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Die Erfindung betrifft ein militärisches Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
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Es sind militärische Fahrzeuge mit einer Plattform z.B. einem Turm und mit einem Raketenwerfer bekannt, wobei die Plattform zur Ausrichtung des Raketenwerfers bewegbar, insbesondere in Azimutrichtung drehbar, mit dem Fahrzeug, insbesondere einer Fahrzeugwanne des Fahrzeuges, verbunden ist, und wobei der Raketenwerfer zur Ausrichtung des Raketenwerfers bewegbar, insbesondere in Elevationsrichtung verschwenkbar, mit der Plattform verbunden ist.
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Raketenwerfer auf Fahrzeugen sind mobile Abschussplattformen für Flugkörper mit Rückstoßantrieb, nämlich für sogenannte Raketen. Raketenwerfer sind mit einer insbesondere die Plattform aufweisenden Ausrichteeinheit ausrichtbar, welche z.B. auch mittels drehbarerer Türme oder höhenschwenkbarer/elevierbarer Lafetten oder Kombinationen dieser Varianten ausgebildet ist. In Kombination mit drehbaren Plattformen z.B. Türmen ist der Raketenwerfer in der Lage, einen abzufeuernden Flugkörper im Azimut so auszurichten, dass die Flugstrecke des Flugkörpers zwischen Abschusspunkt und Ziel mit möglichst geringem Energieaufwand und/oder in möglichst kurzer Zeit überbrückt und das Ziel getroffen werden kann. Türme oder sonstige Plattformen an denen die Raketenwerfer befestigt sind können dabei verschiedene Drehwinkel relativ zum Fahrzeug (auch Trägerfahrzeug genannt) einnehmen. Drehbare Türme, die die Raketenwerfer und damit die Raketen selbst höhenschwenken/elevieren können, sind im Stand der Technik bekannt. Ebenfalls bekannt sind Ausgestaltungsformen, in denen sowohl die Abschussplattform als auch der Turm unabhängig voneinander drehbar und/oder höhenschwenkbar/elevierbar sind.
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Je nach Elevation und Drehwinkel des Turms und/oder Raketenwerfers kann der Abgasstrahl einer startenden Rakete auf die Oberfläche des tragenden Fahrzeugs auftreffen. Dieser Sachverhalt ist insbesondere dann problematisch, wenn das Feststoff-Raketentriebwerk gezündet ist, die Rakete aber nicht aus dem Raketenwerfer freigegeben wird. Es entsteht ein sogenannter "Hangfire", bei dem der heiße Abgasstrahl des Raketenmotors vergleichsweise lang auf einen Punkt gerichtet wird und dadurch ein großes inhärentes Zerstörungspotential in sich trägt. Es ist bekannt, dass ein Abgasstrahl einer modernen Rakete mit Feststoffantrieb Temperaturen von über 3000°K und einen erhöhten Druck bei einer Brenndauer von ca. 10s erreichen kann. Die negativen Auswirkungen des Abgasstrahls auf die Abschussplattform bzw. das Fahrzeug sind auch im Normalbetrieb vorhanden und können zu Problemen führen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn viele Raketen in kurzer Zeit abgeschossen werden müssen. Ein übliches Mittel, um die Wirkung des Abgasstrahls abzuschwächen, besteht darin, dass der Raketenwerfer nur über einen begrenzten Bewegungsfreiraum ("range of motion" - ROM) verfügt. Dadurch wird verhindert, dass der Abgasstrahl auf wichtige Strukturen des Fahrzeugs gerichtet werden kann und diese zerstört oder sich die ganze Abschussplattform bzw. das Fahrzeug im schlimmsten Fall selbst zerstört.
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Ein wesentliches Problem der Raketenwerfer nach dem Stand der Technik besteht darin, dass die Anforderungen an einen großen Bewegungsfreiraum der Plattform und die Sicherheit gegen die Auswirkungen von einem Hangfire nur unzureichend in Einklang gebracht werden können. Darüber hinaus kann keine hundertprozentige Sicherheit gegeben werden, dass kein Hangfire auftritt.
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Um diesen Herausforderungen zu begegnen, werden aktive und/oder passive Systeme eingesetzt, die es ermöglichen, die heißen Gase des Abgasstrahls so zu handhaben, dass das Gesamtsystem durch einen Hangfire nicht beschädigt wird und das System auch nach einem Hangfire schnell wieder einsatzbereit ist, um die Einsatzfähigkeit im Gefecht persistent zu erhalten.
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Ein erstes fundamentales Problem ist, dass Feststoff-Raketentriebwerke nicht einfach ausgeschaltet werden können und technisch bedingt in der Regel vollständig abbrennen müssen. Es ist eine große Herausforderung die dabei freiwerdende Energie zu unterbrechen. Wenn Feststofftriebwerke einmal gestartet sind, können sie durch eine präzise platzierte Schneidladung zerstörend und verzögerungsfrei ausgeschaltet werden. Die
EP 0 163 086 B1 offenbart solch ein System, welches außen auf einer Hülle des Raketenwerfers aufgebracht wird und eine langgezogene Schneidladung aufweist, wobei die Schneidladung längsseitig das Triebwerk aufschneidet. Dadurch wird das Triebwerk ausgelöscht oder es schwelt nur noch vor sich hin und produziert keinen Schub mehr. Nachteilig dabei ist, dass es für das gesamte System zerstörend ist und nach einem Hangfire das gesamte mobile System (Fahrzeug, Raketenwerfer und Plattform) nicht mehr zu gebrauchen ist. Ferner bedarf es eines massiven konstruktiven Eingriffs in das System des Raketenwerfers.
