[0001] Die Erfindung beschäftigt sich mit einer ferngesteuerten Spannvorrichtung, wobei
die Spannvorrichtung die Aufgabe des Spannens, Durchladens oder des Sicherns eines
lafettierbaren Maschinengewehrs mit lösbarer Anbindung besitzt.
[0002] Vollautomatische gasgetriebene Waffen arbeiten in der Regel derart, dass beim Spannen
der Waffe der Verschluss gegen die Federkraft einer oder mehrerer Schließfedern in
eine hintere Fangposition gebracht und arretiert wird. Das Spannen erfolgt normalerweise
manuell. Durch Betätigung des Abzugs wird diese Arretierung freigegeben und der Verschluss
wird durch die Federkraft der Schießfeder(n) in der Verschlusslaufbahn nach vorne
gebracht. Durch diese Verschlussbewegung wird eine Patrone in diese Verschlusslaufbahn
eingeführt, im Patronenlager am vorderen Ende der Verschlusslaufbahn verriegelt und
dort gezündet. Nach Entriegelung des Verschlusses wird dieser durch den Gasdruck nach
hinten in seine Fangposition gebracht und die leere Patronenhülse ausgeworfen. Der
Zuführmechanismus der Patrone wird dann entweder über eine Zwangssteuerung durch den
sich bewegenden Verschluss oder durch den Gasdruck beim Zünden der Munition realisiert.
[0003] Derartige Waffen bzw. Maschinengewehre sollen in Zukunft auch lafettier- und dabei
fernbedienbar sein. Neben diversen anderen damit verbundenen Problemen liegt ebenfalls
Thematik des Erstspannens sowie Durchladens und Sicherns an.
[0004] Der Erfindung stellt sich somit die Aufgabe, eine fernsteuerbare Spannvorrichtung
aufzuzeigen, mit der ein Spannen für den ersten Schuss, ein Durchladen sowie Sichern
eines lafettierbaren Maschinengewehres möglich ist.
[0005] Zu beachten hierbei ist, dass die Bedienkräfte erreicht werden müssen, um die gewollte
Funktion zu erhalten, beispielsweise das korrekte Anfahren der Endlagen. Die Belastungsgrenzen
dürfen nicht überschritten werden, um das Maschinengewehr (MG) nicht zu zerstören.
Bei Fehlfunktion der Spannvorrichtung kann das Maschinengewehr Schaden nehmen, was
zu irreversiblen Verletzungen führen kann. Der Kraftverlauf über dem Spannweg ist
zudem weder konstant noch linear. So wirkt die Anzündversagerauszugskraft von bis
zu 850 N innerhalb der ersten 10 mm, die linear von ca. 130 N auf 150 N ansteigende
Spannkraft auf dem Spannweg von ca. 150 mm und eine gurtgliedlängenabhängig Förderkraft
dem Antrieb in der Spannrichtung entgegen. Beim Rücklauf (also in Schussrichtung)
treten Reibkräfte im Spannschieber von bis zu 50 N auf.
[0006] Dies beachten wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausführungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
[0007] Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die Anforderung an die Spannvorrichtung wird
vorrangig durch ein exzentrisch gelagertes Antriebsrad erfüllt. Mit diesem Antriebsrad
wird eine nichtlineare Drehmoment-zu-Kraft-Umsetzung erreicht. Mit Umlenkrollen und
einer Feder kann eine Kette des Antriebs gespannt werden. Zur Kraftübertragung dient
ein in die Kette integrierter Mitnehmer, in den der Handgriff das Durchladeschiebers
beim Einsetzen der Waffe in eine Lafette beispielsweise manuell eingelegt wird. Durch
den Handgriff wird der Mitnehmer horizontal und vertikal zur Spannrichtung zugleich
fixiert. Ein zusätzlicher Schlitten für den Mitnehmer wird somit nicht benötigt. Der
Handgriff kann mit dem Mitnehmer während der Schießens frei vor- und zurücklaufen.
Dadurch werden keine Kräfte über den Handgriff in das Maschinengewehr eingeleitet.
