DE69106426T2

DE69106426T2 - Vorrichtung zur zeitlich begrenzten mechanischen Ankuppelung sowie zur raschen Trennung eines an einem Träger befestigten abstossbaren Gegenstandes.

Info

Publication number: DE69106426T2
Application number: DE69106426T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Aubret; Michel Barriere; Jacques Spariat
Original assignee: Airbus Group SAS
Current assignee: Airbus Group SAS
Priority date: 1990-04-27
Filing date: 1991-04-17
Publication date: 1995-06-14
Anticipated expiration: 2011-04-18
Also published as: FR2661465B1; ES2067171T3; DE69106426D1; FR2661465A1; CA2041046A1; EP0454545A1; EP0454545B1; US5115708A

Description

5Die Erfindung betrifft die zeitlich begrenzte Befestigung eines Objekts an einem Träger, die schnelle Trennung dieses Objekts von dem Träger und seinen Ausstoß mit einer Geschwindigkeit mit genauer Richtung insbesondere für seinen Abstoß ohne äußere Führung.
Sie bezieht sich vorteilhafterweise, jedoch nicht ausschließlich, auf den Bereich der Raumfahrzeuge wie Satelliten, bei denen Trenn/Ausstoßvorgänge stattfinden. Die Erfindung ist jedoch auch auf verschiedene Landfahrzeuge, Wasserfahrzeuge (Überwasserschiffe oder Unterwasserschiffe) und Luftfahrzeuge (Luftfahrzeuge aller Art) anwendbar, bei denen eine zeitweise Verbindung hergestellt wird, die zu einem beliebig gegebenen Zeitpunkt aufgehoben werden soll, indem das betreffende Objekt (beispielsweise für seinen Abgang ohne äußere Führung) plötzlich und genau in Bewegung gesetzt wird.
So kann die Erfindung insbesondere auf die Durchführung von wissenschaftlichen Versuchen in der oberen Erdatmosphäre oder zur Erforschung der Planeten des Sonnensystems von einer automatischen Sonde aus angewendet werden. Sie kann beispielsweise zum Ausstoß eines Behälters dienen, der eine chemische Substanz enthält, die als Markiersubstanz zur Untersuchung der Winde oder der Magnetfelder dient: So ist es möglich, einen solchen Behälter von einer künstlichen Plattform wie einer Kaketensonde oder einer Raumsonde auszustoßen.
Man kennt bereits verschiedene Mechanismen, die eine solche zeitlich begrenzte Verbindung gewährleisten, auf welche eine schnelle Trennung mit einer mehr oder weniger starken Ausstoß folgt um zumindest eine gute relative Trennung zwischen dem Objekt und seinem Träger zu gewährleisten.
Insbesondere sind die Schriften US-4.554.905, WO-82/02527, US-3.887.150, US-2.888.294, US-3.196.745, US-3.597.919, US- 4.002.120 oder US-4.187.759 zu nennen.
In der Praxis schlagen diese Schriften vor, eine druckartige Entriegelungs- oder Trennenergie zu verwenden. Diese Energie kann je nach den Anwendungen beispielsweise pneumatisch, hydraulisch oder pyrotechnisch sein. Im besonders wichtigen Fall einer pyrotechnischen Energie nutzt man die durch die Verbrennung einer explosiven Substanz erzeugten pneumatischen Wirkungen aus.
Eine pyrotechnische Energie liegt auch bei den Trennvorrichtungen wie Sprengbolzen, Schneidvorrichtungen mit Sprengsatz oder pyrotechnischen Systemen zur Entriegelung durch Wegdrücken eines Anschlags vor. Meistens besitzen sie Stellkolben.
Alle diese verschiedenen genannten Schriften befassen sich kaum mit der nachfolgenden Bewegung des Objekts.
Man kennt ferner aus der Schritt FR-A-2.616.856, die der Schrift EP-A-296936 entspricht, die einen Mechanismus betrifft, der die Steuerung der Abgang eines Teils von seinem Träger gestattet, mit dem es anfangs in Kontakt ist, indem die Ausstoßgeschwindigkeit und die Ausstoßbeschleunigung genau gesteuert werden. Diese Schrift zeigt, wie auf das auszustoßende Objekt eine genau definierte Energiemenge aufzubringen ist.
Man kennt schließlich aus der Schrift FR-2.550.756 einen Mechanismus, der speziell für den Ausstoß von Flugzeugsitzen bestimmt ist.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Mechanismen allein nicht in der Lage sind, mit Genauigkeit die Größe und die Richtung der Ausstoßgeschwindigkeit zu steuern, und zwar insbesondere weil den Herstellungstoleranzen der Bauelemente des Ausstoßmechanismus und den Montagetoleranzen des Objekts auf seinem Träger nicht Rechnung getragen wird.
So stellt man beispielsweise im Fall der von der Schrift FR- A-2.616.856 vorgesehenen Vorrichtung, die einen Kolben vorsieht, der zum Ausstoß des betreffenden Objekts durch Schub auf seinen Boden bestimmt ist, fest, daß die Qualität des Ausstoßes wesentlich von den folgenden Parametern abhängt:
- Steifigkeit der verwendeten Teile, insbesondere des Ausstoßkolbens und seiner Führungselemente,
- Genauigkeit der Herstellung und der Montage dieser Führungselemente,
- Lage des Schwerpunkts bezüglich der Schubachse und auch Koaxialität dieser Achse mit einer Hauptträgheitsachse des auszustoßenden Teils oder Objekts, vor allem wenn, wie es die Erfindung vorsieht, eine Drehung des Objekts um die Hauptachse eingeleitet werden soll,
- Qualität der Ausführung der Anschlagsfläche des Kolbens zum auszustoßenden Teil.
Jede Exzentrizität der Schubachse bezüglich der Längsachse des Ausstoßkolbens (die in der Praxis durch den Schwerpunkt des betreffenden Objekts, soweit wie möglich, geht) äußert sich in einem Moment an dem Ausstoßkolben, der, um nicht unter der Wirkung dieses Moments zu kippen und so eine Quergeschwindigkeit am Objekt zu bewirken, eine hohe Steifigkeit sowie eine sehr hohe Genauigkeit in seiner Führung haben muß.
Damit die Führung wirksam ist, muß sie jedes durch die Exzentrizität der Schubachse verursachtes Moment aufnehmen, bevor die Kippbewegung des Objekts zu groß wird.
Nun reicht schon ein geringes Kippen aus, um eine beträchtliche störende Quergeschwindigkeit zu erzeugen. Es ist möglich, die Querstörungen (in Längsgeschwindigkeit und in Drehung) in Abhängigkeit von der Führung zu bestimmen.
Die Qualität des Anschlags am Hubende ist ebenfalls ein sehr wichtiger Faktor für die Genauigkeit der nachfolgenden Bewegung des Objekts. Dieser Einfluß wurde experimentell festgestellt, und zwar auch bei Objekten mit einem hohen Querträgheitsmoment. Wenn die Schubachse und die Anlagefläche des Objekts am Hubende nicht vollkommen senkrecht zueinander sind, kommt es am Hubende zu einem Kippen des Ausstoßkolbens, wobei ein Teil seiner kinetischen Längsenergie in eine Drehenergie um eine Querachse umgewandelt wird. Ein Teil dieser Energie kann auf das Objekt übertragen werden und nun genügt schon, wie oben erwähnt wurde, davon ein geringfügiger Teil, um dem Objekt eine beträchtliche Quergeschwindigkeit zu verleihen.
