ES2658038T3

ES2658038T3 - Shielding against lasers

Info

Publication number: ES2658038T3
Application number: ES14746939.9T
Authority: ES
Inventors: Jürgen Weber; Norbert Keil
Original assignee: Krauss Maffei Wegmann GmbH and Co KG
Current assignee: Krauss Maffei Wegmann GmbH and Co KG
Priority date: 2013-07-11
Filing date: 2014-07-08
Publication date: 2018-03-08
Anticipated expiration: 2034-07-08
Also published as: EP3019816B1; DE102013107370B4; EP3019816A1; DE102013107370A1; WO2015003689A1

Abstract

Blindaje contra láseres para la protección de un objeto (10), en particular de un vehículo, ante armas láser con un elemento de blindaje (2) que puede disponerse en el objeto (10), presentando el elemento de blindaje (2) una pluralidad de cuerpos activos (3, 4, 5) ópticos para perturbar la radiación láser incidente, estando configurados los cuerpos activos (3, 4, 5) para reflejar la radiación láser como cuerpos de reflexión (3), que presentan una superficie (3.1.) reflectante, caracterizado por que los cuerpos activos (3) están dispuestos como producto a granel suelto dentro de un alojamiento (2.1.) a modo de carcasa del elemento de blindaje (2).Shielding against lasers for the protection of an object (10), in particular of a vehicle, against laser weapons with a shielding element (2) that can be arranged in the object (10), the shielding element (2) presenting a plurality of active active bodies (3, 4, 5) optical to disturb the incident laser radiation, the active bodies (3, 4, 5) being configured to reflect the laser radiation as reflection bodies (3), which have a surface (3.1. ) reflective, characterized in that the active bodies (3) are arranged as loose bulk product inside a housing (2.1.) as a housing of the shielding element (2).

Description

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En la realización de acuerdo con la Figura 2 está prevista una pluralidad de diferentes cuerpos activos 3. Los cuerpos activos 3 están configurados como cuerpos de reflexión 3 y se encuentran como producto a granel suelto en un alojamiento 2.1 en forma de caja del elemento de blindaje 2. Los cuerpos activos 3 ópticos presentan una superficie 3.1 compuesta por una capa ópticamente reflectante. La superficie 3.1 reflectante puede extenderse por todo el cuerpo activo 3 óptico o solo por subzonas del cuerpo activo 3. Los cuerpos activos 3 de acuerdo con la realización en la Figura 2 presentan varias superficies 3.1 que se extienden acodadas unas con respecto a otras, por lo que se dan planos de reflexión totalmente diferentes. In the embodiment according to Figure 2 a plurality of different active bodies 3 are provided. The active bodies 3 are configured as reflection bodies 3 and are found as loose bulk product in a housing 2.1 in the form of a shielding box housing 2. The optical active bodies 3 have a surface 3.1 composed of an optically reflective layer. The reflective surface 3.1 may extend throughout the entire optical active body 3 or only by subzones of the active body 3. The active bodies 3 according to the embodiment in Figure 2 have several surfaces 3.1 that extend angled with respect to each other, by what are totally different planes of reflection.

Al incidir un rayo láser se refleja este en la correspondiente superficie 3.1 del cuerpo activo 3. Tras producirse la reflexión, el rayo láser incide entonces dado el caso sobre otro cuerpo activo 3 y se refleja de nuevo. Con cada reflexión disminuye la intensidad del rayo láser que actúa sobre el objeto 10, de modo que este, en caso de atravesar el elemento de blindaje 2, solo incide con intensidad claramente reducida sobre el objeto 10. Además se desvían proporciones sustanciales del rayo láser alejándose del objeto 10. When a laser beam strikes, it is reflected on the corresponding surface 3.1 of the active body 3. After reflection occurs, the laser beam then strikes the case on another active body 3 and is reflected again. With each reflection, the intensity of the laser beam that acts on the object 10 decreases, so that if it passes through the shielding element 2, it only has a clearly reduced intensity on the object 10. In addition, substantial proportions of the laser beam are diverted moving away from object 10.