[0008] Als eine Alternative dazu können zwei gleichgroße exzentrisch laufende Antriebsräder
verwendet werden. Beide können die Energieschwankungen im Kettenspanner auf Null reduzieren.
Der Aufbau ist zwar komplexer, aber technisch ebenfalls umsetzbar.
[0009] Durch das Anpassen der Nutzkraftkenntinie an die Lastkraftkennlinie mittels der nichtlinearen
Drehmoment-zu-Kraft-Umsetzung kann bei gleichbleibender Zyklusdauer des Spannvorganges
die Leistung des Antriebs reduziert werden. Neben der Versorgungsstromkonstanz durch
das gleichbleibende Antriebsmoment liegen die Vorteile eines kleineren Antriebs im
geringen Gewicht und geringem Bauraum. Durch das exzentrisch laufende Antriebsrad
ändert sich die Energie in der Kettenspannfeder zyklisch. Die hierzu erforderlichen
Kräfte werden ebenfalls zu vorteilhaften Formen der nichtlinearen Umsetzung verwendet.
Die Kettenspannfedern und das exzentrische Antriebsrad erzeugen zwei stabile Zustände
je Antriebsradumdrehung. Die zugehörigen Positionen werden auf funktionalen Positionen
für den Mitnehmer gelegt, also alternativ zu einer Bremse zum Fixieren des Mitnehmers.
[0010] In Weiterführung der Erfindung wird eine korrekte Erfassung der Endlagen für den
sicheren Betrieb eingebunden. Die auf Anschlag zu bedienenden mechanischen Endlagen
werden hierzu über eine Wippschaltermechanik angefahren. Dies ermöglicht die Verwendung
herkömmlicher schalthysteresebehafteter Sensoren. Die Wippschaltermechanik zwingt
den Durchladeschieber stromlos in den vorderen Anschlag und fixiert in dort, sodass
ein Sensor ein zuverlässiges Signal liefert.
[0011] Alternativ zu einer Kette kann ein Seil eingebunden werden, das das / die exzentrisch
gelagerte(n) Antriebsrad / Antriebsräder beispielsweise mehrfach umschlingt oder mit
aufgepressten Hülsen die Kraftübertragung ermöglicht. Anstelle des Seils kann aber
auch ein Riemen oder durch ein Nockenrad getriebenes Blechband verwendet werden.
[0012] Mit der Konstruktion werden eine gute ergonomische Handhabung und eine sichere Funktion
erfüllt. Das Maschinengewehr kann in einfacher Art und Weise lafettiert werden, bei
Beibehaltung der Funktion im händischen Gebrauch der Waffe.
[0013] Anhand eines Ausführungsbeispiels mit Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert
werden. Dabei wird von der Kenntnis des konstruktiven Aufbaus sowie der Funktionsweise
eines Maschinengewehres, beispielsweise des MG4, ausgegangen. Das MG4 ist eine aus
offener Verschlussstellung schießende, vollautomatische Waffe mit Gasantrieb, Drehkopfverschluss
und Gurtzuführung im Kaliber 5,56 mm x 45. Die Patrone wird im Verschlussvorlauf zugeführt
und gezündet. Das Maschinengewehr umfasst integrierte Sicherungselemente am Verschluss,
Rohr, Griffstück, Spannschieber, sowie eine Ladeanzeige (siehe auch
http://de.wikipedia.org/wiki/HK MG4).
[0014] Aufbauend darauf zeigt:
- Fig. 1
- eine Spannvorrichtung mit einer Kettenspannfeder,
- Fig. 2
- eine Kennlinienskizze - Kraft über Weg - für Funktion und Fehlfunktion,
- Fig. 3
- eine Berechnungsdarstellung des Kettenantriebes aus Fig. 1 unter Berück- sichtigung
der Kennlinienskizze aus Fig. 2,
- Fig. 4
- eine Darstellung einer starren Verbindung von Spannvorrichtung und Mitneh- mer der
Waffe,
- Fig. 5
- eine Darstellung einer schwimmenden Verbindung von Spannvorrichtung und Mitnehmer
der Waffe,
- Fig. 6a, b
- Baugruppen und Wirkungsweise des Endlagensensors.
