DE3633375C2

DE3633375C2 -

Info

Publication number: DE3633375C2
Application number: DE19863633375
Authority: DE
Inventors: Horst 6451 Neuberg De Schmischke
Original assignee: Honeywell Regelsysteme GmbH
Current assignee: Honeywell Regelsysteme GmbH
Priority date: 1986-10-01
Filing date: 1986-10-01
Publication date: 1990-05-10
Also published as: DE3633375A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 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 einwandrei gegeben, wenn die Waffe horizontiert ist.

Um einem geänderten Unwuchtmoment Rechnung zu tragen, das sich bei einer Elevation der Waffe ergibt, ist es aus der US-PS 40 40 332 bekannt, durch die Hintereinanderschaltung wenigstens zweier Federn eine entsprechende, nicht lineare Federcharakteristik vorzugeben, durch die dem sich ändernden Unwuchtmoment Rechnung getragen wird.

Ferner ist es aus der CH-PS 2 49 400 bekannt, bei einer in einem Waffenträger hin- und herlaufenden Rohrwaffe dem sich ändernden Unwuchtmoment dadurch Rechnung zu tragen, daß der Angriffspunkt einer zwischen Waffenträger und Waffe angeordneten Ausgleichsfeder in Abhängigkeit von der Waffenbewegung verstellt wird.

Schließlich ist es aus der DE-AS 10 97 319 bekannt, über ein Kurvensegment, das mit dem Schildzapfen der Waffe verbunden ist, eine zwischen Waffe und Waffenträger angeordnete Feder elevationsabhängig unterschiedlich vorzuspannen.

Die eingangs genannten bekannten Vorrichtungen sehen keinerlei Maßnahmen vor, das sich auf Grund einer Nickbewegung des Waffenträgers ergebende veränderte Federmoment zu kompensieren.

Es ist daher 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 dem kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Wenn erfindungsgemäß ein Regelkreis vorgesehen wird, dem der gemessene Nickwinkel als Sollwert zugeführt wird, um auf den Angriffspunkt der Feder einzuwirken, so ist es zweckmäßig, auch den Elevationswinkel der Waffe zu messen und diesen Winkel als weiteren Sollwert dem Regelkreis zuzuführen, so daß die entsprechende Verstellung des Angriffspunktes der Feder einem veränderten Unwuchtmoment Rechnung trägt, das durch den Nickwinkel und den Elevationswinkel bedingt ist.

Anhand der Figuren der Zeichnung sei im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Hierbei zeigt

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 · cos α · 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 Moment M _K des Federausgleichs stellt sich folgendermaßen dar:

wobei
M ₀ = Kompensationsmoment bei α=η=0,
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, so daß diese Feder sich aufgrund der Kreisbogenabwicklung entspannen konnte und nunmehr ein geringeres 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 VP. 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 Gleichung:

wobei x der Verschiebung des Feder-Angriffspunktes AP entspricht.

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

mit α-η=δ und m · g · r _s = k = M₀.

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 mit dem gemessenen Istwert x _ist verglichen und steuert wiederum über den Regler R und die Ausgangs- und Endstufe A den Motor M an.

Claims

1. Vorrichtung zur Kompensation des Unwuchtmomentes einer auf einem Waffenträger gelagerten Waffe, deren Lagerpunkt nicht mit ihrem Schwerpunkt zusammenfällt, mit einer Feder, die mit einem ersten Angriffspunkt an der Waffe und mit einem zweiten Angriffspunkt an dem Waffenträger angreift, so daß sich bei einer Elevation der Waffe die Länge der Feder und damit ihre Kraft verändert und mit einer Einrichtung zum Ausgleich des sich bei einer Elevation der Waffe verändernden Unwuchtmomentes, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Verschiebung des zweiten Angriffspunktes (AP) der Feder (F; F 1; F 2) mit einem Lage- bzw. Wegregelkreis (VG, R, A) angeordnet sind, wobei der Sollwert des Regelkreises einem gemessenen Nickwinkel (η) des Waffenträgers (L) proportional ist, der Istwert durch die Lage des zweiten Angriffspunktes (AP) der Feder vorgegeben ist und die Regelabweichung über ein Stellglied (M) auf den Angriffspunkt (AP) einwirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elevationswinkel (δ) der Waffe (W) als zusätzlicher Sollwert auf den Regelkreis geschaltet ist.

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) zur Messung des Elevationswinkels (δ).

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 das Stellglied eine von einem Motor (M) angetriebene Spindel (SP) umfaßt, die an dem Angriffspunkt (AP) der Feder (F; F 1, 2) angreift. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Lage- bzw. Wegistwert durch einen der Spindel (SP) bzw. dem Angriffspunkt (AP) zugeordneten Geber (WG) gemessen wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Lage- bzw. Wegsollwert gemäß folgender Beziehung gebildet wird: worin
c = Federkonstante,
r = Abstand zwischen Drehpunkt der Waffe und Angriffspunkt der Feder an der Waffe,
δ = Elevationswinkel der Waffe gegenüber der Lafette,
η = Nickwinkel des Waffenträgers,
M₀ = Kompensationsmoment bei parallel zum Wafenträger ausgerichteter Waffe und η=0.