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Die
US 3 593 525 beschreibt ein in einem Bereich von 50%-100% des Maximalschubs regelbares Feststofftriebwerk. Hierbei wird ein drosselbarer Volumenstrom, welcher durch ein Venturi-Rohr geführt wird, genutzt, um den Schub einzustellen. Die Funktionsweise ist hierbei so, dass das Feststofftriebwerk "Sauerstoff negativ" ausgelegt ist. Durch das Hinzufügen von weiterem Luftsauerstoff in den Abgasstrahl, wird die Verbrennung optimiert und dadurch noch mehr Schub generiert. Die
US 3 593 525 beschreibt den gesteigerten Massefluss des Triebwerks als Hauptursache für den gesteigerten Schub des Triebwerks. Dieses System hat den Nachteil, dass es den Schub nur in Bereichen zwischen 50%-100% regeln kann und nicht zum gänzlichen Ausschalten des Triebwerks geeignet ist. Dementsprechend ist ein solches System ungeeignet, um einen Abschaltvorgang herbeizuführen. Der im Feststofftriebwerk gebundene Sauerstoff verhindert ein "Verlöschen".
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Die
US 4 480 522 beschreibt eine Vorrichtung, die verhindert, dass die Abgase einer Rakete mit Fahrwerksteilen in Berührung kommen und diese zerstören. Die Offenbarung aus der
US 4 480 522 umfasst Öffnungen und Druck-/Durchflusssteuerungen, um einen kalten Gasstrom zu erzeugen, der den Abgasen entgegengerichtet ist. Der Strom bildet eine Grenzfläche und somit eine Barriere zwischen den Führungsschienen des Raketenwerfers und den Abgasen und schützt so die Führungsschienen vor Schäden durch Überhitzung. Der Nachteil der Offenbarung aus der
US 4 480 522 besteht darin, dass zusätzliche Aktuatoren und ein Druckbehälter erforderlich sind, um den kühlenden Gasstrom bereitzustellen. Außerdem muss das mögliche Hangfire in irgendeiner Form detektiert werden, um die Kühleinrichtung sicher auslösen zu können.
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Die Erfindung
US 2012 0152090 A1 beschreibt ein System für einen Raketenwerfer, das durch ein ausgeklügeltes Gasmanagementsystem Überhitzung, Hangfire und Trümmer isolieren kann. Außerdem ist das System modular aufgebaut. Der Nachteil eines derartigen Systems ist, dass es eine konstruktive Änderung des gesamten Raketenwerfersystems nach sich zieht und somit mehr Teile an den Raketenwerfer angebaut werden müssen, was letztendlich die Mobilität einschränkt.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu beheben oder zumindest deren Auswirkungen zu reduzieren, insbesondere wobei ein Schutz des Fahrzeugs und/oder des Raketenwerfers selbst gegenüber einem Abgasstrahl einer in dem Raketenwerfer angeordneten und/oder mit dem Raketenwerfer abgefeuerten Rakete verbessert ist. Ferner liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde gesundheitsschädliche Einwirkungen auf Bedienpersonal zu verhindern.
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Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nun zunächst durch ein militärisches Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Ein Aspekt der Erfindung liegt zunächst im Wesentlichen darin, dass mindestens ein Schutzschild zum Abfangen und / oder Umlenken von einem aus dem Raketenwerfer austretendem Abgasstrahl einer Rakete, insbesondere einer nicht aus dem Raketenwerfer freigegebenen Rakete, an dem Fahrzeug und/oder der Plattform angeordnet ist.
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Eine nicht aus dem Raketenwerfer freigegebenen Rakete wird auch als "Hangfire" bezeichnet. Aber auch im Normalbetrieb besitzt der Abgasstrahl der Rakete ein Zerstörungspotential. Mittels des Schutzschildes ist somit eine Vorrichtung zum Unschädlichmachen des heißen Abgasstrahls eines Raketentriebwerks gebildet, insbesondere im Fall, wenn sich die Rakete in einem unbeabsichtigten Nichtfreigabezustand befindet. Das Gesamtsystem (Fahrzeug mit Plattform und Raketenwerfer) ist somit auch nach einem Hangfire funktionsfähig und es entsteht keine Gefährdung für die Besatzung durch den Abgasstrahl. Insbesondere muss die Besatzung das Fahrzeug auch nach einem Hangfire nicht verlassen, da keine Instandsetzungsarbeiten notwendig sind. Der Raketenwerfer als komplexes fein abgestimmtes technisches System kann trotz des Schutzschildes konstruktiv unberührt bleiben, so dass eine Neuqualifizierung des Raketenwerfers aufgrund des zusätzlichen Schutzschildes nicht notwendig ist.
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Vorteilhafterweise ist der Schutzschild an dem Fahrzeug, die Plattform zumindest in einem Winkelbereich von 90° umgebend, angeordnet.
