DE1938359B2

DE1938359B2 - Vorrichtung zum einseitigen antrieb eines wurfi oder stellorgans mit hoher beschleunigung

Info

Publication number: DE1938359B2
Application number: DE19691938359
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl Ing 6308 Butzbacn Voigt
Original assignee: Faun Werke Kommunalfahrzeuge und Lastkraftwagen Karl Schmidt, 8500 Nurn berg
Priority date: 1969-07-29
Filing date: 1969-07-29
Publication date: 1972-12-07
Also published as: DE1938359A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum einseitigen Antrieb eines Wurf- oder Stellorgans mit hoher Beschleunigung, bestehend aus einem Zylinder und einem in diesem geführten hohlen Kolben, wobei. Kolben und Zylinder in ihrer Ruhelage mittels einer Sperre miteinander verriegelbar und nach deren Lösen unter der Wirkung eines vorgespannten Kraftspeicher relativ zueinander verschiebbar sind.

Aus der deutschen Patentschrift 889 639 ist eine derartige, als Druckluftantrieb für elektrische. Schalter dienende Vorrichtung bekannt. Hierbei ist zwischen Kolben und Zylinder eine Schraubenfeder angeordnet, die einerseits gegen einen Rand des Zylinders und andererseits gegen den Kolbenboden anliegt Der zwischen Zylinderboden und Kolbenboden befindliche Raum ist an eine Druckluftquelle angeschlossen, so daß durch Füllen dieses Raumes mit Druckluft der Kolben gegen die Kraft der Schraubenfeder unter gleichzeitigem Verspannen dieser Feder in seine Ausgangslage verschoben und dort mit dem Zylinder verriegelt werden kann. Nach Lösen der Verriegelung wird der Kolben durch die Kraft der vorgespannten Schraubenfeder in den Zylinder hineingetrieben, wobei er gleichzeitig einen elektrischen Schalter schlagartig ausschaltet Diese Vorrichtung ist zur Erzeugung einer geringen Schubleistung geeignet.

Aus der USA.-Patentschrift2933068 ist ein pneumatischer Schwingantrieb bekannt, bei dem ein Kolben in einem Zylinder geführt und mit diesem verriegelbar ist. Um den Zylinder herum ist ein Druckluftspeicherraum angeordnet, aus dem im Augenblick der Entriegelung des Kolbens Druckgas durch kleine öffnungen in den Zylinderraum strömt und den Kolben vorwärtstreibt. Diese bekannte Vorrichtung ist zum einen gewichtsaufwendig und zum andeien ist die Schubleistung begrenzt, da eine beträchtliche Drosselung beim Überströmen vom Speicherraum zum Kolben eintritt.

Aus der USA.-Patentschrift 3 452 647 ist schließlich eine Teleskopanordnur.g mit mehreren, ineinandergeführten Zylindern und einem Kolben bekannt, bei der der Raum zwischen Kolben und Zylinder nicht als Druckluftspeicher dient.

In vielen Anwendungsfällen, insbesondere zum Werfen bzw. Katapultieren von Gegenständen, wie Geschossen oder Minen aus Unterwassertorpedorohren sind hohe Anfangsgeschwindigkeiten durch entsprechend hohe Beschleunigungen zu erzeugen. Wegen der oberen Grenze der mechanischen Belastbarkeit dieser Gegenstände ist die maximale Schubkraft begrenzt. Andererseits ist beispielsweise aus hydrodynamischen Gründen beim Ausstoßen von Minen aus U-Booien ein längerer Beschle migungsweg erwünscht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die bei geringstmöglichem Gewicht eine hohe Schubleistung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der durch den an einem Ende geschlossenen Kolben und durch den am anderen Ende geschlossenen Zylinder gebildete Raum als Speicherraum für ein Druckgas dient.

Hierdurch wird erreicht, daß mit gleichem Raum- und Gewichtsautwand höhere Schubleistungen erzielt werden können. Weiterhin kann nach finem Ausschub der Zylinder bzw. der Kolben ohne Aufbringung einer nennenswerten Kraft zurückgeführt werden und eine gegenseitige Verriegelung in der Ruhelage herbeigeführt werden. Weiterhin entfällt ein Leistungsverlust durch Strömungsverluste im Augenblick des Ausschubes, da das die Schubleistung bewirkende Druckluftvolumen bereits vor dem Ausschub unmittelbar im Bereich des Zylinders bzw. Kolbens ist. Die Schubarbeit ist vom Volumen des Speicherraums, dem Druck der Druckluft und vom Expansionsverhältnis abhängig. Die Expansion der gespeicherten Druckluft wird im wesentlichen adiabatisch erfolgen.

