DE102016200167A1

DE102016200167A1 - Laserbasierter Waffensimulator und Verfahren zum energiesparenden Betreiben eines laserbasierten Waffensimulators

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Publication number: DE102016200167A1
Application number: DE102016200167.1A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-01-08
Filing date: 2016-01-08
Publication date: 2017-07-13

Abstract

Ein laserbasierter Waffensimulator umfasst eine Energiequelle (16), eine an die Energiequelle (16) angeschlossene Laserstrahlquelle (12) zum Emittierten eines Laserstrahls und eine Steuerungseinheit (17) zum automatischen Umschalten zwischen einem Energiesparmodus und einem Einzelschussmodus, wobei die Steuerungseinheit (17) mit der Laserstrahlquelle (12) in Signalverbindung steht.

Description

Die Erfindung betrifft einen laserbasierten Waffensimulator und ein Verfahren zum energiesparenden Betreiben eines laserbasierten Waffensimulators.
Laserbasierte Waffensimulatoren werden beispielsweise im Bereich des Sportschießens, insbesondere beim modernen Fünfkampf eingesetzt. Insbesondere beim modernen Fünfkampf muss der laserbasierte Waffensimulator über einen längeren Zeitraum betriebsbereit zur Verfügung stehen. Eine nicht ausreichende Batteriekapazität kann dazu führen, dass in der Wettkampfsituation eine Schussabgabe mangels Energievorsorgung nicht möglich ist. Es wurden Waffensimulatoren entwickelt, die ein Umschalten zwischen verschiedenen Betriebsmodi ermöglichen. Insbesondere in einer stressbeladenen Wettkampfsituation kann eine fehlerhafte Betätigung des Umschalters eine Deaktivierung des Bereitschaftsmodus vor der Schussabgabe oder eine Aktivierung des Bereitschaftsmodus während einer Ruhephase und somit ein unbeabsichtigtes Entladen der Energiequelle bewirken.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen laserbasierten Warensimulator zu schaffen, bei dem eine zuverlässige Energieversorgung über einen langen Zeitraum gewährleistet ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen laserbasierten Waffensimulator mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch ein Verfahren mit den in Anspruch 7 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein laserbasierter Waffensimulator eine Steuerungseinheit aufweist. Die Steuerungseinheit dient zum automatischen Umschalten zwischen einem Energiesparmodus und einem Einzelschussmodus und umgekehrt. Automatisch bedeutet, dass eine Interaktion des Schützen nicht erforderlich ist. Das Umschalten wird ausschließlich durch die Steuerungseinheit veranlasst. Im Energiesparmodus ist eine Energieversorgung zwischen einer Energiequelle und einer daran angeschlossenen Laserstrahlquelle, insbesondere dauerhaft, unterbrochen. Im Energiesparmodus wird die Laserstrahlquelle nicht betrieben, d.h. im Laserstrahlmodus erfolgt keine Abgabe von Laserschüssen. Der Energieverbrauch des Waffensimulators ist im Energiesparmodus reduziert. Dies resultiert insbesondere daraus, dass der Energieverbrauch für eine Steuerungseinheit und insbesondere für einen Mikroprozessor der Steuerungseinheit reduziert ist. Der Energieverbrauch des Mikroprozessors wird insbesondere dadurch reduziert, dass dessen Taktfrequenz im Energiesparmodus um mindestens eine und insbesondere mehrere Größenordungen gegenüber dem Einzelschussmodus reduziert ist. Der Eigenenergieverbrauch des Mikroprozessors ist im Energiesparmodus dominierend. Der Eigenenergieverbrauch ist im Wesentlichen proportional zur Taktfrequenz. Mit der Reduzierung der Taktfrequenz sinkt der Eigenenergieverbrauch des Mikroprozessors und somit des Waffensimulators im Energiesparmodus insgesamt. Mit der reduzierten Taktfrequenz im Energiesparmodus wird ein Schaltzustand der Bereitschafts-Schalteinheit abgefragt. Die Taktfrequenz im Energiesparmodus ist beispielweise im kHz-Bereich angeordnet. Für ein Umschalten von dem Energiesparmodus in den Einschussmodus werden beispielsweise 10 bis 20 Takte benötigt. Der Schütze nimmt keine Verzögerung beim Umschalten von dem Energiesparmodus in den Einzelschussmodus wahr. Die Laserstrahlquelle dient zum Emittieren eines Laserstrahls, insbesondere eines Laserstrahlpulses, der einen Laserschuss symbolisiert. Der Energiesparmodus ist der Standardbetriebsmodus des Waffensimulators. Das bedeutet, dass standardmäßig ein reduzierter Energieverbrauch mit dem Waffensimulator gewährleistet ist. Die Energiequelle wird geschont. Die Energiequelle weist eine erhöhte Lebensdauer auf. Erfindungsgemäß wurde gefunden, dass der laserbasierte Waffensimulator mit einer handelsüblichen Batterie im Energiesparmodus, d.h. ohne Schussabgabe und/oder Aktivierung von Signal-Elementen mindestens zwölf Monate betrieben werden kann. Insbesondere ist der laserbasierte Waffensimulator geeignet, handelsübliche Alkaline-Batterien vom Typ AA oder vom Typ AAA oder Akkumulatoren zu verwenden. Der laserbasierte Waffensimulator ist zur Abgabe von mindestens 20.000 Laserschüssen geeignet. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass im Energiesparmodus der Energieverbrauch dadurch reduziert werden kann, dass auf zusätzliche Bedienelemente des Waffensimulators verzichtet wird. Insbesondere werden im Energiesparmodus ausschließlich Schalter einer Bereitschafts-Schalteinheit und eines Abzugszüngels einer Auslöseeinheit von der Steuerungseinheit abgefragt. Im Einzelschussmodus ist der Waffensimulator grundsätzlich zur Schussabgabe bereit oder zumindest vorbereitet. Die Steuerungseinheit steht mit der Laserstrahlquelle in Signalverbindung. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein Wechsel von dem Energiesparmodus in den Einzelschussmodus nur dann erfolgt, wenn unmittelbar eine Schussabgabe bevorsteht. Nach der Schussabgabe erfolgt, insbesondere selbsttätig, ein Umschalten von dem Einzelschussmodus zurück in den Energiesparmodus. Insbesondere wird das unmittelbare Zurückschalten vom Einzelschussmodus in den Energiesparmodus dadurch gewährleistet, dass die Steuerungseinheit mit der Laserstrahlquelle in Signalverbindung steht. Die Steuerungseinheit kann bei der Laserstrahlquelle abfragen, wann die Schussabgabe abgeschlossen ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Laserstrahlquelle ein Schussende-Signal an die Steuerungseinheit übermitteln. Sobald in der Steuerungseinheit festgestellt ist, dass die Schussabgabe abgeschlossen ist, kann in den Energiesparmodus gewechselt werden. Dadurch, dass ein automatisches Umschalten in den Energiesparmodus gewährleistet ist, ist der Energiesparmodus der Standard-Betriebsmodus des Waffensimulators. Der Energieverbrauch ist reduziert. Insbesondere ist ein vom Schützen betätigbarer Umschalter zwischen den verschiedenen Betriebsmodi entbehrlich. Eine Fehlbetätigung des Umschalters in einer hektischen Wettkampfsituation ist ausgeschlossen. Ein versehentliches Nichtbetätigen eines klassischen Ein-/Ausschalters und damit ein unbeabsichtigtes Entladen der Energiequelle, insbesondere einer Batterie und/oder eines Akkumulators, sind ausgeschlossen. Der Waffensimulator ist fehlerunanfällig in der Handhabung.
Als Waffensimulator im Sinne der Erfindung ist eine Vorrichtung zu verstehen, deren äußere Erscheinung an Handfeuerwaffen, beispielsweise Pistolen, insbesondere Druckluftpistolen, oder Gewehren, insbesondere Druckluftgewehren, angelehnt ist. Zur Simulation der Schussabgabe werden Laserstrahlpulse mit einer Pulsdauer von typischerweise zwischen 30 ns und 100 ms abgegeben. Die Laserstrahlpulse weisen einen zeitlichen Abstand von mindestens 10 ms auf. Ein Laserpuls symbolisiert einen Schuss einer Handfeuerwaffe. Durch Modulation der Laserleistung bei hoher Frequenz können die Laserstrahlpulse in Subpulse mit reduzierter Pulsdauer von beispielsweise 1 ns bis 100 ms aufgeteilt werden.
Im Folgenden aus dem Waffenbereich verwendete Begriffe wie Pistole, Gewehr, Lauf, Griff, Griffstück, Abzug, Mündung, Spannhebel, Ladehebel, Verschluss oder andere sind nicht als Waffen oder deren Teile im waffenrechtlichen Sinn für Feuerwaffen oder Druckluftwaffen zu verstehen. Sie bezeichnen formanaloge und/oder lageanaloge Komponenten des laserbasierten Waffensimulators und vereinfachen das Verständnis.
Eine Bereitschafts-Schalteinheit gemäß Anspruch 2 gewährleistet ein gezieltes Umschalten, also von Wechsel von Energiesparmodus in den Einzelschussmodus, insbesondere unmittelbar vor der Schussabgabe. Die Bereitschafts-Schalteinheit dient insbesondere auch zum Herstellen der Schussbereitschaft des laserbasierten Waffensimulators.
Eine Auslöseeinheit gemäß Anspruch 3 gewährleistet ein zuverlässiges Auslösen der Laserstrahlquelle. Dazu erzeugt die Auslöseeinheit ein Auslösesignal für die Laserstrahlquelle. Die Auslöseeinheit steht mit der Steuerungseinheit in Signalverbindung. Die Auslöseeinheit ermöglicht ein manuelles Auslösen eines Laserschusses.
Ein Energie-Signalelement gemäß Anspruch 4 dient zum Signalisieren eines Ladeszustands der Energiequelle. Ein Benutzer wird über den Ladezustand der Energiequelle unmittelbar informiert und kann nach Beendigung eines Wettkampfs die Energiequelle austauschen und/oder wieder aufladen. Das Energie-Signalelement steht mit der Steuerungseinheit in Signalverbindung. Ein akustisches Signal kann vom Laserschützen unmittelbar wahrgenommen werden, ohne dass der Blick von einem Ziel abgewendet werden muss. Die Konzentration des Schützen bleibt trotz Wahrnehmung des akustischen Signals bestehen. Dadurch, dass der Ladezustand der Energiequelle signalisiert wird, ist das Risiko, dass die Energieversorgung des laserbasierten Waffensimulators, insbesondere während eines Schießwettkampfs, überraschend endet, vermindert.
