wirkkörper 3, 4, 5 mit reflektierenden, brechenden und beugenden Eigenschaften gemischt angeordnet werden, vorzugsweise als loses Schüttgut. Vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn die Aufnahme 2.1 von kastenförmiger Geometrie ist und bedrohungsseitig mit einer optisch transparenten Abdeckung nach Art eines Deckels versehen ist. Die Abdeckung kann im Bereich der erwarteten Laserstrahlung in einem schmalbandigen Wellenlän- genbereich optisch transparent ausgebildet sein. Dies führt dazu, dass der auftreffende Laserstrahl ungehindert durch die Abdeckung hindurch tritt und erst durch die dahinter liegenden Wirkkörper 3, 4, 5 beeinträchtigt wird. Eine Zerstörung der Abdeckung wird auf diese Weise vermieden. Ein anderer positiver Effekt stellt sich bei solchen Abdeckungen ein, die in einem außerhalb des vom menschlichen Auge wahrnehmbaren Wellenlängenbereichs optisch transparent sind. Denn bei diesen tritt beispielsweise ein Laserstrahl im IR-Bereich durch die Abdeckung hindurch, hinter welcher er dann über die optischen Wirkkörper 3, 4, 5 beeinträchtigt wird. Da dies für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar ist, kann der Angreifer diese Effekte jedenfalls nicht ohne Wei- teres erkennen.
Alternativ oder zusätzlich ist es auch denkbar, dass eine Vielzahl Wirkkörper 3, 4, 5 in ein Trägermaterial eingebettet ist, welches auf die Bedrohungsseite des Panzerungselements 2 aufbringbar ist. Ähnlich einer Sonnenschutzcreme kön- nen innerhalb des Trägermaterials eine Vielzahl kleinerer Wirkkörper 3, 4, 5 eingebettet sein. Bei Erkennung eines Laserangriffs kann dann das Trägermaterial und mit diesem die Wirkkörper 3, 4, 5 auf die bedrohte Seite des zu schützenden Objekts 10 gezielt ausgebracht werden. Hierzu kann beispielsweise ein entsprechendes Leitungssystem mit mehreren Austrittsdüsen zum Auf- bringen der in dem Trägermaterial angeordneten Wirkkörper 3, 4, 5 auf eine bedrohte Stelle des Objekts vorgesehen sein.
Eine weitere alternative Anordnung der Wirkkörper 3, 4, 5 ist in Fig. 5 dargestellt. Bei dieser befinden sich eine Vielzahl von Wirkkörpern 3, 4, 5 in einer Art Vorhanganordnung. Diese Art von Vorhang kann an der Bedrohungsseite eines Objekts 10 angeordnet werden.
Durch Beeinträchtigung der eingestrahlten Laserstrahlung mittels einer Viel- zahl optischer Wirkkörper 3, 4, 5, kann die auftreffende Laserstrahlung durch Reflexion, Brechung oder Beugung derart beeinträchtigt werden, dass unabhängig von der Einstrahlrichtung des auftreffenden Laserstrahls eine Abschwä- chung der Intensität der Laserstrahlung erfolgt. Die Gefahr eines Materialversagens infolge sehr intensiver Einstrahlung wird deutlich verringert.
Wie nachfolgend anhand der Darstellungen in den Figuren 6 bis 12 erläutert werden wird, können die Panzerungselemente 2 mit einem Kühlsystem 13 zum Ableiten von über die Laserstrahlung eingebrachter Energie versehen sein. Aus Gründen der Übersicht sind die Einzelheiten der zuvor beschriebenen opti- sehen Wirkkörper in den Figuren 6 bis 12 zeichnerisch nicht dargestellt.
Wie die Darstellungen in den Fig. 6 bis 12 dies erkennen lassen, sind die einzelnen Panzerungselemente 2 von plattenförmiger Geometrie und mit einem Kühlsystem 13 zum Ableiten von durch die Laserstrahlung eingebrachter Wär- me versehen. Bei dem Kühlsystem 13 handelt es sich um ein aktives Kühlsystem 13, welchem zum Zwecke der Kühlung Energie zugeführt wird, beispielsweise zum Betrieb eines Kühlaggregats oder zum Betrieb von Pumpen P.
