DE102016012145A1

DE102016012145A1 - Revolverkanone und Verfahren zum Betrieb einer Revolverkanone

Info

Publication number: DE102016012145A1
Application number: DE102016012145.9A
Authority: DE
Inventors: Raffael Meier
Original assignee: Rheinmetall Air Defence AG
Current assignee: Rheinmetall Air Defence AG
Priority date: 2016-10-13
Filing date: 2016-10-13
Publication date: 2018-04-19
Anticipated expiration: 2036-10-14
Also published as: DE102016012145B4; JP6538781B2; JP2018063106A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Revolverkanone mit einem Steuerschieber (1), mit einer Revolvertrommel (2) und mit einer Munitionszuführung (8), wobei die Munitionszuführung (8) mittels einer Kupplung (11) funktional wirksam von der Revolvertrommel (2) abkoppelbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Revolverkanone.

Description

Die Erfindung betrifft eine Revolverkanone mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Revolverkanone.
Bei solchen Revolverkanonen mit Munitionszuführung erfolgt die Schussabgabe getaktet, d.h. pro Takt erfolgen mehrere Schritte. Wenn eine Patrone durch eine Munitionszuführung transportiert wird, dreht sich die Revolvertrommel um eine Kammerposition. Bei einer Revolvertrommel mit vier Patronenkammern bzw. vier Patronenlagern dreht sich die Revolvertrommel dabei um 90°. Die Patrone wird bei jeder Drehung um einen Teilweg weiter in die Revolvertrommel eingeschoben. Die Patrone befindet sich schließlich in der Schussposition, wobei das Projektil anschließend das Waffenrohr verlässt. Der Ort der Munitionszuführung liegt an der entgegengesetzten Winkelposition der Revolvertrommel im Vergleich zur Schussposition. Daher befinden sich zu jedem Zeitpunkt eines Feuerstoßes drei Patronen zumindest teilweise in der Revolvertrommel.
Wenn nun nach dem Ende eines Feuerstoßes die Waffe gestoppt wird und nicht alle Patronen verschossen werden, so verbleiben grundsätzlich Patronen in der Revolvertrommel. Damit ist die Waffe im Zustand „geladen“ und muss daher gesichert werden. Dies ist vorteilhaft, wenn im Einsatzfall nach dem Ende eines ersten Feuerstoßes schnell darauf ein zweiter Feuerstoß erfolgen soll. Dies ist jedoch nachteilig, wenn nach dem Feuerstoß kein weiterer Feuerstoß erfolgen soll, wie es beispielsweise im Übungs- und Ausbildungsbetrieb häufig der Fall ist. Im Übungs- und Ausbildungsbetrieb werden nach dem Feuerstoß insbesondere Wartungs- oder Ausbildungsaufgaben an der Waffe durchgeführt. Während dieser Schritte müssen für die Waffensicherheit erst noch die in der Revolvertrommel verbliebenen Patronen ausgezogen werden, was zeitaufwendig ist. Weiterhin ist es nicht ausgeschlossen bzw. zu erwarten, dass Patronen beim Laden beschädigt werden und nach dem Ausziehen nicht wieder für eine zukünftige Verwendung zur Verfügung stehen. Es können derartige Patronen im Regelfall nicht wiederverwendet werden, so dass diese mit hohen Kosten entsorgt, d.h. gesprengt werden müsste. Gleichzeitig ist das Hantieren mit Munition sicherheitskritisch.
Aus der DE 10 2011 017 117 A1 ist ein Verfahren für das kadenzmäßige bzw. kadenzabhängige Laden von Revolverkanonen bekannt. Über eine Munitionszuführung werden die Patronen in eine Revolvertrommel eingeschoben. Die Revolvertrommel weist dabei mehrere Patronenkammern auf, wobei jeweils eine Patronenkammer in einer Schussposition angeordnet ist und jeweils eine andere Patronenkammer in einer Ladeposition angeordnet ist. Während dem Laden der Kammer wird ein Steuerschieber durch eine insbesondere hydraulische Durchladevorrichtung beschleunigt. Dieser fährt in eine hintere Endlage und wird durch eine Schließfeder wieder in eine vordere Endlage zurückgeschoben. Durch eine Steuerkurve des Steuerschiebers wird synchron die Revolvertrommel gedreht und die Kanone führt einen Ladezyklus aus. In einer Ausgangslage befindet sich eine Patrone in einer üblicherweise gurtgliedlosen Munitionszuführung und wird von dieser bis in einen Zuführer der Kanone gefördert. Die erste Patrone befindet sich damit in der Ausgangsposition im Zuführer und kann vom Patronenschieber der Kanone erfasst werden. Danach wird die erste Patrone durch Sternräder des Zuführers in das obere Patronenlager der Trommel geschoben. Diese erste Patrone wird auf einem Rotor weiter zusammen mit der Revolvertrommel gedreht und durch den Patronenschieber vollständig in das nun an der 9-Uhr-Position liegende Patronenlager geschoben. Bei der folgenden 90°-Trommeldrehung wird das Patronenlager mit der ersten Patrone weiter in die 6-Uhr-Schießposition gedreht. Die Patrone wird dabei durch den Stoßboden im Waffengehäuse hinterstellt und verriegelt. Die Waffe ist damit geladen und schießbereit. Das Abfeuern der Waffe erfolgt ohne Pause unmittelbar nach dem Ladevorgang. Gleichzeitig wird die Waffe erst unmittelbar vor dem Feuern in den „Geladen“-Zustand überführt. Die Zeit, in der die Waffe im Einsatz und Feuerbereitschaft und nicht „Gesichert“-Zustand ist, wird auf ein Minimum begrenzt oder fällt ganz weg. Erst und nur in Kombination mit dem Auslösen eines Feuerbefehls wird der kadenzmäßige Ladevorgang gestartet. Das Entladen von Munition erfolgt dann, wenn zuvor ein Feuerbefehl mit einem Feuern der Waffe erfolgt war. Es werden beim kadenzmäßigen Laden nun genauso viele Patronen zugeführt, wie für den Feuerbefehl benötigt werden. Umfasst der Feuerbefehl nur ein Einzelschuss, dann wird nur eine Patrone zugeführt, die Munitionszuführung zur Revolvertrommel wird unterbrochen und die Revolvertrommel wird bis zum Erreichen der Patrone in die Abschussposition weitergedreht. Umfasst der Feuerbefehl mehrere Schüsse, werden genau diese Anzahl der Patronen zugeführt, die Munitionszuführung wird unterbrochen und die Revolvertrommel wird solange weitergedreht, bis der letzte Schuss abgegeben wurde.
