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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft allgemein Vorrichtungen, welche zum Ausbilden von Militär- und Polizeikräften in der Verwendung von nicht tödlichen Distraktionsvorrichtungen verwendet werden.
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Hintergrund der Erfindung
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Distraktionsvorrichtungen, welche Sprengstoffe verwenden, sind für den Einsatz in gefährlichen Situationen gewaltsamen Eindringens verfügbar, in welchen Polizei- oder Militärpersonal der Möglichkeit gegenüberstehen, unter Beschuss in ein unbekanntes Gebiet einzudringen. Die korrekte Verwendung pyrotechnischer Distraktionsverfahren ist von großer Bedeutung für die Vermeidung von Verletzungen oder Todesfällen sowohl unter den Einsatzkräften, als auch unter den Verdächtigen in den Bereichen, in welche die Einsatzkräfte endringen. Polizei- und Militärpersonal wird mittels eines Programms zur situationsbezogenen Ausbildung trainiert, wobei DDS verwendet werden können Diese Simulatoren können blinde oder nicht scharfe Attrappen sein. Oft handelt es sich bei nicht scharfen Attrappen um gebrauchte Distraktionsvorrichtungen ohne Sprengladung oder um eine physische Nachbildung, wie beispielsweise ein Plastikmodell einer Distraktionsvorrichtung. Alternativ, können einige funktionsfähige Distraktionsvorrichtungen mit einer Übungsladung bestückt werden, welche ungefähr ein Drittel der Menge des pyrotechnischen Materials einer einsatzfähigen Ladung enthält.
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Zwar handelt es sich bei diesen bekannten einsatzfähigen Distraktionsvorrichtungen und Übungs-DDS um nützliche Übungswerkzeuge, gehen mit den bekannten Ausbildungen einige Nachteile einher. Nicht scharfe oder blinde Attrappen geben keinen lauten Knall ab. Das Fehlen eines Knalls verringert die Effektivität der Übung, da den Auszubildenden ein hörbares Signal für den Beginn ihrer Aktionen fehlt. Auszubildende, die nicht scharfe und blinde Simulatoren verwenden, müssen sich vorstellen, dass ihre Übungsvorrichtung detoniert ist und mit ihren Übungsaktionen fortfahren. Auszubildende, die mit einer reduzierten Übungsladung versehene einsatzfähige Vorrichtungen verwenden, sind einer Explosionsgefahr ausgesetzt, und zudem stellen pyrotechnische Ladungen für die Übungsanlagen eine Brandgefahr und die Gefahr einer Beschädigung dar. Darüber hinaus sind reduzierte Übungsladungen teuer und logistisch schwierig handzuhaben und zu transportieren, da sie als Gefahrengut gelten. Daher ist eine Vorrichtung erforderlich, die sicher, effektiv, wirtschaftlich einsetzbar und logistisch handhabbar ist.
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Überblick über die Erfindung
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine wiederverwendbare pneumatische Distraktionsvorrichtung vorgesehen, die einfach, wirtschaftlich und sicher verwendbar ist. Die Distraktionsvorrichtung weist ein Gehäuse auf, das ein erstes und ein zweites Gasreservoir umschließt, wobei das erste Gasreservoir zur Aufnahme einer Menge an unter hohem Druck stehendem Gas konfiguriert ist, und das zweite Gasreservoir zur Aufnahme einer Menge an unter geringerem Druck stehendem Gas konfiguriert ist. Es ist ein Ventilelement zum dichten Schließen eines Auslasses in dem ersten Gasreservoir vorgesehen, wobei das Ventilelement zwischen einer Schließstellung, in welcher das Ventilelement den Auslass dicht schließt, und einer Öffnungsstellung, in welcher Gas ungehindert schnell aus dem Auslass strömen kann, bewegbar ist. Die Vorrichtung weist ferner einen pneumatischen Antrieb auf, um das Ventil durch eine Differenz des Gasdrucks zwischen dem ersten und dem zweiten Gasreservoir in Richtung seiner Öffnungsstellung zu drücken. Der pneumatische Antrieb ist derart ausgebildet, dass er eine geringere anfängliche Druckkraft und anschließend eine höhere Druckkraft auf das Ventil aufbringt, während sich das Ventil aus seiner Schließstellung bewegt. Die Vorrichtung ist ferner mit einem Verriegelungsstift versehen, welcher lösbar mit dem Ventil verbunden ist, um eine Bewegung des Ventils in seine Öffnungsstellung zu verhindern. Schließlich weist die Vorrichtung einen Verzögerungsmechanismus zum Verzögern des Öffnens des Kolbens bei gelöstem Verriegelungsstift auf.
