EP1333238A2 - Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit einer Maschinenwaffe - Google Patents

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EP1333238A2 EP02028682A EP02028682A EP1333238A2 EP 1333238 A2 EP1333238 A2 EP 1333238A2 EP 02028682 A EP02028682 A EP 02028682A EP 02028682 A EP02028682 A EP 02028682A EP 1333238 A2 EP1333238 A2 EP 1333238A2
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firing
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Gerhard Brettmeister
Hans Mall
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Rheinmetall Landsysteme GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F41A—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
    • F41A17/00—Safety arrangements, e.g. safeties
    • F41A17/06—Electric or electromechanical safeties
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41A—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
    • F41A19/00—Firing or trigger mechanisms; Cocking mechanisms
    • F41A19/58—Electric firing mechanisms

Definitions

  • the invention relates to an armored and armed vehicle that consists of the usual parts such as drive motor, gears, wheelsets or chain drive, one Crew room and a housing that accommodates all internals and attachments, and one Weapon system composed, whereby MK and MG weapon systems in principle have electromechanical firing circuits.
  • the invention can also relate to Ship guns and MKW on helicopters, airplanes and production guns Respectively.
  • the firing of MK or MG takes place in a known vehicle via a relay controlled firing circuit.
  • Part of this firing circuit are the signals of the Limit switch firing pawl, clamping cylinder in front, MK or MG selected, MK or MG safe, ammunition and shooting range setting.
  • the MK also works the signal position of the ammunition feeder on the firing circuit.
  • the disadvantage of the existing solutions is mainly that the control of the Firing magnets of the machine gun via a high-current relay, the so-called Firing relay takes place.
  • the so-called Firing relay takes place.
  • high quality components with increased Reliability can occur in the event of a defect in the firing relay or the upstream one Security circuit come to an unwanted shot.
  • Examples for Known errors are sticking of the relay contacts or sticking of the fire button.
  • the object of the invention is to ensure the safety of electrical firing devices for machine guns by inserting another switching element in the firing circuit as well as by building a second, independent and program-controlled Safety circuit parallel to the discretely wired safety circuit of the existing one Increase firing device.
  • the existing equipment and technology is included preferably not replaced, but should be a double safety circuit be expanded.
  • a second switching element is located directly in the branch of the firing magnet used by a second, independent control and monitoring logic controlled and switched in parallel to the existing, relay-controlled firing circuit becomes.
  • the defect of a circuit or a fire relay no longer leads to this unwanted firing.
  • a semiconductor switch can also be used.
  • the advantages of the invention are that the failure of a firing relay as a component no longer leads directly to an unwanted shot. Since a second Monitoring circuit, which creates a double security, is installed, lead to errors in one of two existing paths no longer becomes a safety-critical one Weapons state.
  • a firing module 1 contains the blocks: semiconductor switch 3, Voltage monitoring 5, voltage converter 10, program-controlled logic and Evaluation circuit 11, control 12, display 13, input module 14 and bus driver 15.
  • the circuit is supplied with vehicle mains voltage at connection 16.
  • a Programming interface 7 the programmable circuit 11 with programs be loaded and maintained.
  • the information interface 8 more higher-level controls and computers can be connected.
  • the existing fire safety circuit 6 with various contacts 17, for example the Signals "weapon on” and “weapon unlocked” and others represent, as well as the Fire button 9 and the fire relay 2 shown.
  • Firing using button 9 and with effect on the firing magnet 4 is only possible if all contacts 17th are closed, the emergency stop switch 19 is not triggered, the relay 2 is energized including the contact 2a and the semiconductor switch 3 is turned on.
  • the Limit switch signals 17 of the safety devices relevant for firing act not only on the conventional relay safety circuit 6 and thus on the fire relay 2, but are also connected to the opto-decoupled inputs 18 of the firing module 1 connected.
  • a program-controlled logic 11 in the firing module 1 processes and links the safety signals 17, 18 independently of the existing relay circuit 6 and controls via a control 12 a power semiconductor switch 3, the Minus connection of the firing magnet 4 switches to ground.
  • the plus connection of the Firing magnet 4 is from the firing relay 2, 2a and the emergency stop switch 19 connected.
  • the presence of the supply voltage on the firing magnet 4 or on Semiconductor switch 3 is monitored by the firing module 1 to detect errors within the electrical fire device to detect.
