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Die Erfindung beschäftigt sich mit einer fernbedienbaren Schlagbolzensicherung. Hierbei wird zu einer mechanischen Schlagbolzensicherung eine weitere elektrisch fernbedienbare Sicherungseinrichtung hinzugefügt, wobei der Grundsatz gilt, dass eine Schussabgabe erst dann möglich ist, wenn der Schlagbolzen sowohl lokal mechanisch wie auch elektrisch über die Fernbedienung entsichert ist.
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Für die Anzündung der Munition in Rohrwaffen werden vielfach mechanisch betätigte Schlagbolzen verwendet. Diese Schlagbolzen werden gegen eine Spannfeder gespannt, zur Schussabgabe freigegeben, wobei der Schlagbolzen in den Ladungsraum der Rohrwaffe eindringt. Mit der Übertragung der kinetischen Energie des Schlagbolzens auf die dort befindliche Munition wird deren Zündladung angezündet. Anschliessend wird der Schlagbolzen durch eine Rückstellfeder wieder in eine sichere Position gebracht.
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Sofern die Rohrwaffe geladen ist, befindet sich in der Patronenkammer vor dem Schlagbolzen eine abschussbereite Patrone. Damit befindet sich die Waffe in einen kritischen Zustand und die Waffe muss gegen ein unbeabsichtigtes oder zufälliges Abfeuern gesichert werden.
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Dazu sind mechanische Schlagbolzensicherungen grundsätzlich bekannt. So weisen Waffen mit mechanischer Zündung üblicherweise ein Sicherungselement auf, welches den letzten Aktuator (also den Schlagbolzen) mechanisch sichert. Diese Schlagbolzensicherung wird normalerweise durch einen Bediener manuell lokal am Geschütz bedient. Ein Drück-Dreh-Griff steuert dabei üblicherweise einen Bowdenzug, der eine Kolbenstange bewegt, an deren Ende die Schlagbolzensicherung befestigt ist, wodurch die Schlagbolzensicherung entweder sichert oder entsichert.
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Für unbemannte Geschütze ist diese Art der Sicherung üblicherweise nicht möglich, da ein Bediener entweder gar nicht zur Verfügung steht oder aber ein relativ grosser zeitlicher und/oder logistischer Aufwand betrieben werden muss, die manuelle Entsicherung vornehmen zu können.
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Eine rein fernbediente Schlagbolzensicherung ist für fernbedienbare Geschütze nicht gewollt und hat den Nachteil, dass sie von einer von der Waffe entfernt liegenden Waffensteuereinheit entsichert werden könnte, wenn Personal an der Waffe/am Geschütz hantiert, wodurch eine Gefährdung für dieses Personal entstehen würde. Dabei sind eine Reihe von Funktionen am Geschütz aufgrund der geltenden Sicherheitsdoktrin nur zulässig, sofern das Geschütz in einem gesicherten Zustand sich befindet; dazu gehören etwa das Laden, das Entladen oder die Einrichtkontrolle.
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Aus der
DE 10 2006 037 306 B4 ist eine Vorrichtung zum Auslösen einer Schlagbolzens bekannt. Die Sicherung wird durch einen Querriegel im Verschluss realisiert, der den Schlagbolzen in einer gespannten Position hält. In diesen Querriegel greift ein Sicherungsstift, der von diesem weggedrückt wird, wenn der Verschluss mit dem Waffenrohr funktional verbunden wird.
