EP3882562B1

EP3882562B1 - Laserwaffensystem

Info

Publication number: EP3882562B1
Application number: EP21160425.1A
Authority: EP
Inventors: Stefan Stalder; Urs Leuthold; Moritz Vischer; Klaus Ludewigt; Thomas Baumgärtel; Markus Jung
Original assignee: Rheinmetall Air Defence AG
Current assignee: Rheinmetall Air Defence AG
Priority date: 2020-03-19
Filing date: 2021-03-03
Publication date: 2023-02-22
Anticipated expiration: 2041-03-03
Also published as: DK3882562T3; EP3882562A1; DE102020107650A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Laserwaffensystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
Ein Laserwaffensystem ist z.B. in der DE10 2018 100 891 A1 gezeigt. Mittels einer Plattform wird das Laserwaffensystem auf Gebäuden, Fahrzeugen, Schiffen oder Flugzeugen positioniert. In einem auf der Plattform angeordneten Gehäuse ist eine Laserquelle angeordnet. Für Laserwaffensysteme werden Hochenergielaser verwendet. Bekannte Laserquellen sind z.B. Gaslaser, Festkörperlaser, Diodenlaser oder Faserlaser. Das Gehäuse schützt die Laserquelle und weitere Bauteile vor äußeren Einflüssen, welche dazu in seinem Inneren angeordnet sind. Die von der Laserquelle erzeugten Laserstrahlen werden von einem Strahlführungssystem zu und durch eine Richteinheit gelenkt, durch welche die Laserstrahlen das Laserwaffensystem wieder verlassen. Das Strahlführungssystem weist verschiedene optische Vorrichtungen wie Linsen und Spiegel auf, welche ebenfalls zum Schutz vor äußeren Einflüssen in dem Gehäuse angeordnet sind. Die Richteinheit dient dazu, die Laserstrahlen auf das zu neutralisierende Ziel zu richten. Die Richteinheit ist beweglich an dem Gehäuse angeordnet, um das Ziel anvisieren zu können. Die Laserstrahlen verlassen die Richteinheit durch ein Abschlussfenster. Dieses Abschlussfenster lässt den Laserstrahl nach außen passieren und verhindert, dass Fremdkörper und Verschmutzungen in das Innere der Richteinheit und somit auch des Gehäuses eindringen können. Solche Fremdkörper oder Verschmutzungen können die Funktion des Waffensystems beeinträchtigen.
Das Abschlussfenster ist als durchsichtige Scheibe oder Linse ausgeführt und ist im Einsatz äußeren Einflüssen ausgesetzt. Dies können z.B. Verschmutzungen oder mechanische Beschädigungen sein. Solche mechanischen Beschädigungen werden bei mobiler Anwendung durch Äste, Büsche oder andere Umwelteinflüsse ausgelöst. Verschmutzungen und mechanische Beschädigungen führen zu einer Verringerung der Austrittsleistung und zu Ungenauigkeiten bei der Ausrichtung des Laserstrahls.
Darüber hinaus ist es bei den bekannten Laserwaffensystemen denkbar, dass bei einer Fehlfunktion bzw. einem Defekt der Laserstrahl ungewollt die Richteinheit verlässt. Dabei können Personen oder Gegenstände ohne Absicht verletzt bzw. beschädigt werden.
Es ist somit die Aufgabe der Erfindung Personen und Gegenstände vor Laserstrahlen zu schützen, welche aufgrund einer Fehlfunktion das Laserwaffensystem unkontrolliert verlassen. Gattungsbildende Laserwaffensysteme sind aus der EP 2 527 779 A2 und EP 2527780 A2 bekannt. Diese Laserwaffensysteme umfasst eine Richteinheit in Form einer Kuppelplattform mit einem Kugelstumpf, der eine im Wesentlichen flache Seite und eine im Wesentlichen kugelförmige Seite aufweist, wobei die Kuppelplattform zum Ausfahren der kugelförmigen Seite drehbar ist, wobei die im Wesentlichen flache Seite der Kuppelplattform an die Form einer Fahrzeugoberfläche angepasst ist, wenn sich die Kuppelplattform in einer verstauten Stellung befindet. In der verstauten Position ist eine Austrittsöffnung des Laserstrahls auf einen inneren Gehäuseteil des Fahrzeugs gerichtet.
Diese Aufgabe wird durch ein Laserwaffensystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei die Richteinheit in einer Parkposition anordenbar ist, in welcher die Austrittsöffnung auf ein unterhalb der Richteinheit angeordnetes Schild ausgerichtet ist. Erfindungsgemäß dichtet in der Parkposition eine kragenförmige Membran den Spalt zwischen der Richteinheit und dem Schild ab, wobei die Membran die Austrittsöffnung komplett umschließt.
Wenn das Laserwaffensystem nicht im Einsatz ist, wird die Richteinheit in die Parkposition gefahren und sollte das Laserwaffensystem dann unerwünscht auslösen, besteht keine Gefahr, dass Schäden bei Personen oder Gegenständen entstehen. Der Bereich zwischen der Richteinheit und dem Schild ist dabei so klein ausgeführt, dass kein Platz zum Eindringen für Personen oder nennenswert große Gegenstände in den Bereich ist und ferner die Gefahr eines seitlichen Entweichens des Laserstrahles minimiert ist. Zusätzlich wird die Austrittsöffnung in der Parkposition vor äußeren Einflüssen geschützt. Äste, Büsche oder Regen können die Austrittsöffnung kaum bzw. gar nicht erreichen.
Potentielle Ziele des Laserwaffensystems sind nicht unterhalb der Richteinheit angeordnet. Der Schild führt somit nicht zu einer Einschränkung eines Aktionsbereiches des Laserwaffensystems. Es können wie gewünscht alle potentiellen Ziele anvisiert und neutralisiert werden.
