EP3019813B1 - Laserpanzerung - Google Patents

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EP3019813B1
EP3019813B1 EP14747809.3A EP14747809A EP3019813B1 EP 3019813 B1 EP3019813 B1 EP 3019813B1 EP 14747809 A EP14747809 A EP 14747809A EP 3019813 B1 EP3019813 B1 EP 3019813B1
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EP
European Patent Office
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armour
laser radiation
armor
cooling
laser
Prior art date
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EP14747809.3A
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English (en)
French (fr)
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EP3019813A1 (de
EP3019813B2 (de
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Jürgen Weber
Norbert Keil
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Krauss Maffei Wegmann GmbH and Co KG
Original Assignee
Krauss Maffei Wegmann GmbH and Co KG
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Application filed by Krauss Maffei Wegmann GmbH and Co KG filed Critical Krauss Maffei Wegmann GmbH and Co KG
Publication of EP3019813A1 publication Critical patent/EP3019813A1/de
Publication of EP3019813B1 publication Critical patent/EP3019813B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H5/00—Armour; Armour plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H3/00—Camouflage, i.e. means or methods for concealment or disguise

Definitions

  • the invention relates to a laser armor for protecting an object, in particular a vehicle, from laser weapons with an armor element.
  • Another object of the invention is a method for protecting an object from laser weapons with a armor element having laser armor.
  • Another object of the invention finally forms a vehicle, in particular a military vehicle, with a laser armor.
  • a laser protection module which consists of a hollow body connectable to an object to be protected, the cavity of which is filled with a material that vaporizes or smoke-forms when irradiated with laser light.
  • the object of the invention is to provide a laser armor, in which the protective effect against laser bombardment compared to conventional armor is significantly improved.
  • the introduced by the impinging laser beam into the armor element heat from Einstrahltician the laser radiation be derived.
  • a heat input lying above the damage threshold of the material of the armor element in the region of the irradiation point can be avoided.
  • the risk of material failure due to the heat introduced by the laser radiation is significantly reduced.
  • cooling system has a cooling fluid. About the cooling fluid and larger amounts of heat can be removed easily.
  • the cooling fluid circulates in a cooling circuit, which is guided by the armor element.
  • the cooling circuit may be a closed circuit to which heat introduced via the laser radiation is supplied in the region of the armor element, which heat is then transported away via the cooling fluid and delivered to a delivery point.
  • the cooling circuit is a refrigerant circuit with a compressor, a throttle, a condenser and an evaporator. Because of the in such a refrigerant circuit of a constant phase transformation underlying, serving as a cooling fluid refrigerant comparatively large amounts of heat can be dissipated.
  • a structurally advantageous embodiment provides that the cooling fluid is passed from a reservoir coming through the armor element.
  • a certain amount of cooling fluid can be stored.
  • the cooling fluid can be removed from the reservoir and used to cool the armor element.
  • the cooling fluid can absorb heat and then heated flow out of the armor element, for example in the direction of the vehicle environment.
  • a further embodiment provides that the cooling fluid heated by the laser radiation is guided out of an outlet provided in the lower region of the armor element and that cooling fluid of lower temperature is guided via an inlet provided in the upper region of the armor element. Cooler cooling fluid can first be fed into the armor element via the inlet. By absorbing heat introduced via the laser radiation, the cooling fluid can flow through the armor element and subsequently leave the armor element heated over the outlet.
  • cooling fluid is applied to the armor element via a spray device.
  • the cooling fluid can be applied in a feintropfig and targeted to the armor element in the manner of a spray.
  • an embodiment provides that the spray device is arranged on the threat side of the armor element, in the interior of the armor element or on the object side of the armor element.
  • the armor element has a chamber in which the cooling fluid is circulated.
  • the cooling fluid can enter the chamber via an inlet and exit via an outlet.
  • a spraying device can be arranged in the region of the inlet.
  • a circulation pump and a cooling fluid which removes heat from the heated cooling fluid can be provided.
  • a further advantageous embodiment provides that a victim plate filled with cooling fluid is arranged on the threat side of the armor element.
  • the laser radiation hits the sacrificial plate, it is first heated by the incident laser beam.
  • the fluid arranged within the sacrificial plate also heats up.
  • the sacrificial plate is destroyed and the cooling fluid provided within the sacrificial plate leaves the sacrificial plate via the irradiation point of the laser radiation.
  • the cooling fluid flowing in from above under the influence of gravity further cools the irradiation area, resulting in a certain cooling effect, before the laser beam strikes the actual armor plate after destruction of the sacrificial plate.
  • a liquid gas in particular cooled nitrogen, water, glycol, refrigerant, a Instand cooling fluid, a gel or a foam is used as cooling fluid.
  • the armor element comprise a plurality of interconnectable chambers, wherein in each chamber is a component of a multi-component fluid which produces a cooling effect after mixing due to a chemical reaction.
  • the individual chambers can be connected to each other by the bombardment of the laser radiation by partition walls are designed and arranged such that they are destroyed by the incident laser radiation.
  • it can be provided between the individual chambers controllable via a controller device for connecting the respective chambers. For example, this may be provided between the chambers a valve.
  • a further advantageous embodiment provides that several armor elements are provided. It can in particular a multiplicity of armor elements be distributed over the object to be protected, for example in the manner of a tiling arrangement.
  • the armor elements can be equipped with separate cooling systems. In the case of destruction of an armor element this can be easily replaced with the associated cooling system against a new armor element.
  • a structurally advantageous because simple design provides that several armor elements have a common cooling system. The result is a comparatively simple structure, since not every armor element must be equipped separately, for example, with a cooling unit for cooling the cooling fluid.
  • the cooling system can also have an electrical coolant, in particular a Peltier element.
  • the Peltier element may for example be attached to the object-side rear side of the armor element and unfold there by energizing a cooling effect.
  • the invention provides that a laser radiation detecting sensor is provided for triggering an armor element.
  • the sensors detecting the laser radiation may be photosensitive sensors.
  • the cooling system can be activated and the resulting heat dissipated.
  • the armor element has a plurality of optical active body for affecting the irradiated laser radiation. By impairing the irradiated laser radiation by means of a plurality of optical active body results in an improved protective effect.
  • the active body are designed to reflect the laser radiation as a reflection body. By reflecting the laser radiation, significant portions of the laser radiation from the object to be protected can be fended off.
  • the reflection body has a reflective surface, in particular a mirror surface.
  • the reflection body can be mirrored over the entire surface or only partially mirrored.
  • the mirror surface may be provided with a highly reflective layer in accordance with the wavelength of the expected laser radiation.
  • the active bodies are designed to break the laser radiation as a refractive body. Even by refraction of the laser radiation, this can be affected. For example, a laser beam can be widened by refraction effects, resulting in lower intensities in the Einstrahlddling.
  • the refractive bodies consist of an optically transparent material.
  • the refraction bodies themselves are therefore hardly affected by the laser radiation from the latter.
  • the laser radiation penetrates the refractive bodies without heating them appreciably.
  • By refraction at the edges of the refractive body there is a widening or scattering of the laser radiation, so that it impinges on the object lying behind it only with significantly lower intensity.
  • the refractive bodies advantageously have a curved surface for widening the laser radiation.
  • the curved surface may be spherical, spherical or cylindrical, for example.
  • the active body or the refractive body may have a roughened surface to produce a scattering effect.
  • a further embodiment provides that the active bodies are designed to diffract the laser radiation as a diffraction body. Even by exploiting diffraction effects, the irradiated laser radiation can be impaired in such a way that lower intensities occur on the object to be protected.
  • the diffraction bodies have diffraction gaps.
  • the diffraction gaps can be produced, for example, by a coating applied to the diffraction bodies, by material differences provided within the diffraction bodies or similar structures.
  • An advantageous embodiment which develops a particularly good protective effect provides that a plurality of active bodies are arranged one behind the other in the effective direction of the laser radiation.
  • the result is a kind of stepped protection arrangement, in which after failure or after passing through a more active body located in front of the laser radiation then hits a further active body.
  • the active bodies are arranged to each other such that a gradual deterioration of the laser radiation associated with a gradually reduced beam intensity results.
  • the active bodies are arranged as loose bulk material within a housing-like receptacle of the armor element.
  • the recording is optically transparent at least on the threat side in the wavelength range of the laser weapons. In this way, the incoming laser beam initially passes unhindered through the receptacle before it then enters the optically active body arranged in the receptacle. Destruction of the recording by the incoming laser radiation and thus, for example, a leakage of the arranged as a bulk active body is avoided.
  • the active bodies are arranged in the manner of a protective curtain.
  • the active bodies can be arranged like a curtain around the object to be protected.
  • the curtain can be opened or closed, depending on whether a laser threat is prevailing or not.
  • Another embodiment provides that the active bodies are embedded in a carrier material which can be applied to the threat side of the armor element.
  • the carrier material may in particular be a act pasty material in which the active bodies are embedded. Similar to a sunscreen, the carrier material together with the active bodies in the case of a recognized laser radiation can then be applied to threatened areas, for example via a nozzle.
  • a further embodiment provides that the active bodies have a plurality of mutually angled surfaces running.
  • the mutually angled surfaces can be used for example as a reflection, refraction or diffraction surfaces.
  • the active bodies are spherical.
  • reflection effects or refraction effects for impairing the laser radiation can be used on the spherical surfaces.
  • the armor element is arranged to be movable relative to the object. Due to the movable arrangement of the armor element relative to the object, the armor element can also be moved relative to the laser beam incident on the object. As a result, a locally limited to a single Einstrahlddling energy input is avoided. The energy of the laser beam is coupled in accordance with the movement of the armor element not locally in only one Einstrahlddling, but along the path of movement of the armor element over a larger area distributed in the armor element. The risk of material failure due to the heat introduced by the laser radiation is significantly reduced. With movable arrangement of the armor element is to ensure that the elements of the cooling system, such as pipes, nozzles, etc., are not affected by the movements.
  • the armor element is arranged in front of a surface to be protected of the object and arranged to be movable in a direction parallel and / or transversely to the surface to be protected.
  • the energy input of the laser beam can be distributed over the surface.
  • the protective element can be moved out of the focal position of the laser beam, whereby the energy density in the Einstrahlddling can also be lowered.
  • a further embodiment provides that the armor element is arranged to be movable in several directions. For example, the armor element can be moved in a substantially vertical and additionally in a substantially horizontal direction.
  • a further embodiment provides that the armor element is designed to be movable via a drive, in particular an electric, hydraulic or pneumatic drive. The drive allows defined movement sequences to be transferred to the armor element.
  • the armor element is resiliently mounted. Due to the resilient mounting of the armor element, this can move automatically when mounted on a military vehicle due to the forces occurring during driving, for example.
  • a privacy shield is provided, through which the movements of the armor element are covered. By arranged in the beam path of the laser beam sight protection, the movements of the armor element for the attacker are not visible. The privacy screen is located on the threat side of the armor element. It is therefore not possible for the attacker to anticipate the movements and to try to track the laser beam to the movements of the armor element, in order to deliberately take a certain point of the armor element under continuous firing.
  • the privacy shield covers at least the edges of the armor element. Covering the edges of the armor element is sufficient in most cases, since the movement of a particular plate-shaped armor element can usually only be seen at the edges.