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Die
DE 90 01 066 U1 betrifft eine Sicherheitsvorrichtung zum wahlweisen Sichern einer Feuerwaffe, hier eines Revolvers. Beim Spannen eines Schlagbolzens wird gleitend eine Hauptfederstange gegen die Wirkung einer Feder bewegt. Der Schlagbolzen wird dann gesperrt und unter der Spannung der Feder gehalten. Wird der Abzug betätigt, wird die Stange freigegeben, wobei der Schlagbolzen selber in eine entgegen gesetzte Richtung zur Stangenbewegung verschwenkt wird und auf die Patronen schlägt. Dieser Revolver weist als erste Sicherung einen mechanischen Sperrmechanismus auf, der ein Verriegeln des Schlagbolzens verhindert, damit dieser nicht mehr vor dem Feuern zurückgezogen werden kann. Eine weitere, von der ersten unabhängige zweite Sicherheitsvorrichtung umfasst im Wesentlichen eine Steuereinheit, einen elektronischen Dekoder und eine elektronische Treiberstufe. Die Steuereinheit wird durch einen Block gebildet, der ein Spannen oder Nichtspannen des Schlagbolzens realisiert. Im Block eingebunden ist unter anderem ein Motor, der ein Antriebsritzel und ein Zahnrad antreibt. Durch das Zahnrad wird eine Scheibe bewegt, die einen Raum für das Eintreten der Stange zum Spannen des Schlagbolzens freigibt. Soll ein Spannen verhindert werden, wird dieser Raum verschlossen. Die Freischaltung der Steuereinheit ist nur mit Kenntnis einer Kodierung möglich, die über eine Tastatur einer separaten, mit dem Block verbindbaren Bedienung eingegeben werden kann. Damit soll eine nicht autorisierte Benutzung des Revolvers vermieden werden.
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Die
DE 19 46 831 A offenbart eine Sicherungseinrichtung für kraftbeaufschlagte Schlagvorrichtungen mit einem Schlagelement. Ein derartiges Schlagelement – Schlagbolzen – wird dabei in einer gespannten Lage festgesetzt und gegen unbeabsichtigtes Auslösen gesichert. Zur weiteren mechanischen Sicherung der Sperrklinke, die durch die Spannbewegung des Schlagelements in ihre Sperrlage bewegbar ist, ist diese wahlweise in eine die Spannbewegung übertragende, wirksame und ein die Spannbewegung neutralisierende, unwirksame Stellung bringbar. Diese Einstellung erfolgt durch ein bewegbares Kupplungsglied, dessen Kupplungsfläche in der wirksamen Stellung an der Sperrklinke angreift. Das Kupplungsglied ist im Bereich des hinteren Endes des Schlagelements angeordnet und als ein quer zur Schwenkachse der Sperrklinke bewegbarer Schieber ausgebildet.
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Die
DE 10 2009 011 939 A1 beschreibt eine Verriegelungsvorrichtung für einen Verschluss, wobei der Verschluss oder Verschlussträger durch einen vertikal zum Verschluss verschiebbaren keilartigen Block unterstellt und damit verriegelt wird. Über eine Kinematik erfolgt die Schlagbolzen- bzw. Zündauslösung. Die Kinematik vereint dabei zwei mechanische, miteinander wirkende Sicherungen. Die Kinematik umfasst einen wippenartig um einen Drehpunkt gelagerten ersten Hebel, der mit einem weiteren zweiten Hebel auf den Schlagbolzen einwirkt. Die zweite Sicherung wird durch eine Unterstellung der Zündnadelanlage als parallele Sicherung zur ersten Sicherung durch einen weiteren Hebel realisiert. Dieser Hebel wirkt mit der ersten Sicherung zusammen, wozu ein bewegliches Mittel eingebunden ist, dass den Hebel mit der ersten Sicherung funktional verbindet.
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Die aus der
DE 10 2008 025 499 A1 bekannte ferngesteuerte Bedienung von Maschinenwaffen bzw. -gewehren betrifft einen adaptierbaren Magnetträgerrahmen, der am hinteren Ende bzw. an das Bodenstück der Waffe eingebunden ist, vorzugsweise anstelle der Schulterstütze eines Maschinengewehres, und in diesen ein Abzugsmagneten sowie ein Sicherungsmagneten Idealerweise eingehängt. Durch beide Magneten wird das Erreichen des sicheren Betriebszustandes im Fehlerfall sichergestellt. Zudem darf es keinen Einstieg in die Bedienreihenfolge geben, wenn ein Fehler vorliegt. Als Sicherungsmagnet wird dazu ein bekannter Hubhaltemagnet durch einen Hubhalte-magnet mit redundanter Haltewicklung ersetzt. Ab dem ersten Fehler wird das Abfeuern unterbrochen bzw. unterbunden, um die Bedienreihenfolge einzuhalten, bzw. ihre Einleitung nicht zuzulassen. Des Weiteren wird als Abzugsmagnet der bisherige Hubmagnet durch einen Umkehrhubmagneten ersetzt, wodurch ein Einzelfeuerschießen und ein schnelles Einzelfeuerschießen ermöglicht werden. Durch diese Maßnahme soll erreicht werden, dass die Waffe von einer Handbedienung auf eine ferngesteuerte Bedienung umgerüstet und entsprechend genutzt werden kann.