  • the semiconductor switch 3 is preferably a version with internal monitoring is used.
  • a programming 7 and an information interface 8 for example a CAN bus interface.

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  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

Für eine Maschinenwaffenanlage auf einem gepanzerten Fahrzeug wird vorgeschlagen, ein zweites Schaltelement (3) direkt im Pfad des Abfeuermagneten (4) einzubauen, welches von einer zweiten, unabhängigen Ansteuer- und Überwachungslogik (11,12) parallel zum vorhandenen relaisgesteuerten Abfeuerkreis (2,2a,6) angesteuert und geschaltet wird, um eine erhöhte Sicherheit bei Fehlern im Abfeuerkreis oder -relais zu erreichen und eine unbeabsichtigte Schußauslösung weitestgehend zu vermeiden. Das zweite Schaltelement (3) is in Reihe mit einem Motaus-Schalter (19) und einem Kontakt (2a) des abfeuerrelais (2) und abferuermagnet (4) geschaltet. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein gepanzertes und bewaffnetes Fahrzeug, das sich aus den üblichen Teilen wie Antriebsmotor, Getrieben, Radsätzen oder Kettenlaufwerk, einem Besatzungsraum und einem Gehäuse, das alle Ein- und Anbauten aufnimmt, und einer Waffenanlage zusammensetzt, wobei MK- und MG-Waffenanlagen grundsätzlich elektromechanische Abfeuerkreise aufweisen. Die Erfindung kann sich auch auf Schiffstafetten sowie MKW an Helikoptern, Flugzeugen und Fertungsgeschützen beziehen.
Bei der Bewaffnung ist die Sicherheit der Waffenanlage bezüglich der Abfeuerung eine grundlegend wichtige Funktion. Bei Fehlern in den Sicherheitsschaltkreisen oder den zugehörigen Bauteilen muß die ungewollte Auslösung eines Schusses so weit überhaupt möglich vermieden werden. Dies gilt für alle Arten der Bewaffnung mit Maschinenwaffen, zum Beispiel für die Maschinenkanone MK oder das Maschinengewehr MG.
Die Abfeuerung von MK oder MG erfolgt bei einem bekannten Fahrzeug über einen relaisgesteuerten Abfeuerkreis. Bestandteil dieses Abfeuerkreises sind die Signale der Endschalter Abfeuerklinke, Spannzylinder vorne, MK oder MG gewählt, MK oder MG sicher, Munition vorhanden sowie Schießbereichseinstellung. Bei der MK wirkt auch noch das Signal Stellung des Munitionszuführers auf den Abfeuerkreis.
Für die elektrische Abfeuerung von MK oder MG müssen alle beteiligten Endschalter und/oder Relais geschlossen sein. Bei Defekt eines Relais ist der entsprechende Sicherheitskreis teilweise oder sogar vollständig ohne Wirkung. Dieser Fehler kann zu einer erheblichen Gefährdung durch Auslösen eines unbeabsichtigten Schusses führen.
Der Nachteil der vorhandenen Lösungen liegt vor allem darin, daß die Ansteuerung des Abfeuermagneten der Maschinenwaffe über ein Hochstromrelais, das sogenannte Abfeuerrelais erfolgt. Trotz der der Verwendung von hochwertigen Bauteilen mit erhöhter Zuverlässigkeit kann es bei einem Defekt des Abfeuerrelais oder des vorgeschalteten Sicherheitskreises zu einer ungewollten Schußauslösung kommen. Beispiele für bekannte Fehler sind Kleben der Relaiskontakte oder Hängenbleiben der Abfeuertaste.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Sicherheit von elektrischen Abfeuerungseinrichtungen bei Maschinenwaffen durch Einfügen eines weiteren Schaltelementes im Abfeuerkreis sowie durch Aufbau eines zweiten, unabhängigen und programmgesteuerten Sicherheitskreises parallel zum diskret verdrahteten Sicherheitskreis der vorhandenen Abfeuereinrichtung zu erhöhen. Die bestehende Einrichtung und Technik wird dabei vorzugsweise nicht ersetzt, sondern sie soll zu einem zweifachen Sicherheitskreis erweitert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß wird ein zweites Schaltelement direkt im Zweig des Abfeuermagneten eingesetzt, der von einer zweiten, unabhängigen Ansteuer- und Überwachungslogik parallel zum vorhandenen, relaisgesteuerten Abfeuerkreis angesteuert und geschaltet wird. Damit führt der Defekt eines Kreises oder eines Abfeuerrelais nicht mehr zur ungewollten Schußauslösung. Anstelle eines Abfeuerrelais als zweites Schaltelement kann auch ein Halbleiterschalter verwendet werden.