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Somit ist ein großer Bereich des Fahrzeuges, wo der heiße Abgasstrahl auftreffen und Schaden verursachen könnte, durch den Schutzschild geschützt. Der Schutzschild ist vorzugsweise durch eine Art ringförmige Ablenkplattenkonstruktion ausgebildet und auf der Oberfläche des Fahrzeugs angebracht.
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Vorzugsweise ist der Raketenwerfer, insbesondere eine Abgasaustrittsöffnung des Raketenwerfers, zu dessen Ausrichtung in Azimutrichtung in einem bestimmten Azimut-Winkelbereich drehbar und in Elevationsrichtung in einem bestimmten Elevations-Winkelbereich verschwenkbar. Der Schutzschild ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Abgasaustrittsöffnung bei Ausrichtung des Raketenwerfers in dem bestimmten Azimut-Winkelbereich und in dem bestimmten Elevations-Winkelbereich dem Schutzschild zugewandt ist.
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Der Schutzschild ist dann vorzugsweise an dem Fahrzeug die Plattform derart umgebend angeordnet, dass eine Abgasaustrittsöffnung des Raketenwerfers in jeder möglichen Stellung des Raketenwerfers dem Schutzschild zugewandt ist.
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Dass eine Abgasaustrittsöffnung des Raketenwerfers in jeder möglichen Stellung des Raketenwerfers dem Schutzschild zugewandt ist, kann aber auch dadurch erreicht werden, dass der Schutzschild, der Abgasaustrittsöffnung des Raketenwerfers zugewandt, an der Plattform angeordnet ist.
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Dann dreht sich der Schutzschild in Azimutrichtung mit der Plattform mit, so dass ein solcher Schutzschild entsprechend kleiner ausgelegt werden kann als ein mit dem Fahrzeug, insbesondere der Fahrzeugwanne des Fahrzeuges, verbundener Schutzschild. Der mit der Plattform verbundene Schutzschild kann somit als Verlängerung des Raketenwerfers verstanden werden, wobei aber, wie gesagt, der Raketenwerfer selbst in seiner Funktion durch den Schutzschild nicht eingeschränkt wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Fahrzeugs ist mittels des Schutzschildes eine rampenförmige, gebogene und/oder konkave Ablenkfäche für den Abgasstrahl ausgebildet.
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Die Unschädlichmachung des Abgasstrahls erfolgt somit an der Oberfläche des Fahrzeugs und/oder der Plattform durch eine Ablenkung des Abgasstrahls. Eine rampenförmige Ausgestaltung der Ablenkfäche ist besonders einfach herstellbar. Insbesondere durch eine gebogene und/oder konkave Ablenkfäche können die Abgase des Abgasstrahls besonders effizient abgeleitet werden.
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Nach einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform des Fahrzeugs ist der Schutzschild rohrförmig ausgebildet ist, so dass der Abgasstrahl durch den rohrförmigen Schutzschild hindurchleitbar.
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Somit ist eine laterale Wirkung des Abgasstrahls unterdrückt. Ein rohrförmiger Schutzschild mit entsprechend rohrförmiger Ablenkfläche kann sowohl an der Plattform als auch am Fahrzeug selbst, insbesondere dessen Fahrzeugwanne, befestigt sein. Im ersteren Fall kann sich die rohrförmige Ablenkfläche vorteilhafterweise mit der Plattform mitdrehen.
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Um den Abgasstrahl mittels des Schutzschildes erfolgreich vom Fahrzeug weg ablenken zu können, weist eine Achse des rohrförmigen Schutzschildes einen Winkel zwischen 10° und 80° zur Oberfläche des Fahrzeuges auf.
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Es kann vorteilhaft sein, wenn der Schutzschild einen Außenmantel aufweist, wobei mittels des Außenmantels zumindest ein Innenraum ausgebildet ist, wobei in dem Innenraum zumindest teilweise, insbesondere vollständig, ein Phasenwechselmaterial angeordnet ist.
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Der Schutzschild ist dazu vorgesehen, die Energie des Abgasstrahls zumindest teilweise aufzunehmen und den Abgasstrahl somit zu kühlen. Durch Integration des Phasenwechselmaterials in den Schutzschild, kann eine übermäßige Erwärmung des gesamten Schutzschildes verhindert werden. Hierbei wird der Effekt des Phasenübergangs ausgenutzt, durch welchen bei gleichbleibender Temperatur Energie vom Phasenwechselmaterial aufgenommen werden kann. Der Außenmantel ist phasenstabil, d.h. dass der Außenmantel in dem relevanten Temperaturbereich einen festen Zustand aufweist.
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Vorzugsweise ist das Phasenwechselmaterial ausgebildet, durch den auf den Schutzschild auftreffenden Abgasstrahl einen Phasenwechsel von fest zu flüssig und/oder von flüssig zu gasförmig zu vollziehen. Bei einem Phasenwechselmaterial mit einem vorgesehenen Phasenwechsel von flüssig zu gasförmig ist mittels des Schutzschildes selbst insbesondere eine Art Wärmerohr und/oder eine Art Wärmeflächenelement ausgebildet.
