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Das
technische Gebiet der vorliegenden Erfindung betrifft Systeme zum
Richten einer Waffe, die deren Stabilisierung gewährleisten.
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Wenn
eine Waffe auf einem mobilen Träger montiert
ist, das heißt
auf einem sich in Bewegung befindlichen Fahrzeug, wird es sehr schwer,
die Operationen ihres Richtens zu gewährleisten, da die Waffe einer
bestimmten Anzahl von Störungen
unterliegt. Der Abschuss von einer solchen Waffe aus macht es erforderlich,
ihre Ausrichtung auf das Ziel trotz der sowohl linearen als auch
Winkel-Bewegungen des Fahrzeuges beizubehalten. Eine Besonderheit
eines Fahrzeuges, das dafür
geeignet ist, sich mit hoher Geschwindigkeit (mehr als 50 km/h)
in jedem Gelände
zu bewegen, liegt in den Beanspruchungen, die auf die Waffe und
deren Richtsystem übertragen
werden und die im allgemeinen einem hohen Frequenz-Niveau entsprechen
und in einem weiten Spektrum liegen.
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Diese
Störungen
können
beim Rollen entstehen, insbesondere aus:
- – der Winkelgeschwindigkeit
des Trägers,
auf dem die Waffe in horizontaler Richtung montiert ist, die sich
im Bereich der Waffe über
das Antriebssystem wieder findet,
- – der
linearen Beschleunigung, die im Bereich der Drehzapfen der Waffe über die
Dezentrierung des Schwerpunktes angreift,
- – der
Winkelbeschleunigung, die direkt an der Waffe durch die Reibung,
welche sich im Bereich der Drehzapfen ergibt, angreift,
- – der
linearen Beschleunigung, die über
die Drehzapfen am Schwerpunkt der Waffe angreift und eine dynamische
Verformung an dieser bewirken. Insbesondere wenn die Frequenz der
Störung
in der Nähe
der Resonanzfrequenz der Waffe selbst liegt, verstärkt die
Eigenfrequenz der Waffe die natürliche
Verformung unter der Einwirkung der betrachteten Beschleunigung
in einem Verhältnis von
vielfachen Zehnerwerten.
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Es
sind mehrere Verfahren und Vorrichtungen bekannt, um die Auswirkungen
des Rollens auf die Schussleistungen einer Waffe abzuschwächen.
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Ein
erstes Verfahren besteht darin, die störende Winkelgeschwindigkeit
zu messen, zum Beispiel durch ein Mittel von der Art eines Girometers, und
sie zu verwenden, um die Drehgeschwindigkeit des Antriebssystems,
das zwischen dem Träger und der
Waffe angeordnet ist, zu steuern. Es handelt sich somit um eine
Steuerung zur Antizipation, die parallel zu einer Steuerung zur
Regelung der Position der Waffe zu einem Trägheitsbezugspunkt angeordnet ist,
deren Effizienz gering ist, um die Amplitude der Winkelstörungen für mittlere
Frequenzen abzuschwächen.
Es kann zum Beispiel auf das Patent FR-2466741 Bezug genommen werden.
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Ein
weiteres Verfahren besteht darin, einen Antrieb vorzusehen, der
es ermöglicht,
das auf die Last ausgeübte
Drehmoment zu steuern. Dieses Prinzip wird verwendet, um die Effizienz
der Verminderung der Auswirkungen der Störungen der Winkelgeschwindigkeit
zu verbessern. Dieses Verfahren eignet sich für die geringen Dezentrierungswerte.
Es kann zum Beispiel auf das Patent US-4387624 Bezug genommen werden.
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Wenn
die Dezentrierung zwischen der axialen Position des Schwerpunktes
und der Gelenkachse zunimmt, verschlechtern sich die erzielten Leistungen
schnell durch die Kombination mehrerer Mechanismen.
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Zunächst erhöht die Dezentrierung
des Schwerpunktes den Effekt der erzeugten vertikalen Beschleunigung
(Unwuchteffekt), der sich durch das Rollen auf die Winkelverschiebung
der Waffe auswirkt.
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Die
Erhöhung
des Bedarfs nach Antriebsdrehmoment, die durch den Bedarf nach dynamischem
Drehmoment (trotz des statischen Massenausgleichs der Unwucht) verursacht
wird, zieht insbesondere die Erhöhung
der Motorträgheit
mit sich. Die Anfälligkeit
des Antriebssystems auf Störungen mittlerer
Frequenzen steigt folglich an, mit dem Zusatz, dass es notwendig
ist, das Filtern der Gesamtheit von Sensoren zu erhöhen. Die
Stabilisierungsleistungen nehmen mit dem Filtern der Sensoren ab.
