DE3642628A1 - Unbalance-ausgleichsvorrichtung fuer eine waffenanlage, insbesondere bei einer schweren waffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Unbalance-Ausgleichs­ vorrichtung für eine Waffenanlage, insbesondere bei einer schweren Waffe, mit den Merkmalen aus dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Das Richten großkalibriger Waffenanlagen benötigt einen großen Kraftaufwand, d. h. es sind zum Erreichen schneller Richtzeiten große Leistungen erforderlich. Dieser Kraftaufwand ergibt sich aus dem Gewicht der schwenkbaren Teile der Waffe und wird um so größer je weiter der Schwerpunkt dieser schwenkbaren Teile von der Drehachse entfernt ist. Beim Richten muß daher das sich aus dem Gewicht des schwenkbaren Teils der Waffe und dem Schwerpunktabstand infolge der Gravitation ergebende Gewichtsmoment, im folgenden als Unbalance-Moment bezei­ chnet, durch ein Gegendrehmoment überwunden werden. Damit der Richtantrieb und auch die benötigte Richtlei­ stung klein gehalten werden kann, ist es bekannt, an der Waffenanlage eine Unbalance-Ausgleichsvorrichtung vorzu­ sehen, durch die dieses Unblance-Moment ausgeglichen wird. Dies ist besonders dann notwendig, wenn die für den Richtantrieb zur Verfügung stehende Leistung, bei­ spielsweise die Bordnetzleistung eines Kampfpanzers, begrenzt ist oder beispielsweise im Notbetrieb das Richten mittels Handkraft gefordert wird.

Es sind Ausgleichsvorrichtungen bekannt, bei denen das Unbalance-Moment durch Federsysteme, beispielsweise mechanische Federzylinder, ausgeglichen wird. Ein großer Nachteil derartiger Federsysteme sind die vor allem bei großen Richtwinkeln großen Federwege, die entsprechende Platzprobleme mit sich bringen. Weiterhin muß bei einem derartigen System die Schwenkbewegung der Waffe in eine lineare Bewegung umgewandelt werden, was im allgemeinen über Kurbeltriebe geschieht, bei denen bei großen Richt­ winkeln noch der Nachteil der sich ändernden Hebelarm­ übersetzungen hinzukommt.

Es sind weiter Unbalance-Ausgleichsvorrichtungen der eingangs und im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ange­ gebenen Bauart bekannt, bei denen das Unbalance-Moment in einen in einem hydropneumatischen Speichersystem wirkenden Druck umgewandelt wird. Dies geschieht bei den bekannten Vorrichtungen ebenfalls über einen Kurbeltrieb mit einem sich anschließenden Linearzylinder. Derartige Vorrichtungen lassen sich etwas kompakter aufbauen als Federsysteme, benötigen aber ebenso den mit den obenge­ nannten Nachteilen behafteten Kurbeltrieb und die benö­ tigten Einbauräume und die Eigengewichte der Vorrichtun­ gen sind immer noch relativ groß.

Weiterhin hat sich ergeben, daß bei den bekannten Sy­ stemen eine Integration von Höhenrichtantrieb und Aus­ gleichsvorrichtung zu einer Einheit nur sehr schwer möglich ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestand darin, eine Unbalance-Ausgleichsvorrichtung der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß sich bei geringem Eigengewicht und sehr geringem Platzbedarf auch bei großen Richtwinkeln ein guter Ausgleich des Unbalance- Momentes ergibt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des Patentan­ spruchs 1.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Ausgleichsvorrichtung sind in den Ansprüchen 2 bis 4 beschrieben.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, das Unba­ lance-Moment unter Vermeidung eines Kurbeltriebs und eines Linearantriebs direkt in einem im hydropneumati­ schen Speichersystem wirkenden Druck umzuwandeln. Dies geschieht erfindungsgemäß mit einem an sich bekannten Hydraulik-Drehzylinder. Derartige Hydraulik-Drehzylinder sind in der Lage, den wirkenden Druck der Druckflüssig­ keit direkt in eine an ihrer Abtriebswelle abzunehmenden Drehbewegung umzuwandeln. Sie dienen in erster Linie zur Erzeugung von Drehbewegungen in Werkzeugmaschinen und ähnlichen Vorrichtungen und können für verschiedene Drehwinkel, die auch über 360° betragen können, ausge­ legt sein. Sie haben den Vorteil einer sehr hohen Lei­ stungsdichte und ermöglichen daher die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe unter außerordent­ lich großer Gewichts- und Platzeinsparung. Weiterhin entfallen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die bisher notwendigen Kurbeltriebe mit ihren Nachteilen. Durch die Reduzierung von Baugruppen wird es auch mög­ lich, in sehr kompakter Weise Richtantrieb und Aus­ gleichsvorrichtung in einer Einheit zu integrieren.

