PRKM

Prellschlag und Rückstoss kompensierende ZF Montage

Die Prellschlag und Rückstoss kompensierende Zielfernrohr Montage (PRKM) wurde von mir 2005 entwickelt.

Luftgewehre, die mit einem Federkolbensystem betrieben werden (auch gerne Preller genannt) entwickeln durch ihre Bauform bedingt Erschütterungen und Stösse. Diese werden als Prellschlag bezeichnet. Der Prellschlag ist ein starker, kurzer Impuls in Schussrichtung, der durch das Aufschlagen des Kolbens entsteht. Diesem Impuls geht durch die Beschleunigung des Kolbens ein in Gegenrichtung der Kolbenbewegung entstehender Rückstoss vor. Ältere Matchgewehre, wie die Feinwerkbau 150 / 300 / 300S nutzen eine Entkopplung der Gewehrmechanik zum Schaft hin. Das System wird in 3 Punkten auf Bolzen gelagert und kann sich bei Schussabgabe frei darauf nach vorne und hinten bewegen. Dadurch verhält sich das Gewehr bei der Schussabgabe sehr ruhig. Der Schütze empfindet kaum einer Erschütterung.

Ist ein Zielfernrohr durch die Montage fest mit dem System eines Federkolbengewehres verbunden, so überträgt die Montage den Prellschlag der Gewehrmechanik in das Zielfernrohr (ZF). In einem ZF befinden sich empfindliche Bauteile. Das Absehen inklusive des Innentubus und der Verstellung, sowie verschieden grosse Linsen, die durch verschraubte Ringe gehalten werden. Die Mechanik eines ZFs ist für gewöhnlich auf einen Rückstoss ausgelegt. Der Prellschlag eines Luftgewehres kann auch hochwertige Zielfernrohre nach einigen hundert Schuss zerstören. Nicht umsonst garantieren Hersteller wie Zeiss, Leupold oder S&B oft nicht für die Haltbarkeit Ihrer Produkte auf einem Federkolben betriebenen Luftgewehr
Der Defekt kommt nicht abrupt. Lockere Linsen oder leicht verstellte Absehen lassen den Schützen an seinen Fähigkeiten zweifeln. Ein begonnener Wettkampf wird zur Debakel.

Im Gegensatz zur Freilauf-Vorrichtung einer Gewehrmechanik zum Schaft muss die PRKM die Bewegung des ZFs sehr exakt führen. Jeder Versatz zwischen ZF und Gewehr bedingt einen grösseren Streukreis.
Hat die Führung auf einer Länge von 100 mm ein Spiel von 0,05 mm, ergibt sich bei einer Distanz zum Ziel von 50m eine Bauform bedingte Abweichung von 25 mm.

Daraus ergeben sich folgende Vorgaben:

- Kompensation des Rückstosses und des Prellschlages
- geringe Toleranzen der verwendeten Bauteile
- kleinste mögliche Bauform (besonders in der Höhe)
- annähernd verschleissfrei und wartungsfrei
- ein im Verhältnis zur Investition eines hochwertigen Zielfernrohres günstiger Preis

mechanik02
mechanik01

Die Funktion

Das Zielfernrohr muss in Schussrichtung geführt mechanisch von dem Gewehr entkoppelt werden. Dazu wird eine Miniatur Lineareinheit verwendet. Diese wird in eine handelsübliche Zielfernrohr Montage integriert. Die Montage wird horizontal geteilt. Die Präzisionsschiene wird versenkt in der Basis der Montage verschraubt.
Auf dem Schlitten wird das Oberteil der Montage verschraubt. Die Bewegung des Schlittens wird durch einen Gummipuffer oder Gummischlauch begrenzt. Diese Bauform hebt die vorhandene Montage um ca. 6mm an.

Ein so auf einem Federkolben betriebenen Luftgewehr montiertes Zielfernrohr schützt sich durch die Trägheit seiner Masse selbst.
Wird ein Schuss abgegeben, so entspannt sich die Feder im Gewehr und treibt den Kolben in den Zylinder. Im Verhältnis zu ihrem Gewicht wird das Gewehr nach hinten, der Kolben nach vorne bewegt (mal abgesehen vom Schützen, der das Gewehr im Anschlag hält). Dies ergibt den Rückstoss. Dieser ist verhältnismässig schwach. Schlägt der Kolben im Zylinder auf, entsteht der wesentlich stärkere Prellschlag und das Gewehr schlägt nach vorne. Dabei bewegt es sich durch die Linearschlitten geführt unter dem ZF vor. Im Grunde ist das der Trick mit gedecktem Esstisch und dem Künstler, der die Tischdecke unter den Tellern weg zieht.