Ein solcher Schutzmechanismus ist konstruktiv besonders einfach umsetzbar, da die entsprechenden Mechaniken zur Bewegung der Richteinheit auch für den regulären Einsatz das Laserwaffensystem notwendig sind. Hier dienen sie dazu, das Laserwaffensystem auf ein Ziel auszurichten. Es sind also keine zusätzlichen Bauteile notwendig, um die Richteinheit in die Parkposition zu führen.
In der WO 97/11400 A1 ist ein Teleskop zur Himmelsbeobachtung offenbart, welches in eine Verschlussposition führbar ist. Solche Teleskope dienen lediglich der Messung von optischen Strahlen aber keinesfalls zu deren Emittierung, wie das bei einem Laserwaffensystem der Fall ist. Weiterhin handelt es sich bei solchen Teleskopen im Allgemeinen um stationäre Einrichtungen, welche gar nicht oder nur mit großem Aufwand an einen anderen Ort gebracht werden können. Das erfindungsgemäße Laserwaffensystem soll auch auf Fahrzeugen, Schiffen oder Flugzeugen mobil zum Einsatz kommen.
Bevorzugterweise ist innerhalb der Austrittsöffnung ein Glaskörper angeordnet. Solch ein Glaskörper ist zum Beispiel als durchsichtige Scheibe oder Linse ausgeführt. Als Material sind alle solchen Materialien denkbar, welche die von dem Laserwaffensystem zu emittierenden Laserstrahlen passieren lassen. Die Scheibe oder Linse schützt das Innere des Laserwaffensystems vor Verschmutzungen und Beschädigungen. Im Inneren der Richteinheit bzw. des Gehäuses wären solche Verschmutzungen besonders schwierig zu entfernen. Weiterhin ist der Glaskörper robuster gegenüber mechanischen Störquellen ausführbar, als die innerhalb des Laserwaffensystems angeordneten Bauteile.
Vorteilhafterweise ist eine Oberfläche des Schildes derart an eine Oberfläche der Richteinheit angepasst, dass sich in der Parkposition zwischen der Richteinheit und dem Schild ein Spalt konstanter Höhe ausbildet. Neben einer weiteren Verbesserung des Schutzes von Personen und Gegenständen vor dem Laserwaffensystem, wird durch dieses Merkmal insbesondere der Schutz der Austrittsöffnung bzw. des Glaskörpers vor äußeren Störfaktoren verbessert. Diese Störfaktoren müssen zunächst den Spalt passieren. Einer Vielzahl von Störfaktoren ist dies nicht möglich und sie prallen am Schild oder einer Schutzhülle der Richteinheit ab, ohne Schaden an dem Laserwaffensystem und insbesondere dem Glaskörper zu verursachen. Ein Spalt konstanter Höhe ist besonders gut für den Einsatz einer Dichtung geeignet.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die der Richteinheit zugewandte Oberfläche des Schildes konkav ausgeführt. So ist die Richteinheit in die Parkposition schwenkbar ohne mit dem Schild zu kollidieren. Die Schwenkbewegung erfolgt z.B. durch Rotation um eine feststehende Achse. Trotz dieser Rotationsbewegung ist ein konstanter Spalt zwischen Schild und Richteinheit ausbildbar. Die Richteinheit wird üblicherweise zum Zielen ebenfalls rotatorisch bewegt. Es ist also keine zusätzliche Mechanik notwendig, um die Richteinheit in die Parkposition zu führen. Die Mechaniken zur Rotationsbewegung sind besonders einfach ausführbar und führen trotzdem zu einer hohen Zielgenauigkeit.
Bevorzugterweise weist der Schild eine Opferscheibe zur Aufnahme der Energie des Laserstrahls auf. In der Parkposition des Laserwaffensystems kann der Laserstrahl auf die Opferscheibe auftreffen. Diese ist derart konstruiert, dass sie dem Laserstrahl möglichst lange standhält. Sie nimmt dabei die Energie des Laserstrahls auf und wandelt diese in andere Energieformen wie zum Beispiel Wärme um. Dies funktioniert eine gewisse Zeit, ohne dass weitere Bauteile außer der Opferscheibe beeinträchtigt werden. Diese Zeit dient dazu, Fehler an dem Laserwaffensystem zu beheben und insbesondere die Emittierung des Laserstrahls zu stoppen. Materialien, die in einer Opferplatte zum Einsatz kommen können, sind z.B. in EP 2 164 709 B1 gezeigt. Hier sind kohlenstoffbasierte Materialien offenbart, mittels welcher die Energie von Laserstrahlen in Wärme umwandelbar ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Opferscheibe mittels einer Wasserkühlung kühlbar. Mittels der Wasserkühlung ist die in der Opferplatte generierte Wärme abführbar. So kann die Opferplatte der Bestrahlung des Laserstrahls länger standhalten und es bleibt mehr Zeit, um einen Fehler in dem Laserwaffensystem zu beheben und den Laserstrahl abzuschalten. Eine solche Opferplatte inklusive einer Kühlung ist z.B. in der DE 10 2013 107 365 B4 gezeigt und dient hier dazu, ein gepanzertes Fahrzeug vor Laserbeschuss zu schützen. Die in der DE 10 2013 107 365 B4 gezeigte Opferplatte eines gepanzerten Fahrzeuges ist mit entsprechenden Anpassungen in dem Schild des Laserwaffensystems einsetzbar.