Man stellt so fest, daß die Qualität des Ausstoßes direkt von der geometrischen Qualität des Ausstoßers und der Anfangsverteilung der Spiele abhängt.
Die Hauptkonsequenzen sind: schwierige Einstellung, trotzdem starke Streuungen, sehr schwierige Modelldarstellung des Ausstoßers (Berücksichtigung der Steifigkeiten, der Spiele, der Stöße u.s.w.)
Ziel der Erfindung ist es zur Beseitigung der genannten Nachteile einen sicheren und einfachen Mechanismus zu schaffen, der die Dreifachfunktion der Verriegelung, der plötzlichen Entriegelung und des Ausstoßes mit einer gesteuerten Geschwindigkeit gestattet, indem die Einflüsse der unvermeidlichen Unsicherheiten in der Herstellung und der Montage der Teile des Mechanismus und des Objekts bezüglich dieses Mechanismus und bezüglich des Trägers minimiert werden, wobei diese Funktionen durch eine Energiequelle jedes geeigneten bekannten Typs (außerhalb des erfindungsgemäßen Mechanismus) gesteuert werden, die so ausgelegt ist, daß sie eine genaue Druckenergiemenge liefern kann
Das gesuchte Ziel ist also der Ausstoß eines Objekts, eines Teils oder einer Masse mit einer hohen Genauigkeit in der erreichten Bewegung, d.h. bezüglich der Längsachse des Objekts
- eine vorgegebene Längsgeschwindigkeit VL,
- ggf. eine vorgegebene Drehgeschwindigkeit WR um die Längsachse
- eine sehr geringe (minimierte) Drehgeschwindigkeit um eine Querachse (Kippen).
Die Verriegelungsfunktion besteht darin, daß die Befestigung und der mechanische Halt des Objekts bezüglich seines Trägers auch in extemer Umwelt (insbesondere Schwingungen, manchmal jedoch auch Weltraumvakuum u.s.w.) hergestellt werden. Sie muß deshalb die Forderung nach einer hohen Genauigkeit der relativen Positionierung zwischen diesen beiden Teilen erfüllen, kombiniert mit einer Einfachheit der Verbindung, die eine Zuverlässigkeit in der Funktion und in der Verwendung gewährleistet.
Das Ergebnis, das für die Entriegelungsfunktion zu erreichen ist, ist eine Plötzliche Trennung der beiden Teile ohne Störung der Ausstoßphase.
Die Schnellausstoßvorrichtung muß auf das auszustoßende Objekt eine vorgegebene Beschleunigung übertragen, und zwar durch eine Schubkraft, die ausschließlich am Ende des eigentlichen Ausstoßes (bei den Sollwerten) eine vorteilhafterweise mit einer gegebenen Dreheschwindigkeit WR kombinierte Längsgeschwindigkeit VL erzeugt.
Außerdem dürfen bei dem ausgestoßenen Objekt während der Ausstoßphase keine Biegeschwingungen auftreten. Der Ausstoßmechanismus darf an dem auszustoßenden Objekt keine störende Reibung und kein Festgehen erzeugen. Das Äußere des ausgestoßenen Objekts darf bei dem Ausstoß nicht beschädigt werden.
Bei manchen Anwendungen muß die Ausstoßvorrichtung gestatten, das Objekt auf einer vorbestimmten Flugbahn von dem Trägerfahrzeug weg in eine ballistische Bewegung zu versetzen (wenn nur die Schwerkraft die Bewegung bestimmt, so ist diese vom Typ EULER-POINSOT). Diese Ausstoßphase muß also für das ausgestoßene Objekt eine Bewegung mit den Kenngrößen VL, WR erzeugen, die einer gegebenen ballistischen Bahn mit einer nominalen oder sehr geringen Drehgeschwindigkeit um eine Querachse (oder mit minimiertem Poinsot-Kegelwinkel) folgt.
Um zu diesem Ergebnis zu gelangen, lehrt die Erfindung, den Schub möglichst nahe beim Schwerpunkt des auszustoßenden Objekts über eine Schubstange zu übertragen, der in der Praxis länger als die bekannten Ausstoßkolben ist. Dies hat die Vorteile einer Erhöhung der Zentriergenauigkeit und einer Verringerung der störenden Drehgeschwindigkeit um die Querachsen infolge der Herstellungstoleranzen und Montagespiele.
Wie man gesehen hat, verursachen nämlich die verschiedenen Störungen, die allen Ausstoßmechanismen innewohnen, Drehgeschwindigkeiten um die Querachsen durch einen Hebelarmeffekt, wenn ihr Angriffspunkt nicht durch den Schwerpunkt geht. Nun minimiert die Erfindung die eventuellen Hebelarme: die Wirkungen dieser Störungen sind minimiert und die Restwirkungen werden im wesentlichen in eine lineare Quergeschwindigkeit (und nicht in eine Drehung um die Querachsen) umgewandelt.
So ist die an das auszustoßende Objekt angelegte Ausstoßungskraft F folgendermaßen gekennzeichnet:
- ihre Ausrichtung und ihr Richtungssinn sind durch die Führung durch den Ausstoßmechanismus bestimmt,
- ihre Größe ist durch den Schub des Kolbens bestimmt,
- ihr Angriff spunkt liegt im Schwerpunkt des auszustoßenden Objekts.
Genauer gesagt schlägt die Erfindung einen Mechanismus zur zeitlich begrenzten Befestigung eines Objekts an einem Träger, zur Trennung und zur Ausstoßung dieses Objekts vor, umfassend einen Behälter, der dazu bestimmt ist, an dem Träger befestigt zu werden, und eine Ausstoßstange, die in einer vorbestimmten Richtung verschiebbar in diesem Behälter montiert ist, wobei diese Ausstoßstange einen hinteren Abschnitt, der dem Druck ausgesetzt ist, der in einer Druckkammer des Behälters herrscht, die dazu bestimmt ist, mit einer Druckquelle in Verbindung gesetzt zu werden, und ein vorderes Ende besitzt, das in der vorbestimmten Richtung an einer an dem Objekt vorgesehenen Auflagefläche in Anlage ist, dadurch gekennzeichnet, daß
- diese Auflagafläche nahe dem Schwerpunkt des Objekts am Boden einer in dem Objekt ausgesparten länglichen Aussparung vorgesehen ist, die koaxial zu dieser vorbestimmten Richtung angeordnet ist und in die die Ausstoßstange bis zu dieser Auflagefläche eintritt,
- der Behälter einen ringförmigen vorderen Endabschnitt besitzt, der am Objekt bei der Mündung der Aussparung befestigt ist und mit dem Körper dieses Behälters durch eine brechbare Verbindungszone verbunden ist (d.h. eine Verbindungszone, die so ausgelegt ist, daß sie an einer bestimmten Stelle brechen kann),