Es können mehrere Panzerungselemente 2 über ein gemeinsames Kühlsystem 13 verfügen. Alternativ ist es jedoch auch denkbar dass jedes Panzerungselement 2 mit einem eigenen Kühlsystem 13 ausgestattet ist, vgl. beispielsweise Fig. 9. Die Panzerungselemente 2 können jeweils einen Teil eines Kühlkreislaufes 14 aufweisen. Die Panzerungselemente 2 können schuppenartig über eine Fläche des zu schützenden Objekts 10 verteilt angeordnet und der Kühlkreislauf 14 ist mäanderförmig durch mehrere Panzerungselemente 2 hindurchgeführt sein. Die Panzerungselemente 2 weisen hierzu jeweils Rohrleitungsstücke auf, die mit entsprechenden Rohrleitungsstücken eines benachbarten Panzerungselements 2 beispielsweise durch Ineinanderstecken verbunden werden können, um auf diese Weise einen geschlossenen Kühlkreislauf 14 zu bilden. Innerhalb des Kühlkreislaufs 14 strömt ein Kühlfluid, welches beim Durchlaufen der Pan- zerungselemente 2 Wärme aufnimmt und diese an anderer Stelle als Abwärme abgibt.
Der Kühlkreislauf 4 kann über einen eine Art Kühlaggregat bildenden Kältemittelkreis mit einem Abwärmekreis verbunden sein. Der Kältemittelkreis besteht in üblicher Weise aus einem Verdampfer, in welchem das über die Laserstrahlung erwärmte Kühlfluid unter Abgabe von Wärme zu einer Verdampfung des innerhalb des Kältemittelkreises strömenden Kältemittels sorgt. Das verdampfte Kältemittel wird über einen Kompressor in einen Wärmetauscher geführt, in welchem das Kältemittel seine Wärme an den Abwärmekreis abgibt. Hierbei verflüssigt sich das Kältemittel in Teilen, wonach es dann über eine Drossel in den Verdampfer zurückgeführt wird, wo es dann unter erneuter Aufnahme von über die Laserstrahlung eingebrachter Energie verdampft. Es ergibt sich eine Anordnung, bei welcher aufgrund des zwischengeschalteten Kältemittelkreises große Wärmemengen abgeführt werden können. Alternativ wäre es jedoch auch denkbar, die von dem Kühlfluid aufgenommene Wärme auf andere Weise und insbesondere ohne eine Kältemittelkreis abzuführen. Neben solchen Ausführungen mit einem geschlossenen Kühlkreislauf 14 können auch solche Ausgestaltungen vorteilhaft sein, bei welchen das Kühlfluid 11 nicht notwendigerweise in einem Kühlkreislauf 14 zirkuliert. Bei den Ausführungen gemäß den Fig. 6 bis 8 ist jeweils eine Sprühvorrichtung 15 vorgesehen. Über diese wird das Kühlfluid 11 unter erhöhtem Druck zerstäubt und auf eine zu kühlende Fläche des Panzerungselements 2 aufgebracht. Bei der Ausführung gemäß Fig. 6 sind die Sprühvorrichtungen 15 derart angeordnet, dass die Bedrohungsseite der Panzerungselemente 2 besprüht wird. Durch kontinuierliches Besprühen nimmt das Kühlfluid 11 beim Nachuntenrin- nen Wärme auf und führt diese ab. Von ganz ähnlicher Konstruktion ist die Ausführung gemäß Fig. 8, bei welcher die Sprühvorrichtungen 15 nicht an der Bedrohungsseite, sondern an der Objektseite der Panzerungselemente 2 angeordnet sind. Die Sprühvorrichtungen 15 befinden sich in einem Spalt zwischen den Panzerungselementen 2 und dem zu schützenden Objekt 10, so dass diese für einen Angreifer von außen nicht sichtbar sind.
Bei der Ausführung gemäß Fig. 7 sind die Sprühvorrichtungen 15 im Inneren der Panzerungselemente 2 angeordnet. Die Sprühvorrichtungen 15 werden über einen Einlass 2.2 mit Kühlfluid 11 versorgt. Über die Sprühvorrichtungen 15 wird das Kühlfluid 11 derart in das Innere der Panzerungselemente 2 eingesprüht, dass diese großflächig mit Kühlfluid 11 benetzt wird. Das Kühlfluid 11 strömt unter dem Einfluss der Schwerkraft nach unten und verlässt das Panzerungselement 2 schließlich über Auslässe 2.3. Anschließend kann das Kühlfluid 11 entweder in die Umwelt entweichen oder in einem Kühlkreislauf 14 abge- kühlt und dann erneut über den Einlass 2.2 in das Innere des Panzerungselements 2 geführt werden.