Aus dem gattungsbildenden Stand der Technik ist nun offenbart, dass für ein Feuerstoß mit einer bestimmten gewünschten Patronenanzahl genau diese Patronenanzahl zugeführt wird, dann die Munitionszuführung unterbrochen wird und die Revolvertrommel solange weitergedreht wird, bis der letzte Schuss abgegeben worden ist. Um Patronen nach dem Feuerstoß ausziehen zu können, verfügt die Revolverkanone über eine Kupplung, die während des Feuerstoßes eingekuppelt ist. Im statischen, ruhenden Zustand der Waffe kann diese Kupplung zu Abkopplung der Munitionszufuhr geöffnet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsbildende Verfahren weiterzubilden und derart auszugestalten, so dass der Betrieb der Revolverkanone verbessert ist.
Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nun durch eine Revolverkanone mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche und ein entsprechendes Verfahren zum Betrieb der Revolverkanone gelöst.
Die Munitionszuführung ist mittels der Kupplung funktional wirksam während eines Feuerstoßes von der Revolvertrommel abkoppelbar. Es wird der Antrieb, nämlich hier die durch die Steuerkurve des Steuerschiebers beschleunigte Revolvertrommel oder ein von der Revolvertrommel angetriebenes Bauteil von der Munitionszufuhr mittels einer Kupplung getrennt. Die Kupplung ist dabei zwischen der Munitionszuführung und der Revolvertrommel, insbesondere zwischen der Munitionszuführung und einem Sternrad angeordnet, wobei das Sternrad von der Revolvertrommel antreibbar ist.
Das Ein- und Auskuppeln erfolgt in Abhängigkeit einer Stellung des Steuerschiebers. Die Stellung des Steuerschiebers ist mittels mindestens eines Sensors erfassbar, wobei aufgrund mindestens eines Signals des mindestens einen Sensors eine Kadenz der Revolverkanone bestimmbar ist. Die Munitionszuführung ist mittels eines Sperrhebels blockierbar, um das Wiedereinkuppeln zu erleichtern. Die Kupplung und/oder der Sperrhebel sind in Abhängigkeit der Kadenz und/oder in Abhängigkeit der Signale des mindestens einen Sensors schaltbar. Die Munitionszuführung kann hierdurch während eines Feuerstoßes durch Öffnen der Kupplung abgekoppelt werden. Dies hat den Vorteil, dass die Munitionszuführung der Waffe während eines Feuerstoßes bzw. des Abfeuerns einer Salve stoppbar ist.
Die Kupplung kann insbesondere ein Kupplungsrad und ein Innenteil aufweisen, wobei in eine Innenverzahnung des Kupplungsrades das Innenteil mit mehreren Kupplungskeilen eingreifen kann. Das Innenteil weist nun eine Aufnahme auf, in die eine Hohlwelle eingeschoben ist. Innerhalb der Hohlwelle ist ein Stößel linear verschiebbar angeordnet. Die Kupplungskeile durchgreifen Aufnahmen in der Hohlwelle und wirken mit dem Stößel zusammen. Die radial verschiebbaren Kupplungskeile werden durch das Einschieben des Stößels nach außen gedrängt und greifen so in die Innenverzahnung des Kupplungsrades sperrend ein. Wird nun die Kupplungswelle zurückgezogen, so können die Kupplungskeile nach innen zurück gedrängt werden, wodurch die Kupplung gelöst wird und das Innenteil und das Kupplungsrad nun mit unterschiedlichen Drehzahlen gegeneinander verdrehbar sind. Die Kupplung wird vorzugsweise durch einen Elektromotor betätigt. Der Elektromotor kann dabei funktional wirksam auf einen Hebelarm wirken, wobei durch Betätigen des Hebelarms der Stößel in Längsrichtung bewegt werden kann.