El elemento de blindaje 2 representado en la Figura 3 se basa en otro principio de acción físico. The shielding element 2 shown in Figure 3 is based on another principle of physical action.

En el mismo está prevista, asimismo, una pluralidad de cuerpos activos 4 ópticos de geometría parcialmente diferente. Un rayo láser incidente, como está representado en la Figura 3 a modo de ejemplo en líneas continuas, se perturba por la refracción a través de los cuerpos activos 4, por lo que el rayo láser se expande y pierde por ello intensidad. Como han de ilustrar las líneas de puntos, el rayo láser no se perturba solo por los efectos de refracción, sino también por reflexiones en las superficies límite de los cuerpos activos 4. Los cuerpos activos 4 están equipados, para la refracción de la radiación láser, como cuerpos de refracción 4 ópticamente transparentes. Al incidir un rayo láser sobre una superficie del cuerpo de refracción 4 se efectúa una refracción de luz, por lo que tras pasar por varios cuerpos de refracción dispuestos uno detrás de otro se da un debilitamiento del rayo láser, de tal modo que este presenta, al abandonar el elemento de protección 2, una intensidad claramente menor. El riesgo de una destrucción del objeto 10 se reduce claramente también por estos cuerpos activos 4. El diámetro del rayo láser que incide en el lado de amenaza del elemento de blindaje 2 se expande debido al paso por los cuerpos de refracción 4 hasta un múltiplo, por lo que la intensidad de la radiación láser puede disminuirse hasta un nivel no crítico. In it there is also provided a plurality of optical active bodies 4 of partially different geometry. An incident laser beam, as shown in Figure 3 by way of example in continuous lines, is disturbed by refraction through the active bodies 4, whereby the laser beam expands and thereby loses intensity. As the dotted lines are to illustrate, the laser beam is not only disturbed by the effects of refraction, but also by reflections on the boundary surfaces of the active bodies 4. The active bodies 4 are equipped, for the refraction of the laser radiation , as refractive bodies 4 optically transparent. When a laser beam strikes a surface of the refractive body 4, a light refraction is carried out, whereby after passing through several refractive bodies arranged one behind the other, a weakening of the laser beam occurs, so that it presents, when leaving the protection element 2, a clearly lower intensity. The risk of destruction of the object 10 is also clearly reduced by these active bodies 4. The diameter of the laser beam that affects the threat side of the shielding element 2 expands due to the passage through the refractive bodies 4 to a multiple, Therefore, the intensity of the laser radiation can be lowered to a non-critical level.

Los cuerpos activos 4 pueden presentar, de acuerdo con la representación esquemática, distintas geometrías. Es importante que estas presenten superficies que discurren de manera acodada unas con respecto a otras o superficies redondas, en las que se efectúa entonces la refracción de la luz. The active bodies 4 can present, according to the schematic representation, different geometries. It is important that these present surfaces that run in a layered manner with respect to each other or round surfaces, in which the light refraction is then carried out.

Adicionalmente, también puede tratarse en el caso de los cuerpos activos 4 de acuerdo con la representación en la Figura 4 de los denominados divisores de haz, que permiten el paso de partes de la radiación láser con una propiedad de rayo determinada y reflejan otras partes de la radiación láser que no presentan esta propiedad de rayo. Por ejemplo, las partes de rayo con polarización p y s pueden separarse una de otra, por lo que se da, asimismo, una clara reducción de la intensidad de láser incidente. Para ello pueden estar previstos en los cuerpos activos 4, por ejemplo, filtros de polarización. Additionally, it can also be treated in the case of the active bodies 4 according to the representation in Figure 4 of the so-called beam splitters, which allow the passage of parts of the laser radiation with a certain ray property and reflect other parts of Laser radiation that does not exhibit this lightning property. For example, the beam parts with polarization p and s can be separated from each other, so that there is also a clear reduction in the incident laser intensity. For this, they can be provided in the active bodies 4, for example, polarization filters.

