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Flüssigkeitsdämpfung für relativ zueinander sich bewegender Körper
Die Erfindung bezieht sich auf eine Dämpfungseinrichtung für relativ zueinander
sich bewegende Körper mit einer Einrichtung zur Kompensation des Einflusses der
Temperatur auf das durch die Dämpfungsflüssigkeit erzeugte Dämpfungsmoment, insbesondere
für die Lagerdämpfung eines Periskops.
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Aus der US-PS 3 672 475 ist es bekannt, zur zumindest teilweisen Kompensation
des Temperatureinflusses auf die Viskosität
der über eine Drosselstelle
fließenden Dämpfungsflüssigkeit eines Stoßdämpfers den Querschnitt der Drosselstelle
in Abhängigkeit der Temperatur zu verändern, um so unabhängig von der jeweils herrschenden
Temperatur eine annähernd konstante Dämpfungscharakteristik des Stoßdämpfers zu
erzielen.
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Aus der DT-OS 2 115 123 ist es ferner bekannt, bei Zeitschaltwerken
mit einem gegen die Schub- oder Scherspannung einer Dämpfungsflüssigkeit arbeitenden
Kolben zur Kompensation des Einflusses von Temperaturänderungen auf die Viskosität
der Dämpfungsflüssigkeit das Verhältnis des Radiusses des Kolbens zum mittleren
radialen Spalt zwischen Kolben und Zylinder > 5 : 1 auszubilden. Durch diese
Ausbildung soll die Sinkgeschwindigkeit des Kolbens über einen begrenzten Temperaturbereich
gleich gehalten werden.
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Die relativ große Änderung der Viskosität von Dämpfungsflüssigkeiten
innerhalb des hier interessierenden Temperaturbe reiches von etwa - 400 C bis +
600 C und die damit verbundene Änderung der Dämpfungscharakteristik hat die Anwendung
von Flüssigkeitsdämpfungen in Einrichtungen, die mit Meßgerätegenauigkeit arbeiten,
bisher stark behindert, so daß insbesondere Nachführ- und Visiereinrichtungen mit
anderen Dämpfungseinrichtungen versehen worden sind, wie dies beispielsweise die
DT-OS 1 623 360 zeigt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkeitsdämpfung
für Nachführ- und Visiereinrichtungen so auszubilden, daß über einen vorbestimmten
Temperaturbereich von etwa - 400 C bis + 600 C ein konstantes Dämpfungsmoment vorhanden
ist.
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Ausgehend von der Erkenntnis, daß mit sich ändernder Temperatur auch
das Volumen der Dämpfungsflüssigkeit sich ändert, ist diese Aufgabe bei einer Dämpfungseinrichtung
der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß den in einem
vorbestimmten Abstande relativ zueinander sich bewegenden Körpern eine teilweise
mit DämpfungsflUssigkeit gefüllte Dämpfungskammer zugeordnet ist, die mit einem
der gleichen Temperatur wie die Dämpfungskammer ausgesetzten Ausgleichsbehälter
kommuniziert, und daß zur Erzielung eines konstanten Dämpfungsmomentes über einen
vorbestimmten Temperaturbereich Dämpfungskammer und Ausgleichsbehälter so bemessen
sind, daß die durch Temperaturänderungen verursachten Änderungen der Viskosität
der Dämpfungsflüssigkeit durch die gleichzeitig bewirkte Niveauänderung der Dämpfungsflüssigkeit
in der Dämpfungskammer kompensierbar ist.
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Ausgehend von der Newton'schen Gleichung über die Schubspandw nung
in Flüssigkeiten t = 12 dy' worin <die Viskosität und dw der Quotient dy das
Geschwindigkeitsgefälle senkrecht zur Strömung darstellt, wird das erforderliche
Dämpfungsmoment von mindestens zwei relativ zueinander bewegten, von der Dämpfungsflüssigkeit
beaufschlagten und einen definierten Abstand s voneinander aufweisenden Flächen
erzeugt, wobei das z.B. bei steigender Temperatur geringer werdende Dämpfungsmoment
durch die gleichzeitig infolge Volumenvergrösserung der Dämpfungsflüssigkeit sich
vergrößernde beaufschlagte Fläche kompensiert wird.
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Um die notwendige Dämpfungsfläche auf möglichst kleinem Raum unterzubringen,
sind nach einem weiteren Merkmal der Erfindung mehrere Dämpfungsflächen den relativ
zueinander
beweglichen Körpern zugeordnet, deren Abstand voneinander
in Abhängigkeit der Scherspannung der Dämpfungsflüssigkeit gewählt ist. Die aufgrund
einfacher Berechnungen ermittelte notwendige Dämpfungsfläche läßt sich also innerhalb
des jeweils zur Verfügung stehenden Raumes leicht unterbringen.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist bei ihrer Anwendung
in Verbindung mit einem Periskop die Dämpfungskammer zwischen den mechanischen Lagern
und der Ausgleichsbehälter in gutem Wärmekontakt auf dem einen der das Periskop
tragenden Gehäuseteile angeordnet und über eine flexible Leitung mit der Dämpfungskammer
verbunden.
