DE88345C

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Publication number: DE88345C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, in Geschützrohren und Gewehrläufen den Progressivdrall — dessen Abwickelung eine Curve zweiter Ordnung, also, ein Kegelschnitt ist — in beliebiger Steigung leicht, sicher und mit mathematischer Genauigkeit herzustellen.

Der Progressivdrall im Allgemeinen wird erzeugt durch einen Punkt, welcher mit wachsender oder abnehmender Geschwindigkeit " die Peripherie eines Kreises durchläuft, während dieser Kreis selbst sich in der Richtung senkrecht zu seiner Ebene gleichförmig fortbewegt, also den Mantel eines Cylinders beschreibt.

Es soll in dem Nachfolgenden die Peripheriebewegung des Punktes der Kürze halber die Transversalbewegung, die Bewegung des Kreises selbst, senkrecht zu seiner Ebene, die Longitudinalbewegung genannt werden.

Die Abwickelung des Cylindermantels auf eine Ebene zeigt in diesem Falle den Weg des Punktes als eine krumme Linie, welche für den vorliegenden Zweck eine Parabel bezw. eine Hyperbel sein soll. Im ersteren Falle findet die Transversalbewegung mit constanter, im zweiten mit verzögerter Beschleunigung statt.

Für den parabolischen Verlauf der Züge veranschaulicht Fig. 1 in den beiliegenden Zeichnungen das kinematische Princip der in den Fig. 3 bis 7 und Fig. 8 bis ι ο dargestellten Ausführungsformen, von welchen Fig. 3 bis 7 für Geschützrohre, Fig. 8 bis 10 für Gewehrläufe bestimmt sind; jedoch kann die letztere Ausführungsform auch noch für Kanonen kleineren Kalibers Verwendung finden.

Wenn der starre rechte Winkel ABC (Fig. i) in einem rechtwinkligen Coordinatensystem x-y so geführt wird, dafs Punkt D in constantem Abstande vom Punkt A bleibt, im Uebrigen jedoch sich in letzterem frei drehen und gleiten kann, während der Punkt B gleichzeitig mit gleichförmiger Geschwindigkeit auf der y- Achse angetrieben wird, so wird sich der andere Schenkel B C des Winkels auf der x-Achse des Coordinatensystems mit constanter Beschleunigung bewegen.

Zum Beweise bezeichne man das constante Stück A D mit ρ, die veränderlichen Strecken ~BB—y und D C = x, Winkel CBA = go°, so isty die mittlere geometrische Proportionale zwischen ρ und x, also y^ =■ ρ χ; das ist aber die Scheitelgleichung einer Parabel mit dem

Parameter — ■

Diese. Gleichung ergiebt für den jeweiligen

ι 2

Weg des Schenkels B C auf der x-Achse x = —-·

Für den vorliegenden Zweck würden jedoch die so erzeugten. Parabeln zu kleine Parameter erhalten, wenn nicht für die Praxis unausführbare Dimensionen des Schenkels A B gestattet würden; nach einem bekannten Satze der analytischen Geometrie kann man aber die Ordinaten um einen constanten Factor η vergröfsern bezw. verkleinern und erhält auf den Endpunkten der. so veränderten Ordinaten wiederum eine Curve derselben Art, nur in gestreckterer

bezw. zusammengedrückterer Form, also mit vergröfsertem bezw. verkleinertem Parameter.

Mit Benutzung dieses Satzes geht die obige Gleichung über in die Form

F₁ ² = P ■ X₁, worin Y₁ = ny und
χ— χ — -L^

ist und — nun den Parameter des abgewickelten

Drallzuges bedeutet.

Mittelst dieser letzten Relation ist man in der Lage, bei gegebenem P durch entsprechende Wahl der constanten Werthe η und des Abstandes AD=p die zu P gehörige Parabel zu erzeugen; denn es folgt durch Einsetzung der betreffenden Werthe

rry² = y'² und demnach

^{n =} \ p^]P = l^'

In allen Ausführungsformen sind die entsprechenden beweglichen und festen Punkte des besseren Verständnisses halber mit denselben Buchstaben bezeichnet wie in dem Schema Fig. i.