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Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine wiederverwendbare pneumatische Distraktionsvorrichtung vorgesehen. Die Vorrichtung weist ein Gehäuse mit einem Hohlraum auf, der in ein erstes und ein zweites Gasreservoir geteilt ist, die zum Aufnehmen einer Menge von unter hohem Druck bzw. einer Menge von unter geringerem Druck stehendem Gas ausgebildet sind. Das erste Gasreservoir ist mit einem Auslassport verbunden, wobei ein Ventilelement zwischen dem ersten Gasreservoir und dem Auslass angeordnet ist. Das Ventilelement ist zwischen einer Schließstellung, in welcher das Ventilelement den Auslass dicht schließt, und einer Öffnungsstellung, in welcher Gas ungehindert schnell aus dem Auslass strömen kann, bewegbar. Ferner ist ein Ventilschaft mit einem ersten und einem zweiten Ende, die einander gegenüberliegen, vorgesehen, wobei das Ventil mit dem ersten Ende verbunden ist und ein Kolben an dem Ventilschaft zwischen dem Ventil und dem zweiten Ende ausgebildet ist. Der Kolben und das erste und das zweite Gasreservoir sind derart bemessen und ausgebildet, dass der Kolben das erste Gasreservoir von dem zweiten Gasreservoir trennt. An dem zweiten Ende des Ventilschafts ist ein Verriegelungsstift lösbar angebracht, um das Ventil in seiner Schließstellung zu halten. Eine Auslassöffnung ist in dem Gehäuse gebildet, welche mit dem zweiten Gasreservoir kommuniziert, wobei die Gasströmung durch die Auslassöffnung mittels eines in der Auslassöffnung enthaltenen porösen Stopfens verlangsamt wird. Der Kolben und das zweite Gasreservoir sind derart ausgebildet, dass, wenn der Verriegelungsstift gelöst ist, der Kolben getrieben wird, um das Ventil infolge eines Gasdruckunterschieds zwischen dem ersten und dem zweiten Gasreservoir in Richtung seiner Öffnungsstellung zu bewegen. Der Kolben und das zweite Gasreservoir sind derart ausgebildet, dass sie eine geringere anfängliche Druckkraft und anschließend eine höhere Druckkraft auf das Ventil aufbringen, während sich das Ventil aus seiner Schließstellung bewegt. Der poröse Stopfen ist derart ausgebildet, dass er das Austreten von Gas aus dem zweiten Gasreservoir verlangsamt und dadurch die Bewegung des Kolbens verlangsamt.
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Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine wiederverwendbare pneumatische Distraktionsvorrichtung vorgesehen. Die Distraktionsvorrichtung weist ein Gehäuse auf, das ein erstes und ein zweites Gasreservoir umschließt, wobei das erste Gasreservoir zur Aufnahme einer Menge an unter hohem Druck stehendem Gas konfiguriert ist, und das zweite Gasreservoir zur Aufnahme einer Menge an unter geringerem Druck stehendem Gas konfiguriert ist. Es ist ein Ventilelement zum dichten Schließen eines Auslasses in dem ersten Gasreservoir vorgesehen, wobei das Ventilelement zwischen einer Schließstellung, in welcher das Ventilelement den Auslass dicht schließt, und einer Öffnungsstellung, in welcher Gas ungehindert schnell aus dem Auslass strömen kann, bewegbar ist. Ein Kolben ist mit dem Ventil verbunden und zwischen dem ersten und dem zweiten Gasreservoir angeordnet, wobei der Kolben das Ventil durch einen Gasdruckunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Gasreservoir in Richtung seiner Öffnungsstellung drückt. Der Kolben und das zweite Gasreservoir sind derart ausgebildet, dass sie eine geringere anfängliche Druckkraft und anschließend eine höhere Druckkraft auf das Ventil aufbringen, während sich das Ventil aus seiner Schließstellung bewegt. Die Vorrichtung weist ferner einen Verriegelungsstift auf, welcher lösbar mit dem Ventil verbunden ist, um das Ventil daran zu hindern, sich in seine Öffnungsstellung zu bewegen. Schließlich weist die Vorrichtung ferner einen porösen Stopfen auf, welcher eine Auslassöffnung in dem zweiten Gasreservoir blockiert, um die Druckentspannung des zweiten Gasreservoirs zu verlangsamen und die Bewegung des Kolbens zu verlangsamen, wenn der Verriegelungsstift gelöst ist.