Die Stellung der Kupplung wird vorzugsweise mittels mindestens eines Sensors erfasst. Es können ein oder zwei Sensoren vorhanden sein, die die Position der Kupplung bzw. die Stellung des Hebelarms, insbesondere die Lage des Stößels überwachen. Der mindestens eine Sensor kann insbesondere als optischer Sensor ausgebildet sein. „Sieht“ dieser Sensor den Stößel, dann ist die Kupplung gelöst und die Munitionszuführung ist komplett von dem Antrieb entkoppelt.
Die Munitionszuführung, insbesondere ein Zuführgetriebe ist mittels des Sperrhebels blockierbar. Der Sperrhebel wirkt vorzugsweise mit einem Kupplungsrad zusammen. Im gekoppelten Zustand der Munitionszuführung wird das Kupplungsrad durch einen Sperrhebel in einer bestimmten Position gehalten. Dadurch ist später ein leichtes Einkuppeln möglich. Der Sperrhebel ist magnetisch betätigbar. Das Kupplungsrad weist mehrere umfänglich beabstandete Einkerbungen auf. Diese Einkerbungen sind gleichwinklig zueinander beabstandet. Der Sperrhebel rastet in eine der Einkerbungen des Kupplungsrades ein.
Das Kupplungsrad weist eine Einkerbung auf, in die eine Rastnase des Sperrhebels eingreifen kann. Die Einkerbung und die Rastnase sind in einem Winkel schräg zur Radialrichtung geneigt angeordnet. Hierdurch ist sichergestellt, dass der Hebel leicht einrasten kann. Ferner ist sichergestellt, dass der Sperrhebel zu Beginn der Blockierzeit das Kupplungsrad sicher blockiert.
Während eines Feuerstoßes rotiert die Revolvertrommel nicht mit konstanter Winkelgeschwindigkeit. Die Revolvertrommel wird in jedem Schritt für eine bestimmte Zeit gestoppt und anschließend wieder beschleunigt. Die Blockierzeit der Trommel liegt beispielsweise bei ca. 18 bis 19 ms, wenn die Waffe mit einer Kadenz von ca. 1000 Schuss pro Minute betrieben wird. Damit eine Entkopplung vorgenommen werden kann, muss die Entkopplung genau innerhalb dieser Blockierzeit vorgenommen werden. Ansonsten besteht die Gefahr, dass die Antriebselemente mechanisch verspannt werden und die Lösekraft der Kupplung zu hoch wäre und somit die Gefahr einer Beschädigung der Waffe droht. Es muss weiter verhindert werden, dass die kinetische Energie in der Munitionszuführung nicht dazu führen kann, dass die Waffe weiter im Zyklus bewegt wird und weiter Munition zugeführt wird. Es ist nun also notwendig, dass das Auskoppeln und das Einrasten des Sperrhebels innerhalb dieses kurzen Zeitfensters sicher erfolgt.
Hierzu ist es vorgesehen, dass die Position des Steuerschiebers möglichst genau mittels mindestens eines Sensors erfasst wird. Vorzugsweise wird die Position des Steuerschiebers mittels zweier Sensoren erfasst. Diese Sensoren liefern ein Stufensignal, sobald sich der Steuerschieber im Bereich des jeweiligen Sensors befindet. Der Steuerschieber bewegt sich dabei zwischen zwei Endpositionen linear hin und her. In einer Endposition „vorne“ ist der Steuerschieber dabei näher am Verschluss angeordnet und in einer Endposition „hinten“ ist der Steuerschieber näher an der Munitionszuführung angeordnet. Ein vorderer Sensor misst, ob der Steuerschieber in der vorderen Stellung („vorne“) angeordnet ist und ein hinterer Sensor misst vorzugsweise, ob der Steuerschieber in einer hinteren Stellung („hinten“) angeordnet ist. Bei der Revolverkanone handelt es sich vorzugsweise um eine gasangetriebene Revolverkanone. Die Kadenz dieser gasangetriebenen Revolverkanone kann von Schuss zu Schuss variieren, so dass die Zeit bis zum Abfallen des Signals des vorderen Sensors „Schieber vorne“ nicht ausreichend genau durch nur einen Sensor vorhergesagt werden kann. Die Schaltzeit des Kupplungsmotors kann beispielsweise bei 30 ms liegen, was länger als die Blockierzeit von ca. 18 ms ist. Der Motor muss daher weit vor dem Start der Blockierzeit geschaltet werden. Daher ist es vorteilhaft, einen zusätzlichen hinteren Sensor anzuordnen, der die Position des Steuerschiebers an einer hinteren Position erfasst. Auch dieser hintere Sensor liefert ein Stufensignal in Bezug auf den zeitlichen Verlauf des Steuerschiebers an dieser hinteren Position. Dadurch, dass sowohl die Position des Steuerschiebers „vorne“ als auch die Position des Steuerschieber „hinten“ erfasst wird, kann aus den Flanken der Signale der beiden Sensoren eine sehr gute Prognose für die Kadenz der Waffe während eines einzelnen Schusses bestimmt werden.
Der hintere Sensor für die Schieberposition hinten wird identisch ausgeführt zum vorderen Sensor für die Schieberposition vorne. Diese Sensoren können beispielsweise als Kontaktschalter ausgebildet sein, was den Vorteil hat, dass diese sehr einfach und sehr robust ausgestaltet sind. In alternativer Ausgestaltung können die Sensoren als Lichtwellenleitersensor oder als magnetische Sensoren ausgebildet sein.