  • a structurally advantageous embodiment provides that the privacy shield is designed to be stationary and the armor element is movable in the visual shadow of the privacy screen.
  • Another structurally advantageous embodiment provides that the armor element is arranged in an intermediate region between an outer surface of the object to be protected and the privacy screen.
  • the privacy screen is designed to be optically transparent in a narrow-band wavelength range.
  • the wavelength range in which the privacy screen is optically transparent may be adjusted according to the wavelength of the laser weapon.
  • the screen is transparent to the laser beam, so that it is not affected by irradiation and the laser beam passes unhindered through the screen.
  • This embodiment is particularly suitable for laser radiation in the UV or IR wavelength range, which lies outside of the visually perceptible by the human eye spectrum.
  • the laser beam radiates unhindered through the privacy screen on the Armor element moving behind the screen, which is not visible to the attacker. The attacker sees the situation as if the laser beam were absorbed by the surface without any effect whatsoever.
  • the laser armor has a plurality of armor elements arranged movably, which are distributed in a tiling manner over the object to be protected.
  • armor elements designed essentially as identical parts, it is also possible to realize protection of larger objects. Should one of the armor elements, for example, be damaged by an enemy laser shot, this can be easily replaced with a new armor element.
  • the armor elements may be designed as protection modules that attach to the object with a few simple steps or can be removed from this.
  • An advantageous for the protective effect of the laser armor embodiment provides that the armor elements are arranged in multiple layers. The result is a redundant arrangement of armor elements such that in case of failure of an outer layer of armor elements of the laser beam strikes a more inner layer.
  • each layer has a plurality of armor elements, wherein the directions of movement of the armor elements are different in two adjacent layers.
  • the Armor elements are automatically set in motion. It is not necessary to constantly move the armor elements, but only in the case of a specific threat situation, which is reliably detected by the sensors.
  • the heat introduced via the laser weapons into the armor element is dissipated via a cooling system and the cooling system is activated via a sensor which detects the laser radiation. It results in the already described in connection with the laser armor advantages. Also in the method, it is advantageous if the armor element is designed according to one or more of the aforementioned features.
  • Fig. 1 shows in perspective, highly schematic view of an object 10, which is executed protected by a laser armor 1 against laser gun fire.
  • the object 10 may be an immobile object, such as a building or bunker, or a mobile destination, such as a military vehicle, and in particular a military land vehicle.
  • the laser armor 1 serves to protect against laser weapons, which according to the invention are to be understood as all beam weapons operating by means of concentrated radiation.
  • Fig. 1 Like the illustration in Fig. 1 reveals this, consists of the laser armor 1 of several tiled over the object 10 arranged armor elements arranged 2, which are arranged in front of a surface to be protected of the object 10. While the presentation in Fig. 1 an embodiment of the laser armor 1 can be seen, in which the armor elements 2 are arranged only on one side of the object 10, it is understood that the laser armor 1 may also include armor elements 2 on the other sides of the object, which mainly depends on which side of the threat is to be expected. In a military vehicle, it is advisable to provide all sides of the vehicle as well as the vehicle roof with armor elements 2 and not only to armor the vehicle floor against laser bombardment, since the firing by laser weapons usually takes place from the side or from above.
  • the individual armor elements 2 are provided by plate-shaped geometry and with a cooling system 3 for dissipating introduced by the laser radiation heat.
  • a cooling system 3 for dissipating introduced by the laser radiation heat.
  • an active cooling system 3 which is supplied for the purpose of cooling energy, for example, to operate a cooling unit or to operate pumps P.
  • each armor element 2 is equipped with its own cooling system 3, see FIG. for example Fig. 5 ,
  • the armor elements 2 each have a part of a cooling circuit 4.
  • the armor elements 2 are distributed in a scale over a surface of the object 10 to be protected, and the cooling circuit 4 is guided meandering through several armor elements 2.
  • the armor elements 2 have this each pipe pieces on, which can be connected to corresponding pipe sections of an adjacent armor element 2, for example by nesting, to form in this way a closed cooling circuit 4.
  • a cooling fluid flows, which receives 2 heat when passing through the armor elements and this emits at another point as waste heat q from .
  • the cooling circuit 4 is connected via a type of refrigeration unit forming refrigerant circuit 8 with a waste heat circuit 9.
  • the refrigerant circuit 8 consists in a conventional manner of an evaporator 8.1, in which the heated by the laser radiation cooling fluid with release of heat to vaporization of the flowing within the refrigerant circuit 8 refrigerant.
  • the vaporized refrigerant is passed through a compressor 8.2 in a heat exchanger 8.3, in which the refrigerant emits its heat to the waste heat circuit 9.
  • the refrigerant liquefies in parts, after which it is then returned via a throttle 8.4 in the evaporator 8.1, where it then evaporates with renewed absorption of the laser radiation introduced energy.
  • a laser armor 1 with a closed cooling circuit 4 showed, in which the cooling fluid circulates, show the illustrations in the Fig. 2 to 7 Embodiments in which the cooling fluid 11 does not necessarily circulate in a cooling circuit 4.
  • a spray device 5 is provided.
  • the cooling fluid 11 is atomized under increased pressure and applied to a surface to be cooled of the armor element 2.
  • the spraying devices 5 are arranged such that the threat side of the armor elements 2 is sprayed.
  • the cooling fluid 11 absorbs heat during downflow and discharges it.
  • Fig. 4 Of quite similar construction is the execution according to Fig. 4 in which the spray devices 5 are arranged not on the threat side but on the object side of the armor elements 2.
  • the spray devices 5 are located in a gap between the armor elements 2 and the object 10 to be protected, so that they are not visible to an attacker from the outside.
  • the spraying devices 5 are arranged inside the armor elements 2.
  • the spray devices 5 are supplied with cooling fluid 11 via an inlet 2.2.
  • the cooling fluid 11 is sprayed into the interior of the armor elements 2 such that it is wetted over a large area with cooling fluid 11.
  • the cooling fluid 3 flows down under the influence of gravity and finally leaves the armor element 2 via outlets 2.1. Subsequently, the cooling fluid 11 can either escape into the environment or be cooled in a cooling circuit 4 and then again guided over the inlet 2.2 in the interior of the armor element 2.
  • Fig. 5 shows an embodiment of an armor element 2, in which an armor element 2 is provided with a separate cooling system 3.
  • the armor element 2 is assigned a separate cooling circuit 4.
  • In the upper part of the armor element 2 is the inlet 2.2, or in the embodiment according to Fig. 5 two inlets 2.2.
  • a spraying device 5 is arranged, via which the cooling fluid 11 is sprayed into the interior of the armor element 2.
  • the interior of the armor element 2 has a chamber 6.
  • the cooling fluid 11 collects within the chamber 6 and leaves it via the outlet 2.1.
  • the cooling fluid 3 is driven via a pump P after flowing through the cooling circuit 4 again fed to the inlet 2.2.
  • the cooling fluid 11 can first pass through a cooling before reaching the inlet 2.2, for example, by heat to a refrigerant circuit, as already described with reference to the illustration in FIG Fig. 1 was explained.
  • Fig. 7 shows an embodiment similar to that of Fig. 5 in which a plurality of chambers 6 connected in series are provided, which contributes to a more uniform cooling effect.
  • the individual chambers 6 are arranged cascaded to one another.
  • the cooling fluid 11 collecting in a lower chamber 6 in a lower chamber is guided via a spray device 5 provided in the upper region of an underlying chamber 6, so that the cooling fluid 11 successively passes through a plurality of spray devices 5. This results in a kind of cascade with good cooling effect.
  • Fig. 6 shows an embodiment in which the armor element 2 is completely filled with cooling fluid 11. Via the inlet 2.2, the cooling fluid 3 enters the interior of the armor element 2 and leaves it via the outlet 2.1 with entrainment of the laser radiation in the armor element 2 coupled heat. Again, a cascaded arrangement with multiple chambers 6 improve the cooling effect.
  • Fig. 8 shows an embodiment in which the armor elements 2 of the laser armor 1 is preceded by a sacrificial plate 7.
  • the sacrificial plate 7 is designed in the manner of a cooling fluid reservoir and acts as a kind of passive cooling system in which a certain cooling effect is generated even without the supply of external energy.
  • cooling fluid 11 When bombarded by laser radiation provided in the sacrificial plate 7 cooling fluid 11 is first heated, before then the sacrificial plate 7 is destroyed after a certain Einstrahlzeit. In the region of the destruction site, ie the Einstrahlddlings the laser radiation, the provided within the sacrificial plate 3 cooling fluid 11 then exits under gravity then gradually, which also heat is dissipated.
  • the effluent from the sacrificial plate 7 cooling fluid 11 can also produce a wetting of the armor elements 2 arranged behind it with the application of a certain cooling effect.
  • the armor elements 2 can also be provided with a plurality of optical active bodies 13, 14, 15, which will be described below with reference to the illustrations in FIGS FIGS. 9 to 12 will be explained, in which details of the cooling system 3 are not shown for reasons of clarity.
  • the armor elements 2 each have a plurality of optical active body 13, 14, 15 for affecting the irradiated laser radiation. As a result, a weakening of the intensity of the laser radiation and thus a reduction of the required cooling capacity of the cooling system 3 is achieved. It will prevents laser beams with an intensity above the damage threshold of the object 10 to be protected from acting thereon.
  • the active bodies 13 are formed as a reflection body 13 and are located as loose bulk material in a box-shaped receptacle 2.3 of the armor element 2.
  • the optical active body 13 have a surface 13.1 consisting of an optically reflecting layer.
  • the reflective surface 13.1 may extend over the entire optical active body 13 or only over partial areas of the active body 13.
  • the active body 13 according to the embodiment in Fig. 9 have a plurality of mutually angled extending surfaces 13.1, resulting in very different levels of reflection.
  • Fig. 10 illustrated armor element 2.
  • a plurality of optical active body 14 is provided partly of different geometry.
  • an incident laser beam such as in Fig. 10 as an example in solid Plotted lines is affected by refraction, whereby the laser beam expands and thereby loses intensity.
  • the laser beam is affected not only by the refraction effects but also by reflections at the interfaces of the active bodies 14.
  • the active bodies 14 are designed to break the laser radiation as optically transparent refractive body 14.
  • a refraction of light takes place, whereby, after passing through a plurality of successively arranged refractive body, a weakening of the laser beam results in such that it has a significantly lower intensity when leaving the protective element 2.
  • the risk of destruction of the object 10 is also significantly reduced by this active body 14.
  • the diameter of the incident on the threat side of the armor element 2 laser beam is widened by passing through the refractive body 14 to a multiple, whereby the intensity of the laser radiation can be reduced to an uncritical level.
  • the active bodies 14 may have different geometries according to the schematic illustration. It is important that these have mutually angled running surfaces or round surfaces on which then the refraction of the light takes place.
  • the active bodies 14 as shown in FIG Fig. 10 may be in the active bodies 14 as shown in FIG Fig. 10 also act as so-called.
  • Steel divider the parts of the laser radiation with a certain beam property and other parts of the laser radiation that do not have this beam property, reflect.
  • p- and s-polarized beam components can be separated from one another, as a result of which a marked reduction in the incident radiation is likewise evident Laser intensity results.
  • polarization filters can be provided on the active bodies 14.
