DE102011009134B3

DE102011009134B3 - Device for breaking through a barrier

Info

Publication number: DE102011009134B3
Application number: DE102011009134.3A
Authority: DE
Inventors: Christopher William Moore
Original assignee: UK Secretary of State for Defence
Current assignee: UK Secretary of State for Defence
Priority date: 2010-01-20
Filing date: 2011-01-18
Publication date: 2024-02-29
Anticipated expiration: 2031-01-19
Also published as: FR3119107B1; NO20110074A1; CA2721403A1; FR3119107A1; GB2601465B; GB2601465A

Abstract

Eine Vorrichtung zum Verschaffen von Zugang durch eine Barriere weist ein Mittel zur Erzeugung einer Kraft auf sowie eine Anzahl von Schneidmitteln, die in einem Rahmen montiert sind, wobei der Rahmen und die Schneidmittel eine geeignete Größe und Form für die erforderliche Öffnung für den Durchtritt aufweisen. Die angewendete Kraft wirkt auf die Schneidmittel, um diese auf die Zielbarriere hinzubeschleunigen.

A device for providing access through a barrier includes a means for generating a force and a number of cutting means mounted in a frame, the frame and the cutting means having an appropriate size and shape for the required opening for passage. The applied force acts on the cutting means to accelerate them towards the target barrier.

Description

Hintergrundbackground

Durch verschiedene Barrieren Zutritt zu erlangen ist ein Problem, mit welchem sowohl Notdienste als auch das Militär konfrontiert sind. Dabei hat jeder seine eigenen Anforderungen und ist abhängig von dem vorgefundenen Szenario. Die Anforderungen von ärztlichen Notdiensten und Rettungsdiensten werden bestimmt durch die Umstände, mit denen diese konfrontiert sind, die den Zeitrahmen und andere Faktoren betreffen, wie beispielsweise die erzeugten Geräuschpegel. Für die Polizei und das Militär kann die Fähigkeit, die Kenntnis von anderen, mindestens bis zu dem Moment, in dem das Durchbrechen der Barriere eingeleitet ist, zu verhindern, wesentlich sein.Gaining entry through various barriers is a problem faced by both emergency services and the military. Everyone has their own requirements and depends on the scenario encountered. The requirements of emergency medical services and rescue services are determined by the circumstances they face, the timing and other factors such as the noise levels generated. For the police and the military, the ability to prevent knowledge of others, at least until the moment the breach of the barrier is initiated, can be essential.

Beispiele von Barrieren, die sich Notfalldiensten und dem Militär entgegenstellen, umfassen Mauerwerk (siehe zum Beispiel US 4905601 für ein Sprengverfahren zum Schneiden dichter Materialien); Metall und Glas (siehe zum Beispiel DE 19961032610 für ein Sprengverfahren für Eisenbahnwagenfenster). Insbesondere Versuche, Zutritt durch laminiertes Glas zu erlangen, war lange Zeit ein Thema, auf welches signifikante Anstrengungen unternommen wurden, um eine Lösung zu finden.Examples of barriers to emergency services and the military include masonry (see for example US 4905601 for a blasting process for cutting dense materials); Metal and glass (see for example DE 19961032610 for a blasting process for railway car windows). In particular, attempts to gain access through laminated glass has long been an issue to which significant efforts have been made to find a solution.

Laminiertes Glas wird hergestellt durch Verbinden zweier oder mehrerer Schichten von Glas miteinander mit einer Kunststoffzwischenschicht dazwischen, üblicherweise Polyvinylbutyral (PVB). Die Kunststoffschicht hält das Glas zusammen, wenn es bricht, und sie kann sich ausdehnen, während das Glas immer noch an ihm klebt, was hilft, Verletzungen, hervorgerufen durch herumfliegendes Glas, zu mindern, und was es extrem schwer macht, laminiertes Sicherheitsglas zu durchdringen, im Vergleich zu normalem ebenem Fensterglas. Laminiertes Glas kann brechen, aber es wird nicht zerspringen, und es ist schwer zu schneiden.Laminated glass is made by bonding two or more layers of glass together with a plastic interlayer between them, usually polyvinyl butyral (PVB). The plastic layer holds the glass together if it breaks, and it can expand while the glass is still stuck to it, helping to reduce injuries caused by flying glass and making it extremely difficult to penetrate laminated safety glass , compared to normal flat window glass. Laminated glass may break, but it will not shatter, and it is difficult to cut.

Versuche, einen schnellen Zugang durch laminiertes Glas hindurch zu erhalten unter Verwendung von Hand- und Kraftwerkzeugen, wie Hämmern, Äxten, Kreissägen und Kettensägen, haben sich für den bei Polizei- und Militäreinsätzen geforderten Zeitrahmen als unangemessen erwiesen, und das einzige bis dahin identifizierte Verfahren war die Verwendung von Sprengstoff.Attempts to gain rapid access through laminated glass using hand and power tools such as hammers, axes, circular saws and chainsaws have proven inadequate to the time frame required in police and military operations and are the only method identified to date was the use of explosives.