Die mittels der Sensoren ermittelte Zeitdauer bzw. Kadenz wird nun mit einem zuvor ermittelten hinterlegten Faktor multipliziert, welches ein Timersignal für den Schaltvorgang der Kupplung so ausreichend früh im Zyklus liefert, dass mit einer Schaltzeit von ca. 30 ms die Kupplung sicher innerhalb der Blockierzeit der Revolvertrommel geöffnet wird. Die Kupplung wird vorzugsweise innerhalb des ersten Drittels des Zyklus geöffnet.
Ferner ist der Sperrhebel anzusteuern. Dies erfolgt mittels eines Startsignals in Abhängigkeit einer Flanke des Signals des vorderen Sensors. Die Schaltzeit des Magneten des Sperrhebels liegt bei ca. 10 ms. Die Schaltungsdauer des Sperrhebels liegt bei ca. 37 ms. Der Sperrhebel liegt vorzugsweise mit einem gewissen Anpressdruck am Umfang des Kupplungsrades an, noch bevor die Blockierzeit beginnt. Dies erleichtert das Blockieren des Kupplungsrades.
Falls der Kupplungssensor anzeigt, dass während der Blockierzeit die Kupplung nicht geöffnet worden ist, so wird der Sperrhebel wieder gelöst und der Kupplungsvorgang wird einen Zyklus später wiederholt oder alternativ ganz abgebrochen. Dies verhindert eine Beschädigung des in das Kupplungsrad eingerasteten Sperrhebels. Das Kupplungsrad rotiert auf gleicher Welle synchron mit der Revolvertrommel, solange die Kupplung eingekoppelt ist.
Der Sperrhebel wird mit einer Stromregelung betrieben. Der Wicklungswiderstand ändert sich mit der Umgebungstemperatur, durch die Stromregelung bleibt die Schaltdauer jedoch unbeeinflusst.
Das Verfahren zeichnet sich durch die folgenden Verfahrensschritte aus:
Es wird das Signal des Sensors zur Erfassung der Stellung des Steuerschiebers erfasst. Danach wird eine Kadenzprognose laufend während des Feuerstoßes berechnet. Vor dem gewünschten Ende der Salve wird ein Timersignal bzw. eine Zeitspanne zur Betätigung des Kupplungsmotors berechnet. Bei einer Vierkammertrommel werden diese drei Schüsse vor dem gewünschten Ende der Salve durchgeführt, so dass während des viertletzten Schusses der Salve das Timersignal berechnet wird. Es wird ein Einschaltsignal für den Sperrhebel generiert. Ein Auskuppelsignal wird ausgegeben. Der Sperrhebel liegt danach am Umfang des Kupplungsrades an und sperrt das Kupplungsrad. Die Revolvertrommel stoppt die Rotation während der Blockierzeit. Der Sperrhebel rastet in das Kupplungsrad ein und der Kupplungsmotor öffnet die Kupplung.
Diese Maßnahmen erlauben es, dass das Kuppeln und das Blockieren nicht nur statisch zum Entladen durchzuführen, sondern nun auch dynamisch während eines Feuerstoßes. Durch die Erfindung erhöht sich die Waffensicherheit und es werden die Betriebskosten gesenkt.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Revolverkanone und das erfindungsgemäße Verfahren auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die den unabhängigen Patentansprüchen nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung anhand der Zeichnung und dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

1 in einer stark schematischen Darstellung ein Teil einer Revolverkanone, nämlich eine Revolvertrommel, eine Munitionszufuhr und einen Steuerschieber;
2 in einer stark schematischen perspektivischen Explosionsdarstellung einen Teil der Munitionszufuhr, eine Kupplung, ein Sternrad und die Revolvertrommel;
3 in einer stark schematischen, perspektivischen Darstellung die Kupplung und einen Sperrhebel;
4 in einer schematischen stirnseitigen Darstellung den Sperrhebel in einer nicht sperrenden Stellung;
5 in einer stirnseitigen Darstellung den Sperrhebel in einer sperrenden Stellung;
6 in einer schematischen, perspektivischen Darstellung die Kupplung mit einem Kupplungsrad, einem Innenteil und mehreren Kupplungskeilen;
7 in einer schematischen, teilweise geschnittenen Darstellung das Kupplungsrad und das Innenteil mit Kupplungskeilen in einer gekoppelten Stellung;
8 in einer schematischen, teilweise geschnittenen Darstellung die Kupplung in einer ausgekoppelten Stellung;
9 in einer schematischen Detaildarstellung einen Teil der Kupplung in einer eingerückten Stellung, nämlich Stößel, einen Hebelarm und zwei Sensoren,
10 in einer schematischen Detaildarstellung einen Teil der Kupplung in einer ausgerückten Stellung, nämlich Stößel, einen Hebelarm und zwei Sensoren,
11 in einer schematischen, stirnseitigen Darstellung das Kupplungsrad und einen Sperrhebel mit einer Rastnase; sowie
12 in einem Diagramm die Sensorsignale und die Position eines Steuerschiebers aufgetragen über der Zeit.