  • Fig. 9 or 10 may be introduced as loose bulk material in an armor element 2.
  • the active body 15 shown is a diffraction body 15. This has a plurality of diffraction gaps 15. 1 at which the incident laser light is diffracted. This results in diffraction patterns with less intense laser radiation on the surface of the object 10 to be protected.
  • the active body 13, 14, 15 are always arranged as loose bulk material within a housing-like receptacle 2.3 of the armor element 2.
  • different active bodies 13, 14, 15 can be mixed with reflective, refractive and diffractive properties, preferably as loose bulk material.
  • the receptacle 2.3 is of box-shaped geometry and is provided on the threat side with an optically transparent cover in the manner of a lid.
  • the cover may be formed in the region of the expected laser radiation in a narrow band wavelength range optically transparent.
  • the incident laser beam passes unhindered through the cover and is impaired only by the active bodies 13, 14, 15 lying behind it. Destruction of the cover is avoided in this way.
  • Another positive effect arises in such covers, which in an outside of the are visible to the human eye perceptible wavelength range are optically transparent. Because in these occurs, for example, a laser beam in the IR range through the cover, behind which he is then affected by the optical active body 13, 14, 15. Since this is imperceptible to the human eye, the attacker can not easily recognize these effects.
  • a plurality of active bodies 13, 14, 15 is embedded in a carrier material which can be applied to the threat side of the armor element 2. Similar to a sunscreen cream, a multiplicity of smaller active bodies 13, 14, 15 can be embedded within the carrier material. Upon detection of a laser attack, the carrier material and with it the active bodies 13, 14, 15 can then be selectively applied to the threatened side of the object 10 to be protected. For this purpose, for example, a corresponding line system with a plurality of outlet nozzles for applying the arranged in the carrier material active body 13, 14, 15 may be provided on an endangered point of the object.
  • FIG. 12 Another alternative arrangement of the active bodies 13, 14, 15 is in Fig. 12 shown. In this there are a plurality of active bodies 13, 14, 15 in a kind of curtain arrangement. This type of curtain can be placed on the threat side of an object 10.
  • the incident laser radiation can be affected by reflection, refraction or diffraction such that regardless of the direction of incidence of the incident laser beam attenuation of the intensity of the laser radiation.
  • the risk of material failure due to very intense radiation is significantly reduced.
  • the armor elements 2 can be arranged to be movable relative to the object 10, which is described below with reference to the illustrations in FIGS FIGS. 13 to 18 will be explained, which details of the cooling system 3 as well as the optical active body 13, 14, 15 are not shown for reasons of clarity.
  • the armor elements 2 are arranged movable relative to the object 10. This ensures that an incident on the object 10 and the laser armor 1 laser beam acts for a long time on one and the same point and unfolds there after a certain Einstrahlzeit possibly a destructive effect.
  • Fig. 13 In the execution according to Fig. 13 is the armor element 2 in front of the surface 12 to be protected of the object 10 in the vertical direction R 1 as well as in the horizontal direction R 2 movable.
  • Fig. 13 shows two directions of movement of the armor element 2 in a surface parallel to the surface 12 to be protected of the object 10
  • the armor element 2 additionally or alternatively to move transversely to the direction of the surface 12 to be protected.
  • the armor element 2 is moved in the direction of the incident laser beam.
  • that of the laser weapon outgoing laser beam is focused directly into the surface of the object 10 into it, since the intensity of the laser radiation in the focus is greatest.
  • the armor element 2 can be moved out of this focus position, whereby the intensity of the laser radiation is lowered into its Einstrahldazzling. This also reduces the risk of destruction of the armor element 2 by the impinging laser radiation.
  • the movements of the armor element 2 can be initiated via a drive M.
  • the drive M may be a motor drive, such as an electric, hydraulic or pneumatic motor.
  • About the drive M armor element 2 can be defined defined in motion, for example via a kind of eccentric or similar devices. Since it is not necessary to keep the armor element 2 constantly in motion, a sensor S is also provided for detecting the incident laser radiation. These may be photosensitive sensors which detect the incident laser radiation. After detecting the laser radiation, the drive M can then be activated and the armor element 2 can be set in motion.
  • the armor element 2 may also be suspended resiliently, as in Fig. 17 is shown. It can be seen that the armor element 2 is coupled via a spring 24 to the object 10 to be protected. Such a resilient suspension is particularly suitable for mobile objects 10 and in particular for military land vehicles. Due to the forces occurring during driving, the armor element 2 is kept constantly in motion by deflecting the spring 24. Advantage of this suspension via springs 24 is also that the movement purely stochastic takes place, so that a tracking of the laser radiation according to the movements of the armor element 2 is not possible.
  • a screen 23 is provided, which will be discussed in detail below.
  • Fig. 14 Like the illustration in Fig. 14 can first be seen, is the screen 23 on the threat side of the armor elements 2 of the laser armor 1 and covers this to the threat side at least partially.
  • the armor elements 2 are located in an intermediate region between the fixed object visually arranged against the object 10 screen 23 and the object 10. It results in a kind of gap in which the armor elements 2 can be moved.
  • the purpose of the blinds 23 is to make the movements of the armor elements 2 invisible to the attacker.
  • the screen 3 is designed so that it covers the edges 2.4 of the armor elements 2 such that they lie in the visual shadow of the screen 23, see. also the representation in Fig. 2 ,
  • the overlapping of the edges 2.4 of the armor element 2 is chosen such that they do not emerge from the visual shadow of the privacy screen 23 even with maximum movement of the armor element 2.
  • the movement of the otherwise planar armor element 2 is therefore not visible and it is certainly not readily possible to track the laser beam these movements.
  • FIG Fig. 15 An alternative embodiment of the screen 23 is shown in FIG Fig. 15 shown. While the screen 23 in the FIGS. 13 and 14 only covers the edges of the armor element 2 and otherwise openings for the passage of the Laser radiation has, covered the screen protector 23 according to Fig. 15 the armor elements 2 full surface. The armor elements 2 are arranged in this arrangement tiled over the object and are completely in the visual shadow of the screen 23.
  • the screen 23 is held in this embodiment in a narrow-band wavelength range, for example in the wavelength range of 1064 nm optically transparent.
  • the optically transparent wavelength range is matched to the wavelength of the expected laser gun, continuing the above wavelength example to an Nd: YAG laser. The effect achieved by this is the following:
  • the privacy screen 23 Since the privacy screen 23 is optically transparent to the incident laser beam, it passes through the privacy screen 23 virtually unhindered and strikes the armor element 2, which moves relative to the object 10. However, the movements of the armor element 2 are not visible to the attacker, since the wavelength of the laser radiation is often outside the range visible to the human eye or at least difficult to recognize due to the narrow band of optical transparency of the screen 23 for the attacker. The attacker therefore has an image in which the laser beam virtually disappears in the privacy screen 23 without causing a significant effect here. Because even with the destruction of one of the armor elements 2, this would not be visible to the attacker 2 due to the privacy screen 23.
  • FIG. 18 An improved in terms of their protective effect embodiment finally shows the illustration in Fig. 18 ,
  • the armor elements 2 in several layers L 1 , L 2 are arranged, resulting in a redundant arrangement such that in case of failure of one of the armor elements 2 an outer layer L 2, the laser radiation in a next step to a further Inner layer L 1 meets.
  • the movements of the armor elements 2 are advantageously oriented differently in the layers L 1 , L 2 .
  • the armor elements 2 may consist of armored steel and be formed by type ballistic armoring plates.
  • the protective plates may also be composite armor plates in which a multiplicity of ballistically active active bodies, for example of a ceramic material, are embedded in a matrix material.
  • a configuration with a plurality of optical active bodies 13, 14, 15 can also be provided.

Landscapes

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Laserpanzerung zum Schutz eines Objekts, insbesondere eines Fahrzeugs, vor Laserwaffen mit einem Panzerungselement. Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zum Schutz eines Objekts vor Laserwaffen mit einer ein Panzerungselement aufweisenden Laserpanzerung. Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet schließlich ein Fahrzeug, insbesondere ein militärisches Fahrzeug, mit einer Laserpanzerung.
  • In zunehmendem Maße werden beispielsweise im Bereich der Flugabwehr und auch der Bekämpfung von mobilen und immobilen Zielen an Land verschiedene Arten von Laserwaffen eingesetzt, bei denen ein hochenergetischer Laserstrahl gebündelt auf ein zu bekämpfendes Ziel gerichtet wird.
    Durch die über den Laserstrahl eingebrachte Energie wird das Ziel im Bereich des Einstrahlpunktes der Laserstrahlung lokal stark erwärmt, wodurch es bereits nach kurzen Einstrahlzeiten zu einer Zerstörung oder zumindest Beeinträchtigung des Objekts bis hin zu dessen vollständiger Zerstörung kommen kann.
    Als problematisch in diesem Zusammenhang hat sich beispielsweise bei militärischen Landfahrzeugen erwiesen, dass die an diesen vorgesehenen Panzerungselemente zwar beispielsweise gegen ballistische Geschosse oder Sprengsätze eine gute Schutzwirkung zu entfalten vermögen, im Falle eines Laserangriffs jedoch weitgehend wirkungslos sind. Dies liegt vor allem daran, dass über den Laserstrahl große Energiemengen in das beispielsweise aus einem Panzerstahl bestehende Panzerungselement eingebracht werden, was aufgrund der damit verbundenen Wärmeentwicklung bereits nach kurzer Einstrahldauer zu einer Zerstörung des Panzerungselements führen kann. In diesem Zusammenhang schlägt DE 10 2009 040 661 A1 als Gegenmaßnahme gegen Laserbestrahlung ein Laserschutzmodul vor, das aus einem mit einem zu schützenden Objekt verbindbaren Hohlkörper besteht, dessen Hohlraum mit einem bei Bestrahlung mit Laserlicht dampf- oder rauchbildenden Material gefüllt ist. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Laserpanzerung anzugeben, bei welcher die Schutzwirkung gegenüber Laserbeschuss im Vergleich zu herkömmlichen Panzerungen deutlich verbessert wird.
    Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Laserpanzerung der eingangs genannten Art dadurch, dass diese ein Kühlsystem zum Ableiten von durch die Laserwaffen in das Panzerungselement eingebrachter Wärme und eine die Laserstrahlung erkennende Sensorik zur Aktivierung des Kühlsystems aufweist. Über das Kühlsystem kann die durch den auftreffenden Laserstrahl in das Panzerungselement eingebrachte Wärme vom Einstrahlpunkt der Laserstrahlung abgeleitet werden. Hierdurch kann ein oberhalb der Zerstörschwelle des Materials des Panzerungselements liegender Wärmeeintrag im Bereich des Einstrahlpunkts vermieden werden. Die Gefahr eines Materialversagens infolge der durch die Laserstrahlung eingebrachten Wärme wird deutlich verringert.
  • Eine im Hinblick auf deren Kühlleistung vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Kühlsystem ein Kühlfluid aufweist. Über das Kühlfluid können auch größere Wärmemengen auf einfache Weise abtransportiert werden.
  • Vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn das Kühlfluid in einem Kühlkreislauf zirkuliert, der durch das Panzerungselement geführt ist. Bei dem Kühlkreislauf kann es sich um einen geschlossenen Kreislauf handeln, dem im Bereich des Panzerungselements über die Laserstrahlung eingebrachte Wärme zugeführt wird, die dann über das Kühlfluid abtransportiert und an einer Abgabestelle abgegeben wird. Zum Abführen großer Wärmemengen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn es sich bei dem Kühlkreislauf um einen Kältemittelkreis mit einem Kompressor, einer Drossel, einem Kondensator und einem Verdampfer handelt. Denn durch das in einem solchen Kältemittelkreis einer ständigen Phasenumwandlung unterliegende, als Kühlfluid dienende Kältemittel können vergleichsweise große Wärmemengen abgeführt werden.
  • Eine konstruktiv vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Kühlfluid aus einem Reservoir kommend durch das Panzerungselement geführt ist. In dem Reservoir kann eine bestimmte Menge Kühlfluid bevorratet werden. Im Falle eines Laserbeschusses kann das Kühlfluid aus dem Reservoir entnommen und zur Kühlung des Panzerungselements verwendet werden. Beim Durchlaufen des Panzerungselements kann das Kühlfluid Wärme aufnehmen und anschließend erwärmt aus dem Panzerungselement ausströmen, beispielsweise in Richtung der Fahrzeugumgebung.
  • Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das über die Laserstrahlung erwärmte Kühlfluid aus einem im unteren Bereich des Panzerungselements vorgesehenen Auslass geführt ist und dass Kühlfluid geringerer Temperatur über einen im oberen Bereich des Panzerungselements vorgesehenen Einlass geführt ist. Über den Einlass kann zunächst kühleres Kühlfluid in das Panzerungselement hineingeführt werden. Unter Aufnahme von über die Laserstrahlung eingebrachter Wärme kann das Kühlfluid durch das Panzerungselement strömen und das Panzerungselement anschließend über den Auslass erwärmt verlassen.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Kühlfluid über eine Sprühvorrichtung auf das Panzerungselement aufgebracht wird. Über die Sprühvorrichtung kann das Kühlfluid nach Art eines Sprays feintropfig und gezielt auf das Panzerungselement aufgebracht werden.
  • In diesem Zusammenhang sieht eine Ausgestaltung vor, dass die Sprühvorrichtung an der Bedrohungsseite des Panzerungselements, im Inneren des Panzerungselements oder an der Objektseite des Panzerungselements angeordnet ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Panzerungselement eine Kammer aufweist, in welcher das Kühlfluid umgewälzt wird. Das Kühlfluid kann über einen Einlass in die Kammer eintreten und diese über einen Auslass verlassen. Im Bereich des Einlasses kann eine Sprühvorrichtung angeordnet sein. Es kann ein geschlossener Kreislauf vorgesehen sein, in welchem das Kühlfluid umgewälzt wird. Hierzu kann eine Umwälzpumpe und ein dem erwärmten Kühlfluid Wärme entziehendes Kühlaggregat vorgesehen sein.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass an der Bedrohungsseite des Panzerungselements eine mit Kühlfluid befüllte Opferplatte angeordnet ist. Beim Auftreffen der Laserstrahlung auf die Opferplatte wird diese von dem auftreffenden Laserstrahl zunächst erwärmt. Dabei erwärmt sich auch das innerhalb der Opferplatte angeordnete Fluid. Nach einer gewissen Zeit wird die Opferplatte zerstört und das innerhalb der Opferplatte vorgesehene Kühlfluid verlässt die Opferplatte über den Einstrahlpunkt der Laserstrahlung. Das von oben unter dem Einfluss der Schwerkraft nachströmende Kühlfluid kühlt den Einstrahlbereich weiter, wodurch sich eine gewisse Kühlwirkung ergibt, bevor der Laserstrahl nach Zerstörung der Opferplatte auf die eigentliche Panzerplatte trifft.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass als Kühlfluid ein Flüssiggas, insbesondere gekühlter Stickstoff, Wasser, Glykol, Kältemittel, ein Instand-Kühlfluid, ein Gel oder ein Schaum verwendet wird.
  • Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass das Panzerungselement mehrere miteinander verbindbare Kammern aufweist, wobei sich in jeder Kammer eine Komponente eines Mehrkomponentenfluids befindet, das nach Mischen infolge einer chemischen Reaktion eine Kühlwirkung erzeugt. Die einzelnen Kammern können durch den Beschuss der Laserstrahlung miteinander verbunden werden, indem Trennwände derart ausgebildet und angeordnet sind, dass diese durch die auftreffende Laserstrahlung zerstört werden. Alternativ kann zwischen den einzelnen Kammern eine über eine Steuerung ansteuerbare Vorrichtung zum Verbinden der jeweiligen Kammern vorgesehen sein. Beispielsweise kann hierzu ein Ventil zwischen den Kammern vorgesehen sein.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass mehrere Panzerungselemente vorgesehen sind. Es kann insbesondere eine Vielzahl von Panzerungselementen über das zu schützende Objekt verteilt angeordnet sein, beispielsweise nach Art einer kachelartigen Anordnung.
    Gemäß einer weiteren Ausgestaltung können die Panzerungselemente mit separaten Kühlsystemen ausgestattet sein. Im Falle der Zerstörung eines Panzerungselements kann dieses auf einfache Weise mitsamt des zugehörigen Kühlsystems gegen ein neues Panzerungselement ersetzt werden. Eine konstruktiv vorteilhafte da einfache Ausgestaltung sieht vor, dass mehrere Panzerungselemente über ein gemeinsames Kühlsystem verfügen. Es ergibt sich ein vergleichsweise einfacher Aufbau, da nicht jedes Panzerungselement separat beispielsweise mit einem Kühlaggregat zum Kühlen des Kühlfluids ausgestattet sein muss.
    Alternativ oder zusätzlich zu dem Kühlfluid kann das Kühlsystem auch ein elektrisches Kühlmittel, insbesondere ein Peltier-Element aufweisen. Das Peltier-Element kann beispielsweise an der objektseitigen Rückseite des Panzerungselements angebracht sein und dort durch Bestromung eine Kühlwirkung entfalten. Die Erfindung sieht vor, dass eine die Laserstrahlung erkennende Sensorik zur Auslösung eines Panzerungselements vorgesehen ist. Bei der die Laserstrahlung erkennenden Sensorik kann es sich um lichtempfindliche Sensoren handeln. Sobald diese eine auftreffende Laserstrahlung erkennen, kann das Kühlsystem aktiviert und die entstehende Wärme abgeleitet werden. Obgleich dies nicht zum Gegenstand der durch die Patentansprüche definierten Erfindung gehört, kann vorgesehen sein, dass das Panzerungselement eine Vielzahl optischer Wirkkörper zur Beeinträchtigung der eingestrahlten Laserstrahlung aufweist. Durch Beeinträchtigung der eingestrahlten Laserstrahlung mittels einer Vielzahl optischer Wirkkörper ergibt sich eine verbesserte Schutzwirkung. Hohe Intensitäten der Laserstrahlung, wie diese bei einem ungestörten Laserstrahl auf lokal begrenztem Raum auftreten, werden vermieden. Die Gefahr zerstörerischer Überbeanspruchungen des Materials aufgrund der durch die Laserstrahlung eingebrachten Wärme wird durch die Beeinträchtigung der Strahlung deutlich reduziert. Aufgrund der Vielzahl optischer Wirkkörper kann die Beeinträchtigung weitgehend unabhängig vom Einstrahlwinkel der Laserstrahlung erfolgen.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht in diesem Zusammenhang weiter vor, dass die Wirkkörper zum Reflektieren der Laserstrahlung als Reflexionskörper ausgebildet sind. Durch Reflektieren der Laserstrahlung können wesentliche Anteile der Laserstrahlung von dem zu schützenden Objekt abgewehrt werden.
  • In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn die Reflexionskörper eine reflektierende Oberfläche, insbesondere eine Spiegelfläche, aufweisen. Die Reflexionskörper können vollflächig verspiegelt oder nur teilweise verspiegelt sein. Die Spiegelfläche kann entsprechend der Wellenlänge der erwarteten Laserstrahlung mit einer hoch reflektierenden Schicht versehen sein.
  • Alternativ oder zusätzlich kann ferner vorgesehen sein, dass die Wirkkörper zum Brechen der Laserstrahlung als Brechungskörper ausgebildet sind. Auch durch Brechung der Laserstrahlung kann diese beeinträchtigt werden. Beispielsweise kann ein Laserstrahl durch Brechungseffekte aufgeweitet werden, wodurch sich geringere Intensitäten im Einstrahlpunkt ergeben.
  • In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn die Brechungskörper aus einem optisch transparenten Material bestehen. Die Brechungskörper selbst werden daher beim Auftreffen der Laserstrahlung von dieser kaum beeinträchtigt. Die Laserstrahlung durchdringt die Brechungskörper ohne diese nennenswert zu erwärmen. Durch Brechung an den Kanten der Brechungskörper erfolgt ein Aufweiten bzw. Streuen der Laserstrahlung, so dass diese auf das dahinter liegend angeordnete Objekt nur mit deutlich geringerer Intensität auftrifft.
  • Vorteilhaft weisen die Brechungskörper eine gekrümmte Fläche zum Aufweiten der Laserstrahlung auf. Die gekrümmte Fläche kann beispielsweise kugelförmig, sphärisch oder zylindrisch ausgebildet sein. Auch können die Wirkkörper bzw. die Brechungskörper zur Erzeugung einer Streuwirkung eine angeraute Oberfläche aufweisen.
  • Alternativ oder zusätzlich sieht eine weitere Ausgestaltung vor, dass die Wirkkörper zur Beugung der Laserstrahlung als Beugungskörper ausgebildet sind. Auch durch Ausnutzung von Beugungseffekten kann die eingestrahlte Laserstrahlung derart beeinträchtigt werden, dass sich geringere Intensitäten an dem zu schützenden Objekt einstellen.
  • Eine konstruktiv vorteilhafte Ausgestaltung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass die Beugungskörper Beugungsspalte aufweisen. Die Beugungsspalte können beispielsweise durch eine auf den Beugungskörpern aufgebrachte Beschichtung, durch innerhalb der Beugungskörper vorgesehene Materialunterschiede oder ähnliche Strukturen erzeugt werden.
  • Eine vorteilhafte, ein besonders gute Schutzwirkung entfaltende Ausgestaltung sieht vor, dass in Wirkrichtung der Laserstrahlung mehrere Wirkkörper hintereinander angeordnet sind. Es ergibt sich eine Art gestufte Schutzanordnung, bei welcher nach Ausfall oder nach Durchlaufen eines weiter vorne liegenden Wirkkörpers die Laserstrahlung im Anschluss auf einen weiteren Wirkkörper trifft. Vorteilhaft sind die Wirkkörper derart zueinander angeordnet, dass sich eine stufenweise Beeinträchtigung der Laserstrahlung verbunden mit einer stufenweise reduzierten Strahlintensität ergibt.
    Um eine gleichmäßige Schutzwirkung gegen aus unterschiedlichsten Richtungen einstrahlende Laserstrahlung zu erhalten, wird in weiterer Ausgestaltung vorgeschlagen, dass die Wirkkörper als loses Schüttgut innerhalb einer gehäuseartigen Aufnahme des Panzerungselements angeordnet sind. Durch die Anordnung der Wirkkörper als loses Schüttgut weisen diese keine bevorzugte Ausrichtung auf, sondern liegen stochastisch verteilt innerhalb der entsprechenden Aufnahme. Insoweit sind bestimmte Wirkkörper immer auf unterschiedliche Einstrahlrichtungen optimal ausgerichtet.
    Vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn die Aufnahme zumindest bedrohungsseitig im Wellenlängenbereich der Laserwaffen optisch transparent ausgebildet ist. Auf diese Weise tritt der eintreffende Laserstrahl zunächst ungehindert durch die Aufnahme hindurch, bevor er dann auf die in der Aufnahme angeordneten optischen Wirkkörper tritt. Eine Zerstörung der Aufnahme durch die eintreffende Laserstrahlung und damit beispielsweise ein Austreten der als Schüttgut angeordneten Wirkkörper wird vermieden.
  • Eine alternative oder zusätzliche Ausgestaltung sieht vor, dass die Wirkkörper nach Art eines Schutzvorhangs angeordnet sind. Die Wirkkörper können vorhangartig um das zu schützende Objekt herum angeordnet werden. Der Vorhang kann geöffnet oder geschlossen werden, je nachdem, ob gerade eine Laserbedrohung vorherrscht oder nicht.
    Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Wirkkörper in ein Trägermaterial eingebettet sind, welches auf die Bedrohungsseite des Panzerungselements aufbringbar ist. Bei dem Trägermaterial kann es sich insbesondere um ein pastöses Material handeln, in welches die Wirkkörper eingebettet sind. Ähnlich einer Sonnencreme kann das Trägermaterial mitsamt den Wirkkörpern im Falle einer erkannten Laserstrahlung dann beispielsweise über eine Düse auf bedrohte Stellen aufgebracht werden.
  • Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Wirkkörper mehrere gegeneinander abgewinkelt verlaufende Flächen aufweisen. Die gegeneinander abgewinkelt verlaufenden Flächen können beispielsweise als Reflexions-, Brechungs- oder Beugungsflächen genutzt werden.
  • Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Wirkkörper kugelförmig sind. An den Kugelflächen können beispielsweise Reflexions- oder Brechungseffekte zur Beeinträchtigung der Laserstrahlung genutzt werden. Obgleich dies ebenfalls nicht zum Gegenstand der durch die Patentansprüche definierten Erfindung gehört, kann vorgesehen sein, dass das Panzerungselement gegenüber dem Objekt bewegbar angeordnet ist. Durch die bewegbare Anordnung des Panzerungselements gegenüber dem Objekt kann das Panzerungselement auch gegenüber dem auf dem Objekt auftreffenden Laserstrahl bewegt werden. Hierdurch wird ein lokal auf einen einzigen Einstrahlpunkt begrenzter Energieeintrag vermieden. Die Energie des Laserstrahls wird entsprechend der Bewegung des Panzerungselements nicht lokal in nur einem Einstrahlpunkt, sondern entlang des Bewegungswegs des Panzerungselements über eine größere Fläche verteilt in das Panzerungselement eingekoppelt. Die Gefahr eines Materialversagens infolge der durch die Laserstrahlung eingebrachten Wärme wird deutlich verringert. Bei bewegbarer Anordnung des Panzerungselements ist dafür Sorge zu tragen, dass die Elemente des Kühlsystems, wie beispielsweise Rohrleitungen, Düsen usw., durch die Bewegungen nicht beeinträchtigt werden.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Panzerungselement vor einer zu schützenden Fläche des Objekts angeordnet und in einer Richtung parallel und/oder quer zu der zu schützenden Fläche bewegbar angeordnet ist. Durch paralleles Bewegen lässt sich der Energieeintrag des Laserstrahls über die Fläche verteilen. Durch eine Bewegung quer zur zu schützenden Fläche kann das Schutzelement aus der Fokuslage des Laserstrahls heraus bewegt werden, wodurch die Energiedichte im Einstrahlpunkt ebenfalls gesenkt werden kann.
  • Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das Panzerungselement in mehreren Richtungen bewegbar angeordnet ist. Beispielsweise kann das Panzerungselement in einer im Wesentlichen vertikalen und zusätzlich in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung bewegt werden.
    Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das Panzerungselement über einen Antrieb, insbesondere einen elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Antrieb bewegbar ausgebildet ist. Über den Antrieb lassen sich definierte Bewegungsabläufe auf das Panzerungselement übertragen.
    Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Panzerungselement federnd gelagert ist. Durch die federnde Lagerung des Panzerungselements kann sich dieses beispielsweise bei Anbringung an einem militärischen Fahrzeug infolge der im Fahrbetrieb auftretenden Kräfte selbsttätig bewegen.
    Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass ein Sichtschutz vorgesehen ist, durch welchen die Bewegungen des Panzerungselements verdeckt werden. Durch den im Einstrahlweg des Laserstrahls angeordneten Sichtschutz sind die Bewegungen des Panzerungselements für den Angreifer nicht sichtbar. Der Sichtschutz ist auf der Bedrohungsseite des Panzerungselements angeordnet. Es ist dem Angreifer daher nicht möglich, die Bewegungen zu antizipieren und zu versuchen, den Laserstrahl den Bewegungen des Panzerungselements nachzuführen, um auf diese Weise eine bestimmte Stelle des Panzerungselements gezielt unter Dauerbeschuss zu nehmen.
  • Vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn der Sichtschutz zumindest die Kanten des Panzerungselements abdeckt. Ein Abdecken der Kanten des Panzerungselements reicht in den meisten Fällen aus, da sich die Bewegung eines insbesondere plattenförmig ausgebildeten Panzerungselements zumeist nur an dessen Kanten erkennen lässt.
  • Eine konstruktiv vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Sichtschutz feststehend ausgebildet ist und das Panzerungselement im Sichtschatten des Sichtschutzes bewegbar ist.
  • Eine weitere in konstruktiver Hinsicht vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Panzerungselement in einem Zwischenbereich zwischen einer Außenfläche des zu schützenden Objekts und dem Sichtschutz angeordnet ist.
  • In weiterer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der Sichtschutz in einem schmalbandigen Wellenlängenbereich optisch transparent ausgebildet ist. Der Wellenlängenbereich, in welchem der Sichtschutz optisch transparent ist, kann entsprechend der Wellenlänge der Laserwaffe eingestellt sein. In diesem Fall ist der Sichtschutz für den Laserstrahl transparent, so dass dieser bei Einstrahlung nicht beeinträchtigt wird und der Laserstrahl ungehindert durch den Sichtschutz hindurchtritt. Diese Ausgestaltung bietet sich insbesondere bei Laserstrahlung im UV- oder IR-Wellenlängenbereich an, welche außerhalb des vom menschlichen Auge optisch wahrnehmbaren Spektrums liegt. In diesem Fall strahlt der Laserstrahl ungehindert durch den Sichtschutz hindurch auf das sich hinter dem Sichtschutz bewegende Panzerungselement, was für den Angreifer jedoch nicht zu erkennen ist. Dem Angreifer stellt sich die Situation so dar, als ob der Laserstrahl von der Fläche absorbiert würde, ohne dass dies überhaupt irgendeine Wirkung hätte.
  • Für einen flächigen Schutz auch großflächigerer Objekte ist es von Vorteil, wenn die Laserpanzerung mehrere bewegbar angeordnete Panzerungselemente aufweist, die kachelartig über das zu schützende Objekt verteilt angeordnet sind. Auf diese Weise lässt sich mit im Wesentlichen als Gleichteile ausgebildeten Panzerungselementen auch ein Schutz von größeren Objekten realisieren. Sollte einmal eines der Panzerungselemente beispielsweise durch gegnerischen Laserbeschuss beschädigt sein, kann dieses auf einfache Weise gegen ein neues Panzerungselement ausgetauscht werden. Die Panzerungselemente können als Schutzmodule ausgebildet sein, die sich mit wenigen Handgriffen an dem Objekt anbringen bzw. von diesem entfernen lassen.
  • Eine für die Schutzwirkung der Laserpanzerung vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Panzerungselemente in mehreren Lagen angeordnet sind. Es ergibt sich eine redundante Anordnung der Panzerungselemente derart, dass bei Versagen einer äußeren Lage von Panzerungselementen der Laserstrahl auf eine weiter innen liegende Lage trifft.
  • In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn jede Lage mehrere Panzerungselemente aufweist, wobei die Bewegungsrichtungen der Panzerungselemente in zwei benachbarten Lagen unterschiedlich sind.
  • Darüber hinaus hat es sich im Zusammenhang mit der Laserpanzerung als vorteilhaft erwiesen, wenn diese eine Sensorik zur Erkennung der Laserstrahlung aufweist. Im Falle einer Laserstrahlerkennung mittels der Sensorik können die Panzerungselemente automatisch in Bewegung versetzt werden. Es ist nicht erforderlich, die Panzerungselemente ständig zu bewegen, sondern nur im Falle einer konkreten Bedrohungslage, die über die Sensorik zuverlässig erkannt wird.
  • Darüber hinaus wird zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass die über die Laserwaffen in das Panzerungselement eingebrachte Wärme über ein Kühlsystem abgeleitet und das Kühlsystem über eine die Laserstrahlung erkennende Sensorik aktiviert wird. Es ergeben sich die bereits im Zusammenhang mit der Laserpanzerung geschilderten Vorteile.
    Auch bei dem Verfahren ist es von Vorteil, wenn das Panzerungselement gemäß einem oder mehreren der vorstehend genannten Merkmale ausgebildet ist.
  • Schließlich wird zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe bei einem Fahrzeug vorgeschlagen, dass dieses mit einer Laserpanzerung der vorstehend beschriebenen Art ausgestattet ist. Auch hier ergeben sich die bereits im Zusammenhang mit der Laserpanzerung geschilderten Vorteile.
  • Weitere Aspekte, Vorteile und Einzelheiten einer erfindungsgemäßen Laserpanzerung, eines Verfahrens zum Schutz eines Objekts vor Laserwaffen wie auch eines mit einer entsprechenden Laserpanzerung ausgestatteten Fahrzeugs werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen von Ausführungsbeispielen erläutert. Darin zeigen:
    • Fig. 1
    in perspektivischer, stark schematisierter Prinzipansicht ein zu schützendes Objekt mit einer mehrere Panzerungselemente aufweisenden Laserpanzerung,
    Fig. 2-7
    verschiedene Ausgestaltungen einer Laserpanzerung in schematischen Prinzipansichten und
    Fig. 8
    eine Laserpanzerung mit einer zusätzlich vorgesehenen Opferplatte,
    Fig. 9 - 12
    schematische Ansichten unterschiedlicher Ausführungen von Panzerungselementen mit optischen Wirkkörpern.
    Fig. 13 - 18
    schematische Ansichten unterschiedlicher Ausführungen einer Laserpanzerung mit einem bewegbaren Panzerungselement.
  • Fig. 1 zeigt in perspektivischer, stark schematisierter Ansicht ein Objekt 10, welches über eine Laserpanzerung 1 gegen Beschuss von Laserwaffen geschützt ausgeführt ist.
  • Bei dem Objekt 10 kann es sich um ein immobiles Objekt, wie beispielsweise ein Gebäude oder einen Bunker oder um ein mobiles Ziel, wie beispielsweise ein militärisches Fahrzeug und insbesondere ein militärisches Landfahrzeug handeln. Die Laserpanzerung 1 dient zum Schutz vor Laserwaffen, worunter erfindungsgemäß sämtliche mittels gebündelter Strahlung arbeitende Strahlenwaffen zu verstehen sind.
