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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schusswaffe zur Verwendung in einem Waffensimulator zum Trainieren der Benutzung und des Einsatzes der Schusswaffe. Die Schusswaffe weist eine pneumatisch betätigte bewegbare Gleitanordnung zur Simulation eines Rückstoßes beim Abfeuern der Schusswaffe auf.
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Die Erfindung betrifft außerdem Ventilmittel zur Steuerung einer Druckluftzufuhr zu einer pneumatisch betätigten bewegbaren Gleitanordnung einer Schusswaffe. Die Schusswaffe ist zur Verwendung in einem Waffensimulator zum Trainieren der Benutzung und des Einsatzes der Schusswaffe ausgebildet. Die Gleitanordnung ist zur Simulation eines Rückstoßes beim Abfeuern der Schusswaffe ausgebildet.
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Schließlich betrifft die Erfindung einen Waffensimulator zum Trainieren der Benutzung und des Einsatzes einer Schusswaffe. Der Waffensimulator umfasst mindestens eine Schusswaffe und eine zentrale Steuerungseinheit zur Steuerung und Koordination einer Trainingseinheit in dem Waffensimulator. Die mindestens eine Schusswaffe weist eine pneumatisch betätigte bewegbare Gleitanordnung zur Simulation eines Rückstoßes beim Abfeuern der Schusswaffe auf.
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Aufgrund der tödlichen Gefahren, die vom Betrieb von Schusswaffen ausgehen, ist es unerlässlich, dass die Benutzung von Schusswaffen umfangreich trainiert wird. Ein solches Training umfasst häufig das Abfeuern von Platzpatronen oder echter Munition. Ein hoher Lärmpegel, Hülsen und andere Rückstände von abgefeuerten Patronen, gesundheitsschädliche verbrannte Pulvergase, Umweltbeschränkungen, hohe Kosten und eine allgemeine Gefahr für den Schützen und umstehende Personen sind wesentliche Nachteile hinsichtlich der Verwendung von Platzpatronen oder realer Munition.
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Um diese Nachteile zu überwinden, sind im Stand der Technik Waffensimulatoren vorgestellt worden, auf denen die Benutzung und der Einsatz von beliebigen Schusswaffen möglichst realitätsnah trainiert werden kann. Als ein Waffensimulator wird nachfolgend ein Schießstand bezeichnet, auf dem mit Hilfe von zu Trainingszwecken umgebauten Schusswaffen die Benutzung und der Einsatz entsprechender Originalwaffen möglichst realitätsnah trainiert werden kann, ohne dass Platzpatronen oder reale Munition verschossen werden muss. Ein solcher Waffensimulator ist bspw. aus der
DE 100 42 982 A1 bekannt. Ferner wird von der Anmelderin unter dem Namen Sagittarius
® ein Waffensimulator vertrieben, der bspw. bei der deutschen Bundeswehr unter der Bezeichnung AGSHP (Ausbildungsgerät Schießsimulator Handwaffen/ Panzerabwehrhandwaffen) eingesetzt wird.
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Die umgebauten Schusswaffen, die bei den bekannten Waffensimulatoren Anwendung finden, feuern keine Platzpatronen oder reale Munition ab. Um dennoch ein möglichst realitätsnahes Training zu ermöglichen, wird mittels Druckluft eine Rückstoßbewegung beim Abfeuern der Schusswaffen simuliert. Um einen Rückstoß einer umgebauten Schusswaffe beim „Abfeuern“ eines Schusses zu simulieren, kann mittels Druckluft eine Bewegung einer in der Schusswaffe bewegbar angeordneten Gleitanordnung oder eines bewegbaren Verschlusses der Schusswaffe ausgelöst werden. Dabei wird die Gleitanordnung bzw. der Verschluss gegen einen Anschlag gefahren, was den Rückstoß simuliert. Insbesondere wird die Gleitanordnung oder der Verschluss beim Betätigen des Auslösers pneumatisch in eine Hin- und Herbewegung (sog. Bewegungszyklus) versetzt, die auch das Auswerfen der „abgefeuerten“ Patrone und das Nachladen einer neuen Patrone aus einem Magazin der Schusswaffe simulieren kann. Eine solche umgebaute Schusswaffe ist bspw. aus der
WO 2004/015357 A2 bekannt.
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Zur Versorgung der umgebauten Schusswaffe mit Druckluft sind verschiedene Möglichkeiten denkbar. Die Schusswaffe kann zur Druckluftversorgung ein internes Druckluftreservoir aufweisen, das gesteuert über ein Pneumatikventil der Schusswaffe Druckluft an das pneumatische System der Waffe abgeben kann. Das Druckluftreservoir ist entweder entnehmbar in der Waffe angeordnet, so dass ein leeres Reservoir entnommen und ein neues, mit Druckluft befülltes Reservoir eingesetzt werden kann, oder das Reservoir weist einen von außen zugänglichen Anschluss auf, über den es von Zeit zu Zeit bspw. über eine Pneumatikleitung mit Druckluft befüllt werden kann. Ein entnehmbares Druckluftreservoir ist bspw. Teil eines in die Schusswaffe lösbar einsetzbaren umgebauten Magazins. Eine solche Schusswaffe ist bspw. aus der
US 6,854,480 B2 und der
US 7,306,462 B2 bekannt. Beim Betätigen des Auslösers der Schusswaffe kann das Pneumatikventil öffnen und Druckluft in das pneumatische System der Schusswaffe strömen lassen, um die Hin- und Herbewegung der Gleitanordnung bzw. des Verschlusses zu bewirken. Mit einer solchen umgebauten Schusswaffe kann sich der Schütze frei im Waffensimulator bewegen und ist nicht durch eine Pneumatikleitung in seinem Bewegungsradius beschränkt.