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In Anbetracht des Vorangehenden und anderer Vorteile, welche für den Fachmann auf dem Gebiet, welches die Erfindung betrifft, im Verlauf der Beschreibung ersichtlich werden, wird die Erfindung nachfolgend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, die Teil derselben sind, wobei die Beschreibung eine Beschreibung des bevorzugten typischen Ausführungsbeispiels der Prinzipien der vorliegenden Erfindung beinhaltet.
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Beschreibung der Figuren
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1 ist eine perspektivische Ansicht eines entsprechend der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Distraktionsvorrichtungssimulators (im Folgenden als DDS bezeichnet).
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2 ist eine Längsschnittansicht des in 1 dargestellten DDS, welcher in der verriegelten Konfiguration dargestellt ist.
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3 ist eine Längsschnittansicht des DDS in dessen zweiter Konfiguration nach der Aktivierung.
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4 ist eine Längsschnittansicht des DDS in dessen dritter Konfiguration zu Beginn der Verzögerungsbewegung.
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5 ist eine Längsschnittansicht des DDS in dessen vierter Konfiguration zu dem Zeitpunkt, in dem die Verzögerung abgelaufen ist und der Auslösermechanismus begonnen hat, sich zu öffnen.
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6 ist eine Längsschnittansicht des DDS in dessen fünfter Konfiguration am Ende des Auslösezyklus.
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7 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung des Auslöser- und Verzögerungsmechanismus des DDS am Ende der Verzögerungsphase.
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8 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung des pneumatischen Antriebsmechanismus des DDS bei in der vollständig geschlossenen Position befindlichem Ventilteil.
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9 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung des Auslöser- und Verzögerungsmechanismus des DDS bei in der vollständig geöffneten Position befindlichem Ventilteil.
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In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile in den verschiedenen Figuren.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Zunächst Bezug nehmend auf 2, weist ein erfindungsgemäß ausgebildeter Simulator, der allgemein als Teil 8 dargestellt ist, ein Gehäuse 1 mit Gewindeenden 14 und 15 auf. Der Simulator weist ferner eine Druckquelle 10 zur Druckbeaufschlagung der Auslassöffnung 17 auf. Das Ventil 31 ist zwischen einem geschlossenen Zustand, in welchem das Ventil das Strömen von druckbeaufschlagtem Gas aus dem Reservoir 10 zu der Auslassöffnung 17 verhindert, und einem in 6 dargestellten geöffneten Zustand bewegbar. Wie im Folgenden noch erläutert, ist das Ventil 31 durch im Gasreservoir 10 vorhandenen pneumatischen Druck in Richtung der geöffneten Position vorgespannt. Der Auslösermechanismus 5 weist einen entfernbaren Stift 55 auf, welcher in das Loch 53 eingesetzt ist. Der lösbare Griff 54 schwenkt um den Stift 52 und ist durch den Stift 55 in seiner Position verriegelt.
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Der Kragen 21 weist einen Durchlass 22 auf, welcher zur Aufnahme eine Dichtung 34 bemessen ist, die auf dem mit dem Ventil 31 verbundenen Schaft 36 sitzt. Wenn der Stift 55 in dem Loch 53 verbleibt, befindet sich der Auslösermechanismus 5 in seinem verriegelten Zustand und er hindert das Ventil 31 daran, sich in seine geöffnete Position zu bewegen. Ferner ist der Griff 54 an der Seite des Gehäuses 1 gehalten, während die Vorrichtung 8 von der (nicht dargestellten) Hand des Benutzers gehalten wird. Der Auslösermechanismus wird in seinen verriegelten Zustand freigegeben, indem der Stift 55 aus dem Loch 53 gezogen wird, und indem der Benutzer den Griff loslässt, wodurch der Griff 54 frei um den Stift 52 schwenken kann, wodurch das Ende 37 freigegeben ist, wodurch sich das Ventil 31 in seinen in 6 dargestellten geöffneten Zustand bewegen kann. Der Verzögerungsmechanismus 13 besteht aus einem Gasreservoir 18 zum Aufnehmen einer Menge eines Gases, vorzugsweise Luft, wobei das Reservoir eine Auslassöffnung 24 aufweist, um das in dem Reservoir enthaltene Gas langsam entweichen zu lassen. Ein Kolben 30 ist in dem Reservoir enthalten und durch den Schaft (Ventilschaft) 33 mit dem Ventil 11 verbunden.
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Das Ventil 31 ist in dem zylindrischen Durchlass (Bohrung) 11 angeordnet, welcher einen kleineren Querschnittsdurchmesser als die Reservoirbohrung 16 hat; wenn der Stift 55 aus dem Loch 53 entfernt ist und der Griff 54 nicht gegen das Gehäuse 1 gehalten ist, wirkt daher der Gasdruck in der Kammer 10 gegen den Kolben 30 in Richtung des Kragens 21, wodurch das Ventil 31 mitgezogen wird und die Dichtung 34 zum Schließen der Öffnung 22 gedrückt wird.