In 1 ist ein Teil einer Revolverkanone dargestellt. Die Revolverkanone weist einen nicht näher dargestellten Gasantrieb auf, der zum Antrieb eines Steuerschiebers 1 genutzt wird. Der Steuerschieber 1 wird durch den Gasantrieb linear verschoben und wirkt über eine nicht näher dargestellte Steuerkurve mit einer Revolvertrommel 2 zusammen. Die Revolvertrommel 2 weist mehrere Patronenlager 3, 4, 5, 6 auf. In der dargestellten Ausgestaltung sind vier Patronenlager 3, 4, 5, 6 bzw. vier Kammern vorhanden. Es ist jedoch denkbar, dass die Revolverkanone mehr oder weniger als vier Patronenlager aufweist. Die nicht näher bezeichnete Steuerkurve wirkt dabei über den Umfang der Revolvertrommel 2 mit der Revolvertrommel 2 zusammen, wodurch die Revolvertrommel 2 jeweils um eine Winkelposition weitergedreht wird. Bei einer Revolvertrommel 2 mit vier Kammern wird die Revolvertrommel 2 jeweils um 90° weitergedreht. In 1 ist ferner eine Patrone 7 im teilweise eingeschobenen Zustand dargestellt. Diese Patrone ist in der 12-Uhr-Position angeordnet. Wenn die Revolvertrommel 2 in jedem Takt um 90° gedreht wird, wird die Patrone 7 sukzessive weiter eingeschoben, bis sie die untere, d.h. 6-Uhr-Schussposition erreicht. Die Patrone 7 wird dabei über eine Munitionszuführung 8 zugeführt und liegt dabei auf einem Sternrad 9 auf. Das Sternrad 9 wird über einen Wellenstumpf 10 von der Revolvertrommel 2 angetrieben. Das Sternrad 9 ist drehfest mit der Revolvertrommel 2 verbunden.
Diese Anordnung ist nun derart ausgebildet, dass die Munitionszuführung 8 der Waffe während eines Feuerstoßes gestoppt werden kann. Während des Feuerstoßes werden dabei vorzugsweise mehrere Schuss abgegeben und entsprechend mehrere Patronen zugeführt, bis die Kupplung 11 geöffnet wird. Es ist denkbar, dass während des Feuerstoßes lediglich eine Patrone zugeführt wird und danach die Kupplung 11 bereits geöffnet wird. Hierfür wird der Antrieb der Munitionszuführung 8 über eine Kupplung 11 unterbrochen. Die Kupplung 11 ist hier zwischen dem Sternrad 9 und der Munitionszuführung 8 angeordnet. Die Kupplung 11 weist ein Kupplungsrad 12 auf. Das Kupplungsrad 12 ist drehfest mit einem Zuführgetriebe 13 der Munitionszufuhr 8 gekoppelt. Ferner weist die Kupplung 11 ein Innenteil 14 auf, dass in das Kupplungsrad 12 eingreift. Im Folgenden darf auf die 3 bis 8 näher eingegangen werden. Die Revolvertrommel 2, das Sternrad 9 und das Innenteil 14 bilden eine Antriebseite. Das Kupplungsrad 12 ist der Abtriebsseite der Kupplung 11 zugeordnet. Die Kupplung 11 ist mittels eines Motors, insbesondere eines Elektromotors 15 betätigbar. Mittels des Elektromotors 15 ist ein Hebelarm 16 verschwenkbar, der ein Lösen und ein Einkuppeln der Kupplung 11 bewirkt.
Dies darf nun anhand der 6, 7 und 8 näher erläutert werden. Das Kupplungsrad 12 ist auf die Hohlwelle 17 aufgesteckt, wobei ebenfalls das Innenteil 14 auf diese Hohlwelle 17 aufgesteckt ist. Die Hohlwelle 17 ist drehfest mit der Revolvertrommel 2 über das Sternrad 9 verbunden und weist dabei an dem entsprechenden Wellenende eine Außenverzahnung 18 auf. Das Innenteil 14 weist nun hier umfänglich beabstandete Kupplungskeile 19 auf, die radial verschieblich angeordnet sind. Die Kupplungskeile 19 durchgreifen nicht näher bezeichnete Öffnungen im Außenumfang der Hohlwelle 17 und schaffen so eine drehfeste Verbindung zwischen dem Innenteil 14 und der Hohlwelle 17. Die Kupplungskeile 19 können auch als Sperrglieder oder als Sperrsteine bezeichnet werden. Hier sind umfänglich beabstandet vier Kupplungskeile 19 vorgesehen, es können in anderer Ausgestaltung jedoch auch mehr oder weniger Kupplungskeile 19 umfänglich beabstandet angeordnet sein. In der Hohlwelle 17 ist nun ein Stößel 20 verschiebbar angeordnet. Der Stößel 20 ist dabei mit einer nicht näher bezeichneten Feder derart vorgespannt, dass die Kupplungskeile 19 durch den nicht näher bezeichneten Kopf des Stößels 20 nach außen gedrängt werden, wodurch die Kupplungskeile 19 in eine Innenverzahnung des Kupplungsrades 12 eingreifen. Der Hebelarm 16 betätigt dabei den Stößel 20 und bewirkt eine Linearverschiebung des Stößels 20, so dass der Stößel 20 mit seinem entsprechenden Kopf zurückgezogen werden kann und die Kupplungskeile 19 nach radial innen gedrängt werden können, so dass die Kupplung 11 geöffnet wird, wie es in 8 dargestellt ist.