Das Signalisieren des Ladezustands erfolgt insbesondere nach einem Umschalten vom Energiesparmodus in einen Mehrschussmodus. Das Umschalten in den Mehrschussmodus kann auch erfolgen, ohne dass der Ladezustand der Energiequelle signalisiert wird. Im Mehrschussmodus ist der Waffensimulator schießbereit. Das bedeutet, dass im Mehrschussmodus dauerhaft Schussbereitschaft hergestellt ist. Insbesondere ist das Betätigen der selbstspannenden Abzugseinheit entbehrlich. Die Schussbereitschaft wird mittels elektrischer Schalter bereitgestellt. Im Mehrschussmodus kann der Schütze mehrere Einzelschüsse hintereinander abgeben, ohne dass es dazu eines „Ladevorgangs“, also eines Betätigen eines Bereitschafts-Schaltelements bedarf. Während des Mehrschussmodus wird intermittierende Laserstrahlung, also gepulste Laserstrahlung, von der Laserstrahlquelle abgegeben. Damit ist sichergestellt, dass der laserbasierte Waffensimulator zumindest in Laserschutzklasse 2 fällt. Der Mehrschussmodus unterscheidet sich von dem Einzelschussmodus auch dadurch, dass nicht automatisch und unmittelbar nach der Schussabgabe zurück in den Energiesparmodus geschalten wird. Der Mehrschussmodus bleibt insbesondere für eine einstellbare Zeitdauer bestehen. Während dieser Zeitdauer können mehrere Einzelschüsse, insbesondere unmittelbar, hintereinander abgegeben werden, ohne dass ein erneutes Umschalten zwischen den Betriebsmodi in einen Schussmodus erforderlich wäre. Es ist auch denkbar, das Rückschalten von dem Mehrschussmodus in den Energiesparmodus durch aktives Betätigen zu initiieren, beispielsweise wenn der Mehrschussmodus deutlich vor Ablauf der eingestellten Zeitdauer erfolgen soll. Dadurch ergibt sich ein zusätzliches Energieeinsparpotential. Der Mehrschussmodus dient insbesondere zur Einstellung der Visierung des Waffensimulators. Der Mehrschussmodus ermöglicht es, die Kimme einer Zieloptik möglichst schnell, genau und unkompliziert in vertikaler und/oder horizontaler Richtung derart einzustellen, dass der blinkende Laserspot des quasi-kontinuierlichen Laserstrahls im Zentrum einer Zielanordnung, insbesondere einer Zielscheibe, angeordnet ist, wenn der Schütze Kimme und Korn auf seinen individuellen Haltepunkt ausrichtet.
Ein veränderliches Signal gemäß Anspruch 5 gewährleistet, dass der Schütze auf eine unmittelbare Beeinträchtigung der Funktion des Waffensimulators mangels Energieversorgung gewarnt wird. Das Energie-Signalelement als, insbesondere akustischer, Signalgeber erzeugt ein veränderliches, insbesondere akustisches, Signal in Abhängigkeit des Ladezustands. Das akustische Signal ist beispielsweise eine Folge von zwei Signaltönen, wobei ein erster Signalton mit einer Frequenz zwischen 500 Hz und 5000 Hz, beispielsweise 1 s lang erfolgt. Anschließend erfolgt ein zweiter Signalton mit einer verschiedenen Frequenz, die beispielsweise höher oder niedriger sein kann als die des ersten Signaltons. Insbesondere symbolisiert der Frequenzabstand zwischen den beiden Signaltönen den Batteriezustand. Beispielsweise kann festgelegt sein, dass der Frequenzabstand umso größer ist, je geringer der Ladezustand der Energiequelle ist. Zusätzlich kann das akustische Signal insbesondere eine Wiederholung der Signaltonfolge umfassen, damit der Schütze beispielsweise vor einer unmittelbaren Entladung der Energiequelle gewarnt ist. Der Schütze weiß, dass bei einer Wiederholung der Signaltonfolge ein kritischer Ladezustand der Energiequelle vorliegt und beispielsweise nach Abschluss eines Schießtrainings oder Wettkampfs ein Wiederaufladen der Energiequelle oder ein Austausch der Energiequelle erforderlich ist.
Alternativ oder zusätzlich zum Frequenzabstand kann beispielsweise auch eine Lautstärkendifferenz der beiden Signaltöne den Ladezustand der Energiequelle symbolisieren. Es ist auch möglich, dass ein Signalton fester Tonhöhe, als Frequenz, wiederholt wiedergegeben wird, wobei die Frequenz der Wiederholung des Tons, also der zeitliche Abstand zweier aufeinanderfolgender Töne, den Ladezustand der Energiequelle symbolisieren kann. Zusätzlich oder alternativ können die Tonhöhe, also die Schallfrequenz, und/oder die Toncharakteristik, insbesondere in Form eines Sinus- und/oder Sägezahn-Profils genutzt werden. Es sind auch optische Signale denkbar. Ein optisches Energie-Signalelement kann insbesondere eine Status-LED sein, um den Schützen den Ladezustand der Energiequelle anzuzeigen. Die Status-LED kann insbesondere auch dazu genutzt werden, um dem Schützen Schussbereitschaft anzuzeigen, also insbesondere um den Schützen anzuzeigen, dass die Bereitschafts-Schalteinheit betätigt worden ist. Die Status-LED ist insbesondere von außerhalb des Grundkörpers des laserbasierten Waffensimulators sichtbar. Es ist auch denkbar, akustische und optische Signale miteinander zu kombinieren.
Ein Bereitschafts-Signalelement gemäß Anspruch 6 dient zum Signalisieren einer Schussbereitschaft des laserbasierten Waffensimulators. Der Schütze erhält eine unmittelbare Rückmeldung darüber, ob ein Ladevorgang, also ein Überführen vom Energiesparmodus in den Einzelschussmodus erfolgreich durchgeführt worden ist. Beispielsweise kann der Schütze im Fall eines nicht erfolgreichen Ladezustands diesen wiederholen, bevor ein Ziel anvisiert wird. Ein erfolgloser Versuch der Schussabgabe aufgrund eines unbemerkten, fehlerhaften Ladevorgangs kann vermieden werden. Dazu steht das Bereitschafts-Signalelement mit der Steuerungseinheit in Signalverbindung. Das Bereitschafts-Signalelement ist insbesondere ein akustisches und/oder optisches Signalelement.
Der laserbasierte Waffensimulator gemäß Anspruch 6 weist zusätzlich oder alternativ zu dem Bereitschafts-Signalelement ein Schuss-Signalelement auf. Das Schuss-Signalelement dient zum akustischen und/oder optischen Signalisieren einer Schussabgabe durch den Waffensimulator. Dazu steht das Schuss-Signalelement mit der Steuerungseinheit in Signalverbindung. Das Schuss-Signalelement erzeugt akustische und/oder optische Effekte, die Sinneseindrücke einer realen Handfeuerwaffe wie beispielsweise aus der Mündung entweichende Gase oder den Feuerschein einer Treibladung stimulieren. Dazu wird insbesondere elektromechanisch erzeugter Schall von dem Waffensimulator imitiert. Dieser Schall symbolisiert Lade- und Schussgeräusche. Zusätzlich oder alternativ können Leuchtelemente vorgesehen sein, die, insbesondere entlang des Laufs des Waffensimulators, kurzzeitig aufleuchten, insbesondere für eine Dauer zwischen 10 ms und 3 s. Die Leuchtelemente symbolisieren Gase und Feuerschein an der Mündung. Für den Schützen und für Zuschauer eines Wettkampfs entsteht eine ähnliche Wahrnehmung bei der Schussabgabe des laserbasierten Waffensimulators vergleichbar mit einer konventionellen Waffe. Die Lichtsignalisierung eines Laserschusses beginnt mit Ablauf einer Schussentwicklungszeit zwischen 1 ms und 15 ms nach Betätigung der Auslöseeinheit. Besonders vorteilhaft ist es, wenn möglichst laute Lade- und Schussgeräusche erzeugt werden können, wobei der Energieverbrauch hierfür reduziert ist. Dies ist mittels eines sogenannten Bassreflex-Konzepts möglich. Dazu kann der Hohlraum des Laufs als Lautsprechergehäuse genutzt werden, an dessen Schallwand, die als Gehäusewand wirkt, ein elektromechanischer Schallwandler angebracht ist. Der Schallwandler strahlt den Schall sowohl in den Außenraum als auch in den Hohlraum des Laufs ab. Dazu kann der Lauf an einer geeigneten Stelle einen Durchbruch, insbesondere ein kreisförmiges Loch, aufweisen. Der Durchbruch ist entlang des Laufs derart angeordnet, dass ein für den Höreindruck wichtiger Frequenzbereich des Schussgeräusches abgestrahlt wird. Durch die Verstärkung der vom Schallwandler direkt abgestrahlten Schallwellen und durch die durch das Laufgehäuse laufenden und aus dem Durchbruch austretenden Schallwellen wird Schall mit hohem Pegel wahrgenommen. Vorteilhaft ist es, wenn eine Laufstrecke der Schallwellen, die in den Hohlraum des Laufs abgestrahlt werden, derart ausgewählt ist, dass die Wegdifferenz zwischen den direkt an die Umgebung abgestrahlten Schallwellen und den indirekt in den Lauf abgestrahlten Schallwellen der halben Wellenlänge der Schallwellen entspricht. Dadurch können sich die verschiedenen Schallwellen konstruktiv überlagern und ein verstärktes akustisches Signal erzeugen. Eine besonders energieeffiziente Schallemission ist in einem Frequenzbereich zwischen 100 Hz und 500 Hz möglich.
Zusätzlich oder alternativ kann eine hocheffiziente Schallerzeugung durch Anschlagen eines elektromechanischen Hammers und/oder Schlägers an einem Körper erfolgen, wobei der Körper im gewünschten Frequenzbereich resonanzfähig ist, also Eigenschwingungen aufweist. Dazu kann beispielsweise ein metallisches Bauelement in Form einer Platte, eines Stabes, eines Rohres und/oder eines Freiformelementes dienen. Ein derartiges metallisches Bauelement kann beispielsweise in dem Waffensimulator ohnehin bereits vorhanden sein, insbesondere in Form eines Wickelkerns für eine Lichtleitfaser, die an die Laserstrahlquelle angeschlossen ist, ein Laufgehäuse und/oder Aussteifungselemente des Grundkörpers. In diesem Fall ist ein zusätzliches metallisches Bauelement für die Schallerzeugung entbehrlich. Die Masse des Waffensimulators ist für die Schallerzeugung nicht zusätzlich erhöht. Die Schallerzeugung durch Anschlagen eines resonanzfähigen Körpers kann durch einen Lautsprecher ergänzt bzw. verstärkt werden.
Insbesondere wurde erkannt, dass mindestens eines der Signalelemente, insbesondere das Schuss-Signalelement, unabhängig von dem Energiesparmodus, dem Einzelschussmodus und dem automatischen Umschalten zwischen dem Energiesparmodus und dem Einzelschussmodus vorteilhaft eingesetzt werden kann. Die Signalelemente, insbesondere das Schuss-Signalelement, intensivieren das Schießerlebnis mit dem Waffensimulator. Insbesondere stellt ein Schütze im Wesentlichen keinen Unterschied zwischen einer Schussabgabe mit dem laserbasierten Waffensimulator und einer druckluftbasierten Waffe fest.
Es ist eine Signalisierungs-Vorrichtung möglich, die mindestens ein externes Signalelement aufweist. Extern bedeutet, dass das Signalelement räumlich und körperlich getrennt von dem Waffensimulator angeordnet ist. Das zusätzliche externe Signalement kann beispielsweise in einem Schießtisch und/oder in einer Bodenplatte integriert ausgeführt sein. Es können zusätzliche externe Lautsprecherboxen vorgesehen sein, die bezogen auf eine Schussposition, in der sich der Schütze befindet, räumlich verteilt anordnet sind. Insbesondere kann ein akustischer Gesamteindruck, insbesondere die Lautstärke eines abgegebenen Laserschusses, erzeugt werden, die das Schießerlebnis verbessert. Der akustische Gesamteindruck entspricht im Wesentlichen dem einer Schussabgabe einer realen Feuerwaffe, insbesondere dem einer Kleinkaliberpistole und/oder eines Kleinkalibergewehrs.