- in dem Objekt einerseits eine vordere zentrale Zentrierzone, die am Boden der Aussparung gelegen ist und in die mit geringstem Spiel das freie Ende der Ausstoßstange eintritt, und andererseits eine hintere Zentrierendzone ausgespart sind, die bei der Mündung der Aussparung gelegen ist und in die mit einem geringen Spiel ein hervorstehender hinterer Zentrierungsabschnitt eintritt, der mit dem Körper des Behälters fest verbunden ist.
Bevorzugte Anordnungen der Erfindung, ggf. in Kombination, sind:
- die brechbare Verbindungszone, die zwischen dem am Objekt befestigten vorderen ringförmigen Endabschnitt des Behälters und dem Körper dieses Behälters vorgesehen ist, besitzt einen Zwischenring, der jeweils mit der ringförmigen Zone auf der einen Seite und mit dem Behälterkörper auf der anderen Seite durch zwei Paare von axialen flexiblen Stegen verbunden ist, die gemäß der um einen Winkel von 90º versetzten Durchmesser gepaart sind, wobei die Stege in jedem Paar gleich ausgebildet sind,
- die Stege des einen der Paare haben gleiche Zugfestigkeit, die kleiner als die gleichen Zugfestigkeiten der Stege des anderen Paares sind,
- die Stege, die den Zwischenring mit der vorderen ringförmigen Endzone verbinden, haben gleiche Zugfestigkeiten, die kleiner als die gleichen Zugfestigkeiten der Stege sind, die den Zwischenring mit dem Körper des Behälters verbinden,
- die Stege der beiden Paare sind so dimensioniert, daß sie dasselbe Biegeverhalten bei Querbewegungen des freien Endes der Ausstoßstange haben, die in radiale Richtungen und senkrecht zueinander gleich sind,
- die Stege der beiden Paare haben gleiches Biegeverhalten auf den Durchmessern, entsprechend denen diese Stege jeweils gepaart sind,
- die Stege dieser beiden Paare haben eine gleiche Stärke, quer zu diesen Durchmessern gemessen, und eine gleiche Höhe, parallel zur vorbestimmten Richtung gemessen,
- die Stege des einen der Paare haben eine gleiche radiale Abmessung, die kleiner als die gemeinsame radiale Abmessung der Stege des anderen Paares ist,
- der Zwischenring und die Stege bilden einen wesentlichen Bestandteil zumindest eines Teils des diesen vorderen ringförmigen Endteil umfassenden Körpers des Behälters,
- die brechbare Verbindungszone besitzt ein Triplett von gleichen zu durchbrechenden Stegen, die winkelmäßig um 120º versetzt sind und den vorderen ringförmigen Endabschnitt mit dem Behälter verbinden,
- diese Vorrichtung besitzt ein elastisches Element, das axial zwischen einem im Inneren des Behälters vorgesehenen Absatz und einer an der Basis der Ausstoßstange vorgesehenen Anlagefläche axial komprimiert ist und so die brechbare Verbindungszone unter Zugvorspannung setzt,
- der vordere ringförmige Endteil des Behälters besitzt einen mit Außengewinde versehenen Abschnitt, der mit einem Innengewinde zusammenwirkt, das an der Mündung der Aussparung des Objekts vorgesehen ist,
- in der Wand des Behälters ist ein Stift zur Führung bezüglich Drehung vorgesehen, der in eine Nut eintritt, die in der Ausstoßstange annähernd in Längsrichtung mit einem Neigungswinkel ungleich Null zu der vorbestimmten Richtung angeordnet ist,
- die Ausstoßstange besitzt an ihrem freien Ende einen Zentrierzapfen, der in die vordere zentrale Zentrierzone, die am Boden der Aussparung des Objekts vorgesehen ist, eintritt und aus einer ringförmigen Anlagefläche hervorsteht, die an der Anlagezone des Bodens der Aussparung anliegt,
- ein Teil aus weichem Werkstoff ist zwischen dem Ende der Ausstoßstange und der Anlagezone des Bodens der Aussparung eingesetzt,
- dieses Teil ist eine beispielsweise einzelne Scheibe, die einen Zentrierzapfen umgibt, der bezüglich einer ringförmigen Anlagefläche hervorsteht, die am Ende der Ausstoßstange vorgesehen ist,
- die Scheibe ist beispielsweise ein Rundschnurring, wobei die Anlagezone des Bodens der Aussparung kegelstumpfförmig ist,
- die Aussparung ist in einer Hauptträgheitsachse des Objekts angeordnet,
- die Aussparung ist in einer geometrischen Längssymmetrieachse des Objekts angeordnet,
- die vordere zentrale Zentrierungszone hat eine axiale Abmessung, die höchstens 50 % ihres Innendurchmessers darstellt, der im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des freien Endes der Ausstoßstange ist,
- die hintere Zentrierungsendzone hat eine axiale Abmessung, die höchstens 50 % ihres Innendurchmessers darstellt, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser des einführbaren hinteren Zentrierabschnitts ist.
Gegenstand, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, die als nicht begrenzendes Beispiel dient und sich auf die beiliegenden Zeichnungen bezieht. In diesen zeigen:
Fig. 1 ein Prinzipschema eines Mechanismus zum zeitlich begrenzten Halt, zur plötzlichen Trennung und zum Ausstoß eines Objekts bezüglich eines Trägers gemäß der Erfindung,
Fig. 2 davon eine Variante dieses Mechanismus,
Fig. 3 eine teilweise im axialen Schnitt gezeigte Seitenansicht eines Mechanismus gemäß des Schemas von Fig. 1,
Fig. 4 davon eine Seitenansicht vollständig im axialen Schnitt nach der Schnittlinie IV-IV von Fig. 3,
Fig. 5 davon eine perspektivische Darstellung dieses Mechanismus,
Fig. 6 einen axialen Schnitt durch einen anderen Mechanismus gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung,
Fig. 7 eine perspektivische Teilansicht des Behälters des Mechanismus von Fig. 5 ohne Ausstoßstange,
Fig. 8 eine axiale Schnittansicht entsprechend dem Detail VIII der Figuren 4 und 5,
Fig. 9 und 10 Schnitte nach den Linien IX-IX und X-X von Fig. 8,
Fig. 11 eine Teilansicht in einem axialen Schnitt nach der Linie XI-XI von Fig. 12, die die dem Detail XI von Fig. 4 entsprechende schraubenförmige Führungsunterbaugruppe zeigt,
Fig. 12 eine Seitenansicht ohne die Buchse, die die Ausstoßstange umgibt,
Fig. 13 eine vergrößerte Darstellung des Details XIII von Fig. 4,
Fig. 14A und 14B Darstellungen der angelegten Schubkräfte ohne bzw. mit nachgiebiger Scheibe zur Nachzentrierung des Schubs,
Fig. 15 eine abgewandelte Ausführungsform des Details von Fig. 13,
Fig. 16 und 17 schematische Darstellungen der an das Objekt A angelegten Kräfte zum Zeitpunkt t = 0 und während des Ausstoßes,
Fig. 18 eine Schnitteilansicht entsprechend Fig. 8, die eine bevorzugte Variante der Zentrierung darstellt,
Fig. 19 eine axiale Ansicht des Details XIX von Fig. 6, die eine Abwandlung der ausbrechbaren Verbindungszone ohne Nachgiebigkeit darstellt, und
