DE3633375A1 - Unwucht-kompensationsvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.

Typischerweise wird z. B. eine Rohrwaffe mit kleinem Kaliber in einem Waffenträger derart gelagert, daß der Schwerpunkt der Waffe nicht mit der Höhenrichtachse zusammenfällt, so daß ein relativ hohes Unwuchtmoment entsteht. Dieses Unwuchtmoment wird allgemein durch einen Federausgleich kompensiert. Der Unwuchtausgleich ist jedoch nur einwandfrei gegeben, wenn der Waffenträger horizontiert ist. Bei einer Schrägstellung des Waffenträgers in der Nickachse ist dieser Ausgleich nicht mehr gegeben. Diese Schrägstellung ergibt sich häufig bei einer Hangstellung des Waffenträgers oder auch bei einer Fahrt in einem unebenen Gelände.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Vorrichtung so auszugestalten, daß auch bei nicht-horizontiertem Waffenträger eine genaue Kompensation des Unwuchtmomentes ermöglicht wird. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Anhand der Figuren der beiliegenden Zeichnung sei im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschreiben. Hierbei zeigen:

Fig. 1 die Lagerung einer Waffe bei horizontiertem Waffenträger und horizontierter Waffe;

Fig. 2 die gleiche Anordnung bei nicht-horizontiertem Waffenträger, aber weiterhin horizontierter Waffe;

Fig. 3 die gleiche Anordnung bei horizontiertem Waffenträger, aber nicht-horizontierter Waffe;

Fig. 4 ein Federdiagramm zur Berücksichtigung einer annähernden Cosinusfunktion;

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung; und

Fig. 6 ein weiter modifiziertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung.

Gemäß Fig. 1 ist eine Waffe W in einem Waffenträger (Lafette) L um einen Schildzapfen Z höhenrichtbar gelagert. Der durch den Schildzapfen Z vorgegebene Lagerpunkt weicht von dem Schwerpunkt S der Waffe W ab, so daß sich folgendes Unwuchtmoment ergibt:

M _U =m · g · cosα · r _S

wobei

m = Masse der Waffe W g = Erdbeschleunigung α = Elevationswinkel der Waffe W gegenüber der Horizontalebene und r _S = Abstand zwischen Schwerpunkt S und Drehpunkt Z der Waffe W.

Dieses Unwuchtmoment M _U wird in bekannter Weise durch eine Feder F ausgeglichen, die an dem Waffenträger L angelenkt ist und dem Unwuchtmoment M _U entgegenwirkt. Das Kompensationsmoment M _K des Federausgleichs stellt sich folgendermaßen dar:

M _K =M _O -cr² (α-η)

wobei
M _O = Kompensationsmoment bei α=η c= Federkonstante r= Abstand zwischen Drehpunkt der Waffe W und Angriffspunkt der Feder F an der Waffe W und η= Nickwinkel des Waffenträgers gegenüber der Horizontalebene.

Aus Fig. 2 erkennt man, daß bei einem in der Nickachse gekippten Waffenträger L, aber weiterhin horizontierter Waffe W, das Kompensationsmoment M _K weiterhin das gleiche sein müßte, da das Unwuchtmoment M _U gleich groß geblieben ist. Da aber der Waffenträger L gekippt worden ist, hat sich der Anlenkpunkt der Feder F verschoben, d. h. im dargestellten Fall dem Angriffspunkt an der Waffe W angenähert, so daß diese Feder sich entspannen konnte und nunmehr ein geringes Kompensationsmoment ausübt. Es ist also aus Fig. 2 ersichtlich, daß das Kompensationsmoment M _K eine Funktion des Nickwinkels η ist.

Ferner ist aus Fig. 3 erkennbar, daß das Kompensationsmoment M _K auch eine Funktion des Elevationswinkels α der Waffe W ist. Bei horizontierter Waffe (α=0) muß das volle Kompensationsmoment M _K zur Verfügung gestellt werden und bei senkrecht gerichteter Waffe (α=90°) ist keine Kompensation mehr erforderlich, da nunmehr der Schwerpunkt S der Waffe W senkrecht über der Höhenrichtachse Z liegt.

Diesem Umstand kann in bekannter Weise Rechnung getragen werden, indem eine Kombination von zwei Federn F 1, F 2 eingesetzt wird, durch die eine Annäherung an die Cosinusfunktion erzielt wird, so daß die Gleichung (1) annähernd erfüllt ist.

Um den Nickwinkel η des Waffenträgers L noch bei der Kompensation des Unwuchtmomentes durch den Federausgleich zu berücksichtigen, wird der Angriffspunkt der Feder bzw. der Federkombination erfindungsgemäß in Abhängigkeit von dem gemessenen Nickwinkel verstellt.