Ein Verfahren zum energiesparenden Betreiben des laserbasierten Waffensimulators sieht vor, dass der laserbasierte Waffensimulator, insbesondere standardmäßig, im Energiesparmodus betrieben wird. Mittels der Steuerungseinheit wird in den Einzelschussmodus umgeschaltet. Im Einzelschussmodus kann die Laserstrahlquelle einen Laserstrahl, insbesondere einen Laserstrahlpuls, emittieren. Dazu ist die Laserstrahlquelle zur Energieversorgung an die Energiequelle angeschlossen. Nach Abschluss der Laserstrahlemission erfolgt ein Umschalten von dem Einzelschussmodus in den Energiesparmodus mittels der Steuerungseinheit. Insbesondere erfolgt das Umschalten selbsttätig. Die Lebensdauer der Energiequelle ist erhöht. Das Umschalten von dem Einzelschussmodus zurück in den Energiesparmodus erfolgt insbesondere zeitversetzt nach Abschluss der Laserstrahlemission und insbesondere nicht unmittelbar nach Abschluss der Laserstrahlemission, da beispielsweise akustische und/oder optische Signalelemente die Schussabgabe signalisieren können. Diese Signalelemente können insbesondere ein Signal erzeugen, das über die Dauer des abgegebenen Laserstrahlpulses sich hinweg erstreckt. Beispielsweise kann mittels eines optischen Signalelements ein Nachleuchten des Waffensimulators signalisiert werden. In diesem Fall erfolgt das Umschalten von dem Einzelschussmodus in den Energiesparmodus nach Abschluss des Nachleuchtens.
Ein Umschalten in den Einzelschussmodus gemäß Anspruch 8 gewährleistet, dass ein unbeabsichtigtes Umschalten im Wesentlichen ausgeschlossen ist. Ein Umschalten erfolgt insbesondere nur dann, wenn der Schütze dies beabsichtigt.
Ein Überwachen eines Schaltzustands gemäß Anspruch 9 gewährleistet eine kurze Reaktionszeit. Das Umschalten vom Energiesparmodus in den Einzelschussmodus nimmt der Schütze insbesondere nicht als Verzögerung wahr. Dazu wird der Schaltzustand der Bereitschafts-Schalteinheit im Energiesparmodus mittels der Steuerungseinheit überwacht, insbesondere periodisch überwacht. Eine für die Überwachung angewendete Taktrate beträgt höchstens 100 kHz, insbesondere höchstens 50 kHz, insbesondere höchstens 20 kHz, insbesondere höchstens 10 kHz, insbesondere höchstens 5 kHz. Aufgrund der reduzierten Taktrate ist der Energieaufwand für die Schaltzustandabfrage reduziert. Die Umschaltung in den Einzelschussmodus mit mehreren MHz Taktfrequenz, insbesondere mindestens 5 MHz, insbesondere mindestens 10 MHz und insbesondere mindestens 100 MHz erfolgt innerhalb weniger Takte.
Ein Umschalten in den Einzelschussmodus gemäß Anspruch 10 erfolgt im Wesentlichen unmittelbar. Der Schütze nimmt die für das Umschalten vom Energiesparmodus in Einzelschussmodus erforderliche Aufwachzeit nicht wahr. Insbesondere empfindet der Schütze die Aufwachzeit nicht als Verzögerung vor der Schussabgabe. In der Wahrnehmung des Schützen kann die Schussabgabe unmittelbar nach einem Betätigen der Bereitschafts-Schalteinheit, also nach einem Laden des Waffensimulators erfolgen. Die Aufwachzeit beträgt insbesondere höchstens 100 ms, insbesondere höchstens 50 ms, insbesondere höchstens 20 ms und insbesondere höchstens 10 ms.
Ein reduzierter Leistungsbedarf im Energiesparmodus gemäß Anspruch 11 sichert eine lange Lebensdauer der Energiequelle. Der Leistungsbedarf beträgt höchstens 100 mW, insbesondere höchstens 10 mW, insbesondere höchstens 1000 μW, insbesondere höchstens 100 μW und insbesondere höchstens 10 μW und insbesondere höchstens 1 μW.
Ein Umschalten in den Energiesparmodus gemäß Anspruch 12 gewährleistet ein fehlerunanfälliges Betreiben des Waffensimulators. Das Umschalten vom Einzelschussmodus zurück in den Energiesparmodus erfolgt insbesondere automatisch und insbesondere selbsttätig mittels der Steuerungseinheit. Eine Auslöseeinheit erzeugt eine Auslösesignal für die Laserstrahlquelle. Es ist denkbar, dass in Kenntnis des abgegebenen Laserstrahlpulses, insbesondere der Dauer des abgegebenen Laserstrahlpulses, ein Zurückschalten in den Energiesparmodus zeitgesteuert nach dem Auslösesignal erfolgen kann. Es ist auch denkbar, dass nach Beendigung der Schussabgabe ein separates Signal, insbesondere von der Laserstrahlquelle, erzeugt wird, das als Umschalttrigger in den Energiesparmodus verwendet werden kann. Das separate Signal ist insbesondere ein internes Signal, ein Steuersignal. Zusätzlich oder alternativ kann ein optisches und/oder akustisches Signal nach der Schussabgabe erfolgen, um zusätzlich dem Schützen zu signalisieren, dass von dem Einzelschussmodus in den Energiesparmodus umgeschalten worden ist.
Ein Umschalten in einen Mehrschussmodus gemäß Anspruch 13 ermöglicht eine komfortable Handhabung des Waffensimulators für einen Schützen. Während des Mehrschussmodus können mehrere Einzelschüsse hintereinander abgegeben werden, ohne dass es einer erneuten Betätigung der Betätigungs-Schalteinheit bedarf. Zwischen einzelnen Schüssen ist eine Zwischenpause vorgesehen, die in einem Zeitbereich von mindestens 15 ms bis höchstens 2 s veränderlich festgelegt sein kann. Der Mehrschussmodus ermöglicht einen Quasi-Dauerstrahl. Im Mehrschussmodus ist dem Schützen die Einstellung der Visierung vereinfacht möglich. Der Mehrschussmodus bleibt insbesondere zeitgesteuert aufrechterhalten. Ein einstellbares Zeitintervall beträgt beispielsweise von 5 s bis 5 min und insbesondere von 10 s bis 3 min. Nach Ablauf des Zeitintervalls folgt ein automatisches Umschalten in den Energiesparmodus. Ein separates Abschalten des Energiesparmodus ist entbehrlich. Ein unbeabsichtigtes Entladen ist im Wesentlichen ausgeschlossen. Zusätzlich kann ein separates Abschalten von dem Mehrschussmodus zurück in den Energiesparmodus vorgesehen sein, insbesondere für den Fall, dass die Einstellung der Visierung deutlich schneller abgeschlossen ist als das eingestellte Zeitintervall. Insbesondere erfolgt ein Zurückschalten von dem Mehrschussmodus in den Einzelschussmodus in analoger Weise wie ein Umschalten von dem Energiesparmodus in den Einzelschussmodus, also insbesondere durch gleichzeitiges Betätigen der Bereitschafts-Schalteinheit und der Auslöseeinheit.
Ein Umschalten in den Mehrschussmodus gemäß Anspruch 14 gewährleistet, dass ein unbeabsichtigtes Umschalten ausgeschlossen ist. Das Umschalten erfolgt insbesondere durch Betätigung von zwei separaten Komponenten, insbesondere der Bereitschafts-Schalteinheit und der Auslöseeinheit.
Ein Erzeugen eines Signals zur Signalisierung eines Ladezustands der Energiequelle gemäß Anspruch 15 gewährleistet einen unvorhergesehenen Ausfall des Waffensimulators mangels Energieversorgung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
1 eine schematische Seitenansicht eines laserbasierten Waffensimulators gemäß der Erfindung in Form einer Laserpistole,
2 eine weitere schematische Seitenansicht der Laserpistole gemäß 1,
3 eine vergrößerte Draufsicht auf die Laserpistole gemäß 1,
4 eine vergrößerte schematische Detailansicht einer selbstspannenden mechanischen Abzugseinheit der Laserpistole gemäß 1,
5 die Anwendung der Laserpistole in einer Ladeposition,
6 eine 5 entsprechende Darstellung der Handhabung der Laserpistole in einer Schussposition,
7 bis 9 schematische Intensitätsverteilungen eines von einer Laserstrahlquelle emittierten Laserstrahls und
10 eine schematische Darstellung einer Strahlformungseinheit.
Ein in 1 bis 4 dargestellter laserbasierter Waffensimulator 1 ist in Form einer Laserpistole ausgeführt. Der Waffensimulator 1 weist einen Grundkörper 2 auf, der mit seiner äußeren Erscheinungsform dem einer handelsüblichen Pistole entspricht. Der Waffensimulator 1 kann auch als Gewehr oder in Form einer anderen Waffe ausgeführt sein. Die Ausgestaltung des Grundkörpers 2 ist im Wesentlichen beliebig möglich. Der Grundkörper 2 umfasst im Wesentlichen ein Griffelement 3 in Form eines Handgriffs sowie einen mit dem Griffelement 3 lösbar verbundenen Lauf 4. Zwischen dem Griffelement 3 und dem Lauf 4 ist ein Mittelteil 56 vorgesehen. In dem Mittelteil 56 sind wesentliche Funktionskomponenten des Waffensimulators 1 angeordnet. Das Griffelement 3, der Lauf 4 und das dazwischen angeordnete Mittelteil 56 bilden den Grundkörper 2. An einer Oberseite des Grundkörpers 2 sind Kimme 5 und Korn 6 vorgesehen. Die Kimme 5 ist an einer Oberseite des Grundkörpers 2, insbesondere oberhalb des Griffelements 3, angeordnet. Das Korn 6 ist an einer Oberseite des Laufs 4 angeordnet. Die Kimme 5 und das Korn 6 bilden eine optische Zielerfassungseinheit. Die Kimme 5 ist mittels Verstellrädern 7 zur Seitenkorrektur und zur Höhenkorrektur eines Schusses veränderlich einstellbar. Die Seiten- und Höhenkorrektur ermöglichen also im Wesentlichen eine horizontale bzw. vertikale Feinjustage für den Waffensimulator 1. Die Höhenkorrektur entspricht der Entfernungskorrektur bei einer realen Waffe, bei der ein Projektil aufgrund der Schwerkraft eine im Wesentlichen parabelförmige absinkende Flugbahn aufweist. Bei dem laserbasierten Waffensimulator 1 ist die Schwerkraft für den Laserschuss unerheblich. Die Höhenkorrektur dient zum Einstellen einer Höhenposition, also einer Vertikalposition des Laserstrahls auf einem Ziel, insbesondere auf einer Zielscheibe, insbesondere unabhängig von der Zielentfernung.
