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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
in Rückstoßsystemen für großkalibrige Artilleriewaffen. Es
wird auch auf den Oberbegriff des Patentanspruches 1
verwiesen.
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In großkalibrigen Artilleriewaffen muß das Rückstoßsystem
beim Abfeuern der Waffe zum Stillstand gebracht werden,
wenn das System zurückfährt. Danach muß das System in eine
Ausgangsstellung vorgeholt werden. Diese Funktionen sind
auf dem Gebiet des Geschützwesens gut bekannt und werden in
unterschiedlicher Art und Weise an dem Geschütz
berücksichtigt.
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In EP-A-0 022 335, auf deren Offenbarung der Oberbegriff
des unabhängigen Anspruchs 1 beruht, ist eine Vorrichtung
in einem Rückstoßsystem für großkalibrige Artilleriewaffen
offenbart, die aus einer Einheit besteht, die eine Dämpfung
des Rückstoßsystems während der Rücklaufbewegung bei
gleichzeitiger Speicherung von aus der kinetischen
Rückstoßenergie des Rückstoßsystems erhaltener Energie bewirkt
und derart angeordnet ist, um mit Hilfe der so
gespeicherten Energie dem Rückstoßsystem bei seiner auf die
Rückstoßbewegung folgenden Vorholbewegung Energie zuzuführen.
Die Vorrichtung enthält einen Vorschubzylinder und einen
damit verbundenen Speicherzylinder, wobei der
Vorschubzylinder einen über eine Rückstoßkolbenstange mit dem
Rückstoßsystem verbundenen Rückstoßkolben umschließt, wobei vor
dem Rückstoßkolben ein fliegender
Beschleunigungs-Rekuperationskolben vorgesehen ist und bei Betätigung des
Rückstoßkolbens durch das Rückstellsystem bei dessen
Rückwärtsbewegung das Druckmittel vor dem Rückstoßkolben komprimiert
wird und den Beschleunigungs-Rekuperationskolben betätigt,
der seinerseits Druckmittel in den Speicherzylinder zur
Energiespeicherung drückt. Der
Beschleunigungs-Rekuperationskolben ist an der Rückstellfunktion des Rückstoßsystems
beteiligt, wenn er durch die in dem Speicherzylinder
gespeicherte Energie in Bewegung gesetzt wird.
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Mit fortschreitender progressiver Entwicklung von
Artilleriewaffen sind Wünsche zum Ausdruck gebracht worden, daß
das Geschütz und seine Bestandteile auf technisch einfache
Art und Weise und doch mit ruhig arbeitenden und wenig
Teilen/Bauteilen konstruiert sei. Dämpfung und Vorholung des
Rückstoßsystems in einem Geschütz sind bis jetzt auf
verhältnismäßig komplizierte Art konstruiert worden. Außerdem
gibt es bei niedrigen Schußfolgen (niedrige
Einstoßgeschwindigkeit), d.h. einer langen Richtzeit, immer über
schüssige Energie
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während es umgekehrt bei
sehr hohen Schußfolgen nicht ausreichende Energie zum
Richten gibt. Im letzteren Fall muß äußere Energie zugeführt
werden. Damit hat die obige Situation zur Folge, daß es
Forderungen nach einer Energiegleichgewichtsfunktion geben
kann. Es gibt den Wunsch nach einfachen Konstruktionen, die
diese Vorgänge durchführen.
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Die primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
darin, eine Vorrichtung vorzuschlagen, die die oben
dargestellten Probleme vermeidet und zu ihrem Ausgangspunkt die
einer einzigen Einheit macht, eine Dämpfung des
Rückstoßsystems zu bewirken, während gleichzeitig die Einheit an der
Rückstellfunktion des Rückstoßsystems beteiligt ist.
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Das was im wesentlichen als Charakterisierung der neuen
Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung betrachtet
werden kann, ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1
angegeben.