Fig. 9 zeigt eine Ausgestaltung eines Panzerungselements 2, bei welcher ein Panzerungselement 2 mit einem separaten Kühlsystem 13 versehen ist. Dem Panzerungselement 2 ist ein separater Kühlkreislauf 14 zugeordnet. Im oberen Bereich des Panzerungselements 2 befindet sich der Einlass 2.2, bzw. bei der Ausführung gemäß Fig. 9 zwei Einlässe 2.2. Im Bereich jeden Einlasses 2.2 ist eine Sprühvorrichtung 15 angeordnet, über welche das Kühlfluid 11 in das In- nere des Panzerungselements 2 eingesprüht wird. Das Innere des Panzerungselements 2 weist eine Kammer 16 auf. Im unteren Endbereich des Panzerungselements 2 sammelt sich das Kühlfluid 11 innerhalb der Kammer 16 und ver- lässt diese über den Auslass 2.3. Nach Verlassen des Panzerungselements 2 wird das Kühlfluid 11 getrieben über eine Pumpe P nach Durchströmen des Kühlkreislaufs 14 erneut dem Einlass 2.2 zugeführt. Dabei kann das Kühlfluid 11 vor Erreichen den Einlasses 2.2 zunächst eine Abkühlung durchlaufen, beispielsweise durch Wärmeabgabe an einen Kältemittelkreis, wie dies bereits erläutert wurde. Fig. 11 zeigt eine Ausgestaltung ähnlich jener der Fig. 9, bei welcher mehrere in Reihe geschaltete Kammern 16 vorgesehen sind, was zu einer gleichmäßigeren Kühlwirkung beiträgt. Die einzelnen Kammern 16 sind kaskadiert zueinander angeordnet. Das sich in einer höher liegenden Kammer 16 in deren unterem Bereich sammelnde Kühlfluid 11 wird über eine im oberen Bereich einer darunter liegenden Kammer 16 vorgesehene Sprühvorrichtung 15 geführt, so dass das Kühlfluid 11 nacheinander mehrere Sprühvorrichtungen 15 durchläuft. Es ergibt sich eine Art Kaskade mit guter Kühlwirkung. Fig. 10 zeigt eine Ausgestaltung, bei welcher das Panzerungselement 2 vollständig mit Kühlfluid 11 befüllt ist. Über den Einlass 2.2 tritt das Kühlfluid 11 in das Innere des Panzerungselements 2 ein und verlässt dieses über den Aus- lass 2.3 unter Mitnahme der über die Laserstrahlung in das Panzerungsele- ment 2 eingekoppelten Wärme. Auch hier kann eine kaskadierte Anordnung mit mehreren Kammern 16 die Kühlwirkung verbessern.
Fig. 12 zeigt schließlich eine Ausgestaltung, bei welcher den Panzerungselementen 2 der Laserpanzerung 1 eine Opferplatte 17 vorgeschaltet ist. Die Op- ferplatte 7 ist nach Art eines Kühlfluidreservoirs ausgeführt und wirkt als eine Art passives Kühlsystem, bei welchem auch ohne Zufuhr externer Energie eine gewisse Kühlwirkung erzeugt wird. Bei Beschuss mittels Laserstrahlung wird das in der Opferplatte 17 vorgesehene Kühlfluid 11 zunächst erwärmt, bevor dann die Opferplatte 17 nach einer gewissen Einstrahlzeit zerstört wird. Im Bereich der Zerstörstelle, d. h. des Einstrahlpunkts der Laserstrahlung, tritt das innerhalb der Opferplatte 17 vorgesehene Kühlfluid 11 unter Schwerkraftwirkung dann nach und nach aus, wobei ebenfalls Wärme abgeführt wird. Auch kann das aus der Opferplatte 17 ausströmende Kühlfluid 11 zu einer Benetzung der dahinterliegend angeordneten Panzerungselemente 2 ebenfalls unter Auf- bringung einer gewissen Kühlwirkung erzeugen.