In 9 und 10 sind nun zwei Sensoren 21, 22 dargestellt. Diese Kupplungs-Sensoren 21, 22 sind als optische Sensoren 21, 22 ausgebildet. Diese Sensoren 21, 22 überwachen die Position des freien Endes des Stößels 20. Wenn die Sensoren 21, 22 die Welle nicht sehen (vgl. 9) so ist der Stößel 20 derart eingerückt, dass die Kupplungskeile 19 die Verbindung zwischen dem Innenteil 14 und dem Kupplungsrad 12 sperren. Die Kupplung 11 ist damit eingelegt. In der in 10 dargestellten Ausgestaltung sehen die Sensoren 21, 22 das freie Ende des Stößels 20, wobei nun der Stößel 20 derart zurückgezogen ist, dass die Kupplungskeile 19 nach innen zurückgedrängt werden können, so dass die Kupplung 11 gelöst ist.
Im Folgenden darf auf die 4, 5 und 11 näher eingegangen werden. Das Kupplungsrad 12 ist mittels eines Sperrhebels 23 blockierbar. Der Sperrhebel 23 kann auch als Block-Feed-Hebel bezeichnet werden. Der Sperrhebel 23 hält das Kupplungsrad 12 bei geöffneter Kupplung 11 in Position. Dadurch ist später ein sauberes Einkuppeln wieder möglich. Der Sperrhebel 23 wird insbesondere von einem Magneten 25 betätigt und rastet in eine Einkerbung 24 am Umfang ein. In den 3, 4 und 5 ist der entsprechende Magnet 25 stark schematisch dargestellt. Der Sperrhebel 23 weist eine Rastnase 26 auf, die in die Einkerbung 24 eingreifen kann.
In 11 wird die Form der Einkerbung 24 und die Rastnase 26 näher dargestellt. Gut zu erkennen ist, dass die Rastnase 26 sich nicht rein in radialer Richtung eines Kupplungsrades 12 erstreckt und dass die Einkerbung 24 ebenfalls nicht rein radial verlaufende Wandbereiche 27, 28 aufweist. Die Rastnase 26 erstreckt sich spitzwinklig zur Radialrichtung, relativ zur Drehachse des Kupplungsrades 12 gesehen. Die Rastnase 26 und zumindest einer der Wandbereiche 27 können sich insbesondere in einem Winkel von ca. 10° geneigt zur Radialrichtung erstrecken. Der andere Wandbereich 28 kann um einen anderen Winkel bspw. 3° zur Radialen geneigt sein odersich in Radialrichtung erstrecken. Die Einkerbung 24 ist asymmetrisch zur Einkerbung 24 ausgebildet. Wenn die Rastnase 26 in die Einkerbung 24 eingreift, so liegt die Rastnase 26 insbesondere an dem Wandbereich 27 an. Die Stellung des Sperrhebels 23 ist mittels eines Sensors 29 erfassbar. Der Einrast-Status wird mittels des Sensors 29 überwacht.
Im Folgenden darf nun das Verfahren anhand des Diagramms in 12 näher erläutert werden. Das Diagramm zeigt die Position des Steuerschiebers 1 in Forms eines Schieberweges 30, der über der Zeit t aufgetragen ist. Wie bereits erwähnt, wird die Revolvertrommel 2 in Abhängigkeit der Position des Steuerschiebers 1 bewegt. Zwischen den Zeitpunkten 31 („Beginn der Blockierzeit“), 32 („Ende der Blockierzeit“) wird die Revolvertrommel 2 gestoppt. Dies wird als Blockierzeit bezeichnet. Der Zeitpunkt 31 bezeichnet den Beginn der Blockierzeit und der Zeitpunkt 32 bezeichnet das Ende der Blockierzeit. Während des Feuerstoßes rotiert die Revolvertrommel 2 nicht mit konstanter Geschwindigkeit, vielmehr wird die Revolvertrommel 2 in jedem Schritt für die Blockierzeit gestoppt und anschließend wieder beschleunigt. Die Blockierzeit der Revolvertrommel 2 liegt beispielsweise bei ca. 18 bis 19 ms, wenn die Waffe mit einer Kadenz von 1000 Schuss pro Minute betrieben wird. Um nun die Munitionszuführung 8 mittels der Kupplung 11 abzukoppeln, muss die Kupplung 11 innerhalb der Blockierzeit, d.h. zwischen den Zeitpunkten 31 und 32 geöffnet werden. Wenn die Kupplung 11 nicht innerhalb der Blockierzeit geöffnet wird, so besteht die Gefahr, dass die Antriebselemente mechanisch gegeneinander verspannt werden und so die Lösekraft der Kupplung 11 zu hoch wird und die Gefahr einer Beschädigung der Waffe droht. Es muss ferner verhindert werden, dass die kinetische Energie der Munitionszuführung 8 nicht dazu führt, dass die Waffe weiter im Zyklus bewegt wird und weiter Munition zugeführt wird. Es ist also notwendig, dass das Auskuppeln der Kupplung 11 und das Einrasten des Sperrhebels 23 innerhalb des kurzen Zeitfensters der Blockierzeit erfolgt.
