DE202011005625U1

DE202011005625U1 - Sicherungssystem für Handfeuerwaffen zu Ausbildungszwecken mit selbständiger Steuerung und externer Eingriffsmöglichkeit

Info

Publication number: DE202011005625U1
Application number: DE201120005625
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-27
Filing date: 2011-04-27
Publication date: 2012-07-31
Anticipated expiration: 2021-04-28
Also published as: DE102011084572A1

Abstract

Ein elektromechanisches Sicherungssystem (1) für Ausbildungswaffen (100) dadurch gekennzeichnet, dass das System aus mindestens den folgenden Teilen besteht; einem Sensorsystem (3), einem Kontroller (4), einem elektromechanischen Aktuator (5), einem Sende- und Empfangsmodul (6), einer optischen Signalisierungseinrichtung (7), einer Spannungsquelle (8), einem Softwareprogramm sowie einem externen Kalibriergerät (9).

Description

Die praktische Schießausbildung an der Kurzwaffe ist, insbesondere bei unerfahrenen Schützen, aufgrund des kurzen Laufes mit besonderen Gefahren für das Aufsichtspersonal und Schützen auf benachbarten Ständen verbunden.
Ein plötzliches Wegdrehen des Schützen mit geladener Waffe, bspw. im Falle einer Störung oder eines Munitionsversagers, kann trotz einer sehr konzentrierten Aufsichtsperson nie ganz ausgeschlossen werden.
Besonders Schützen die zum ersten Mal schießen und in der Handhabung der Waffe noch nicht sicher sind, stellen ein erhöhtes Gefahrenpotential dar.
Weiterhin ist es in der Vergangenheit auch immer wieder beim Sportschießen zu Unfällen mit Schusswaffen gekommen, sei es durch fehlende Handhabungssicherheit, durch Unachtsamkeit oder bewusst herbeigeführt (siehe Mord von Genthin).
Auf dem Markt gibt es derzeit eine Fülle von Sicherungssystemen, die das unberechtigte Benutzen der Waffe mit Hilfe von vom Schützen getragenen Transpondern sicherstellen sollen. Diese sind allerdings in der oben beschriebenen Ausbildungssituation nicht zielführend, da der Transponder nicht verhindern kann, dass eine Waffe in eine falsche Richtung abgefeuert wird.
Weiterhin gibt es auf dem Markt ein sog. Target Control System, welches mit Hilfe von im Bereich der Zielscheibe angebrachten elektromagnetischen Sendern die Auslösung der Waffe nur erlaubt, wenn sie als Ziel gerichtet ist. Diese zweite Methode würde zwar das gestellte Problem der Verhinderung des Abfeuerns einer Waffe in einer nicht dem Ziel entsprechenden Richtung lösen, seine praktische Eignung darf jedoch aufgrund verschiedener Faktoren bezweifelt werden. Zum einen sind schussfeste Signalgeber im Bereich der Zielscheiben erforderlich und zum anderen bieten die verwendeten Richtungsbestimmungsverfahren wie bspw. Funkfelder, Laser, GPS oder GSM aus unserer Sicht keine ausreichende Betriebssicherheit (Stichwort Reflexion von elektromagnetischen Wellen, Nichtvorhandensein von GPS oder GSM Feldern, abhängig vom Schießstand).
Bei dem hier beschriebenen System (1) handelt es sich um ein Positionierungssystem, welches der Waffe (100) ermöglicht ihre Raumlage (Lokalisierung im 3D Raum und Ausrichtung der Waffenmündung im Raum) selbsttätig ohne künstliche externe Einflüsse, ausschließlich auf Basis des lokalen Erdmagnetfeldes und der ausgeführten Bewegungen in 6 Achsen, zu erkennen.
Die Waffe (100) wird vor Ihrer Benutzung mit Hilfe eines auf de Schießstand vorhandenen Kalibrierungssystems (2) eingemessen und bekommt von diesem Kalibiersystem (2) die sicheren Raumrichtungen, in denen eine Schussabgabe erlaubt ist, übergeben.
In der Waffe (100) befindet sich eine Sperreinrichtung (5), die in ein wesentliches zur Schussabgabe notwendiges Teil der Waffe (100) eingreift und in der Lage ist eine weitere Schussabgabe mit sofortiger Wirkung zu unterbinden.
Das hier vorgestellte Sicherungssystem enthält ein Datenübertragungssystem, welches der Waffe (100) ermöglicht mit anderen Waffen (100) oder mit einem Rechnersystem (10) zu Auswertungszwecken, bestehend aus einem Bluetooth Modul (11) und einem Auswerterechner (12) zu kommunizieren. Zusätzlich können über diesen Weg Signale eines Notstoppschalters (9), der sich am Zugang zum Sicherheitsbereich und/oder beim Schießleiter befindet, empfangen werden. Damit kann in Gefahrensituationen ein sofortiger Abbruch des Schießens gewährleistet werden.
Detaillierte Beschreibung:
Das Sicherungssystem (1) besteht aus einem Sensorsystem (3) mit 9 Freiheitsgraden (9-DOF):