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Entweder kann der Kolben ortsfest und der Zylinder verschiebbar oder der Zylinder ortsfest und der Kolben verschiebbar ausgebildet sein.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Sperre von in korrespondierende Aussparungen am Kolben und am Zylinder eingreifenden Kugeln gebildet, die durch einen mit einer Feder belasteten Hilfskolben in der Sperrlage gehalten und bei Druck-Beaufschlagung des HUfskolbens entgegen der Federbelastung freigegeben werden. Hierbei kann es von Vorteil sein, wenn der Hilfskolben durch eine besondere Steuerleitung einseitig mit Druckluft teaufscblagbar ist. Alternativ ist es auch von Vorteil, wenn der Hilfskolben beidseitig mit dem im Speicherraum herrschenden Luftdruck beaufschlagbar ist, wobei die Drudduftbeaufschlagung auf der dem Speicherraum abgewandten Seite über einen engen Veibindungskanal erfolgt und der Druck auf dieser Seite über eine Steuerleitung schlagartig abbaubar ist.

Eine einfache Rückführung in die Ruhelage ist möglich, wenn je eine ringförmige Führungswulst an einem Ende des ortsfesten Zylinders und am anderen Ende des beweglichen Kolbens einen Ringraum zwischen Zylinder und Kolben begrenzen, der zur Rückführung des Kolbens in den Zylinder mit Druckluft über eine am vorderen Ende acz Ringraums anschließbare Leitung beaufschlagbar ist.

Nach"olgend wird die Erfindung an Hand von zwei Ausführungsbeispielen erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung mit verschiebbarem Zylinder und

Fig. 2 eine Vorrichtung mit verschiebbarem Kolben.

Bei der Vorrichtung nach F i g. 1 ist ein rohrförmiger Kolben 1 am rückwärtigen Ende geschlossen und mit einem durchbohrten Fortsatz la für den Anschluß einer Fülleitung versehen. Über dem Fortsatz 1 α ist ein Topf 1 b befestigt, mit dem der KoI-ben 1 an einem geeigneten Halterungsteil 2 α angebracht werden kann.

Auf den rohrförmigen Kolben 1 ist ein Zylinder 3 aufgeschoben, der am vorderen Ende geschlossen ist, und mit eine.· rückwärtigen Verlängerung 3 α über den Topf 1 b greift. Der Abdichtung zwischen Kolben 1 und Zylinder 3 dienen Dichtringe 4 α und 4 b. Der auf diese Weise druckdicht abgeschlossene Innenraum, stellt das Speichervolumen nach dem Grundgedanken der Erfindung dar, das über eine bei 8 a anzuschließende Verbindungsleitung zu einer Druckluftquelle (nicht dargestellt) mit Druckluft Än/lgefüllt werden kann.

kl Zur Verriegelung des Zylinders 3 am ortsfesten /Kolben 1 ist eine Kugelsperre vorgesehen, die wie folgt beschaffen ist. In korrespondierende Aussparungen des Zylinders 3 und des Topfes 1 b greifen Kugeln 5 ein, solange ein Hilfskolben 6, der zwischen dem Fortsatz 1 α und dem Topf 1 b spielt, durch eine Druckfeder 7 in seiner linken Endlage gehalten wird. Der Hilfskolben 6 ist gegen die Wirkung der Feder 7 mit Druckluft aus einer bei 8fe anzuschließenden beaufscblagbar, um ihn in seine rechte SSbTot bringen und damit die Sperre zu losen. SSem Fall können die KugelnS nach innen aiK-weicSn, Während der Zylinder 3 durch die Drucktaft ta Speichervolumen nach vom gesctaellt wird Hierbei kann er in einem Halterungsteil 2 b geführt

Im gleichen Augenblick schiebt sich eine Sicherungshülse 9 a unter der Wirkung einer Druckfeder 9 b nach vorn über die Kugeln 5, um ein Herausfallen derselben zu verhindern. Der Hub der Sicherungshülse 9 a ist durch eine Manschette begrenzt.