Darüber hinaus können die Panzerungselemente 2 gegenüber dem Objekt 10 bewegbar angeordnet werden, was nachfolgend anhand der Darstellungen in den Figuren 13 bis 18 erläutert werden wird, ich welchen Einzelheiten des Kühlsystems 13 wie auch der optischen Wirkkörper 3, 4, 5 aus Gründen der Übersicht nicht dargestellt sind.
Wie die Darstellung beispielsweise in Fig. 13 dies veranschaulicht, sind die Panzerungselemente 2 gegenüber dem Objekt 10 bewegbar angeordnet. Hier- durch wird erreicht, dass ein auf dem Objekt 10 bzw. der Laserpanzerung 1 auftreffender Laserstrahl über längere Zeit auf ein und denselben Punkt einwirkt und dort nach einer gewissen Einstrahlzeit ggf. eine Zerstörungswirkung entfaltet.
Bei der Ausführung gemäß Fig. 13 ist das Panzerungselement 2 vor der zu schützenden Fläche 12 des Objekts 10 in vertikaler Richtung Ri wie auch in horizontaler Richtung R2 bewegbar. Durch das Bewegen des Panzerungselements 2 gegenüber dem Objekt 10 ergibt sich auch eine Relativbewegung ge- genüber dem auftreffenden Laserstrahl, weshalb dieser nicht über längere Zeiträume auf ein und denselben Punkt trifft, womit der lokale Energieeintrag deutlich reduziert wird, so dass Zerstörungen des Panzerungselements 2 nicht zu befürchten stehen. Während die Darstellung in Fig. 13 zwei Bewegungsrichtungen des Panzerungselements 2 in einer Fläche parallel zu der zu schützenden Fläche 12 des Objekts 10 zeigt, ist es auch denkbar, das Panzerungselement 2 zusätzlich oder alternativ auch quer zur Richtung der zu schützenden Fläche 12 zu bewegen. Durch eine solche Bewegung wird das Panzerungselement 2 in Richtung des auftreffenden Laserstrahls bewegt. Üblicherweise wird der von der Laserwaffe ausgehende Laserstrahl direkt in die Fläche des Objekts 10 hinein fokussiert, da die Intensität der Laserstrahlung im Fokus am größten ist. Durch eine Bewegung des Panzerungselements 2 quer zur zu schützenden Fläche 12 des Objekts 10 kann das Panzerungselement 2 aus dieser Fokuslage heraus bewegt werden, wodurch die Intensität der Laserstrahlung in deren Einstrahlpunkt gesenkt wird. Auch hierdurch lässt sich die Gefahr einer Zerstörung des Panzerungselements 2 durch die auftreffende Laserstrahlung verringern. Wie die Darstellung in Fig. 16 zeigt, können die Bewegungen des Panzerungselements 2 über einen Antrieb M initiiert werden. Bei dem Antrieb M kann es sich um einen motorischen Antrieb, wie beispielsweise einen Elektro-, Hydraulik- oder Pneumatikmotor handeln. Über den Antrieb M kann das Panzerungs- element 2 definiert in Bewegung versetzt werden, beispielsweise über eine Art Exzentergetriebe oder ähnliche Vorrichtungen. Da es nicht erforderlich ist, das Panzerungselement 2 ständig in Bewegung zu halten, ist zudem eine Sensorik S zur Erkennung der auf treffenden Laserstrahlung vorgesehen. Hierbei kann es sich um lichtempfindliche Sensoren handeln, welche die auftreffende Laser- Strahlung erkennen. Nach Erkennen der Laserstrahlung kann dann der Antrieb M angesteuert und das Panzerungselement 2 in Bewegung versetzt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann das Panzerungselement 2 auch federnd aufge- hängt sein, wie dies in Fig. 17 dargestellt ist. Zu erkennen ist, dass das Panzerungselement 2 über eine Feder 24 an das zu schützende Objekt 10 angekoppelt ist. Eine derartig federnde Aufhängung bietet sich insbesondere bei mobilen Objekten 10 und insbesondere bei militärischen Landfahrzeugen an. Aufgrund der im Fahrbetrieb auftretenden Kräfte wird das Panzerungselement 2 bei diesen durch Auslenken der Feder 24 ständig in Bewegung gehalten. Vorteil dieser Aufhängung über Federn 24 ist zudem, dass die Bewegung rein sto- chastisch erfolgt, so dass ein Nachführen der Laserstrahlung entsprechend der Bewegungen des Panzerungselements 2 nicht möglich ist.