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Alternativ kann die umgebaute Schusswaffe zur internen Druckluftversorgung Druckluftpatronen verwenden. Diese werden wie herkömmliche scharfe Patronen direkt in die Kammer der Schusswaffe oder in ein Magazin eingesetzt. Die Druckluftpatronen weisen einen Druckluftspeicher auf, der über in der Druckluftpatrone integrierte Ventilmittel mit der Umgebung in Verbindung steht. In dem Druckluftspeicher ist Druckluft enthalten, die durch Öffnen der Ventilmittel an die Umgebung abgegeben werden kann. Beim Betätigen des Auslösers der Schusswaffe werden die Ventilmittel der in der Kammer befindlichen Druckluftpatrone geöffnet, so dass die in dem Druckluftspeicher enthaltene Druckluft in das pneumatische System der Schusswaffe entweichen kann, um einen Bewegungszyklus der Gleitanordnung bzw. des Verschlusses zu bewirken. Im Rahmen des Bewegungszyklus der Gleitanordnung oder des Verschlusses kann die „abgefeuerte“ Patrone aus der Kammer ausgeworfen und eine neue Patrone aus dem Magazin die die Kammer geladen werden. Eine solche umgebaute Schusswaffe ist bspw. aus der von der Anmelderin am 27.11.2013 beim Deutschen Patent- und Markenamt eingereichten
DE 10 2013 224 209 bekannt. Auch in der in der
WO 2004/015357 A2 ist eine solche umgebaute Schusswaffe beschrieben. Bei Verwendung einer Druckluftpatrone zur Druckluftversorgung einer umgebauten Schusswaffe ist eine besonders realitätsnahe Simulation der Benutzung und des Einsatzes der Schusswaffe möglich.
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In der Praxis hat sich jedoch eine externe Druckluftversorgung bewährt. Dabei kann die Schusswaffe über eine pneumatische Leitung an einen Kompressor angeschlossen sein, der die Druckluft erzeugt. In der Schusswaffe kann ein Pneumatikventil angeordnet sein, das die Druckluftzufuhr zum pneumatischen System der Schusswaffe steuert. Beim Betätigen des Auslösers der Schusswaffe kann das Ventil öffnen und Druckluft in das pneumatische System der Schusswaffe strömen lassen, um die Hin- und Herbewegung der Gleitanordnung bzw. des Verschlusses zu bewirken. Zur Betätigung der Schusswaffe bzw. der bewegbaren Gleitanordnung bzw. des bewegbaren Verschlusses ist ein Druck von etwa 10 bar erforderlich. In dem beschriebenen Fall liegt während des Trainings auf dem Waffensimulator ständig der volle Druck an der Pneumatikleitung an.
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Darüber hinaus kann die Schusswaffe über eine pneumatische Leitung an eine gesteuerte Druckluftversorgungseinheit (sog. Weapon Connection Box) des Waffensimulators angeschlossen sein, die ihrerseits an den Kompressor angeschlossen ist. Die Druckluftversorgungseinheit umfasst ein Pneumatikventil, das die Druckluftzufuhr zu der Pneumatikleitung und weiter zu dem pneumatischen System der Schusswaffe steuert. Beim Betätigen des Auslösers der Schusswaffe wird ein entsprechendes Sensorsignal an die Druckluftversorgungseinheit übermittelt, die das Ventil öffnet und kurzzeitig Druckluft in die Pneumatikleitung und das pneumatische System der Schusswaffe strömen lässt, um die Hin- und Herbewegung der Gleitanordnung bzw. des Verschlusses zu bewirken. Danach schließt das Ventil wieder und die Pneumatikleitung ist wieder drucklos. In dem diesem Fall liegt also nur während des „Abfeuerns“ eines Schusses der volle Druck an der Pneumatikleitung an.
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Die in dem Waffensimulator eingesetzten simulierten Schusswaffen verfügen darüber hinaus über mehrere Sensoren, welche den aktuellen Betriebszustand der Schusswaffe detektieren und entsprechende Sensorsignale erzeugen. Der detektierte Betriebszustand der Schusswaffe umfasst bspw. einen Haltepunkt (Einpendeln auf das Ziel), einen Anpressdruck der Schulterstütze, eine Verkantung der Waffe nach links oder rechts, eine Position des Auslösers, das Erreichen eines Endpunkts der Auslöserbewegung („Abfeuern“ eines Schusses), Magazin eingesetzt (ja/nein), einen durchgeführten Magazinwechsel, einen Rohrwechsel bei bestimmten Schusswaffen, und/oder eine Ladehemmung (verkeilte Patrone). Die entsprechenden Sensorsignale werden an die zentrale Steuerungseinheit des Waffensimulators übermittelt und dort ausgewertet. Die Steuerungseinheit kann anhand der Sensorsignale geeignete Ansteuersignale für eine entsprechende Simulation des Betriebs der Schusswaffe generieren und an entsprechende Aktoren weiterleiten. So kann die Steuerungseinheit bspw. infolge einer Betätigung des Auslösers der Schusswaffe Ansteuersignale für die Pneumatikventile in der Druckluftversorgungseinheit und/oder der Schusswaffe generieren und diese entsprechend ansteuern, um einen pneumatisch betätigten Bewegungszyklus der Gleitanordnung bzw. des Verschlusses auszulösen. Die Übermittlung der Sensorsignale durch die simulierte Schusswaffe sowie die Übermittlung der Ansteuersignale für die Aktoren kann über eine elektrische Leitung oder kabellos erfolgen. Eine kabellose Signalübertragung kann bspw. mittels Funk oder optisch realisiert sein.
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Bei den bekannten Schusswaffen mit externer Druckluftversorgung ist es nachteilig, dass nach einem Bewegungszyklus der Gleitanordnung bzw. des Verschlusses die Pneumatikventile zwar wieder geschlossen werden, ein Abbau des Drucks in der Gleitanordnung aber nur allmählich erfolgt. Während eine Hinbewegung der Gleitanordnung bzw. des Verschlusses in der Regel durch die einströmende Druckluft in gewünschter Weise relativ abrupt erfolgt, kann das für die nachfolgende Herbewegung der Gleitanordnung bzw. des Verschlusses nicht gesagt werden. Dies hängt damit zusammen, dass die Herbewegung durch die Rückstellmittel der Gleitanordnung bzw. des Verschlusses bewirkt wird und gleichzeitig die in der Gleitanordnung bzw. dem Verschluss noch enthaltene Druckluft wieder aus dieser verdrängt werden muss. Dies geschieht üblicherweise auf dem gleichen Wege wie die Druckluft in die Gleitanordnung bzw. den Verschluss gelangt ist, nämlich über die an die Schusswaffe angeschlossene Druckluftleitung. Dies führt unter dem Strich zu einer wenig realitätsnahen relativ trägen Rückbewegung der Gleitanordnung bzw. des Verschlusses. Insbesondere hohe Schusswiederholraten können auf diese Weise nicht realisiert werden.