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Weiter bevorzugt weist das Phasenwechselmaterial eine Phasenwechseltemperatur von fest zu flüssig oder von flüssig zu gasförmig von 95°C bis 650°C auf. Diese Phasenwechseltemperatur wird dann durch den Energieeintrag des Abgasstrahls, insbesondere bei einem Hangfire, überschritten.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Phasenwechselmaterial Metall, Zinn, Kunststoff, Wasser, Methanol, Ethanol, Aceton und/oder Zeolithgranulat auf.
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Beispielsweise kann der Schutzschild mittels einer Zinn-Stahl-Sandwichstruktur ausgebildet sein, wobei mittels des Stahls der Außenmantel gebildet ist und Zinn als Phasenwechselmaterial wirkt. Bei einem solchen Schutzschild kann durch den Übergang des Zinns von fest zu flüssig ca. 60 kJ/kg Wärmeeintrag absorbiert werden. Zinn weist eine Schmelztemperatur von ca. 231°C auf.
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Die Energiedichte eines festen Raketentreibstoffs beträgt etwa 5 MJ/kg. Wird der Außenmantel mit Wasser gefüllt, ist der Phasenübergangseffekt aufgrund des Phasenübergangs von flüssig zu dampfförmig und der spezifischen Eigenschaften des Wassers besonders ausgeprägt. Die Verdampfungsenthalpie beträgt ca. 2,2 MJ je kg Wasser. Das bedeutet, dass etwa 2,3 kg Wasser benötigt werden, um 1 kg festen Raketentreibstoff zu kühlen. Entsprechend wird bevorzugt für das Phasenwechselmaterial ein bei Raumtemperatur flüssiges Material mit hoher Verdampfungsenthalpie wie Wasser oder Methanol verwendet. Alternativ oder zusätzlich können auch Stoffe als Phasenwechselmaterial verwendet werden, die bei Raumtemperatur fest sind, wie Metalle mit einem Schmelzpunkt unter 600 °C, z.B. das genannte Zink, oder Kunststoffe mit einem Schmelzpunkt über 100 °C.
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Das Phasenwechselmaterial wird vorzugsweise "sandwichartig" von dem den Außenmantel bildenden Festkörpermaterial umgeben bzw. umhüllt. Das den Außenmantel bildende Material ist vorzugsweise temperaturstabil bis über 1000°C und möglichst wärmeleitfähig. Vorzugsweise ist die Wandstärke des den Außenmantel bildenden Materials so gering, dass die Wärme aus dem Abgasstrahl das innenliegende Phasenwechselmaterial möglichst schnell und ubiquitär erwärmt, so dass die Wärmeabfuhr von der Oberfläche des Schutzschildes möglichst effizient ist.
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Damit auch komplexe Strukturen ermöglicht werden, ist es auch denkbar, dass das Phasenwechselmaterial in gebundener und/oder stückiger Form vorliegt. Ein Beispiel ist Zeolithgranulat mit Wasser. Wenn das Phasenwechselmaterial stückig, also als Granulat vorliegt, kann es bei der Herstellung des Schutzschildes in den Außenmantel "eingefüllt" werden.
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Vorzugsweise ist zumindest ein vorzugsweise mit integrierter Dochtstruktur ausgebildetes Wärmerohr an den zumindest einen Innenraum angeschlossen. Mittels des Wärmerohres ist eine Wärmesenke ausgebildet und/oder das Wärmerohr ist an eine Wärmesenke, insbesondere an einen Kondensator, angeschlossen.
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Das Wärmerohr wird vom Fachmann auch als "Heatpipe" bezeichnet. Durch solche zusätzlichen Wärmerohre kann die Wärmeeinwirkung des Abgasstrahls auf den Schutzschild weiter reduziert werden, bzw. es kann entsprechend mehr Wärme von dem Schutzschild und den mit dem Schutzschild gekoppelten Wärmerohren aufgenommen werden. Wärmerohre und Wärmeflächenelemente bzw. Heatpipes und Vaporchambers sind Bauteile, die Wärme über einen Verdampfungs- und Kondensationskreislauf übertragen können. Wird an einem Ende der Wärmerohre oder Wärmeflächenelemente Wärme durch den heißen Abgasstrahl der Rakete zugeführt, verdampft ein Arbeitsmedium, insbesondere das Phasenwechselmaterial, und strömt - angetrieben durch das Temperatur- bzw. Druckgefälle - entlang einer adiabaten Zone zum Kondensator. Dieser Kondensator kann irgendwo am Fahrzeug angeschlossen sein oder auch direkt mit dem Kühlkreislauf des Fahrzeugs verbunden sein. Dort kondensiert der Dampf und gibt seine latente Wärme an die externe Wärmesenke, z.B. einen Kühlergrill, ab. Um den Kreislauf aufrechtzuerhalten, muss das Kondensat dem Verdampfungsbereich wieder zugeführt werden.