Unterhalb des Laufs 4 ist ein Laufunterzug 57 angeordnet. Der Laufunterzug 57 ist Bestandteil des Grundkörpers 2. Der Laufunterzug 57 ist insbesondere fest und insbesondere nicht abnehmbar mit dem Mittelteil 56 verbunden. Der Lauf 4 ist abnehmbar und insbesondere lösbar auf den Laufunterzug 57 aufgesetzt. Der Lauf 4 kann mit dem Laufunterzug 57 auch unlösbar, insbesondere einteilig, verbunden sein. Der Lauf 4 kann mit dem Mittelteil 56 fest und insbesondere unlösbar verbunden sein. Insbesondere ist es denkbar, dass der Grundkörper 2 einteilig ausgeführt ist. Der Waffensimulator 1 weist eine selbstspannende Abzugseinheit 8 auf. Die Abzugseinheit 8 ist eine mechanische Abzugseinheit. Die Abzugseinheit 8 ist im Mittelteil 56, also im Grundkörper 2, integriert. Im Zustand der Schussbereitschaft wird ein Laserschuss von dem Waffensimulator 1 durch eine Auslöseeinheit 9 ausgelöst. Die Auslöseeinheit 9 ist mit der Abzugseinheit 8 in Signalverbindung. Insbesondere ist die Auslöseeinheit 9 mit der Abzugseinheit 8 mechanisch starr gekoppelt.
Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Auslöseeinheit 9 einen Abzugszüngel 10 auf, der mechanisch an die Abzugseinheit 8 gekoppelt ist. Der Abzugszüngel 10 ist durch einen an einem Laufunterzug 57 befestigten Schutzbügel 11 gegen unbeabsichtigtes Auslösen und/oder Beschädigung geschützt. Der Schutzbügel 11 kann auch an einer Unterseite des Mittelteils 56 angeordnet sein. Der Abzugszüngel 10 ist an einer Unterseite des Mitteilteils 56 angeordnet. Der Abzugszüngel 10 ist benachbart zu dem Griffelement 3 angeordnet. Der Abzugszüngel 10 kann beispielsweise mit dem Zeigefinger betätigt werden, während der Waffensimulator 1 am Griffelement 3 gehalten wird. Die Auslöseeinheit 9 erzeugt ein Auslösesignal für eine Laserstrahlquelle 12, die in 1 bis 3 rein schematisch dargestellt ist.
Die Laserstrahlquelle 12 erzeugt einen gepulsten Laserstrahl, der sich entlang einer Strahlachse 13 entlang des Laufs 4 ausbreitet und aus diesem durch eine Mündung 14 austritt. Der Lauf 4 ist im Wesentlichen hohlprofilförmig ausgeführt und weist einen inneren, insbesondere zylinderförmigen, Hohlraum mit einer Lauflängsachse auf. Es kann vorteilhaft sein, wenn die Lauflängsachse gegenüber der Strahlachse 13 mit einem von 0 verschiedenen Neigungswinkel angeordnet ist. Der Neigungswinkel kann in Abhängigkeit der Zielentfernung eingestellt sein. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, Visierbaugruppen, insbesondere Kimme 5 und Korn 6 zu verwenden, die üblicherweise bei realen Schusswaffen eingesetzt werden. Dadurch ergibt sich ein Kostenvorteil. Der Neigungswinkel zwischen Strahlachse 13 und Lauflängsachse kann beispielsweise dadurch eingestellt werden, dass eine Strahlformungseinheit 15 gegenüber der Lauflängsachse geneigt angeordnet ist. Der Neigungswinkel beträgt insbesondere wenige Grad und insbesondere höchstens 1° und ist derart eingestellt, dass eine Winkelabweichung zwischen der Strahlachse 13 und der Lauflängsachse vorliegt. Die Achsen sind jedoch im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Mit der Laserstrahlquelle 12 ist eine Strahlformungseinheit 15 angeschlossen, damit der von dem Waffensimulator 1 emittierte Laserpuls ein möglichst homogenes Intensitätsprofil in Abhängigkeit des Strahlradius aufweist und insbesondere einen scharfen Intensitätsübergang in Abhängigkeit vom Radius aufweist. Die Strahlformungseinheit 15 ist im Grundkörper 2 integriert. Die Laserstrahlquelle 12 ist im Grundkörper 2 integriert. Die Strahlformungseinheit 15 ist insbesondere im Mitteilteil 56 integriert angeordnet. Die Laserstrahlquelle 12 ist insbesondere im Mittelteil 56 integriert angeordnet. Die Strahlformungseinheit 15 kann auch im Lauf 4, im Laufunterzug 57 oder im Griffstück 3 angeordnet sein. Die Laserstrahlquelle 12 kann auch im Lauf 4, im Laufunterzug 57 oder im Griffstück 3 angeordnet sein. Die Laserstrahlquelle 12 ist insbesondere oberhalb der Auslöseeinheit 9 im Grundkörper angeordnet. Die Laserstrahlquelle ist insbesondere benachbart zur Abzugseinheit 8 angeordnet. Die Strahlformungseinheit 15 ist im Wesentlichen oberhalb der Abzugseinheit 8 und benachbart zur Laserstrahlquelle 12 angeordnet. Die Laserstrahlquelle 12 ist im Wesentlichen zwischen der Abzugseinheit 8 und der Strahlformungseinheit 15 angeordnet. Die Laserstrahlquelle 12 und Strahlformungseinheit 15 bilden eine Laserbaugruppe.
Der Waffensimulator 1 weist eine Energiequelle 16 in Form einer Batterie und/oder eines Akkumulators auf. Die Energiequelle 16 ist im Grundkörper 2 integriert und ist insbesondere mit der Abzugseinheit 8 in Signalverbindung. Die Energiequelle 16 ist insbesondere im Laufunterzug 57 oder im Lauf 4 integriert. Die Energiequelle 16 kann auch im Mitteilteil 56 integriert sein. Es ist auch denkbar, die Energiequelle 16 im Griffelement 3 zu integrieren. In Analogie zu einem Wechselmagazin im Pistolengriff ist eine Schnellwechselvorrichtung für die Energiequelle 16 denkbar. Eine derart ausgeführte Energiequelle 16 könnte als schnellwechselbare Batterie oder schnellwechselbarer Akkumulator beispielsweise auch von unten in den Laufunterzug 57 oder in den Lauf 4, insbesondere entlang der Strahlachse 13, ausgehend von der Laserstrahlquelle 12 entlang der Strahlausbreitungsrichtung nach der Abzugseinheit 8, steckbar angeordnet sein. Insbesondere solange die Visierung mit dem Waffensimulator 1 nicht beeinträchtigt wird, ist es denkbar, dass die Energiequelle 16 an dem Grundkörper 2 vorsteht, beispielsweise aus dem Laufunterzug 57 nach unten und/oder seitlich. Die Energiequelle 16 kann in Analogie eines Magazins einer Schnellfeuer- und/oder Maschinenpistole ausgeführt sein. Die Energiequelle 16 ist zur Energieübertragung mit der Laserstrahlquelle 12 verbunden.
Der Waffensimulator 1 weist eine im Grundkörper 2 integrierte Steuerungseinheit 17 auf. Die Steuerungseinheit 17 ist insbesondere im Mittelteil 56 integriert angeordnet. Die Steuerungseinheit 17 weist insbesondere eine Steuerungsplatine auf, an der ein Mikroprozessor angeordnet ist. Die Steuerungseinheit steht mit verschiedenen Komponenten des Waffensimulators 1 in Signalverbindung, wobei nicht jede Signalverbindung in den Figuren zeichnerisch dargestellt ist. Die Signalverbindungen können kabelgebunden oder kabellos aufgeführt sein. Im Bereich der Mündung 14 ist eine Bereitschafts-Schalteinheit 18 angeordnet. Die Bereitschafts-Schalteinheit 18 ist im Wesentlichen bündig mit der Stirnseite des Laufs 4, an dem die Mündung 14 vorgesehen ist, angeordnet. Es ist denkbar, dass die Bereitschafts-Schalteinheit 18 auch an einer Unterseite des Griffs 4 angeordnet ist. Die Bereitschafts-Schalteinheit 18 ist an einer Unterseite 19 des Laufs 4 angeordnet. Die Bereitschafts-Schalteinheit 18 ist an einer Außenseite des Grundkörpers 2 angeordnet. Die Bereitschafts-Schalteinheit 18 weist ein Sensorelement in Form eines Ladehebels 20 auf, der mittels einer Druckfeder 21 am Grundkörper 2 federgelagert gehalten und mit einem elektrischen Schalter 22 verbunden ist. Der Ladehebel 20 ist entlang einer radial zur Längsachse 13 orientierten Betätigungsrichtung 52 betätigbar. Der gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel erforderliche Betätigungsweg entlang der Betätigungsrichtung 52 beträgt wenige Millimeter, insbesondere höchstens 3 mm.
Vorteilhaft ist es, wenn das Sensorelement innerhalb eines virtuellen Zylindervolumens um die Strahlachse 13 angeordnet ist. Das bedeutet, dass gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine untere Außenkante des Ladehebels 20, die entlang und senkrecht zur Strahlachse 13 vorsteht, als äußerer Rand des Sensorelements kleiner sein muss als der Radius des Zylindervolumens. Der Radius beträgt insbesondere höchstens 15 cm. Das Zylindervolumen entspricht dem verlängerten, ausgestreckten Arm.
Der Lauf 4 ist entlang der Strahlachse 13 zumindest abschnittsweise aus einem transparenten Material, insbesondere aus transparentem Kunststoff, hergestellt und/oder durch unmittelbar öffenbare Klappelemente einsehbar ausgeführt. Der Lauf 4 kann auch dadurch einsehbar ausgeführt sein, dass die äußere Wandung Durchbrüche beispielsweise durch Bohrungen und/oder langlochförmige Ausfräsungen aufweist. Ein derart ausgeführter Lauf 4 kann dann auch aus nicht-transparentem Material, insbesondere nicht-transparentem Kunststoff und/oder Metall, ausgeführt sein. Die einsehbare Ausführung des Laufs 4 bewirkt, dass in dem Lauf 4 angeordnete Komponenten, insbesondere aus größerer Entfernung, insbesondere aus mehreren Metern, insbesondere aus mindestens 2 m oder mehr, unmittelbar sichtbar sind. Damit ist vermieden, dass der Waffensimulator 1 unter die nach deutschem Waffenrecht definierten Anscheinswaffen fällt. Der Waffensimulator 1 ist offensichtlich keine reale Waffe. Dadurch ergeben sich insbesondere Erleichterungen hinsichtlich des Transports und der Handhabung des Waffensimulators 1. Insbesondere die Mitnahme des Waffensimulators 1 auf Flugreisen oder die Aufbewahrung im Hausgebrauch ist dadurch wesentlich vereinfacht.
Der Waffenanschein kann auch dadurch verhindert werden, dass der Lauf 4, insbesondere entlang der Strahlachse 13 in Laserstrahlrichtung nach der Strahlformungseinheit 15, vom Grundkörper 2 abnehmbar ist, so dass ein getrennter Transport des Laufs 4, insbesondere mit darin angeordneten Komponenten, möglich ist. Insbesondere sind in dem zumindest abschnittsweise transparent ausgeführten Abschnitt des Laufs 4 keine Funktionskomponenten des Waffensimulators 1 angeordnet, insbesondere die Laserstrahlquelle 12 und/oder die Strahlformungseinheit 15. Der Lauf 4 ist im Wesentlichen hohl und leer. Die Abnehmbarkeit des Laufs 4 ist dadurch vereinfacht. Insbesondere ist es nicht erforderlich, dass der Lauf 4 Funktions-Schnittstellen aufweist, um eine Signal- und/oder Energie-Verbindung zu ermöglichen. Die transparenten Abschnitte des Laufs 4 sind mit dem Grundkörper 2 abnehmbar ausgeführt. Insbesondere ist es möglich, die Laserstrahlquelle 12 mit der Strahlformungseinheit 15 von dem Lauf 4 zu trennen und insbesondere getrennt voneinander zu transportieren. Die Koppelbarkeit des transparenten Abschnitts des Laufs 4 gewährleistet auch einen vereinfachten Wechsel und/oder Ersatz reparaturbedürftiger oder schadhafter Funktionskomponenten. Der Wechsel ist insbesondere mit reduziertem Zeitaufwand möglich. Der Wechsel dauert höchstens 60s, insbesondere höchstens 40s und insbesondere höchstens 30s.