Die Zeichnung stellt die in der Montage integrierte Lineareinheit dar, dass Bild rechts zeigt den Schlitten mit seiner Kugelführung und die Schiene.

prkm01 prkm02

Der erste Funktionsaufbau

Für den Prototyp wurde eine handelsübliche 2 teilige Montage von H-Trade verwendet. Diese wurde mit einem Scheibenfräser geteilt.
Die Oberteile sind mit 4 gesenkten Motagebohrungen versehen, durch die der Schlitten der Lineareinheit von oben verschraubt wird. Die Basis wurde mit einer Ausfräsung als Aufnahme für die Schiene versehen. Dadurch ist gewährleistet, dass die Schiene parallel zur Basis verläuft. Die Schiene wird mittig mit einer Schraube in der Basis verschraubt. Die Schiene der Lieneareinheit hat an beiden Seiten des Schlittens einen Überstand von 10 mm. Bei einer 2 teiligen Montage übernimmt der Tubus des Zielfernrohres die mechanische Last zwischen den Montagen. Für einen ersten Funktionstest wurde auf eine Neigung der Montage verzichtet.

Die folgenden Bilder zeigen das erste Funktionsmuster.

prkm16 prkm06
prkm15 prkm03

Der Prototyp einer 2 teiligen PRKM

Nach ersten mechanischen Tests wurde eine Möglichkeit gesucht, den Weg der Schlitten zu begrenzen. Dazu wurden auf den überstehenden Schienen Gummipuffer und andere Anschläge verwendet. Die einfachste Möglichkeit, die Lineareinheit vor Wasser und Staub zu schützen und gleichzeitig den Weg der Schlitten zu begrenzen ist ein Gummischlauch, der über den Aufbau gezogen wird. Dieser liegt eng an der Mechanik an. Ein Überstand der Schienen ist dadurch nicht mehr notwendig und es wurden Schienen verwendet, die die Länger der Schlitten haben.

Die folgenden Bilder zeigen den 2 teiligen Prototypen. Montiert auf einer FWB300S. Das Zielfernrohr ist ein Simalux Sport.

prkm17 prkm04 prkm18 prkm19
prkm20 prkm22 prkm21

Funktionsaufbau der 1 teiligen PRKM

Neben der Platz sparenden 2 teiligen Version der PRKM wurde auch eine 1 teilige Montage mit dem Umbau versehen.
Die Erschütterungen werden durch die Lineareinheiten sehr gut von dem Zielfernrohr fern gehalten. In der einteiligen Montage wurden verschiedene Möglichkeiten der Dämpfung getestet. Da der Weg der Schlitten auf der Schiene begrenzt werden muss, wurde in der ersten Version ein Gummischwingelement mittig eingesetzt. Dieses hält das Oberteil der Montage in einer Ausgangsposition.
Die verwendete Montage ist eine AOP55. Diese ist bereits geteilt, da sie eine Höhen- und Seitenverstellung bietet. Das Unterteil wurde plan abgefräst und mit
Gewindebohrungen versehen. Der erste Testaufbau wurde mit einer durchgehenden Schiene ausgestattet und einmal mit den Oberteilen der 2 teiligen Montage, sowie dem Oberteil der AOP55 getestet.

Die folgenden Bilder zeigen den 1 teiligen Funktionsaufbau.

prkm24 prkm25 prkm23

Prototyp der 1 teiligen PRKM

Der Bau des Funktionsmusters der einteiligen PRKM zeigte schnell, dass das Oberteil der AOP55 der Montage mehr Halt gibt. Die AOP55 ist sehr exakt verabeitet und bei dem Einsatz einer geteilten Schiene den Oberteilen der 2 teiligen PRKM vorzuziehen. Die Schlitten werden mit jeweils 2 Schrauben von oben fixiert. Der Wegbegrenzer ist zwischen den Schienen verschraubt und liegt innerhalb der Mechanik. Die Schienen sind auf Distanzscheiben zur Basis hin montiert, um das Zielfernrohr zur Laufachse hin zu neigen. Die PRKM ist 10 mm höher als die originale AOP55.