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Außerdem führen schnell hintereinander ausgelöste „Schüsse“ statt zu einem Luftaustausch lediglich zu einer Hin- und Herbewegung der in dem pneumatischen System, d.h. in der Druckluftleitung und der Gleitanordnung bzw. dem Verschluss, enthaltenen Druckluft, was zu einer starken Erhitzung der Druckluft aufgrund von Reibung führt. Wenn die erwärmte Luft auf die anfangs kalte Gleitanordnung trifft, kondensiert Feuchtigkeit an der Innenseite der Gleitanordnung. Die kondensierte Feuchtigkeit kann zu einer Beeinträchtigung der ordnungsgemäßen Funktion des Zylinders führen bspw. durch Kondensation oder Abbremsen der Gleitanordnung während ihres Bewegungszyklus. Aus der Gleitanordnung kann die Feuchtigkeit sogar in das übrige pneumatische System (Pneumatikkanäle in der Schusswaffe, Druckluftleitung zur Druckluftversorgung der Schusswaffe, etc.) gelangen, so dass es dort ebenfalls zu einer Funktionsbeeinträchtigung kommen kann. Es kommt sogar vor, dass Feuchtigkeit aus dem pneumatischen System austritt und aus der Schusswaffe tropft. In bestimmten Betriebszuständen können sich so am Boden des Waffensimulators unter dem Schützen Pfützen mit Kondenswasser bilden.
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Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile auf eine möglichst einfache und kostengünstige Weise zu beseitigen. Insbesondere soll eine rasche Schussfolge ohne Einschränkungen möglich sein und das Bilden von Kondenswasser verhindert werden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ausgehend von der Schusswaffe der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass die Schusswaffe Ventilmittel aufweist, welche während einer Druckluftbeaufschlagung der Schusswaffe zur Betätigung der Gleitanordnung schließen, um ein Entweichen von Druckluft aus der Gleitanordnung zu verhindern, und nach Beendigung der Druckluftbeaufschlagung öffnen, um die in der Gleitanordnung enthaltene Druckluft entweichen zu lassen.
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Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, zusätzlich zu dem Pneumatikventil, das eine Druckluftbeaufschlagung der Gleitanordnung der Schusswaffe freigibt bzw. unterbindet, weiter Ventilmittel in der Schusswaffe vorzusehen, welche eine rasche Entlüftung der Gleitanordnung im Anschluss an die Druckluftbeaufschlagung ermöglicht. Die nach Beendigung der Druckluftbeaufschlagung in der Gleitanordnung noch enthaltene Druckluft entweicht über die Ventilmittel vorzugsweise in die Umgebung. Auf diese Weise können mit der erfindungsgemäßen Schusswaffe auch hohe Schusswiederholraten realisiert werden.
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Außerdem wird bei einer erneuten Druckluftbeaufschlagung neue Druckluft in die Gleitanordnung gefördert, die dann nach Abschluss der Druckluftbeaufschlagung über die Ventilmittel wieder entweichen kann. Auf diese Weise ist selbst bei einer sehr schnellen Schussfolge stets für einen Austausch der Luft in dem pneumatischen System der Schusswaffe gesorgt. Ein Erhitzen der Luft und der Schusswaffe kann dadurch wirksam verhindert werden. Infolgedessen kommt es zu keiner Kondensation von Feuchtigkeit in der Gleitanordnung und dem pneumatischen System der Schusswaffe.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Gleitanordnung einen Zylinder und einen darin bewegbaren Kolben umfasst, wobei eine Beaufschlagung der Gleitanordnung mit Druckluft eine Bewegung des Kolbens in eine erste Richtung bewirkt und ein Rückstellelement der Gleitanordnung, insbesondere in Form eines Federelements, nach Beendigung der Druckluftbeaufschlagung eine Bewegung des Kolbens in eine der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung bewirkt. Zur Bewegung des Kolbens in die erste Richtung wird die Gleitanordnung also mit Druckluft beaufschlagt. Zur anschließenden Bewegung des Kolbens in die entgegengesetzte Richtung wird das Pneumatikventil, das die Druckluftzufuhr zu der Gleitanordnung steuert, geschlossen, so dass nicht weiter Druckluft nachfließen kann. Gleichzeitig wird der Kolben durch das Rückstellelement in die entgegengesetzte Richtung gezwungen. Dabei muss eine Kraft überwunden werden, die sich aus dem immer noch an der Gleitanordnung anliegenden Rest-Luftdruck ergibt. Erfindungsgemäß wird der Rest-Luftdruck besonders einfach und schnell über die zusätzlich vorgesehenen Ventilmittel abgelassen. Dadurch kann auch in der entgegengesetzten Richtung eine rasche Bewegung des Kolbens erreicht werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Ventilmittel bei Druckluftbeaufschlagung automatisch schließen und ein Entweichen der Druckluft aus der Gleitanordnung verhindern. Dementsprechend wird des Weiteren vorgeschlagen, dass die Ventilmittel nach Beendigung der Druckluftbeaufschlagung automatisch öffnen und ein Entweichen der Druckluft aus der Gleitanordnung ermöglichen. Demnach müssen die Ventilmittel nicht extra angesteuert werden, sondern öffnen und schließen automatisch allein aufgrund des anliegenden Drucks der Druckluft. Dadurch ist eine besonders einfache und kostengünstige Realisierung der Erfindung möglich. Außerdem erfordern die Ventilmittel keine elektrische Energie zur Betätigung. Schließlich sind die vorgeschlagenen Ventilmittel besonders robust und wartungsarm.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Ventilmittel einen Ventilkörper in Form einer bewegbaren und/oder verformbaren Membran umfassen, die bei Druckluftbeaufschlagung in einer Position angeordnet ist und/oder derart geformt ist, dass Druckluft in die Gleitanordnung gelangen kann und gleichzeitig ein Entweichen der Druckluft aus der Gleitanordnung verhindert wird. Dementsprechend wird des Weiteren vorgeschlagen, dass die Ventilmittel einen Ventilkörper in Form einer bewegbaren und/oder verformbaren Membran umfassen, die nach Beendigung der Druckluftbeaufschlagung in einer Position angeordnet ist und/oder derart geformt ist, dass Druckluft aus der Gleitanordnung entweichen kann.