El cuerpo activo 5 representado en la Figura 4 se basa en otro principio de acción físico. The active body 5 depicted in Figure 4 is based on another principle of physical action.

También este puede estar introducido de acuerdo con las representaciones en la Figura 2 o 3 como producto a granel suelto en un elemento de blindaje 2. En el caso del cuerpo activo 5 representado en la Figura 4 se trata de un cuerpo de difracción 5. Este presenta varias hendiduras de difracción 5.1, en las que se difracta la luz láser incidente. Se obtienen patrones de difracción con una radiación láser menos intensa sobre la superficie del objeto 10 que va a protegerse. This can also be introduced according to the representations in Figure 2 or 3 as a loose bulk product in a shielding element 2. In the case of the active body 5 represented in Figure 4 it is a diffraction body 5. This It has several diffraction slits 5.1, in which the incident laser light is diffracted. Diffraction patterns are obtained with less intense laser radiation on the surface of the object 10 to be protected.

De acuerdo con la representación en las Figuras 2 y 3, los cuerpos activos 3, 4, 5 pueden disponerse como producto a granel suelto siempre dentro de un alojamiento 2.1 a modo de carcasa del elemento de blindaje 2. Dentro de un elemento de blindaje 2 pueden disponerse diferentes cuerpos activos 3, 4, 5 con propiedades reflectantes, reflectantes y difractantes de manera mezclada, como producto a granel suelto. According to the representation in Figures 2 and 3, the active bodies 3, 4, 5 can be arranged as loose bulk product always inside a housing 2.1 as a housing of the shielding element 2. Inside a shielding element 2 different active bodies 3, 4, 5 with reflective, reflective and diffractant properties can be arranged in mixed form, as loose bulk product.

Es ventajoso en este contexto que el alojamiento 2.1 tenga geometría en forma de caja y que por el lado de la amenaza esté dotado de una cubierta ópticamente transparente a modo de una tapa. La cubierta puede estar configurada en la zona de la radiación láser esperada en un intervalo de longitud de onda de banda estrecha de manera ópticamente transparente. Esto conduce a que el rayo láser incidente atraviese sin obstáculos la cubierta y solo se perturbe por los cuerpos activos 3, 4, 5 situados detrás. Una destrucción de la cubierta se evita de esta manera. Otro efecto positivo se produce en cubiertas que son ópticamente transparentes fuera del intervalo de longitud de onda que puede percibirse por el ojo humano. En estas, por ejemplo, un rayo láser en el intervalo IR atraviesa la cubierta, detrás de la cual se perturba entonces a través de los cuerpos activos 3, 4, 5 ópticos. Dado que esto no es perceptible por el ojo humano, el atacante en cualquier caso no puede detectar sin más estos efectos. It is advantageous in this context that the housing 2.1 has a box-shaped geometry and that on the threat side it is provided with an optically transparent cover as a cover. The cover may be configured in the area of the expected laser radiation in a narrow bandwidth range in an optically transparent manner. This leads to the incident laser beam traversing through the cover and is only disturbed by the active bodies 3, 4, 5 located behind. A destruction of the roof is avoided in this way. Another positive effect occurs in covers that are optically transparent outside the wavelength range that can be perceived by the human eye. In these, for example, a laser beam in the IR interval crosses the cover, behind which it is then disturbed through the optical active bodies 3, 4, 5. Since this is not noticeable by the human eye, the attacker in any case cannot detect these effects without more.