Zur Vermeidung einer Zielnachführung der Laserstrahlung ist gemäß der Darstellungen in den Fig. 14 und 15 zudem ein Sichtschutz 23 vorgesehen, auf welchen nachfolgend im Einzelnen eingegangen werden wird. Wie die Darstellung in Fig. 14 zunächst erkennen lässt, befindet sich der Sichtschutz 23 auf der Bedrohungsseite der Panzerungselemente 2 der Laserpanzerung 1 und deckt diese zu deren Bedrohungsseite zumindest teilweise ab. Die Panzerungselemente 2 befinden sich in einem Zwischenbereich zwischen dem gegenüber dem Objekt 10 fest stehend angeordneten Sichtschutz 23 und dem Objekt 10. Es ergibt sich eine Art Spalt, in welchem die Panzerungselemente 2 bewegt werden können. Zweck des Sichtschutzes 23 ist es, die Bewegungen der Panzerungselemente 2 für den Angreifer unsichtbar zu machen. Gemäß der Ausgestaltung in Fig. 14 ist der Sichtschutz 3 so ausgebildet, dass dieser die Kanten 2.4 der Panzerungselemente 2 derart überdeckt, dass diese im Sichtschatten des Sichtschutzes 23 liegen, vgl. auch die Darstellung in Fig. 2. Die Überdeckung der Kanten 2.4 des Panzerungselements 2 ist dabei derart gewählt, dass diese selbst bei maximaler Bewegung des Panzerungsele- ments 2 nicht aus dem Sichtschatten des Sichtschutzes 23 heraustreten. Für den Angreifer ist die Bewegung des ansonsten flächigen Panzerungselements 2 daher nicht zu erkennen und es ist jedenfalls nicht ohne weiteres möglich, den Laserstrahl diesen Bewegungen nachzuführen. Eine alternative Ausgestaltung des Sichtschutzes 23 ist in Fig. 15 dargestellt. Während der Sichtschutz 23 in den Fig. 13 und 14 jeweils nur die Kanten des Panzerungselements 2 überdeckt und ansonsten Öffnungen zum Durchtritt der Laserstrahlung aufweist, überdeckt der Sichtschutz 23 gemäß Fig. 15 die Panzerungselemente 2 vollflächig. Die Panzerungselemente 2 sind bei dieser An- Ordnung kachelartig über das Objekt verteilt angeordnet und liegen vollständig im Sichtschatten des Sichtschutzes 23. Der Sichtschutz 23 ist bei dieser Ausgestaltung in einem schmalbandigen Wellenlängenbereich, beispielsweise im Wellenlängenbereich von 1064 nm optisch transparent gehalten. Der optisch transparente Wellenlängenbereich ist an die Wellenlänge der erwarteten La- serwaffe angepasst, in Fortführung des obigen Wellenlängenbeispiels an einen Nd:YAG-Laser. Der hierdurch erreichte Effekt ist der folgende:
Da der Sichtschutz 23 für den auftreffenden Laserstrahl optisch transparent ist, tritt dieser quasi ungehindert durch den Sichtschutz 23 hindurch und trifft auf das Panzerungselement 2, welches sich gegenüber dem Objekt 10 bewegt. Die Bewegungen des Panzerungselements 2 sind für den Angreifer jedoch nicht sichtbar, da die Wellenlänge der Laserstrahlung häufig außerhalb des für das menschliche Auge sichtbaren Bereichs liegt oder aufgrund der Schmalbandig- kejt der optischen Transparenz des Sichtschutzes 23 für den Angreifer zumindest nur schwer zu erkennen. Dem Angreifer bietet sich daher ein Bild, bei welchem der Laserstrahl quasi in dem Sichtschutz 23 verschwindet ohne hier eine nennenswerte Wirkung hervorzurufen. Denn selbst bei Zerstörung eines der Panzerungselemente 2 wäre dies aufgrund des Sichtschutzes 23 für den Angreifer nicht erkennbar.