Die Ausführungsform Fig. 3 bis 7 besteht aus dem Wangenbett a, auf welchem mittelst einer mit Nuthen versehenen Welle b und Schnecke c mit eingreifendem Schneckenrad'rf, sowie zweier Stirnräder e e, welche in entsprechende, in das Wangenbett eingelassene. Zahnstangen // eingreifen, der Schlitten g mit gleichförmiger Geschwindigkeit fortbewegt wird, wodurch die gleichförmige Längsbewegung erreicht wird.

Auf der Welle b, welche entweder in der in der Zeichnung angedeuteten Weise durch feste und lose Riemscheiben. oder dergl. durch die Transmission angetrieben wird, sitzt ein auswechselbares Stirnrad h, welches mittelst eines Zwischenrades das auf der Spindel i sitzende Wechselrad k bethätigt. Die Umsetzung der beiden Wechselnder ist so zu

bemessen, dafs das Verhältnifs ——— vorhanden

ist, so dafs die auf der Spindel i sitzende Mutter I dem Schlitten g um -— voreilt.

Das Zwischenrad sitzt beweglich auf einem verstellbaren Hebel, damit man die Räder h und k in verschiedener Gröfse anwenden und in Eingriff setzen kann. Die Spindel i, welche an den beiden Stirnseiten des Wangenbettes gelagert und aufserdem unter dem Schlitten g durch ein Halslager so unterstützt wird, dafs der Schlitten frei gleiten und die Spindel sich ungehindert drehen kann, treibt die in der Prismenführung des Wangenbettes gleitende Mutter /, welche nach oben zapfenförmig ausgebildet ist und den starren rechtwinkligen Hebel ABC parallel zur Achse des Bettes bewegt.

Die Schenkel dieses Winkelhebels sind gabelförmig ausgespart in der Weise, dafs ihr Querschnitt eine prismatische Führung für gleitende Prismen m M₁ bildet, wovon das erste im Punkt A auf ein zweites Prisma m.₂ mittelst Zapfen r drehbar befestigt ist. Das Prisma m₂ wird mittelst Stellschraube in einer normal zur Achse des Bettes liegenden Führungsschiene η mit ähnlichem Querschnitt wie der Winkelhebel, welche jedoch mit dem Schlitten g durch zwei Träger 0 O₁ starr verbunden ist, derart gehalten, dafs der Abstand A D =p constant bleibt. Zur Erzeugung einer verlangten Parabel kann dieser Abstand mittelst der erwähnten Stellschraube verändert und auf einer Scala die Entfernung abgelesen werden.

Der zweite Schenkel des Winkelhebels B C greift mittelst des beweglichen Prismas Tn₁ in einen Zapfen T₁, welcher in der prismatisch ausgebildeten und in der Führungsschiene η gleitenden Zahnstange s befestigt ist. Diese Zahnstange, welche in Fig. 7 für sich dargestellt ist, versetzt durch ihren Eingriff in das Stirnrad t, welches auf die Ziehstange u aufgekeilt ist, letztere in Umdrehung, wodurch die Querbewegung eingeleitet wird. Die Ziehstange ist im Schlitten g gelagert und trägt an ihrem anderen Ende den Ziehkopf mit eingesetzten Messern für die Züge.

Durch die gleichzeitige Bewegung des Schlittens g, sowie die durch den Winkelhebel eingeleitete Drehbewegung des Ziehkopfes entstehen die Züge mit progressivem Drall.

Sollen letztere keilförmig, also am hinteren Ende breiter werden als an der Mündung des Rohres, so ist dies leicht dadurch zu erreichen, dafs man nach Vollendung der Parallelzüge den Abstand ρ = A D etwas vergröfsert, also eine Parabel mit vergröfsertem Parameter verwendet.