Die Verwendung von Sprengstoff, um laminiertes Glas zu durchbrechen, hat verschiedene Nachteile, einschließlich des Risikos von Verletzungen aufgrund der Explosion selbst und des von ihr erzeugten Überdrucks, insbesondere, wenn der Sprengstoff in einem abgeschlossenen Raum verwendet wird, oder aufgrund von herumfliegendem Glas und anderen Splittern. Zusätzlich sind die Verwendung und die Handhabung von Sprengstoffen gefährlich und erfordern ein hohes Maß an Training von Spezialisten, um eine sichere Handhabung zu gewährleisten. Die Zeit, um Sprengstoffe sicher anzubringen, und die Notwendigkeit, dass Personen die unmittelbare Umgebung verlassen müssen, um die damit verbundenen Risiken zu vermeiden, führt ebenfalls zu beachtlichen Verzögerungen.Using explosives to break through laminated glass has several disadvantages, including the risk of injury due to the explosion itself and the excess pressure it creates, especially if the explosive is used in a confined space, or due to flying glass, etc Splinter. Additionally, the use and handling of explosives are dangerous and require a high level of training from specialists to ensure safe handling. The time to safely plant explosives and the need for people to leave the immediate area to avoid associated risks also results in significant delays.

Bei einem wesentlichen Teil von Notsituationen kann es sich bestenfalls als schwierig, wenn nicht unmöglich, erweisen, Personen auf der gegenüberliegenden Seite der Barriere vor der Verwendung von Sprengstoffen zu warnen, wodurch für diese Personen das Risiko, Verletzungen zu erleiden, aufgrund des Absprengens entsprechender Splitter drastisch ansteigt, insbesondere, wenn Personen verletzt oder handlungsunfähig sind. Bei Polizei- oder Militäreinsätzen kann es unpraktisch oder unerwünscht sein, vor der Zutrittsverschaffung eine Warnung abzugeben; in alternativen Situationen kann es höchst hilfreich, wenn nicht notwendig sein, dass der Zugang heimlich erfolgt, was weitestgehend unmöglich ist, wenn Sprengstoff verwendet wird.In a significant proportion of emergency situations, it may prove difficult at best, if not impossible, to warn persons on the opposite side of the barrier of the use of explosives, thereby placing those persons at risk of sustaining injury due to the ejection of associated fragments increases dramatically, especially when people are injured or unable to act. In police or military operations, it may be impractical or undesirable to issue a warning before gaining access; In alternative situations it may be most helpful, if not necessary, for access to be clandestine, which is largely impossible when explosives are used.

Ein weiterer Nachteil der Verwendung von Sprengstoffen, um eine Barriere bei Polizei- und Militäreinsätzen zu durchbrechen, ist die damit verbundene Verzögerung in der Zutrittsbeschaffung nach dem Durchbruch, was mit der Zeit verbunden ist, die notwendig ist, um zu dem Durchbruch zurückzukehren, ausgehend von dem sicheren Abstand von der explosiven Ladung, in den sich die Personen zurückziehen mussten. Die Verwendung von Sprengstoffen in abgeschlossenen Räumen erhöht ebenfalls beträchtlich die Risiken von Personen beiderseits der Barriere.Another disadvantage of using explosives to breach a barrier in police and military operations is the associated delay in gaining entry after the breach, which is coupled with the time required to return to the breach from the safe distance from the explosive charge to which people had to retreat. The use of explosives in confined spaces also significantly increases the risks to people on either side of the barrier.

Nicht-explosive Ausrüstungen sind auf dem Markt verfügbar, die in der Lage sind, eine große Vielzahl von solchen Barrieren zu durchbrechen. Die Verwendung solcher nicht-explosiven Ausrüstungen ist nützlich in gefährlichen Umgebungen, wie solchen mit explosiven oder entzündbaren Atmosphären, die Ausrüstungen sollten jedoch idealerweise tragbar sein, selbständig, und sie sollten für ihre Verwendung wenig, wenn überhaupt, Zusatzausrüstung erfordern. Systeme, die komprimierte Luft verwenden und mehr als 150 kg wiegen, haben in Polizei- oder Militäreinsätzen, die schnell oder heimlich erfolgen sollen, nur eine begrenzte Nützlichkeit.Non-explosive equipment is available on the market capable of breaking through a wide variety of such barriers. The use of such non-explosive equipment is useful in hazardous environments, such as those with explosive or flammable atmospheres, but the equipment should ideally be portable, self-contained, and require little, if any, additional equipment for its use. Systems that use compressed air and weigh more than 150 kg have limited utility in police or military operations that are intended to be rapid or stealthy.

Aus DE 44 01 396 A1 ist eine Vorrichtung zum Zerschlagen einer Fahrzeugscheibe in Form eines Bechers bekannt, in dem ein mit einer pyrotechnischen Ladung beschleunigbarer Schlagkolben verschiebbar geführt ist. An der Mündung weist der Becher einen sich radial nach außen erstreckenden Flansch auf, mit dem der Becher auf die zu zerschlagende Scheibe aufgesetzt wird. Eine Einrichtung zur Kompensation des bei der Zündung der pyrotechnischen Ladung auftretenden Rückschlags ist bei dieser bekannten Vorrichtung nicht vorgesehen.Out of DE 44 01 396 A1 a device for breaking a vehicle window is known in the form of a cup, in which a percussion piston that can be accelerated with a pyrotechnic charge is slidably guided. At the mouth, the cup has a cup that extends radially outwards Flange with which the cup is placed on the window to be broken. A device for compensating for the kickback that occurs when the pyrotechnic charge is ignited is not provided in this known device.