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In 3, welche den Verzögerungsmechanismus 13 in einer Auslöseposition zeigt, drückt der Kolben 30 bei seiner Bewegung in Richtung des Kragens 21 Gas aus dem Reservoir 18 durch die Auslassöffnung 24. Die Auslassöffnung 24 ist teilweise durch eine Drosselung (Stopfen) 23, vorzugsweise ein gepacktes poröses Material, versperrt, die Dichtung 32 wird aus der Bohrung 16 gedrückt, die kleiner als die Reservoirbohrung 18 ist, was zu einem größeren Unterschied zwischen den entgegengesetzten Kräften führt, welche zwischen dem Kolben 30 und dem Ventil 31 wirken. Da die Auslassöffnung 24 durch den porösen Stopfen 23 blockiert ist, ist eine kurze Verzögerung zwischen 0,5 und 3 Sekunden erforderlich, um das Gasreservoir zu leeren, wodurch die Bewegung des Ventils 31 verzögert wird. Wie am besten in 8 zu erkennen, weist das Gasreservoir eine glatte zylindrische Wand mit den Bereichen 3 und 6 auf, wobei der Bereich 3 geringfügig schmaler als der Bereich 6 ist. Die Dichtung 32 besteht aus zwei separaten Dichtungen 7 und 9. Die Dichtung 7 ist derart ausgebildet, dass sie eine Dichtung um den Kolben 30 im Bereich 3 bildet, während die Dichtung 9 zur Bildung einer Dichtung um den Kolben 30 im Bereich 6 ausgebildet ist. Es ist ersichtlich, dass während der Bewegung des Kolbens 30 eine geringfügige Erweiterung des effektiven Durchmessers des Kolbens auftritt, da die Dichtung 9 geringfügig breiter als die Dichtung 7 ist. Das bedeutet, dass, wenn der Stift gezogen ist, die anfängliche pneumatische Vorspannkraft, die auf den Kolben 30 wirkt, wenn die Dichtung 7 den schmaleren Bereich 3 berührt, geringer ist als wenn nur die Dichtung 9 den breiteren Bereich 6 berührt. Dieses zweistufige Aufbringen der auf den Kolben aufgebrachten Vorspannkraft, wobei die anfängliche Kraft geringer ist, verhindert eine Beschädigung des Hakenbereichs 100 des Löffels des Griffs 54. Es wurde festgestellt, dass ohne dieses zweistufige Aufbringen der Vorspannkraft zu viel Kraft auf den Griff und die Haken aufgebracht wird, wodurch die Vorrichtung lediglich einmalig einsetzbar wäre. Es sei ferner darauf hingewiesen, dass das zweistufige Aufbringen von Kraft das Aufbringen einer größeren Kraft in der zweiten Stufe ermöglicht, wodurch es einfacher ist, die Reibung der Dichtungen sowohl des Kolbens, als auch des Ventils zu überwinden. Dies wiederum macht es wesentlich einfacher, eine Vorrichtung herzustellen, die eine konsistentere Zeitgebung für die Verzögerung zwischen dem Freigeben der Vorrichtung und dem nachfolgenden lauten Knall aufweist, da Unterschiede in der Dichtungsreibung weniger wichtig sind.
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In 4, welche den Verzögerungsmechanismus 13 in einer Zwischenposition während seiner Verzögerungsbewegung darstellt, wurde in dem Reservoir 18 enthaltene Luft durch von dem Kolben 30 ausgeübten Druck komprimiert und tritt allmählich durch die Drosselung 23 aus. Der Kolben 31 bewegt sich näher an das Ende der Austrittsbohrung 11 heran.
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Wie in den 5 und 7 dargestellt, weist der Verzögerungsmechanismus 13 eine in dem Schaft 36 sitzende Dichtung 36 auf, welche den Schaft abdichtet, während er sich innerhalb des Kragens 21 bewegt. Nach einem Teil der Auslassbewegung des Kolbens 30 wird die Dichtung 35 durch eine schmalere erste (oder Dichtungs-)Bohrung 22 gedrückt, welche in eine zweite Bohrung 25 mit größerem Durchmesser mündet. Ein Durchlass zwischen der Dichtung 35 und der Bohrung 25 wird geöffnet, die einen schnelleren Ausstoß des Gases erlaubt als dies durch die Auslassdrosselung 23 möglich wäre. Der schnelle Druckabfall in dem Reservoir 18 ermöglicht eine schnelle Bewegung des Kolbens 30, der mit dem Ventil 31 durch den Schaft 33 gekoppelt ist, was zu einem schnellen Öffnen des Ventils 31 in seine vollständig geöffnete Position führt, welche in 6 dargestellt ist.