Die erfindungsgemäße Ausgleichsvorrichtung ist vor allem zur Anwendung bei schweren, großkalibrigen Waffen ge­ dacht, aber keineswegs auf diese Anwendungsart be­ schränkt. Auch bei mittelschweren und leichten Waffen und Waffen, die mit Handkraft gerichtet werden, kann die erfindungsgemäße Ausgleichsvorrichtung mit großem Vorteil zur Reduzierung der aufzuwendenden Richtkräfte eingesetzt werden.

Das "feste Gestell", an dem der das Waffenrohr enthal­ tende schwenkbare Teil der Waffenanlage angeordnet ist, kann die Lafette eines Geschützes oder auch das Turmge­ häuse eines Kampfpanzers sein.

Im folgenden werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele für eine Unbalance-Ausgleichsvorrich­ tung nach der Erfindung näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 in einer Teilansicht von oben eine Waffenanlage mit einer ersten Ausführungsform einer Unbalance- Ausgleichsvorrichtung;

Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 in einer Ansicht von hinten;

Fig. 3 die Vorrichtung nach Fig. 1 in Seitenansicht;

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform einer Unbalance-Aus­ gleichsvorrichtung in einer Darstellung analog Fig. 1;

Fig. 5 die Vorrichtung nach Fig. 4 in einer Darstellung analog Fig. 2;

Fig. 6 die Vorrichtung nach Fig. 4 in einer Darstellung analog Fig. 3;

Fig. 7 und 8 in Schaltbildern zwei unterschiedliche Hydrauliksysteme, die zur Steuerung der Aus­ gleichsvorrichtung nach den Fig. 1 bis 6 einge­ setzt werden können.

In den Fig. 1 bis 3 ist eine Waffenanlage in stark schematisierter Teildarstellung zu sehen, wobei von der Waffenanlage selbst ein Gestell 1 dargestellt ist, das beispielsweise die Lafette einer Kanone sein kann. In dem Gestell 1 ist eine das Waffenrohr 2 tragende Wiege 3 über einen Schildzapfen 3.1 im Schildzapfenlager 10 in Elevationsrichtung schwenkbar gelagert. Weiterhin ist an der Wiege 3 eine Blende 4 angeordnet.

Die Wiege 3 ist an der Seite mit einem Zahnsegment 5 versehen und mit diesem fest verbunden. In das Zahnseg­ ment 5 greift ein Antriebsritzel 6 ein, das über ein Zahnradpaar 12 einerseits mit der Abtriebswelle 7.3 eines Hydraulik-Drehzylinders 7 und andererseits mit einem Höhenrichtgetriebe 8 verbunden ist. Letzteres wird durch einen Elektromotor 9 angetrieben.

Der Hydraulik-Drehzylinder 7 besitzt Druckflüssigkeits­ anschlüsse 7.1 und 7.2, welche an ein in den Fig. 1 bis 3 nicht dargestelltes Hydrauliksystem anschließbar sind, das weiter unten genauer beschrieben wird.

In Fig. 3 ist die Waffenanlage mit ausgezogenen Linien in abgesenkter Stellung und mit strichpunktierten Linien in maximaler Elevationsstellung dargestellt. Wie eben­ falls aus Fig. 3 zu erkennen, liegt der Waffenschwer­ punkt SP außerhalb der Drehachse SS des Schildzapfens 3.1.

Dies hat zur Folge, daß ein vom Gewicht des schwenkbaren Teils der Waffenanlage und dem Abstand des Schwerpunktes SP von der Drehachse SS abhängendes Unbalance-Moment auftritt. Dieses Unbalance-Moment ist abhängig vom Kosinus des Elevationswinkels, was bedeutet, daß zum Herausdrehen des Waffenrohres aus der Grundstellung relativ hohe Richtkräfte erforderlich sind, wenn kein Ausgleich des Unbalance-Momentes stattfindet.

Zu diesem Zweck ist eine Ausgleichsvorrichtung vorgese­ hen, von der in den Fig. 1 bis 3 der Hydraulik-Drehzy­ linder 7 dargestellt ist, der bei dieser Ausführungs­ form, wie aus den Figuren ersichtlich, in den Höhenrichtan­ trieb integriert ist und auf das gleiche Antriebsritzel 6 wirkt wie das Höhenrichtgetriebe 8.

Zum Verständnis der Wirkungsweise der Ausgleichsvorrich­ tung nach Fig. 1 bis 3 dienen die Fig. 7 bis 8.

In Fig. 7 ist ein Hydraulik-System dargestellt, durch das der Hydraulik-Drehzylinder 7 einseitig eingespannt ist.