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Dazu wird in der Regel eine integrierte Dochtstruktur (z.B. einer Rillen-, Netz- oder Sinterstruktur) verwendet, die das Kondensat mit Hilfe der Kapillarkraft zurück zum Verdampfungsbereich transportiert. Befindet sich der Kondensator oberhalb des Verdampfungsbereichs, kann auch die Schwerkraft für den Rücktransport genutzt werden. Man spricht dann von einem Zweiphasen-Thermosiphon. Auch andere Kräfte, wie z.B. Zentrifugalkräfte, können zur Rückführung des Arbeitsmediums genutzt werden. Der Verdampfungsbereich ist insbesondere auch mittels des Schutzschildes ausgebildet. Das verwendete Arbeitsmedium richtet sich nach dem Temperaturbereich, in dem das Wärmerohr bzw. Wärmeflächenelement verwendet werden soll.
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Vorteilhafterweise weist der rohrförmige Schutzschild einen Ansaugbereich und einen Beschleunigungsbereich auf. Der Ansaugbereich ist strömungstechnisch gesehen zwischen der Abgasaustrittsöffnung des Raketenwerfers und dem Beschleunigungsbereich angeordnet. Der Ansaugbereich weist einen größeren Strömungsquerschnitt auf als der Beschleunigungsbereich. Der Schutzschild weist in dem Ansaugbereich zumindest eine Saugöffnung zur Zufuhr von Luft, insbesondere Frischluft, auf.
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Somit ist der rohrförmige Schutzschild dann als eine Art Venturi-Rohr ausgebildet. Hierbei wird durch den Fluidstrom des Abgasstrahls aus dem Raketentriebwerk ein Unterdruck erzeugt, der zur Anreicherung des heißen Abgasstrahls mit Luft, insbesondere Frischluft, genutzt wird. Ein positiver Effekt bei dieser Anreicherung ist die kühlende Wirkung des gesamten Massenstroms um den Abgasstrahl. Dabei ist der Massenstrom vorzugsweise so auszulegen, dass eine möglichst geringe Vermischung zwischen dem heißen Abgas und der kühlenden "Mantelströmungsschicht" auftritt. Durch die kühlende Mantelströmung wird das umgebende rohrförmige Austrittsrohr, weniger erwärmt und damit weniger in Mitleidenschaft gezogen. Ein weiterer positiver Effekt eines solchen als eine Art Venturi-Rohr ausgebildeten rohrförmigen Schutzschildes ist, dass durch den Venturi-Effekt mehr Luftsauerstoff in das Verbrennungssystem gelangt und somit eine sauberere Verbrennung ermöglicht wird, was sich positiv auf die Schadstoffbilanz auswirkt. Darüber hinaus kann der Venturi-Effekt genutzt werden, um an einer anderen bevorzugten Stelle einen Unterdruck zu erzeugen.
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Die Saugöffnung ist vorzugsweise an ein ABC-Luken-System des Fahrzeuges angeschlossen, so dass aus einem Bereich um eine ABC-Luke des ABC-Luken-System herum unter Umständen kontaminierte Luft, zur Saugöffnung hin durch den Abgasstrahl beschleunigbar ist.
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Insbesondere ist dabei ein Unterdruck am Einlass eines ABC-Filtersystems des ABC-Luken-Systems erzeugbar. Durch die mittels des Unterdrucks dann realisierte Absaugung kann in einem besonders günstigen Fall verhindert werden, dass Schadstoffe in das ABC-Luken-System gelangen.
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Der durch den Venturi-Effekt erzeugte zusätzliche Luftstrom ist vorzugsweise mehrfach nutzbar. Zum einen, um die Abgaswolke weiter von der ABC-Luke wegzutreiben. Zum anderen kann der Venturi-Effekt auch zur Kühlung des Wärmerohrs und zur Reinigung einer Ansaugvorrichtung um das ABC-Luken-System herum genutzt werden. Hierbei kann eine Art Schlauchvorrichtung verwendet werden. Zur Steuerung und/oder Regelung der genannten Luftströme werden vorzugsweise passive Druckventile eingesetzt, so dass auch ohne elektronische und elektrische Hilfsmittel wie Sensoren und Aktoren Notsituationen erkannt und entsprechend entschärft werden können.
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Weiter bevorzugt weist das Fahrzeug eine Neutralisationsmedium-Zufuhr auf, mittels welcher ein Neutralisationsmedium wie Natronlauge, Natronlaugendampf oder dergleichen, dem Abgasstrahl, insbesondere mittels zumindest einer Kapillare und/oder mittels zumindest eines vorzugsweise an dem Schutzschild angeordneten Verdampfungsventils, zuführbar ist.
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Es ist bekannt, dass das Abgas von Feststofftriebwerken eine beträchtliche Menge an Chemikalien mit sich führt, die unter Feuchtigkeit zu Salzsäure reagieren können. Diese Salzsäure kann verheerende Auswirkungen auf die Korrosion des Fahrzeugs und ganz besonders auf die Gesundheit der Besatzung haben. Eine besonders bevorzugte Lösung zur Neutralisation solcher Salzsäure ist die Verwendung von Natronlauge, die in Verbindung mit Salzsäure Kochsalz bildet. Insbesondere wenn das Neutralisationsmedium über das an dem Schutzschild angeordnete Verdampfungsventil dem Abgasstrahl zuführbar ist, ist das Phasenwechselmaterial zusätzlich als ein solches Neutralisationsmedium nutzbar. Das Phasenwechselmaterial kann also auch Natronlauge aufweisen. Es ist dann möglich, die bei der Kühlung des Abgasstrahls auftretenden Dämpfe des Phasenwechselmaterials so zu modifizieren und/oder zu nutzen, dass sie die Salzsäure aus dem mittels des Schutzschildes ausgebildeten Abgassystem "auswaschen".