  • Wie die Darstellung in Fig. 1 dies erkennen lässt, besteht die Laserpanzerung 1 aus mehreren kachelartig über das Objekt 10 verteilt angeordneten Panzerungselementen 2, die vor einer zu schützenden Fläche des Objekts 10 angeordnet sind. Während die Darstellung in Fig. 1 eine Ausgestaltung der Laserpanzerung 1 erkennen lässt, bei welcher die Panzerungselemente 2 lediglich an einer Seite des Objekts 10 angeordnet sind, versteht es sich, dass die Laserpanzerung 1 auch Panzerungselemente 2 an den übrigen Seiten des Objekts umfassen kann, was vor allem davon abhängt, von welcher Seite her die Bedrohung zu erwarten ist. Bei einem militärischen Fahrzeug bietet es sich an, sämtliche Fahrzeugseiten wie auch das Fahrzeugdach mit Panzerungselementen 2 zu versehen und lediglich den Fahrzeugboden nicht gegen Laserbeschuss zu panzern, da der Beschuss mittels Laserwaffen üblicherweise von der Seite bzw. von oben her erfolgt.
  • Wie die Darstellung in Fig. 1 dies veranschaulicht, sind die einzelnen Panzerungselemente 2 von plattenförmiger Geometrie und mit einem Kühlsystem 3 zum Ableiten von durch die Laserstrahlung eingebrachter Wärme versehen. Bei dem Kühlsystem 3 handelt es sich um ein aktives Kühlsystem 3, welchem zum Zwecke der Kühlung Energie zugeführt wird, beispielsweise zum Betrieb eines Kühlaggregats oder zum Betrieb von Pumpen P.
  • Bei der Ausführung gemäß Fig. 1 verfügen mehrere Panzerungselemente 2 über ein gemeinsames Kühlsystem 3. Alternativ ist es jedoch auch denkbar dass jedes Panzerungselement 2 mit einem eigenen Kühlsystem 3 ausgestattet ist, vgl. beispielsweise Fig. 5.
  • Gemäß der Darstellung in Fig. 1 weisen die Panzerungselemente 2 jeweils einen Teil eines Kühlkreislaufes 4 auf. Die Panzerungselemente 2 sind schuppenartig über eine Fläche des zu schützenden Objekts 10 verteilt angeordnet und der Kühlkreislauf 4 ist mäanderförmig durch mehrere Panzerungselemente 2 hindurchgeführt. Die Panzerungselemente 2 weisen hierzu jeweils Rohrleitungsstücke auf, die mit entsprechenden Rohrleitungsstücken eines benachbarten Panzerungselements 2 beispielsweise durch Ineinanderstecken verbunden werden können, um auf diese Weise einen geschlossenen Kühlkreislauf 4 zu bilden. Innerhalb des Kühlkreislaufs 4 strömt ein Kühlfluid, welches beim Durchlaufen der Panzerungselemente 2 Wärme aufnimmt und diese an anderer Stelle als Abwärme qab abgibt.
  • Bei der Ausführung gemäß Fig. 1 ist der Kühlkreislauf 4 über einen eine Art Kühlaggregat bildenden Kältemittelkreis 8 mit einem Abwärmekreis 9 verbunden. Der Kältemittelkreis 8 besteht in üblicher Weise aus einem Verdampfer 8.1, in welchem das über die Laserstrahlung erwärmte Kühlfluid unter Abgabe von Wärme zu einer Verdampfung des innerhalb des Kältemittelkreises 8 strömenden Kältemittels sorgt. Das verdampfte Kältemittel wird über einen Kompressor 8.2 in einen Wärmetauscher 8.3 geführt, in welchem das Kältemittel seine Wärme an den Abwärmekreis 9 abgibt. Hierbei verflüssigt sich das Kältemittel in Teilen, wonach es dann über eine Drossel 8.4 in den Verdampfer 8.1 zurückgeführt wird, wo es dann unter erneuter Aufnahme von über die Laserstrahlung eingebrachter Energie verdampft. Es ergibt sich eine Anordnung, bei welcher aufgrund des zwischengeschalteten Kältemittelkreises 8 große Wärmemengen abgeführt werden können. Alternativ wäre es jedoch auch denkbar, die von dem Kühlfluid aufgenommene Wärme auf andere Weise und insbesondere ohne eine Kältemittelkreis 8 abzuführen.
  • Während die Darstellung in Fig. 1 eine Laserpanzerung 1 mit einem geschlossenen Kühlkreislauf 4 zeigte, in welchem das Kühlfluid zirkuliert, zeigen die Darstellungen in den Fig. 2 bis 7 Ausgestaltungen, bei welchen das Kühlfluid 11 nicht notwendigerweise in einem Kühlkreislauf 4 zirkuliert.
  • Bei den Ausführungen gemäß den Fig. 2 bis 4 ist jeweils eine Sprühvorrichtung 5 vorgesehen. Über diese wird das Kühlfluid 11 unter erhöhtem Druck zerstäubt und auf eine zu kühlende Fläche des Panzerungselements 2 aufgebracht.
  • Bei der Ausführung gemäß Fig. 2 sind die Sprühvorrichtungen 5 derart angeordnet, dass die Bedrohungsseite der Panzerungselemente 2 besprüht wird. Durch kontinuierliches Besprühen nimmt das Kühlfluid 11 beim Nachuntenrinnen Wärme auf und führt diese ab.
  • Von ganz ähnlicher Konstruktion ist die Ausführung gemäß Fig. 4, bei welcher die Sprühvorrichtungen 5 nicht an der Bedrohungsseite, sondern an der Objektseite der Panzerungselemente 2 angeordnet sind. Die Sprühvorrichtungen 5 befinden sich in einem Spalt zwischen den Panzerungselementen 2 und dem zu schützenden Objekt 10, so dass diese für einen Angreifer von außen nicht sichtbar sind.
  • Bei der Ausführung gemäß Fig. 3 sind die Sprühvorrichtungen 5 im Inneren der Panzerungselemente 2 angeordnet. Die Sprühvorrichtungen 5 werden über einen Einlass 2.2 mit Kühlfluid 11 versorgt. Über die Sprühvorrichtungen 5 wird das Kühlfluid 11 derart in das Innere der Panzerungselemente 2 eingesprüht, dass diese großflächig mit Kühlfluid 11 benetzt wird. Das Kühlfluid 3 strömt unter dem Einfluss der Schwerkraft nach unten und verlässt das Panzerungselement 2 schließlich über Auslässe 2.1. Anschließend kann das Kühlfluid 11 entweder in die Umwelt entweichen oder in einem Kühlkreislauf 4 abgekühlt und dann erneut über den Einlass 2.2 in das Innere des Panzerungselements 2 geführt werden.
  • Fig. 5 zeigt eine Ausgestaltung eines Panzerungselements 2, bei welcher ein Panzerungselement 2 mit einem separaten Kühlsystem 3 versehen ist. Dem Panzerungselement 2 ist ein separater Kühlkreislauf 4 zugeordnet. Im oberen Bereich des Panzerungselements 2 befindet sich der Einlass 2.2, bzw. bei der Ausführung gemäß Fig. 5 zwei Einlässe 2.2. Im Bereich jeden Einlasses 2.2 ist eine Sprühvorrichtung 5 angeordnet, über welche das Kühlfluid 11 in das Innere des Panzerungselements 2 eingesprüht wird. Das Innere des Panzerungselements 2 weist eine Kammer 6 auf. Im unteren Endbereich des Panzerungselements 2 sammelt sich das Kühlfluid 11 innerhalb der Kammer 6 und verlässt diese über den Auslass 2.1. Nach Verlassen des Panzerungselements 2 wird das Kühlfluid 3 getrieben über eine Pumpe P nach Durchströmen des Kühlkreislaufs 4 erneut dem Einlass 2.2 zugeführt. Dabei kann das Kühlfluid 11 vor Erreichen den Einlasses 2.2 zunächst eine Abkühlung durchlaufen, beispielsweise durch Wärmeabgabe an einen Kältemittelkreis, wie dies bereits anhand der Darstellung in Fig. 1 erläutert wurde.
  • Fig. 7 zeigt eine Ausgestaltung ähnlich jener der Fig. 5, bei welcher mehrere in Reihe geschaltete Kammern 6 vorgesehen sind, was zu einer gleichmäßigeren Kühlwirkung beiträgt. Die einzelnen Kammern 6 sind kaskadiert zueinander angeordnet. Das sich in einer höher liegenden Kammer 6 in deren unterem Bereich sammelnde Kühlfluid 11 wird über eine im oberen Bereich einer darunter liegenden Kammer 6 vorgesehene Sprühvorrichtung 5 geführt, so dass das Kühlfluid 11 nacheinander mehrere Sprühvorrichtungen 5 durchläuft. Es ergibt sich eine Art Kaskade mit guter Kühlwirkung.
  • Fig. 6 zeigt eine Ausgestaltung, bei welcher das Panzerungselement 2 vollständig mit Kühlfluid 11 befüllt ist. Über den Einlass 2.2 tritt das Kühlfluid 3 in das Innere des Panzerungselements 2 ein und verlässt dieses über den Auslass 2.1 unter Mitnahme der über die Laserstrahlung in das Panzerungselement 2 eingekoppelten Wärme. Auch hier kann eine kaskadierte Anordnung mit mehreren Kammern 6 die Kühlwirkung verbessern.
  • Fig. 8 zeigt schließlich eine Ausgestaltung, bei welcher den Panzerungselementen 2 der Laserpanzerung 1 eine Opferplatte 7 vorgeschaltet ist. Die Opferplatte 7 ist nach Art eines Kühlfluidreservoirs ausgeführt und wirkt als eine Art passives Kühlsystem, bei welchem auch ohne Zufuhr externer Energie eine gewisse Kühlwirkung erzeugt wird. Bei Beschuss mittels Laserstrahlung wird das in der Opferplatte 7 vorgesehene Kühlfluid 11 zunächst erwärmt, bevor dann die Opferplatte 7 nach einer gewissen Einstrahlzeit zerstört wird. Im Bereich der Zerstörstelle, d. h. des Einstrahlpunkts der Laserstrahlung, tritt das innerhalb der Opferplatte 3 vorgesehene Kühlfluid 11 unter Schwerkraftwirkung dann nach und nach aus, wobei ebenfalls Wärme abgeführt wird. Auch kann das aus der Opferplatte 7 ausströmende Kühlfluid 11 zu einer Benetzung der dahinterliegend angeordneten Panzerungselemente 2 ebenfalls unter Aufbringung einer gewissen Kühlwirkung erzeugen.
  • Zusätzlich zu einem Kühlsystem 3 der zuvor beschriebenen Art können die Panzerungselemente 2 auch mit mehreren optischer Wirkkörpern 13, 14, 15 versehen sein, was nachfolgend anhand der Darstellungen in den Figuren 9 bis 12 erläutert werden wird, in welchen Einzelheiten des Kühlsystems 3 aus Gründen der Übersicht nicht dargestellt sind.