Fig. 20 einen Querschnitt nach der Linie XX-XX von Fig. 19.
Die Figuren 1 und 2 zeigen in vereinfachter schematischer Form zwei Ausstoßmechanismen 1 und 1', die so ausgelegt sind, daß sie mit Genauigkeit ein Objekt A ausstoßen können, das anfangs an einem Träger B durch Mittel befestigt ist, die hier aus Gründen der Anschaulichkeit nicht dargestellt sind, jedoch später erläutert werden.
Die Vorrichtungen 1 und 1' haben gemeinsam, daß sie eine Ausstoßstange 2 oder 2' besitzen, die in einer mit dem Träger B fest verbundenen Führungsmuffe 3 oder 3' gleiten und bis zum Schwerpunkt G des Objekts A, wozu eine längliche Aussparung 4 oder 4' im Objekt A eingearbeitet ist.
Bei dem dargestellten Beispiel ist der Schwerpunkt G des Objekts bezüglich des Mittelpunkts des Rechtecks1 mit dem das Objekt A schematisch dargestellt wurde, axial versetzt dargestellt: dieses Objekt ist nämlich meistens inhomogen.
Auf bevorzugte Weise fällt die Längsachse der Ausstoßstange mit einer Hauptträgheitsachse X-X des Objekts A, hier eine Längssymmetrieachse dieses Objekts, zusammen.
Das Objekt A ist an zwei axial versetzten Stellen zentriert, auf der einen Seite in unmittelbarer Nähe des Schwerpunkts G durch einen Aussparungsabschnitt 5 oder 5' geringer Tiefe, die das Ende der Ausstoßstange mit einem geringen Spiel aufnimmt, und auf der anderen Seite durch eine Endzone 6 oder 6' der Aussparung, die mit einem geringen Spiel die Führungsmuffe 3 oder 3' aufnimmt. In unmittelbarer Nähe des Schwerpunkts ist über den gesamten Boden der Aussparung eine sich quer erstreckende Zone 5A oder 5'A vorgesehen, an der das freie Ende der Ausstoßstange zum Anliegen kommt.
In Fig. 1, die einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entspricht, ist die axiale Strecke, auf der die Zentrierungszone 6 mit einem geringen Spiel die Führungsmuffe 3 umgibt, sehr kurz und zwar von etwa einigen Prozent der Tiefe L der Aussparung, die hier also die Entfernung ist, die die Zonen 5 und 6 axial voneinander trennt.
In Fig. 2 dagegen tritt die Muffe 3' über eine größere Strecke - mit 1 bezeichnet - in die Aussparung 4 und zwar über etwa die Hälfte der Tiefe L ein.
1 kann in der Tat einen beliebigen Bruchteil von L darstellen, der kleiner als 1 ist. Es hat sich jedoch als vorteilhaft herausgestellt, 1 so klein wie möglich zu wählen (beispielsweise weniger als 50 % der mittleren Querabmessung der Muffe 3, und zwar ihres Durchmessers, wenn sie zylindrisch ist). Wenn nämlich die Führungsgenauigkeit der Ausstoßstange in der Muffe 3' nicht genau ist und wenn diese Ausstoßstange während ihrer Bewegung eine beliebige Querbewegung hat, die beispielsweise durch die Montagespiele verursacht wird, führt der Sachverhalt, daß die Muffe 3' weiterhin eine optimale Zentrierung des Bodens des Objekts während dieser Bewegung gewährleistet, zu einer nicht vernachlässigbaren Kippgeschwindigkeit dieses Objekts. Wenn dagegen, wie es in Fig. 1 der Fall ist, die Zentrierung des Bodens des Objekts A schon bei Beginn der Bewegung der Ausstoßstange beendet wird, tritt höchstens eine Querbewegung dieser Ausstoßstange ohne Drehung auf.
Nun hat sich in der Praxis gezeigt, daß die Verlängerung der Muffe 3' die Risiken der Querbewegung der Ausstoßstange nicht wesentlich verringert, da man nun die Spiele zwischen Stange und Muffe vergrößern muß, um jede Gefahr des Festgehens auszuschalten.
Praktisch sieht die Erfindung vor, an das Objekt nicht nur einen Schub , sondern auch ein Drehmoment anzulegen, weshalb die Aussparung 4 oder 4' und die Außenfläche der Führungsmuffe wenigstens gegenüber der Zentrierendzone 6 oder 6' zylindrisch sind. Man kann übrigens, wenn die Drehbewegung durch die Stange selbst eingeleitet wird, dieser eine zylindrische Form geben, die ggf. ein Ende mit vieleckigem Querschnitt besitzt, wobei man der zentralen Zentrierzone 5 oder 5' einen Querschnitt derselben Form gibt. Gemäß einer Abwandlung jedoch können dieses Ende und diese zentrale Zentrierzone auch zylindrisch sein, wobei das Moment auf das Objekt durch jedes geeignete Mittel übertragen wird, und sei dies nur durch Reibung zwischen diesem Ende und dieser zentralen Führungszone.
Ein Ausführungsbeispiel eines Mechanismus gemäß dem Prinzipschema von Fig. 1 ist in den Figuren 3 bis 5 gezeigt.
Dieser Mechanismus, der mit 10 bezeichnet ist, um ihn von der sehr schematisch in Fig. 1 dargestellten Version zu unterscheiden, erfüllt die Dreifachfunktion des zeitlich begrenzten Verbleibens in einer genauen Stellung, der schnellen Trennung und des kontrollierten Ausstoßes.
Dieser Mechanismus besteht hauptsächlich aus einen Behälter 11 von insgesamt zylindrischer Form (dessen oberer Teil der Führungsmuffe 3 entspricht), eine Ausstoßstange 12 (analog zur Stange 2 von Fig. 1) und eine längliche Aussparung 13 (analog zu der 4 von Fig. 1), an deren Boden eine vordere zentrale Zentrierzone 14 (vgl. 5) und eine Anschlagfläche 14A vorgesehen sind und in Nähe der Öffnung dieser Aussparung eine hintere abschließende Zentrierzone 15 (vgl. 6) vorgesehen ist.
Der Behälter 11 ist dazu bestimmt, an dem Träger B durch jedes geeignete Mittel befestigt zu werden, beispielsweise durch einen Flansch 16 (in den Fig. 3 und 4 schematisch dargestellt), der mit Durchgangsbohrungen 17 für Befestigungsbolzen versehen ist.
An der Basis dieses Behälters ist ein Kanal 18 vorgesehen, der mit einer Druckkammer jedes geeigneten bekannten Typs verbunden ist, die in der Praxis mit einem pyrotechnischen Anzündemittel (zur Verbrennung eines pyrotechnischen Stoffs) versehen ist. Dieser Kanal mündet in eine Kammer 19, in die das hintere dünnere Ende 20 des Kolbens 12 eintritt.
Wie in dem Kreis E dargestellt ist, besitzt dieser Behälter innen einen nach innen vorstehenden Bund 21, aus dem das Ende 20 herausragt und an dem ein elastisches Organ (bzw. Element) 22, hier eine Schraubenfeder, sich axial abstützt. Diese ist außerdem axial an einer ringförmigen Anschlagfläche 23 in Anlage, die an der Basis des Kolbens vorgesehen ist und aus der das dünnere Ende 20, axial durch die Feder 22 hindurch, heraus ragt.
Dieser Innenbund 21 ist hier wesentlicher Bestandteil einer Buchse 24, die, indem sie durch ein Gewinde 25 mit einem äußeren rohrförmigen Aufsatz 26 verbunden ist, der zusammen mit diesem Buchse den Behälter 11 bildet.
