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.

Eine Spannvorrichtung ist aus US 2406461 bekannt.

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.

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.

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.

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.

Dies beachten wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen enthalten.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

Ein Berechnungsmodel zeigt Fig. 3. Die Berechnung erfolgt in Abhängigkeit des Antriebswinkels φ, des Startwinkels φ₀, der Exzentrizität b, des Kettenradius r, der Kettenlänge L (=n*L₀), wobei n die Gliedanzahl (gerade) und L₀ die Gliedlänge sind. Weiterhin berücksichtigt wird der Durchladeweg h_DL, die Länge h₀ 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 s₀= s (φ₀) bis S_H).

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.

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.

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.

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.

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.

Der Mitnehmer 9 wird vor dem Schießen mittels eines Sensors 17 (Fig. 1) in die in Fig. 5 dargestellte Position gebracht.

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.