Dabei ist beispielsweise der Druckflüssigkeitsanschluß 7.2 über eine Hydraulikleitung 11 mit einem Hydraulik­ speicher 13 verbunden. Der Hydraulikspeicher 13 kann in an sich bekannter und nicht eigens dargestellter Weise als Kolbenspeicher, Blasenspeicher oder Membranspeicher ausgebildet sein und beispielsweise mit Stickstoffvor­ druck beaufschlagt werden.

Wie aus Fig. 7 ablesbar, enthält die Leitung 11 ein Drossel-Rückschlagventil 11.1, ein Rückschlagventil 11.2 und führt schließlich über ein Absperrventil 11.5 und eine Handpumpe 11.6 zu einem Druckflüssigkeitsbehälter 11.7.

Zwischen dem Drossel-Rückschlagventil 11.1 und dem Rückschlagventil 11.2 zweigt eine Parallelleitung 11.41 ab, welche über einen Sicherheitsblock 11.3 zum Hy­ draulikspeicher 13 führt. Im Sicherheitsblock befinden sich Absperrventile 11.31 und 11.32 sowie ein Druckbe­ grenzerventil 11.33, deren Funktionen aus dem Schaltbild ohne weiteres ablesbar sind. Über einen weiteren Zweig 11.42 ist der Sicherheitsblock 11.3 zur Systementleerung ebenfalls mit dem Druckflüssigkeitsbehälter 11.7 verbun­ den.

Der Druckflüssigkeitsanschluß 7.1 ist über eine Leitung 14 mit einem zweiten Druckflüssigkeitsbehälter 14.1 frei verbunden.

In der Leitung 11 kann durch Zu- oder Abführung von Druckflüssigkeit mittels der Pumpe 11.6 ein gewünschter Nenndruck eingestellt werden, der den Hydraulik-Drehzy­ linder 7 und den Hydraulikspeicher 13 auf einen gegebe­ nen Druck vorspannt. Dieser Druck ist so einstellbar, daß durch das an der Abtriebswelle 7.3 des Hydraulik- Drehzylinders 7 auftretende Drehmoment das Unbalance- Moment in der gewünschten Weise ausgeglichen wird.

In Fig. 8 ist ein Hydrauliksystem dargestellt, das ebenfalls bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 anwendbar ist und bei dem der Hydraulik-Drehzylinder beidseitig eingespannt ist.

Zu diesem Zweck sind beispielsweise der Druckflüssig­ keitsanschluß 7.2 über eine Leitung 21 und der Druck­ flüssigkeitsanschluß 7.1 über eine Leitung 24 mit einem gemeinsamen Druckflüssigkeitsbehälter 21.7 verbunden.

Wie aus Fig. 8 leicht abzulesen, befinden sich in der Leitung 21 ein Drossel-Rückschlagventil 21.11, ein von Hand und elektromagnetisch betätigbares 2/2-Wegeventil 21.12, ein Rückschlagventil 21.2, ein Dreiwegehahn 21.5 und eine Pumpe 21.6.

Von der Leitung 21 zweigt die Leitung 21.41 ab, die über den Sicherheitsblock 21.3 zum Hydraulikspeicher 23 führt. Der Sicherheitsblock 21.3 enthält analog Fig. 7 zwei Ventile 21.31 und 21.32 sowie ein Druckbegrenzer­ ventil 21.33 und ist über eine weiterführende Zweiglei­ tung 21.42 mit dem Druckflüssigkeitsbehälter 21.7 ver­ bunden.

Die Leitung 24 enthält ein elektromagnetisch und von Hand betätigbares 3/2-Wegeventil 24.1, durch das sie einerseits über eine Zweigleitung 24.3 mit der Leitung 24.5 und andererseits über eine Leitung 24.2 und ein Nachsaugeventil 24.4 mit dem Druckflüssigkeitsbehälter 21.7 verbindbar ist, wobei die Leitung 24.2 über den Dreiwegehahn 21.5 mit der Leitung 21 verbindbar ist.

Vom Druckflüssigkeitsbehälter 21.7 aus ist mittels der Pumpe 21.6 der Druck in der Leitung 21 vorgebbar. Über den Dreiweghahn 21.5 werden die Leitung 24 und der Drehzylinder 7 bei Inbetriebnahme mit Druckflüssigkeit gefüllt.

In ihrer Ruhestellung sperren die Ventile 21.12 und 24.4 den Zu- und Abfluß der Druckflüssigkeit zum Hydraulik- Drehzylinder 7 zwecks Halten der Last.