Fig. 8 bis 10 zeigen eine Ausführungsform für das Ziehen von Gewehrläufen, welche jedoch auch, wie schon erwähnt, für Kanonen kleineren Kalibers Verwendung finden kann. Diese Construction unterscheidet sich nur dadurch von der eben beschriebenen (Fig. 3 bis 7), dafs der gesammte Mechanismus an einem supportähnlichen Schlitten montirt ist und auf jedem passenden Drehbankbett, welches mit Leitspindel versehen ist, in Gebrauch genommen werden kann. Die Längsbewegung wird durch die Drehbankleitspindel ^₁ mittelst der getheilten Mutter^ C₁, welche sich durch ein sogenanntes Spindelschlofs öffnen und schliefsen läfst, eingeleitet, während die Querbewegung in derselben Weise, wie in Fig. 3 bis 7 be-

schrieben, erzeugt wird. Der Antrieb für die letztere Bewegung wird ebenfalls durch die Leitspindel bewirkt, in der Weise, dafs das auf einer am Schlitten angebrachten Warze sitzende Stirnrad ^₁ mit einem festen Keil in der Längsnuth der Leitspindel schleift und durch Rotation der letzteren mitgenommen Wird; durch sinngemäfse Einschaltung der übrigen Wechselräder wird das erforderliche Geschwindigkeits-

verhältnifs erzielt. Die übrige Arbeitsweise und die resultirende Erzeugung der Züge erfolgt in analoger Weise, wie für die Construction Fig. 3 bis 7 beschrieben.

Für den hyperbolischen Verlauf der abgewickelten Dralllinie veranschaulicht Fig. 2 das kinematische Princip, in welchem analoge Punkte mit den gleichen Buchstaben wie in Fig. ι bezeichnet sind.

Die zugehörige Ausführungsform ist in Fig. 11 bis 13 dargestellt.

Die hyperbolische Drallcurve wird erzeugt durch die Bewegung des starren rechten Winkels ABC, welcher in derselben Weise geführt wird, wie vorher für die Parabel beschrieben, nur dafs der Punkt A nicht mehr fest, sondern von einer gewissen Anfangsstellung D A₁= ρ aus mit derselben Beschleunigung in entgegengesetzter Richtung bewegt wird wie der Punkt C, während gleichzeitig Punkt B mit gleichförmiger Geschwindigkeit angetrieben wird.

Da wiederum die Strecke D B =y die mittlere geometrische Proportionale zwischen DC = x und A D = ρ + χ ist, so hat man die Beziehung:

y² = (p -|- χ) χ oder

O 1 ' 9

y^z = ρ χ -f- xⁱ.

Hier ist die Scheitelgleichung einer gleichseitigen Hyperbel.

Vergröfsert man in dieser Hyperbel die Ordinaten um einen constanten Factor η in analoger Weise, wie bei der Parabel beschrieben, so liegen die Endpunkte dieser Ordinaten wiederum auf einer Hyperbel, welche jedoch nicht mehr gleichseitig ist, von der Gleichung Px

2, b²

γ = -^i- ist, ferner P = ——
^J η α

ist, wenn mit α und b die grofse bezw. kleine Achse der verlangten herzustellenden Hyperbel bezeichnet wird. Setzt man diese Werthe in die obigen Gleichungen ein, so erhält man

= ρ · χ + x² oder

n² ■ ρ · χ -1b² .

α x², worin y_l = η y, also

A ^b

und α = —s-α²

Da die beiden letzteren Gleichungen einer Curve genügen sollen, so folgen hieraus sofort die Beziehungen

η = — , b = η α, a

α ^^

ft =

und

b'²

wenn — den Parameter der verlangten her-

2
zustellenden Hyperbel bedeutet.

Man ist also durch sinngemäfse Wahl von ρ und der Umsetzung von η jederzeit im Stande, jede beliebige, durch ihre Elemente gegebene Hyperbel zu erzeugen und in schon beschriebener Weise als Drallcurve zu verwenden.

