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Die Erfindung betrifft ein Apparat entsprechend dem Oberbegriff des Anspruch 1.
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Um in feindlichen Auseinandersetzungen taktische Vorteile zu erzielen werden Irritations- und Schockkörper verwendet. Diese sollen dem Anwender einen taktischen Vorteil verschaffen, da sie das Gegenüber entweder Ablenken oder in seinen Sinnen negativ beeinträchtigen.
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Es ist bekannt hierfür Blendgranaten zu verwenden, welche durch den Gebrauch von Pyrotechnik einen Blend- und Knalleffekt erzeugen. Neuere Entwicklungen verwenden LEDs oder andere Leuchtquellen um die nötige Leuchtkraft zu erzielen[1
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- US6767108B1
, 2 - 2
- US7794102B2
]. Es gibt verschiedene Ausführungen wie eine an einem taktischen Schild montierte Blendwaffe, oder ein Zusatz an einer Schusswaffe oder Taschenlampe welche eine gerichtete Blendwirkung aufweisen [2 - 2
- US7794102B2
, 3 - 3
- US7980720B2
]. Die verschiedenen Systeme haben Vor- und Nachteile, so sind die pyrotechnischen Ausführungen in Helligkeit und Lautstärke den elektrischen deutlich überlegen, jedoch geht von ihnen eine Gefahr für Anwender und Widersacher [4 - 4
- http://www.liveleakcom/view?i=e91_1390339050
] aus. Falsch angewendet können sie Gebäude in Brand stecken [5 - 5
- Gratz, Matt (2011107126).
], dauerhafte Schäden am ganzen Körper, oder gar tödliche Verletzungen hervorrufen.
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Bekannte Probleme von LED basierten Systemen sind, dass die Helligkeit noch nicht ausreichend ist um eine starke Beeinflussung hervorzurufen, bzw. bei den gerichteten Systemen erst auf gefährliche Individuen gezielt werden muss, also Sichtkontakt bestehen muss. Dies führt zu einer starken Minderung der Effektivität, da auch der Widersacher Sichtkontakt zum Anwender hat und somit der Einsatz von Schusswaffen des Gegenübers nicht auszuschließen ist. Die ungerichteten Systeme weisen keine Selektivität der Beeinträchtigung auf, dadurch können die Systeme zum Beispiel während des Zugriffs nicht dauerhaft in Betrieb bleiben, da sonst die negative Beeinflussung auch für den Anwender zu spüren ist. Außerdem ist die Schockwirkung, wie sie durch pyrotechnische Geräte erzeugt wird, nicht so stark ausgeprägt, da die Leuchtkraft und der Schalldruck zu gering sind [6
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- http://www.brite1strike.com/tactical1balls.html
]. Somit erzielen auch die ungerichteten Systeme keinen signifikanten Vorteil für den Anwender, wenn sie unmittelbar vor dem Zugriff eingesetzt werden und während der Aktion abgestellt werden.
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Ein anderes System versucht mittels sich schnell ändernder Farbe und Intensität den Betrachter handlungsunfähig zu machen[7
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- US8419213B1
]. Auch dieses System benötigt Sichtkontakt, da es gerichtet ist. Außerdem zeigt es nicht bei jedem Individuum Wirkung.
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Die Aufgabe dieser Erfindung ist, die LED basierten Systeme um eine Schutzfunktion zu erweitern, welche dafür sorgt, dass die Systeme nur die Gegenüber der Anwender beeinträchtigen und die Anwender von diesen negativen Effekten weitgehend abgeschirmt werden.
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Um dies zu erreichen werden die Irritationsgeräte mit einer Schutzausrüstung sowie, bei der Verwendung mehrerer Systeme, untereinander synchronisiert. Die Irritationsgeräte verfügen, je nach Ausführung, über rundherum oder einseitig angebrachte Hochleistungs-LEDs und Schallwandler. Der optische Schutz wird dabei durch steuerbare Transmissionseigenschaften von Gläsern erreicht. Dabei werden diese für den Bruchteil einer Sekunde verdunkelt, in dieser Zeit wird auch der Lichtblitz gezündet. Die Technik, der extrem kurzen Verdunklung wird auch in der Bildschirm und Beleuchtungselektronik verwendet, um verschiedene Helligkeitswerte darzustellen. Die Verdunkelung ist dabei so kurzzeitig, dass sie nicht bewusst wahrgenommen wird [8
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- US20130201226A1
]. Der akustische Schutz wird über bekannte Gehörschutzsysteme erreicht.