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Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten
Ausführungsbeispieles eines sog. Lenkperiskopes, wie es für die Fernlenkung von
raketengetriebenen Flugkörpern benötigt wird, beschrieben.
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Ein die Visierlinie für einen fernzulenkenden raketengetriebenen Flugkörper
bestimmendes, in der Zeichnung stark vereinfacht dargestelltes Periskop 1 ist am
Gehäuseteil einer ebenfalls nur schematisch dargestellten Panzerdeckung mittels
zweier Lager 4 und 5 drehbar gelagert. Hierzu ist eine Lagerbüchse 6 vorgesehen,
deren unterer nach außen gerichteter Bund 8 mit dem Gehäuseteil 2 bei 9 verschraubt
ist.
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Am entgegengesetzten Ende der Lagerbüchse ist ein nach innen gerichteter
Bund 10 vorgesehen. Die Innenwandung der Lagerbüchse 6 bildet zusammen mit der von
ihr umfaßten Außenwandung des Periskops eine Dämpfungskammer 12,die teilweise mit
einer Dämpfungsflüssigkeit 13 gefüllt ist. Die genannten Lager 4 und 5 befinden
sich dabei am unteren und oberen Ende der Lagerbüchse 6. Schließlich sind noch den
Lagern 4
und 5 zugeordnete, an einer Scheibe 7 des Bundes 8 bzw.
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dem Bund 10 sich abstützende Abdichtungen 11 vorgesehen, durch die
der Ausfluß von Dämpfungsflüssigkeit verhindert werden soll.
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Über eine in dem unteren Bund 8 der Lagerbüchse befindliche Bohrung
14, einen Anschlußstopfen 15 und eine flexible Leitung 16 kommuniziert die Dämpfungskammer
12 mit einem Ausgleichsbehälter 18, der in gutem Wärmekontakt mit dem Gehäuse 2
verbunden, z.B. verschraubt ist.
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Um die für die gewünschte Dämpfung notwendige Reibungsfläche zu erhalten,
sind zusätzliche Zylindermantelflächen bildende Reibflächen 20 und 21 vorgesehen,
die mit dem Periskop bzw.
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mit der Lagerbüchse fest verbunden und von der Dämpfungsflüssigkeit
beaufschlagt sind.
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Die Dämpfungskammer 12 ist soweit mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllt,
daß ein die Ausdehnung der Dämpfungsflüssigkeit ermöglichender freier Raum der Höhe
d h verbleibt; der Ausgleichsbehälter dagegen ist jedoch vollständig mit Dämpfungsflüssigkeit
gefüllt, da er am unteren Ende der Dämpfungskammer angeschlossen ist.
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Die beschriebene Anordnung bildet einen Flüssigkeitsdämpfer, bei dem
das Reibmoment von zwei relativ zueinander beweglichen, von der Dämpfungsflüssigkeit
13 umspülten Reibglächen - gebildet von Außen- und Innenwandung von Periskop und
Lagerbüchse und den an ihnen fest angeordneten Zylindermantelflächen - erzeugt wird,
die einen vorbestimmten, in Abhängigkeit der Zähigkeit der verwendeten Dämpfungsflüssigkeit
gewählten Abstand s aufweisen.
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Wird ein mittlerer Dämpfungsdurchmesser d = 175 mm und eine verfügbare
Höhe für die Dämpfungskammer h = 300 mm, eine Drehgeschwindigkeit = 45 mrad/sec
und ein Dämpfungsmoment = 50 cmkp zugrundegelegt, so ergeben sich unter Verwendung
eines Dämpfungsöles mit einer dynamischen Viskosität P = 1000 bei + 250C ein Abstand
s = 0,273 mm und ein Ausgleichsbehältervolumen von 1,25 Liter. Mit einer solchen
Anordnung ist die durch den Reibungsdämpfer erzeug-0 0 bare Dämpfung zwischen -40
C bis + 60 C konstant.
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Anstelle der beschriebenen Visiervorrichtung ist selbstverständlich
auch jede andere Art von Nachführeinrichtung mit der beschriebenen oder einer ähnlich
gestalteten Dämpfungskammer anwendbar, ohne daß hierbei der Erfindungsgedanke verlassen
wird. Auch ist es möglich, den Abstand s zwischen den Reibflächen 20 und 21 einstellbar
zu gestalten, so daß durch gezieltes Verändern des Spaltes s über die Temperaturkompensation
hinaus besondere Dämpfungscharakteristiken erreichbar sind.
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Patentansprüche