Die Vorteile der Erfindung liegen darin, dass der Ausfall eines Abfeuerrelais als Bauteil nicht mehr direkt zu einer ungewollten Schußabgabe führt. Da ein zweiter Überwachungskreis, der eine zweifache Sicherheit erzeugt, eingebaut ist, führen Fehler in dem einen von zwei vorhandenen Pfaden nicht mehr zu einem sicherheitskritischen Waffenzustand.
Im Einzelnen sind erfindungsgemäß folgende vorteilhafte Eigenschaften vorhanden:
  • Beide Sicherheitskreise können sich gegenseitig sperren.
  • Ein Halbleiterschalter (3) übernimmt das aktive Schalten des elektrischen Stroms durch den Abfeuermagneten (4). Das Abfeuerrelais (2) muß den Strom nicht mehr schalten, außer bei einem Defekt des Halbleiterschalters, sondern nur Führen, wodurch die Kontaktlebensdauer des Relais (2) wesentlich verlängert wird.
  • Das Abfeuermodul (1) kann die Abfeuerung nur freigeben oder blockieren, jedoch nicht alleine auslösen.
  • Der Leistungsschalter (3) liegt nur an der Betriebsspannung, wenn das Abfeuerrelais (2) durchgeschaltet hat. Ein Einschalten des Halbleiterschalters (3) ist somit nur bei
  • angezogenem Abfeuerrelais (2) möglich, womit eine weitere Schutzfunktion gebildet wird.
  • Ein Defekt im Abfeuerrelais (2) wird automatisch erkannt, dem Bediener angezeigt und die Abfeuerung über den Halbleiterschalter (3) gesperrt.
  • Bei entsprechenden Einrichtungen kann der Halbleiterschalter mittels Prüfstrom und integrierter Überwachungsfunktion in die Überwachung der gesamten Abfeuerung Eine interne Überwachungseinrichtung (5) sorgt im Abfeuermodul für eine erhöhte Sicherheit der Schaltung. Neben der Überwachung der Sicherheitssignale des Relaiskreises (6) kann auch eine Plausibilitätskontrolle durch das Abfeuermodul vorgenommen werden. Damit kann überwacht werden, ob das Abfeuerrelais geschaltet hat, obwohl die Abfeuertaste (9) nicht gedrückt wird, was sofort als Fehler erkannt wird.
  • Wegen der vorhandenen Programmierbarkeit (7) läßt sich das Abfeuermodul an andere Waffensysteme anpassen.
  • Ein Datenbusanschluß (8) ermöglicht die Anbundung an übergeordnete Steuerungen.
  • Durch Takten des Halbleiterschalters (3) kann der mittlere Stromfluß durch den Abfeuermagneten (4) eingestellt werden.
  • Mittels Abfeuermodul (1) können auch Abfeuermodi, wie zum Beispiel Einzelfeuer oder Dauerfeuer, bis hin zur variablen Kadenz eingestellt werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
    Figur 1:
    ein Blockschaltbild der Abfeuereinrichtung
In der Figur 1 enthält ein Abfeuermodul 1 die Blöcke: Halbleiterschalter 3, Spannungsüberwachung 5, Spannungswandler 10, programmgesteuerte Logik und Bewertungsschaltung 11, Ansteuerung 12, Anzeige 13, Eingangsmodul 14 und Bustreiber 15. Die Schaltung wird am Anschluß 16 mit Fahrzeugnetzspannung versorgt. Mittels einer Programmierschnittstelle 7 kann die programmierbare Schaltung 11 mit Programmen geladen und gepflegt werden. Mittels der Informationsschnittstelle 8 können weitere übergeordnete Steuerungen und Rechner angeschlossen werden. Daneben ist der vorhandene Abfeuersicherheitskreis 6 mit diversen Kontakten 17, die zum Beispiel die Signale "Waffe Ein" und "Waffe Entsichert" und weitere repräsentieren, sowie die Abfeuertaste 9 und das Abfeuerrelais 2 dargestellt. Eine Abfeuerung mittels der Taste 9 und mit Wirkung auf den Abfeuermagnet 4 ist nur möglich, wenn alle Kontakte 17 geschlossen sind, der Not-Aus-Schalter 19 nicht ausgelöst ist, das Relais 2 angezogen ist einschließlich des Kontakts 2a und der Halbleiterschalter 3 durchgesteuert ist. Die Endschaltersignale 17 der zur Abfeuerung relevanten Sicherheitseinrichtungen wirken nicht nur auf den herkömmlichen Relaissicherheitskreis 6 und damit auf das Abfeuerrelais 2, sondern werden auch an die optoentkoppelten Eingänge 18 des Abfeuermoduls 1 angeschlossen. Eine programmgesteuerte Logik 11 im Abfeuermodul 1 verarbeitet und verknüpft die Sicherheitssignale 17, 18 unabhängig vom vorhandenen Relaiskreis 6 und steuert über eine Ansteuerung 12 einen Leistungshalbleiterschalter 3 an, der den Minusanschluß des Abfeuermagneten 4 auf Masse schaltet. Der Plusanschluß des Abfeuermagneten 4 wird vom Abfeuerrelais 2, 2a und dem Not-Aus-Schalter 19 geschaltet.