DE 199 60 041 A1 betrifft eine Notausstiegsvorrichtung für Kraftfahrzeuge, die eine Pyrotechnikeinrichtung an einer Scharnieranordnung aufweist, die zwischen einer Fahrzeugtüre und der Fahrzeugkarosserie fest angebracht ist. Die Scharnieranordnung weist einen Scharnierbolzen auf, der in einem türseitigen Scharnierteil aufgenommen ist und Sollbruchstellen besitzt. Die Pyrotechnikeinrichtung weist einen durch Zünden einer pyrotechnischen Ladung bewegbaren Kolben auf, der die Scharniereinrichtung zerstört und so einen Notausstieg erzeugt. Die Zündung der pyrotechnischen Ladung kann durch einen Crashsensor des Fahrzeugs aktiviert werden. Die Frage einer Rückstoßverminderung oder Rückstoßkompensation stellt sich bei einer fest an einem Fahrzeug angebrachten pyrotechnischen Vorrichtung nicht. DE 199 60 041 A1 relates to an emergency exit device for motor vehicles, which has a pyrotechnic device on a hinge assembly which is fixedly attached between a vehicle door and the vehicle body. The hinge arrangement has a hinge pin which is accommodated in a door-side hinge part and has predetermined breaking points. The pyrotechnic device has a piston that can be moved by igniting a pyrotechnic charge, which destroys the hinge device and thus creates an emergency exit. The ignition of the pyrotechnic charge can be activated by a crash sensor on the vehicle. The question of recoil reduction or recoil compensation does not arise with a pyrotechnic device permanently attached to a vehicle.

Die Druckschriften JP 10131519 A und US 6 298 785 B1 beziehen sich auf eine Sprengvorrichtung, mit der Objekte zum Beispiel aus Beton oder Naturstein aufgesprengt werden können, indem ein Schneidmittel, das Sägezahnform besitzen kann, auf das zu sprengende Objekt geschlagen wird. Die Zündung dieser Sprengvorrichtung erfolgt durch Schmelzen und Verdampfen eines dünnen Metalldrahts durch elektrischen Strom; der dadurch in der Sprengvorrichtung erzeugt abrupte Druckanstieg wird auf eine flüssige Substanz wie Wasser oder ein Öl übertragen, um ein gleichmäßiges Druckmedium zu erzeugen, welches das Schneidmittel vortreibt. Um die Sprengvorrichtung fest auf dem zu sprengenden Objekt aufgesetzt zu halten, ist auf ihrer Rückseite eine Druck erzeugende Vorrichtung vorgesehen, beispielsweise ein Druckluftzylinder.The printed matter JP 10131519 A and US 6,298,785 B1 refer to an explosive device with which objects made of concrete or natural stone, for example, can be blown open by hitting the object to be blown up with a cutting tool, which can have a sawtooth shape. This explosive device is ignited by melting and vaporizing a thin metal wire using an electric current; The abrupt increase in pressure thereby created in the blasting device is transferred to a liquid substance such as water or an oil to create a uniform pressure medium which propels the cutting means. In order to keep the explosive device firmly placed on the object to be exploded, a pressure-generating device is provided on its back, for example a compressed air cylinder.

Auch dieser Stand der Technik lehrt keine dem Rückstoß bei Zündung der Vorrichtung entgegenwirkende Maßnahme.This prior art also does not teach any measure to counteract the recoil when the device is ignited.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Um die Nachteile herumfliegender Splitter aufgrund uneingeschränkter Explosionsenergie zu überwinden, gibt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung an, die die Energie verwendet, um ein eingeschlossenes Schneidwerkzeug anzutreiben, wodurch das Auftreten von Splittern auf der anderen Seite der Barriere minimiert wird. Um den weiteren Nachteil von Sprengstoff zu überwinden, der in dem Risiko für die ihn handhabende Person liegt, gibt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung an, die eine Energiequelle aufweist und wobei alle zusätzlichen Elemente sich innerhalb der Vorrichtung befinden.To overcome the disadvantages of flying fragments due to unrestrained explosion energy, the present invention provides a device that uses the energy to drive an enclosed cutting tool, thereby minimizing the appearance of fragments on the other side of the barrier. In order to overcome the further disadvantage of explosives, which is the risk to the person handling them, the present invention provides a device which has a power source and all additional elements are located within the device.

Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung anzugeben, um durch eine Barriere hindurch Zugang zu erlangen durch die Handhabung der Energieaussendung um das System herum, um sowohl ausreichend Energie zum Durchbrechen der Barriere zur Verfügung zu stellen als auch, um eine Anti-Rückschlagskraft bereitzustellen, die ausreicht, um der Bedienperson die Verwendung der Vorrichtung zu erleichtern.The primary object of the invention is to provide a device for gaining access through a barrier by managing the emission of energy around the system to provide both sufficient energy to breach the barrier and to provide an anti-recoil force , which is sufficient to make it easier for the operator to use the device.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine intrinsisch sichere Vorrichtung zur Verschaffung eines Zugangs durch eine Barriere bereitzustellen, für die Verwendung an allen Orten, wo sie benötigt wird.A further object of the invention is to provide an intrinsically safe barrier access device for use in all locations where it is needed.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Vorrichtung zur Zutrittsbeschaffung durch eine Barriere hindurch bereitzustellen, die von einer einzigen Person einsetzbar und bedienbar ist, ohne dass die Bedienperson den Ort während des Betriebs der Vorrichtung verlassen muss. Eine solche Bedienung durch eine Person kann das Festhalten der Vorrichtung während ihres Betriebs umfassen.A further object of the invention is to provide a device for obtaining access through a barrier that can be used and operated by a single person without the operator having to leave the location while the device is in operation. Such human operation may include holding the device during operation.

Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Vorrichtung zur Zutrittsverschaffung durch eine Barriere hindurch anzugeben, die sowohl die Menge als auch die Energie von Splittern minimiert, die sich durch das Brechen der Barriere ergeben.Yet another object of the invention is to provide a device for providing entry through a barrier which minimizes both the amount and energy of shrapnel resulting from breaching the barrier.

Erfindungsgemäß wird somit eine Vorrichtung zum Durchbrechen einer Barriere angegeben, die ein Krafterzeugungsmittel, ein Schneidmittel und ein Ausgleichsgewicht aufweist, die innerhalb eines Rahmens montiert sind, wobei die erzeugte Kraft auf das Schneidmittel wirkt, um das Schneidmittel auf die Barriere zu und durch diese hindurch zu beschleunigen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft zuerst auf das Ausgleichsgewicht wirkt, welches so ausgerichtet ist, dass die Richtung der Bewegung des Ausgleichsgewichts entgegengesetzt ist zu der Richtung der Schneidmittel, wodurch der Rückschlag aufgrund der entgegengesetzten Bewegung der Schneidmittel minimiert wird.According to the invention there is thus provided a device for breaking through a barrier, which comprises a force generating means, a cutting means and a counterweight mounted within a frame, the force generated acting on the cutting means to force the cutting means towards and through the barrier accelerate, characterized in that the force acts first on the balance weight, which is oriented so that the direction of movement of the balance weight is opposite to the direction of the cutting means, thereby minimizing kickback due to the opposite movement of the cutting means.

Das Krafterzeugungsmittel muss ausreichend Energie liefern, um das Schneidmittel auf eine Geschwindigkeit zu beschleunigen, die für das Material der zu schneidenden Barriere geeignet ist. Die erforderliche Geschwindigkeit muss über den relativ kleinen Abstand zwischen der Lage der Schneidmittel in Ruheposition innerhalb des Rahmens und der Oberfläche der zu schneidenden Barriere erreicht werden. Eine gewisse Justierung dieses Abstands ist innerhalb der Konstruktion des Rahmenwerks erreichbar, und ein Bereich von Rahmenwerksgrößen erzielt eine weitere Flexibilität in der Möglichkeit, einen Bereich von Abstandsdistanzen zwischen dem Schneidmittel und der Oberfläche der zu schneidenden Barriere zu erzielen. Je größer der Abstand der Schneidmittel von der Barrierenoberfläche ist, umso größer ist die Zeitspanne, die zur Verfügung steht, um das Schneidmittel auf die gewünschte Geschwindigkeit zu beschleunigen, wodurch es ebenfalls möglich wird Energiequellen mit niedrigerer Energie oder langsamer operierende Energiequellen zu verwenden.The force generating means must provide sufficient energy to accelerate the cutting means to a speed suitable for the material of the barrier being cut. The required speed must be achieved over the relatively small distance between the location of the cutting means in the rest position within the frame and the surface of the barrier to be cut. Some adjustment of this distance is achievable within the design of the framework, and a range of framework sizes achieve further flexibility the ability to achieve a range of standoff distances between the cutting means and the surface of the barrier to be cut. The greater the distance of the cutting means from the barrier surface, the greater the time available to accelerate the cutting means to the desired speed, which also makes it possible to use lower energy or slower operating energy sources.

Energiequellen umfassen pyrotechnische Ladungen sowie pneumatische oder hydraulische Einrichtungen. Pyrotechnische Ladungen haben den Vorteil, nach der Zündung hohe Strömungsraten von Verbrennungsgasen zu liefern, die bestimmt und gesteuert werden können über die Auswahl eines pyrotechnischen Materials mit einer geeigneten Brennrate, um die gewünschte Beschleunigung des Schneidmittels zu erhalten. Solche pyrotechnischen Materialien können Treibmittel sein, die Schießpulver umfassen können, obwohl auch Explosivstoffe verwendet werden können, wobei diese eine robustere Konstruktion der Vorrichtung erfordern, um die durch diese Arten von pyrotechnischen Materialien erzeugten höheren Kräfte aufzunehmen.Energy sources include pyrotechnic charges as well as pneumatic or hydraulic devices. Pyrotechnic charges have the advantage of providing high flow rates of combustion gases upon ignition, which can be determined and controlled via selection of a pyrotechnic material with an appropriate burn rate to obtain the desired acceleration of the cutting agent. Such pyrotechnic materials may be propellants, which may include gunpowder, although explosives may also be used, although these require a more robust device design to accommodate the higher forces generated by these types of pyrotechnic materials.

Wenn hydraulische Mittel als Energiequelle verwendet werden, so ist deren Verwendung besser geeignet bei Materialien, die geringere Schneidgeschwindigkeiten erfordern, da diese typischerweise bei der Erzeugung der notwendigen Kraft langsamer agieren.If hydraulic means are used as a power source, their use is more suitable for materials that require slower cutting speeds as they typically act more slowly in generating the necessary force.