Se encuentra fuera del alcance de la invención que una pluralidad de cuerpos activos 3, 4, 5 esté incluida en un material de soporte, que puede aplicarse sobre el lado de amenaza del elemento de blindaje 2. De manera similar a una crema de protección solar, dentro del material de soporte pueden estar incluidos una pluralidad de cuerpos activos 3, 4, 5 más pequeños. Al detectarse un ataque con láser puede distribuirse entonces de manera dirigida el It is outside the scope of the invention that a plurality of active bodies 3, 4, 5 be included in a support material, which can be applied on the threat side of the shielding element 2. Similar to a sunscreen cream , a plurality of smaller active bodies 3, 4, 5 may be included within the support material. When a laser attack is detected, it can then be distributed in a directed manner.

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material de soporte y, con este, los cuerpos activos 3, 4, 5 sobre el lado amenazado del objeto 10 que va a protegerse. Para ello puede estar previsto, por ejemplo, un correspondiente sistema de conducción con varias toberas de salida para la aplicación de los cuerpos activos 3, 4, 5 dispuestos en el material de soporte sobre un punto amenazado del objeto. support material and, with this, the active bodies 3, 4, 5 on the threatened side of the object 10 to be protected. For this, a corresponding driving system with several outlet nozzles may be provided, for example, for the application of the active bodies 3, 4, 5 arranged in the support material on a threatened point of the object.

Una disposición adicional y que se encuentra fuera del alcance de la invención de los cuerpos activos 3, 4, 5 se representa en la Figura 5. En esta se encuentra una pluralidad de cuerpos activos 3, 4, 5 en una especie de disposición de cortina. Este tipo de cortina puede disponerse en el lado de amenaza de un objeto 10. An additional arrangement that is outside the scope of the invention of active bodies 3, 4, 5 is shown in Figure 5. In this there is a plurality of active bodies 3, 4, 5 in a kind of curtain arrangement . This type of curtain can be arranged on the threat side of an object 10.

Al perturbarse la radiación láser incidente por una pluralidad de cuerpos activos 3, 4, 5 ópticos puede perturbarse la radiación láser incidente mediante reflexión, refracción o difracción, de tal modo que independientemente de la dirección de incidencia del rayo láser incidente se efectúa un debilitamiento de la intensidad de la radiación láser. El riesgo de un fallo de material debido a una radiación incidente muy intensa se reduce claramente. When the incident laser radiation is disturbed by a plurality of optical active bodies 3, 4, 5 the incident laser radiation can be disturbed by reflection, refraction or diffraction, such that regardless of the incident direction of the incident laser beam a weakening of The intensity of the laser radiation. The risk of a material failure due to a very intense incident radiation is clearly reduced.

Como se explicará a continuación mediante las representaciones en las Figuras 6 a 12, los elementos de blindaje 2 pueden estar dotados de un sistema de refrigeración 13 para la disipación de energía aportada a través de la radiación láser. Por razones de claridad, las particularidades de los cuerpos activos ópticos descritos anteriormente no están representadas en los dibujos en las Figuras 6 a 12. As will be explained below by means of the representations in Figures 6 to 12, the shielding elements 2 may be provided with a cooling system 13 for the dissipation of energy provided through the laser radiation. For reasons of clarity, the particularities of the optical active bodies described above are not shown in the drawings in Figures 6 to 12.

Como puede reconocerse por las representaciones en las Figuras 6 a 12, los elementos de blindaje 2 individuales tienen una geometría en forma de placa y están dotados de un sistema de refrigeración 13 para la disipación del calor aportado por la radiación láser. En el caso del sistema de refrigeración 13 se trata de un sistema de refrigeración 13 activo, al que se suministra energía con el fin de la refrigeración, por ejemplo para la operación de un grupo de refrigeración o para la operación de bombas P. As can be recognized by the representations in Figures 6 to 12, the individual shielding elements 2 have a plate-shaped geometry and are provided with a cooling system 13 for heat dissipation contributed by laser radiation. In the case of the cooling system 13, it is an active cooling system 13, to which energy is supplied for the purpose of cooling, for example for the operation of a cooling group or for the operation of pumps P.