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Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße militärische Fahrzeug in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Es darf hierzu zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden wird nun eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen militärischen Fahrzeugs anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert bzw. beschrieben. In der Zeichnung zeigt:
- Fig.1
- in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel des militärischen Fahrzeugs in einer Seitenansicht,
- Fig.2
- in stark schematischer Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel des militärischen Fahrzeugs in einer Draufsicht,
- Fig.3
- in schematischer Darstellung ein drittes Ausführungsbeispiel des militärischen Fahrzeugs in einer Seitenansicht,
- Fig.4
- in stark schematischer Darstellung ein viertes Ausführungsbeispiel des militärischen Fahrzeugs in einer Draufsicht,
- Fig.5
- in schematischer Darstellung ein fünftes Ausführungsbeispiel des militärischen Fahrzeugs in einer Seitenansicht, und
- Fig.6
- in schematischer Darstellung ein sechstes Ausführungsbeispiel des militärischen Fahrzeugs in einer Seitenansicht.
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Fig.1 bis Fig.6 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel eines militärisches Fahrzeugs 1 mit einer Plattform 2 und mit einem Raketenwerfer 3. Die Plattform 2 ist zur Ausrichtung des Raketenwerfers 3 bewegbar, insbesondere in Azimutrichtung AR drehbar, mit dem Fahrzeug 1, insbesondere einer Fahrzeugwanne 1.W des Fahrzeuges 1, verbunden. Der Raketenwerfer 3 ist zur Ausrichtung des Raketenwerfers 3 bewegbar, insbesondere in Elevationsrichtung ER verschwenkbar, mit der Plattform 2 verbunden. Das Fahrzeug 1 ist mit Hilfe von Rädern und/oder Ketten antreibbar. Die Plattform 2 kann auch in Form eines Turmes ausgebildet sein. Fig.1 bis Fig.6 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel des Fahrzeugs 1, in welchem die Plattform 2 in Azimutrichtung AR drehbar ist, was durch die gebogenen Doppelpfeile in Fig.2 und Fig.4 symbolisiert ist. Fig.1 bis Fig.6 zeigen weiterhin jeweils ein Ausführungsbeispiel des Fahrzeugs 1, in welchem der Raketenwerfer 3 in Elevationsrichtung ER verschwenkbar ist, was durch die gebogenen Doppelpfeile in Fig.1, Fig.3, Fig.5 und Fig.6 symbolisiert ist. Andere Arten der Bewegung sind aber auch denkbar. Das Fahrzeug 1 weist entsprechende Aktuatoren und/oder Motoren zur Realisierung dieser Bewegungen auf.
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Mindestens ein Schutzschild 4 ist zum Abfangen und / oder Umlenken von einem aus dem Raketenwerfer 3 austretendem Abgasstrahl 5 einer Rakete, insbesondere einer nicht aus dem Raketenwerfer 3 freigegebenen Rakete, an dem Fahrzeug 1 und/oder der Plattform 2 angeordnet. Der Abgasstrahl 5 wird durch den Schutzschild 4 vom Fahrzeug 1 weggelenkt, so dass das Fahrzeug 1 durch den Schutzschild 4 vor Beschädigungen durch den Abgasstrahl 5 geschützt ist. Weiterhin ist der Schutzschild 4 in der Lage, die Energie des Abgasstrahls 5 zum Teil aufzunehmen und den Abgasstrahl 5 somit zu kühlen.
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Gemäß Fig.1 und Fig.2 ist der Schutzschild 4 mit dem Fahrzeug 1, insbesondere der Fahrzeugwanne 1.W, verbunden.
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Der Schutzschild 4 ist gemäß Fig.1 und Fig.2 an dem Fahrzeug 1, die Plattform 2 zumindest in einem Winkelbereich φ von 90° umgebend, angeordnet. Gemäß Fig.2 sind zwei in der Draufsicht gesehen v-förmige Schutzschilde 4 auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Plattform 2 mit dem Fahrzeug 1, insbesondere der Fahrzeugwanne 1.W, jeweils verbunden. Gemäß Fig.2 erstreckt sich ein jedes der zwei Schutzschilde 4 über die komplette Breite des Fahrzeuges 1, insbesondere der Fahrzeugwanne 1.W.
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Der Raketenwerfer 3, insbesondere eine Abgasaustrittsöffnung 6 des Raketenwerfers 3, ist zu dessen Ausrichtung in Azimutrichtung AR in einem bestimmten Azimut-Winkelbereich α drehbar und in Elevationsrichtung ER in einem bestimmten Elevations-Winkelbereich β verschwenkbar. Der Schutzschild 4 ist ausgebildet ist, dass die Abgasaustrittsöffnung 6 bei Ausrichtung des Raketenwerfers 3 in dem bestimmten Azimut-Winkelbereich α und in dem bestimmten Elevations-Winkelbereich β dem Schutzschild 4 zugewandt ist.