[0015] In Fig. 1 ist eine erste Spannvorrichtung 1 (Kettenantrieb) mit einem exzentrisch
gelagerten Antriebsrad 2, einer Gabel 3, Kette 4 sowie einer Führungsrolle 15 dargestellt.
Des Weiteren eingebunden sind ein Endlagesensor 5 für das Erfassen der hinteren Endlage
sowie ein Endlagensensor 6 für das Erfassen der vorderen Endlage, eine Umlenkrolle
7, Feder 8 und ein Mitnehmer 9. Die Umlenkrolle 7, die Gabel 3 und Feder 8 bilden
dabei einen (den) Kettenspanner.
[0016] Der Mitnehmer 9 ist so aufgebaut, dass der Handgriff 20 (Fig. 4, 5) des Durchladeschiebers
in den Schlitten 10 des Mitnehmers 9 ausklappt, wobei der Handgriff 20 als erstes
in den Mitnehmer 9 eingelegt wird. Der Schlitten 10 ist in Kraftrichtung gleitend
im Mitnehmergehäuse 11 gelagert (wird noch ausgeführt).
[0017] Zum Spannen wird der Durchladeschieber gegen die Schussrichtung von seiner vorderen
Endlage in die hintere Endlage und wieder in die vordere Endlage gefahren. Die Endlagen
sind erreicht, wenn der Durchladeschieber an seinem mechanischen Anschlag anliegt
(wird noch ausgeführt). Diese Durchladebewegung ist nach dem Einsetzen des Maschinengewehres
in eine Lafette (teilgeladen) und zum Auswurf eines möglichen Anzündversagers notwendig.
[0018] Zum Sichern des Maschinengewehrs wird der Durchladeschieber in die hintere Endlage
gefahren und dort gehalten. In dieser Position hindern sowohl Fanghaken als auch der
Durchladeschieber den Verschluss am Vorlauf und verhindern somit die ungewollte Schussauslösung.
Zum Entsichern wird der Durchladeschieber in die vordere Endlage gefahren und dort
gehalten. Während des Schießens muss sich der Durchladeschieber in seiner vorderen
Endlage befinden. Sobald sich der Durchladeschieber nicht mehr am vorderen Anschlag
befindet, besteht die Gefahr, dass dieser den Vorlauf des Verschlusses stoppt, also
das Schießen unterbricht, wodurch es neben der Fehlfunktion zu einem Schaden kommen
kann.
[0019] Die Spannvorrichtung 1 wird beispielsweise rechtsseitig am Maschinengewehr (nicht
näher dargestellt) platziert. Sie kann wahlweise starr mit dem Maschinenwehr verbunden
sein, also bei jedem Schuss bzw. Feuerstoß mit dem Maschinengewehr in den Rücklaufdämpfer
zurücklaufen, oder starr mit der Wiege verbunden sein, sodass das Maschinengewehr
ohne die Masse der Spannvorrichtung 1 zurücklaufen kann. Dieses nennt man auch die
schwimmende Verbindung. Die schwimmende Verbindung bietet mehr Freiheit bei der Gestaltung
des Rücklaufdämpfers.