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In den Fällen eines hohen Rückstoßimpulses, großer Energie
und geringer Masse, kann dem Rückstoßsystem gespeicherte
(hydraulische) Energie für andere Verbraucher entnommen
werden, die sich an der Waffe oder in deren Nähe befinden,
zum Beispiel Ladeeinrichtungen, Hebezeuge für die
Munitionshandhabung, usw. Jede Überflußenergie, die zwischen
Rückstoß und Vorholung auftritt, kann somit für andere
Zwecke innerhalb des Geschützsystems verwendet werden,
beispielsweise zum Aufprotzen von Feldlafetten und, bei
Auswahl von geeigneten vorherigen Ladungen, zum Abfeuern des
Geschützes mit unterschiedlichen Ladungen.
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Nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
weist die Einheit einen oder mehrere Ausweichkanäle auf,
die Druckmittel hinter den
Beschleunigungs-Rekuperationskolben führen, wenn der Rückstoßkolben das Druckmittel
komprimiert. Jeder entsprechende Kanal enthält ein
federgespanntes, in eine Richtung wirkendes Ventil, durch welches
das Druckmittel in den Speicherzylinder geführt wird, um
Energie in dem Speicherzylinder zu speichern. In einen
Zwischenraum hinter dem Rückstoßkolben wird bei seiner
Rücklaufbewegung Druckmittel nachgespeist. Dieses Nachfüllen
findet über ein Rückschlagventil statt, das geöffnet ist,
wenn sich der Kolben infolge der Einziehbewegung im
Rückstoßsystem bewegt, und während der Vorholbewegung des
Kolbens geschlossen ist. Die Einheit weist ein zweites Ventil
auf oder wirkt mit ihm zusammen bzw. ist an dieses
angeschlossen, über das Druckmittel im Falle seines Mangels
nachgespeist wird, wenn der Rückstoßkolben seine
Vorholbewegung ausführt.
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Die neuen Merkmale, wie sie vorstehend erläutert wurden,
werden eine äußerst einfache Konstruktion der Einheit
verwirklichen, die die Dämpfung und Rückstellfunktionen
ausübt, wobei außerdem aus dieser Einheit für andere
Verbraucher Energie entnommen werden kann. Daher enthält die
Einheit Zylinder, Kolben und Rückschlagventile und handhabt,
speichert und verwendet die Rückstoßenergie eines
Geschützes mit Hilfe dieser Bauteile und einem verwendeten
Druckmittel, zum Beispiel Hydraulikfluid, Druckluft usw.
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Die charakteristische Eigenschaft der vorliegenden
Erfindung und ihre Ausführungsbeispiele werden aus der folgenden
kurzen Beschreibung der begleitenden Zeichnungen und einer
sich darauf beziehenden Erörterung leichter verständlich.
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In den begleitenden Zeichnungen zeigen:
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Fig. 1 - 3 sowohl die grundlegende Verbindung der Einheit
mit dem Rückstoßsystem in einem Geschütz, als auch
weitere Funktionsstufen, die u.a. darstellen, wie
die Einheit die Rückstoßenergie des Geschützes bei
der Vorholbewegung des Systems, bei gleichzeitiger
Dämpfung des Rückstoßsystems, speichert und diese
Energie für die Rückstellfunktion und zur Versorgung
weiterer Verbraucher verwendet; und
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Fig. 4 einen Querschnitt in Längsrichtung, der ein
konkretes Ausführungsbeispiel der Einheit nach der
vorliegenden Erfindung darstellt.
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Mit Bezug auf die Zeichnungen ist in den Fig. 1 - 3 das
Rückstoßsystem durch das Bezugszeichen 1 angegeben. Eine
Einheit 2 nach der Erfindung ist mit dem Rückstoßsystem
über eine Kolbenstange oder einen Plunger 3 verbunden. Die
Verankerung der Kolbenstange im Rückstoßsystem kann an
einer geeigneten Stelle und auf eine an sich bekannte Art
und Weise bewirkt werden.
