DE2139418C3 - Schaltungsanordnung zur Steuerung der Einschaltdauer eines Maschinenkanonen-Abfeuerungsmagneten - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Steuerung der Einschaltdauer eines Maschinenkanonen-Abfeuerungsmagnets, bei der ein im Stromkreis der Magneterregerspule des Abfeuerungsmagnets liegender Schalter durch Betätigen der Abfeuerungstaste geschlossen wird und nach erfolgter Verschlußfreigabe unabhängig von der Betätigungsdauer der Abfeuerungstaste wieder, geöffnet wird.

Maschinenkanonen können üblicherweise entweder mit einer vorgebbaren Schußfolgefrequenz (gewöhnlich als »Kadenz« bezeichnet) betrieben werden oder Einzelschüsse abgeben. Zur Betätigung des Abzugsmechanismus ist bei modernen Maschinenkanonen ein Abfeuerungsmagnet vorgesehen, der bei Einzelschüssen nur einen einzelnen Stromimpuls erhält.

Der Beginn dieses Stromimpulses wird durch Betätigen einer Abfeuerungstaste festgelegt, die dem Stromkreis eines Schützes, Relais, Halbleiterschalters od. dgl. steuert, welche Schalter im Stromkreis des Magnets liegen. Bei Einzelschüssen oder auch bei Dauerfeuer mit niedriger Kadenz als der natürlichen, durch die Trägheit des Verschlusses festgelegten Kadenz (maximale Schußfolge) ist es erforderlich, den Stromimpuls des Magnets nach einer bestimmten Dauer zu beenden. Dauert der Stromimpuls zu lange, so wird ein zweiter Schuß abgegeben; wird dagegen der Strom des Magnets zu früh abgeschaltet, so reicht gegebenenfalls die Auslösekraft nicht aus, um den Verschlußmechanismus zu betätigen.

τ— ·. j:_ α kschsltun" des Magnets sind zwei<*nindsätzlich unterschiedliche Einrichtungen gebräuchlich: . .

Bei der einen Einrichtung ist ein Endschalter vorgesehen, der mit dem Abfeuerungsmagnet in Wirkverbindung steht und so einjustiert wird, daß unter Berücksichtigung eines notwendigen Uberhubes der Anker des Magnets auf jeden Fall den erforderlichen Hub zurücklegt.

Bei der zweiten Einrichtung ist ein Zeifghed vorgesehen, das den Magnet eine vorgegebene Zeitdauer nach der Betätigung der Auslösertaste abschaltet.

Nun kann man zwar annehmen, daß die Kraft-Weg-Kennlinie der in der Serie hergestellten Abfeuerungsmagnete nur innerhalb zulässiger Grenzen variiert. Dies gilt jedoch nicht für die Kraft-Weg-Kennlinie von Maschinenkanonen der entsprechenden Serie; die Abzugskraft kann innerhalb verhältnismäßig weiter Grenzen von Exemplar zu Exemplar schwanken. Die als vergleichsweise konstant anzusehender Beschleunigungskräfte, die von dem Abfeuerungsmagnet aufgebracht werden, können also einmal zu groß sein, so daß manchmal oder immer ein zweiter Schuß auf den eigentlichen beabsichtigten einzigen Schuß folgt, oder aber unzureichend sein für die Abfeuerung bei einer anderen Kanone derselben Serie.

Aus diesen Erfahrungen folgt die Notwendigkeit, daß bei den bekannten obenerwähnten Einrichtungen zusätzlicher Aufwand getrieben werden muß, um den Abschaltzeitpunkt individuell einzustellen.

Im Falle der Ausführung mit einem Endschalter bedeutet das einen mühevollen und unsicheren Justierarbeitsgang, der auch bei der Ausführungsform mit elektronischem Zeitglied nicht vermeidbar ist; allerdings hat die letztere Lösung gegenüber dem Endschalter den Vorteil, weniger verschleißanfällig zu sein und keinen zusätzlichen Sicherheitsschalter zu erfordern. Wenn sich die erforderliche Abzugskraft im Laufe der Zeit infolge Verschleiß der Ve.rschlußteile ändert, versagen beide bekannten Einrichtungen, sofern nicht eine neue Justage vorgesehen wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur Steuerung der Einschaltdauer eines Maschinenkanonen-Abfeuerungsmagnets zu schaffen, die die Abschaltung des Magnets in Abhängigkeit von der bei der betreffenden Kanone in deren augenblicklichem Zustand erforderlichen Abzugskraft bewirkt, ohne daß individuelle Justierarbeitsgänge erforderlich werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Meßglied zur Erfassung des abzugskraftabhängigen Stromzeitverlaufs der Magneterregerspule und durch ein Schalterglied, das ein öffnen des Schalters bei Erreichen eines vorgegebenen Erregerspulenstromwertes bewirkt.