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Der Vorteil an einem solchen System wäre, dass es ohne Sichtkontakt zu dem Gegenüber eingesetzt werden und auch während des Einsatzes aktiv bleiben kann, ohne, dass ein Nachteil für den Anwender entsteht, während die Beeinträchtigung für das Gegenüber bestehen bleibt.
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Die verlängerte aktive Phase des Systems liefert außerdem neue taktische Möglichkeiten, da das System z. B. an einem Ort eingebracht werden kann und eine andere Aktion von derselben Person von einem anderen Ort aus geschehen kann.
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Ein weiterer Vorteil ist, dass die aufgrund der pyrotechnischen Umsetzung einiger Systeme auftretende Feuergefahr nicht mehr gegeben ist. Im Vergleich zu diesen Systemen ergibt sich außerdem die Wiederverwendbarkeit als Kostenvorteil. Dieser wäre vor Allem bei einem Einsatz als Übungsgerät gegeben. Die Anwendung als Übungsgerät kann leicht umgesetzt werden, da die Intensität der Irritation leicht softwareseitig angepasst werden kann.
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Durch die verwendete Steuerungselektronik für die Synchronisierung kann das System sehr leicht softwareseitig um verschiedene Funktionen erweitert werden. Denkbar wären Funktionen zur Signalgebung, den Übungsmodus oder Ähnliches. Die Synchronisierung ermöglicht es außerdem die Leistungsfähigkeit der Irritationssysteme einfach auf unterschiedliche Bedürfnisse anzupassen, indem mehrere Geräte verwendet werden. Diese synchronisieren sich untereinander, so werden die Blitze synchron von allen Geräten, für maximale Helligkeit, oder in zufälligen Untergruppen, für eine zusätzliche örtliche Variation der Irritationswirkung, erzeugt. Auch können einzelne Gruppen von LEDs getrennt schaltbar sein, so können verschiedene Effekte erreicht, oder auch Energie eingespart werden, falls ein LED Segment zu Boden zeigt und somit abgeschaltet bleiben kann.
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Der Schutz vor dem akustischen Irritationssignal kann über herkömmliche „active-noise-reduction” Kopfhörer [9
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- z. B. KIND CENS ProFlex
] erreicht werden. Diese müssten von der Software her angepasst werden. Es handelt sich bei dem „Lärm” um einen relativ hochfrequenten Ton, dieser kann gut passiv gedämmt werden. Zusätzlich, um die Verluste der anderen Frequenzen zu minimieren, kann mit einem Mikrofon der äußere Schall aufgenommen werden und nach Filterung, über einen Lautsprecher im Inneren wieder an das Trommelfell übertragen werden. Mittels der Filterung können auch andere störende bzw. zu laute Geräusche komprimiert werden. Da die Frequenz des Irritationssignals bekannt ist, ist die Filterung dieses mit bekannten Techniken gut realisierbar. Es sind Dämpfungen von bis zu 40 dB bekannt. Vorteil der Kompression liegt hier bei darin, dass leise Geräusche wie Schritte oder Stimmen gut wahrgenommen werden können und laute irritierende Geräusche abgemildert werden.
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Ausführungsbeispiele werden in Skizzen dargestellt, diese sind im Folgenden näher beschrieben.
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Ausführungsbeispiele
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1. Schutzausrüstung
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zeigt schematisch die Verschaltung der optischen Schutzkomponenten Das Herzstück ist ein programmierbarer Baustein 102 welcher über eine eigene Spannungsversorgung verfügt. Dieser Baustein steuert die LCDs 104 über einen hierfür konzipierten Schaltkreis 101 welcher ebenfalls über eine eigene Spannungsversorgung verfügt. Der Baustein 101 kommuniziert mit anderen Geräten in der Umgebung über ein Kommunikationsmodul 103. Dieses kann entweder über eine RF-Verbindung oder andere Datenübertragungssysteme erfolgen. Die LCDs 104 werden so angesteuert, dass sie im Falle eines Spannungsausfalls in den durchsichtigen Zustand übergehen, um den Träger nicht negativ zu beeinflussen.