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Die Schusswaffe kann einen Zuflusskanal aufweisen, über den die Druckluft zu der Gleitanordnung gelangen und diese in einen Bewegungszyklus versetzen kann. Ferner kann die Schusswaffe einen Abflusskanal aufweisen, dessen Durchflussrate durch die zusätzlichen Ventilmittel gesteuert wird. Über den Abflusskanal kann nach Beendigung der Druckluftbeaufschlagung Druckluft aus der Gleitanordnung entweichen, um eine rasche Rückbewegung der Gleitanordnung zu ermöglichen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Membran in einer ersten Position den Abflusskanal, über den Druckluft aus der Gleitanordnung entweichen kann, verschließt und in einer zweiten Position den Abflusskanal freigibt. Dementsprechend wird des Weiteren vorgeschlagen, dass die Membran in der ersten Position den Zuflusskanal, über den Druckluft in die Gleitanordnung gelangen kann, freigibt und in der zweiten Position den Zuflusskanal schließt. Vorzugsweise wird die Membran allein aufgrund einer Druckluftbeaufschlagung oder nicht in die verschiedenen Positionen bewegt. In jeder der Positionen liegt die Membran vorzugsweise an einem Anschlag oder einer Anschlagsfläche an. In der ersten Anschlagfläche, welche die erste Position definiert, kann eine Öffnung in den Abflusskanal angeordnet sein. Dementsprechend kann in der zweiten Anschlagfläche, welche die zweite Position definiert, eine Öffnung in den Zuflusskanal angeordnet sein. Der Rand einer jeden Öffnung bildet einen Ventilsitz für die Ventilmittel, mit denen der als Membran ausgebildete Ventilkörper zusammenwirkt und den jeweiligen Kanal entweder öffnet oder schließt.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Membran einen verformbaren äußeren Rand aufweist, wobei die Membran in einer ersten Form des Rands eine Zufuhr von Druckluft aus einem Zuflusskanal in die Gleitanordnung ermöglicht und in einer zweiten Form des Rands einen Rückfluss von Druckluft aus der Gleitanordnung in den Zuflusskanal verhindert. Die Membran besteht bspw. aus einem elastisch verformbaren Material, insbesondere Gummi oder einem geeigneten Kunststoff. Vorzugsweise wird die Membran allein aufgrund einer Druckluftbeaufschlagung oder nicht verformt. Durch die besondere Form der Membran kann deren Verformung in Abhängigkeit von der Richtung und der Größe der Druckluftbeaufschlagung beeinflusst werden.
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Die Ventilmittel können integraler Bestandteil der Gleitanordnung bzw. der Zylinder-Kolben-Anordnung sein. Vorzugsweise sind sie auf der Seite der Gleitanordnung angeordnet, über die die Druckluft zufließt (bei der Druckluftbeaufschlagung) bzw. abfließt (nach Beendigung der Druckluftbeaufschlagung). Besonders bevorzugt sind die Ventilmittel in dem Zuflusskanal der Schusswaffe unmittelbar vor der Gleitanordnung bzw. der Zylinder-Kolben-Anordnung angeordnet. Wenn das Pneumatikventil zur Steuerung der Druckluftbeaufschlagung der Gleitanordnung öffnet, werden zunächst die Ventilmittel bzw. der Ventilkörper mit Druckluft aus dem Zuflusskanal beaufschlagt. Der Ventilkörper wird dabei in die erste Position bewegt und in seine erste Form gebracht. Dadurch wird der Zuflusskanal freigegeben und der Abflusskanal geschlossen. Gleichzeitig kann die Druckluft, welche die Ventilmittel beaufschlagt, durch die Ventilmittel hindurch in die Gleitanordnung gelangen. Insbesondere wird in der ersten Position des Ventilkörpers der Zuflusskanal freigegeben und der Abflusskanal geschlossen. Gleichzeitig wird der Ventilkörper, insbesondere an seinem Rand, in die erste Form gebracht, sodass die Druckluft über den verformten Rand des Ventilkörpers durch die Ventilmittel hindurch in die Gleitanordnung gelangen kann.
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Die Schusswaffe verfügt vorzugsweise über eine externe Druckluftversorgung. Besonders bevorzugt ist, wenn die Schusswaffe Mittel zum Anschluss einer Druckluftleitung an die Schusswaffe zur Beaufschlagung der Gleitanordnung mit Druckluft aufweist. Der Druckluftanschluss ist vorzugsweise am vorderen Ende der Schusswaffe, bspw. unmittelbar unterhalb einer Rohrmündung, angeordnet. Der Anschluss mündet in die Druckluft-Zuflussleitung, die über die Ventilmittel in die Gleitanordnung führt. Der Anschluss und/oder das an den Anschluss anschließbare Ende der Druckluftleitung kann über integrierte Ventilmittel verfügen, welche beim Trennen der Druckluftleitung von dem Anschluss die Druckluftleitung bzw. den Anschluss automatisch verschließt, um ein unbeabsichtigtes Entweichen von Druckluft zu verhindern.