Diese Lösung beruht auf der Erkenntnis, daß die zeitliche Abhängigkeit des Magneterregerspulen-Stromverlaufs beeinflußt wird von der erforderlichen Abzugskraft, wenngleich sie selbstverständlich im wesentlichen einer zusammengesetzten e-Funktion folgt, deren Zeitkonstante von den elektrischen Daten des Magnets (Erregerspulenwiderstand und -induktivität) abhängig ist. Es hat sich jedoch gezeigt,

daß die Gesamtkonstante mit zunehmender Abzugskraft, d. h. mit zunehmender mechanischer Belastung des Magnets, etwas zunimmt, so daß der Erregerspulenstrom später seinen Endwert erreicht.

Gibt man also eine gewisse Höhe des Stromes vor, bei der der Magnet abschaltet, so ist die aufgebrachte elektrische (und damit auch mechanische) Energie um so größer, je größer die verlangte Abzugskraft ist, weil eben dieser Stromwert später erreicht wird. Damit ergibt sich die gewünschte Abhängigkeit der Einschaltdauer von der erforderlichen Abzugskraft, und man kann die Schaltung so auslegen, daß diese Abhängigkeit einem bestimmten Verlauf folgt, also im einfachsten Falle linear ist.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Erfassung des Kraft-Weg-Verlaufs des Kanonenverschlusses über den Verlauf des Einschaltstromes des Magnets selbst bietet nicht nur schaltungstechnisch den Vorteil besonderer Einfachheit, sondern ist auch meßtechnisch viel leichter zu erfassen als etwa der zeitabhängige Weg eines Verschlußteils; man kann sogar behaupten, daß der letztgenannte Weg, der sich ja eigentlich anbieten würde, mit den derzeit erhältlichen Wandlern kaum zu realisieren wäre.

Demgegenüber läßt sich das Meßglied einfach als ohmscher Widerstand im Erregerspulenstromkreis ausbilden, und das Schalterglied kann ein handelsüblicher Trigger-Schaltkreis sein, der bei Erreichen einer vorgegebenen Spannung an seinem Eingang ein Ausschaltsignal abgibt.

Um die Anordnung unabhängig von der Betriebsspannung zu machen, die ja bei militärischen Anlagen meist einem Bordnetz mit gegebenenfalls schlecht oder gar nicht geregelter Spannung entnommen wird, kann man das Schalterglied so ausbilden, daß der Stromwert, bei dem das Abschaltsignal erfolgt, in entsprechender Abhängigkeit von der Spannung des Erregerspulenstromkreises nachgeregelt wird. Bei einem Trigger-Schaltkreis als Schalterglied läßt sich beispielsweise die Trigger-Schwelle entsprechend verschieben; Schaltungen für diesen Zweck gehören zum Stand der Technik und bedürften deshalb in dem vorliegenden Zusammenhang keiner näheren Erläuterungen.

Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden, die in

F i g. 1 das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung unter Weglassung aller nicht erfindungswesentlichen Schaltglieder darstellen, während

F i g. 2 das zugehörige Diagramm des Erregerspulenstromes über der Zeit für zwei Kanonen unterschiedlicher Abzugskraft bei gleichem Abfeuerungsmagnet zeigt.

Der Abfeuerungsmagnte 10 umfaßt die Erregerspule 12, einen (nicht dargestellten) Eisenkern sowie den Anker 14, der mechanisch den Verschluß betätigt. Die Spule 12 liegt in einem Stromkreis mit einem Ein-Aus-Schalter 16, der hier als Kontakt eines Schützes 18 dargestellt ist; selbstverständlich kann es sich auch um die Schaltstrecke eines Halbleiters oder eines äquivalenten Bauelementes handeln. Die »kalte« Seite der Spule 12 ist über einen als Meßglied wirkenden Widerstand 20 an Masse gelegt. Der Spannungsabfall über dem ohmschen Widerstand 20 ist proportional dem die Spule 12 durchfließenden Strom Z₁₀. Dieser Spannungsabfall ist an den Steuereingang eines Trigger-Schaltkreises 22 gelegt, dessen Trigger-Schwelle so eingestellt ist, daß er bei einem bestimmten Strom i_l!n durchschaltet und den Kontakt 16 dadurch öffnet, daß das Schütz 18 stromlos wird. Der Einschaltzeitpunkt t₀ ist der Augenblick, in dem das Schütz 18 durch Betätigen der Abfeuerungstaste 24 anzieht und den Kontakt 16 schließt.