Varios elementos de blindaje 2 pueden disponer de un sistema de refrigeración 13 común. Como alternativa, también es concebible, no obstante, que cada elemento de blindaje 2 esté equipado con un sistema de refrigeración 13 propio, véase, por ejemplo, la Figura 9. Several shielding elements 2 can have a common cooling system 13. Alternatively, it is also conceivable, however, that each shield element 2 is equipped with its own cooling system 13, see, for example, Figure 9.

Los elementos de blindaje 2 pueden presentar, respectivamente, una parte de un circuito de refrigeración 14. Los elementos de blindaje 2 pueden estar dispuestos distribuidos a modo de escamas sobre una superficie del objeto 10 que va a protegerse y el circuito de refrigeración 14 está guiado en forma de meandro a través de varios elementos de blindaje 2. Los elementos de blindaje 2 presentan para ello, respectivamente, piezas de tubería, que pueden unirse con correspondientes piezas de tubería de un elemento de blindaje 2 adyacente, por ejemplo mediante encaje unas en otras, para formar de esta manera un circuito de refrigeración 14 cerrado. Dentro del circuito de refrigeración 14 fluye un fluido refrigerante, que al pasar por los elementos de blindaje 2 absorbe calor y emite este en otro punto como calor residual. The shielding elements 2 can have, respectively, a part of a refrigeration circuit 14. The shielding elements 2 can be arranged in the form of scales on a surface of the object 10 to be protected and the cooling circuit 14 is guided in the form of a meander through several shielding elements 2. The shielding elements 2 have, respectively, pieces of pipe, which can be joined with corresponding pieces of pipe of an adjacent shielding element 2, for example by fitting some others, to thereby form a closed refrigeration circuit 14. A refrigerant fluid flows into the cooling circuit 14, which passes through the shielding elements 2 absorbs heat and emits this at another point as waste heat.

El circuito de refrigeración 4 puede estar unido a través de un circuito de refrigerante que forma una especie de grupo de refrigeración con un circuito de calor residual. El circuito de refrigerante se compone habitualmente de un evaporador, en el que el fluido refrigerante calentado a través de la radiación láser desprendiendo calor conduce a una evaporación del refrigerante que fluye dentro del circuito de refrigerante. El refrigerante evaporado se guía a través de un compresor a un intercambiador de calor, en el que el refrigerante desprende su calor al circuito de calor residual. Con ello se licua el refrigerante en partes, después de lo cual se devuelve al evaporador a través de un estrangulador, donde se evapora entonces con nueva absorción de energía aportada a través de la radiación láser. Se da una disposición en la que, debido al circuito de refrigerante intercalado, pueden evacuarse grandes cantidades de calor. No obstante, como alternativa sería también concebible evacuar el calor absorbido por el fluido refrigerante de otra manera y en particular sin un circuito de refrigerante. The refrigeration circuit 4 may be connected through a refrigerant circuit that forms a kind of refrigeration group with a residual heat circuit. The refrigerant circuit is usually composed of an evaporator, in which the refrigerant fluid heated through the laser radiation releasing heat leads to an evaporation of the refrigerant flowing into the refrigerant circuit. The evaporated refrigerant is guided through a compressor to a heat exchanger, in which the refrigerant releases its heat to the residual heat circuit. With this, the refrigerant is liquefied in parts, after which it is returned to the evaporator through a choke, where it is then evaporated with new absorption of energy provided through the laser radiation. A provision is given in which, due to the intercalated refrigerant circuit, large amounts of heat can be evacuated. However, as an alternative it would also be conceivable to evacuate the heat absorbed by the refrigerant fluid in another way and in particular without a refrigerant circuit.