Es ist gewährleistet, dass die Treffergenauigkeit durch Demontieren und Wiederanmontieren der Funktionskomponenten nicht negativ beeinträchtigt ist. Die Wiederholabweichung bei einem Wechsel der Funktionskomponenten beträgt höchstens 30 mm bei einem 10 m entfernten Ziel, insbesondere höchstens 20 mm, insbesondere höchstens 10 mm, insbesondere höchstens 5 mm. Die Wiederholabweichung bezieht sich auf einen in eine Spanneinrichtung eingespannten Waffensimulator 1.
An dem Grundkörper 2 ist eine Statusanzeige 23 vorgesehen, über die der jeweilige Betriebszustand, also ein Status, des Waffensimulators 1 angezeigt wird. Die Statusanzeige 23 ist gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel seitlich rechts an dem Mittelteil 56 aufgesetzt. Die gezeigte Statusanzeige 23 ist insbesondere für Linkshänder ausgeführt. Es ist auch denkbar, die Statusanzeige 23 seitlich links oder beidseitig am Mittelteil 56 anzuordnen.
Die Statusanzeige 23 weist ein optisches Element, insbesondere ein LED-Element 55 auf. Das LED-Element 55 ist entgegen der Strahlachse 13 dem Schützen zugewandt ausgerichtet. Das LED-Element 55 ist dem Griffelement 3 zugewandt. Das LED-Element 55 ist im Wesentlichen parallel zur Strahlachse 13 orientiert. Dadurch wird vermieden, dass der Schütze durch das LED-Element 55 vor der Schussabgabe geblendet oder beeinträchtigt wird. Das LED-Element 55 signalisiert dem Schützen, ob Schussbereitschaft vorliegt. Dadurch bekommt der Schütze unmittelbare Rückmeldung darüber, ob die Bereitschafts-Schalteinheit 18 ordnungsgemäß betätigt worden ist. Sofern dies nicht der Fall ist, kann der Schütze unmittelbar den Ladevorgang wiederholen. Die optische Statusanzeige 23 kann auch dazu genutzt werden, um beispielsweise einen Ladezustand der Energiequelle 16 zu visualisieren. Das LED-Element 55 kann beispielsweise mit unterschiedlicher Frequenz blinken oder dauerleuchten oder in verschiedenen Farben blinken bzw. leuchten, um unterschiedliche Ladezustände der Energiequelle 16 zu visualisieren.
Das LED-Element 55 kann beispielsweise auch zur Anzeige einer erfolgreichen Abgabe eines Laserschusses dienen. Es ist denkbar, dass das LED-Element 55, das in einer ersten Farbe die Schussbereitschaft für den Schützen signalisiert, nach erfolgter Schussabgabe, wenn durch die Mündung 14 emittierte Laserstrahlung, insbesondere mittels einer Monitordiode, erfasst worden ist, in eine zweite Farbe wechselt. Diese zweite Farbe signalisiert dem Schützen, dass Laserstrahlung, also ein Laserschuss, erfolgreich abgegeben worden ist.
Die Monitordiode kann insbesondere dafür genutzt werden, um die von der Laserstrahlquelle 12 abgegebene Laserstrahlleistung zu überwachen. Die Monitordiode ist insbesondere Bestandteil einer Laserstrahlleistungs-Überwachungseinheit. Wesentlich ist, dass die von dem Waffensimulator 1 abgegebene Laserleistung in einem vorgegebenen, einstellbaren Laserstrahlleistungsbereich liegt. Der Laserstrahlleistungsbereich wird definiert durch eine Maximalleistung, die nicht überschritten werden darf, damit der Waffensimulator 1 in einer bestimmten Laserstrahlschutzklasse, insbesondere der Laserstrahlschutzklasse 2, eingruppiert werden kann. Der zulässige Laserstrahlleistungsbereich ist ferner definiert durch eine Mindestleistung, die erforderlich ist, um einen abgegebenen Laserpuls mittels einer elektrischen Zieleinrichtung erfassen oder identifizieren zu können. Bei Unterschreiten der Mindestleistung ist eine Treffererkennung mit der elektrischen Zieleinrichtung nicht gewährleistet bzw. nicht möglich.
Die Monitordiode, die insbesondere mit der Steuerungseinheit 17 in Signalverbindung steht, erfasst die Laserstrahlleistung eines von der Laserstrahlquelle 12 abgegebenen Laserstrahlpulses. Sofern die erfasste Laserstrahlleistung die Mindestleistung unterschreitet, also außerhalb des Laserstrahlleitungsbereichs liegt, wird die Laserstrahlquelle 12 deaktiviert und eine Schussabgabe damit verhindert. Zusätzlich wird dem Schützen beispielsweise über die optische Statusanzeige 23 signalisiert, dass die Laserstrahlquelle zur Schussabgabe mangels Energieversorgung nicht geeignet ist. Insbesondere kann dazu eine Abschalteinheit dienen, die die Laserstrahlquelle 12 abschaltet. Das Abschalten der Laserstrahlquelle kann zusätzlich oder alternativ zu der Überwachung der Laserstrahlleistung mittels der Monitordiode auch in Abhängigkeit des Ladezustands der Energiequelle 16 dienen. Beispielsweise kann bei Unterschreiten einer Mindestspannung der Energiequelle 16 eine weitere Schussabgabe durch Abschalten der Laserstrahlquelle 12 verhindert werden.
Mit der Energiequelle 16 ist ein Energiesignalelement 24 verbunden. Das Energiesignalelement 24 dient zum akustischen Signalisieren einer Schussbereitschaft des Waffensimulators 1.
Im Grundkörper 2, insbesondere im Lauf 4, ist ein Schuss-Signalelement 25 vorgesehen, das Effekte einer Handfeuerwaffe bei der Schussabgabe simulieren soll. Das Schuss-Signalelement 25 weist mehrere Leuchtelemente 58 auf, die am Lauf 4 befestigt und insbesondere am Lauf 4 integriert sind und für eine festgelegte, insbesondere einstellbare, Dauer von beispielsweise 10 ms bis 3 s nach der Schussabgabe leuchten, um die an der Mündung 14 bei einer Handfeuerwaffe austretenden Gas- und/oder Feuerscheine zu simulieren. Die Leuchtelemente 58 des Schuss-Signalelements 25 signalisieren für Dritte, insbesondere für Zuschauer, die Schussabgabe. Die Leuchtelemente 58 können beispielsweise einen Lichtpuls vergleichbar einem Blitzlicht eines Fotoapparats abgeben, wobei der Lichtpuls insbesondere farblich, beispielsweise rot oder gelb, ausgeführt ist. Wesentlich ist, dass die Leuchtelemente 58 den Schützen bei der Schussabgabe nicht beeinträchtigen und insbesondere nicht blenden. Die Leuchtelemente 58 strahlen den Lichtpuls in senkrechter Richtung, insbesondere radial, zur Strahlachse 13 ab. Die Leuchtelemente 58 sind beidseitig an einer Außenseite des Laufs 4 angeordnet. Die Leuchtelemente 58 können auch im Laufunterzug 57 integriert sein. Zusätzlich oder alternativ können Leuchtelemente stirnseitig am Lauf 4 und/oder am Laufunterzug 57 im Bereich der Mündung 14 angeordnet sein, um ein Abstrahlen von Lichtpulsen im Wesentlichen parallel zur Strahlachse 13 zu ermöglichen. Dadurch können Zuschauer, die sich beispielsweise in der Nähe der Zieleinrichtungen aufhalten, die Schussabgabe optisch nachvollziehen. Die Leuchtelemente 58 sind insbesondere als LED-Elemente ausgeführt. Ein Leuchtelement 58 kann auch dadurch ausgeführt sein, dass ein transparentes Element, beispielsweise ein stabförmiges Element aus PMMA, von einem direkt nicht sichtbaren LED-Element mit Lichtstrahlung beaufschlagt wird. Über das transparente Element wird der Lichtpuls indirekt abgegeben. Das Leuchtelement 58 kann eine direkte oder indirekte Beleuchtung ermöglichen. Die Zeitverzögerung, mit der die Leuchtelemente nach Betätigung der Auslöseeinheit 9 zu leuchten beginnen, beträgt zwischen 1 ms und 15 ms.
Das Schuss-Signalelement 25 weist ferner einen elektromechanischen Schallerzeuger auf, der Ladegeräusche und Schussgeräusche simuliert. Der elektromechanische Schallerzeuger ist insbesondere als elektromechanischer Schallwandler ausgeführt, der an einer Gehäuseinnenwand des Laufs 4 angeordnet ist. Der Lauf 4 ist im Wesentlichen hohlförmig ausgeführt. Der Lauf 4 wirkt wie ein Lautsprechergehäuse. Der von dem elektromechanischen Schallwandler verursachte Schall wird sowohl in den Außenraum als auch in den Hohlraum des Laufs 4 abgestrahlt. Der Lauf 4 weist einen Durchbruch auf. Der Durchbruch ist am dem Lauf 4 derart angeordnet, dass das Schussgeräusch mit hohem Frequenzpegel wahrgenommen wird. Dies erfolgt dadurch, dass der für den Höreindruck wichtige Frequenzbereich des Schussgeräusches durch die Verstärkung der vom elektromechanischen Schallwandler direkt abgestrahlten Schallwelle durch die durch den Lauf 4 laufenden und aus dem Durchbruch austretenden Schallwellen mit hohem Pegel wahrnehmbar ist. Vorteilhaft ist es, wenn eine Laufstrecke der Schallwellen, die in den Hohlraum des Laufs 4 abgestrahlt werden, derart ausgewählt ist, dass die Wegdifferenz zwischen den direkt an die Umgebung abgestrahlten Schallwellen und den indirekt in den Lauf abgestrahlten Schallwellen der halben Wellenlänge der Schallwellen entspricht. Dadurch können sich die verschiedenen Schallwellen konstruktiv überlagern und ein verstärktes akustisches Signal ergeben. Der elektromechanische Schallwandler ermöglicht die Abgabe lauter Lade- und Schussgeräusche bei reduziertem Energieverbrauch. Die energieeffiziente Schallemission ist auf Frequenzen im Bereich zwischen 100 Hz und 500 Hz optimiert.
Alternativ oder zusätzlich ist ein Anschlagen eines elektromechanischen Hammers gegen einen Schwingkörper denkbar, der im gewünschten Frequenzbereich Eigenschwingungen aufweist. Dafür eignet sich beispielsweise ein metallisches Bauelement, insbesondere eine Platte, ein Stab, ein Rohr und/oder ein Freiformelement, das insbesondere eine andere Funktion des Waffensimulators 1 aufweisen kann, wie beispielsweise der Lauf 4 oder ein Wickelkern für eine Lichtleitfaser.