Der Taster 24 kann mit üblichen Hilfsschaltkreisen gekoppelt sein, derart, daß er losgelassen und erneut gedrückt werden muß, um den nächsten Schuß abzufeuern, oder er kann ersetzt sein durch Steuerschaltkreise bei sogenanntem »gesteuerten Einzelfeuer«, was alles an sich bekannt, nicht erfindungswesentlich und daher nicht dargestellt ist.

Man erkennt in Fig.2, daß der Verlauf der Strom-Zeit-Kennlinie bei der Abfeuerung variieren kann, je nachdem, ob eine geringere (ausgezogene Linie) oder eine größere (gestrichelte Linie) Abzugskraft erforderlich ist.

Vom Einschaltaugenblick /₀ an steigt in beiden Fällen der Strom exponentiell an mit einer Zeitkonstante T = ~±, worin L₁ die Induktivität der Erregerspule 12 bei herausgezogenem Anker 14 ist. Zum Zeitpunkt t_A fängt die Bewegung des Ankers an, wobei die Induktivität zunimmt und eine Gegenspannung induziert wird, so daß der Strom i,„ kurzzeitig absinkt. Je größer die erforderliche Abzugskraft ist, desto langsamer bewegt sich der Anker, desto niedriger ist die induzierte Gegenspannung (gestrichelte Kurve). Dann erfolgt ein erneuter Anstieg des Stromes mit der Zeitkonstanten T — -~

mit L₂ als der Induktivität bei hereingezogenem Anker. Sobald der Strom den Wert (₁₂ erreicht hat, soll der Magnet abgeschaltet werden, also etwa beim Erreichen von 80% des Endwertes, wie dargestellt. Obwohl der erneute Stromanstieg im einen Falle bei t_n, im anderen Falle erst bei f_ß', beginnt, verlaufen die Kurven für beide Fälle dann wieder parallel, jedoch zeitlich versetzt zueinander. Es versteht sich, daß die Darstellung der F i g. 2 nur den prinzipiellen Verlauf wiedergibt und aus Gründen der besseren Übersicht vereinfacht wurde.

Da der Ausschaltstrom /_1/2 durch die Trigger-Schwelle der Trigger-Schaltkreise vorgegeben ist, erfolgt die Ausschaltung einmal zum Zeitpunkt f,, im anderen Falle bei r₂.

Man erkennt somit, daß durch die relativ einfache Schaltung die gewünschte Abhängigkeit der Einschaltdauer J₀ ... T₁ bzw. t₀... /₂ von der geforderten Abzugskraft erzielt wurde.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Steuerung der Einschaltdauer eines Maschinenkanonen-Abfeuerungsmagneten, bei der ein im Stromkreis der Magneterregerspule des Abieuerungsmagneien liegender Schalter durch Betätigen der Abfemerungstaste geschlossen und nach erfolgter Verschlußfreigabe unabhängig von der Betätigungsdauer der Abfeuerungstaste wieder geöffnet wird, gekennzeichnet durch ein Meßglied(20) zur Ei fassung des abzugskraftabhängigen Stromzeitverlaufs der Magneterrcgerspule (12) und durch ein Schalterglied (22), das ein öffnen des Schalters (16) bei Erreichen eines vorgegebenen Erregerspulenstromwertes bewirkt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßglied (20) ein ohmscher Widerstand ist, der in dem Erregerspulenstromkreis liegt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalterglied (22) einen Trigger-Schallkreis zur Abgabe eines Ausschaltsignals bei Erreichen einer vorgegebenen Spannung an seinem Eingang umfaßt.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalterglied (22) für die Abschaltung bei ein<;m von der jeweiligen Betriebsspannung abhängigen Stromwert ausgebildet ist.

5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trigger-Schwelle in Abhängigkeit von der Betriebsspannung regelbar ist.