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Gemäß Fig.2 sind zwei Azimut-Winkelbereiche α realisiert, die mit den beiden Schutzschilden 4 korrespondieren. Derartige zwei Azimut-Winkelbereiche α sind auf unterschiedliche mechanische Art und Weisen realisierbar, z.B. dadurch, dass der Raketenwerfer 3 in Elevationsrichtung ER über eine senkrecht vom Fahrzeug nach oben ausgerichtete Position hinweg und insgesamt in einem Elevations-Winkelbereich β von bis zu 180° verschwenkbar ist. Anderen Realisierungen der Azimut-Winkelbereiche α sind denkbar. Es ist auch denkbar, dass ein mechanisches Bewegen des Raketenwerfers 3 auch in größeren Winkelbereichen möglich ist, aber ein Zünden der mittels des Raketenwerfers 3 abzufeuernden Rakete, mittels z.B. der Steuerung des Raketenwerfers 3 unterbunden ist, wenn kein Schutzschild 4 der Abgasaustrittsöffnung 6 zugewandt ist.
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Der Schutzschild 4 ist gemäß Fig.3 bis Fig.6, der Abgasaustrittsöffnung 6 des Raketenwerfers 3 zugewandt, an der Plattform 2 angeordnet. Gemäß Fig.3 bis Fig.6 ist der Schutzschild 4 mit der Plattform 2 verbunden, wobei sich der Schutzschild 4 dann vorteilhafterweise bei Bewegung der Plattform 2 mit der Plattform 2 mitbewegt und somit entsprechend kleiner ausgeführt werden kann, als wenn der Schutzschild 4 mit dem Fahrzeug 1, insbesondere der Fahrzeugwanne 1.W, verbunden ist. Die Plattform 2 ist gemäß Fig.3 bis Fig.6 mit dem an der Plattform 2 angeordneten Schutzschild 4 insbesondere um 360° in Azimutrichtung AR drehbar, wobei in jeder Winkelstellung in Azimutrichtung AR der Schutzschild 4 der Abgasaustrittsöffnung 6 zugewandt ist.
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Mittels des Schutzschildes 4 ist eine gemäß Fig.1 rampenförmige, eine gemäß Fig.3, Fig.5 und Fig.6 gebogene und/oder eine konkave Ablenkfäche 7 für den Abgasstrahl 5 ausgebildet. Die Ablenkfäche 7 ist so ausgerichtet, dass der Abgasstrahl 5 von dem Fahrzeug 1 weggeleitet wird.
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Der Schutzschild 4 ist gemäß Fig.3, Fig.5 und Fig.6 rohrförmig ausgebildet, so dass der Abgasstrahl 5 durch den rohrförmigen Schutzschild 4 hindurchleitbar ist. Ein solcher rohrförmiger Schutzschild 4 ist insbesondere senkrecht zur Achse A des rohrförmigen Schutzschildes 4 gebogen. Der Schutzschild kann aber auch in Richtung längs einer solchen Achse gebogen sein.
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Die Achse A des rohrförmigen Schutzschildes 4 weist einen Winkel γ zwischen 10° und 80° zur Oberfläche 8 des Fahrzeuges 1 auf. Der Strömungsquerschnitt des rohrförmigen Schutzschildes 4 erweitert sich vorteilhafterweise zu einer der Abgasaustrittsöffnung 6 abgewandten Auslassöffnung des rohrförmigen Schutzschildes 4 hin, insbesondere unter Ausbildung einer Diffusorform.
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Gemäß Fig.5 weist der Schutzschild 4 einen Außenmantel 9 auf, wobei mittels des Außenmantels 9 zumindest ein Innenraum 10 ausgebildet ist, wobei in dem Innenraum 10 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, ein Phasenwechselmaterial 11 angeordnet ist. Es ist denkbar einen einzigen oder zwei oder mehr fluidisch voneinander getrennte Innenräume 10 vorzusehen und auszubilden. Insbesondere wenn zwei oder mehr fluidisch voneinander getrennte Innenräume vorgesehen und ausgebildet sind, ist es denkbar, dass auch zwei oder mehr unterschiedliche Phasenwechselmaterialen zum Einsatz kommen.
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Das Phasenwechselmaterial 11 ist ausgebildet, durch den auf den Schutzschild 4 auftreffenden Abgasstrahl 5 einen Phasenwechsel von fest zu flüssig und/oder von flüssig zu gasförmig zu vollziehen.
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Das Phasenwechselmaterial 11 weist eine Phasenwechseltemperatur von fest zu flüssig oder von flüssig zu gasförmig von 95°C bis 650°C auf.
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Das Phasenwechselmaterial 11 weist Metall, Zinn, Kunststoff, Wasser, Methanol, Ethanol, Aceton, Natronlauge und/oder Zeolithgranulat auf.
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Gemäß Fig.5 ist zumindest ein vorzugsweise mit integrierter Dochtstruktur ausgebildetes Wärmerohr 12 an den zumindest einen Innenraum 10 angeschlossen, wobei mittels des Wärmerohres 12 eine Wärmesenke 13 ausgebildet ist und/oder wobei das Wärmerohr 12 an eine Wärmesenke 13, insbesondere an einen Kondensator, angeschlossen ist.