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Es ist denkbar, dass das Pneumatikventil zur Steuerung der Druckluftzufuhr zu der Gleitanordnung in der Schusswaffe angeordnet ist. In diesem Fall könnte das der Schusswaffe abgewandte Ende der Druckluftleitung direkt an einen Kompressor oder an einen von einem Kompressor gespeisten Druckspeicher angeschlossen sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird jedoch vorgeschlagen, dass ein der Schusswaffe abgewandtes Ende der Druckluftleitung an eine ansteuerbare Druckluftversorgungseinheit (sog. Weapon Connection Box) angeschlossen ist, wobei die Druckluftversorgungseinheit mit einem Kompressor zur Drucklufterzeugung in Verbindung steht und mindestens ein ansteuerbares Pneumatikventil aufweist, welches eine Zufuhr von Druckluft zu der Schusswaffe und eine Betätigung der Gleitanordnung steuert. Zur Ansteuerung des Pneumatikventils erhält die Druckluftversorgungseinrichtung entsprechende Ansteuerbefehle von einer zentralen Steuerungseinheit des Waffensimulators. Zur Ermittlung der Ansteuerbefehle empfängt die Steuerungseinheit Sensorsignale von verschiedenen in der Schusswaffe angeordneten Sensoren, aus denen der aktuelle Betriebszustand der Waffe ermittelt werden kann. Wenn bspw. die Sensorsignale darauf hindeuten, dass ein Magazin ordnungsgemäß in eine Magazinhalterung der Schusswaffe eingesetzt ist, dass ein Verschluss der Waffe vor einer Schussabgabe ordnungsgemäß betätigt worden ist und dass ein Auslöser (sog. Abzug) der Waffe betätigt worden ist, geht die Steuerungseinheit davon aus, dass ein „Schuss“ abgegeben werden soll und erzeugt entsprechende Ansteuerbefehle für die Aktoren, insbesondere für das Pneumatikventil der Druckluftversorgungseinheit. Als Reaktion auf die Ansteuerbefehle öffnet das Pneumatikventil kurzzeitig, sodass Druckluft über die Druckluftleitung zu der Schusswaffe und dort über den Zuflusskanal und die Ventilmittel zu der Gleitanordnung der Schusswaffe gelangt und es zu einem Bewegungszyklus der Gleitanordnung kommt, um das „Abfeuern“ eines Schusses zu simulieren. Im Rahmen des Bewegungszyklusses steuern die gemäß der vorliegenden Erfindung in der Schusswaffe zusätzlich vorgesehenen Ventilmittel die Druckluftzufuhr in die Gleitanordnung und den Druckluftabfluss aus der Gleitanordnung an die Umgebung.
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Zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung werden auch Ventilmittel zur Steuerung einer Druckluftzufuhr zu einer pneumatisch betätigten bewegbaren Gleitanordnung einer Schusswaffe der eingangs genannten Art vorgeschlagen, wobei die Ventilmittel Teil der Schusswaffe sind und während der Druckluftbeaufschlagung der Schusswaffe zur Betätigung der Gleitanordnung schließen, um ein Entweichen von Druckluft aus der Gleitanordnung zu verhindern, und nach Beendigung der Druckluftbeaufschlagung öffnen, um die in der Gleitanordnung enthaltene Druckluft entweichen zu lassen.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Ventilmittel einen Ventilkörper in Form einer bewegbaren und/oder verformbaren Membran umfassen, die bei Druckluftbeaufschlagung in einer Position angeordnet ist und/oder derart geformt ist, dass Druckluft in die Gleitanordnung gelangen kann und gleichzeitig ein Entweichen der Druckluft aus der Gleitanordnung verhindert wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Ventilmittel einen Ventilkörper in Form einer bewegbaren und/oder verformbaren Membran umfassen, die nach Beendigung der Druckluftbeaufschlagung in einer Position angeordnet ist und/oder derart geformt ist, dass Druckluft aus der Gleitanordnung entweichen kann.
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Die Ventilmittel können integraler Bestandteil der Gleitanordnung sein. Vorzugsweise sind sie auf der Seite der Gleitanordnung angeordnet, über die die Druckluft zufließt (bei der Druckluftbeaufschlagung) bzw. abfließt (nach Beendigung der Druckluftbeaufschlagung). Besonders bevorzugt sind die Ventilmittel in einem Zuflusskanal der Schusswaffe, über den die Druckluft in die Gleitanordnung gelangt, unmittelbar vor der Gleitanordnung angeordnet. Wenn ein Pneumatikventil zur Steuerung der Druckluftbeaufschlagung der Gleitanordnung öffnet, werden zunächst die Ventilmittel bzw. der Ventilkörper mit Druckluft aus dem Zuflusskanal beaufschlagt. Der Ventilkörper wird dabei in die erste Position bewegt und in seine erste Form gebracht. Dadurch wird der Zuflusskanal freigegeben und ein Abflusskanal, der vorzugsweise mit der Umgebung in Verbindung steht, geschlossen. Gleichzeitig kann die Druckluft, welche die Ventilmittel beaufschlagt, durch die Ventilmittel hindurch in die Gleitanordnung gelangen. Insbesondere wird in der ersten Position des Ventilkörpers der Zuflusskanal freigegeben und der Abflusskanal geschlossen. Gleichzeitig wird der Ventilkörper, insbesondere an seinem Rand, in die erste Form gebracht, sodass die Druckluft über den verformten Rand des Ventilkörpers durch die Ventilmittel hindurch in die Gleitanordnung gelangen kann, die sich in eine erste Richtung bewegen.
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Nach erfolgter Druckluftbeaufschlagung der Gleitanordnung und eine Bewegung der Gleitanordnung in die erste Richtung, wird das Pneumatikventil wieder geschlossen. Der an den Ventilmitteln bzw. der Gleitanordnung anliegende Druck wird langsam abgebaut, so dass sich die Gleitanordnung bedingt durch die Kraft eines Rückstellelements in eine der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung bewegen kann. Dabei fließt die Druckluft aus der Gleitanordnung in entgegengesetzter Richtung durch die Ventilmittel. Dadurch wird der Ventilkörper in die zweite Position bewegt und in eine zweite Form gebracht, sodass der Abflusskanal geöffnet und der Zuflusskanal verschlossen ist. Dadurch kann die Druckluft aus der Gleitanordnung rasch herausfließen.