Eine diese Verstellung bewirkende Vorrichtung ist in Fig. 5 dargestellt. Hierbei mißt ein Vertikalsensor VS beispielsweise in Form eines Lotkreisels oder eines Pendels den Nickwinkel η des Waffenträgers L. Ein aus diesem Nickwinkel η abgeleitetes Weg- oder Lagesignal wird als Sollwert einem Vergleichsglied VG zugeführt. Ein Motor M verstellt über eine Spindel SP einen Angriffspunkt AP, an welchem die Federkombination bestehend aus den beiden Federn F 1 und F 2 angreift. Ein Weggeber WG mißt die Lage bzw. den von dem Federangriffspunkt AP zurückgelegten Weg und gibt diesen Wert als Istwert an das Vergleichsglied VG. Durch Subtraktion des Istwertes von dem Sollwert wird mittels des Vergleichsgliedes VG eine Regelabweichung gebildet, die über einen Regler R und eine Ausgangs- und Endstufe A als Ansteuersignal für den Motor M dient.

Wenn daher der Waffenträger L um den Nickwinkel η in der dargestellten Weise gekippt wird und die Waffe W weiterhin horizontiert bleibt, so wird normalerweise der Angriffspunkt AP der Federkombination F 1, F 2 in Richtung auf den Anlenkpunkt der Feder an der Waffe verschoben, so daß sich die Federkombination normalerweise entspannen würde. Da aber weiterhin das gleiche Unwuchtmoment M _U zu kompensieren ist, wird nunmehr gemäß der Erfindung der Angriffspunkt AP der Federkombination durch die Spindel SP über den Motor M, um eine Wegstrecke zurückbewegt, die die durch den Nickwinkel η bedingte Verschiebung kompensiert. Hierdurch bleibt das Kompensationsmoment M _K das gleiche, so daß auch bei gekipptem Waffenträger das Unwuchtmoment vollständig ausgeglichen wird.

Fig. 6 zeigt eine gegenüber Fig. 5 insofern modifizierte Anordnung als dort die Doppelfeder durch eine einzelne Feder F ersetzt worden ist und dafür der Angriffspunkt der Feder F in Abhängigkeit von dem Elevationswinkel δ der Waffe gegenüber der Lafette zusätzlich verschoben wird. Der Elevationswinkel δ wird hierbei von einem mit der Lafette verbundenen Drehgeber DG gemessen.

Für das Kompensationsmoment M _K gilt im Falle der Anordnung gemäß Fig. 6 folgende Bezeichnung:

M _K = M _O - cr [r ( α - η ) - x]

wobei x der Verschiebung des Feder-Angriffspunktes AP entspricht.

Setzt man M _U = M _K , so ergibt sich:

Mit a - η = δ und m · g · r _s = k ergibt sich:

Dieser Ausdruck stellt den Sollwert für die Verstellgröße x des Angriffspunktes AP dar, wobei die einzelnen Terme des Ausdrucks durch entsprechende Funktionsglieder realisiert werden können, da bis auf die zu messenden Winkel α, η (δ = α - η ) alle anderen Größen fest vorgegeben sind. Der gemäß der vorstehenden Gleichung ermittelte Sollwert x _soll wird dem gemessenen Istwert x _ist verglichen und steuert wiederum über den Regler R und die Ausgangs- und Endstufe A den Motor M an.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Kompensation des Unwuchtmomentes einer auf einem Waffenträger höhenrichtbar gelagerten Waffe, deren Lagerpunkt nicht mit ihrem Schwerpunkt zusammenfällt, mit einer Feder, die einerseits an dem Waffenträger und andererseits an der Waffe angreift und dem Unwuchtmoment entgegenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Angriffspunkt (AP) der Feder (F; F 1, F 2) an dem Waffenträger (L) verstellbar ist und die Verstellung in Abhängigkeit von dem gemessenen Nickwinkel (η ) des Waffenträgers (L) vorgenommen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung des Angriffspunktes (AP) der Feder (F) zusätzlich in Abhängigkeit von dem gemessenen Elevationswinkel (δ ) der Waffe (W) gegenüber dem Waffenträger (L) vorgenommen wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Vertikalsensor (VS) zur Messung des Nickwinkels (η ).

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen mit dem Schildzapfen der Waffe (W) gekoppelten Drehgeber (DG).

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pendel als Vertikalsensor vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lotkreisel als Vertikalsensor vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Angriffspunkt (AP) der Feder (F; F 1, F 2) über eine von einem Motor (M) angetriebene Spindel (SP) verstellbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (M) das Stellglied eines Lage- bzw. Wegregelkreises (VG, R, A) bildet, wobei der gemessene Nickwinkel (η ) dem Lage- bzw. Wegsollwert proportional ist und der Lage- bzw. Wegistwert durch einen der Spindel (SP) bzw. dem Angriffspunkt (AP) zugeordneten Geber (WG) gemessen wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (M) das Stellglied eines Lage- bzw. Wegregelkreises (VG, R, A) bildet, der Lage- bzw. Wegeistwert durch einen der Spindel (SP) bzw. dem Angriffspunkt (AP) zugeordneten Geber (WG) gemessen wird und der Sollwert gemäß folgender Beziehung gebildet wird: worink= Konstantec= Federkonstanter= Abstand zwischen Drehpunkt der Waffe und Angriffspunkt der Feder an der Waffeδ= Elevationswinkel der Waffe gegenüber der Lafetteη= Nickwinkel des WaffenträgersMo= Kompensationsmoment bei parallel zum Waffenträger ausgerichteter Waffe.