DE2318216C3 - Generator für ein DrallgeschoB - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Generator für ein Drallgeschoß, bei dem einer der Generatorteile drehfest mit dem Geschoß verbunden ist und der andere Generatorteil rotierbar im Geschoß gelagert ist.

Derartige Generatoren dienen der Bereitstellung der elektrischen Energie für die Auslösung der Zündung eines Geschosses. Sie machen sich die Drehzahldifferenz zwischen einem mit dem sich mit großen Drehzahlen drehenden Geschoß verbundenen Generatorteil und einem hierzu rotierbar gelagerten Generatorteil zunutze.

Ein Generator der eingangs genannten Art ist bereits aus der DE-AS 22 25 509 bekannt. Bei diesem bekannten Generator wird eine Vergrößerung der erreichbaren Relativdrehzahl zwischen den beiden Generatorteilen dadurch angestrebt, daß der Generatorteil mit dem größten Trägheitsmoment rotierbar gelagert ist.

Infolge des relativ großen Abstandes der Massen, in diesem Fall des Feldmagnets, von der Lagerachse entstehen jedoch aufgrund der beim Abschuß von Drallgeschossen stets auftretenden Torkelbewegungen beträchtliche Kippmomente um die Drehachse, die die Lagerreibung sehr stark erhöhen können. Dies kann dazu führen, daß auch der rotierbar gelagerte Generatorteii in der AbscnuBphase einer starken Winkelbeschleunigung unterliegt und er die dabei erreichte Winkelgeschwindigkeit aufgrund seines großen Beharrungsvermögens auch in der Flugphase beibehält, so daß die sich einstellende Drehzahldifferenz unter Umständen für eine ausreichende Energieerzeugung zu gering ist.

Für den gleichen Zweck ist es außerdem bekannt, die Relativdrehzahl zwischen den beiden Generatorteilen dadurch zu verändern, daß an der Geschoßspitze ein gegenüber dem Geschoß rotierbares Flügelrad vorgesehen ist. In der aus der US-PS 3140 661 bekannten Anordnung, die ein drallarm bzw. drallfrei abgefeuertes Geschoß betrifft, wird dieses Flügelrad und mit ihm der rotierbare Generatorteil durch den Luftstrom gegenüber dem Geschoßkörper in Rotation versetzt. Zur Regulierung der Relativdrehzahl ist bei dieser bekannten Anordnung eine durch zwei Fliehgewichte betätigte Kupplungs- bzw. Bremseinrichtung vorgesehen, um auf diese Weise die Reibung zwischen dem rotierenden und dem feststehenden Generatorteil zu erhöhen und so ein weiteres Ansteigen der Relativgeschwindigkeit zu verhindern.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, einen elektromagnetischen Generator der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der Einfluß der Reibung der Lagerung des rotierbaren Generatorteils, insbesondere die Auswirkung der Axialbelastung beim Start, vermindert wird.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß an dem beim Abfeuern des Geschosses — infolge dabei erhöhter Lagerreibung — durch den Geschoßdrall in Drehung versetzten, rotierbaren Generatorteil radial bewegliche Schwungmassen angeordnet sind, welche während der Abschußbeschlcunigung mittels einer Arretiereinrichtung in einer achsnahen Lage festgehalten und nach erfolgter Entriegelung in eine achsferne Lage verlegbar sind, um die Drehzahl des rotierbaren Generatorteils zu verringern.

Somit wird auch in dem Falle, daß sich das rolierbar gelagerte Generatorteil mit dem Geschoß mitdreht, eine bestimmte Relativdrehzahl zwischen den Generatortcilcn dadurch erzielt, daß durch eine nachträgliche Vergrößerung des Trägheitsmoments des rotierbaren Generatorteils dessen Drehzahl erniedrigt wird. Die Vergrößerung des Trägheitsmoments des rolierbar gelagerten Generatortcils erfolgt vorteilhaft dann,

wenn die Beschleunigungsphase des Geschosses been del ist und damit die durch die Beschleunigung auftretende Axialbelastung der Lagerung beendigt ist. Andernfalls würde ein Teil der durch Vergrößerung des Trägheitsmomentes erzeugten Bremswirkung durch die wegen der Axialbelastung vergrößerte Lagerreibung verbraucht.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus in der Arretierstellung im Bereich der Achse dicht zusammengelegten, miteinander beweglich verbundenen Schwungmassen besteht, deren eine an einem Ende eines Wickelbandes befestigt ist, dessen anderes Ende mit einem aufdehnbaren, die Schwungmassen und das aufgewickelte Wickelband umschließenden Haltering verbunden ist.

Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß an dem rotierbaren Generatorteil ein dosenartiger Käfig angeordnet ist, in dem mittels eines die Schwungmassen umgreifenden Ringes diese in der achsnahen Lage gehalten sind, und der Ring zur Freigabe der Schwungmassen verschiebbar ist. Diese Anordnung ist vorteilhaft so ausgebildet, daß die Schwungmassen bei der Geschoßbeschleunigung am Boden des dosenartigen Käfigs aufliegen, wobei der Ring beim durch die Geschoßbeschleunigung erfolgenden Abscheren von den Ring festlegenden Halteelementen durch die Geschoßbeschleunigung auf den Boden des Käfigs zubewegt ist, und daß Zugfedern an dem Ring vorgesehen sind, die diesen nach Beendigung der Beschleunigung aus dem Bereich der Schwungmassen entfernen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist auf einfache Weise sichergestellt, daß die Schwungmassen erst in ihre achsferne Lage gelangen können, wenn die Beschleunigungsphase des Geschosses beendet ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele erläutert. Und zwar zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 den Querschnitt der Linie I-1 in Fig. 1 und

Fig.3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Mit 1 ist ein im Geschoß festsitzendes Gehäuse bezeichnet. In diesem ist ein Generatorteil 2 und ein Kugellager 3 festgelegt. Der Generatorteil besteht aus einen U-Iormigen Eisenkern, dessen Querschenkel 2' mit einer elektrischen Spule 4 bewickelt ist. In dem Kugellager 3 ist eine Welle 5 etwa in ihrem Mittelbereich gelagert. Die Drehachse der Welle liegt dabei in Flugrichtung des Geschosses. Zwischen den Schenkeln des Generatorteils 2 ist an der Welle 5 ein Permanentmagnet 6 angeordnet. Hierdurch ist der rotierbare Generatorteil gebildet. Am anderen Ende der Welle 5 sitzt eine Vorrichtung 7, die nach dem Abschuß des Geschosses das Trägheitsmoment des rolierbaren Generatorteils 5,6 vergrößert.

In F i g. I ist diese Vorrichtung 7 von Schwungmassen 8 gebildet, die in der Ausgangsstellung dicht an der Welle 5 zusammengelegt sind. Die Schwungmassen 8 sind miteinander beweglich verbunden, wobei die erste und die letzte Schwungmasse voneinander getrennt sind. An der ersten Schwungmasse ist ein Ende eines Wickelbandes 14 befestigt, das um die Schwungmassen gelegt ist. Das andere Ende des Wickelbandes 14 ist an einem aufdehnba^en Haltering 15 befestigt. Die Schwungmassen 8 und das Wickelband 14 sind im Ausgangs/.ustand von cem Haltering 15 umschlossen.

Die Schwungmassen sind dadurch in ihrer achsnahen Lage gehalten. Diese Anordnung isi insgesamt von einem Käfig9 umgeben (vgl. F i g. 2).

Die Funktionsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende: Beim Abschuß wird das Geschoß und damit der beschriebene Generator in Achsrichtung beschleunigt. Gleichzeitig erhält das Geschoß und damit die Bauteile 1, 2, 3, 4 durch die Züge des Abschußrohrs einen starken Drall. Wegen der durch die Axialbeschitunigung entstandenen Axialbelastung des Kugellagers, die zu einer Erhöhung der Reibung des Kugellagers führt, mach auch der Generatorteil 5, 6 und die Vorrichtung 7 die Drehbewegung im wesentlichen mn, so daß zwischen den beiden Generatorteilen 2 und 5, 6 keine wesentliche Relativdrehzahl auftritt. Folglich entsteht an der Spule 4 keine Spannung ausreichender Höhe.

Erreicht die Drehzahl der Welle 5 und damit der Vorrichtung 7 einen bestimmten Wert, dann dehnt sich unter der Wirkung der Fliehkraft der Schwungmassen 8 der Haltering 15 auf und die Schwungmassen gelangen in eine achsferne Lage, die durch den I.äfig 9 begrenzt ist. Dadurch ist das Trägheitsmoment der Anordnung 7 und damit des gesamten rotierbaren Generfttorteils erhöht. Vorteilhaft ist die Wickelbandanordnung so ausgeVgt, daß die Vergrößerung des Trägheitsmoments dann erfolgt, wenn die Axialbelastung des Kugellagers nachläßt, d. h. wenn das Geschoß seine Austrittsgeschwindigkeit erreicht hat.

Durch die Vergrößerung des Trägheitsmoments des rotierbaren Generatorteils wird dieses abgebremst, während das andere Generatorteil seinen Drail im wesentlichen beibehält. Hierdurch entsteht eine Drehzahldifferenz zwischen den beiden Generatorteilen, d. h. der Permanentmagnet 6 dreht sich gegenüber dem Eisenkern. Dadurch wird in der Spule 4 eine Spannung erzeugt. Diese Spannung lädt einen nicht gezeigten Speicherkondensator auf, der zu einem bestimmten Zeitpunkt die Energie für die Zündung des Geschosses liefert.

In F i g. 3 ist eine andere Ausführung der Vorrichtung 7 dargestellt. Links an die abgebrochene Welle 5 schließt sich der eigentliche Generator an, der wie in F i g. I ausgebildet sein kann. Die Vorrichtung 7 besteht aus einem dosenartigen, durch Speichen in einzelne Sektoren unterteilten, Käfig 10. In diesem sind Schwungmassen 8 von einem diese übergreifenden Ring 11 in ihrer achsnahen Lage gehalten. Der Ring 11 ist in dieser Lage durch ein oder mehrere abscherbare Halteelemente 12 festgelegt. Zwischen dem Ring 11 und einem mit dem Geschoß fest verbundenen Teil Γ sind unter Spannung Zugfedern 13 angeordnet.