[0020] Das exzentrisch gelagerte Antriebsrad 2 wandelt das an seiner Welle anliegende konstante
Antriebsmoment M
A in eine zur Last L passende Nutzkraft F
N am Mitnehmer 9 um (siehe auch Fig. 3). Die Kette 4 und der Mitnehmer 9 übertragen
in beide Richtungen die Antriebskraft auf den Durchladeschieber. Die Führungsrolle
5 und die Umlenkrolle 7 führen den Mitnehmer 9 parallel zum Durchladeschieber. Hierdurch
werden unerwünschte Querkräfte auf den Durchladeschieber vermieden. Die in der Gabel
3 gehaltene freilaufende Umlenkrolle 7 wird mit der Feder 8 zum Kettenspanner. Die
gewählte Vorspannung der Feder 8 liegt so hoch, dass es auch bei, Rücklauf zu keiner
ungespannten Kette 4 kommt. Das in Fig. 3 gezeigte zweite Kettenrad dient hierbei
dazu, den sich auf die Kettenführung durch die exzentrische Lagerung des Antriebsrades
1 auswirkenden Kettenanstieg auszugleichen, d. h., wenn sich das Antriebsrad 1 in
seiner oberen Lage befindet den Kettenandruck auf das Antriebsrad 1 konstant zu halten,
die Kette 4 ruhig über das Antriebsrad 1 zu führen.
[0021] Ein Berechnungsmodel zeigt Fig. 3. Die Berechnung erfolgt in Abhängigkeit des Antriebswinkels
φ, des Startwinkels φ
0, der Exzentrizität b, des Kettenradius r, der Kettenlänge L (=n*L
0), wobei n die Gliedanzahl (gerade) und L
0 die Gliedlänge sind. Weiterhin berücksichtigt wird der Durchladeweg h
DL, die Länge h
0 des Mitnehmers 9 + Länge der Waffenrück- und -vorlaufdämpfung. Aus diesen Informationen
kann dann die Kraft der Kettenspannfeder F
KSF sowie die für den Rückhub minimal erforderliche Kraft F
KSFmin ermittelt werden. Auch die für den Rückhub maximal zulässige Kraft F
KSFmaX sowie die Federkonstante D
KSF der Kettenspannfeder 8 lassen sich so berechnen. Ebenfall mittels Berechnung ermittelbar
sind eine verwendete Energie ΔE
KFS der Feder 8, eine Antriebsenergie ΔE
A, die Energieabgabe ΔE
N am Durchladeschieber, die Nutzkraft F
N, die Lastkraft F
L, das Nennantriebsmoment M
A und der Durchladeweg s (von s
0= s (φ
0) bis S
H).
[0022] Die Position des Durchladeschiebers wird über Reibschluss fixiert, indem der Schütze
oder Bediener den Handgriff 20 in Schussrichtung gesehen 90° gegen den Uhrzeigersinn
von der Horizontale in die Vertikale einklappt. Dazu ist, wie bereits erwähnt, der
Mitnehmer 9 so aufgebaut, dass er den Handgriff 20 aufnimmt. Im Schlitten 10 wird
dieser werkzeugfrei gehalten. Dargestellt in Fig. 4 ist eine Spange 12, in die der
Handgriff 20 einschnappt. Es sind aber auch andere Klemmlösungen, Karabiner- oder
Schraubenhalterungen denkbar. Der Schlitten 10 ist in Kraftrichtung gleitend im Mitnehmergehäuse
11 gelagert. Das Mitnehmergehäuse 11 ist mit der Kette 4 verbunden. Wenn der Durchladeschieber
seine Endlagen erreicht, dann bleibt der Handgriff 20 stehen.
[0023] Da der Durchladeschieber sowohl am vorderen als auch hinteren mechanischen Anschlag
fixiert und die jeweilige Endlage zuverlässig erfasst werden muss, gilt als weiteres
die Lösung diese Problems.
[0024] Bei einer starren Verbindung (Fig. 4) zwischen dem Maschinengewehr und der Spannvorrichtung
1, kann das Mitnehmergehäuse 11 durch Federn 13 im Gehäuse 11 weiterlaufen, bis der
jeweilige Endlagensensor 5, 6 betätigt ist. Durch das Legen des Schaltpunktes hinter
die Endlage wird zudem sichergestellt, dass das Verlassen der Endlage ebenfalls erfasst
wird. Der Durchladeschieber wird mit der Spannvorrichtung 1 in der vorderen als auch
in der hinteren Endlage gehalten. Das kann durch das Festhalten des Antriebsrades
1 mittels bremsen, selbsthemmendes Getriebe etc. erfolgen.