Bei der Vorrichtung nach Fig.2 ist der Zylinder 13 hinten durch eine Buchse 13 α und einen Stopfen 13 b verschlossen und mittels Flanschen 13 c und 13 d an seinem vorderen und hinteren Ende an geeigneten Halterungssk-üen 12 a und Hb zu befestigen. Der rohrförmige Ko/oen 11, der mittels Dichtringen 14 a, 14 b im Zylinder 13 geführt ist, ist vom geschlossen und greift mit dem offrnen hinteren Ende über die Buchse 13 α, an der er durch Kugeln 15 verriegelbar ist. Die Kugeln 15 werden in korrespondierenden Aussparungen von Kolben und Buchse gehalten, wenn ein in der Buchse spielender Hilfskolben 16 duich eine Feder 17 Li die linke Endlage gedrückt wird.

Der Hilfskolben 16 bildet zugleich den hinteren Abschluß des Speichervolumens im Innenraum deb Kolbens 11, der über eine öffnung 11 α aus der bei 18 a anzuschließenden Verbindun^sleitung zur Druckquelle (nicht dargestellt) mit Druckluft gefüll' werden kann. Dabei wird zugleich über einen engen Kanal 11 b der Raum hinter dem Hilfskolben 16 unter den gleichen Druck gesetzi. Solange somit der Speicherdruck beiderseits des Hilfskolbens 16 herrscht, wird dieser durch die Feder 17 nach links gedrückt gehalten. Wird dann der Raum hinter dem H^:'.fsko!ben 16 über eine bei 18 b angeschlossene Steuerleitung schlagartig entlüftet, so wird durch den im Kolben 11 herrschenden Speicherdruck, der infolge der Enge des Kanals 11 b durch den Entlüftungsvorgang nicht beeinträchtigt wird, der Hilfskolben 16 nach rechts gedrückt, so daß die Kugeln 15 in eine äußere Ringnut 15 a des Hilfskolbens ausweichen können und der rohrförmige Kolben 11 vorgeschnellt vf'ita.

Zugleicn wird eine Sicherungshülse 19 α durch die Feder 19 b nach vorn verschoben, so daß der Austritt der Kugein 15 verhindert wird. Hierbei wird de; Hub der Sicherungshülse 19 α durch Kugeln 20 begrenzt, die in eine innere Längsnut 20 α der Sicherungshülse eingreifen.

Zar Rückstellung des Kolbens in seine Ausgangslage kann über eine am vorderen Ende des Zylinders bei 21 angeschlossene Leitung ein Ringraum zwischen Zylinder 13 und Kolben 11 mit Druckluft beaufschlagt werden. Diese Druckluft kommt zwischen je einer Führungswulst 23 bzw. 24 am hinteren Ende, des Kolbens 11 und am vorderen Ende des Zylinders 13 zur Wirkung, durch welche der Ringraum 22 beiderseits begrenzt wird.

Hierzu 1 Blati Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum einseitigen Antrieb eines Wurf- oder Stellorgans mit hoher Beschleunigung, bestehend aus einem Zylinder und einem in diesem geführten hohlen Kolben, wobei Kolben und Zylinder in ihrei Ruhelage mittels einer Sperre miteinander verriegelbar und nach deren Lösen unter der Wirkung eines vorgespannten Kraftspeichers relativ zueinander verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den an einem Ende geschlossenen Kolben (i, 11) und durch den am anderen Ende geschlossenen Zylinder (3,13) gebildete Raum als Speicherraum für ein Druckgas dient

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Sperre von in korrespondierende Aussparungen am Kolben (1,11) und am Zylinder (3,13) ao eingreifenden Kugeln (5,15) gebildet wird, die durch einen mit einer Feder (7, 17) belasteten Hilfskolben (6,16) in der Sperrlage gehalten und bei Druckbeaufschlagung des Hilfskolbens entgegen der Federbelastung freigegeben werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der Hilfskolben (6) durch eine besondere Steuerleitung (bei 8 b) einseitig mi* Druckluft beaufschlagbar ist.

4. Vorrichtung nach Anapruc"i2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskolben (16) beidseitig mit dem im Speicherraum herrschenden LuftrinifjfhPiMifrdiitigung auf der dem Speicherraum

■""'*/ibgewandten Seite über einen engen Verbin- b5 uiVs^dungskanal (lift) erfolgt und der Druck auf dieser Seite über eine Steuerleitung (bei 18 b) schlagartig abbaubar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dac.urch gekennzeichnet, daß je eine ringförmige Führungswulst (23,24) am einen Ende des ortsfesten Zylinders (13) und am anderen Ende des beweglichen Kolbens (11) einen Ringraum (22) zwischen Zylinder und Kolben begrenzen, der zur Rückführung des Kolbens in den Zylinder mit Druckluft über eine am vorderen Ende des Ringraums anzuschließbare Leitung (bei 21) beaufschlagbar ist.