Dichtungen 100 und 101 sind zwischen dem Aufsatz und der Buchse und zwischen der Buchse und der Basis der Ausstoßstange vorgesehen.
In die Wand dieser Buchse 24 tritt radial ein Sicherheitsstift 27 (vgl. Fig. 3) ein, der dazu bestimmt ist, wenn er angebracht ist und sich radial bis in eine Querbohrung (nicht dargestellt) der Stange 12 erstreckt, jede ungewünschte Bewegung dieser Stange zu verhindern. Dieser Stift muß natürlich vor der Ausstoßung des Objekts A durch jedes geeignete bekannte Mittel radial entfernt werden.
Wie auch aus den Figuren 11 und 12 hervorgeht, tritt durch die Wand der Buchse 24 außerdem ein Stift 28 zur Führung bezüglich Drehung in eine annähernd längsgerichtete Nut 29 ein, die entweder geradlinig oder schraubenförmig ist und in dem Kolben mit einem Neigungswinkel γ von ungleich Null bezüglich der Längsachse X-X der Ausstoßstange ausgespart ist (vgl. Fig. 12) . Die axiale Abmessung dieser Nut ist mindestens gleich dem axialen Hub D der Ausstoßstange.
In ihrem oberen Teil endet die Buchse 24 in einem Abschnitt 24A mit kleinerem Durchmesser, an dessen Ende ein Außengewinde 30 vorgesehen ist, das dazu bestimmt ist, mit einem in der Basis der Aussparung 13 vorgesehenen Innengewinde 31 zusammenzuwirken.
Eine brechbare Zone 32 ist zwischen diesem mit Gewinde versehenen Abschnitt 30 und dem Rest der Buchse vorgesehen, die mit dem Aufsatz 26 den Körper des Behälters bildet: diese brechbare Zone wird später anhand der Figuren 7 bis 10 ausführlicher beschrieben.
Die Ausstoßstange besitzt mehrere Abschnitte, die immer dünner werden und deren letzter ein Stift 33 ist, der mit einem geringen Spiel in die zentrale Zentrierzone 14 eintritt.
Fig. 6 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des Mechanismus der Fig. 4, bei der gleiche Elemente wie in den Figuren 3 bis 5 mit einem Strichindex versehen sind.
Dieser Mechanismus 10' unterscheidet sich von dem Mechanismus 10 dadurch, daß das elastische Organ 22', das axial zwischen eine ringförmige Anlagefläche 21' der Buchse 24' und die Basis der Stange 12' eingesetzt ist, hier aus einer BELLEVILLE- Scheibe besteht. Der Hub D' dieser Stange wird durch diese ringförmige Anlagefläche 21' und eine Schulter 34' der Buchse begrenzte wobei die Basis der Ausstoßstange einen größeren Durchmesser als die übrige Stange hat. Diese besitzt eine geringere Anzahl von Abschnitten zwischen dieser Basis und dem Endstift 33'. Die Struktur der brechbaren Zone 32', die anhand der Figuren 19 und 20 ausführlich beschrieben wird, ist hierbei eine vereinfachte Version von der der Zone 32.
Die brechbare Zone 32, die unter der mit Außengewinde versehenen Zone 30 des Behälters 14 vorgesehen ist, ist in den Figuren 7 bis 10 detailliert dargestellt.
Diese brechbare Zone hat die Aufgabe, ausschließlich den Längshalt des Objekts A bezüglich seines Trägers zu gewährleisten, wobei die Steifigkeit der Ausstoßstange 12 ausreichend ist, um den Halt des Objekts im Falle von Querkräften zu gewährleisten.
Es wird sogar empfohlen, daß diese brechbare Verbindung eine geringe Biegefestigkeit besitzt, so daß keine Reaktion von Querkräften auf die Ausstoßstange erzeugt wird, und keine Zug- oder Druckkomponenten auf den durchzubrechenden Teilen auftreten.
Aus diesem Grund ist diese brechbare Verbindung vorteilhafterweise biegeelastisch vom Typ CARDAN mit zwei Querdrehachsen V-V und W-W, die axial versetzt sind und zueinander in 90º angeordnet sind.
Diese Verbindung wird durch einen Zwischenring 40 geschaffen, der auf der einen Seite über seine Gewindezone 30 mit dem Objekt A verbunden ist, und auf der anderen Seite mit dem übrigen Teil des mit dem Träger B verbundenen Behälters durch zwei Paare von Zungen (bzw. Stegen) 41 und 42, 43 und 44 verbunden ist, die mit paarweisen Durchmessern axial und winkelmäßig um 90º versetzt sind. Diese elastischen Stege entstehen direkt bei der Fertigung der Buchse.
Diese Zungen werden ausgehend von der maximalen Querbewegung dimensioniert, die für den Schwerpunkt des Objekts vor oder während des Ausstoßes erwartet wird: ihre Höhen h (parallel zur Achse X-X) und ihre Dicken e (senkrecht zu den Durchmessern, in denen sie angeordnet sind) sind unter Berücksichtigung der mechanischen Eigenschaften des diese Zungen bildenden Werkstoffs so gewählt, daß sie diese Bewegung ohne Bruch und vorzugsweise ohne plastische Verformung absorbieren.
Diese Zungen der beiden Paare besitzen vorteilhafterweise dasselbe Biegeverhalten (Gleichheit der Biegefestigkeiten) bei Querbewegungen des freien Endes der Stange, die in zwei radialen zueinander senkrechten Richtungen (in der Praxis in den genannten Durchmessern) gleich sind.
Die Aufstellung einer Gleichung für diese Bedingung ist Sache der Fachleute. In dem Fall, in dem der Längsversatz zwischen den Zungenpaaren (bzw. Stegpaaren) gegenüber deren Abstand vom Schwerpunkt des Objekts gering ist (was hier angenommen wird), läuft die vorgenannte Bedingung darauf hinaus, daß man sagen kann, die Zungen weisen alle gleiche Biegeeigenschaften auf, d.h. daß das Verhältnis e/h² bei jeder von ihnen denselben Wert hat.
Bei dem hier dargestellten besonders einfachen Beispiel haben diese Zungen vorteilhafterweise dieselbe Höhe h und dieselbe Stärke e.
Um jedoch sicherzugehen, daß der Bruch der brechbaren Verbindung kein Störmoment auf das Objekt erzeugt, gibt man vorzugsweise einem der Zungenpaare, beispielsweise den Zungen 41 und 42, die der mit Gewinde versehenen Zone am nächsten sind, eine radiale Abmessung y, die kleiner als bei den Zungen des anderen Paars ist (y'): trotz der Gleichheit ihrer Biegeeigenschaften führt man so einen Zugfestigkeitsunterschied zwischen diesen Paaren ein, der so den selektiven Bruch der Zungen nur eines dieser Paare verursacht.
Unter Bezugnahme beispielsweise auf Fig. 9 sei bemerkt daß das Trägheitsmoment des Zungenpaares 41 und 42 in der Achse W-W größer ist als das Trägheitsmoment dieser selben Zungen in der Achse V-V, in der sie ausgerichtet sind. Da die beanspruchten Querschnitte der Zungen so zwischen den Figuren 9 und 10 versetzt sind, erhält man eine Verbindungsvorrichtung, bei der eine gewisse in allen Richtungen annähernd konstante Biegsamkeit gewährleistet werden kann.