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An
bestimmten Waffensystemen fügen
funktionelle Anforderungen, insbesondere an das Versorgungsprinzip
der Waffe, der Verschiebung des Schwerpunktes geometrische Anforderungen
hinzu, welche die Reibung im Bereich der Drehzapfen erhöhen, was
Auswirkungen auf die Präzision
der Ausrichtung der Waffe hat.
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Um
schließlich
bei anderen Systemen das notwendige Volumen am hinteren Ende und
unter der Ausrichtungsachse der Waffe zu minimieren, macht es die
Montage dieser Waffe erforderlich, die Ausrichtungsachse der Waffe
stark an das hintere Ende der Rückstoßmasse zurückzusetzen,
um zu bewirken, dass die Dezentrierung mit ihrer Auswirkung auf die
Präzision
auf die Ausrichtung insbesondere beim Rollen sehr stark erhöht wird.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Richtsystem einer auf einen
beweglichen Träger montierten
Waffe zu realisieren, das einen Antrieb mit Vor-Stabilisierung ermöglicht,
um den durch die Dezentrierung der Waffe bewirkten Bedarf an Dimensionierung
des Antriebes von jenem zu trennen, der es ermöglicht, die Qualität der Ausrichtungs-Steuerung zu
privilegieren.
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Gegenstand
der Erfindung ist somit ein System zum Richten einer Waffe in vertikaler
Richtung, dadurch gekennzeichnet, dass es ein erstes Mittel zur
Positionierung der Waffe entsprechend eines großen Ausschlages in vertikaler
Richtung in Bezug auf eine erste Drehachse, die in Bezug auf den
Schwerpunkt der Waffe versetzt ist, und ein mit dem ersten Mittel
verbundenes zweites Mittel zur Positionierung der Waffe entsprechend
eines geringen Ausschlages in vertikaler Richtung in Bezug auf eine
zweite Drehachse, die durch den Schwerpunkt der Waffe verläuft, umfasst.
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Gemäß einem
Merkmal ist die erste Drehachse hinter dem Schwerpunkt der Waffe
angeordnet.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal ist das erste Positionierungsmittel in Bezug auf
ein Gestell, auf dem die Waffe montiert ist, um die erste Drehachse gelenkig
angebracht.
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Gemäß noch einem
Merkmal umfasst das erste Positionierungsmittel eine Blende, welche
die Waffe trägt
und fest mit dem Gestell verbunden ist, und ein Drehmittel, wobei
die erste Drehachse zwischen der genannten Blende und dem Gestell
angeordnet ist.
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Gemäß noch einem
Merkmal stellt das Drehmittel die Drehung der Blende in Bezug auf
das Gestell sicher.
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Gemäß noch einem
Merkmal ist die Waffe in Bezug auf die Blende drehbar montiert,
wobei das zweite Positionierungsmittel die Drehung der Waffe in
Bezug auf die Blende um die zweite Achse gewährleistet.
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Gemäß noch einem
Merkmal besteht das Drehmittel aus einem Zylinder.
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Gemäß noch einem
Merkmal umfasst das zweite Positionierungsmittel einen Motor oder
einen Getriebemotor, der fest mit der Blende entsprechend der zweiten
Drehachse verbunden ist.
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Gemäß noch einem
Merkmal umfasst das zweite Positionierungsmittel einen Zylinder,
der fest mit der Blende verbunden ist und dessen Stange mit der
Waffe verbunden ist.
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Gemäß noch einem
Merkmal umfasst das zweite Positionierungsmittel einen Zylinder,
der fest mit der Blende verbundenen ist und dessen Stange mit dem
Gestell verbunden ist.
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Gemäß noch einem
Merkmal umfasst das zweite Positionierungsmittel ein verformbares
Parallelogramm, das die Blende mit dem Gestell verbindet, und ein
fest mit einem Schenkel des Parallelogramms, das mit der zweiten
Drehachse in Eingriff ist, verbundenes Stellglied.
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Ein
allererster Vorteil des Systems gemäß der Erfindung liegt im Einhalten
des Bedarfs an Organisation des Waffensystems, indem die Gelenkachse verlagert
wird, um die Anforderungen zur funktionellen Optimierung oder globalen
Optimierung einzuhalten.