Erst wenn der Abfeuermagnet 4 vom Abfeuerelais 2 mit positivem Potential versorgt wird, erhält auch die Ansteuerung 12 des Leistungsschalters 3 positives Versorgungspotential und kann von der programmgesteuerten Logik 11 eingeschaltet werden. Zusätzlich muß die Logik 11 die Ansteuerung 12 mittels eines Signals entsperren und auch explizit mittels eines zweiten Signals durchsteuern. Um ein versehentliches Ansteuern durch zwei durchgeschaltete Ansteuersignale zu verhindern, müssen die beiden Ansteuersignale der Logik 11 auch unterschiedliche Logikpegel aufweisen. Als weitere Sicherheit kann das Abfeuermodul 1 auch ein zusätzliches Relais 20 des vorhandenen Relaiskreises 6 schalten, um ebenfalls das Abfeuerrelais 2 des vorhandenen Sicherheitskreises 6 zu sperren oder freizugeben.
Das Vorhandensein der Versorgungsspannung am Abfeuermagneten 4 bzw. am Halbleiterschalter 3 wird vom Abfeuermodul 1 überwacht, um Fehler innerhalb der elektrischen Abfeuereinrichtung zu erfassen. Für den Halbleiterschalter 3 wird vorzugsweise eine Ausführung mit interner Überwachung verwendet. Zur Anpassung an die Hardwareumgebung und zur Fehlermeldung oder Betriebsbereitschaftsmeldung enthält das Abfeuermodul 1 eine Programmier- 7 sowie eine Informationsschnittstelle 8, zum Beispiel eine CAN-Bus-Schnittstelle.
Bezugszeichenliste
1
Abfeuermodul
2
Abfeuerrelais
3
Halbleiterschalter
4
Abfeuermagnet
5
Überwachungseinrichtung
6
Relaiskreis
7
Programmierbarkeit
8
Datenbusanschluß
9
Abfeuertast
10
Spannungswandler
11
Bewertungsschalter (Logik)
12
Ansteuerung
13
Anzeige
14
Eingangsmodul
15
Bustreiber
16
Anschluß
17
Kontakt (Signal)
18
Signal
19
Not-Aus-Schalter
20
Relais

Claims (15)

  1. Vorrichtung für die Erhöhung der Sicherheit bei der Bedienung und Schußauslösung einer Maschinenwaffe auf einer Waffenanlage allgemein, insbesondere auf einem militärischen Fahrzeug mit einem Radfahr- oder Kettenlaufwerk und einem Antrieb zur Fortbewegung sowie einem Fahrzeugaufbau zur Aufnahme und Einbau aller Komponenten für den Betrieb des Fahrzeugs einschliesslich einer Fahrzeugbesatzung und einschliesslich einer Abfeuereinrichtung für die Waffenanlage mit einem Sicherheitskreis (6) zur Abfeuerung, bestehend aus einer Abfeuertaste (9), Sicherheits- und Verriegelungsschaltern (17), einem Abfeuerrelais (2) mit Kontakt (2a)und einem Notaus-Schalter (19) sowie einem Abfeuermagnet (4), dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Schaltelement (3) in Reihe mit dem Notaus-Schalter (19) und dem Kontakt (2a) des Abfeuerrelais (2) und dem Abfeuermagnet (4) geschaltet wird und das Schaltelement (3) von einer Schaltungseinheit Abfeuermodul (1) angesteuert wird, welche auch die Funktionen für eine Überwachung mehrerer Kontakte (17) und für weitere Überwachung und Steuerung wahrnimmt (Figur 1).