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Als noch eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ausgehend von dem Waffensimulator zum Trainieren der Benutzung und des Einsatzes einer Schusswaffe der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass die mindestens eine Schusswaffe Ventilmittel aufweist, welche während einer Druckluftbeaufschlagung der mindestens einen Schusswaffe zur Betätigung von deren Gleitanordnung schließen, um ein Entweichen von Druckluft aus der Gleitanordnung zu verhindern, und nach Beendigung der Druckluftbeaufschlagung öffnen, um die in der Gleitanordnung enthaltene Druckluft entweichen zu lassen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Schusswaffe gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
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2 eine Gleitanordnung der Schusswaffe aus 1 im Detail mit erfindungsgemäßen Ventilmitteln gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in einer ersten Position; und
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3 die Gleitanordnung aus 2 in einer zweiten Position.
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Aus dem Stand der Technik sind Waffensimulatoren bekannt, in denen die Benutzung und der Einsatz von beliebigen Schusswaffen 1 möglichst realitätsnah trainiert werden kann. Die Waffensimulatoren verfügen über mehrere Schießbahnen, die jeweils eine in einem Abstand zu einem Schützen angeordnete Bildwiedergabeeinheit zur Darstellung von virtuellen Trainingsszenarien aufweisen. Die in den Waffensimulatoren eingesetzten Schusswaffen 1 sind in der Regel zu Trainingszwecken umgebaut worden und feuern keine scharfe Munition oder Platzpatronen ab. Stattdessen wird das „Abfeuern“ eines Schusses pneumatisch simuliert. Zu diesem Zweck können die umgebauten Schusswaffen 1 bspw. eine bewegbare Gleitanordnung 2 aufweisen, die pneumatisch betätigt werden kann. Durch einen Bewegungszyklus der Gleitanordnung 2 kann bei einer simulierten Schussabgabe ein Rückstoß bzw. eine Ladetätigkeit der Waffe 1 simuliert werden.
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Der Waffensimulator verfügen in der Regel über eine zentrale Steuerungseinheit 20, welche den Ablauf der Trainingseinheiten und die auf den Bildwiedergabeeinheiten dargestellten Trainingsszenarien koordiniert und steuert. Außerdem steuert die Steuerungseinheit 20 die simulierte Schussabgabe und die entsprechende Reaktion der umgebauten Schusswaffen 1, bspw. in Form eines pneumatisch ausgelösten Bewegungszyklusses der Gleitanordnung 2. Ferner ist die Steuerungseinheit 20 für die Erfassung und Positionsbestimmung eines Lichtpunkts auf der Bildwiedergabeeinheit verantwortlich, der bei einer simulierten Schussauslösung in dem Trainingsszenario einen Zielpunkt markiert, wo ein Schuss auftreffen würde, wenn scharfe Munition abgeschossen worden wäre. Schließlich ist die Steuerungseinheit 20 auch für die Auswertung von Sensorsignalen verantwortlich, welche einen Betriebszustand der in dem Waffensimulator verwendeten Schusswaffe 1 charakterisieren, um das Training des Schützen auf eine fundierte, objektive Basis stellen und effizienter gestalten zu können.
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Die Steuerungseinheit 20 verfügt über ein Rechengerät 21, das mindestens einen Mikroprozessor umfasst. Auf dem Rechengerät 21 ist ein Computerprogramm 22 ablauffähig, das programmiert ist, dass es die Steuerung und Koordination des Waffensimulators, insbesondere der Trainingseinheiten und der dargestellten Trainingsszenarien, realisiert, wenn es auf dem Rechengerät 21 abläuft. Das Computerprogramm 22 ist vorzugsweise auf einem internen oder externen Speicherelement 23 der Steuerungseinheit 20 abgespeichert und wird zur Abarbeitung befehls- oder abschnittsweise oder als Ganzes an das Rechengerät 21 übertragen.
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In dem dargestellten Beispiel der Schusswaffe 1 sind mehrere der Sensoren der Schusswaffe 1 zu einem Sensorblock 3 zusammengefasst. Die Sensoren umfassen bspw. einen Sensor zur Ermittlung eines Betätigungswegs eines Auslösers 4 der Schusswaffe 1, einen Sensor zur Ermittlung eines Erreichens eines Endes des Betätigungswegs des Auslösers 4, einen Sensor zur Detektion eines in eine Magazinaufnahme 5 der Schusswaffe 1 eingesetzten bzw. nicht eingesetzten Magazins 6, einen Sensor zur Ermittlung eines Erreichens eines Endes eines Betätigungswegs eines Verschlusses der Schusswaffe 1, einen Sensor zur Ermittlung eines Bewegungszyklusses des Verschlusses der Schusswaffe 1, einen Sensor zur Ermittlung eines Verkantens der Schusswaffe 1, einen Sensor zur Ermittlung eines Anpressdrucks eines Kolbens oder einer Schulterstütze 7 der Schusswaffe 1 gegen ein Körperteil eines Schützen, einen Sensor zur Detektion einer Sicherung bzw. Feuerstellung der Schusswaffe 1, einen Sensor zur Detektion einer Betätigung eines Hammers der Schusswaffe 1, einen Lagesensor und/oder einen Beschleunigungssensor. Zur Übertragung der Sensorsignale von der Schusswaffe 1 zu der Steuerungseinheit 20 ist eine Kommunikationsverbindung 24 vorgesehen. Diese kann eine Leitung 24 aufweisen oder als eine drahtlose Kommunikationsverbindung, insbesondere als eine Funkverbindung oder als eine optische Verbindung, ausgebildet sein. Bei einer drahtlosen Kommunikationsverbindung weisen die Schusswaffe 1 und die Steuerungseinheit 20 geeignete Kommunikationsmittel zur Realisierung der drahtlosen Datenübertragung auf.