Der Waffensimulator 1 kann zusätzlich zu der Statusanzeige 23 ferner ein Bereitschafts-Signalelement 26 aufweisen, um die Schussbereitschaft des Waffensimulators 1 akustisch zu signalisieren. Dazu ist das Bereitschafts-Signalelement 26 mit der Abzugseinheit 8 in Signalverbindung. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Bereitschafts-Signalelement 26 in die Abzugseinheit 8 integriert.
Nachfolgend wird der Aufbau der Laserstrahlquelle 12 mit der Strahlformungseinheit 15 näher erläutert. Die Laserstrahlquelle 12 ist als Laserdiode ausgeführt. Für die Strahlformung wird lediglich ein Zentralbereich der von der Laserdiode emittierten Laserstrahlung in eine Lichtleichtfaser 53 eingekoppelt. Zum Einkoppeln dient insbesondere eine asphärische Linse. Damit ist sichergestellt, dass am Ausgang der Lichtleitfaser 53, also dem der Laserdiode abgewandten Ende der Lichtleichtfaser 53, ein kreisrundes Strahlprofil ausgekoppelt wird. Das Strahlprofil ist im Wesentlichen scharf, d. h. die Randübergänge der Intensität I in Abhängigkeit des Strahlradius r_L, sind im Wesentlichen senkrecht. Das Kreisprofil ist aus dem ursprünglich größeren Strahlprofil mittels der asphärischen Linse und der Lichtleitfaser 53 „ausgeschnitten“. Entlang der Ausbreitungsrichtung, also entlang der Strahlachse 13, ist allenfalls eine Vergrößerung des Strahlenspots mit der fundamentalen Divergenz der Lichtleitfaser 53 selbst zu erwarten. Die Brennweite des Laserspots kann mittels einer Projektionsoptik in Form eines Kollimators veränderlich eingestellt werden. Insbesondere ist es möglich, den Durchmesser des Kreisprofils des Laserspots bei einer festgelegten Zielentfernung einen gewünschten Kaliberdurchmesser abbildet. Typische Wettkampfprojektildurchmesser von beispielsweise 0,177 Zoll, 0,22 Zoll, 0,308 Zoll, 0,38 Zoll und/oder 0,45 Zoll können gezielt eingestellt werden. Entsprechend ist es auch möglich, durch die veränderlich einstellbare Brennweite den Laserspot auf eine vorher bekannte Zielentfernung von beispielsweise 10 m, 25 m, 50 m, 100 m oder 300 m anzupassen. Dadurch, dass der Kollimator eine veränderlich einstellbare Brennweite aufweist, können mit ein und demselben Waffensimulator 1 Schüsse unterschiedlicher Kaliber und/oder unterschiedlicher Wettkampfdistanzen abgebildet werden.
Eine weiterhin verbesserte Strahlqualität, also eine homogenere Intensitätsverteilung des Laserstrahls, kann dadurch verbessert werden, dass einzelne Strahlmoden innerhalb der Faser überlagert, also gemischt werden. Dies erfolgt dadurch, dass innerhalb der Lichtleitfaser 53 der Energieaustausch zwischen den verschiedenen Moden des Laserstrahls ermöglicht wird. Dadurch ist eine gezielte Homogenisierung der einzelnen Laserstrahlmoden möglich. Die verschiedenen Schritte der Laserstrahlformung sind in 7 bis 9 anhand schematischer Laserstrahlintensitätsprofile in Abhängigkeit des Laserstrahlradius r_L gezeigt. In 7 ist das von der Laserdiode emittierte Laserstrahlintensitätsprofil gezeigt, das im Wesentlichen eine Gaußverteilung aufweist. 8 zeigt das mittels der asphärischen Linse in die Lichtleitfaser ausgeschnittene und eingekoppelte Intensitätsprofil, das an den Rändern, die durch den Faserradius r_F vorgegeben sind, scharf abgeschnitten ist. Die Intensitätsverteilung in Abhängigkeit des Radius ist inhomogen. Eine Homogenisierung des Intensitätsprofils ist durch die Modenmischung erzeugt und in 9 symbolisch dargestellt.
Die Modenmischung ist besonders unkompliziert dadurch möglich, dass die Lichtleitfaser 53 in Form einer Helix, insbesondere auf einem zylinderförmigen Kern 54 aufgewickelt ist. Wesentlich ist, dass der Wickelradius mindestens dem Biegeradius der Lichtleitfaser entspricht, um die Lichtführungseigenschaften der Lichtleitfaser 53 nicht zu unterbinden und insbesondere um auszuschließen, dass unbeabsichtigt Laserstrahlung aus der Faser 53 austritt. Gleichzeitig sollte der Wickelradius nicht wesentlich über dem Zehnfachen des Biegeradius liegen, um eine hinreichende Effizienz der Modenmischung, also der Homogenisierung der Intensitätsverteilung, zu erreichen. Die mit der Wicklung verursachten Mikrobiegungen bilden Streuzentren, an welchen die einzelnen, in der Lichtleitfaser 53 ausbreitungsfähigen Laserstrahlmoden Energie austauschen können. Der Energieaustausch ermöglicht eine effektive Mischung der Laserstrahlmoden. Besonders vorteilhaft ist es, die auf einen Wickelkern 54 gewickelte Lichtleitfaser 53 in dem Lauf 4 des Waffensimulators 1 zu integrieren, wobei der Außenradius des Laufs bei der gezeigten Laserpistole kleiner ist als 15 mm und insbesondere kleiner ist als 12 mm.
Es wurde gefunden, dass unter Berücksichtigung des Helix-Steigungswinkels k ein effektiver Faserbiegeradius eingestellt werden kann, der größer ist als der minimale Faserbiegeradius. Dadurch ist es möglich, dass die Lichtleitfaser 53 auf einen besonders kleinen Wickelkern 54 aufwickelbar ist, dessen Wickelradius insbesondere kleiner ist als der minimale Biegeradius der Faser, ohne dass die Lichtführung der Faser negativ beeinträchtigt wird. Die Steigung k der Helix-Wicklung ergibt sich zu k = h/2·r_w·Π. h entspricht der Höhe einer einzigen Wicklung. Der korrespondierende Steigungswinkel β ergibt sich aus: tanβ = k·r_w entspricht dem Wickelradius. Insbesondere wurde gefunden, dass sich der effektive Biegeradius r_B,eff der Lichtleitfaser 53 proportional zu
ergrößert. Durch diese Erkenntnis ist es möglich, eine auf einem Wickelkern 54 gewickelte Lichtleitfaser 53 in dem Lauf 4 eines Waffensimulators 1 zu integrieren.
Insbesondere ist die Lichtleitfaser 53 als Kreiswicklung und/oder als Helixwicklung so ausgeführt und im Lauf 4 des Waffensimulators 1 integriert, dass bei einer Seitenansicht gemäß 1 oder 2, also mit Blickrichtung senkrecht zur Zylinderachse, die insbesondere parallel zur Strahlachse des emittierten Laserstrahls angeordnet ist, als nahezu transparent wahrgenommen wird. Dazu dient ein transparenter Kern in Form eines Stabes oder eines Rohres aus transparentem Material, insbesondere PMMA. Die einzelnen Wicklungen der Lichtleitfaser haben zueinander einen derart großen Abstand, dass die gesamte Baugruppe insgesamt als nahezu transparent wahrgenommen wird. Insbesondere ist die Lichtleitfaser 53 lediglich punktuell fixiert, insbesondere auf der Zylindermantelfläche des PMMA-Stabes.
Alternativ kann die Lichtleitfaser an wenigen Punkten an einer Innenseite des PMMA-Rohres fixiert sein. In diesem Fall handelt es sich um eine quasi kernfreie Wicklung. Dadurch, dass eine im Wesentlichen transparente Lichtleitfaserwicklung vorliegt, kann ein im Wesentlichen transparenter Lauf 4 gestaltet werden, der durch die bereits beschriebenen, zumindest abschnittsweise transparent ausgeführten Bereiche des Laufs 4 abgerundet wird.
Alternativ oder zusätzlich können Mikrobiegungen in die Lichtleitfasern mittels sogenannter Modenmischwerkzeuge in die Lichtleitfaser eingebracht werden. In diesem Fall können Lichtleitfasern nahezu linear, also makroskopisch nahezu ungebogen, geführt sein. Eine derartige Lichtleitfaserführung ist auch als Faserwicklung im Sinne der vorliegenden Erfindung zu verstehen.
Nachfolgend wird anhand der 4 die selbstspannende mechanische Abzugseinheit 8 näher erläutert. Die Abzugseinheit 8 weist ein Gehäuse 27 auf, das an einer Unterseite zur Anbindung des Abzugszüngels 10 geöffnet ist. Der Abzugszüngel 10 ist starr mit einem Abzugshebel 28 verbunden, der um eine Abzugs-Drehachse 29 drehbar im Gehäuse 27 gelagert ist. Der Abzugshebel 28 ist mit einer Abzugshebel-Druckfeder 30 federbelastet im Gehäuse 27 gehalten. Die Abzugshebel-Druckfeder 30 kann über eine Abzugshebel-Druckfeder-Stellschraube 31 und einen Abzugshebel-Druckstift 32 einstellbar komprimiert werden, um eine Druckkraft auf den Abzugshebel 28 veränderlich einzustellen. Entgegen der von der Abzugshebel-Druckfeder 30 verursachten Druckkraft kann der Abzugshebel 28 durch Betätigung des Abzugszüngels 10 um die Abzugshebel-Drehachse 29 gemäß 4 im Gegenuhrzeigersinn gedreht werden. Eine dem Abzugszüngel 10 gegenüberliegenden Kontaktnase 33, die einteilig am Abzugshebel 28 angeformt ist, kann ein Rasthebel 34 kontaktiert werden. Der Rasthebel 34 ist gegen eine Rasthebel-Druckfeder 35 federbeaufschlagt und um eine Rasthebel-Drehachse 36 drehbar im Gehäuse 27 angeordnet. Die Kontaktnase 33 wirkt mit einer Kontaktschräge 37 des Rasthebels 34 zusammen.
Bezogen auf die Rasthebel-Drehachse 36 gegenüberliegend der Kontaktschräge 37 weist der Rasthebel 34 eine Rasthebel-Klinke 38 auf, in die ein Schlaghebel 39 in der vorgespannten Anordnung mit einem Rastvorsprung 40 einrastet. Der Schlaghebel 39 ist um eine Schlaghebel-Drehachse 41 drehbar und mit einer von einer Schlagfeder 42 verursachten Schlagkraft beaufschlagt in dem Gehäuse 27 angeordnet. Die von der Schlagfeder 42 verursachte Schlagkraft ist mittels eines Schlagfeder-Stellelements 43 veränderlich einstellbar ausgeführt. An einem dem Rastvorsprung 40 bezüglich der Schlaghebel-Drehachse 41 gegenüberliegenden Ende weist der Schlaghebel 39 eine Schalterkontaktfläche 44 auf, die zum Anschlagen bzw. Kontaktieren eines elektrischen Schalters 45 dient. Durch Kontaktieren des Schalters 45 mit der Schalterkontaktfläche 44 des Schlaghebels 39 wird der Schalter 45 ausgelöst und damit ein erster Puls von der Laserstrahlquelle 12 initiiert. Dies erfolgt dadurch, dass der Abzugszüngel 10 in Auslöserichtung 46 betätigt wird. Der Schlaghebel 28 dreht im Gegenuhrzeigersinn um die Schlaghebel-Drehachse 29 und kontaktiert mit der Kontaktnase 33 den Rasthebel 34 an der Kontaktschräge 37. Dadurch wird der Rasthebel 37 im Gegenuhrzeigersinn um die Rasthebel-Drehachse 36 gedreht, wobei die Klinke 38 von dem Rastvorsprung 40 des Schlaghebels 39 entfernt wird. Sobald eine Überdeckung des Rastvorsprungs 40 durch die Klinke 38 nicht mehr gewährleistet ist, wie dies in 4 angedeutet ist, dreht der Schlaghebel 39 in Folge der Federkraftbeaufschlagung durch die Schlagfeder 42 im Uhrzeigersinn und bewirkt ein Kontaktieren des mechanischen Schalters 45 durch den Schlaghebel 39.