Erfindungsgemäß dichtet in der Parkposition eine kragenförmige Membran den Spalt zwischen der Richteinheit und dem Schild ab, wobei die Membran die Austrittsöffnung komplett umschließt. Diese Membran dient der Abdichtung des Spaltes zwischen der Richteinheit und dem Schild. Durch einen Spalt sind noch bestimmte Anteile des Laserstrahls in die Umgebung abstrahlbar. Dies ist aus den bereits genannten Sicherheitsaspekten nicht erwünscht. Mittels der Membran wird der Anteil an austretender Laserstrahlung weiter verringert. Außerdem werden auch kleine Partikel wie z.B. Staub effektiver daran gehindert, das Laserwaffensystem an relevanten Stellen zu verschmutzen. Die kragenförmige Membran kann als Schlauch bzw. als Schlauchring ausgeführt sein. Im Schild ist eine Druckluftzufuhr angeordnet, mittels welcher der zur Umgebung erhöhte Druck innerhalb der schlauchförmigen Membran erzeugt wird.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Glaskörper, dem Schild und der kragenförmigen Membran ein Hohlraum ausgebildet, wobei dieser Hohlraum mit einem Überdruck beaufschlagbar ist. Dies führt zu einer weiteren Verbesserung der Abdichtung des Spaltes zwischen der Richteinheit und dem Schild. Durch den Überdruck wird die Membran an die Dichtflächen gepresst, was zu der besagten Verbesserung der Abdichtung führt. Der Überdruck sorgt ebenfalls dafür, dass Staub nicht in den Hohlraum eindringen kann, da durch Leckagestellen aufgrund des Überdrucks nichts in den Hohlraum eindringen kann. Die Dichtflächen entstehen zwischen der Membran und dem Schild und zwischen der Membran und der Richteinheit.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Laserwaffensystem eine Reinigungseinheit auf, wobei die Richteinheit in einer Reinigungsposition anordenbar ist, in welcher der Glaskörper mittels der Reinigungseinheit säuberbar ist. In der Reinigungsposition sind keine Hindernisse zwischen dem Glaskörper und der Reinigungseinheit angeordnet, so dass eine problemlose Reinigung möglich ist. Insbesondere der Schild steht einer Reinigung des Glaskörpers in der Reinigungsposition nicht im Wege. Der Glaskörper kann in der Reinigungsposition der Richteinheit an einer jeden Seite neben dem Schild angeordnet sein. Eine Reinigung kann notwendig sein, da der Glaskörper in einer Gefechtsposition relativ ungeschützt gegenüber äußeren Einflüssen ist. Insbesondere Staub der durch die Luft fliegt, lagert sich auf dem Glaskörper ab. Unter Umständen wird der Staub durch das Fahrzeug selbst aufgewirbelt, auf welchem das Laserwaffensystem befestigt sein könnte. Durch die Reinigung ist das Laserwaffensystem im Anschluss wieder voll einsatzfähig.
Bevorzugterweise sind die Parkposition und die Reinigungsposition der Richteinheit angrenzend zueinander angeordnet. Wie oben bereits festgestellt wurde, sind potentielle Ziele des Laserwaffensystems nicht unterhalb der Richteinheit angeordnet. Der Bereich, in welchem keine potentiellen Ziele sind, beschränkt nicht nur auf den Bereich, auf welchen die Richteinheit in der Parkposition ausgerichtet ist, sondern er erstreckt sich über einen größeren Bereich. Da die Parkposition zentral in diesem Bereich keiner potentiellen Ziele angeordnet ist, ist durch eine angrenzend an die Parkposition angeordnete Reinigungsposition sichergestellt, dass auch aufgrund dieser Reinigungsposition der Aktionsbereich des Laserwaffensystems nicht eingeschränkt wird. Es können weiterhin wie gewünscht alle potentiellen Ziele anvisiert und neutralisiert werden.
Üblicherweise ist das Gehäuse des Laserwaffensystems auf einer feststehenden Plattform angeordnet. Aufgrund der benachbarten Anordnung von Reinigungsposition und Parkposition ist es möglich, die Reinigungseinheit auf der feststehenden Plattform und nicht an der beweglichen Richteinheit anzuordnen. Dies vereinfacht die Versorgung der Reinigungseinheit mit notwendigen Betriebsstoffen wie z.B. Strom oder Wasser. Weiterhin kann die Richteinheit besonders leicht ausgeführt werden, da die Reinigungseinheit nicht an ihr angeordnet ist. Das verbessert die Zielgenauigkeit und Schnelligkeit, mit welcher ein Ziel anvisierbar ist.
Vorteilhafterweise weist die Reinigungseinheit eine Düse auf, mittels welcher ein Fluidstrahl bestehend aus einem Reinigungsfluid auf den Glaskörper richtbar ist. Mittels des Fluidstrahls ist eine besonders schnelle und gründliche Reinigung des Glaskörpers umsetzbar. Weiterhin sind notwendige Bauteile kostengünstig zu beschaffen. Die Reinigung erfolgt besonders schonend ohne Kratzer auf der Scheibe oder Linse zu hinterlassen, wie das bei einer mechanischen Reinigung der Fall wäre.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Düse an einer Teleskopmechanik angeordnet, mittels welcher der Abstand zwischen der Düse und dem Glaskörper veränderbar ist. Mittels der Teleskopmechanik kann die Düse nah an die zu reinigende durchsichtige Scheibe oder Linse gebracht werden. Mit geringerem Fluiddruck ist somit das gewünschte Reinigungsergebnis erreichbar. Weiterhin ist die Gefahr, dass Reinigungsfluid an der zu reinigenden Fläche vorbeiströmt deutlich geringer. Um die Bewegungsfreiheit des Gehäuses und der Richteinheit nicht einzuschränken, wird die Teleskopmechanik nach einer Reinigung der Scheibe oder Linse wieder eingefahren. Eine ähnliche Teleskopmechanik ist aus der DE 3518685 C1 bekannt. Hier dient sie dazu, eine Düse zur Reinigung eines Autoscheinwerfers in eine Reinigungsposition zu bringen. Diese Reinigungsposition bei der Vorrichtung aus der DE 3518685 C1 ist weiter von dem Autoscheinwerfer entfernt als eine Ruheposition, aber erst in der Reinigungsposition ist ein Fluidstrahl auf den Scheinwerfer richtbar. Die Teleskopmechanik wird durch den Druck des Reinigungsfluides bis zu einem Anschlag ausgefahren und im Folgenden wird durch den Fluiddruck ein Ventil geöffnet und das Reinigungsfluid wird auf den Scheinwerfer gesprüht. Mittels einer Feder wird nach der Reinigung und bei einem Druckabfall die Teleskopmechanik zurückgeführt.