• 3 Achsen Magnetfeldsensor (31)
• 3 Achsen Drehratensensor (32)
• 3 Achsen Beschleunigungssensor-Linearbeschleunigung (33)

Weiterhin enthält das Sicherungssystem (1) einen Mikrocontroller (4), einen elektromechanischen Aktuator (5), ein Bluetooth Modul (6), eine elektrische Spannungsquelle (8) sowie eine Statussignalisierung (7).
Das Sicherungssystem (1) kann entweder in der Waffe (100) selbst oder aber in einem Wechselmagazin (101) eingebaut sein (siehe Skizze 2).
Das Sensorsystem (3) bestimmt mehrfach pro Sekunde die Raumlage und vergleicht die Messwerte mit den in der Waffe (100) geladenen Kalibrierwerten. Befindet sich die Waffenmündung außerhalb der als Hauptschussrichtung kalibrierten Werte (100) wird durch Eingriff in ein wesentliches zur Schussabgabe notwendiges Teil eine weitere Schussabgabe mit sofortiger blockiert.
Die Übergabe des mechanischen Sperrsignals an die Waffe (100) erfolgt mit Hilfe eines elektromechanischen Sperrelements (5), dies kann ein Elektromagnet, ein piezoelektrischer Aktuator oder ähnliches sein.
Die Waffe (100) ist in der Lage über Bluetooth (6) mit anderen Waffen (100), mit einem Auswerterechner (10) und mit dem Notausschalter (9) des Leitenden zu kommunizieren.
Eine optische Signalisierungseinrichtung (7) zeigt den Kalibrierzustand der Waffe (100) sowie auftretende Fehler an.
Zusätzlich zur Erkennung des sicheren Schussbereiches ist die Waffe (100) in der Lage festzustellen, ob sie vom kalibrierten Schießstand entfernt wurde; in diesem Falle erfolgt die sofortige und dauerhafte Sicherung.
Der Sensorkontroller (4) ermöglicht weiterhin die Waffe (100) nur zeitgesteuert oder für eine bestimmte Anzahl von Schüssen freizuschalten.
Funktionsbeschreibung:
Das 9 DOF Sensorsystem (3) misst mehrfach pro Sekunde das lokale Erdmagnetfeld, die aktuellen Drehraten und die aktuellen Linearbeschleunigungen in jeweils 3 Achsen.
Mit Hilfe eines MARG Algorithmus, der aus der Modellflugtechnik bekannt ist, wird der Raumlagevektor der Waffenmündung relativ zum Schießstand Koordinatensystem berechnet.
Zur Beschreibung dieser Raumlage kommt das vier-dimensionale Quaternionen Modell zum Einsatz, da es im Gegensatz zum Eulerwinkelmodell das Phänomen des Gimbal Lock, welches einen Verlust der Raumrichtungsberechnung zur Folge hat, verhindert wird.
Der Waffenkontroller (4), vergleicht mehrfach pro Sekunde die errechnete Raumlage der Waffe (100) mit dem kalibrierten Sicherheitsbereich; wird eine Überschreitung des Sicherheitsbereiches in horizontaler und/oder vertikaler Richtung erkannt, sendet der Kontroller (4) ein Signal an den elektromechanischen Aktuator (5). Dieser wiederrum wirkt mechanisch auf ein wesentliches zur Schussabgabe notwendiges Teil (wie bspw. die Schlagbolzensicherung, o. ä.) ein und verhindert mit sofortiger Wirkung eine weitere Schussabgabe, solange bis die Waffe (100) wieder in den sicheren Schussbereich eingeschwenkt wird.
Der Waffenkontroller (4) errechnet weiterhin die Linearbewegung der Waffe (100) relativ zum Scheißstandsystem und ist so in der Lage ein Entfernen der Waffe (100) vom Stand zu erkennen.
In einer beispielhaften Ausführungsvariante (siehe Skizze 2) ist das Sicherungssystem (1) im Magazin (101) einer Waffe (100) eingebaut. Zu diesem Zweck wird das Magazingehäuse (102) derart modifiziert, dass maximal 5 Schuss Munition (200) geladen werden können. Unterhalb des Magazinbodens (103) und der Magazinfeder (104) wird ein Elektronikeinschub (105) eingebracht, welcher die Steuerungselektronik (4), das Sperrelement (5) und die Spannungsquelle (8) enthält. Das Sensorsystem (3), Bluetooth Modul (6) und die Signalisierungseinrichtung (7) befinden sich in einem verlängerten Magazinboden (106), sodass sowohl Sensorsystem (3) als auch Bluetooth Modul (6) die notwendigen Signale empfangen können.
Nebenbedingung:
Die Art und Weise wie die Schussauslösung in der Waffe (100) mechanisch blockiert oder freigeben wird, ist nicht Bestandteil dieses Gebrauchsmusters. Dieses ist von der Art und der Konstruktion der Waffe (100) abhängig. Der Aktuator (5) nach den Ansprüchen 8 und 9 stellt lediglich eine definierte Auslösekraft und einen definierten Ausfahrweg.