Die folgenden Bilder zeigen den 1 teiligen Prototypen mit Gummischwingelement als Wegbegrenzer.

prkm07 prkm08
prkm09 prkm10

Libellentest

Die Tests mit der einteiligen PRKM verliefen erfolgreich. Die Montage ist stabil und wiederholgenau. Ob die Erschütterungen aber vollständig durch die Konstruktion gedämpft werden war in Ermangelung eines entsprechenden Testgerätes nicht möglich. Ein Vergleich zum Gewehrsystem konnte aber über die Funktion Gewissheit schaffen. Dazu wurde eine Libelle auf dem System der FWB300S montiert, die im rechten Winkel zur Laufachse ausgerichtet wurde. Die Erschütterungen des Systems bei Schussabgabe teilte die Luftblase der Libelle in viele kleine Luftblasen. Eine gleich ausgerichtete Libelle, die am Zielfernrohr montiert war teilte sich nicht. Der Prellschlag ist ein Impuls, der sich in wenigen Millisekunden aufbaut und ca. 0,5 Sekunden andauert. Dabei schwingt das System langsam aus. Die Luftblase in der Libelle ist sicher zu träge, um diese Erschütterung exakt wieder zu geben. Es ist aber möglich Unterschiede fest zu stellen.

Die folgenden Bilder zeigen den ersten Testaufbau (leider gingen aktuellere Bilder bei einem HDD Defekt verloren).

prkm26 prkm27

erweiterter Prototyp der einteiligen PRKM

Die Vergleiche der verschiedenen Bauformen und die Tests mit den Libellen zeigten, dass die PRKM funktioniert.
Jedoch stellte sich mit der Zeit ein Verschleiss des Gummi Schwingelementes ein. Durch die Position des Elementes war es nicht möglich, dieses zu wechseln, ohne die Montage komplett zu demontieren. Das Schwingelement wurde durch Neodym Magneten ersetzt, die sich abstossend angeordnet sind. Diese sind wartungsfrei. Ein weiterer Libellentest zeigte, dass diese Bauform zwar länger nachschwingt, die in das Zielfernrohr übertragenen Erschütterungen jedoch noch geringer ausfallen, als in der vorhergehenden Bauform.

Die folgenden Bilder zeigen den erweiterten Prototypen mit wartungsfreien Neodym Magneten.

prkm28
prkm12
prkm11

Fazit

Die PRKM setzt die oben genannten Vorgaben zu einem grossen Teil um. Durch die Lineareinheiten mit Vorspannung (0-Spiel) ergeben sich keine grösseren Streukreise. Die Montage ist nur ca. 1 cm höher als das Original und beinhaltet annähernd verschleissfreie Bauteile. Die Mehrkosten des Prototypes gegenüber der AOP55 beziehen sich auf ca. 80.- €. Arbeitszeit und Porto der Komponenten nicht mit einberechnet.
Durch die PRKM können Prellschlag sensible Zielfernrohre auf einem Federkolben betriebenen Luftgewehr montiert werden. Die PRKM kann den Prellschlag nicht löschen. Durch die Bewegung und das Ausschwingen wird der harte Impuls in eine weiche Bewegung umgesetzt, die das Zielfernrohr nicht beschädigt.

Dem Bau des Prototypen ging eine Diskussion im CO2air Forum vor. Andere Tüftler haben Ihre Versionen von Freilauf-Montagen für Zielfernrohre in dem Forum veröffentlicht und nutzen diese Einzelstücke erfolgreich. Ich möchte mich für die vielen Beiträge und Verbesserungsvorschläge, die ich dort erhalten habe bedanken.

Die Ideale Bauform

Der Umbau einer Montage ist aufwendig und rechnet sich nur in grossen Stückzahlen. Nicht jede Montage kann mit jedem Gewehr oder Zielfernrohr kombiniert werden. Daher ist es sinnvoll eine PRKM als Adapter zu konzipieren, der zwischen der Prismenschiene des Gewehres und der ZF-Montage montiert wird. Mit der in dem Prototyp verbauten Mechanik würde dieser Adapter ca. 15mm hoch sein. Durch ein versetzes Anordnen der Komponenten kann diese Höhe auf ca. 12 mm reduziert werden.
Da ich persönlich kein Federkolben Luftgewehr mehr nutze, habe ich diese Bauform nicht realisiert. Die Bauteile der hier gezeigten Prototypen habe ich zur nicht gewerblichen Nutzung in einem Online-Auktionshaus versteigert.

Wenn Sie diesen Beitrag mit Interesse gelesen haben und Anregungen, Fragen oder Kritik äussern möchten, senden Sie mir eine Mail.
Ich habe die hier enthaltenen Informationen in meiner Freizeit zusammen gestellt. Rechtschreibfehler, die sie finden, können Sie gerne behalten.

MO4air