Vorteilhafterweise ist die Düse als Fächerdüse ausgeführt ist. Bei Fächerdüsen wird der Fluidstrahl aus mehreren Einzelstrahlen gebildet. Die Fächerdüse weist zur Erzeugung dieser Einzelstrahlen mehrere in einer Reihe angeordnete Düsenöffnungen auf. Mittels Fächerdüsen ist eine große Fläche in kurzer Zeit reinigbar. Die Zeit, welche zur Reinigung der Scheibe oder Linse benötigt wird ist somit geringer als mit einfachen Düsen. Trotzdem bleibt der Druck, mittels welchem die Düse betrieben werden muss in einem akzeptablen Bereich.
Besonders bevorzugt ist das Reinigungsfluid als Flüssigkeit ausgebildet, wobei ein Ultraschallgenerator Teil der Reinigungseinheit ist, wobei mittels des Ultraschallgenerators die Flüssigkeit mit Ultraschall beaufschlagbar ist. Der eingebrachte Ultraschall verbessert das Reinigungsergebnis weiter. Die zusätzliche Ultraschallenergie wirkt insbesondere an den Schmutzpartikeln und löst diese von dem Glaskörper. In der DE 10 2014 100 674 A1 ist eine Reinigungsdüse in Kombination mit einem Ultraschallerzeuger offenbart. Der Einsatz erfolgt zur Reinigung verschiedener Oberflächen eines Automobils. Ein Teil der versprühten Flüssigkeit wird mittels eines Reflektors vor die Düse zurückgeführt um sicherzustellen, dass am dort positionierten Ultraschallgenerator genügend Flüssigkeit anliegt.
Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten, die Erfindung auszugestalten und weiterzubilden. Es darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden wird nun eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig.1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel des Laserwaffensystems in einer Parkposition in einer Seitenansicht,
Fig.2 schematisch das erste Ausführungsbeispiel des Laserwaffensystems in einer Reinigungsposition in einer Seitenansicht,
Fig.3 schematisch das erste Ausführungsbeispiel des Laserwaffensystems in einer Gefechtsposition in einer Seitenansicht,
Fig.4 schematisch das erste Ausführungsbeispiel des Laserwaffensystems in einer Gefechtsposition in einer Draufsicht,
Fig.5 schematisch ein Detail des ersten Ausführungsbeispiels des Laserwaffensystems in einer Parkposition in einer Seitenansicht,
Fig.6 schematisch ein Detail eines zweiten Ausführungsbeispiels des Laserwaffensystems in einer Parkposition in einer Seitenansicht und
Fig.7 schematisch eine Reinigungseinheit eines Laserwaffensystems in einer Seitenansicht

In Fig.1 ist schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel des Laserwaffensystems 1 in einer Parkposition 11 in einer Seitenansicht gezeigt. Mittels einer Plattform 2 ist das Laserwaffensystem 1 z. B. an einem Fahrzeug, einem Flugzeug, einem Schiff oder einem Gebäude anordenbar. Auf der Plattform 2 befindet sich ein Tisch 3. Dieser Tisch 3 ist kreisförmig ausgeführt und rotierbar auf der Plattform 2 angeordnet. Mittels dieser Rotation ist ein Azimutwinkel des Laserwaffensystems 1 einstellbar. Auf dem Tisch 3 befindet sich ein Gehäuse 4, in welchem unter anderem eine hier nicht gezeigte Laserquelle 5 angeordnet ist. In alternativer Ausgestaltung kann die Laserquelle unterhalb des Tisches angeordnet sein. Mittels dieser Laserquelle 5 ist ein Laserstrahl 10 erzeugbar. Bei Einsatz des Laserwaffensystems 1 verlässt der Laserstrahl 10 das Laserwaffensystem 1 über eine Richteinheit 6. Dazu weist die Richteinheit 6 eine Austrittsöffnung 7 auf. Innerhalb dieser Austrittsöffnung 7 ist ein Glaskörper 8 angeordnet, welcher vom Laserstrahl 10 passierbar ist. In allen weiteren Bereichen wird eine Hülle der Richteinheit 6 aus einem anderen z.B. metallischen Werkstoff gebildet, welcher für den Laserstrahl 10 unpassierbar ist. Es ist auch denkbar die Richteinheit 6 ohne Glaskörper 8 auszuführen, dann bestünde aber die Möglichkeit, dass Verunreinigungen durch die Austrittsöffnung 7 in das Innere der Richteinheit 6 und des Gehäuses 4 gelangen. Der Glaskörper 8 wird durch eine durchsichtige Scheibe oder Linse gebildet. Als Material für die Scheibe oder Linse können neben Glas auch weitere Materialien zum Einsatz kommen, welche den Laserstrahl 10 passieren lassen.
