BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Messkopf zur Messung von Zügen in Rohren gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1.
Die Seele bei Geschützrohren, d.h. der Hohlraum des Rohres zwischen Verschluss und Mündung, dient zum Einschliessen für die beim Verbrennen des Pulvers erzeugten Pulvergase und überträgt deren Treibkraft auf das Geschoss.
Dieses erhält dadurch an der Mündung eine bestimmte Geschwindigkeit und Richtung sowie durch die in den vorderen Teil der Seele eingeschnittenen, schraubenförmig gewundenen Züge eine Drehung um seine Längsachse. Die Länge der Seele sollte derart bemessen sein, dass die Krafteinwirkung der Pulvergase vollständig ausgenützt werden kann. Bei heute bekannten Geschützen kann die Länge 100 Seelenweiten und sogar länger sein. Damit sind mehrere Drallängen auf die Rohrlängen keine Seltenheit.
Die Felder graben sich beim Abschuss in das Geschoss ein, und das Geschoss muss sich den Zügen folgend entsprechend drehen. Es ist leicht einzusehen, dass jede Ungleichmässigkeit oder Unstetigkeit des Dralles zu einem Kraftverlust führt und das Geschoss das Rohr zudem auch nicht mit der vorgesehenen Eigenbewegung verlässt. Es ist deshalb unerlässlich den Drall genau zu kennen und dazu muss der Verlauf der Züge über die gesamte Rohrlänge genau ausgemessen werden können.
Bei bisher auf dem Markt erschienenen Drallmessgeräten wurde ein Messknopf im Rohr bewegt und an beliebigen Stellen die Translation und die Rotation gemessen und die gemessenen Daten wurden mit berechneten Sollwerten verglichen. Die Genauigkeit derartiger Messmethoden ist aber sehr beschränkt und genügt nicht in allen Fällen.
Für das Verschiessen von zünderbestückten Geschossen ist der Drall von grösster Bedeutung. Die Züge sollten daher sehr genau vermessen werden können, um bei allfälligen Ungenauigkeiten die Fabrikationsmittel korrigieren zu können. Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, einen Messkopf für die Ausmessung des Dralls zu schaffen, mit dem eine Messgenauigkeit bis auf 0,01 mm erreichbar ist.
Erfindungsgemäss wird dies durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruches 1 definiert.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht eines Messkopfes gemäss einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2 eine Schnittansicht des Gewichtes für die Lagebestimmung des Rotors nach der Schnittlinie II-II in Fig. 3,
Fig. 3 eine Frontalansicht auf das Gewicht gemäss Pfeil III in Fig. 1, und
Fig. 4 eine Schnittansicht eines Messkopfes gemäss einer zweiten Ausführungsform.
Der Messkopf 10 in Fig. 1 umfasst eine Messhülse 11 mit beidseits angeordneten Hülsenböden 12, 13 und mit zwei Führungsringen 14, 15 nahe an den beiden Hülsenböden 12, 13 zur spielfreien Führung der Messhülse 11 an den Feldern des Rohres, die in der Zeichnung als strichpunktiert gezeichnete Linien 16 dargestellt sind. Die Hülsenböden 12, 13 sind mittels auf dem Umfang verteilt angeordneten Schrauben 17 an der Messhülse 11 befestigt.
Am einen Hülsenboden 12 ist ein elektrischer Steckeranschluss 18 befestigt und der andere Hülsenboden 13 weist eine drehbar befestigte Zug-/Stossvorrichtung 20 auf. Diese Zug-/Stossvorrichtung 20 umfasst einen Einsatz 21 mit Aussengewinde 22 und einem Flansch 23. Der Flansch 23 liegt aussen am Hülsenboden 13 an und von innen ist eine Mutter 24 auf das Gewinde 22 aufgeschraubt. Auf einen äusseren Dorn 25 ist ein Kugellager 26 aufgesetzt und zentrisch ist ein Längenmessmittel 27 in den Dorn 25 eingesetzt. Mit einer zweiten Mutter 28 ist das Kugellager 26 an seinem inneren Laufring am Einsatz 20 befestigt. Der äussere Laufring ist in einen Schwenkarm 29 eingesetzt.
An diesen Schwenkarm 29 ist ein Zug- oder Stossmittel befestigt, das dazu dient, den Messkopf 10 durch das zu messende Rohr durchzuziehen oder zu stossen. Die oben beschriebene Lagerung dient dazu, dass das Zug- oder Stossmittel beim Drehen des Messkopfes nicht mitverdreht wird.