  • Wie dies anhand der Ausführungen in den Fig. 9 bis 12 deutlich wird, können die Panzerungselemente 2 jeweils eine Vielzahl optischer Wirkkörper 13, 14, 15 zur Beeinträchtigung der eingestrahlten Laserstrahlung aufweisen. Hierdurch wird eine Schwächung der Intensität der Laserstrahlung und damit eine Reduktion der erforderlichen Kühlleistung des Kühlsystems 3 erreicht. Es wird verhindert, dass Laserstrahlen mit einer oberhalb der Zerstörschwelle des zu schützenden Objekts 10 liegenden Intensität auf dieses einwirken.
  • Bei der Ausführung gemäß Fig. 9 ist eine Vielzahl unterschiedlicher Wirkkörpern 13 vorgesehen. Die Wirkkörper 13 sind als Reflexionskörper 13 ausgebildet und befinden sich als loses Schüttgut in einer kastenförmigen Aufnahme 2.3 des Panzerungselements 2. Die optischen Wirkkörper 13 weisen eine aus einer optisch reflektierenden Schicht bestehende Oberfläche 13.1 auf. Die reflektierende Oberfläche 13.1 kann sich über den gesamten optischen Wirkkörper 13 oder nur über Teilbereiche des Wirkkörpers 13 erstrecken. Die Wirkkörper 13 gemäß der Ausführung in Fig. 9 weisen mehrere sich gegeneinander abgewinkelt erstreckende Oberflächen 13.1 auf, wodurch sich ganz unterschiedliche Reflexionsebenen ergeben.
  • Beim Auftreffen eines Laserstrahls wird dieser an der entsprechenden Oberfläche 13.1 des Wirkkörpers 13 reflektiert. Nach erfolgter Reflexion trifft der Laserstrahl dann ggf. auf einen weiteren Wirkkörper 13 und wird erneut reflektiert. Mit jeder Reflexion sinkt die Intensität des auf das Objekt 10 einwirkenden Laserstrahls, so dass dieser - falls das Panzerungselement 2 überhaupt durchstrahlt werden sollte, nur mit deutlich reduzierter Intensität auf das Objekt 10 trifft. Wesentliche Anteile des Laserstrahls werden zudem von dem Objekt 10 weg gelenkt.
  • Auf einem anderen physikalischen Wirkprinzip beruht das in Fig. 10 dargestellte Panzerungselement 2.
  • Bei diesem ist ebenfalls eine Vielzahl optischer Wirkkörper 14 von zum Teil unterschiedlicher Geometrie vorgesehen. Über die Wirkkörper 14 wird ein auftreffender Laserstrahl, wie ein solcher in Fig. 10 exemplarisch in durchgezogenen Linien dargestellt ist, durch Brechung beeinträchtigt, wodurch der Laserstrahl aufweitet und hierdurch an Intensität verliert. Wie die punktierten Linien dies veranschaulichen sollen, wir der Laserstrahl nicht nur durch die Brechungseffekte sondern auch durch Reflexionen an den Grenzflächen der Wirkkörper 14 beeinträchtigt. Die Wirkkörper 14 sind zum Brechen der Laserstrahlung als optisch transparente Brechungskörper 14 ausgestaltet. Beim Auftreffen eines Laserstrahls auf einer Fläche des Brechungskörpers 14 erfolgt eine Lichtbrechung, wodurch sich nach Durchlaufen mehrerer hintereinander angeordneter Brechungskörper eine Schwächung des Laserstrahls derart ergibt, dass dieser beim Verlassen des Schutzelements 2 eine deutlich geringere Intensität aufweist. Die Gefahr einer Zerstörung des Objekts 10 wird auch durch diese Wirkkörper 14 deutlich reduziert wird. Der Durchmesser des auf der Bedrohungsseite des Panzerungselements 2 auftreffenden Laserstrahls wird durch das Durchlaufen der Brechungskörper 14 auf ein Vielfaches aufgeweitet, wodurch die Intensität der Laserstrahlung auf ein unkritisches Niveau gesenkt werden kann.
  • Die Wirkkörper 14 können gemäß der schematischen Darstellung verschiedene Geometrien aufweisen. Wichtig ist, dass diese gegeneinander abgewinkelt verlaufende Flächen oder runde Flächen aufweisen, an welchen dann die Brechung des Lichts erfolgt.
  • Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei den Wirkkörpern 14 gemäß der Darstellung in Fig. 10 auch um sog. Stahlteiler handeln, die Anteile der Laserstrahlung mit einer bestimmten Strahleigenschaft durchlassen und andere Teile der Laserstrahlung, die diese Strahleigenschaft nicht aufweisen, reflektieren. Beispielsweise können p- und s-polarisierte Strahlanteile voneinander getrennt werden, wodurch sich ebenfalls eine deutliche Reduktion der eingestrahlten Laserintensität ergibt. Hierzu können an den Wirkkörpern 14 beispielsweise Polarisationsfilter vorgesehen sein.
  • Auf einem weiteren physikalischen Wirkprinzip beruht der in Fig. 11 dargestellte Wirkkörper 15.
  • Auch dieser kann gemäß den Darstellungen in den Fig. 9 bzw. 10 als loses Schüttgut in ein Panzerungselement 2 eingebracht sein. Bei dem in Fig. 11 dargestellten Wirkkörper 15 handelt es sich um einen Beugungskörper 15. Dieser weist mehrere Beugungsspalte 15.1 auf, an welchen das auftreffende Laserlicht gebeugt wird. Es ergeben sich Beugungsmuster mit einer weniger intensiven Laserstrahlung auf der Oberfläche des zu schützenden Objekts 10.
  • Gemäß der Darstellung in den Fig. 9 und 10 können die Wirkkörper 13, 14, 15 als loses Schüttgut immer innerhalb einer gehäuseartigen Aufnahme 2.3 des Panzerungselements 2 angeordnet werden. Innerhalb eines Panzerungselements 2 können unterschiedliche Wirkkörper 13, 14, 15 mit reflektierenden, brechenden und beugenden Eigenschaften gemischt angeordnet werden, vorzugsweise als loses Schüttgut.
  • Vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn die Aufnahme 2.3 von kastenförmiger Geometrie ist und bedrohungsseitig mit einer optisch transparenten Abdeckung nach Art eines Deckels versehen ist. Die Abdeckung kann im Bereich der erwarteten Laserstrahlung in einem schmalbandigen Wellenlängenbereich optisch transparent ausgebildet sein. Dies führt dazu, dass der auftreffende Laserstrahl ungehindert durch die Abdeckung hindurch tritt und erst durch die dahinter liegenden Wirkkörper 13, 14, 15 beeinträchtigt wird. Eine Zerstörung der Abdeckung wird auf diese Weise vermieden. Ein anderer positiver Effekt stellt sich bei solchen Abdeckungen ein, die in einem außerhalb des vom menschlichen Auge wahrnehmbaren Wellenlängenbereichs optisch transparent sind. Denn bei diesen tritt beispielsweise ein Laserstrahl im IR-Bereich durch die Abdeckung hindurch, hinter welcher er dann über die optischen Wirkkörper 13, 14, 15 beeinträchtigt wird. Da dies für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar ist, kann der Angreifer diese Effekte jedenfalls nicht ohne Weiteres erkennen.
  • Alternativ oder zusätzlich ist es auch denkbar, dass eine Vielzahl Wirkkörper 13, 14, 15 in ein Trägermaterial eingebettet ist, welches auf die Bedrohungsseite des Panzerungselements 2 aufbringbar ist. Ähnlich einer Sonnenschutzcreme können innerhalb des Trägermaterials eine Vielzahl kleinerer Wirkkörper 13, 14, 15 eingebettet sein. Bei Erkennung eines Laserangriffs kann dann das Trägermaterial und mit diesem die Wirkkörper 13, 14, 15 auf die bedrohte Seite des zu schützenden Objekts 10 gezielt ausgebracht werden. Hierzu kann beispielsweise ein entsprechendes Leitungssystem mit mehreren Austrittsdüsen zum Aufbringen der in dem Trägermaterial angeordneten Wirkkörper 13, 14, 15 auf eine bedrohte Stelle des Objekts vorgesehen sein.
  • Eine weitere alternative Anordnung der Wirkkörper 13, 14, 15 ist in Fig. 12 dargestellt. Bei dieser befinden sich eine Vielzahl von Wirkkörpern 13, 14, 15 in einer Art Vorhanganordnung. Diese Art von Vorhang kann an der Bedrohungsseite eines Objekts 10 angeordnet werden.
  • Durch Beeinträchtigung der eingestrahlten Laserstrahlung mittels einer Vielzahl optischer Wirkkörper 13, 14, 15, kann die auftreffende Laserstrahlung durch Reflexion, Brechung oder Beugung derart beeinträchtigt werden, dass unabhängig von der Einstrahlrichtung des auftreffenden Laserstrahls eine Abschwächung der Intensität der Laserstrahlung erfolgt. Die Gefahr eines Materialversagens infolge sehr intensiver Einstrahlung wird deutlich verringert.
  • Darüber hinaus können die Panzerungselemente 2 gegenüber dem Objekt 10 bewegbar angeordnet werden, was nachfolgend anhand der Darstellungen in den Figuren 13 bis 18 erläutert werden wird, ich welchen Einzelheiten des Kühlsystems 3 wie auch der optischen Wirkkörper 13, 14, 15 aus Gründen der Übersicht nicht dargestellt sind.
  • Wie die Darstellung beispielsweise in Fig. 13 dies veranschaulicht, sind die Panzerungselemente 2 gegenüber dem Objekt 10 bewegbar angeordnet. Hierdurch wird erreicht, dass ein auf dem Objekt 10 bzw. der Laserpanzerung 1 auftreffender Laserstrahl über längere Zeit auf ein und denselben Punkt einwirkt und dort nach einer gewissen Einstrahlzeit ggf. eine Zerstörungswirkung entfaltet.
  • Bei der Ausführung gemäß Fig. 13 ist das Panzerungselement 2 vor der zu schützenden Fläche 12 des Objekts 10 in vertikaler Richtung R1 wie auch in horizontaler Richtung R2 bewegbar. Durch das Bewegen des Panzerungselements 2 gegenüber dem Objekt 10 ergibt sich auch eine Relativbewegung gegenüber dem auftreffenden Laserstrahl, weshalb dieser nicht über längere Zeiträume auf ein und denselben Punkt trifft, womit der lokale Energieeintrag deutlich reduziert wird, so dass Zerstörungen des Panzerungselements 2 nicht zu befürchten stehen.
  • Während die Darstellung in Fig. 13 zwei Bewegungsrichtungen des Panzerungselements 2 in einer Fläche parallel zu der zu schützenden Fläche 12 des Objekts 10 zeigt, ist es auch denkbar, das Panzerungselement 2 zusätzlich oder alternativ auch quer zur Richtung der zu schützenden Fläche 12 zu bewegen. Durch eine solche Bewegung wird das Panzerungselement 2 in Richtung des auftreffenden Laserstrahls bewegt. Üblicherweise wird der von der Laserwaffe ausgehende Laserstrahl direkt in die Fläche des Objekts 10 hinein fokussiert, da die Intensität der Laserstrahlung im Fokus am größten ist. Durch eine Bewegung des Panzerungselements 2 quer zur zu schützenden Fläche 12 des Objekts 10 kann das Panzerungselement 2 aus dieser Fokuslage heraus bewegt werden, wodurch die Intensität der Laserstrahlung in deren Einstrahlpunkt gesenkt wird. Auch hierdurch lässt sich die Gefahr einer Zerstörung des Panzerungselements 2 durch die auftreffende Laserstrahlung verringern.