Ein Abzugshebel-Stellelement 47 und ein Rasthebel-Stellelement 48 dienen zum Einstellen eines Vorweges v eines Druckpunktes. Der Vorweg v zum Druckpunkt entspricht dem Weg, den der Abzugshebel 28 entgegen der Abzugshebel-Druckfeder 30 gedreht werden muss, bis er an der Kontaktschräge 37 des Rasthebels 2 anliegt. Mittels eines weiteren Spannweg-Einstellelements 49 kann der Spannweg des Schlaghebels 39 einstellbar festgelegt werden. Sämtliche Einstellelemente gemäß der mechanischen Abzugseinheit 8 sind als Stellschrauben ausgeführt, die in ein Innengewinde des Gehäuses 27 und/oder der verlagerbaren Komponenten einschraubbar sind.
Anstelle der mechanischen selbstspannenden Abzugseinheit 8 kann auch eine elektrische Abzugseinheit verwendet werden. Eine derartige elektrische Abzugseinheit ist beispielsweise von einer Druckluftwaffe vom Typ LP10E von Steyr Sport bekannt.
Wenn der Abzugszüngel 10 entlastet wird, drückt die von der Abzugshebel-Druckfeder 30 verursachte Druckkraft den Abzugshebel 28 wieder zurück in die Ausgangsposition. Dies gilt gleichermaßen für den Rasthebel 34 und den Schlaghebel 39, der in die Klinke 38 einrastet. Zusätzliche mechanische Energie zum Vorspannen ist nicht erforderlich.
Nachfolgend wird die Funktionsweise des Waffensimulators 1 anhand der 5 und 6 für einen wie beispielsweise beim Modernen Fünfkampf typischen Ablauf näher erläutert. Das Reglement des Modernen Fünfkampfes erfordert vor der Schussabgabe ein Berühren eines Schießtisches 50 oder eines ähnlichen Gegenstands. Der Schütze 51 neigt den Schussarm mit der Schusshand, in der er den Waffensimulator 1 hält, nach unten, zu dem Schießtisch. Der Schussarm ist im Wesentlichen um 45° nach unten geneigt. Es ist auch denkbar, dass der Schussarm in einem Winkelbereich zwischen 15° und 75°, insbesondere zwischen 20° und 70°, insbesondere zwischen 25° und 65° und insbesondere zwischen 30° und 60° für den Ladevorgang nach unten neigt. Wesentlich ist, dass durch die Bewegung des Schussarms nach unten die Bereitschafts-Schalteinheit 18 betätigt wird. Dadurch, dass die Bereitschafts-Schalteinheit 18 im Bereich der Mündung 14, und insbesondere an der Außenseite des Grundkörpers 2 des Waffensimulators 1 angeordnet ist, kontaktiert der Ladehebel 20 der Bereitschafts-Schalteinheit 18 den Schießtisch 50. Der Ladehebel 20 wird entlang der Betätigungsrichtung mit dem erforderlichen Betätigungsweg von etwa 10 mm entgegen der Druckfeder 21 eingedrückt, bis der elektrische Schalter 22 auslöst und die Schussbereitschaft herstellt. Die Abzugseinheit 8 ist bereits zuvor in selbstspannender Weise aktiviert worden. Der Abzug ist vorgespannt. Der Waffensimulator 1 ist „geladen“, also schussbereit. Eine weitere Ladebewegung durch den Schützen 51 ist nicht erforderlich. Insbesondere kann die freie Hand und/oder der freie Arm des Schützen 51 untätig bleiben. Eine Schussabgabe ist unmittelbar möglich, nachdem der Schütze 51 den Schussarm mit der Schusshand wieder in die Schießposition verlagert hat (vgl. 6). Der Schütze muss lediglich den Abzugszüngel 10 abdrücken. Die Verlagerung von der Ruheposition/Ladeposition in 5 in die Schießposition gemäß 6 ist durch ausschließliches Schwenken des Schussarms möglich. Die Schussabgabe kann schneller und mit höherer Genauigkeit erfolgen.
Durch die Schussabgabe werden dem Schützen 51 über das Schuss-Signalelement 25 optische und/oder akustische Signale vermittelt. Im nicht genutzten Zustand befindet sich der Waffensimulator 1 im Energiesparmodus, einem sogenannten Stand-by-Betrieb. Im Energiesparmodus ist die Laserstrahlquelle nicht mit Energie versorgt. Die Energieversorgung zur Laserstrahlquelle ist im Energiesparmodus unterbrochen. Der Energieverbrauch im Energiesparmodus ist gering und beträgt insbesondere weniger als 10 µW und insbesondere weniger als 1 µW. Während des Energiesparmodus wird der Schaltzustand der Bereitschafts-Schalteinheit 18 kontinuierlich und insbesondere mit einem niedrigen Takt von wenigen kHz abgefragt. Sobald die Bereitschafts-Schalteinheit 18 gemäß 5 betätigt wird, wird über die Steuerungseinheit 17 von dem Energiesparmodus in den Einzelschussmodus gewechselt. In dem Einzelschussmodus ist der Waffensimulator 1 schussbereit. Dazu steht die Steuerungseinheit mit der Laserstrahlquelle 12 in Signalverbindung. Der Übergang von dem Energiesparmodus, quasi einem Schlafzustand, in die Schussbereitschaft beträgt wenige Bruchteile einer Sekunde, die der Schütze 51 selbst nicht als Verzögerung wahrnimmt. Diese Zeitdauer wird auch als Aufwachzeit bezeichnet. Durch Auslösen der Auslöseeinheit 9, also durch Betätigung des Abzugszüngels 10, wird ein Laserschuss ausgelöst und ein entsprechender Laserstrahlpuls vom Waffensimulator 1 abgegeben.
Nach Schussabgabe erfolgt ein Umschalten von dem Einzelschussmodus in den Energiesparmodus, insbesondere nach Abschluss der Laserstrahlemission. Der Energieverbrauch des Waffensimulators 1 ist reduziert. Insbesondere ist gewährleistet, dass der Waffensimulator 1 im Wesentlichen immer, außer während der Schussabgabe, in einem Energiesparmodus betrieben wird. Der Waffensimulator 1 ist geeignet, um mindestens 20000 Laserschüsse oder mehr aus einer Batterieladung abzugeben. Erfahrungsgemäß kann der Waffensimulator 1 mindestens 12 Monate am Stück im Energiesparmodus mit einer Batterieladung betrieben werden. Die Gefahr von Fehlbedienungen und eines versehentlichen Entladens der Energiequelle, beispielsweise durch Nichtbetätigen eines Netzversorgungsschalters, sind ausgeschlossen.
Der laserbasierte Waffensimulator 1 ermöglicht darüber hinaus einen Mehrschussmodus, der dadurch eingestellt werden kann, dass der Abzugszüngel 10 gleichzeitig mit der Bereitschafts-Schalteinheit 18 betätigt wird. Das kann dadurch erfolgen, dass der Schütze 51 beim Absenken des Waffensimulators 1 gemäß 5 während des Kontaktierens des Schießtisches 50 zeitgleich den Abzugszüngel 10 aktiviert. Dadurch wird der Mehrschussmodus eingestellt. Das gleichzeitige Betätigen des Abzugszüngels 10 und der Bereitschafts-Schalteinheit 18 kann auch in anderer Weise erfolgen. Insbesondere kann die Bereitschafts-Schalteinheit 18 zum Wechsel in den Mehrschussmodus auch manuell betätigt werden, also manuell eingedrückt werden. Mehrschussmodus bedeutet, dass nach Abgabe eines Einzelschusses nicht automatisch in den Energiesparmodus zurückgewechselt wird, sondern für eine veränderlich einstellbare Zeitdauer mehrere Laserschüsse hintereinander abgegeben werden können, wobei eine Pause zwischen zwei Einzelschüssen veränderlich einstellbar mit 15 ms bis 2 s möglich sind. Die Dauer, für die der Mehrschussmodus aufrechterhalten bleibt, beträgt beispielsweise zwischen 10 s und 3 min. Während des Mehrschussmodus wird ein Quasi-Dauerlaserstrahl emittiert. Dem Schützen 51 wird dadurch eine einfachere Einstellung der Visierung ermöglicht. Beim Einschalten des Mehrschussmodus wird dem Schützen 51 der Ladezustand der Energiequelle 17 akustisch und/oder optisch signalisiert. Beispielsweise folgt auf einen ersten Signalton mit einer Frequenz zwischen 500 und 5000 Hz, der etwa 1 s schwingt, ein zweiter Signalton mit einer höheren oder niedrigeren Frequenz. Der Frequenzabstand ist ein Maß für den Ladezustand der Energiequelle. Je größer der Frequenzabstand, desto schlechter ist der Batteriezustand. Das Signaltonpaar kann mehrfach wiederholt werden, beispielsweise dreifach. Zusätzlich kann eine Variation der Lautstärke zur Signalisierung des Ladezustands der Energiequelle genutzt werden.
Der erfindungsgemäße Waffensimulator 1 weist eine Reihe von Vorteilen auf:
Der Waffensimulator 1 ist konform zum Regelwerk des Weltverbandes für modernen Fünfkampf (UIPM). Der Waffensimulator 1 kann einhändig, ausschließlich mit der Schießhand, betätigt werden, wenn ein Gegenstand wie beispielsweise ein Schießtisch bereitsteht. Durch Berührung des Schießtisches mit dem Waffensimulator 1 wird die Schießbereitschaft automatisch hergestellt. Eine zweite Hand ist für den Schießbetrieb nicht benötigt und kann in einer Ruheposition gehalten werden, um dem Körper des Schützen größtmögliche Ruhe zu verschaffen. Eine bislang für unüberwindbar gehaltene Beschränkung der Schießgeschwindigkeit, also Zeitdauer je Schuss, durch die Betätigung eines konventionellen Lade- bzw. Spannhebels bei Sport-, Luft- und/oder Laserpistolen ist aufgehoben.
Das durch konventionelles Laden erhöhte Risiko von Fehlschüssen, insbesondere verursacht durch Ladebewegungen des Ladearms des Schützen und der davon ausgelösten weiteren Körperbewegungen wie Neigung und/oder Rotation des Oberkörpers sowie insgesamt der Unruhe im Körper des Schützen und der mentalen Ablenkung, werden beseitigt.
Die Trefferwahrscheinlichkeit und Schusseffizienz werden verbessert.