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zeig die Wirkungsweise der synchronisierten LCD-Gläser 104, welche während eines Lichtblitzes in den dunklen Zustand geschaltet werden (dark state) und sich während des restlichen Betriebs im lichtdurchlässigen Zustand (light state) befinden. Die Verdunkelungsphase und damit die maximale Blitzdauer der LEDs wurden so gewählt, dass diese gerade nicht mehr bewusst wahrgenommen werden. Damit wird die maximale abschirmbare Helligkeit erreicht. Bei längeren Dunkelzeiten sind zwar die Blitzenergien höher, jedoch nimmt der Anwender ein irritierendes Flackern wahr.
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zeigt die zeitliche Synchronisierung der LCDs mit den Lichtimpulsen, dabei können die Dauer (t1, t2 und t3) und die Frequenz (t4 und t5) der Lichtimpulse variieren.
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Es existieren verschiedene Montagemöglichkeiten des LCD Glases, es kann zum einem im Inneren einer „normalen” Schutzbrille verbaut werden. Die LCD-Elemente sind auf der Innenseite angebracht, um sie vor physikalischen Belastungen zu schützen. Weitere Möglichkeiten sind: hinter einem Visier oder vor anderen optischen Geräten wie einem Zielfernrohr Andere Möglichkeiten wären Kameras, Periskope, oder jedes andere erdenkliche optische Gerät. Bei den Kameras und anderen Geräten mit einem optischen Sensor welcher möglicherweise sehr kurze Belichtungszeiten aufweist ist darauf zu achten, dass die Intervalle in denen belichtet wird die LCD-Elemente nicht geschlossen sein dürfen. Vorausgesetzt die Belichtungsintervalle sind immer gleich lang kann dies mittels einer einfachen Softwareeinstellung geschehen, falls dies nicht der Fall ist müsste das visuelle Schutzsystem auch mit dem Gerät synchronisiert werden.
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Um die Verwendung von anderen LCD-basierten Systemen, bzw. auf polarisiertem Licht basierten Systemen ohne Einschränkungen, in Bezug auf Betrachtungswinkel ( ) zu ermöglichen kann das LCD-Element mit einer zusätzlichen Schicht versehen werden 403, welche wie die im Inneren der LCD-Elemente 401 die Polarisationsrichtung des Lichtes in Abhängigkeit einer Spannung ändert. So könnte diese gedreht werden falls das polarisierte Licht eines Monitors von der ersten Polfilterschicht absorbiert wird ( ). Dies kann über einen optischen Sensor erkannt werden, welcher die Polarisationsrichtung des ausgestrahlten Lichtes im Blickfeld misst. Durch diese Erkennung könnte die Anpassung komplett automatisch, ohne ein Zutuen des Anwenders.
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Die in vorgestellte Technik wird nicht benötigt falls das Absorptionsverhalten der „Schutzgläser” nicht auf einer polarisationsbasierten Technik basiert. Möglich wären hier elektrochrome Materialien, allerdings sind die bisher erreichten Schaltzeiten zu gering, um in dieser Schutzvorrichtung eingesetzt zu werden. Vorteile von elektrochromen Materialien wären dabei die vereinfachte Ansteuerung, da kein Gegentakt mehr erforderlich ist und außerdem deutlich bessere Absorptionseigenschaften, also weniger Absorption im light-state und größere Absorption im dark-state.[10
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- US6426827B1
] Alle nachfolgenden Ausführungen verfügen über die Möglichkeit mit der Schutzausrüstung eingesetzt zu werden. Zwar können die Irritationssysteme auch ohne Schutzausrüstung verwendet werden, die einzelnen Geräte synchronisieren sich dann untereinander, so dass Funktionen wie die synchrone Erzeugung von Lichtblitzen und die Erzeugung dieser in zufälligen Gruppen weiterhin verfügbar sind, jedoch entfällt die Abschwächung der negativen Effekte.