Claims

Ein elektromechanisches Sicherungssystem (1) für Ausbildungswaffen (100) dadurch gekennzeichnet, dass das System aus mindestens den folgenden Teilen besteht; einem Sensorsystem (3), einem Kontroller (4), einem elektromechanischen Aktuator (5), einem Sende- und Empfangsmodul (6), einer optischen Signalisierungseinrichtung (7), einer Spannungsquelle (8), einem Softwareprogramm sowie einem externen Kalibriergerät (9).
Sensorsystem (3) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsystem (3) aus mindestens einem Linearbeschleunigungssensor (33) mit drei Sensorachsen (x, y, z) besteht.
Sensorsystem (3) nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsystem (3) zusätzlich einen 3 Achsen Drehratensensor (32) enthält.
Sensorsystem (3) nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsystem (3) zusätzlich einen 3 Achsen Magnetfeldsensor (31) enthält.
Kontroller (4) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Kontroller (4) mit Hilfe einer Sensordaten des Sensorsystems (3) Bewegungsdaten, speziell Raumlage der Waffe und Richtung der Waffenmündung errechnet.
Kontroller (4) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Kontroller (4) einen elektromechanischen Aktuator (5) in Abhängigkeit der errechneten Bewegungsdaten ansteuern kann.
Kalibriergerät (9) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibriergerät (9) eine Referenzraumlage zum Kontroller (4) übertragen kann.
Elektromechanischer Aktuator (5) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (5) in der Lage ist in Abhängigkeit von der Ansteuerung durch den Kontroller (4) eine mechanische Bewegung ausführen kann.
Elektromechanischer Aktuator (5) nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (5) durch seine mechanische Bewegung an einer wesentlichen zur Schussauslösung notwendigen Stelle in eine Waffe (100) eingreifen kann, sodass eine Schussauslösung abhängig vom Sperrsignal des Kontrollers (4) entweder gesperrt oder freigegeben wird.
elektronische Programmcodemittel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, mit Hilfe des Programmcodes Bewegungsdaten aus den Sensorwerten der Sensoren nach den Ansprüchen 2 bis 4 errechnet werden können, insbesondere die Raumlage einer Waffe (100) sowie die Richtung der Waffenmündung.
Schießstand oder eine Schießanlage dadurch gekennzeichnet, die Schießanlage mit einem fest eingebauten Kalibriergerät (9) nach Anspruch 7 ausgestattet ist.