Antirückschlagsverfahren sind im Stand der Technik wohl bekannt, wie zum Beispiel ein Kolben, der so angeordnet ist, dass er sich, wenn er aktiviert wird, in die entgegengesetzte Richtung zur Bewegung der Schneidmittel bewegt und als Ausgleichsgewicht für die von dem Schneidmittel ausgeübte Kraft wirkt. Die Gegengewichtskraft wird bestimmt durch die beschleunigte Masse, und als solche kann die Masse des Kolbens erhöht werden durch die Zugabe von zusätzlichem Ballastmaterial in der Kolbenkammer, die den Kolben zurückführt. Dieses Material kann ein Fluid sein, wie beispielsweise Wasser, oder, wenn Temperaturüberlegungen ein Kriterium sind, Glykol, oder das Material kann ein Festkörper sein, wie beispielsweise Bleischrot. Wenn Wasser als Ballast verwendet wird, so kann dieses aus der Vorrichtung ausgestoßen werden, wodurch ein Rückschlag signifikant vermieden wird und was nur zu einer geringen Befeuchtung der Umgebung des Ziels führt. Wenn Bleischrot oder dergleichen als Ballast verwendet wird, so bleibt dies innerhalb der Vorrichtung enthalten und führt nur zu einem geringen Rückschlag.Anti-kickback methods are well known in the art, such as a piston arranged so that when activated it moves in the opposite direction to the movement of the cutting means and acts as a counterweight for the force exerted by the cutting means. The counterweight force is determined by the accelerated mass, and as such the mass of the piston can be increased by the addition of additional ballast material in the piston chamber that returns the piston. This material may be a fluid, such as water, or, if temperature considerations are a criterion, glycol, or the material may be a solid, such as lead shot. If water is used as ballast, it can be expelled from the device, thereby significantly avoiding backlash and resulting in little humidification of the target environment. If lead shot or the like is used as ballast, it remains contained within the device and results in only a small amount of kickback.

Die Betätigung des Anti-Rückschlagsystems kann vorgezogen werden, sodass das Anti-Rückschlagsystem initiiert wird, kurz bevor das Schneidmittel aktiviert wird. Die Aktivierung des Antirückschlagsystems im Voraus hat den Vorteil, dass die Vorrichtung auf die zu schneidende Barriere gepresst wird, kurz bevor das Schneidmittel mit der Barriere in Eingriff gelangt, wodurch die zusätzliche Sicherheit erreicht wird, dass die Vorrichtung geeignet gegen die Oberfläche der Barriere angelegt ist.Actuation of the anti-kickback system can be advanced so that the anti-kickback system is initiated just before the cutting means is activated. Activating the anti-kickback system in advance has the advantage of pressing the device onto the barrier to be cut just before the cutting means engages the barrier, thereby providing the additional assurance that the device is properly positioned against the surface of the barrier .

Obwohl die Vorrichtung geeignet ist, von einer Person betätigt zu werden, so kann sie, wenn größere Anwendungen und/oder wenn die Zeit bzw. die Geheimhaltung nicht der determinierende Faktor ist, zusätzlich ein Stützsystem aufweisen, welches die Vorrichtung während ihres Betriebes in Stellung hält. Die Vorrichtung kann somit durch die Verwendung eines Stützelements, welches mit einem Verbindungselement auf der Rückseite der Vorrichtung verbunden und auf einer horizontalen Oberfläche, wie beispielsweise dem Boden, abgestützt ist, positioniert und gegen eine vertikale Fläche gepresst werden.Although the device is capable of being operated by a person, for larger applications and/or when time or secrecy is not the determining factor, it may additionally include a support system which holds the device in position during its operation . The device can thus be positioned and pressed against a vertical surface through the use of a support element connected to a connecting element on the back of the device and supported on a horizontal surface such as the floor.

Die Verwendung der Vorrichtung kann ebenfalls verschiedene Verfahren umfassen, um das aus der Barriere ausgeschnittene Stück zurückzuhalten, um zu verhindern, dass dieses durch die Öffnung fällt, wie beispielsweise eine mechanische Kralle oder durch ein zusätzliches Element, welches durch Kleben wirkt, oder durch irgendein anderes bekanntes Mittel, welches auf die Oberfläche des zurückzuhaltenden Teils wirkt, um dieses festzuhalten.The use of the device may also include various methods of retaining the piece cut out of the barrier to prevent it from falling through the opening, such as a mechanical claw or by an additional element acting by gluing, or by any other known means which acts on the surface of the part to be retained in order to hold it in place.

Neben laminiertem Glas kann die Vorrichtung ebenfalls dazu verwendet werden, verstärkte Feuertüren oder Fenster, Stahlplatten oder die meisten anderen Oberflächen zu durchbrechen, wobei kleinere Modifizierungen notwendig sein können, um der Stärke und der Dicke der Zieloberfläche und der Größe der erforderlichen Öffnung Rechnung zu tragen.In addition to laminated glass, the device can also be used to penetrate reinforced fire doors or windows, steel panels or most other surfaces, although minor modifications may be necessary to accommodate the strength and thickness of the target surface and the size of the opening required.