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2. Wurfgeschoss
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zeigt schematisch die Verschaltung in einem Irritationskörper. Dabei verfügt dieser über einen programmierbaren Baustein 501 sowie Endstufen für LEDs 502a, b und die Schallwandler 505, welche über 501 gesteuert werden. Um die Synchronisierung zu ermöglichen ist auch im Irritationssystem eine Kommunikationseinheit 503 verbaut, welches mit den Kommunikationseinheiten der Schutzausrüstung 103, sowie den Kommunikationseinheiten anderer Irritationskörper 503 Informationen austauscht. Um die Irritationswirkung zu erzielen verfügen die Irritationskörper über Hochleistungs-LED-Arrays 504a, b und Schallwandler 205. Der programmierbare Baustein, die Kommunikationseinheit sowie die beiden Endstufen verfügen jeweils über eine Spannungsversorgung, dabei haben 501 und 503 eine von 502a, b und 505 unterschiedliche Spannungsquelle. Bei der Spannungsquelle für 502a, b und 505 handelt es sich um einen Hochleistungs-Lipo-Akku, so können kurzzeitig sehr hohe Leistungen abgegeben werden. Dies wird benötigt um die erforderliche Helligkeit zu erreichen, außerdem kann so auf Kondensatoren verzichtet werden. Das Wurfgeschoss verfügt außerdem über einen Lagesensor 507 und Verdeckungssensoren 508a, b welche dem Mikrocontroller 501 mitteilen, falls ein LED-Segment verdeckt ist und abgeschaltet bleiben kann.
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zeigt ein möglichen Aufbau des Wurfkörpers (a = Außen, b = Längsschnitt durch den Körper). Welcher rundherum mit LEDs 504 bestückt ist. Diese werden durch ein stoß- und wasserfestes Sicherheitsglas 601 oder Ähnlichem geschützt. Im Inneren des Gehäuses befinden sich, auch stoß- und wasserfest gelagert, der Hochleistungsakku 602 und die Steuerungselektronik 603. An der Oberseite des Wurfkörpers befindet sich ein Sicherungsstift 604 welche einen Sicherungshebel 605 blockiert, durch Ziehen des Stiftes kann das Wurfgeschoss wie eine bekannte Granate verwendet werden, der Sicherungshebel wird dabei nicht abgesprengt, sondern klappt nur von dem Wurfgeschoss weg und startet, zeitverzögert, das Irritationsprogramm. Am unteren Ende des Wurfgeschosses befindet sich der Schallwandler 606 welcher einen Ton im 360° Winkel abstrahlt. Darüber ist ein Drehschalter 607 montiert, über welchen verschiedene Betriebsmodi gewählt werden können. Diese werden mit dem Knopf 608 gestartet. Der Knopf befindet sich auf der Seite zu welcher der Sicherungsstift heraus gezogen wird. So wird erreicht, dass der Knopf leicht mit dem Daumen beider Hände zu erreichen ist. Vorgesehen sind verschiedene Modi für Beleuchtung und Signalgebung. Sollte einer dieser Modi aktiv sein und der Sicherungshebel 605 (nach Ziehen des Sicherungsstiftes 604) aufklappen wird das Wurfgeschoss automatisch in den Irritationsmodus versetzt, somit ist gewährleistet, dass diese Funktion immer, ohne komplizierte Bedienung zugänglich ist. 609 stellt die Verdeckungssensoren dar.
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Um eine einfache Handhabung zu gewährleisten sollte das Wurfgeschoss über eine einfache Lademöglichkeit verfügen. Eine Möglichkeit wäre dies über eine „Dockingstation” zu realisieren, dabei müssten wasserdichte und robuste Kontakte verwendet werden.
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zeigt einen möglichen zeitlichen Ablauf des Irritationsprogramms mit 3 Irritationskörpern. Dabei existiert die Möglichkeit des gleichzeitigen Blitzens aller Systeme (tb1) oder nur von Untergruppen (tb2–tb7) mit verminderter Gesamtintensität. Die Frequenz kann dabei während der Sequenz beliebig verändert werden (tf1–6).
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Mögliche andere Gehäuseformen und Anwendungsgebiete:
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3. Geschoss
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Das Geschoss ( ) leitet sich als kleinere Version des Wurfgeschosses ab, dabei ist die Verschaltung sehr ähnlich, jedoch ist die Anzahl der LEDs und die Leistungsfähigkeit des Akkus verringert, um Gewicht und Größe einzusparen. Auch die Bedienung über einen Sicherungsstift und Sicherungshebel entfällt. Die erweiterten Funktionen wie Beleuchtung und Signalgebung, können weiterhin über einen Drehschalter realisiert werden. Das Gehäuse ist so konzipiert, dass es aus einem 40 mm Lauf abgefeuert werden kann, außerdem verfügt es an der Vorderseite über eine Gummierung 804 welche Verletzungen vermeiden und den Irritationskörper beim Aufschlag schützen soll. Unter dieser Gummierung befindet sich der elektrische Aufschlagszünder 805, welcher den Irritationsmodus aktiviert. Der Abschuss kann durch eine pyrotechnische oder Drucklufttreibladung 806 aus einer 40 mm1Hülse 803 erfolgen. Die Synchronisierung erfolgt wie bei dem Wurfgeschoss. Die Einsatzdauer und Intensität dieser Ausführung sind im Vergleich zum Wurfgeschoss geringer, jedoch können sehr schnell sehr viele einzelne Geschosse über eine größere Distanz verwendet werden, dies ermöglicht es größere Gebiete mit der Irritationswirkung zu bedecken. Durch die Verwendung der gleichen Steuerungselektronik und Verschaltung ist die Kompatibilität mit anderen Ausführungen gegeben.