In Fig.1 ist die Richteinheit 6 in der Parkposition 11 gezeigt. Normalerweise wird in dieser Parkposition 11 kein Laserstrahl 10 emittiert. Der gezeigte Laserstrahl 10 wird aufgrund einer Fehlfunktion nach unten abgestrahlt. Unterhalb der Richteinheit 6 befindet sich ein Schild 12, auf welches der fehlerhaft emittierte Laserstrahl 10 auftrifft. So ist sichergestellt, dass keine Personen oder Gegenstände in der Umgebung des Laserwaffensystems 1 von dem Laserstrahl 10 verletzt oder beschädigt werden. Zwischen der Richteinheit 6 und dem Schild 12 bildet sich ein lediglich kleiner Spalt 13 aus. Nur ein sehr geringer Anteil des Laserstrahls 10 bzw. seiner Reflexionen tritt aus diesem Spalt 13 aus. Dieser Anteil ist so gering, dass keine Gefahr für die besagten Personen oder Gegenstände besteht.
Mittels einer Rotation der Richteinheit 6 ist diese in die Parkposition 11, eine Reinigungsposition 19 oder eine Gefechtsposition 9 schwenkbar. Der Schild 12 ist derart ausgeführt bzw. angeordnet, dass die Richteinheit 6 dabei nicht mit dem Schild 12 kollidiert. Der Schild 12 ist konkav ausgeführt. Aufgrund der Rotationsbewegung der Richteinheit 6 und der konkaven Ausführung des Schildes 12 wird die Richteinheit 6 mit konstantem Abstand an dem Schild 12 vorbeigeführt, zum Beispiel wenn die Richteinheit 6 von der Gefechtsposition 9 in die Parkposition 11 geschwenkt wird. Die Richteinheit 6 weist auf der Seite, welche in der Parkposition 11 dem Schild 12 zugewandt ist, eine konvexe Kontur auf. Dies führt dazu, dass der sich zwischen Richteinheit 6 und Schild 12 ausbildende Spalt 13 eine konstante Höhe aufweist. Dieser Umstand führt zu einer weiteren Verminderung potentiell aus dem Spalt 13 austretender Laserstrahlung.
Der Schild 12 ist dafür ausgelegt, die Energie des Laserstrahls 10 zumindest für eine gewisse Zeit aufzunehmen, ohne Schaden zu nehmen. Diese Zeit dient dazu, den Fehler im Laserwaffensystem 1 zu beseitigen und die Laserquelle 5 abzuschalten. Um die Energie des Laserstrahls 10 aufnehmen zu können, weist der Schild 12 in dem Bereich, in welchem der Laserstrahl 10 auf dem Schild 12 auftrifft, eine Opferscheibe 14 auf. Die Opferscheibe 14 ist somit der Richteinheit 6 zugewandt. Die Opferscheibe 14 besteht aus einem besonders widerstandsfähigen Material in Bezug auf die Lasereinstrahlung. Weiterhin ist die Opferscheibe 14 gekühlt ausgeführt. Dazu weist das Laserwaffensystem 1 eine Wasserkühlung 15 auf, deren Kühlwendel durch die Opferscheibe 14 hindurchlaufen. So wird ein Großteil der Energie des Laserstrahls 10 abgeführt, so dass er zu keinem Schaden an der Opferscheibe 14 oder dem Schild 12 führt. Im Sinne der Erfindung sind auch andere Kühlmechanismen des Schildes 12 bzw. der Opferscheibe 14 denkbar, wie z.B. ein Besprühen mit Kühlflüssigkeit von außen oder von einer dem Laserstrahl 10 abgewandten Seite.
Eine Reinigungseinheit 20 weist einen mit Reinigungsfluid 23 gefüllten Fluidtank 24, sowie eine an einer Teleskopmechanik 22 befestigte Düse 21 auf. Näheres zur Funktion dieser Reinigungseinheit 20 wird im Anschluss mit Bezug zu Fig.2 beschrieben.
Fig.2 zeigt schematisch das erste Ausführungsbeispiel des Laserwaffensystems 1 in einer Reinigungsposition 19 in einer Seitenansicht. Es werden die gleichen Bezugszeichen wie zu Fig.1 verwendet. Da sich Fig.1 und Fig.2 in weiten Teilen gleichen, wird im Folgenden insbesondere auf die Unterschiede eingegangen.
Die Richteinheit 6 befindet sich in der Reinigungsposition 19, welche angrenzend zur Parkposition 11 angeordnet ist und welche dadurch charakterisiert ist, dass der Glaskörper 8 zur Düse 21 hin nicht von dem Schild 12 oder weiteren Bauteilen verdeckt wird. Ein Fluidstrahl 25 aus Reinigungsfluid 23 wird von der Düse 21 auf den Glaskörper 8 gesprüht, wodurch dieser gereinigt wird. Das Reinigungsfluid 23 wird mittels des Fluidtanks 24 bereitgestellt und mittels hier nicht gezeigter Leitungen und Fördereinrichtungen der Düse 21 unter Druck zugeführt. Der Fluidtank 24, die Teleskopmechanik 22 und somit auch die Düse 21 sind an der feststehenden Plattform 2 angeordnet. Dies ermöglicht eine sehr einfache Verbindung dieser Elemente, da die dazu verwendeten Rohrleitungen oder Schläuche nicht den Drehbewegungen des Tisches 3 oder der Richteinheit 6 ausgesetzt sind, wie das bei einer Anordnung der Düse 21 an der Richteinheit 6 neben dem Glaskörper 8 der Fall wäre.