[0025] Bei einer schwimmenden Verbindung (Fig. 5) hingegen kann das Mitnehmergehäuse 11
durch die Rücklauf- / Vorlauffedern der Waffenlagerung (nicht näher dargestellt) weiterlaufen,
bis der jeweilige Endlagensensor 5, 6 betätigt ist. Der Durchladeschieber wird vorzugsweise
mittels eines Druckstücks 14 in seinem vorderen mechanischen Anschlag fixiert (Fig.
6a, b). Die Kraft des Druckstücks 14 reicht dabei aus, den Spannschieber 16 über die
Sensorschaltschwellen (Ausschaltpunkt, Einschaltpunkt) hinaus an seinen mechanischen
Anschlag zu drücken.
[0026] Alle in Fig. 6 dargestellten Befestigungspunkte 21 sind waffenfest oder befinden
sich auf einem waffenfesten Halter, der beispielsweise an der Waffen-Picatinny-Schiene
befestigt werden kann (nicht näher dargestellt). Der Handgriff 20 erhält einen Freilauf,
um kraftfrei mit dem Maschinengewehr bei Schussabgabe zurücklaufen zu können.
[0027] Der Mitnehmer 9 wird vor dem Schießen mittels eines Sensors 17 (Fig. 1) in die in
Fig. 5 dargestellte Position gebracht.
[0028] Wie bereits ausgeführt, kann anstelle des Kettenspanners (Umlenkrolle 7, die Gabel
3 und Feder 8) ein zweites, ebenfalls exzentrisch laufendes Antriebsrad eingebunden
werden, welches die Aufgabe des Kettenspannens übernimmt.
1. Fernbedienbare Spannvorrichtung (1) für eine lafettierbare Waffe insbesondere Maschinengewehr
mit einem Durchladeschieber, gekennzeichnet durch wenigstens ein exzentrisch gelagertes Antriebsrad (2), einem Antriebsmittel (4) sowie
einen Kettenspanner, wobei der Durchladeschieber ein Mitnehmer (9) einbindbar ist
und der Mitnehmer (9) mit dem Antriebsmittel (4) derart verbunden ist, dass der Durchladeschieber
in Schussrichtung und entgegen transportiert werden kann.
2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umlenkrolle (7), ein Gabel (3) und eine Feder (8) den Kettenspanner bilden.
3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kettenspanner durch ein weiteres, exzentrisch gelagertes Antriebsrad gebildet
wird.
4. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmittel (4) eine Kette, ein Seil, ein Riemen oder durch ein Nockenrad
getriebenes Blechband sein kann.
5. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (9) einen Schlitten (10), in welchen ein Handgriff (20) ausklappbar
ist, und ein Mitnehmergehäuse (11) umfasst.
6. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Endlagesensor (5) für das Erfassen der hinteren Endlage sowie ein Endlagensensor
(6) für das Erfassen der vorderen Endlage des Durchladeschiebers eingebunden sind.
7. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Spannvorrichtung (1) zur Waffe starr ausgeführt ist, sodass das
Mitnehmergehäuse (11) durch Federn (13) im Mitnehmergehäuse (11) weiterlaufen kann.
8. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Spannvorrichtung (1) zur Waffe schwimmend ausgeführt ist, sodass
das Mitnehmergehäuse (11) durch die Rücklauf- / Vorlauffedern der Waffenlagerung weiterlaufen
kann.
9. Spannvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Weiterlaufen soweit erfolgt, bis der jeweilige Endlagensensor (5, 6) betätigt
ist.
10. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchladeschieber beispielsweise mittels eines Druckstücks (14) in seinem vorderen
mechanischen Anschlag fixiert wird, wobei die Kraft des Druckstücks (14) ausreicht,
einen Spannschieber (16) des Durchladeschiebers über die Sensorschaltschwellen (5,
6) hinaus an seinen mechanischen Anschlag zu drücken.
11. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis10, dadurch gekennzeichnet, dass die Endlagensensoren (5, 6) schalthysteresebehaftete Sensoren sind.