Diese durchbrechbare Verbindung reißt somit kalibriert bei Zug zwischen dem Gewinde 30 und dem Zwischenring 40.
Damit diese Zungen vor dem Ausstoß nur auf Biegung, dagegen bei dem Ausstoß nur auf Zug beansprucht werden, und um zu vermeiden, daß die Gewinde 30 und 31 sich lösen, sind diese Zungen durch das Organ (bzw. Federelement) 22 vorgespannt, das bestrebt ist, die Ausstoßstange an den Boden der Aussparung 13 anzudrücken, indem es infolgedessen diese Zungen belastet.
Bei dem Beispiel von Fig. 8 ist die hintere Endzentrierung des Objekts durch den Zwischenring gewährleistet.
Die Figur 18 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform, bei der die hintere Endzentrierung hinter den beiden Zungenpaaren durch eine direkt an dem Körper des Behälters vorgesehene zylindrische Anlagefläche 60 gewährleistet ist, die direkt an dem Körper des Behälters vorgesehen ist, mit diesem fest verbunden ist und mit einem erweiterten Ende der Aussparung 13 zusammenwirkt. Auf diese Weise hängt die hintere Zentrierung nicht vom Biegungszustand der brechbaren Verbindung 32 ab. Dies hat insbesondere den Vorteil, daß jede Schwingung der Vorrichtung 10 als Ganzes und damit des Objekts während der Lagerphase (die in der Praxis Transportphasen umfaßt) und vor allem während der Ausstoßphase selbst vermieden wird.
Die Figuren 19 und 20 zeigen eine vereinfachte Version der brechbaren Verbindungszone, die für Fälle gilt, in denen keine Flexibilität erforderlich ist.
Diese vereinfachte Version umfaßt ein Triplett von gleichen Bruchstegen 71, 72 und 73 (in der Praxis bei der Fertigung entstanden), die winkelmäßig gegeneinander um 120º versetzt sind und die Endzone des Behälters - hier mit 70 bezeichnet - mit dem verbleibenden Teil 74 dieses Behälters verbinden. Auf bevorzugte Weise haben diese Zungen trapezförmige Querschnitte mit Seiten, die jeweils mit den Seiten der anderen Zungen koplanar sind, wie es mit dem gestrichelt gezeichneten Dreieck (ohne Spitze) dargestellt ist.
Diese vereinfachte Version kann, statt die Zone 32 zu ersetzen, zwischen diese und den Endbereich 30 integriert werden (nicht dargestellte Variante), indem man den Zungen 41 bis 44 gleiche mechanische Eigenschaften bezüglich Biegung und Zug gibt: man erhält so eine Biegestufe (Zone 32) und eine brechbare Stufe, deren Funktionen so ganz voneinander abgekoppelt sind.
Um sich von den geometrischen Fehlern der Zentrierung des Objekts durch den Stift 33 und der in der Praxis unvermeidbaren Extentrizität des Schwerpunkts G des Objekts bezüglich seiner geometrischen Achse X-X unabhängig zu machen, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, soweit wie möglich eine selbsttätige Annäherung des Angriffspunkts des Schubs an den Schwerpunkt des Objekts vorzusehen.
Zu diesem Zweck ist, wie aus Fig. 13 hervorgeht, eine Scheibe 50 aus einem nachgiebigen Werkstoff vom Typ Elastomer vorteilhafterweise axial zwischen eine Schulter 51 der Ausstoßstange bei ihrem Stift 33 und eine Schulter 52 der Aussparung des Objekts bei der zentralen Zentrierzone 14 eingesetzt. Diese nachgiebige Scheibe erhält einen verteilten Kontakt aufrecht und gewährleistet so die Verteilung des Ausstoßschubs auf den Boden der Aussparung so nahe wie möglich beim Schwerpunkt und bringt den gemeinsamen Angriffspunkt der unendlich kleinen Kräfte zu diesem Schwerpunkt. Diese Scheibe kann ein unabhängiges angebracht es Teil sein oder durch Bearbeitung erhalten werden.
Fig. 14A zeigt dagegen, was bei Fehlen einer solchen nachgiebigen Scheibe geschehen würde. Infolge der Steifigkeit des Stifts und des Bodens der Aussparung (die aus Stahl, Aluminiumlegierung u.s.w. bestehen können) würde der geringste geometrische Fehler dazu führen, den Angriffspunkt der Kraft um den Wert des Radius R der Ausstoßstange an dieser Stelle zu verlagern (Fig.14A). Das Vorhandensein einer nachgiebigen Verteilungsscheibe führt dagegen zu einer Verteilung der Belastungen, deren Resultierende nun vom Schwerpunkt nur um einen Abstand d (Fig. 14B) versetzt ist, der wesentlich kleiner als R im Fall eines punktförmigen Kontakts am Umfang der Schubzone ist. Der in den Figuren 14A und 14B auftretenden Versatz gegen die Achse ist natürlich übertrieben, wurden jedoch so gewählt, um die vorstehende Erklärung zu veranschaulichen.
In der Tat wird die Schubkraft in der Praxis, wie zu verstehen ist, hier nicht auf den Stift selbst, sondern auf die sie umgebende Schulter 51 ausgeübt, die 14A von Fig. 4 entspricht.
Fig. 15 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform hier mit einem Wulstring (bzw. Rundschnurring) 50', der zwischen der Schulter 51 und einer hier kegelstumpfförmigen Schulter 52' in Anlage ist. Diese Variante hat dieselben Vorteile wie ein nachgiebiger Ring, gestattet jedoch außerdem eine Drehbewegung des Objekts durch Reibung: einerseits gestattet die Vergrößerung des Auflagedurchmessers eine bessere Übertragung des Drehmoments, andererseits erhöht der Kegel die Haftkräfte durch Verteilung der Schubkräfte (daraus ergibt sich ein Klemmeffekt, der die Mitnahme begünstigt)
Die Figuren 16 und 17 zeigen theoretisch eine mögliche Modelldarstellung des Verhaltens des Objekts bei dem Ausstoß.
Das Objekt wird als starr angenommen und ist gekennzeichnet durch seine Masse m und seine Hauptträgheitsmomente Ix, Iy und Iz bezüglich eines Bezugssystems Rg (Ox, Oy, Oz). Fig. 16 entspricht dem Zeitpunkt t = 0 und Fig. 17 entspricht dem späteren Zustand:
In der angetriebenen Phase gehen wir davon aus, daß der Angriffspunkt F der Kraft F im Inneren des festen Körpers festliegt, und wir untersuchen den Einfluß von drei Parametern auf die Quergeschwindigkeit und die Lage des Objekts:
d = Entfernung des Schwerpunkts vom Schubmittelpunkt senkrecht zur Achse OZ senkrechten Richtung.
z Entfernung des Schwerpunkts vom Schubmittelpunkt in der Achse OZ.
α= Der Winkel, den die Senkrechte OZ des galiläischen Bezugssystems mit der Schubrichtung bildet.
Wir gehen außerdem davon aus, daß und im galiläischen Bezugssystem Rg über den Schub feststehende Richtungen beibehalten: diese Hypothese entspricht (so scheint es uns) mehr der Physik als diejenigen, die darin bestünde, und als im Objektbezugssystem feststehend anzunehmen.