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Ferner verfügt der Waffensimulator über eine gesteuerte Druckluftversorgungseinheit 30 (sog. Weapon Connection Box), welche die Schusswaffe 1 über eine Druckluftleitung 8 zeitweise mit Druckluft versorgt. Die Druckluftleitung 8 ist über Anschlussmittel 8‘ an die Schusswaffe 1 angeschlossen. Die Druckluftversorgungseinheit 30 ist entweder unmittelbar oder mittelbar über einen Druckspeicher (nicht dargestellt) an einen Kompressor 31 zur Erzeugung der Druckluft angeschlossen. Die Druckluftversorgungseinheit 30 verfügt über mindestens ein Pneumatikventil 32, um die Druckluftzufuhr zu der Schusswaffe 1 zu steuern und einen Bewegungszyklus der Gleitanordnung auszulösen. Das Ventil 32 ist bspw. als ein elektromagnetisch betätigbares 2-Wege-Ventil ausgebildet. Zur Ansteuerung des Ventils 32 empfängt die Druckluftversorgungseinheit 30 über eine Kommunikationsverbindung 33 entsprechende Ansteuerbefehle von der zentralen Steuerungseinheit 20. Die Kommunikationsverbindung 33 kann mittels einer Leitung oder drahtlos, bspw. über Funk oder optisch, realisiert sein. Die Ansteuerbefehle umfassen bspw. elektrische Ansteuersignale, welche den Elektromagneten des Ventils 32 beaufschlagen und so eine Betätigung des Ventils 32 auslösen können.
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In 1 ist die zu Trainingszwecken umgebaute Schusswaffe 1 als ein Gewehr ausgebildet. Selbstverständlich kann die Schusswaffe 1 auch als eine Pistole, eine Panzerfaust oder eine beliebig andere Schusswaffe ausgebildet sein. Die Schusswaffe 1 verschießt keine scharfe Munition oder Platzpatronen. Vielmehr wird ein Betrieb der Schusswaffe 1, insbesondere ein „Abfeuern“ eines Schusses, mittels Druckluft simuliert. Dazu verfügt die Schusswaffe 1 über ein pneumatisches System umfassend die externe Druckluftleitung 8, interne Pneumatikkanäle 9 und die Gleitanordnung 2. Die Druckluftleitung 8 wird von vorne, unterhalb einer Mündung eines Rohrs 10 über die Anschlussmittel 8‘ an die Schusswaffe 1 angeschlossen. Die Gleitanordnung umfasst einen Druckluftzylinder 11 in dem ein Kolben 12 hin- und her bewegbar gelagert ist. Der Kolben 12 ist über an seinem Außenumfang angeordnete Dichtmittel 12‘, bspw. in Form eines Dichtrings, gegen eine Innenwand des Zylinders 11 luftdicht abgedichtet.
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Bei Druckluftbeaufschlagung der Schusswaffe 1 über die Druckluftleitung 8 wird der Kolben 12 in dem Zylinder 11 nach hinten, das heißt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel nach links, bewegt und schlägt dort gegen einen mechanischen Anschlag, so dass ein Rückstoß der Schusswaffe 1 beim simulierten „Abfeuern“ eines Schusses bewirkt wird. Anschließend wird der Druck in der Druckluftleitung 8 wieder abgebaut, so dass der Kolben 12, vorzugsweise mittels der Kraft eines Rückstellelements, bspw. mittels Federkraft, wieder in seine Ausgangsposition, in dem dargestellten Beispiel nach rechts, bewegt wird.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Schusswaffe 1 Ventilmittel 40 aufweist, welche während einer Druckluftbeaufschlagung der Schusswaffe 1 zur Betätigung der Gleitanordnung 2 schließen, um ein Entweichen von Druckluft aus der Gleitanordnung 2 zu verhindern, und nach Beendigung der Druckluftbeaufschlagung öffnen, um die in der Gleitanordnung 2 enthaltene Druckluft entweichen zu lassen. Der genaue Aufbau und die Funktion der Ventilmittel 40 wird nachfolgend anhand der 2 und 3 näher erläutert.
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Die Ventilmittel 40 sind zwischen dem Pneumatikkanal 9 und der Gleitanordnung 2 in Richtung einer Druckluftbeaufschlagung vor der Gleitanordnung 2 angeordnet. Insbesondere ist eine Längsachse der Ventilmittel 40 deckungsgleich mit einer Zylinderachse 2‘ der Gleitanordnung. Die Ventilmittel 40 umfassen einen vorzugsweise zylinderförmigen Hohlraum 41, in dem ein ebenfalls vorzugsweise zylinderförmiger Ventilkörper 42 entlang der Längsachse bewegbar angeordnet ist. Der Ventilkörper 42 ist bspw. als eine Membran aus einem zumindest am Rand der Membran elastisch verformbaren Material ausgebildet. Die Membran besteht insbesondere aus Gummi oder einem elastischen Kunststoff. In den Hohlraum 41 münden ein Zuflusskanal in Form des Pneumatikkanals 9, ein Abluftkanal 43 sowie ein weiterer Kanal 44, der den Zylinder 11 mit dem Hohlraum 41 verbindet. Der Zuflusskanal 9 und der Abflusskanal 43 münden vorzugsweise zentral in den Hohlraum 41. Der weitere Kanal 44 ist vorzugsweise als ein Ringkanal ausgebildet, der den Abflusskanal 43 hohlzylinderförmig umgibt. Der Abflusskanal 43 steht über mindestens einen Verbindungskanal (nicht dargestellt) mit der Umgebung in Verbindung. Die Verbindungskanäle können sich ausgehend von dem Abflusskanal 43 bspw. radial nach außen erstrecken.