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Gemäß Fig.5 ist die hier mit dem Schutzschild 4 wärmeleitend verbunden Wärmesenke 13, mit Hilfe von mehreren Wärmerohren 12 gebildet. Die Wärmerohre 12 sind hier auskragend von dem Schutzschild 4 mit dem Schutzschild 4 verbunden. Die Innenräume der Wärmerohre 12 sind jeweils mit dem Innenraum 10 des Schutzschildes 4 fluidisch verbunden, so dass ein gemeinsamer Innenraum gebildet ist. Die Wärmesenke 13 ist insbesondere durch die durch die Wärmerohre 12 ausgebildete große Außenfläche zur Umgebungsluft gebildet, so dass ein großer Wärmeübergang vom Außenumfang der Wärmerohre 12 zur Umgebungsluft ermöglicht ist. Denkbar wäre aber auch, zumindest ein Wärmerohr mit dem Schutzschild zu verbinden, dessen Innenraum fluidisch abgeschlossen ist und somit nicht mit dem Innenraum des Schutzschildes in fluidischer Verbindung steht, wobei dann lediglich eine Wärmeübertragung zwischen dem Wärmerohr und dem Schutzschild, insbesondere durch Wärmeleitung, realisiert ist.
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Gemäß Fig.6 weist der rohrförmige Schutzschild 4 einen Ansaugbereich 14 und einen Beschleunigungsbereich 15 auf. Der Ansaugbereich 14 ist strömungstechnisch gesehen zwischen der Abgasaustrittsöffnung 6 des Raketenwerfers 3 und dem Beschleunigungsbereich 15 angeordnet. Der Ansaugbereich 14 weist einen größeren Strömungsquerschnitt auf als der Beschleunigungsbereich 15. Der Schutzschild 4 weist in dem Ansaugbereich 14 und/oder in dem Beschleunigungsbereich 15 zumindest eine Saugöffnung 16 zur Zufuhr von Luft, insbesondere Frischluft, auf.
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Gemäß Fig.6 ist die Saugöffnung 16 an ein ABC-Luken-System 17 des Fahrzeuges 1, insbesondere mittels eines Schlauches 16.S, angeschlossen, so dass aus einem Bereich um eine ABC-Luke 18 des ABC-Luken-System 17 herum unter Umständen kontaminierte Luft, zur Saugöffnung 16 hin durch den Abgasstrahl 5 beschleunigbar ist.
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Auch Fig.6 zeigt eine mit dem Schutzschild 4 wärmeleitend verbunden Wärmesenke 13, welche hier mit Hilfe von mehreren Wärmerohren 12 gebildet ist. Die Wärmerohre 12 sind hier auskragend von dem Schutzschild 4 mit dem Schutzschild 4 verbunden. Die Wärmerohre 12 weisen gemäß der Ausführung aus Fig.6 jeweils einen fluidisch dichten Innenraum auf.
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Das Fahrzeug 1 weist gemäß Fig.1 eine Neutralisationsmedium-Zufuhr 19 auf, mittels welcher ein Neutralisationsmedium wie Natronlauge, Natronlaugendampf oder dergleichen, dem Abgasstrahl 5, insbesondere mittels zumindest einer Kapillare und/oder mittels zumindest eines vorzugsweise an dem Schutzschild 4 angeordneten Verdampfungsventils, zuführbar ist. Die Neutralisationsmedium-Zufuhr 19 ist gemäß Fig.1 auf einer dem Fahrzeug 1 zugewandten Seite des Schutzschilds 4 angeordnet. Die Neutralisationsmedium-Zufuhr kann aber auch auf einer dem Fahrzeug abgewandten Seite des Schutzschildes und/oder in einem mittleren Bereich des Schutzschildes angeordnet sein. Das Neutralisationsmedium ist insbesondere auch der Ablenkfläche 7 des Schutzschildes 4 zuführbar.
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Durch den Schutzschild 4 ist das Fahrzeug 1 und auch Bedienpersonal sicher vor dem Abgasstrahl 4 einer in dem Raketenwerfer 3 angeordneten Rakete geschützt.
Bezugszeichenliste
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- 1
- Militärisches Fahrzeug
- 1.W
- Fahrzeugwanne
- 2
- Plattform
- 3
- Raketenwerfer
- 4
- Schutzschild
- 5
- Abgasstrahl
- 6
- Abgasaustrittsöffnung
- 7
- Ablenkfäche
- 8
- Oberfläche des Fahrzeuges 1
- 9
- Außenmantel
- 10
- Innenraum
- 11
- Phasenwechselmaterial
- 12
- Wärmerohr
- 13
- Wärmesenke
- 14
- Ansaugbereich
- 15
- Beschleunigungsbereich
- 16
- Saugöffnung
- 16.S
- Schlauch
- 17
- ABC-Luken-System
- 18
- ABC-Luke
- 19
- Neutralisationsmedium-Zufuhr
- A
- Achse des rohrförmigen Schutzschildes 4
- AR
- Azimutrichtung
- ER
- Elevationsrichtung
- α
- Azimut-Winkelbereich
- β
- Elevations-Winkelbereich
- φ
- Winkelbereich des Schutzschildes 4
- γ
- Winkel