Die genaue Position des Schiebers, d.h. der Schieberweg 30 ist unbekannt und wird durch zwei Sensoren näherungsweise erfasst. Es ist dabei ein vorderer Sensor und ein hinterer Sensor vorhanden. Der vordere Sensor überwacht, ob der Steuerschieber 1 sich an einem vorderen Bereich, d.h. in der Nähe des Verschlusses bzw. des Waffenrohrs befindet. Der hintere Sensor überwacht, ob sich der Steuerschieber in einem hinteren Bereich befindet. Das Signal des vorderen Sensors ist in 12 als SV (Schieber vorne) bezeichnet. Das Signal des hinteren Sensors ist als SH (Schieber hinten) bezeichnet. Die beiden Signale SV und SH sind Stufensignale. Wenn beide Signale SV und SH gleich eins sind, so befindet sich der Steuerschieber 1 in einer vorderen Stellung und damit innerhalb der Blockierzeit. Wenn beide Signale gleich null sind, so befindet sich der Steuerschieber 1 in einer hinteren Position. In den Zeitpunkten 33, 34 ändern sich die Signale SV und SH, was gut an den entsprechenden Flanken zu sehen ist. Die Zeitdifferenz zwischen den Zeitpunkten 33 und 34 ist ein gutes Maß, um die Kadenz der Waffe für den nächsten Einzelschuss abzuschätzen. Dadurch dass hier zwei Sensoren eingesetzt werden, ist die Abschätzung der Kadenz der Waffe für den nächsten Einzelschuss verbessert, was die Prognose der nächsten Blockierzeit verbessert. Hierdurch ist die Gefahr der Beschädigung der Waffe durch eine falsche Berechnung der Blockierzeit vermindert. Die Nutzung nur eines der Signale SV oder SH zur Berechnung der Kadenz ist allerdings nicht zielführend, da die Kadenz der gasangetriebenen Waffe von Schuss zu Schuss variiert, so dass die Zeitdauer bis zum Abfallen des Signals SV nicht ausreichend genau vorhergesagt werden kann.
Die Schaltzeit des Kupplungsmotors 15 liegt bei ca. 30 ms, was länger als die Blockierzeit von ca. 18 ms ist. Der Kupplungsmotor 15 muss daher weit vor dem Start der Blockierzeit geschaltet werden. Die Zeitdauer 35 zwischen den Flanken, zu den Zeitpunkten 33 und 34 ist hier durch eine geschweifte Klammer gekennzeichnet. Diese Zeitdauer 35 wird mit einem zuvor ermittelten und hinterlegten Faktor multipliziert, welche das Timersignal für den Schaltvorgang der Kupplung so ausreichend früh im Zyklus liefert, dass mit einer Schaltzeit von ca. 30 ms die Kupplung sicher innerhalb der Blockierzeit der Trommel bevorzugt im ersten Drittel der Blockierzeit öffnet. Der Zeitpunkt zur Betätigung der Kupplung ist hier mit dem Bezugszeichen 36 angedeutet. Die Zeitspanne zwischen den Zeitpunkten 34 und 36 ist linear proportional zu der Zeitspanne 35.
Somit wird eine Kadenzprognose laufend während des Feuerstoßes berechnet, wobei vor dem Ende des Feuerstoßes eine Zeitspanne zur Betätigung eines Kupplungsmotors 15 berechnet wird, wobei diese Zeitspanne von der Kadenzprognose abhängig ist. Es werden rechtzeitig vor der Blockierzeit ein Einschaltsignal für den Sperrhebel 23 und ein Auskuppelsignal für die Kupplung 11 ausgegeben, um rechtzeitig innerhalb der Blockierzeit die Kupplung 11 lösen zu können.
Ferner ist der Sperrhebel 23 anzusteuern. Dies erfolgt mittels eines Startsignals ausgehend vom Zeitpunkt 33. Die Schaltzeit des Magneten liegt bei ca. 10 ms. Zum Zeitpunkt 37 ist dies abgeschlossen. Hierauf folgt die Schaltungsdauer, die beispielsweise bei 37 ms liegen kann. Zum Zeitpunkt 38 liegt der Sperrhebel 23 mit der Rastnase 26 am Umfang des Kupplungsrades 12 an und zum Zeitpunkt 39 ist der Sperrhebel 23 eingerastet. Der Zeitpunkt 39 entspricht dem Beginn 31 der Blockierzeit.
Wie in 9 und 10 dargestellt, sind nun zwei Sensoren 21 und 22 vorgesehen, die die Stellung des Stößels 20 überwachen. Der Sensor 21 erfasst den Stößel 20 zuerst und der zweite Sensor 22 erfasst den Stößel zum Zeitpunkt 41. Zum Zeitpunkt 41 ist die Kupplung vollständig geöffnet. Wenn zum Zeitpunkt 40 der erste Sensor 21 kein Signal liefert, so wird sicherheitshalber der Magnet 25 abgeschaltet, so dass der Sperrhebel 23 gelöst wird und innerhalb der Blockierzeit die Rastverbindung zwischen dem Kupplungsrad 12 und dem Sperrhebel 23 aufgehoben wird.