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Wie auch in 8 erkennbar, ist die Dichtung 35 im Verlauf des Schafts 36 derart angeordnet, dass ein geringfügiger Spalt zwischen der Dichtung 35 und der Bohrung 22 besteht, wenn der Schaft sich in seiner vollständig geschlossenen Position befindet. Dies ermöglich das schelle Entweichen von Luft im Reservoir 13 durch den Kragen 21, bis die Dichtung 35 den Kragen berührt. Da die Abmessungen des Schafts 36 durch maschinelle Bearbeitung des Teils genau kontrolliert werden können, ist hierdurch die Notwendigkeit der genauen Kontroller der Abmessungen des Griffs 54 und des Hakens 100 eliminiert, während die genaue Verzögerungszeitgebung gewahrt bleibt. Dies ermöglicht wiederum einen wirtschaftlicheren Aufbau.
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Wie unter erneuter Bezugnahme auf 6 erkennbar, ist der Boden des Simulators 8 mit einer abnehmbaren Kappe 4 versehen. Der Schaft 33 ist mit einem inneren Durchlass 38 versehen, der ein Rückschlagventil 39 aufweist. Wenn die Kappe 4 entfernt wird und der Simulator in seinen in 2 dargestellten verriegelten Zustand verbracht wird, kann der Benutzer die Kammer 10 mit Druck beaufschlagen, indem er eine (nicht dargestellte) Luftleitung anbringt. Die Kappe 4 kann sodann wieder aufgesetzt werden.
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Wie in 6 dargestellt, weist die Kappe 4 eine Bohrung auf, welche einen eingepressten oder eingeschweißten Ring 40 aufnimmt, der eine Berstscheibe 41 hält, welche aus einem dünnen Material, vorzugsweise Polyesterfolie, besteht. Das Öffnen des Ventils 31 ermöglicht das Austreten von Gas in die Auslassöffnung 17, wodurch Druck auf die Berstscheibe 41 ausgeübt wird. Das anschließende Reißen der Scheibe 41 erzeugt einen lauten Knall.
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Die vorliegende Erfindung weist zahlreiche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik auf. Insbesondere stellt die Verwendung von komprimiertem Gas eine wesentlich geringere Verletzungsgefahr für Benutzer sowie eine geringere Gefahr der Beschädigung von Übungseinrichtungen dar. Ferner ist die Verwendung verbrauchbarem, nachfüllbarem Gas und Berstelementen im Vergleich mit den Kosten pyrotechnischer Verbrauchsartikel wirtschaftlich. Ferner kann die vorliegende Erfindung ohne ein Berstelement verwendet werden, da das schnelle Öffnen der Ventilanordnung trotz des Wegfalls des Berstelements noch einen lauten Knall erzeugen kann. Ferner erlaubt die robuste Ausgestaltung des Ventilmechanismus und des Verzögerungsmechanismus ein leichtes Nachfüllen des Simulators sowie eine zuverlässige Funktion. Die vorstehend ausgeführte spezifische Implementierung hat den Vorteil, dass sie eine geringe Haltekraft gegen den lösbaren Griff 54 erfordert. Im verriegelten Zustand werden geringe Haltekräfte auf den Griff aufgebracht, was zu einer verringerten Verformung der Griffelemente führt. Beim Freigeben des Griffs durch das Entfernen des Stifts und das Werfen, geht der Verzögerungsmechanismus in einen Modus großer Kraft über, welcher Variationen in der statischen Reibung, die an den verschiedenen Dichtflächen existiert, unerheblich macht, um so eine konsistentere Verzögerungsfunktion zu erreichen. Schließlich erlaubt es das kompakte Design der Erfindung, dass das Äußere der Vorrichtung die Form, Funktionsweise und Masse bestimmter einsatzfähigen Distraktionsvorrichtungen genau nachzubilden, welche im Feld verwendet werden.
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Es wurde ein spezifisches Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung offenbart, jedoch sind mehrere Variationen des offenbarten Ausführungsbeispiels als innerhalb des Rahmens der Erfindung liegend denkbar. Es sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern jegliche und sämtliche Ausführungsbeispiele innerhalb des Rahmens der dieser vorläufigen Anmeldung beizufügenden geltenden Ansprüche umfasst.