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Die Vorrichtung der
DE 102 15 910 B4 beschäftigt sich mit der Erhöhung der Sicherheit bei der Bedienung und Schussauslösung eines schweren Maschinengewehrs oder einer gleichartigen Waffe, insbesondere auf einer Lafette. Diese umfasst eine Abfeuereinrichtung einem Verstellelement und einer manuellen Notbetätigung, welche ohne Fremdkraft mittels Betätigungszug die Waffe abfeuern kann. Ein weiteres mit Fremdkraft betriebenes Verstellelement ist am hinteren Ende der Waffe angebracht. Dieses Element kann als Einzelschussschalter den Verschluss in der hintersten Rücklaufposition entgegengesetzt zum Rohr mittels eines Hebelgetriebes fangen und festhalten oder auch loslassen und entriegeln. Dadurch wird erreicht, dass es bei einem Defekt der Schlagbolzenarretierung zu einer ungewollten Schussauslösung kommt.
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Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Schlagbolzensicherung aufzuzeigen, die für ein insbesondere unbemanntes Geschütz eingesetzt werden kann.
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Der grundlegende Lösungsansatz besteht darin, zu einer mechanischen Schlagbolzensicherung eine weitere elektrisch fernbedienbare Sicherungseinrichtung hinzuzufügen, wobei der Grundsatz gilt, dass eine Schussabgabe erst dann möglich ist, wenn der Schlagbolzen sowohl lokal mechanisch wie auch elektrisch über die Fernbedienung entsichert ist. Die Waffe wird nur dann in einen Zustand „entsichert” – also bereit zur Schussabgabe mit freigegebenem Schlagbolzen – überführt, wenn die Waffe sowohl ferngesteuert entsichert als auch mechanisch am Geschütz entsichert worden ist. Zur Entsicherung der Waffe ist die Reihenfolge der beiden (Teil-)Entsicherungen beliebig.
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Dazu wird beispielsweise der bekannte Bowdenzug der mechanischen Entsicherung in einer Führungsstange verlängert, welche eine U-förmige Ausbuchtung trägt. Die Führungsstange greift in eine Öffnung am unteren Ende des Kolbens zur Schlagbolzensicherung formschlüssig ein. Eine elektrisch betriebene Motor/Getriebeeinheit lässt über zwei Stirnräder die Führungsstange einen vorbestimmten Winkel um ihre Achse rotieren. Dabei wird der Bowdenzug von der manuellen Sicherung vor Ort bedient wohingegen der Motor zur ferngesteuerten Entsicherung gehört.
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Die Funktionsweise dieser doppelten Sicherung ist nun wie folgt: Ist die Waffe manuell gesichert, so befindet sich der Teil der Führungsstange innerhalb der Öffnung am unteren Ende des Kolbens, welche nicht U-förmig ausgebogen ist. Sofern im manuell gesicherten Zustand über die ferngesteuerte Einheit eine Entsicherung vorgenommen werden soll, rotiert die Führungsstange in der Öffnung, ohne jedoch den Kolben nach oben in die den Schlagbolzen freigebende Position zu heben. Die Waffe bleibt gesichert. Erst durch die manuelle Entsicherung wird die Führungsstange durch den Bowdenzug mit ihrer U-förmigen Ausbuchtung in die Öffnung des Kolbens gezogen, wodurch der Kolben angehoben und die Waffe entsichert wird.
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Ist die Waffe ferngesteuert gesichert, so ist der Winkel der Führungsstange derart, dass der Kolben nicht angehoben werden kann – unabhängig davon, ob die Waffe manuell gesichert oder aber entsichert ist.