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2 zeigt die Ventilmittel 40 in einer anfänglichen Stellung zum Befüllen der Gleitanordnung 2 mit Druckluft. Dabei befindet sich das Pneumatikventil 32 zur Steuerung der Druckluftzufuhr in einer Durchfluss-Stellung (vgl. 1). Der Ventilkörper 42 befindet sich in einer ersten Position, in der er die Mündung des Zuflusskanals 9 freigibt, so dass Druckluft in den Hohlraum 41 gelangen kann (Pfeile 45). Gleichzeitig verschließt der Ventilkörper 42 die Mündung des Abflusskanals 43, so dass keine Druckluft aus dem Hohlraum 41 an die Umgebung abfließen kann. Mit zunehmender Menge an über den Zuflusskanal 9 nachströmender Luft steigt der Druck in dem Hohlraum 41 an. Das führt zu einer Verformung des Ventilkörpers 42, ohne dass dieser die erste Position verlässt. Ganz im Gegenteil, aufgrund des Drucks in dem Hohlraum 41 wird der Ventilkörper 42 in die erste Position gezwungen und dort gehalten. Insbesondere wird der Ventilkörper 42 zumindest über einen Teil seines Außenumfangs an seinem Rand radial nach innen verformt, so dass sich zwischen dem Außenumfang des Ventilkörpers 42 und einer Innenwand des Hohlraums 41 ein Zwischenraum 46 auftut, über den Druckluft aus dem Hohlraum 41 in den Ringkanal 44 und weiter in die Gleitanordnung 2 gelangen kann (Pfeile 47), wo der Kolben 12 nach links in Richtung eines Anschlags 11‘ bewegt wird.
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Nach einer vorgegebenen Zeitdauer oder nachdem der Kolben 12 den Anschlag 11‘ erreicht hat, wird die Druckluftzufuhr unterbrochen, bspw. durch Schließen des Pneumatikventils 32. Dadurch verringert sich der Druck in der Druckluftleitung 2, dem Zuflusskanal 9 und dem Hohlraum 41 langsam. Infolgedessen bewegt sich der Kolben 12 nach rechts wieder zurück in seine Ausgangsposition. Die in dem Zylinder 11 enthaltene Druckluft wird dabei wieder in den Hohlraum 41 zurückgedrängt. Es kommt zu einer Druckluftströmung aus dem Zylinder 11 über den Ringkanal 44 in den Hohlraum 41 (Pfeile 48). Der äußere Rand 42‘ des Ventilkörpers 42 wird aufgrund der Druckluftströmung 48 radial nach außen gegen die Innenwand des Hohlraums 41 gedrückt, wo er luftdicht anliegt, so dass keine Druckluft in den Zuflusskanal 9 gelangen kann. Die in 2 noch vorhandenen Zwischenräume 46 zwischen dem Rand 42‘ des Ventilkörpers 42 und der Innenwand des Hohlraums 41 sind in 2 also verschlossen. Ferner führt die Druckluftströmung 48 zu einer automatischen Bewegung des Ventilkörpers 42 nach rechts in eine zweite Position, die in 3 gezeigt ist. In dieser Position verschließt der Ventilkörper 42 zusätzlich noch den Zuflusskanal 9, indem er vollflächig auf der Mündung des Zuflusskanals 9 aufliegt. Somit wird ein Zurückfließen von Druckluft in die Pneumatikleitungen 9 und die Druckluftleitung 2 wirksam verhindert.
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Gleichzeitig ist in der zweiten Position des Ventilkörpers 42 der Abflusskanal 43 geöffnet, so dass die in dem Hohlraum 41 enthaltene Druckluft aus dem Zylinder 11 über den Abflusskanal 43 und evtl. vorhandene Verbindungskanäle an die Umgebung abfließen kann (Pfeile 49). Auf diese Weise ist ein rasches Entleeren des Zylinders 11 möglich. Dies hat insbesondere bei schnellen Schussfolgen erhebliche Vorteile. Außerdem wird die zur Betätigung der Gleitanordnung 2 eingesetzte Druckluft aus dem Zylinder 11 an die Umgebung abgegeben und bei einer erneuten Betätigung der Gleitanordnung 2 gelangt neue Druckluft über die Druckluftleitung 2 und die Pneumatikkanäle 9 in den Gleitanordnung 2. Somit ist bei der erfindungsgemäßen Waffe ein ständiger Luftaustausch gewährleistet und eine übermäßige Erhitzung der Gleitanordnung 2 bzw. der gesamten Schusswaffe 1 kann wirksam verhindert werden, was ebenfalls insbesondere bei schnellen Schussfolgen erhebliche Vorteile hat.
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Die Ventilmittel 40 sind bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel als ein 3-Wege-Ventil ausgebildet, wobei die drei Anschlüsse der Ventilmittel 40 zu dem Zuflusskanal 9, zu dem Abflusskanal 43 und zu dem weiteren Kanal 44 gehen. In der ersten Position der Ventilmittel 40 (vgl. 2) wird der Zuflusskanal 9 mit dem weiteren Kanal 44 verbunden, während der Abflusskanal geschlossen ist. In der zweiten Position der Ventilmittel 40 (vgl. 3) wird der weitere Kanal 44 mit dem Abflusskanal 43 verbunden, während der Zuflusskanal 9 geschlossen ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Ventilkörper 42 als eine Membran ausgebildet, die einen elastischen äußeren Rand 42‘ aufweist, der in besonderer Weise geformt ist, damit bei einer Beaufschlagung mit Druckluft aus dem Zuflusskanal 9 (vgl. 2) Zwischenräume 46 öffnen, die eine Druckluftströmung 47 aus dem Hohlraum 41 in die Gleitanordnung 2 erlauben, und bei einer Beaufschlagung mit Druckluft aus dem weiteren Kanal 44 (vgl. 3) die Zwischenräume 46 schließen, um eine Druckluftströmung aus der Gleitanordnung 2 in den Hohlraum 41 zu unterbinden. Insbesondere liegt der äußere Rand 42‘ nicht senkrecht auf der Innenwand des Hohlraums 41, sondern schräg an dieser an. Ausgehend von einem zentralen Abschnitt des Ventilkörpers 42 um die Längsachse 2‘ herum erstreckt sich der äußere Rand 42‘ in einem Vertikalschnitt durch die Ventilmittel 40 schräg in Richtung des weiteren Kanals 44 und der Gleitanordnung 2 bis zur Innenwand des Hohlraums 41.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10042982 A1 [0005]
- WO 2004/015357 A2 [0006, 0008]
- US 6854480 B2 [0007]
- US 7306462 B2 [0007]
- DE 102013224209 [0008]