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Ein
weiterer Vorteil liegt im Einhalten der Qualitätsanforderungen der absoluten
Ausrichtung, die an die Waffe gestellt werden, durch das Aufnehmen
eines zweiten Gelenkes im Bereich des Schwerpunktes.
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Ein
weiterer Vorteil liegt in der Reduzierung der parasitären Drehmomente
zwischen der Waffe und der Blende.
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Weitere
Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung treten deutlicher
aus der hiernach als Anhaltspunkt gegebenen Beschreibung hervor,
die sich auf die Abbildungen bezieht, in welchen:
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1 ein
Schnitt der Waffe in der Draufsicht durch die Drehachsen der Waffe
ist,
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2 ein
Schnitt der Waffe in der Vorderansicht durch die Drehachsen ist
und
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3 eine
allgemeine Ansicht einer Waffe und ihrer Montageblende auf dem Gestell
ist,
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4 ein
weiterer Schnitt der Waffe in der Vorderansicht ist und
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5 die
Position der Drehachsen der Waffe in einem Parallelogramm zeigt.
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Wie
aus dem Vorhergehenden hervorgeht, besteht die Erfindung darin,
zwei Antriebe der Waffe in Bezug auf ihren Träger vorzusehen. Ein erster
Antrieb oder Hauptantrieb ermöglicht
es, die Waffe in vertikaler Richtung in grober Weise auszurichten. Dieser
Antrieb erlaubt es, die Waffe ohne jede Einschränkung zu positionieren. Ein
zweiter Antrieb ermöglicht
es, die Waffe fein auszurichten, indem sie sich auf dem Hauptantrieb
abstützt.
Das Interesse eines solchen Systems liegt in der Tatsache, dass
der Ausschlag zwischen der Waffe und der Blende auf die Stabilisationsfehler
begrenzt ist, was eine einfache Ausführung nach sich zieht. Da andererseits
die Dimensionierung des zweiten Antriebs lediglich mit der Trägheit der
auszurichtenden Waffe verbunden ist, wird eine leistungsfähige Drehmomentsteuerung ohne
spezifische Einschränkungen
ausgeführt.
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In 1 ist
die in vertikaler Richtung auszurichtende Waffe 1 fest
mit einer Blende 2 verbunden, die selbst in Bezug auf einen
Träger 5 drehbar
montiert ist, zum Beispiel ein Drehturm mit Hilfe von Drehzapfen 6 und
Wälzlager 7.
In der Figur ist zu sehen, dass die Blende 2 sich in der
Form eines Käfigs
darstellt, in den der hintere Teil der Waffe eingreift. Die Waffe 1 selbst
ist in Bezug auf die Blende 2 mit Hilfe von Drehzapfen 8,
die mit einem Stellglied 4 mit Hilfe einer Welle 9 verbunden
sind, und durch Wälzlager 10 beweglich
montiert. Die Drehzapfen 6 und die Wälzlager 7 legen die
Achse A1 fest, um welche der Hauptantrieb entsprechend eines großen Ausschlages
und die Drehung der Blende 2, somit der Waffe, in Bezug
auf den Träger 5 zustande
kommt. Die Drehzapfen 8 und die Wälzlager 10 legen die
Achse A2 fest, um welche der zweite Antrieb entsprechend eines geringen
Ausschlages und die Drehung der Waffe in Bezug auf die Blende zustande
kommt. Im dargestellten Fall ist das Stellglied 4 ein fest
mit der Blende verbundener Motor.
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In 2 ist
die auf einen Träger 5 mit
Hilfe eines Gestells 11 montierte Waffe 1 zu sehen.
Es sind schematisch die Blende 2 und die Drehzapfen 6,
um welche die Waffe in Bezug auf das Gestell 11 angelenkt
ist, dargestellt. Die Drehung der Blende 2 wird mit Hilfe
des Drehmittels 3 erzielt, das von einem Zylinder gebildet
wird, dessen Stange 12 mit Hilfe eines Bolzens 13 fest
mit der Blende 2 und der Körper mit dem Gestell 11 verbunden
sind. Durch Betätigen
des Zylinders 3 wird die Blende 2, und somit die
Waffe 1, um die Drehzapfen 6 gedreht, um die Waffe entsprechend
einer großen
Amplitude in Bezug auf das Gestell 11 grob auszurichten.