Die zuletzt beschriebene Vorrichtung 7 arbeitet folgendermaßen: Durch die Beschleunigung des Geschosses in Richtung des eingezeichneten Pfeiles V scheren unter Wirkung der Massenträgheit des Ringes 11 die Halteelemente 12 ab. Während der Beschleunigung wird der Haltering 11 auf den Boden 10' des Käfigs 10 zubewegt. Die Schwungmassen 8 bleiben dabei in ihrer achsnahen i^age gehalten. Die Schwungmassen 8 und der Käfig 10 drehen sich im wesentlichen mit der Drehzahl des Geschosses. Ist die Axialbesohbunigung des Geschosses beendet, dann ziehen die Zugfedern 13 den Ring 11 aus dem Bereich des Käfigs 10, so daß die Schwungmassen 8 freigegeben werden und sich unter der Wirkung ihrer Fliehkraft auf den Rand des Käfigs 10 zubewegen, der ihre achsferne Lage begrenzt. Dadurch ist das Trägheitsmoment des an der Welle 5 sitzenden

Teils der Vorrichtung 7 vergrößert. Kolglieh wird det rotierbare Generatorteil in der oben beschriebenen Weise abgebremst.

Ks lassen sich im Rahmen der Erfindung auch andere Ausführungen verwirklichen. Beispielsweise ist es möglich, daß die Schwungmassen 8 in ihre achsferne Lage unter der Wirkung von in der achsnahen Lage vorgespannten Druckfedern gelangen.

Der innere, rotierbare Generatorteil kann auch von einem Eisenkern gebildet sein, wobei der äußere Generatorteil dann g,in/ inier teilweise als Permanent magnet ausgebildet ist und die Spule 4 trägt. Der be dieser Anordnung rotierbarc Eisenkern 'intcrbrichi oder schließt je nach seiner Stellung den magnetischer l'liißdes Permanentmagneten.

Im Medarfsfalle ist es auch möglich, anstelle der bc

der Anordnung nach I' ig. i vorgesehenen abscherba ren I lalteelemente 12 eine Wickelbandanordnunjj ähnlich der bei den I·'i g. I und 2 beschriebener

in vorzusehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetischer Generator für ein DrallgeschoQ, bei dem einer der Generatorteile drehfest mit dem Geschoß verbunden und der andere Generatorteil rotierbar im Geschoß gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem beim Abfeuern des Geschosses — infolge dabei erhöhter Lagerreibung — durch den Geschoßdrall in Drehung versetzten, rotierbaren Generatorteil (5, 6) radial bewegliche Schwungmassen (8) angeordnet sind, welche während der Abschußbeschleunigung mittels einer Arretiereinrichtung (11, 12, 15) in einer achsnahen Lage festgehalten und nach erfolgter Entriegelung in eine achsferne Lage verlegbar sind, um die Drehzahl des rotierbaren Generatorteils (5, 6) zu verringern.

2. Elektromagnetischer Generator nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der miteinander beweglich verbundenen Schwungmassen (S) an einem EnJe eines Wickelbandes (14) befestigt ist, dessen anderes Ende mit einem aufdehnbarun, die Schwungmassen und das aufgewickelte Band umschließenden Halterung (15) verbunden ist.

3. Elektromagnetischer Generator nach Anspruch

2, dadurch gekennzeichnet, daß die achsferne Lage der Schwungmasse (8) von einem Käfig (9) bestimmt ist.

4. Elektromagnetischer Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem rotierbaren Generatorteil (5, 6) ein dosenartiger Käfig (10) angeordnc- ist, in dem mittels eines die Schwungmassen übergreifenden Ringes (11) diese in der achsnahen Lage gehalten sind, und der Ring (11) zur Freigabe der Schwungmassen IS) verschiebbar ist.

5. Elektromagnetischer Generator nach Anspruch

4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (11) in seiner die Schwungmassen (8) in achsnaher Lage haltenden Stellung von durch die Geschoßbeschleunigung abscherbaren Halteelementen (12) festgelegt ist.

6. Elektromagnetischer Generator nach Anspruch

5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwungmassen (8) bei der Geschoßbeschleunigung am Boden (10') des Käfigs (10) aufliegen, und der Ring (11) beim Abscheren der Halteelemente (12) durch die Geschoßbeschleunigung auf den Boden (10') des Käfigs zubewegt ist, und daß Zugfedern (13) an dem Ring (11) vorgesehen sind, die diesen nach Beendigung der Beschleunigung aus dem Bereich der Schwungmassen (8) entfernen.

7. Elektromagnetischer Generator nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwungmassen Kugeln (8) sind.

8. Elektromagnetischer Generator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1—6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwungmassen kreisringsegmentförmigen Querschnitt aufweisen.