In einem etwa mittig zwischen den beiden Führungsringen 14, 15 angeordneten Messring 30 sind radiale Bohrungen 31 mit Gewinde vorhanden. In wenigstens einer solchen Bohrung 31 befindet sich ein Messstift 32 vorzugsweise an einem Schraubbolzen 33 mit Innensechskant. Eine Gegenschraube 34, ebenfalls mit Innensechskant, dient zum Feststellen des Messstiftes 32 in der gewünschten Lage. Zum Einführen der benötigten Werkzeuge befindet sich eine Bohrung 35 diagonal zur erstgenannten Bohrung 31. Damit kann die Höhe des Messstiftes 32 über der durch die Peripherien der Führungsringe 14, 15 bestimmten zylindrischen Mantelfläche eingestellt und fixiert werden, so dass allenfalls Nuten schon in deren anfänglichen Bearbeitungsphasen vermessen werden können.
An einer Zwischenwand 36, die in diesem Ausführungsbeispiel am Ort des Messringes 30 angeordnet ist, ist eine zylindrische Hülse 37 mit Schrauben 40 über einer Ausnehmung 41 in dieser Zwischenwand 36 befestigt. In diese Hülse 37 ist ein elektrischer Winkelgeber 38 eingesetzt. Solche Winkelgeber sind in der Technik bekannt. Meistens sind ein Stator mit drei genau verteilt angeordneten Statorspulen und ein Rotor mit wenigstens einer Rotorspule vorhanden. Wenn den Statorspulen ein dreiphasiger Speisestrom zugeleitet wird, lässt sich aufgrund der in der Rotorspule induzierten Spannung die Stellung bzw. eine Stellungsänderung auf Bruchteile von Bogensekunden genau ermitteln. Ein flexibles Kabel 43 dient der Speisung und Weiterleitung der Signale zwischen dem Winkelgeber 38 und dem Steckeranschluss 18.
Um den Drehwinkel genau vermessen zu können, muss entweder der Stator oder der Rotor festgehalten werden, während der andere Teil rotieren kann. In diesem Beispiel ist der Stator über das Gehäuse starr mit der Hülse 37 verbunden.
Damit der Rotor nun immer in derselben Lage ist, wird an der Welle 39 des Winkelgebers 38 ein Pendel 42 befestigt.
Bei diesem Pendel 42 musste das Eigengewicht und das Moment das damit auf die Welle ausgeübt wird, optimiert werden, damit einerseits eine gedämpfte Pendelschwingung und anderseits eine sofortige Reaktion auf geringste Winkel änderungen des Stators bei kleinstmöglichen Abmessungen erhalten werden konnten.
Fig. 2 und 3 zeigen ein solches Pendel 42 im Schnitt und in der Ansicht. Es wurde ein Metall mit hohem spezifischem Gewicht, beispielsweise Densimet 18 der Metallwerke Plansee in Reute, Österreich, für das Pendelgewicht 44 verwendet.
Mit einer solchen Messanordnung konnten Messabweichungen mit einer Auflösung im Mikrometer-Bereich festgestellt werden. Der Durchmesser des Winkelgebers 38 begrenzt jedoch die Verwendbarkeit eines solchen Messkopfes auf Seelenweiten von etwa 40 mm. Für kleinere Seelenweiten bis zu 20 mm musste ein anderes Messystem anstelle des elektrischen Winkelgebers eingesetzt werden.
In eine Hülse 50 ist ein Laser-Polarisationsfilter 51 eingesetzt. Das aus dem Laser-Polarisationsfilter 51 austretende Licht wird in einem Kodensor 52 gesammelt und auf eine Photozelle mit integriertem Verstärker 53 geworfen.
Der Laser-Generator befindet sich ausserhalb des zu vermessenden Rohres und der Strahl trifft beispielsweise an der durch den Pfeil L bezeichneten Stelle auf.
Ein solcher Einsatz kann gut mit einem Durchmesser von 14,5 mm hergestellt werden, so dass mit dem Durchmesser der Messhülse 11 eine Verwendung bei Rohren bis 20 mm Seelenweite ermöglicht werden kann.
Die Hülse 50 ist in der Messhülse 11 starr befestigt und dreht sich zusammen mit dieser entsprechend dem mit dem Messstift 32 verfolgten Zug im Lauf. Durch die Rotation des Polarisationsfilters kann der Dunkelwert erfasst werden.
Obwohl der Dunkelwert allein keine genaueste Einstellung ergibt, lassen sich heute in bekannter Weise mit einem Computer durch Ausmessen der Dunkelwert-Kurve genaue Messwerte rechnerisch erfassen.