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (3) als Halbleiterschalter ausgeführt wird.
  3. Vorrichtung nach einem der oben genannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Abfeuermodul (1) Blöcke mit den Funktionen Schaltelement (3), Spannungsüberwachung und Watchdog (5), Stromversorgung und Spannungswandler (10), Programmierbare Logik und Bewertung (11), Ansteuerung und galvanische Trennung (12), Anzeige (13), Eingangsmodul und galvanische Trennung (14) sowie Datenbus-Treiber (15) enthält.
  4. Vorrichtung nach einem der oben genannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Abfeuermodul (1) eine Programmierschnittstelle (7) zur Programmeingabe und Pflege, eine Steuerungs- und Informationsschnittstelle (8) zur Anbindung von zum Beispiel übergeordneten Steuerungen sowie eine Versorgungsschnittstelle (16) zur Stromversorgung enthält.
  5. Vorrichtung nach einem der oben genannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsschalter (17) des relaisgesteuerten Abfeuerkreises (6) mittels einer Schnittstelle (18) des Blocks Eingangsmodul und galvanische Trennung (14) des Abfeuermoduls (1) angeschlossen sind und auf fehlerfreie Funktion überwacht werden.
  6. Vorrichtung nach einem der oben genannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß eine Freigabe des relaisgesteuerten Abfeuerkreises (6) mittels des Schalters (20) erfolgt, der von dem Block Programmierbare Logik (11) angesteuert wird.
  7. Vorrichtung nach einem der oben genannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Spannung am Abfeuermagneten (4) mittels der Anschlüsse (4a, 4b) am Abfeuermodul (1) angeschlossen wird und mittels interner Verschaltungen und Funktionen des Abfeuermoduls (1) überwacht wird.
  8. Vorrichtung nach einem der oben genannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß sich der relaisgesteuerte Abfeuerkreis (6) und der Abfeuerkreis, welcher sich aus den Bauteilen Abfeuermodul (1), Schalter (20) und Schaltelement (3) zusammensetzt, gegenseitig sperren können, so daß keine Betätigung des Abfeuermagneten (4) erfolgt.
  9. Vorrichtung nach einem der oben genannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Abfeuermodul (1) die Abfeuerung mittels Abfeuermagnet (4) nicht allein auslösen kann, sondern diese lediglich freigeben oder blockieren kann.
  10. Vorrichtung nach einem der oben genannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß ein Fehler im Abfeuerrelais (2) mittels Überwachungen im Abfeuermodul (1) erkannt wird, dem Bediener angezeigt wird und die Abfeuerung mittels Schalteinheit (3) gesperrt wird.
  11. Vorrichtung nach einem der oben genannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinheit (3) als Halbleiterschalter mittels Anwendung eines Prüfstroms und bauteilintegrierter Überwachung als entsprechenden Vorkehrungen in die Überwachung miteinbezogen wird.
  12. Vorrichtung nach einem der oben genannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Abfeuermodul (1) zusätzlich überwacht, ob zum Beispiel das Abfeuerrelais (2) geschaltet hat, obwohl die Feuertaste (9) nicht gedrückt ist, oder ob eine zwingende Bedienreihenfolge, zum Beispiel Munitionszuführer schalten dann Sicherungshebel entriegeln, eingehalten wird, um eine ungewünschte Abfeuerung zu verhindern.
  13. Vorrichtung nach einem der oben genannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Abfeuermodul (1) eine programmierbare Einheit enthält, welche die Anpassung an verschiedene Waffensysteme ermöglicht und erleichtert.
  14. Vorrichtung nach einem der oben genannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinheit (3) getaktet betrieben werden kann, um den mittleren Stromfluß durch den Abfeuermagneten (4) einstellen zu können.
  15. Vorrichtung nach einem der oben genannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß mittels Abfeuermodul (1) auch Abfeuermodi wie zum Beispiel Einzelfeuer, begrenztes Dauerfeuer, realisiert werden können.
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