Eine im Hinblick auf deren Schutzwirkung verbesserte Ausgestaltung zeigt schließlich die Darstellung in Fig. 18. Bei dieser sind die Panzerungselemente 2 in mehreren Lagen Li, L2 angeordnet, wodurch sich eine redundante Anord- nung derart ergibt, dass bei Ausfall eines der Panzerungselemente 2 einer äußeren Lage L2 die Laserstrahlung in einem nächsten Schritt auf eine weiter Innen liegende Lage trifft. Die Bewegungen der Panzerungselemente 2 sind in den Lagen Li, L2 vorteilhafter Weise unterschiedlich ausgerichtet. Bezugszeichen:
1 Laserpanzerung
2 Panzerungselement
2.1 Aufnahme
2.2 Einlass
2.3 Auslass
2.4 Kante
3 Optischer Wirkkörper, Reflexionskörper 3.1 Oberfläche
4 Optischer Wirkkörper, Brechungskörper
5 Optischer Wirkkörper, Beugungskörper 5.1 Beugungsspalt
10 Objekt
11 Kühlfluid
12 Fläche
13 Kühlsystem
14 Kühlkreislauf
15 Sprühvorrichtung
16 Kammer
17 Opferplatte Ri Richtung
R2 Richtung
L2 Lage
M Antrieb Sensorik Pumpe

Claims

Patentansprüche:
Laserpanzerung zum Schutz eines Objekts (10), insbesondere eines Fahrzeugs, gegen Laserwaffen mit einem an dem Objekt (10) anordba- ren Panzerungselement (2),
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass das Panzerungselement (2) eine Vielzahl optischer Wirkkörper (3, 4, 5) zur Beeinträchtigung der eingestrahlten Laserstrahlung aufweist.
Laserpanzerung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkkörper (3) zum Reflektieren der Laserstrahlung als Reflexionskörper (3) ausgebildet sind.
Laserpanzerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionskörper (3) eine reflektierende Oberfläche (3.1 ), insbesondere eine Spiegelfläche, aufweisen.
Laserpanzerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkkörper (4) zum Brechen der Laserstrahlung als Brechungskörper (4) ausgebildet sind.
Laserpanzerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Brechungskörper (4) aus einem optisch transparenten Material bestehen.
Laserpanzerung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Brechungskörper (4) eine gekrümmte Fläche zum Aufweiten der Laserstrahlung aufweisen. Laserpanzerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkkörper (5) zum Beugung der Laserstrahlung als Beugungskörper (5) ausgebildet sind.
Laserpanzerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beugungskörper (5) Beugungsspalte (5.1 ) aufweisen.
Laserpanzerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Wirkrichtung der Laserstrahlung mehrere Wirkkörper (3, 4, 5) hintereinander angeordnet sind.
Laserpanzerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkkörper (3, 4, 5) als loses Schüttgut innerhalb einer gehäuseartigen Aufnahme (2.1 ) des Panzerungselements (2) angeordnet sind.
Laserpanzerung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (2.1 ) zumindest bedrohungsseitig im Wellenlängenbereich der Laserwaffen optisch transparent ausgebildet ist.
Laserpanzerung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkkörper (3, 4, 5) nach Art eines Schutzvorhangs (2.2) angeordnet sind.
Laserpanzerung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkkörper (3, 4, 5) in ein Trägermaterial eingebettet sind, welches auf die Bedrohungsseite des Panzerungselements (2) aufbringbar ist.
Laserpanzerung einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkkörper (3, 4, 5) mehrere gegeneinander abgewinkelt verlaufende Flächen aufweisen. Laserpanzerung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkkörper (3, 4) kugelförmig sind.
Laserpanzerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlsystem (13) zum Ableiten von durch die Laserstrahlung eingebrachter Wärme vorgesehen ist und /oder dass das Panzerungselement (2) gegenüber dem Objekt (10) bewegbar angeordnet ist.
Verfahren zum Schutz eines Objekts (10), insbesondere eines Fahrzeugs, vor Laserwaffen mit einer ein Panzerungselement (2) aufweisenden Laserpanzerung (1),
dadurch gekennzeichnet,
dass die eingestrahlte Laserstrahlung durch eine Vielzahl optischer Wirkkörper (3, 4, 5) beeinträchtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserpanzerung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 ausgebildet ist.
19. Fahrzeug, insbesondere militärisches Fahrzeug, gekennzeichnet durch eine Laserpanzerung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16.
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