Das Schneidmittel sollte für seine Anwendung optimiert sein unter Berücksichtigung der Art des zu brechenden Materials, der Dicke des Materials und der Größe der erforderlichen Öffnung. Wenn das Schneidmittel eine Klinge ist, so sollte eine geeignete Balance gefunden werden zwischen der Dicke des Klingenmaterials, ihres Gewichtes, des Klingenwinkels und der Länge der Klinge. Die erforderliche Geschwindigkeit der Klinge wird dann auf der Grundlage einer Balance zwischen der Energie, die erforderlich ist, um die Oberfläche zu durchbrechen, und der maximalen Beanspruchung, die die Klinge aushalten kann, bestimmt. Klingen können ferner verfeinert werden durch die Verwendung gezahnter Kanten, wobei verschiedene Konfigurationen von Zahnformen verfügbar sind, wie zum Beispiel eine V-Form oder eine abgestumpfte V-Form. Klingen können aus Metall gefertigt sein, wie zum Beispiel aus Stählen, einschließlich Karbonstählen, Edelstählen, Schnellarbeitsstählen, sowie Titan oder Carbid, wie beispielsweise von Wolfram, oder aus Keramikwerkstoffen, wie beispielsweise Zirkonoxid. Außerdem können Klingen beschichtet sein, um zusätzliche Eigenschaften zu erhalten, zum Beispiel mit einer Bronzebeschichtung, um Funken zu eliminieren, die bei dem Eingriff in das Barrierenmaterial entstehen könnten.The cutting means should be optimized for its application taking into account the type of material to be broken, the thickness of the material and the size of the opening required. If the cutting means is a blade, an appropriate balance should be found between the thickness of the blade material, its weight, the blade angle and the length of the blade. The required speed of the blade is then determined based on a balance between the energy required to break the surface and the maximum stress the blade can withstand. Blades can be further refined through the use of serrated edges, with various configurations of tooth shapes available, such as a V-shape or a truncated V-shape. Blades can be made of metal, such as Example from steels, including carbon steels, stainless steels, high-speed steels, as well as titanium or carbide, such as tungsten, or from ceramic materials, such as zirconium oxide. Additionally, blades may be coated to provide additional properties, for example with a bronze coating to eliminate sparks that may occur when engaging the barrier material.

Zusätzlich, wenn versucht wird, einige Materialien zu durchbrechen, wie zum Beispiel laminiertes Glas, so beginnt dieses Material sich durchzubiegen, wenn die Klinge beginnt einzudringen, und dies macht erforderlich, dass die Klingengeschwindigkeit ausreicht, um dieses Durchbiegen zu bewältigen und um das Schneiden durch die gesamte Dicke fortzuführen, da andererseits das Risiko besteht, dass die Klinge die Oberfläche lediglich wegdrückt, ohne sie zu schneiden.Additionally, when attempting to break through some materials, such as laminated glass, that material begins to flex as the blade begins to penetrate and this requires that the blade speed be sufficient to accommodate this flexing and to cut through to continue the entire thickness, since on the other hand there is a risk that the blade will simply push the surface away without cutting it.

Ferner kann die Vorrichtung wenigstens teilweise aus Materialien konstruiert sein mit einem vergleichsweise großen Festigkeit-zu-GewichtsVerhältnis, wie beispielsweise Kohlefasern oder Titan, um eine verbesserte Tragbarkeit und eine leichtere Handhabung zu gewährleisten.Further, the device may be constructed at least in part from materials with a comparatively high strength-to-weight ratio, such as carbon fiber or titanium, to ensure improved portability and easier handling.

Wenn die Verwendung es verlangt, so kann die Konstruktion der Vorrichtung dergestalt sein, dass sie intrinsisch sicher in gefährlichen Umgebungen handhabbar ist, wie beispielsweise in explosiven Atmosphären, die in petrochemischen Einrichtungen vorgefunden werden können. Solche Techniken können ein geschlossenes System für die Verbrennungsprodukte umfassen, die sich durch die Verwendung von pyrotechnischen Materialien ergeben. Ein weiterer Vorteil solcher geschlossener Systeme ist, dass, wenn die Verbrennungsrückstände abgekühlt sind, die Vorrichtung keine besondere Gefahr darstellt, die den Einsatz von einem Spezialisten erforderlich macht. Weitere Techniken, wie sie aus dem Stand der Technik wohl bekannt sind, wie beispielsweise Funkenunterdrückung durch Beschichten der Metallklingen der Schneidmittel mit Bronze, können ebenfalls eingesetzt werden.If the use so requires, the design of the device may be such that it is intrinsically safe to operate in hazardous environments, such as explosive atmospheres that may be found in petrochemical facilities. Such techniques may include a closed system for the combustion products resulting from the use of pyrotechnic materials. Another advantage of such closed systems is that once the combustion residues have cooled down, the device does not pose a particular danger requiring the intervention of a specialist. Other techniques well known in the art, such as spark suppression by coating the metal blades of the cutting means with bronze, may also be used.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben, in denen zeigen:

1 ein vereinfachtes Diagramm der Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung, die verwendet werden kann, um eine quadratische Öffnung in eine Zielbarriere zu schneiden;
2 eine vereinfachte Querschnittsdarstellung einer Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zum Schneiden einer quadratischen Öffnung in eine Zielbarriere; und
3 ein vereinfachtes Diagramm der Quelle, einer Hauptexpansionskammer, einer sekundären Expansionskammer und der Verbindungsleitung bzw. des Verbindungsrohres zwischen diesen.

The invention is described in more detail below based on the description of an exemplary embodiment with reference to the accompanying drawings, in which:

1 a simplified top view diagram of an embodiment of the device that may be used to cut a square opening in a target barrier;
2 a simplified cross-sectional illustration of a side view of an embodiment of the apparatus for cutting a square opening in a target barrier; and
3 a simplified diagram of the source, a main expansion chamber, a secondary expansion chamber and the connecting pipe between them.