Bezugszeichenliste

1: Steuerschieber
2: Revolvertrommel
3: Patronenlager
4: Patronenlager
5: Patronenlager
6: Patronenlager
7: Patrone
8: Munitionszufuhr
9: Sternrad
10: Wellenstumpf
11: Kupplung
12: Kupplungsrad
13: Zuführgetriebe
14: Innenteil
15: Kupplungsmotor / Elektromotor
16: Hebelarm
17: Hohlwelle
18: Außenverzahnung
19: Kupplungskeil
20: Stößel
21: Sensor (Kupplung)
22: Sensor (Kupplung)
23: Sperrhebel
24: Einkerbung
25: Magnet
26: Rastnase
27: Wandbereich
28: Wandbereich
29: Sensor (Sperrhebel)
30: Schieberweg
31: Beginn der Blockierzeit
32: Ende der Blockierzeit
33: Zeitpunkt: Flankenabfall des Sensors vorne
34: Zeitpunkt: Flankenabfall des Sensors hinten
35: Zeitspanne zwischen den Flankenabfällen
36: Zeitpunkt: Beginn der Schaltungsdauer des Kupplungsmotors
37: Zeitpunkt: Beginn der Schaltungsdauer des Sperrhebels
38: Zeitpunkt: Sperrhebel liegt am Kupplungsrad an
39: Sperrhebel rastet am Kupplungsrad ein, d.h. die Blockierzeit beginnt
40: Zeitpunkt: erster Kupplungssensor liefert Signal
41: Zeitpunkt: zweiter Kupplungssensor liefert Signal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011017117 A1 [0004]

Claims

Revolverkanone mit einem Steuerschieber (1), mit einer Revolvertrommel (2) und mit einer Munitionszuführung (8), wobei die Munitionszuführung (8) mittels einer Kupplung (11) funktional wirksam von der Revolvertrommel (2) abkoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Munitionszuführung (8) mittels der Kupplung (11) funktional wirksam während eines Feuerstoßes von der Revolvertrommel (2) abkoppelbar ist, wobei die Munitionszuführung (8) mittels eines Sperrhebels (23) blockierbar ist, wobei eine Stellung des Steuerschiebers (1) mittels mindestens eines Sensors erfassbar ist, wobei aufgrund mindestens eines Signals des mindestens einen Sensors eine Kadenz der Revolverkanone bestimmbar ist, wobei die Kupplung (11) und/oder der Sperrhebel (23) in Abhängigkeit der Kadenz und/oder in Abhängigkeit der Signale des mindestens einen Sensors schaltbar sind.
Revolverkanone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Sensoren zur Erfassung der Stellung des Steuerschiebers (1) vorhanden sind, wobei mittels eines vorderen Sensors ein Signal (SV) und eines hinteren Sensors ein weiteres Signal (SH) bestimmbar ist, wobei in Abhängigkeit dieser Signale (SV, SH) die Kadenz der Revolverkanone bestimmbar ist.
Revolverkanone nach einem Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (11) ein Kupplungsrad (12) und ein Innenteil (14) aufweist, wobei das Kupplungsrad (12) und das Innenteil (14) über Kupplungskeile (19) miteinander drehfest verbindbar sind, wobei mittels eines verschiebbaren Stößels (20) die Kupplungskeile nach radial außen drängbar sind zum drehfesten Verbinden des Kupplungsrades (12) und des Innenteils (14).
Revolverkanone nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellung der Kupplung (11) mittels mindestens eines Sensors (21, 22) erfasst wird.
Revolverkanone nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Sensoren (21, 22) zur Erfassung der Stellung der Kupplung (11) vorhanden sind.
Revolverkanone nach einem Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsrad (12) durch den Sperrhebel (23) blockierbar ist.
Revolverkanone nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsrad (12) umfänglich beabstandete Einkerbungen (24) aufweist, wobei der Sperrhebel (23) mit einer Rastnase (26) in eine der Einkerbungen (24) in einer Sperrstellung eingreift.
Revolverkanone nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkerbung Wandbereiche (27, 28) aufweist und die Rastnase (26) und/oder die Wandbereiche (27, 28) in einem Winkel schräg zur Radialrichtung geneigt angeordnet sind.
Revolverkanone nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrhebel (23) mittels einer Stromregelung regelbar ist.
Verfahren zum Betrieb einer Revolverkanone nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Signal des mindestens eines Sensors zur Erfassung des Steuerschiebers (1) erfasst wird, wobei eine Kadenzprognose laufend während des Feuerstoßes berechnet wird, wobei vor dem Ende des Feuerstoßes eine Zeitspanne zur Betätigung eines Kupplungsmotors (15) berechnet wird, wobei diese Zeitspanne von der Kadenzprognose abhängig ist, wobei ein Einschaltsignal für den Sperrhebel (23) und ein Auskuppelsignal ausgegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Auskuppelsignal und das Einschaltsignal vor einem Beginn einer Blockierzeit, nämlich vor einem Stillstand der Revolvertrommel (2) ausgegeben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn während der Blockierzeit die Kupplung (11) nicht gelöst worden ist, der Sperrhebel (23) wieder gelöst wird.