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Die Fig. 1 veranschaulicht den Fall, bei dem das
Rückstoßsystem in Verbindung mit dem Geschütz, das eine Ladung
abfeuert, beginnt, sich rückwärts in Richtung des Pfeils 4 zu
bewegen. Durch das Bezugszeichen 2a ist eine
Speicherfunktion versinnbildlicht. Die Kraft oder Energie, die das
Rückstoßsystem 1 jetzt auf die Einheit zu übertragen
beginnt, ist durch das Bezugszeichen 5 angegeben und wird im
nachstehenden als Rückstoßenergie bezeichnet. In der Fig. 2
hat das Rückstoßsystem seine hinterste Endlage erreicht,
was bedeutet, daß in der Funktionsbaugruppe 2a für
Energiespeicherung der Einheit 2 Energie gespeichert worden ist.
In dieser Stellung beginnt die Einheit 2 ihre
Rückstellfunktion am Rückstoßsystem in die Bewegungsrichtung
auszuüben, die durch das Bezugszeichen 6 dargestellt ist. Die
Fig. 3 zeigt eine Zwischenstellung, an der sich das
Rückstoßsystem um einen Abstand in Richtung seiner völlig
rückgestellten Ausgangsstellung in der Waffe vorgeschoben hat.
In dieser Funktionsphase ist gezeigt, wie die gespeicherte
Energie teilweise zur Zuführung von Energie in das
Rückstoßsystem in seiner Rückstellfunktion, siehe Pfeil 7, und
teilweise zur Versorgung einer Einheit 8 verwendet werden
kann, die mit der Einheit 2 verbunden ist und eine andere
weitere Funktion oder Einheit innerhalb der Waffe als die
Rückstellfunktion/das Rückstoßsystem darstellt, zum
Beispiel ein Hebezeug zur Munitionshandhabung. Der Pfeil für
die Zuführung von Leistung/Energie ist durch das
Bezugszeichen 9 angegeben. In einem Ausführungsbeispiel kann eine
Vielzahl von Verbrauchern versorgt werden, und in der Fig.
3 ist ein zusätzlicher Verbraucher durch unterbrochene
Linien dargestellt, der mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet
ist. Die Einheit nach Fig. 4 basiert auf den folgenden
festen Teilen: Zylinder 11, vordere Endwand 12, hintere
Endwand mit Speicherzylinder 13. Die Einheit weist auch die
folgenden beweglichen Teile auf: Rückstoßkolbenstange mit
Rückstoßkolben 14, mit integriertem Rekuperationskolben 15,
Beschleunigungs-Rekuperationskolben 16,
Rückschlagventilmittel 17 mit einer oder mehreren Rückstellfedern 18,
fliegender Kolben 19 im Druckspeicher und zwei
Rückschlagventile 20 und 21. Der Rückstoßkolbenstange ist in der Figur
dasselbe Bezugszeichen 3 gegeben worden, wie in den Fig. 1
- 4.
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In der Fig. 4 nimmt die Einheit eine Stellung ein, in der
der Rückstoßkolben 14 des Rückstoßsystems über die
Kolbenstange 3 in Bezug auf die vorstehend erwähnten festen Teile
einwärts (in der Fig. 4 nach rechts) bewegt ist. In diesem
Ausführungsbeispiel wird ein Druckmittel, beispielsweise
Hydraulikfluid oder ein anderes Medium, in einem Raum 22
vor dem Kolben 14 komprimiert. Die Druckerhöhung im Raum 22
hat zur Folge, daß der Kolben 16 in Richtung seiner äußeren
Stellung (in der Fig. 4 nach rechts) bewegt wird, die durch
Zusammenwirken zwischen einer Endfläche 16a und einer
inneren Anlagefläche 13a auf einer Innenwand 13b in der Einheit
festgelegt ist. Wenn der Kolben 16 seine Endlage erreicht,
können sich die Kolben 14, 15 in Bezug auf den Kolben 16
dadurch bewegen, daß der Kolben 15 in einer mittigen
Ausnehmung 16b im Kolben 16 gelagert und in der Länge
verschiebbar ist. Der Kolben 15 ist stiftförmig und an der
Mitte des Kolbens 14 befestigt, so daß die Längsachsen der
Kolben 14 und 15 übereinstimmen. An der oben erwähnten
Mitte ist der Kolben 14 mit einer mittigen Ausnehmung 14a
versehen, in die der Kolben 16 teilweise in die oben
erwähnte äußere Endlage eingesetzt sein kann, so daß eine
Endlagendämpfung erreicht wird.