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Die Führungsstange stellt eine formschlüssige mechanische Verbindung zwischen dem Bowdenzug und der Schlagbolzensicherung her. Durch diese Zwangsführung zwischen Bowdenzug und Kolben wird die Möglichkeit ausgeschlossen, dass der Kolben verklemmt ist, obwohl die Kanone mechanisch gesichert wurde bzw. der Bowdenzug angezogen wurde. Wiederum ist eine Schussabgabe erst dann möglich, wenn der Schlagbolzen sowohl lokal mechanisch, wie auch elektrisch über die Fernbedienung, die den Aktuator ansteuert, entsichert ist.
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Eine Führungsstange gibt die Position des Kolbens eindeutig vor. Damit der Kolben in die entsicherte Position gebracht werden kann, müssen zwei Bedingungen erfüllt sein:
- 1. Die Führungsstange muss angezogen sein, sodass der exzentrische Teil unterhalb des Kolbens liegt (lokale Entsicherung), und
- 2. Der exzentrische Teil der Führungsstange muss nach oben zeigen (ferngesteuerte Entsicherung).
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Das lokale Entsichern geschieht über den Bowdenzug. Ferngesteuert entsichert wird indem der Motor die Exzenterwelle über ein Planetengetriebe und über zwei Stirnräder um einen geeigneten Winkel dreht.
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Die dargestellte Ausführungsform ist auch besonders sicher ausgelegt. Fällt die Klemmspannung am Motor ab, sei es durch ein gewolltes Steuersignal oder wegen eines Stromausfalls, so wird die Führungsstange/Exzenterwelle automatisch durch zwei vorgespannte Torsionsfedern in die ursprüngliche Position gebracht (fail-safe). Falls eine Torsionsfeder bricht, so reicht die Vorspannung der anderen aus, um die Kanone zu sichern. Jedoch muss das Versagen der Torsionsfeder feststellbar sein, damit diese ersetzt werden kann. Reisst der Bowdenzug, so wird die Führungsstange durch die Druckfeder nach vorne geschoben und die Kanone wird gesichert.
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In Weiterführung der Idee bietet die fernbedienbare Schlagbolzensicherung auch Eingänge für andere, am Geschütz bereits vorhandene Sicherheitssignale (z. B. Not-Halt, Not-Aus, Fire-Enable, Man-Aloft, etc). Dadurch wird erreicht, dass die Sicherheit auch erstellt wird, falls das Betätigen des lokalen Stellelementes zur Unterbindung des ferngesteuerten Entsicherns vergessen geht. Gleichzeitig wird jede sicherheitsrelevante Funktion redundant ausgelegt, etwa um Fehler durch Kriechströme zu erkennen.
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Die Endpositionen der Schlagbolzensicherung werden vorzugsweise mit Sensoren erfasst (gesichert, entsichert). Werden nun die Eingangssignale der fernbedienbaren Schlagbolzensicherung ebenfalls erfasst, kann mit einer einfachen Logik (Software oder analog) das korrekte Funktionieren der Schlagbolzensicherung überwacht werden, womit wieder eine Gefährdung ausgeschlossen werden kann.
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Alternativ kann die U-förmig gebogene Führungsstange durch eine Exzenterwelle ersetzt werden, gegen die der Kolben per Federkraft gedrückt wird. Eine Exzenterwelle gibt die Position des Kolbens vor. Damit der Kolben in die entsicherte Position gebracht werden kann, müssen zwei Bedingungen erfüllt sein:
- 1. Der Bowdenzug muss angezogen sein, damit der Exzenter unterhalb des Kolbens liegt (lokale Entsicherung), und
- 2. Der exzentrische Teil der Exzenterwelle muss nach oben zeigen (ferngesteuerte Entsicherung).