Además de tales realizaciones con un circuito de refrigeración 14 cerrado pueden ser ventajosas también las configuraciones en las que el fluido refrigerante 11 no circula de manera necesaria en un circuito de refrigeración 14. In addition to such embodiments with a closed refrigeration circuit 14, configurations in which the refrigerant fluid 11 does not necessarily circulate in a refrigeration circuit 14 may also be advantageous.

En las realizaciones de acuerdo con las Figuras 6 a 8 está previsto, respectivamente, un dispositivo de pulverización In the embodiments according to Figures 6 to 8, a spray device is provided respectively

15. A través del mismo se pulveriza el fluido refrigerante 11 con una presión elevada y se aplica sobre una superficie que va a refrigerarse del elemento de blindaje 2. 15. Through it, the refrigerant fluid 11 is sprayed with a high pressure and applied on a surface to be cooled of the shielding element 2.

En la realización de acuerdo con la Figura 6 están dispuestos los dispositivos de pulverización 15 de tal modo que se pulveriza en el lado de amenaza de los elementos de blindaje 2. Gracias a una pulverización continua, el fluido refrigerante 11, al escurrirse hacia abajo, absorbe calor y lo evacúa. In the embodiment according to Figure 6, the spraying devices 15 are arranged in such a way that it is sprayed on the threat side of the shielding elements 2. Thanks to a continuous spraying, the cooling fluid 11, when drained downwards, absorbs heat and evacuates it.

Tiene una construcción muy similar la realización de acuerdo con la Figura 8, en la que los dispositivos de pulverización 15 no están dispuestos en el lado de amenaza, sino en el lado de objeto de los elementos de blindaje The embodiment according to Figure 8 has a very similar construction, in which the spraying devices 15 are not arranged on the threat side, but on the object side of the shielding elements

2. Los dispositivos de pulverización 15 se encuentran en una hendidura entre los elementos de blindaje 2 y el objeto 10 que va a protegerse, de modo que estos no son visibles para un atacante desde fuera. 2. The spraying devices 15 are in a groove between the shielding elements 2 and the object 10 to be protected, so that these are not visible to an attacker from outside.

En la realización de acuerdo con la Figura 7, los dispositivos de pulverización 15 están dispuestos en el interior de los elementos de blindaje 2. Los dispositivos de pulverización 15 se abastecen a través de una entrada 2.2 de fluido refrigerante 11. A través de los dispositivos de pulverización 15 se pulveriza el fluido refrigerante 11 al interior de los In the embodiment according to Figure 7, the spraying devices 15 are arranged inside the shielding elements 2. The spraying devices 15 are supplied through an inlet 2.2 of cooling fluid 11. Through the devices spray 15 the cooling fluid 11 is sprayed into the

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Referencias References

1 Blindaje contra láseres 2 Elemento de blindaje 1 Shielding against lasers 2 Shielding element

2.1 Alojamiento 2.1 Accommodation

2.2 Entrada 2.2 Entry

2.3 Salida 2.3 Departure

2.4 2.4: Canto 3 Cuerpo activo óptico, cuerpo de reflexión Edge 3 Optical active body, reflection body

3.1 3.1: Superficie 4 Cuerpo activo óptico, cuerpo de refracción 5 Cuerpo activo óptico, cuerpo de difracción Surface 4 Optical active body, refraction body 5 Optical active body, diffraction body

5.1 Hendidura de difracción 10 Objeto 11 Fluido refrigerante 12 Superficie 13 Sistema de refrigeración 14 Circuito de refrigeración 15 Dispositivo de pulverización 16 Cámara 17 Placa sacrificial R1 Dirección R2 Dirección L1 Capa L2 Capa M Accionamiento S Sistema de sensores P Bomba 5.1 Diffraction slit 10 Object 11 Refrigerant fluid 12 Surface 13 Cooling system 14 Cooling circuit 15 Spray device 16 Chamber 17 Sacrificial plate R1 Address R2 Address L1 Layer L2 Layer M Drive S Sensor system P Pump

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Claims

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