Die Teleskopmechanik 22 ist in dieser Reinigungsposition 19 ausgefahren, so dass die Düse 21 nahe des Glaskörpers 8 positioniert ist. Das vereinfacht die Reinigung enorm. Es ist weniger Druck nötig, um den Fluidstrahl 25 von der Düse 21 bis zum Glaskörper 8 zu befördern und des Weiteren ist weniger Aufwand notwendig um sicherzustellen, dass der Fluidstrahl 25 den Glaskörper 8 trifft und nicht an ihm vorbeiströmt. In dieser ausgefahrenen Position steht die Teleskopmechanik 22 aber dem Schild 12 bei einer Drehung des Tisches 3 im Wege. Deswegen wird die Teleskopmechanik 22 nach dem Reinigungsvorgang wieder eingefahren und eine Drehung des Tisches 3 zum Anvisieren eines Zieles ist problemlos möglich.
Für eine bedarfsorientierte Reinigung ist optional zumindest ein Sensor Teil des Laserwaffensystems 1, mittels welchem der Zustand des Glaskörpers 8 überwacht wird. Wird mittels dieses Sensors eine Verschmutzung des Glaskörpers 8 detektiert, so wird im Anschluss mittels einer Steuereinrichtung der Reinigungsvorgang eingeleitet. Das garantiert ein jederzeit voll einsatzfähiges Laserwaffensystem 1 ohne unnötigerweise Reinigungsfluid 23 zu verbrauchen.
Eine ähnliche Ansteuerung einer Düse ist aus der DE 10 2011 121 312 A1 bekannt. Düse und Steuereinrichtung sind hier Teil einer Scheinwerferreinigungsanlage. Es wird mittels eines Lichtsensors geprüft, ob das vom Scheinwerfer ausgestrahlte Licht die richtige Lichtstärke aufweist. Ist sie zu gering, wird von einer Verschmutzung des Scheinwerfers ausgegangen und eine Reinigung des Scheinwerfers wird mittels der Steuereinrichtung initiiert. Mit entsprechenden Anpassungen ist ein solches System auch in dem hier beschriebenen Laserwaffensystem 1 einsetzbar.
Als Reinigungsfluid 23 kommt vorzugsweise eine Flüssigkeit wie Wasser oder Alkohole zum Einsatz. Alkohole haben den Vorteil, dass sie nach der Reinigung verdunsten. Unter Umständen wird das Wasser mit Zusatzstoffen versetzt, welche die Reinigungswirkung verbessern. Es können alternativ aber auch Druckluft oder Gase zum Einsatz kommen.
In Fig.3 ist schematisch das erste Ausführungsbeispiel des Laserwaffensystems 1 in einer Gefechtsposition 9 in einer Seitenansicht gezeigt. Es werden die gleichen Bezugszeichen wie zu den vorangehenden Figuren verwendet. Da sich Fig.3 und die vorangehenden Figuren in weiten Teilen gleichen, wird im Folgenden insbesondere auf die Unterschiede eingegangen.
Die Richteinheit 6 ist mit ihrer Austrittsöffnung 7 schräg nach oben ausgerichtet, so dass der Laserstrahl 10 die Richteinheit 6 in dieser Richtung verlässt, um ein dort angeordnetes Ziel zu neutralisieren. Der Tisch 3 ist zu seiner Mittelachse (nicht dargestellt) rotierbar gehalten. Diese Mittelachse verläuft in der hier dargestellten Fig. 3 vertikal. Senkrecht dazu und senkrecht zur Blattebene verläuft die Rotationsachse der Richteinheit 6. Aufgrund dieser zwei Rotationsachsen ist der Laserstrahl 10 in jede beliebige Richtung führbar. In einer Gefechtssituation können so auch bewegliche Ziele mit diesem Laserwaffensystem 1 getroffen werden. Der Laserstrahl 10 wird mittels einer in dem Gehäuse 4 angeordneten Laserquelle 5 erzeugt. Mittels eines ebenfalls im Gehäuse 4 und der Richteinheit 6 angeordneten Strahlführungssystems (nicht näher dargestellt) wird der Laserstrahl 10 umgelenkt und so ausgerichtet, dass er die Richteinheit 6 wie gezeigt senkrecht zur Auslassöffnung 7 verlässt. Weiterhin dient das Strahlführungssystem dazu, den Laserstrahl 10 zu bündeln. Es ist auch denkbar mehrere Laserquellen 5 zu verwenden und diese mittels des Strahlführungssystems zu einem Laserstrahl 10 zusammenzuführen.
Fig.4 zeigt schematisch das erste Ausführungsbeispiel des Laserwaffensystems 1 in einer Gefechtsposition 9 in einer Draufsicht. Es werden die gleichen Bezugszeichen wie zu den vorangehenden Figuren verwendet. Da sich Fig.4 und die vorangehenden Figuren in weiten Teilen gleichen, wird im Folgenden insbesondere auf die Unterschiede eingegangen.
Hier ist gut zu erkennen, dass die Plattform 2 viereckig ausgeführt ist. Der Tisch 3 weist eine kreisförmige Außenkontur auf und ist um dessen Mittelpunkt rotierbar an der Plattform 2 gehalten. Auf dem Tisch 3 ist das Gehäuse 4 angeordnet und insbesondere mit üblichen Verfahren z.B. durch Verschweißung an dem Tisch 3 befestigt. Innerhalb des Gehäuses 4, geschützt vor äußeren Einflüssen, ist die Laserquelle 5 angeordnet. An einem stirnseitigen Ende des Gehäuses 4 ist der Schild 12 und die Richteinheit 6 angeordnet, wobei sich der Schild 12 unterhalb der Richteinheit 6 befindet. Die Richteinheit 6 befindet sich in der Gefechtsposition 9, welche dadurch charakterisiert ist, dass die Auslassöffnung 7 der Richteinheit 6 auf mögliche Ziele ausgerichtet ist. In der hier gezeigten Stellung ist die Richteinheit 6 genau senkrecht nach oben ausgerichtet. Die Auslassöffnung 7 ist kreisförmig ausgeführt und wird von dem Glaskörper 8 ausgefüllt. So können kein Schmutz oder Gegenstände in das innere der Richteinheit 6 und des Gehäuses 4 durch die Auslassöffnung 7 eindringen. Die Reinigungseinheit 20 mit einer Düse 21, einer Teleskopmechanik 22, einem Rohr 27, einer Pumpe 28 und einem Fluidtank 24 ist an der Plattform 2 neben dem Schild 12 angeordnet. Die Düse 21 ist nach oben in Richtung der Richteinheit 6 ausgerichtet.