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Das manuelle, lokale Entsichern erfolgt über den Bowdenzug. Ferngesteuert entsichert wird, indem der Motor die Exzenterwelle über ein Planetengetriebe und über zwei Stirnräder um einen geeigneten Winkel dreht. Fällt die Klemmspannung am Motor ab, sei es durch ein gewolltes Steuersignal oder wegen eines Stromausfalls, so wird die Exzenterwelle automatisch durch zwei vorgespannte Torsionsfedern in die ursprüngliche Position gebracht (fail-safe).
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Folgende Sicherheiten sorgen dafür, dass die Kanone gesichert wird im Falle eines Versagens eines Bauteils. Falls eine Torsionsfeder bricht, so reicht die Vorspannung der anderen aus, um die Kanone zu sichern. Jedoch muss das Versagen der Torsionsfeder rechtzeitig feststellbar sein, damit diese ersetzt werden kann. Reisst der Bowdenzug, so wird die Exzenterwelle durch die Druckfeder nach vorne geschoben und die Kanone wird gesichert.
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Die Exzenterwelle besteht aus drei Abschnitten:
In einem ersten Abschnitt liegt der Exzenter. Der Radius nimmt linear mit dem Winkel zu (Archimedische Spirale); dabei entspricht die Differenz der Radien dem Hub des Kolbens. Aus Platzgründen kann die Welle so gelagert werden, dass sie auf einer Achse aufliegt. Hierfür ist am einen Ende der Welle eine Bohrung angebracht.
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In einem zweiten Abschnitt der Welle ist der Radius konstant. Es kann nur entweder der erste oder zweite Abschnitt unterhalb des Kolbens liegen. Das axiale Spiel ist durch die Lagerung begrenzt. Damit jedoch die Welle stationär nur zwei Positionen einnehmen kann, muss der Bowdenzug bis dahin eingerastet werden, sonst wird die Exzenterwelle von der Druckfeder in die Ausgangslage gebracht.
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Im dritten Abschnitt wird die Welle gelagert, das Moment vom Motor wird hier übertragen und die Federkräfte greifen hier an.
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Damit die Bolzensicherung mechanisch entsichert werden kann, auch wenn die Kanone per Fernbedienung schon entsichert wurde, ist zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt ein Flansch angebracht. Wiederum aus Platzgründen und da die Exzenterwelle nahe an die Wiege herankommt, darf die Steigung des Flansches nicht zu klein sein, ansonsten wird die Exzenterwelle zu lang. Jedoch kann eine zu grosse Steigung des Flansches dazu führen, dass die Kanone nur mit einem erheblichen Kraftaufwand manuell entsichert werden kann. Der axiale Schaltweg der Exzenterwelle muss dafür geeignet gewählt werden.
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Die Schlagbolzensicherung eines Geschützes ist ferngesteuert entsicherbar: Dadurch kann das einsatzbereite Geschütz (also manuell entsichert) bis kurz vor dem Einsatz gesichert werden, wodurch die Sicherheit generell erhöht wird. Zudem wird die Sicherheit für lokale Arbeiten am Geschütz gewährleistet (manuelle Sicherung vor Ort). Die korrekte Funktion der Sicherung ist bei Bedarf automatisch und manuell testbar. Die Waffe erreicht eine zusätzliche Sicherheitsstufe, was den gleichzeitig gestellten Anforderungen an Sicherheit und Bedienbarkeit der Truppe somit genügt.
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Anhand eines Ausführungsbeispiels mit Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Es zeigt.
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1 eine Darstellung eines Einbaus eines Schalgbolzens und einer Sicherung,
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2 eine kombinierte Schlagbolzensicherung,
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3 eine Darstellung der Verschaltung der elektrischen Schlagbolzensicherung,
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4 eine weitere Ausführungsform der kombinierten Schlagbolzensicherung.