Eine nicht einschränkend zu verstehende Ausführungsform besteht aus einer Vorrichtung mit einer Klinge, deren Gewicht und deren Schneidwinkel geeignet gewählt wurden, um sicherzustellen, dass ausreichend Energie auf das Ziel übertragen wird. Die Klinge wird durch eine Kraft beschleunigt, die mit pyrotechnischen Mitteln erzeugt wird, wie etwa durch eine Schießpulverpatrone, oder durch eine pneumatische Ladung, wie beispielsweise aus komprimiertem Stickstoff. Nach Zündung wird diese Kraft verwendet, um die Klinge auf die für eine gewählte Anwendung und Klinge erforderliche Geschwindigkeit zu beschleunigen.A non-limiting embodiment consists of a device with a blade whose weight and cutting angle have been selected appropriately to ensure that sufficient energy is transferred to the target. The blade is accelerated by a force generated by pyrotechnic means, such as a gunpowder cartridge, or by a pneumatic charge, such as compressed nitrogen. Once ignited, this force is used to accelerate the blade to the speed required for a chosen application and blade.

Eine nicht einschränkend zu verstehende Ausführungsform verwendet vier Stahlklingen mit Kanten in abgestumpfter Sägezahn-V-Form, deren Spitzen um 2 Inch (ca. 5,08 cm) voneinander getrennt sind. Diese Vorrichtung wird dazu verwendet, um eine quadratische Öffnung von 0,4225 m² (0,65 m x 0,65 m) in eine Scheibe aus laminiertem Glas zu schneiden. Die Klingen werden auf eine Geschwindigkeit von ungefähr 55-60 m/s beschleunigt, unter Verwendung einer Schießpulverpatrone, die 1600 Körner von G20-Treibmittel aufweist.A non-limiting embodiment uses four steel blades with edges in a truncated sawtooth V shape, the tips of which are separated by 2 inches (approx. 5.08 cm). This device is used to cut a 0.4225 m ² (0.65 m x 0.65 m) square opening in a sheet of laminated glass. The blades are accelerated to a speed of approximately 55-60 m/s using a gunpowder cartridge containing 1600 grains of G20 propellant.

1 zeigt ein vereinfachtes Diagramm der Draufsicht auf die Ausführungsform der Vorrichtung, die verwendet wird, um eine quadratische Öffnung in eine Zielbarriere zu schneiden. Die Klingen (1) sind innerhalb eines Rahmens (2) gelagert und an jeden Punkt, an dem sie sich berühren, innerhalb einer sekundären Expansionskammer (3) gekoppelt. In der Mitte des Rahmens ist die Kraftquelle (4) angeordnet, die erforderlich ist, um die Klingen zu beschleunigen, wobei die Kraftquelle zum Beispiel eine Schießpulverpatrone und eine Zündvorrichtung aufweisen kann. Die Quelle (4) ist mit jeder primären Expansionskammer (5) durch eine Leitung bzw. ein Rohr (6) verbunden. 1 shows a simplified top view diagram of the embodiment of the device used to cut a square opening in a target barrier. The blades (1) are supported within a frame (2) and coupled at each point where they touch within a secondary expansion chamber (3). The power source (4) required to accelerate the blades is arranged in the middle of the frame, the power source being able to comprise, for example, a gunpowder cartridge and an ignition device. The source (4) is connected to each primary expansion chamber (5) by a pipe (6).

2 zeigt ein vereinfachtes Querschnittsdiagramm in Seitenansicht der Ausführungsform, die verwendet werden kann, um eine quadratische Öffnung in eine Zielbarriere zu schneiden. Die Klinge (1) ist innerhalb des Rahmens (2) gelagert, während jedes der Klingenenden mit einem Kolben ausgeformt ist oder mit einem Kolben (7) verbunden ist, der innerhalb des Schaftes (8) einer der sekundären Expansionskammern (3) angeordnet ist. Um eine Öffnung zu schneiden, ist es normalerweise erforderlich, dass die Klingen eine geschlossene Form einnehmen, derart, dass jeder Kolben an den Enden von mehr als einer Klinge angeformt ist oder mit diesen verbunden ist und jeder Kolben an die Klingen, dort wo sie sich treffen, angekoppelt ist. 2 shows a simplified side view cross-sectional diagram of the embodiment that can be used to cut a square opening in a target barrier. The blade (1) is mounted within the frame (2), while each of the blade ends is formed with or connected to a piston (7) which is arranged within the shaft (8) of one of the secondary expansion chambers (3). To cut an opening it is usually necessary for the blades to form a closed shape take, such that each piston is formed on or connected to the ends of more than one blade and each piston is coupled to the blades where they meet.

3 zeigt ein vereinfachtes Diagramm einer Quelle (4), einer primären Expansionskammer (5), einer sekundären Expansionskammer (3) und der Verbindungsleitung bzw. des Verbindungsrohrs (6). Die Energiequelle (4) liefert, wenn sie betätigt ist, ein Gas, welches schnell durch die Leitung bzw. das Rohr (6) in den Schaft (9) der primären Expansionskammer (5) expandiert, wo die Kraft des expandierenden Gases dazu führt, dass der erste Kolben (10) sich in der entgegengesetzten Richtung bewegt, wie sie für die Bewegung der Klinge erforderlich ist. Das Gas dehnt sich weiter durch die Leitung bzw. das Rohr (11) aus in den Schaft (8) der sekundären Expansionskammer (3). Diese fortgesetzte Expansion innerhalb des Schaftes (8) erzeugt dann eine Kraft zur Beschleunigung eines zweiten Kolbens (7), der an dem Ende mindestens einer Klinge angeformt ist oder mit diesem verbunden ist und beschleunigt daher die Klinge auf die Zielbarriere (12) zu und durch diese hindurch. 3 shows a simplified diagram of a source (4), a primary expansion chamber (5), a secondary expansion chamber (3) and the connecting line or pipe (6). The energy source (4), when actuated, delivers a gas which rapidly expands through the conduit (6) into the shaft (9) of the primary expansion chamber (5), where the force of the expanding gas causes that the first piston (10) moves in the opposite direction to that required for the movement of the blade. The gas continues to expand through the line or tube (11) into the shaft (8) of the secondary expansion chamber (3). This continued expansion within the shaft (8) then generates a force to accelerate a second piston (7) formed on or connected to the end of at least one blade and therefore accelerates the blade toward and through the target barrier (12). these through.