  • Wie die Darstellung in Fig. 16 zeigt, können die Bewegungen des Panzerungselements 2 über einen Antrieb M initiiert werden. Bei dem Antrieb M kann es sich um einen motorischen Antrieb, wie beispielsweise einen Elektro-, Hydraulik- oder Pneumatikmotor handeln. Über den Antrieb M kann das Panzerungselement 2 definiert in Bewegung versetzt werden, beispielsweise über eine Art Exzentergetriebe oder ähnliche Vorrichtungen. Da es nicht erforderlich ist, das Panzerungselement 2 ständig in Bewegung zu halten, ist zudem eine Sensorik S zur Erkennung der auftreffenden Laserstrahlung vorgesehen. Hierbei kann es sich um lichtempfindliche Sensoren handeln, welche die auftreffende Laserstrahlung erkennen. Nach Erkennen der Laserstrahlung kann dann der Antrieb M angesteuert und das Panzerungselement 2 in Bewegung versetzt werden.
  • Alternativ oder zusätzlich kann das Panzerungselement 2 auch federnd aufgehängt sein, wie dies in Fig. 17 dargestellt ist. Zu erkennen ist, dass das Panzerungselement 2 über eine Feder 24 an das zu schützende Objekt 10 angekoppelt ist. Eine derartig federnde Aufhängung bietet sich insbesondere bei mobilen Objekten 10 und insbesondere bei militärischen Landfahrzeugen an. Aufgrund der im Fahrbetrieb auftretenden Kräfte wird das Panzerungselement 2 bei diesen durch Auslenken der Feder 24 ständig in Bewegung gehalten. Vorteil dieser Aufhängung über Federn 24 ist zudem, dass die Bewegung rein stochastisch erfolgt, so dass ein Nachführen der Laserstrahlung entsprechend der Bewegungen des Panzerungselements 2 nicht möglich ist.
  • Zur Vermeidung einer Zielnachführung der Laserstrahlung ist gemäß der Darstellungen in den Fig. 14 und 15 zudem ein Sichtschutz 23 vorgesehen, auf welchen nachfolgend im Einzelnen eingegangen werden wird.
  • Wie die Darstellung in Fig. 14 zunächst erkennen lässt, befindet sich der Sichtschutz 23 auf der Bedrohungsseite der Panzerungselemente 2 der Laserpanzerung 1 und deckt diese zu deren Bedrohungsseite zumindest teilweise ab. Die Panzerungselemente 2 befinden sich in einem Zwischenbereich zwischen dem gegenüber dem Objekt 10 fest stehend angeordneten Sichtschutz 23 und dem Objekt 10. Es ergibt sich eine Art Spalt, in welchem die Panzerungselemente 2 bewegt werden können. Zweck des Sichtschutzes 23 ist es, die Bewegungen der Panzerungselemente 2 für den Angreifer unsichtbar zu machen.
  • Gemäß der Ausgestaltung in Fig. 14 ist der Sichtschutz 3 so ausgebildet, dass dieser die Kanten 2.4 der Panzerungselemente 2 derart überdeckt, dass diese im Sichtschatten des Sichtschutzes 23 liegen, vgl. auch die Darstellung in Fig. 2. Die Überdeckung der Kanten 2.4 des Panzerungselements 2 ist dabei derart gewählt, dass diese selbst bei maximaler Bewegung des Panzerungselements 2 nicht aus dem Sichtschatten des Sichtschutzes 23 heraustreten. Für den Angreifer ist die Bewegung des ansonsten flächigen Panzerungselements 2 daher nicht zu erkennen und es ist jedenfalls nicht ohne weiteres möglich, den Laserstrahl diesen Bewegungen nachzuführen.
  • Eine alternative Ausgestaltung des Sichtschutzes 23 ist in Fig. 15 dargestellt. Während der Sichtschutz 23 in den Fig. 13 und 14 jeweils nur die Kanten des Panzerungselements 2 überdeckt und ansonsten Öffnungen zum Durchtritt der Laserstrahlung aufweist, überdeckt der Sichtschutz 23 gemäß Fig. 15 die Panzerungselemente 2 vollflächig. Die Panzerungselemente 2 sind bei dieser Anordnung kachelartig über das Objekt verteilt angeordnet und liegen vollständig im Sichtschatten des Sichtschutzes 23. Der Sichtschutz 23 ist bei dieser Ausgestaltung in einem schmalbandigen Wellenlängenbereich, beispielsweise im Wellenlängenbereich von 1064 nm optisch transparent gehalten. Der optisch transparente Wellenlängenbereich ist an die Wellenlänge der erwarteten Laserwaffe angepasst, in Fortführung des obigen Wellenlängenbeispiels an einen Nd:YAG-Laser. Der hierdurch erreichte Effekt ist der folgende:
  • Da der Sichtschutz 23 für den auftreffenden Laserstrahl optisch transparent ist, tritt dieser quasi ungehindert durch den Sichtschutz 23 hindurch und trifft auf das Panzerungselement 2, welches sich gegenüber dem Objekt 10 bewegt. Die Bewegungen des Panzerungselements 2 sind für den Angreifer jedoch nicht sichtbar, da die Wellenlänge der Laserstrahlung häufig außerhalb des für das menschliche Auge sichtbaren Bereichs liegt oder aufgrund der Schmalbandigkeit der optischen Transparenz des Sichtschutzes 23 für den Angreifer zumindest nur schwer zu erkennen. Dem Angreifer bietet sich daher ein Bild, bei welchem der Laserstrahl quasi in dem Sichtschutz 23 verschwindet ohne hier eine nennenswerte Wirkung hervorzurufen. Denn selbst bei Zerstörung eines der Panzerungselemente 2 wäre dies aufgrund des Sichtschutzes 23 für den Angreifer 2 nicht erkennbar.
  • Eine im Hinblick auf deren Schutzwirkung verbesserte Ausgestaltung zeigt schließlich die Darstellung in Fig. 18. Bei dieser sind die Panzerungselemente 2 in mehreren Lagen L1, L2 angeordnet, wodurch sich eine redundante Anordnung derart ergibt, dass bei Ausfall eines der Panzerungselemente 2 einer äußeren Lage L2 die Laserstrahlung in einem nächsten Schritt auf eine weiter Innen liegende Lage L1 trifft. Die Bewegungen der Panzerungselemente 2 sind in den Lagen L1, L2 vorteilhafter Weise unterschiedlich ausgerichtet.
  • Die Panzerungselemente 2 können aus Panzerstahl bestehen und nach Art ballistisch wirksamer Panzerungsplatten ausgebildet sein. Alternativ kann es sich bei den Schutzplatten auch um Verbundpanzerplatten handeln, bei welchen eine Vielzahl ballistisch wirksamer Wirkkörper beispielsweise aus einem Keramikmaterial in ein Matrixmaterial eingebettet ist. Alternativ oder zusätzlich kann ferner eine Ausgestaltung mit mehreren optischen Wirkkörpern 13, 14, 15 vorgesehen sein.
    • Bezugszeichen:
    • 1
    Laserpanzerung
    2
    Panzerungselement
    2.1
    Auslass
    2.2
    Einlass
    2.3
    Aufnahme
    2.4
    Kante
    3
    Kühlsystem
    4
    Kühlkreislauf
    5
    Sprühvorrichtung
    6
    Kammer
    7
    Opferplatte
    8
    Kältemittelkreis
    9
    Abwärmekreis
    10
    Objekt
    11
    Kühlfluid
    12
    Fläche
    13
    optischer Wirkkörper, Reflexionskörper
    13.1
    Oberfläche
    14
    optischer Wirkkörper, Brechungskörper
    15
    optischer Wirkkörper, Beugungskörper
    15.1
    Beugungsspalt
    23
    Sichtschutz
    24
    Feder
    qab
    Abwärme
    P
    Pumpe
    R1
    Richtung
    R2
    Richtung
    L1
    Lage
    L2
    Lage
    M
    Antrieb
    S
    Sensorik

Claims (15)

  1. Laserpanzerung zum Schutz eines Objekts (10) vor Laserwaffen mit einem Panzerungselement (2),
    gekennzeichnet durch
    ein Kühlsystem (3) zum Ableiten von durch die Laserwaffen in das Panzerungselement (2) eingebrachter Wärme und eine die Laserstrahlung erkennende Sensorik zur Aktivierung des Kühlsystems (3).
  2. Laserpanzerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlsystem (3) ein Kühlfluid (11) aufweist.
  3. Laserpanzerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlfluid (11) aus einem Reservoir kommend durch das Panzerungselement (2) geführt ist.
  4. Laserpanzerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das über die Laserstrahlung erwärmte Kühlfluid (11) aus einem im unteren Bereich des Panzerungselements (2) vorgesehenen Auslass (2.1) geführt ist und dass Kühlfluid (11) geringer Temperatur über einen im oberen Bereich des Panzerungselements (2) vorgesehenen Einlass (2.2) geführt ist.
  5. Laserpanzerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlfluid (11) über eine Sprühvorrichtung (5) auf das Panzerungselement (2) aufgebracht wird.
  6. Laserpanzerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühvorrichtung (5) an der Bedrohungsseite des Panzerungselements (2), im Inneren des Panzerungselements (2) oder an der Objektseite des Panzerungselements (2) angeordnet ist.
  7. Laserpanzerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Panzerungselement (2) eine Kammer (6) aufweist, in welcher das Kühlfluid (11) umgewälzt wird.
  8. Laserpanzerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Panzerungselement (2) mehrere strömungsverbundene Kammern (6) aufweist, in welchen das Kühlfluid (11) umgewälzt wird.
  9. Laserpanzerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Bedrohungsseite des Panzerungselements (2) eine mit Kühlfluid (11) befüllte Opferplatte (7) angeordnet ist.
  10. Laserpanzerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Panzerungselement (2) mehrere miteinander verbindbare Kammern (6) aufweist, wobei sich in jeder Kammer (6) eine Komponente eine Mehrkomponentenfluids befindet, das nach Mischen infolge einer chemischen Reaktion eine Kühlwirkung erzeugt.
  11. Laserpanzerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Panzerungselemente (2) vorgesehen sind.
  12. Laserpanzerung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Panzerungselemente (2) mit separaten Kühlsystemen (3) versehen ist oder dass mehrere Panzerungselemente (2) über ein gemeinsames Kühlsystem (3) verfügen.
  13. Laserpanzerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlsystem (3) ein elektrisches Kühlmittel, insbesondere ein Peltier-Element aufweist.
  14. Verfahren zum Schutz eines Objekts (10) vor Laserwaffen mit einer ein Panzerungselement (2) aufweisenden Laserpanzerung (1),
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die über die Laserwaffen in das Panzerungselement (2) eingebrachte Wärme über ein Kühlsystem (3) abgeleitet und das Kühlsystem (3) über eine die Laserstrahlung erkennende Sensorik aktiviert wird.
  15. Fahrzeug, insbesondere militärisches Fahrzeug, gekennzeichnet durch eine Laserpanzerung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
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