Um die Reinigungsleistung zu steigern ist es denkbar, eine zweite Düse auf der anderen Seite des Schildes 12 auf der Plattform 2 anzuordnen. So wird eine zweite Reinigungsposition 19 der Richteinheit 6 geschaffen. Sie kann dann auf beiden Seiten neben dem Schild 12 gereinigt werden.
In Fig.5 ist schematisch ein Detail des ersten Ausführungsbeispiels des Laserwaffensystems 1 in einer Parkposition 11 in einer Seitenansicht gezeigt. Es werden die gleichen Bezugszeichen wie zu den vorangehenden Figuren verwendet. Da sich Fig.5 und die vorangehenden Figuren in weiten Teilen gleichen, wird im Folgenden insbesondere auf die Unterschiede eingegangen.
Zusätzlich ist hier eine kragenförmige Membran 16 zwischen dem Schild 12 und der Richteinheit 6 gezeigt. Diese kragenförmige Membran 16 dichtet zwischen diesen beiden Bauteilen ab, so dass ein Hohlraum 17 zwischen der kragenförmigen Membran 16, dem Schild 12 und der Richteinheit 6 entsteht. Die kragenförmige Membran 16 ist ringförmig ausgeführt und umschließt die Austrittsöffnung 7. Die kragenförmige Membran 16 selbst ist als Schlauch ausgeführt und liegt mit Dichtflächen an der Richteinheit 6 und dem Schild 12 an, wenn in einem Innenraum des Schlauches ein zur Umgebung erhöhter Druck anliegt. Im Schild 12 ist eine Druckluftzufuhr 18 angeordnet, mittels welcher der zur Umgebung erhöhte Druck innerhalb der schlauchförmigen Membran 16 erzeugt wird. Dieser Druck wird nur zur Verfügung gestellt, wenn sich die Richteinheit 6 in der Parkposition 11 befindet. Befindet sich die Richteinheit 6 in der Reinigungsposition 19 oder der Gefechtsposition 9, so fällt die schlauchförmige Membran 16 in sich zusammen. Dies ist vorteilhaft, da sie so der Richteinheit 6 nicht im Wege steht, wenn diese von der Reinigungsposition 19 oder der Gefechtsposition 9 in die Parkposition 11 geführt wird.
Durch diese Abdichtung wird sichergestellt, dass in der Parkposition 11 der Richteinheit 6 kein Anteil der Laserstrahlung des in dieser Position fehlerhaft ausgelösten Laserstrahls 10 in die Umgebung des Laserwaffensystems 1 abgestrahlt wird. Die Sicherheit von Personen oder Gegenständen, welche sich neben dem Laserwaffensystem 1 aufhalten bzw. welche dort angeordnet sind ist somit besonders hoch. Weiterhin werden auch kleine Staubpartikel davon abgehalten in den Hohlraum 17 einzudringen. Somit besteht keine Gefahr, dass sie sich in der Parkposition 11 auf dem Glaskörper 8 ablagern.
In Fig.6 ist schematisch ein Detail eines zweiten Ausführungsbeispiels des Laserwaffensystems 1 in einer Parkposition 11 in einer Seitenansicht gezeigt. Es werden die gleichen Bezugszeichen wie zu den vorangehenden Figuren verwendet. Da sich Fig.6 und die vorangehenden Figuren in weiten Teilen gleichen, wird im Folgenden insbesondere auf die Unterschiede eingegangen.
Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich in der Abdichtung zwischen Richteinheit 6 und dem Schild 12. Eine Druckluftzufuhr 18 mündet hier nicht in einen Innenraum der kragenförmigen Membran 16, sondern in den Hohlraum 17, welcher zwischen kragenförmiger Membran 16, Schild 12 und Richteinheit 6 ausgebildet ist. Die kragenförmige Membran 16 ist als Dichtlippe und einwandig ausgeführt. Die Kontur der Dichtlippe ist dabei so ausführt, dass aufgrund des zur Umgebung erhöhten Druckes im Hohlraum 17 die Dichtlippe sowohl gegen die Richteinheit 6 wie gegen den Schild 12 gepresst wird.
Fig.7 zeigt schematisch die Reinigungseinheit 20 eines Laserwaffensystems 1 in einer Seitenansicht. Die Reinigungseinheit 20 weist einen Fluidtank 24 gefüllt mit einem Reinigungsfluid 23, ein Rohr 27, eine Pumpe 28, eine Düse 21 und eine Teleskopmechanik 22 auf. Während eines hier gezeigten Reinigungsvorganges des Glaskörpers 8 wird mittels der Pumpe 28 das Reinigungsfluid 23 vom Fluidtank 24 durch das Rohr 27 zur Düse 21 hin befördert. Diese Düse 21 verlässt das Reinigungsfluid 23 in Form eines Fluidstrahls 25 in Richtung des Glaskörpers 8. Mittels der Teleskopmechanik 22 ist der Abstand zwischen Düse 21 und Glaskörper 8 veränderbar. Die Teleskopmechanik 22 ist hier in der ausgefahrenen Position mit kurzem Abstand zum Glaskörper 8 gezeigt. Nach dem Reinigungsvorgang wird die Teleskopmechanik 22 wieder eingefahren und die Düse 21 befindet sich in einem größeren Abstand zum Glaskörper 8.