Schließlich setzen wir voraus, daß der Punkt F der einzige Berührungspunkt zwischen der Achse und dem Objekt ist. Die Berechnung gilt nur im Falle der sehr kurzen Zentrierungen.
In der ballistischen Phase bestimmt nur die Schwerkraft die Bewegung. Die Bewegung ist vom Typ Euler-Poinsot. Bei dieser Phase gibt es keine besondere Einschränkung.
Die Ergebnisse dieser Rechnung rechtfertigen das Konzept des Schubs möglichst nahe am Schwerpunkt (d.h. die kleinstmöglichen Parameter d und z) sowie die Bildung von zwei entfernten kurzen Zentrierungen (eine beim Schwerpunkt und eine beim Boden) zur Minimierung des Parameters α.
Bei gegebenen Werten von d und α ist es die Lage des Schubs beim Schwerpunkt, die die Quergeschwindigkeit minimiert. Die Tatsache, daß der Schub möglichst nahe beim Schwerpunkt ausgeübt wird und das Objekt durch seinen Boden positioniert wird, und eine Zentrierung nahe dem Schwerpunkt gestatten eine Minimierung der geometrischen Abweichungen sowohl des Ausstoßers als des Objekts und so eine Minimierung der Werte von d und α.
Wie wir in den vorhergehende Abschnitten gesehen haben, macht die Tatsache der Schubausübung im Schwerpunkt von den Folgen eines Fehlers der senkrechten Anordnung der Ausstoßachse bezüglich des Hubendanschlags unabhängig.
Bei diesem Typ Vorrichtung ist es die Schubschnittstelle zwischen der Vorrichtung und dem Objekt in Höhe des Schwerpunkts, die das wesentliche Element hinsichtlich der Querstörungen ist. Diese technologischen Lösungen, die eine Minimierung der Versatzes d erlauben, führen zu befriedigenden Versuchsergebnissen.
Die Untereinheit "Ausstoßmechanismus" wird mit Hilfe eines Werkzeugs montiert. Man läßt die Ausstoßstange zurücklaufen, bis die Feder so gespannt ist, daß die Windungen aneinanderliegen. Das Objekt wird nun einfach auf diese Unterbaugruppe bis zu dem am Boden des Gewindes gelegenen Anschlag ohne Vorspannung aufgeschraubt.
Nach Überprüfung der Relativstellung des Objekts bezüglich der Buchse läßt man die Stange los, die über die Feder die Verbindung unter Vorspannung setzt, was gleichzeitig die Blockierung bezüglich Drehung gewährleistet.
Zur Durchführung dieser Montage kann man entweder das Objekt an den Ausstoßmechanismus oder den Ausstoßmechanismus an das Objekt anschrauben.
Die Verwendung des erfindungsgemäßen Mechanismus kann so beschrieben werden:
Die Durchführung des Ausstoßes wird beispielsweise durch die Zündung eines Anzündemittels ausgelöst. Indem dieses die Verbrennungskammer unter Druck setzt, gestattet es dem Kolben (Ausstoßstange), auf das Objekt in Höhe der in der Zone des Schwerpunkts gelegenen oberen Auflage einen Schub auszuüben.
In einer ersten Phase reißen unter Zug die beiden oberen Stege der brechbaren Cardan-Verbindung und in der zweiten Phase wird das Objekt auf Geschwindigkeit gebracht.
Von Beginn der Bewegung an verläßt das Objekt seine untere Zentrierung, so daß die einzige Schnittstelle eine Auflage und eine Zentrierung in Höhe seines Schwerpunkts ist.
Es ist zu bemerken, daß nach dem Bruch der brechbaren Verbindung ihr oberer Teil, der der mit Gewinde versehenen Zone entspricht, mit dem Objekt fest verbunden bleibt (diese Masse ist in der Praxis gering)
Während der Translationsbewegung des Kolbens gleitet der an der Buchse befestigte Stift in der in ihm vorgesehenen schraubenförmigen oder geradlinigen Nut, die bewirkt, daß er in Drehung versetzt wird. Diese eingeleitete Drehbewegung des ausgestoßenen Objekts erhält man durch Reibung in Höhe der Schnittstelle Kolben/Objekt.
Ein Hubendanschlag gewährleistet das Anhalten des Ausstoßkolbens. Das Objekt löst sich nun von seiner Schnittstelle und befindet sich in der ballistischen Phase.
Es ist zu bemerken, daß das Spiel Objekt/Kolben so beschaffen ist, daß die vollständige Lösung des Objekts vom Kolben ohne Berührung stattfindet.
Man stellt fest, daß die Funktionsschnittstelle zwischen Objekt und Vorrichtung zwei unterschiedliche Zonen umfaßt:
- möglichst nahe am Schwerpunkt des Objekts eine Schub- und Positionierungsschnittstelle, die eine Anlage und eine Zentrierung umfaßt,
- am Boden des Objekts eine Halte- und Positionierungsschnittstelle, die ein Gewinde und eine Zentrierung umfaßt.
Aus dem vorhergehenden ergibt sich, daß der oben vorgeschlagene Mechanismus 10 folgendes gewährleistet:
- die Positionierung und den Halt mit einer Verbindung (zwischen Objekt und Ausstoßvorrichtung), die einen Halt gegenüber der mechanischen Umgebung gewährleistet, und zwar durch: eine Gewindeverbindung und eine kurze Zentrierung hinten am Objekt, eine Anlagefläche und eine kurze Zentrierung in der Zone des Schwerpunkts des Objekts und eine Zugspannung in Längsrichtung zwischen dem Gewinde und der Anlage beim Schwerpunkt;
- die Trennung zwischen Objekt und Ausstoßer (Entriegelungsfunktion) findet durch eine durch Zug zerbrechbare Verbindung statt, die unter der Gewindeverbindung gelegen ist (die Bruchenergie ist gering). Diese besondere nachgiebige Befestigungsvorrichtung reißt bei einem kalibrierten Zug;
- die Übertragung der (pyrotechnischen) Ausstoßenergie findet durch einen Kolben statt, dessen Anlagefläche in Nähe des Schwerpunkts liegt.
In der Halte- oder Lagerphase ist das Teil A (auszustoßendes Objekt) durch zwei kurze Zentrierungen und einen Anschlag positioniert. Es wird durch ein Halteteil zwischen dem Zapfen und der unteren Zentrierung mit einer Vorspannung zwischen diesem Halteteil und dem Anschlag festgehalten.
Außerdem kann das Teil B eine Verbindung vom Typ Cardan besitzen, so daß die Biegefestigkeit der Baugruppe nur von dem Zapfen und der Zentrierung in Höhe des Schwerpunkts übernommen wird.
In der Ausstoßphase wird das Halteteil entfernt oder eingezogen. Die Zentrierung und der Anschlag beim Schwerpunkt bleiben aktiv. Die zum Teil B gehörende Schubstange überträgt über diese Zentrierung und diesen Anschlag die Translations- und/oder Drehbewegung(en).
Selbstverständlich dient die vorstehende Beschreibung nur als nicht begrenzendes Beispiel, und es können vom Fachmann zahlreiche Varianten vorgeschlagen werden, ohne den Rahmen der Patentansprüche zu verlassen.