Diese Amplitude kann einen Bereich in der Größenordnung von –10 bis
+60° entsprechend
dem Pfeil F1 abdecken. Die Waffe 1 ist selbst drehbar in
Bezug auf die Blende 2 entsprechend einer geringen Amplitude
montiert, um ihre feine Ausrichtung zu gewährleisten. Diese Drehung wird
durch den Pfeil F2 schematisiert. Diese Drehung erfolgt hier mit
Hilfe eines Zylinders 14, dessen Körper fest mit der Blende 2 und
die Stange mit der Waffe verbunden sind. Dieser Zylinder 14 versetzt
die Waffe um die Drehzapfen 8 in Bezug auf ihre Tragstruktur,
das heißt
die Blende, in Bewegung. Diese Amplitude kann einen Bereich in der
Größenordnung
von 1° abdecken.
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In 3 wird
eine Ansicht einer Waffe 1 dargestellt, die mit der Blende 2 versehen
ist, die den ganzen hinteren Teil dieser Waffe umgibt. Diese Blende
umfasst einen Anschluss 15 zur Verbindung mit dem Gestell 11,
eine Durchgangsöffnung 16 zur Aufnahme
der Wälzlager 10 (nicht
dargestellt), welche die Drehzapfen 8 aufnehmen. Am vorderen
Ende ist die Blende mit einem Balg 17 versehen, um den Raum
zwischen dem Waffenrohr und dieser Blende zu schließen. Es
wird so eine kompakte Baugruppe erzielt, die bereit ist, auf dem
Gestell in einem Drehturm eines gepanzerten Fahrzeuges, zum Beispiel einem
Kettenfahrzeug, eingebaut zu werden.
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Das
Richtsystem gemäß der Erfindung
erlaubt beispielsweise:
- – eine erste Ausrichtung, um
den Ausschlag in vertikaler Richtung der Waffe zu ermöglichen
und um die allgemeinen funktionellen und geometrischen Beanspruchungen
einzuhalten. Selbstverständlich
ist im Bereich dieses Gelenkes ein herkömmliches Abdichtsystem vorgesehen,
das einfach durch ein Wälzlager 7 dargestellt
ist,
- – eine
zweite um den Schwerpunkt der Waffe zentrierte Ausrichtung, um den
begrenzten Ausschlag zu ermöglichen.
- Es ist selbstredend, dass das System gemäß der Erfindung in einer komplexen
Gesamtheit integriert ist, die es ermöglicht, die Waffe entsprechend
von Schusskoordinaten auszurichten, seine Position und seine Abweichungen
in Bezug auf einen Einstellwert zu bestimmen, die Veränderungen
des Richtens beim Rollen zu messen und die gemessenen eventuellen
Abweichungen zu korrigieren.
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Dadurch,
dass das zweite Gelenk fest mit der unter Einwirkung des ersten
Mittels beweglichen Blende verbunden ist, sind es dieses erste Antriebsmittel
und die Regelung der Achse A1, welche sowohl die durch die Reibung
an den Dichtungen verursachten Störungen als auch die linearen,
vertikalen Beschleunigungen aufnehmen werden.
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Die
Abdichtung, die im Bereich des Balges 17 einzubringen ist,
stellt somit eine relativ geringe Abmessung dar und der begrenzte
Ausschlag benötigt
nicht den Einsatz eines Reibungssystems, sondern ganz einfach ein
System mit elastischem Balg. Die Lager dieses Gelenkes sind ebenfalls
in der Abmessung eingeschränkt,
in dem Maße
wie sie keine schweren funktionellen Beanspruchungen zu integrieren
haben (Bestückung
der Waffe zum Beispiel). Da das Gelenk zentriert ist, haben die
Beschleunigungsstörungen
außerdem
keine Auswirkung auf die Ausrichtung der Waffe.
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Der
Ausschlag der Waffe 1 in Bezug auf die Blende 2 ist
zwei Anforderungen unterworfen:
- – der Ausschlag
muss es ermöglichen,
die Stabilisierungsfehler der ersten Achse A1 zu absorbieren,
- – der
Ausschlag muss durch die Dezentrierung zwischen der Achse der Waffe
und den Hauptdrehzapfen 7 begrenzt sein. Tatsächlich überträgt sich
die Belastung des Rücklaufs
der Waffe einerseits durch ein Störmoment, das durch den Hauptantrieb
aufgenommen werden muss, und andererseits durch die radiale Beschleunigung, die
durch die Blende auf den Schwerpunkt der Waffe induziert wird, mit
dessen Auswirkung auf den ablaufenden Schuss und/oder auf die folgenden
Male (für
eine Kadenz-Schusswaffe).