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Die Einheit ist auch mit einem oder mehreren inneren
Kanälen 23 ausgerüstet, die im Zylinder 11 angeordnet sind, so
daß sie während der Kompressionsbewegung hinter dem Kolben
16 Druckmittel abzweigen. Das Rückschlagventilmittel 17
wird bei dieser Kompression gegen die Wirkung der
Rückstellfeder 18 in seine offene Stellung bewegt. Aufgrund der
dargestellten Anordnung kann Druckmittel, das sich im
Zwischenraum 22a vor den Kolben 14, 15 und 16 befindet, über
Ausnehmungen 24 und 25 in der vorstehend erwähnten Wand 13b
in den Flüssigkeitsraum 13c des Speicherzylinders
einströmen. Der Kolben 16 weist einen nach vorn erweiterten Teil
16c auf, der in einer Innenwandfläche 11a am festen
Zylinder 11 gelagert ist. An der äußeren Endlage des Kolbens 16
ist ein ringförmiger Zwischenraum 22b festgelegt, in dem
das Rückschlagventilmittel 17 durch den Kolben 16 wirksam
ist, außer an einem kleinen kreisförmigen Spalt zwischen
der mittleren Öffnung des scheibenförmigen
Rückschlagventilmittels und dem vorstehend genannten erweiterten Teil
16c. Der Zwischenraum hinter dem Teil 16c ist über einen
Kanal 11d mit einem Außentank oder Behälter verbunden.
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Die Anordnung hat zur Folge, daß Flüssigkeit im
Speicherraum 13c komprimiert wird mit dem Ergebnis, daß der
fliegende Kolben 19 des Speichers in Richtung des Gasraumes 13d
des Speichers verschoben wird und eine Kompression des
Gases im Druckspeicher 13 bewirkt.
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Die Einheit ist mit einem Außentank oder Behälter verbunden
(die Einheit entsprechend den Fig. 1 - 3), der über
Verbindungen 2a, 26, 11c, 11d angeschlossen ist. Das
Rückschlagventil 20 ist in der Verbindung 2a angeordnet. Diese
Verbindung 2a ist wie die Verbindung 26 an das äußere
Hydrauliksystem angeschlossen. Wenn sich der Kolben 14 in der
Figur nach rechts bewegt, öffnet das Rückschlagventil 20 die
Verbindung 2a und Druckmittel für das Außensystem kann über
den Kanal 2a einströmen, und auch über die Verbindung 26,
wenn durch den Rückstellkolben 14 eine ringförmige
Ausnehmung 22c freigelegt worden ist. Wenn sich der Kolben 14 aus
einer äußeren Endlage (die Position nach rechts in der Fig.
4) bewegt, schließt das Rückschlagventil 20, was zur Folge
hat, daß wirksames und mäßiges Bremsen durch ein Medium
(Hydraulikfluid) erreicht wird, das in einem Zwischenraum
27 eingeschlossen ist.