Claims

1. Mechanismus zur zeitlich begrenzten Befestigung eines Objekts (A, A') an einem Träger (B, B') zur Trennung und zur Ausstoßung dieses Objekts, umfassend einen Behälter (11), der dazu bestimmt ist an dem Träger befestigt zu werden, und eine Ausstoßsstange (2, 2', 12'), die in einer vorbestimmten Richtung (X-X) verschiebbar in diesem Behälter montiert ist, wobei diese Ausstoßstange einen hinteren Abschnitt, der dem Druck ausgesetzt ist, der in einer Druckkammer des Behälters herrscht, die dazu bestimmt ist, mit einer Druckquelle in Verbindung gesetzt zu werden, und ein vorderes Ende (33) besitzt, das in der vorbestimmten Richtung an einer an dem Objekt vorgesehenen Auflagefläche (5A, 5'A, 14A, 52) in Anlage ist, dadurch gekennzeichnet, daß

- diese Auflagefläche (5A, 5'A, 14A, 52) bei dem Schwerpunkt (G) des Objekts am Boden einer in dem Objekt ausgesparten länglichen Aussparung (4, 4', 13) vorgesehen ist, die koaxial zu dieser vorbestimmten Richtung angeordnet ist und in die die Ausstoßstange (2, 2', 12) bis zu dieser Auflagefläche eintritt,

- der Behälter einen ringförmigen vorderen Endabschnitt (24A) besitzt, der am Objekt bei der Mündung der Aussparung befestigt ist und mit dem Körper dieses Behälters durch eine durchbrechbare Verbindungszone (32) verbunden ist,

- in dem Objekt einerseits eine vordere zentrale Zentrierungszone (5, 5', 14), die am Boden der Aussparung gelegen ist und in die mit höchstens einem geringen Spiel das freie Ende (33) der Ausstoßstange eintritt, und andererseits eine hintere Zentrierungsendzone (5, 6', 15) ausgespart sind, die bei der Mündung der Aussparung gelegen ist und in die mit einem geringen Spiel ein hervorstehender hinterer Zentrierungsabschnitt (3, 3', 40) eintritt, der mit dem Körper des Behälters fest verbunden ist.

2. Mechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durchbrechbare Verbindungszone (32), die zwischen dem am Objekt befestigten vorderen ringförmigen Endabschnitt (24A) des Behälters und dem Körper dieses Behälters vorgesehen ist, einen Zwischenring (40) besitzt, der jeweils mit der ringförmigen Zone einerseits und mit dem Behälterkörper andererseits durch zwei Paare von axialen flexiblen Zungen (41, 42, 43, 44) verbunden ist, die gemäß winkelmäßig um 90º versetzten Durchmessern gepaart sind, wobei die Zungen in jedem Paar gleich ausgebildet sind.

3. Mechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zungen (41, 42) des einen der Paare gleiche Zugfestigkeiten haben, die kleiner als die gleichen Zugfestigkeiten der Zungen (43, 44) des anderen Paars sind.

4. Mechanismus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zungen (41, 42), die den Zwischenring mit der vorderen ringförmigen Endzone verbinden, gleiche Zugfestigkeiten haben, die kleiner als die gleichen Zugfestigkeiten der Zungen sind, die den Zwischenring mit dem Körper des Behälters verbinden.

5. Mechanismus nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zungen der beiden Paare so dimensioniert sind, daß sie dasselbe Biegungsverhalten bei Querbewegungen des freien Endes der Ausstoßstange haben, die in senkrechten radialen Richtungen gleich sind.

6. Mechanismus nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zungen der beiden Paare gleiche Biegungsmerkmale um diese Durchmesser herum haben, gemäß denen diese Zungen jeweils gepaart sind.

7. Mechanismus nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zungen dieser beiden Paare eine gleiche Dicke, quer zu diesen Durchmessern gemessen, und eine gleiche Höhe, parallel zur vorbestimmten Richtung gemessen, haben.

8. Mechanismus nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zungen (41, 42) des einen der Paare eine gleiche radiale Abmessung haben, die kleiner als die gemeinsame radiale Abmessung der Zungen (43, 44) des anderen Paars ist.

9. Mechanismus nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenring (40) und die Zungen integrierenden Bestandteil mindestens eines Teils (24) des diesen vorderen ringförmigen Endteil (24A) aufweisenden Körpers des Behälters bilden.

10. Mechanismus nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durchbrechbare Verbindungszone ein Triplett von gleichen zu durchbrechenden Zungen (71, 72, 73) besitzt, die winkelmäßig um 120º versetzt sind und den vorderen ringförmigen Endabschnitt mit dem Behälterkörper verbinden.

11. Mechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß er ein elastisches Organ (22, 22') besitzt, das axial zwischen einem im Inneren des Behälters vorgesehenen Kragen (21) und einer an der Basis der Ausstoßstange vorgesehenen Auflagefläche axial komprimiert ist und so die durchbrechbare Verbindungszone unter Zugvorspannung setzt.

12. Mechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere ringförmige Endteil (24A) des Behälters einen mit Außengewinde versehenen Abschnitt (30) besitzt, der mit einem Innengewinde (31) zusammenwirkt, das an der Mündung der Aussparung des Objekts vorgesehen ist.

13. Mechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand des Behälters ein Bolzen (28) zur Führung bezüglich Drehung vorgesehen ist, der in eine Nut (29) eintritt, die in der Ausstoßstange (2, 2', 12) annähernd in Längsrichtung mit einem Neigungswinkel von nicht null zu der vorbestimmten Richtung (X-X) angeordnet ist.

14. Mechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausstoßstange an ihrem freien Ende einen Zentrierstift (33) besitzt, der in die vordere zentrale Zentrierzone (14), die am Boden der Aussparung des Objekts vorgesehen ist, eintritt und bezüglich einer ringförmigen Auflagefläche (51) hervorsteht, die an der Auflagezone (52) des Bodens der Aussparung aufliegt.

15. Mechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Teil (50) aus biegsamem Werkstoff besitzt, das zwischen das Ende der Ausstoßstange und die Auflagezone des Bodens der Aussparung eingesetzt ist.

16. Mechanismus nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Teil eine Scheibe ist, die einen Zentrierstift (33) umgibt, der bezüglich einer ringförmigen Auflagefläche (51) hervorsteht, die am Ende der Ausstoßstange vorgesehen ist.

17. Mechanismus nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe ein Wulstring ist, wobei die Auflagezone (52') am Boden der Aussparung kegelstumpfförmig ist.

18. Mechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (4, 4', 14) in einer Hauptträgheitsachse des Objekts angeordnet ist.

19. Mechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (4, 4', 14) in einer geometrischen Längssymmetrieachse des Objekts angeordnet ist.

20. Mechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere zentrale Zentrierungszone (5, 5') eine axiale Abmessung hat, die weniger als 50 % ihres Innendurchmessers darstellt.

21. Mechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Zentrierungsendzone (6) eine axiale Abmessung hat, die weniger als 50 % ihres Innendurchmessers darstellt.