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In 1 wurde
ein Stellglied 4 vorgesehen, um die Ausschläge mit geringer
Amplitude der Waffe in Bezug auf die Blende 2 zu gewährleisten.
Dieses Stellglied kann eigentlich ein elektrischer Getriebemotor
mit ausreichend geringer Steifheit sein, dessen Leistungsregelung
in ausreichender Bandbreite liegt. Es ist auch möglich, einen hydraulischen
Antrieb vorzusehen, der von einem Hydraulikzylinder mit geringem
Ausschlag gebildet wird. Um dem Öl
ein Minimum an Elastizität
aufzuerlegen, kann das Totvolumen jeder der beiden Kammern des Zylinders
durch kleine entlüftete
Sammler künstlich
erhöht
werden. Wie es in dem vorgenannten französischen Patent gezeigt ist,
wird der Antrieb mit Druckregelung verwendet, um die absolute Geschwindigkeit
der Waffe zu regeln, wobei die Geschwindigkeit direkt durch ein Girometer
oder von einem auf der Blende 2 montierten Kreiselgerät erlangt
wird, mit Ableitung der Summe des gyroskopischen Abstandes und der
relativen Position zwischen der Blende 2 und der Waffe 1.
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In 4 wird
ein zweiter Antrieb dargestellt, der von einem Zylinder 18 gebildet
wird, dessen Körper
mit Hilfe eines Bolzens 19 fest mit dem Gestell 11 verbunden
ist und dessen Stange mit der Waffe fest verbunden ist. Dieser angelenkte
Zylinder absorbiert die relativen Bewegungen zwischen der Waffe
und dem Gestell und gewährleistet
den feinen Antrieb der Waffe.
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In 5 ist
ein zweiter Antrieb dargestellt worden, der durch ein verformbares
Parallelogramm 20 gebildet wird, bei dem der Schenkel 21 die
Drehzapfen 7 und 8 verbindet und der Schenkel 22 den Drehzapfen 7 und
das Gestell 5. Dieses Parallelogramm wird durch einen vierten
Punkt 24 vervollständigt, über den
die Schenkel 23 und 25 verbunden sind. Ein fest
mit dem Drehzapfen 8 verbundener Getriebemotor 26 ermöglicht es,
die Waffe in Bezug auf die Blende 2 in Drehung zu versetzen,
indem er sich am Gestell über
den Schenkel 25 abstützt.
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In
allgemeiner Weise kann jeglicher zweite Antrieb verwendet werden,
der in der Lage ist, auf den Schlitten der Waffe ein Drehmoment
in einer ausreichenden Bandbreite auszuüben.
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Um
das System gemäß der Erfindung
einzusetzen, wird ein Satz von Sensoren verwendet:
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– Wenigstens
ein Winkelsensor der Blende 2 bezüglich der Ausrichtung des Drehturmes.
Durch Ableitung erhält
man die relative Geschwindigkeit der Maske und des Drehturms.
- – Wenigstens
ein Sensor der relativen Winkellage zwischen dem Schlitten und der
Blende.
- – Wenigstens
ein Sensor vom Typ Gyroskop, um die Ausrichtung der Blende und die
Trägheitsreferenz
bereitzustellen, die es zum Beispiel ermöglicht, die Ziellinie zu gestalten.
Eine Ableitung dieser Information ermöglicht es, über die absolute Geschwindigkeit
der Blende zu verfügen
und sie der Präzessionssteuerung
des Gyroskops zuzuführen.
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ein Sensor der radialen Beschleunigung an der Blende, senkrecht
zur Hauptdrehachse A1, der es erlaubt, über das Maß der Störung von linearer Beschleunigung
zu verfügen.
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Die
Gesamtheit dieser Sensoren ermöglicht es,
einerseits die Kenntnis über
die Referenz zu erlangen, auf die gewünscht ist, die Waffe auszurichten,
und andererseits über
Informationen zu verfügen,
welche die Hauptstörungen
betreffen, die auf das Waffensystem einwirken. Sekundäre Sensoren korrespondieren
jeweils mit der Drehwinkelgeschwindigkeit des Elektromotors des
Hauptantriebes und dem Differenzdruck zwischen den Kammern des zweiten
Zylinders, wobei diese letztere Information direkt dem Drehmoment
entspricht, das der zweite Antrieb auf die Waffe ausübt.