Die Düse 21 ist an den Glaskörper 8 angepasst, d.h. der von der Düse 21 emittierte Fluidstrahl 25 reinigt die komplette, der Düse 21 zugewandte Seite der Oberfläche des Glaskörpers 8. Die Düse 21 könnte dazu z.B. als Fächerdüse ausgeführt sein. Weiterhin könnte die Düse 21 während des Reinigungsvorgangs rotieren, um eine größere Fläche zu erreichen.
Optional weist die Reinigungseinheit 20 einen Ultraschallgenerator 26 auf. Dieser Ultraschallgenerator 26 ist an der Düse 21 angeordnet und beaufschlagt das vorbeiströmende als Flüssigkeit ausgeführte Reinigungsfluid 23 mit Ultraschall. Bei Verwendung von Luft oder Gas wird kein Ultraschallgenerator 26 verwendet, da er dann keine positive Wirkung hat. In einer Flüssigkeit hingegen führt eingebrachte Ultraschallenergie zu einer gründlicheren und effektiveren Reinigung des Glaskörpers 8. In dem als Flüssigkeit ausgeprägten Reinigungsfluid 23 bilden sich auf Grund des Ultraschalls kleine Bläschen. Die Energie, welche durch eine Bewegung der Bläschen oder durch deren Zerplatzen entsteht, wird zusätzlich zur Strömungsenergie des Reinigungsfluids 23 dazu genutzt, um den Schmutz von dem Glaskörper 8 zu lösen.
Das erfindungsgemäße Laserwaffensystem 1 wird insbesondere zur Flug- und/oder Drohnenabwehr genutzt.

Bezugszeichenliste

1: Laserwaffensystem
2: Plattform
3: Tisch
4: Gehäuse
5: Laserquelle
6: Richteinheit
7: Austrittsöffnung
8: Glaskörper
9: Gefechtsposition
10: Laserstrahl
11: Parkposition
12: Schild
13: Spalt
14: Opferscheibe
15: Wasserkühlung
16: Membran
17: Hohlraum
18: Druckluftzufuhr
19: Reinigungsposition
20: Reinigungseinheit
21: Düse
22: Teleskopmechanik
23: Reinigungsfluid
24: Fluidtank
25: Fluidstrahl
26: Ultraschallgenerator
27: Rohr
28: Pumpe

Claims

Laserwaffensystem (1) mit einer Laserquelle (5), einer Richteinheit (6) und einem Schild (12), wobei die
Richteinheit (6) beweglich an einem Gehäuse (4) angeordnet ist, wobei mittels der Laserquelle (5) ein Laserstrahl (10) erzeugbar und mittels der Richteinheit (6) auf ein Ziel lenkbar ist, wobei die Richteinheit (6) eine Austrittsöffnung (7) aufweist, durch welche der Laserstrahl (10) aus der Richteinheit (6) austritt,

wobei

die Richteinheit (6) in einer Parkposition (11) anordenbar ist, in welcher die Austrittsöffnung (7) auf das unterhalb der Richteinheit (6) angeordnete Schild (12) ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Laserwaffensystem eine kragenförmige Membran (16) aufweist, wobei in der Parkposition (11) die Membran (16) den Spalt (13) zwischen der Richteinheit (6) und dem Schild (12) abdichtet, wobei die Membran (16) die Austrittsöffnung (7) komplett umschließt.
Laserwaffensystem (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
innerhalb der Austrittsöffnung (7) ein Glaskörper (8) angeordnet ist.
Laserwaffensystem (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Oberfläche des Schildes (12) derart an eine Oberfläche der Richteinheit (6) angepasst ist, dass sich in der Parkposition (11) zwischen der Richteinheit (6) und dem Schild (12) ein Spalt (13) konstanter Höhe ausbildet.
Laserwaffensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die der Richteinheit (6) zugewandte Oberfläche des Schildes (12) konkav ausgeführt ist.
Laserwaffensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schild (12) eine Opferscheibe (14) zur Aufnahme der Energie des Laserstrahls (10) aufweist.
Laserwaffensystem (1) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Opferscheibe (14) mittels einer Wasserkühlung (15) kühlbar ist.
Laserwaffensystem (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen dem Glaskörper (8), dem Schild (12) und der kragenförmigen Membran (16) ein Hohlraum (17) ausgebildet ist, wobei dieser Hohlraum (17) mit einem Überdruck beaufschlagbar ist.
Laserwaffensystem (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Laserwaffensystem (1) eine Reinigungseinheit (20) aufweist, wobei die Richteinheit (6) in einer Reinigungsposition (19) anordenbar ist, in welcher der Glaskörper (8) mittels der Reinigungseinheit (20) säuberbar ist.
Laserwaffensystem (1) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Parkposition (11) und die Reinigungsposition (19) der Richteinheit (6) angrenzend zueinander angeordnet sind.
Laserwaffensystem (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Reinigungseinheit (20) eine Düse (21) aufweist, mittels welcher ein Fluidstrahl (25) bestehend aus einem Reinigungsfluid (23) auf den Glaskörper (8) richtbar ist.
Laserwaffensystem (1) nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Düse (21) an einer Teleskopmechanik (22) angeordnet ist, mittels welcher der Abstand zwischen der Düse (21) und dem Glaskörper (8) veränderbar ist.
Laserwaffensystem (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Düse (21) als Fächerdüse ausgeführt ist.
Laserwaffensystem (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Reinigungsfluid (23) als Flüssigkeit ausgebildet ist, wobei ein Ultraschallgenerator (26) Teil der Reinigungseinheit (20) ist, wobei mittels des Ultraschallgenerators (26) die Flüssigkeit mit Ultraschall beaufschlagbar ist.