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1 zeigt eine Einbaulage eines Schlagbolzens 12 und einer Schalgbolzensicherung 11, wie sie nach dem Stand der Technik bekannt ist. Der Schlagbolzen 12 ist hierbei in Verlängerungen der Rohrachse so positioniert, dass dieser vor einem Zündhüttchen 8 einer Patrone 9 innerhalb eines Bodenstücks 10 platziert ist. Der Schlagbolzen 12 ist in Rohrachsenrichtung beweglich gelagert und wird durch die Schlagbolzensicherung 11 gesichert. Dabei greift die Schlagbolzensicherung mit einer Öffnung in den hinteren Teil des Schlagbolzens 12 ein. Über eine Kolbenstange 13 ist die Schlagbolzensicherung 11 in der Höhe verstellbar. Wird die Schlagbolzensicherung 11 durch die Kolbenstange 13 verstellt, gibt sie den Schlagbolzen 12 frei. Die Kolbenstange 13 ist ihrerseits Bestandteil eines Klobens 14 und wird durch den Kolben 14 gegen eine nicht näher dargestellte Feder bewegt.
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2 zeigt eine erste Variante einer erfinderischen, also kombinierten Schlagbolzensicherung 1, die in etwa an einer in 1 mit A gekennzeichneten Stelle eingebunden werden kann. Der Kolben 14 einer mechanischen Schlagbolzensicherung 2 besitzt an seinem unteren Ende 14a eine Öffnung 14b, durch die eine U-förmig gebogene Führungsstange 16 geführt wird. Die Stange 16 ist entlang ihrer axialen Richtung beweglich gelagert und kann über einen Bowdenzug 16a, der zur manuellen Sicherungsvorrichtung 2 gehört, gegen eine Druckfeder 17 axial verschoben werden. Eine elektrisch betriebene Motor/Getriebeeinheit 18 als Teil einer elektrischen (fernbedienbaren) Schlagbolzensicherung 3 treibt über zwei Stirnräder 19, 20 die Führungsstange 16 der mechanischen Schlagbolzensicherung 2 an und versetzt diese gegen die Vorspannung einer Torsionsfeder 21 in Rotation. Befindet sich die Führungsstange 16 in einer axialen Position, bei der die U-förmige Ausbiegung innerhalb der Öffnung des Kolbens 14 liegt, kann bei durch die ferngesteuerte Motor/Getriebeeinheit 18 erzeugte Rotation der Führungsstange 16 der Kolben 14 angehoben und der Schlagbolzen 12 entsichert werden.
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Die elektrische Verschaltung erfolgt im einfachsten Fall (3) über das Signal der Fernsteuerung (Release Safety Catch) sowie einem Signal der manuellen Entsicherung über ein lokales Stellelement (Inhibit Safety Catch Release). Beide Signale werden über einen UND-Komparator (6) geführt, welche ein Steuersignal an den Aktuator der fernbedienbaren Schlagbolzensicherung übermittelt, wodurch schliesslich die Waffe entsichert wird. Zur Erhöhung der Ausfallsicherheit sind in einer weiteren Ausführungsform Leitungen und der UND-Komparator doppelt ausgeführt; beide Ausgangssignale der Komparatoren werden wiederum verglichen, bevor der Aktuator ausgelöst wird. In einer weiteren Ausführungsform werden zusätzliche Signale vor dem Auslösen des Aktuators abgefragt, so z. B. ein manueller Sicherheitsschalter (MAS, man aloft switch) oder ein Nothalt (Emergency Stop).
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4 gibt eine Variante der kombinierten Schalgbolzensicherung 15 wieder. Der Kolben 14 wird durch eine Feder (nicht dargestellt) auf eine Exzenterwelle 26 gedrückt. Die Exzenterwelle 26 ist entlang ihrer axialen Richtung beweglich gelagert und kann über einen Bowdenzug 16a, der zur manuellen Sicherungsvorrichtung gehört, gegen die Druckfeder 17 axial verschoben werden. Eine elektrisch betriebene Motor/Getriebeeinheit 18 treibt über zwei Stirnräder 19, 20 die Exzenterwelle 26 an und versetzt diese gegen die Vorspannung der Torsionsfeder 21 in Rotation. Befindet sich die Exzenterwelle 26 in einer axialen Position, bei der ihr Radius sich in Bezug auf den Kolben 14 konstant ist (manuell gesichert), so kann bei durch die ferngesteuerte Motor/Getriebeeinheit 18 erzeugte Rotation der Exzenterwelle 26 der Kolben 14 nicht angehoben werden und der Schlagbolzen nicht entsichert werden.