In Arbeitsstellung der Ventile 21.12 und 24.1 wird bei dem Heben der Last der Hydraulik-Drehzylinder 7 einer­ seits über Anschluß 7.2 mit Druckflüssigkeit aus dem Druckspeicher 23 beaufschlagt und andererseits wird über Anschluß 7.1 und Leitung 24 die Druckflüssigkeit zum Druckflüssigkeitsbehälter 21.7 drucklos abgeführt.

Bei Drehrichtungsumkehr - Senken der Last - bleibt das Ventil 21.12 in Arbeitsstellung, dabei wird die Druck­ flüssigkeit vom Anschluß 7.2 über Leitung 21 in den Druckspeicher 23 zurückgeführt; gleichzeitig wird durch die Saugwirkung am Anschluß 7.1 über Leitung 24, Ventil 24.1 - Ruhestellung - und Nachsaugventil 24.4 aus dem Druckflüssigkeitsbehälter 21.7 die Druckflüssigkeit dem Hydraulik-Drehzylinder 7 zugeführt.

In den Fig. 4 bis 6 ist eine Ausführungsform einer Unbalance-Ausgleichsvorrichtung dargestellt, bei welcher der Hydraulik-Drehzylinder nicht in den Höhenrichtan­ trieb integriert ist.

In den Fig. 4 bis 6 sind der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3 genau entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugs­ ziffern bezeichnet.

Die das Waffenrohr 2 tragende Wiege 3 ist über den Schildzapfen 3.1 im Schildzapfenlager 10 gelagert, das Teil des Grundgestells 1 ist, das die Blende 4 aufweist. Bei dieser Ausführungsform der Waffenanlage sind an beiden Seiten der Wiege 3 jeweils Zahnsegmente 15.1 und 15.2 angeordnet. Am Zahnsegment 15.1 greift über ein Antriebsritzel 16.1 die Abtriebswelle 17.3 eines Hydrau­ lik-Drehzylinders 17 an, dessen Druckflüssigkeitsan­ schlüsse 17.1 und 17.2 wiederum an Hydrauliksysteme nach Fig. 7 oder 8 angeschlossen sein können.

Am Zahnsegment 15.2 greift über ein Antriebsritzel 16.2 das von einem Elektromotor 19 her antreibbare Höhen­ richtgetriebe 18 an.

Die Funktionsweise der Vorrichtung nach Fig. 4 bis 6 ist die gleiche wie die der Vorrichtung nach Fig. 1 bis 3.

Anhand der Ausführungsbeispiele nach Fig. 4 bis 6 wird noch auf folgende Variante dieser Ausführungsform hingewie­ sen.:

Es ist vor allem bei leichteren Waffen durchaus möglich, die Koppelung zwischen dem Hydraulik-Drehzylinder und der Wiege nicht, wie oben beschrieben, über ein an einem Zahnsegment angreifendes Antriebsritzel durchzuführen, sondern der Hydraulik-Drehzylinder 17 kann grundsätzlich auch so angeordnet sein, daß seine Abtriebswelle 17.3 direkt am Schildzapfen 3.1 angreift.

Claims (4)

1. Unbalance-Ausgleichsvorrichtung für eine Waffenanlage, insbesondere bei einer schweren Waffe, mit einem in Elevationsrichtung schwenkbaren, das Waffenrohr enthal­ tenden Teil, der über einen Schildzapfen in einem festen Gestell gelagert ist, wobei der Schwerpunkt des schwenk­ baren Teils außerhalb der Drehachse des Schildzapfens liegt und einer Einrichtung zur Umwandlung des Unba­ lance-Moments in einen, in einem hydropneumatischen Speichersystem wirkenden Druck, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Umwandlung des Unbalance-Moments ein Hydraulik-Drehzylinder (7, 17) ist, dessen Abtriebs­ welle (7.3, 17.3) rotatorisch mit dem schwenkbaren Teil (3) der Waffe gekoppelt ist und bei dem mindestens einer der Druckflüssigkeitsanschlüsse (7.1, 7.2 bzw. 17.1, 17.2) über ein Hydrauliksystem (11 bzw. 21) an einen Hydraulikspeicher (13, 23) angeschlossen ist.

2. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abtriebswelle (7.3, 17.3) des Hydraulik-Drehzylinders (7, 17) über ein Zahnradgetriebe (5-6-12 bzw. 15.1-16.1) mit dem schwenkbaren Teil der Waffe gekoppelt ist.

3. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abtriebswelle des Hydraulik-Dreh­ zylinders direkt mit dem Schildzapfen der Waffe verbun­ den ist.

4. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 2 an einer Waffenanlage mit Höhenrichtantrieb, dadurch gekennzeich­ net, daß der Höhenrichtantrieb (8-9) und der Hydraulik- Drehzylinder (7) über ein gemeinsames Zahnradgetriebe (12-6-5) mit dem schwenkbaren Teil (3) der Waffe ge­ koppelt sind.