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4. Integriert in Schutzschild
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zeigt die Ausführung als Schutzschild (vgl. [1]). Auch dieses verfügt über die Synchronisier-Funktionalität. Anders als bei den zuvor vorgestellten Ausführungen strahlen die LEDs und die Schallwandler nur in eine Richtung ab. Ansonsten unterscheidet sich die Verschaltung kaum von der der kleinen Irritationskörper. Auf die Lage- und Verdeckungssensoren kann verzichtet werden, der Akku kann deutlich größer dimensioniert werden, auch die Anzahl der LEDs kann aufgrund des vorhandenen Platzes und der Wärmeabfuhr erhöht werden. Die LEDs 901 sind dabei so angeordnet, dass sie die Sicht des Anwenders nicht verdecken. Also ein Sichtfenster freigelassen wird. Im Falle von Metallschilden erhöht sich die Anzahl der möglichen LEDs weiter, da eine noch bessere Möglichkeit zur Kühlung besteht. Die Irritationsfunktion, sowie andere Funktionalitäten sind weiterhin über einen Auswahlschalter erreichbar. Eine Besonderheit weist die Anbringung der Lautsprecher auf, diese sind in einer horizontalen durchgängigen Linie auf dem Schild angebracht 902.
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5. Integriert in Körperpanzerung
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Hier ist der Einbau der LEDs in einer Körperpanzerung/Schutzweste vorgesehen. Die Verschaltung ist die gleiche wie bei dem Schutzschild, auch hier sind die Funktionen über einen Schalter anwählbar und auch abstellbar. Der Vorteil gegenüber der Anbringung auf einem Schutzschild liegt hierbei darin, dass die Hände frei bleiben und so andere Ausrüstungsgegenstände Getragen werden könne wie z. B. Schlagstöcke.
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6. Festinstallation
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Dabei handelt es sich um eine Ausführung, welche für die Festinstallation konzipiert ist. Diese Systeme können deutlich leistungsfähiger sein als alle Mobilen, da sie über das Stromnetz gespeist werden können, kein maximal Gewicht besitzen und leicht aktiv gekühlt werden können. In der Verschaltung können hier, anstelle des Hochleistungsakkus, Kondensatoren verwendet werden, welche über das Stromnetz geladen werden. Die Synchronisierung erfolgt auf die gleiche Weise wie bei den mobilen Systemen, um die Kompatibilität zu erleichtern, zusätzlich dazu kann dies zwischen den verschiedenen stationären Geräten, auch kabelbasiert erfolgen. Die Ausrichtung der LEDs und der Schallwandler kann an den jeweiligen Raum angepasst werden.
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Die festinstallierten Systeme eignen sich vor Allem in Gefängnissen oder anderen Sicherheitsbereichen in denen der Einsatz von Schusswaffen vermieden werden soll aber trotzdem eine Sicherheitsgefahr besteht.
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7. Fahrzeugausstattung
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Ähnlich wie die Festinstallation kann das Irritationssystem an einem Fahrzeug angebracht werden, dabei kann zwischen einer gerichteten und einer flächig abstrahlenden Version unterschieden werden. Die Verschaltung ist abgeleitet von einer mobilen Version mit deutlich größeren Leistungsreserven. Die Richtwirkung des Lichts und Schalls kann über Linsen und Hörner erreicht werden. Die Bündelung des Lichtstrahls kann über einen Spiegel und Linsen vergleichbar mit einem Suchscheinwerfer erfolgen.
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8. Falle
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Mögliche Erweiterung des Wurfgeschosses um Bewegungssensor/Stolperdraht und Aufstellmöglichkeit. Das Irritationsprogramm wird dann durch das Auslösen des Bewegungssensors oder des Stolperdrahtes gestartet. Die Falle kann durch einen Auswahlschalterscharf gemacht werden.