Die im modernen Fünfkampf kaum zuverlässig beurteilbare Berührung des Schießtisches durch den Waffensimulator ist gewährleistet und somit als zwingende Voraussetzung für die Schussabgabe unabdingbar. Für die Athleten sinkt dadurch das Risiko einer Zeitstrafe. Die Schussabgabe ohne vorherige Schießtischberührung ist faktisch nicht möglich.
Der Waffensimulator 1 kann zur Ermittlung der Zeitpunkte der Betätigung von Bereitschafts-Schalteinheit und Auslöseeinheit zur genauen Schießzeitmessung genutzt werden. Dadurch ergibt sich ein besonderer Trainingsvorteil. Daraus ergibt sich insbesondere auch ein Dokumentationsvorteil bei der Durchführung eines Wettkampfes. Das tatsächliche zeitliche Geschehen bei der Schussabgabe und Laden des Waffensimulators 1 kann nachprüfbar nachvollzogen werden. Ein typischer Ladehebel ist entbehrlich. Der Ladehebel ist typischerweise ein Verschleißteil, der im modernen Fünfkampf aufgrund der extremem mechanischen Belastung regelmäßig getauscht werden muss. Das Risiko eines Materialausfalls während des Wettkampfes sinkt. Bei einer nichtmechanischen, also elektrischen Abzugseinheit entfällt ein Großteil der Verschleißkomponenten.
Der Waffensimulator 1 kann beidhändig ausgeführt werden. Es sind spezielle Waffensimulatoren für Linkshänder und für Rechtshänder gleichermaßen möglich. Auch manuell bedienbare Ladevorrichtungen sind für Rechtshänderschützen optimiert. Da derartige Ladevorrichtungen bei dem erfindungsgemäßen Waffensimulator nicht vorgesehen sind, herrschen diesbezüglich identische Voraussetzungen für Rechtshänder und Linkshänder.
Mit Ausnahme des Handgriffs sind Rechtshänder- und Linkshänder-Version des Waffensimulators identisch. Die Montage und Fertigung des Waffensimulators ist effizient möglich und dadurch kosteneffektiv. Eine Fehlanwendung des Simulators während des Wettbewerbs, insbesondere das Risiko einer Disqualifikation, weil der Waffensimulator beim Laden nicht in Richtung des Ziels ausgerichtet bleiben darf, ist ausgeschlossen, da ein Laden, also das Vorspannen nur dann erfolgt, wenn der Waffensimulator auf dem Schießtisch aufgesetzt wird. Der erforderliche Anpressdruck zur Herstellung der Schießbereitschaft auf dem Schießtisch ist veränderlich einstellbar. Insbesondere ist der Anpressdruck derart hoch eingestellt, dass eine versehentliche Herstellung der Schießbereitschaft durch Beschleunigen des Waffensimulators, insbesondere ohne Kontakt mit dem Schießtisch, zuverlässig unterbunden wird. Dieser Minimal-Anpressdruck kann durch die Rückstellkraft der Feder und die Masse des Ladehebels darüber hinaus in weiten Bereichen nach Vorlieben des Schützen individuell angepasst werden. Der Waffensimulator weist eine kompakte und robuste Bauweise auf. Vorstehende Teile sind vermieden. Alle Komponenten sind im Wesentlichen innerhalb des Gehäuses sicher angeordnet.
Eine elektronische Abzugseinheit weist weitere Vorteile auf:
Eine elektronische Abzugseinheit ist als Match-Druckpunktabzug mit höchster Güte und Lebensdauer herstellbar. Im Gegensatz zu einer mechanischen Abzugseinheit tritt bei der elektronischen Abzugseinheit im Wesentlichen kein Verschleiß beispielsweise durch Abrieb oder Aufrauungen von mechanisch miteinander zusammenwirkenden Komponenten auf. Ein derartiger Verschleiß erfordert typischerweise eine Nacharbeit der mechanischen Komponenten und/oder deren Austausch innerhalb regelmäßiger Wartungszyklen. Derartige Zyklen können für eine elektronische Abzugseinheit beispielsweise um mindestens das Doppelte, insbesondere mindestens das Fünffache und insbesondere mindestens das Zehnfache verlängert werden. Der Wartungsaufwand für die elektronische Abzugseinheit ist wesentlich reduziert.
Der bei mechanischen Abzugseinheiten systemimmanente Nachlaufweg ist reduziert und kann insbesondere bis auf Null reduziert werden, was die Schusspräzision positiv beeinflusst.
Die Abzugscharakteristik ist feiner und langzeitstabiler einstellbar als bei mechanischen Abzugsvorrichtungen.
Ein separater Schalter zum Ein- und Ausschalten der Stromversorgung ist entbehrlich, da die Betätigung der Bereitschafts-Schalteinheit die gesamte Elektronik einschaltet und nach entsprechender Ruhezeit wieder abschaltet. Eine separate Energiequelle in Form einer Batterie ist entbehrlich, da sowohl die Laserstrahlquelle als auch die elektronische Abzugseinheit aus einer zentralen Energiequelle versorgt werden. Die Statusanzeige für die Zentralbatterie ermöglicht eine unmittelbare Anzeige der Anzahl der mit der elektronischen Abzugseinheit noch auslösbaren Schüsse. Der Stromverbrauch ist zusätzlich reduziert.
Bezugszeichenliste

1: Waffensimulator
2: Grundkörper
3: Griffelement
4: Lauf
5: Kimme
6: Korn
7: Verstellrad
8: Abzugseinheit
9: Auslöseeinheit
10: Abzugszüngel
11: Schutzbügel
12: Laserstrahlquelle
13: Strahlachse
14: Mündung
15: Strahlformungseinheit
16: Energiequelle
17: Steuerungseinheit
18: Bereitschafts-Schalteinheit
19: Unterseite
20: Ladehebel
21: Druckfeder
22: elektrischer Schalter
23: Statusanzeige
24: Energie-Signalelement
25: Schuss-Signalelement
26: Bereitschafts-Signalelement
27: Gehäuse
28: Abzugshebel
29: Abzugshebel-Drehachse
30: Abzugshebel-Druckfeder
31: Abzugshebel-Druckfeder-Stellschraube
32: Abzugshebel-Druckstift
33: Kontaktnase
34: Rasthebel
35: Rasthebel-Druckfeder
36: Rasthebel-Drehachse
37: Kontaktschräge
38: Klinke
39: Schlaghebel
40: Rastvorsprung
41: Schlaghebel-Drehachse
42: Schlagfeder
43: Schlagfeder-Einstellelement
44: Schalterkontaktfläche
45: Schalter
46: Auslöserichtung
47: Abzugshebel-Einstellelement
48: Rasthebel-Einstellelement
49: Spannweg-Einstellelement
50: Schießtisch
51: Schütze
52: Betätigungsrichtung
53: Lichtleitfaser
54: Wickelkern
55: LED-Element
56: Mittelteil
57: Laufunterzug
58: Leuchtelement

Claims

Laserbasierter Waffensimulator umfassend a. eine Energiequelle (16), b. eine an die Energiequelle (16) angeschlossene Laserstrahlquelle (12) zum Emittierten eines Laserstrahls, c. eine Steuerungseinheit (17) zum automatischen Umschalten zwischen einem Energiesparmodus und einem Einzelschussmodus, wobei die Steuerungseinheit (17) mit der Laserstrahlquelle (12) in Signalverbindung steht.
Laserbasierter Waffensimulator gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit der Steuerungseinheit (17) in Signalverbindung stehende Bereitschafts-Schalteinheit (18) zum Wechseln vom Energiesparmodus in den Einzelschussmodus.
Laserbasierter Waffensimulator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mit der Steuerungseinheit (17) in Signalverbindung stehende Auslöseeinheit (9) zum Erzeugen eines Auslösesignals für die Laserstrahlquelle (12).
Laserbasierter Waffensimulator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein mit der Steuerungseinheit (17) in Signalverbindung stehendes Energie-Signalelement (24) zum Signalisieren eines Ladezustands der Energiequelle (16), insbesondere nach Umschalten in einen Mehrschussmodus.
Laserbasierter Waffensimulator gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Energie-Signalelement (24) als, insbesondere akustischer, Signalgeber zum Erzeugen eines veränderlichen, insbesondere akustischen, Signals in Abhängigkeit des Ladezustands der Energiequelle (16).
Laserbasierter Waffensimulator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein mit der Steuerungseinheit (17) in Signalverbindung stehendes Bereitschafts-Signalelement (26) zum Signalisieren einer Schussbereitschaft des laserbasierten Waffensimulators (1) und/oder ein mit der Steuerungseinheit (17) in Signalverbindung stehendes Schuss-Signalelement (25) zum Signalisieren einer Schussabgabe durch den laserbasierten Waffensimulator (1).
Verfahren zum energiesparenden Betreiben eines laserbasierten Waffensimulators gemäß einem der vorstehenden Ansprüche umfassend die Verfahrensschritte, – Betreiben des laserbasierten Waffensimulators (1) im Energiesparmodus, – Umschalten in den Einzelschussmodus mittels der Steuerungseinheit (17), – Emittierten eines Laserstrahls mittels der an die Energiequelle (16) angeschlossenen Laserstrahlquelle (12), – Umschalten von dem Einzelschussmodus in den Energiesparmodus mittels der Steuerungseinheit (17) nach Abschluss der Laserstrahlemission.
Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschalten in den Einzelschussmodus mittels einer mit der Steuerungseinheit (17) in Signalverbindung stehenden Bereitschafts-Schalteinheit (18) erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltzustand der Bereitschafts-Schalteinheit (18) im Energiesparmodus mittels der Steuerungseinheit (17) periodisch überwacht wird, wobei die Taktrate höchstens 100 kHz, insbesondere höchstens 50 kHz, insbesondere höchstens 20 kHz, insbesondere höchstens 10 kHz und insbesondere höchstens 5 kHz beträgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschalten in den Einzelschussmodus innerhalb von höchstens 100 ms, insbesondere höchstens 50 ms, insbesondere höchstens 20 ms und insbesondere höchstens 10 ms erfolgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch einen Leistungsbedarf im Energiesparmodus von höchstens 100 µW, insbesondere von höchstens 10 µW, insbesondere von höchstens 1000 µW, insbesondere höchstens 100 µW, insbesondere höchstens 10 µW und insbesondere höchstens 1 µW.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschalten in den Energiesparmodus in Abhängigkeit eines von einer mit der Steuerungseinheit (17) in Signalverbindung stehenden Auslöseeinheit (9) erzeugten Auslösesignals für die Laserstrahlquelle (12) erfolgt, insbesondere zeitgesteuert.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12, gekennzeichnet durch ein Umschalten in einen Mehrschussmodus, der insbesondere während eines einstellbaren Zeitintervalls von 5 s bis 5 min und insbesondere von 10 s bis 3 min besteht, und automatisches Umschalten in den Energiesparmodus, insbesondere nach Ablauf des Zeitintervalls.
Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschalten in den Mehrschussmodus durch gleichzeitiges Betätigen der Bereitschafts-Schalteinheit (18) und der Auslöseeinheit (9) erfolgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 14, gekennzeichnet durch Erzeugen eines veränderlichen, insbesondere akustischen, Signals in Abhängigkeit des Ladezustands der Energiequelle (16) mittels eines, insbesondere akustischen, Energie-Signalelements (24), wobei das Signal insbesondere beim Umschalten in den Mehrschussmodus erzeugt wird.