Auf die Zündung der Energiequelle hin bewegt sich das expandierende Gas durch die Leitung hindurch, die so konstruiert ist, dass das Gas zuerst in die primäre Expansionskammer expandiert, die einen Kolben aufweist, der so angeordnet ist, dass die Kraft des Gases bewirkt, dass der Kolben sich in einer Richtung bewegt, die entgegengesetzt zur Richtung der Bewegung der Klinge ist. Das expandierende Gas bewegt sich in der Leitung weiter zu einer zweiten Expansionskammer hin, wo die von dem expandierenden Gas ausgeübte Kraft auf einen zweiten Kolben wirkt, der an einer Schneidklinge ausgeformt ist oder mit dieser verbunden ist, um die Klinge auf das Ziel hin zu beschleunigen und in einer Gegenrichtung zu der Richtung der Bewegung des Kolbens. Indem das Gas in die erste Expansionskammer expandiert, bevor es in die zweite Expansionskammer eintritt, beginnt die Bewegung des ersten Kolbens kurz vor der Bewegung der Klinge, sodass deren erster Impuls die Vorrichtung auf die zu durchbrechende Zielbarriere hinbewegt. Die entgegengesetzte Bewegung des ersten Kolbens, einschließlich eines zusätzlichen Ballastes und der Klinge reduzieren signifikant den Rückstoß, den der Anwender erfährt.Upon ignition of the energy source, the expanding gas moves through the conduit, which is constructed so that the gas first expands into the primary expansion chamber, which has a piston arranged so that the force of the gas causes the Piston moves in a direction opposite to the direction of movement of the blade. The expanding gas continues in the conduit toward a second expansion chamber where the force exerted by the expanding gas acts on a second piston formed on or connected to a cutting blade to accelerate the blade toward the target and in a direction opposite to the direction of movement of the piston. By expanding the gas into the first expansion chamber before entering the second expansion chamber, the movement of the first piston begins just before the movement of the blade, so that its first impulse moves the device towards the target barrier to be broken. The opposite movement of the first piston, including additional ballast and the blade significantly reduces the recoil experienced by the user.

Die von dem Gas erzeugte Kraft beschleunigt die Klinge auf die optimale erforderliche Geschwindigkeit. Wenn die Klinge sich zu schnell bewegt, wird sie brechen, wenn sie sich zu langsam bewegt, wird sie nicht durch das Ziel gehen. Die Klingengeschwindigkeit und das Gewicht der Klinge sollten ausbalanciert sein, um ausreichend Energie zu liefern. Wenn die Klinge zu leicht ist, muss sie sich schneller bewegen und ist wahrscheinlich schwächer. Wenn die Klinge schwerer ist, muss sie sich nicht so schnell bewegen. Das Gewicht der Klinge und die erforderliche Kraft müssen ebenfalls in Abhängigkeit von der Dicke des Ziels optimiert werden. Die maximale Länge der Klinge und daher die Form des Schnitts werden bestimmt durch die Belastung, die die Klinge aushalten kann.The force created by the gas accelerates the blade to the optimal required speed. If the blade moves too fast it will break, if it moves too slowly it will not go through the target. The blade speed and weight of the blade should be balanced to provide sufficient energy. If the blade is too light, it will have to move faster and will likely be weaker. If the blade is heavier, it doesn't have to move as quickly. The weight of the blade and the force required also need to be optimized depending on the thickness of the target. The maximum length of the blade and therefore the shape of the cut is determined by the load the blade can withstand.

Claims

Device for breaking a barrier comprising a force generating means, a cutting means and a counterweight mounted within a frame, the force generated acting on the cutting means to accelerate the cutting means towards and through the barrier, characterized in that the Force first acts on the balance weight, which is arranged such that the direction of movement of the balance weight is opposite to the direction of movement of the cutting means, thereby minimizing kickback due to the opposite movement of the cutting means.

Device according to Claim 1 , in which the force-generating agent is a pyrotechnic agent.

Device according to Claim 1 , where the force generating means is a pneumatic means.

Device according to Claim 2 , in which the force-generating agent is a gunpowder cartridge.

Device according to Claim 3 , in which the power generating agent is a source of compressed nitrogen.

Device according to Claim 1 , in which the balancing weight is provided with a ballast material.

Device according to Claim 6 , in which the ballast material is lead shot.

Device according to Claim 6 , in which the ballast material is a liquid.

Device according to Claim 1 , in which the cutting means is a blade.

Device according to Claim 9 , in which the blade has a serrated edge.

Device according to Claim 10 , in which the serrated edge has teeth with a truncated V shape.

Device according to Claim 9 , in which the cutting means are made of steel.

Device according to Claim 9 , whereby the cutting means is made of titanium.

Device according to Claim 9 , in which the cutting agent has a coating.

cutting means Claim 14 , where the coating is made of bronze.