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Wenn die Kolben 14, 15 und 16 ihre äußeren Stellungen
einnehmen, in denen die im Speicher gespeicherte Energie am
größten ist, wird das Rückstoßsystem durch die Einheit zum
Stillstand gebracht worden sein und seine hinterste
Stellung erreicht haben. Danach beginnt die Einheit, eine
Energieübertragung an die Rückstell-Funktionsbaugruppe des
Systems zu bewirken. Die im Speicher gespeicherte Energie
bewegt den Rückstellkolben 15 und den
Beschleunigungs-Rekuperationskolben 16, von denen letzterer das nach vorn
rückstellende Rückstoßsystem beschleunigt. In einem solchen
Fall ist das Rückschlagventilmittel 17 geschlossen. Wenn
der Kolben 16 seine innerste Stellung erreicht, wie es
durch die Zusammenwirkung zwischen einem inneren
Zwischenraum 11b und dem erweiterten Teil 16c des Kolbens 16
festgelegt ist, übernimmt der Kolben 15 die Rückstellfunktion
allein und liefert Energie mit konstanter Geschwindigkeit
bis zu der Zeit, wenn der Kolben 14 in Bremsnuten gebremst
wird. Jeder mögliche Mangel an Flüssigkeit in dem Raum 22
wird durch das Rückschlagventil 21 kompensiert, das
geschlossen ist, wenn sich der Kolben 14 in der Figur nach
rechts bewegt und das Druckmittel im Raum 22 komprimiert,
und öffnet, wenn sich der Kolben in der Fig. 4 nach links
bewegt und im Raum 22 einen verringerten Druck bewirkt. Ein
Nachspeisen von Flüssigkeit findet aus einem Außentank oder
Behälter über einen Kanal 11c statt, in dem das
Rückschlagventil 21 angeordnet ist.
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Zusatzvorrichtungen oder -systeme können durch einen Kanal
oder Kanäle 111 versorgt werden. Das in diesem Beispiel
entnommene Medium wird zur Wiederverwendung im Kreislauf zu
dem oben erwähnten Außentank oder Behälter umgepumpt. Im
Fall von Energieforderungen kann andererseits über den
Kanal
oder die Kanäle 111 Energie zugeführt werden. Eine
Entnahme in Verbindung mit einer Versorgung von Nebensystemen
findet über ein Rückschlagventil 112 statt. Ein Nachspeisen
für die Energiezufuhr wird mit Hilfe eines Steuerventils
113 bewirkt, welches in einer Stellung (d.h. die in der
Fig. 4 gezeigte Stellung) das Rückschlagventil in einen
Nebenzweig legt und in einer zweiten Stellung das
Rückschlagventil wirksam macht. Als Reaktion darauf, ob eine
Energiezufuhr oder Energieentnahme stattfinden soll, empfängt das
Steuerventil jeweils elektrische Steuersignale. Nach der
vorliegenden Erfindung wird auch vorgeschlagen, daß die
Masse (m) in den in Betracht kommenden Teilen gering
gehalten werden sollte, was durch Verwendung von
zusammengesetzten Werkstoffen bewirkt werden kann.
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Somit wird durch Verwendung der vorliegenden Erfindung der
einzigartige Vorteil verwirklicht, daß die Druckhöhen in
den Räumen 13c, 13d und 22 zwischen, während, vor und nach
jeder Ladung oder Salve von einer äußeren Pumpe oder einer
äußeren Entnahme durch die Kanäle 111 und 11c reguliert
werden können. Außerdem kann auch das Ladevolumen/der
Ladedruck des Druckspeichers reguliert werden.
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Es können unterschiedliche Arten eines Druckmittels, wie
beispielsweise Gas (z.B. Luft, Freon, Argon) und
Flüssigkeit (z.B. Wasser, Glykol, Öl, Silikon) und geeignete
Mischungen davon verwendet werden.
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Die festen Teile 11, 12 und 13 sind in an sich bekannte Art
zusammengefügt und gegenseitig abgedichtet. Ebenso sind die
Kolben und die Kolbenstange 3 durch Typen von
Dichtungsmitteln und auf eine Art und Weise abgedichtet, die an sich
bekannt sind.
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Der Tank oder Behälter, der mit den Kanälen 2a, 26, 11c und
11d verbunden ist, besteht aus einem Tank mit
atmosphärischer Belüftung.
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Die vorliegende Erfindung sollte nicht als eingeschränkt
auf das betrachtet werden, was im vorhergehenden
beschrieben und in den Zeichnungen dargestellt ist.