Die constructive Durchführung der Verschiebung des Punktes A für die Erzeugung des hyperbolischen Dralls ist in Fig. 11 bis 13 veranschaulicht.

An die nach unten prismaförmig ausgebildete Zahnstange s, sowie aus dem Prisma m.₂ sind zwei seitliche, sich parallel gegenüberstehende Zahnstangen \ \ angeordnet, welche beide in das in der Führungsschiene η angebrachte Stirnrad ^₂ eingreifen. Es wird hierdurch jede Bewegung der Zahnstange s dem Prisma m₂ in entgegengesetzter Richtung übermittelt und dadurch die Bedingung für die Entstehung der Hyperbel gegeben.

Durch Ausschaltung des die Bewegung übertragenden Stirnrades ^₂ und Feststellung des Punktes A hat man den Bewegungsvorgang, welcher ebenso wie bei der Erzeugung der parabolischen Drallcurve erfolgt.

Zu bemerken ist, dafs für alle obigen Ausführungen angenommen ist, dafs das Kaliber des zu ziehenden Rohres gleich dem Theilkreisdurchmesser des Stirnrades t ist.

Für alle Fälle, wo diese Voraussetzung nicht zutrifft, bedürfen die Werthe η bezw. ρ einer Correctur, welche diesen Unterschied berücksichtigt.

Die Anwendung dieses Verfahrens kann in der Praxis noch in der Weise abgeändert werden, dafs mittelst dieser Vorrichtung in einer Zugstange der gegebene Drall direct gehobelt wird, was sich durch eine kleine constructive Umänderung leicht erreichen läfst, und diese so gefertigte Zugstange in einer der bereits bekannten und benutzten Ziehbänke zum Ziehen der Geschützrohre und Gewehrläufe benutzt wird.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Verfahren zur Herstellung des Progressivdralls in Geschützrohren und Gewehrläufen, dessen abgewickelte Drallcurve einen Kegel-

schnitt bildet, dadurch gekennzeichnet, dafs durch Zusammenwirken einer gleichförmig fortschreitenden und einer gleichzeitig senkrecht zu dieser wirkenden und durch eine Function zweiten Grades bestimmten, veränderlichen geradlinigen Bewegung, welche letztere durch eine geeignete Vorrichtung den Ziehkopf in Rotation versetzt, der Drall erzeugt wird, so dafs von dieser Function die Art der Drallcurve abhängig ist. Ausführung des unter i. geschützten Verfahrens zur Herstellung des Progressivdralls in Geschützrohren und Gewehrläufen, dessen abgewickelte Drallcurve eine Parabel bildet, dadurch gekennzeichnet, dafs der Drall erzeugt wird durch Zusammenwirken einer gleichförmig fortschreitenden und einer gleichzeitigen constant beschleunigt rotirenden. Bewegung des Ziehkopfes.
Vorrichtung zur Ausführung des unter 2. geschützten Verfahrens, dadurch gekennzeichnet , dafs ein rechter Winkel ABC mit seinem Scheitelpunkt B gleichförmig fortschreitend angetrieben wird, mit seinem Schenkel A B im Punkte Ά gleiten und sich drehen kann, dieser Punkt A jedoch so festgestellt ist, dafs er constanten Abstand von der Bewegungsrichtung ■ des Scheitels B behält, so dafs der andere Schenkel B C sich mit constanter Beschleunigung bewegt, welche durch Zahnstange und Stirnrad dem Ziehkopf übermittelt wird, während durch eine passend angeordnete Umsetzung ein gewünschtes Verhältnifs zwischen der gleichförmigen Bewegung des Ziehkopfes und der des Scheitelpunktes B des Winkels und' damit eine gestreckte Curve erzielt wird (Fig. 1, 3 bis 10). Ausführungsform des unter 1. geschützten Verfahrens zur Herstellung des Progressivdralls in Geschützrohren und Gewehrläufen, dessen abgewickelte Drallcurve eine Hyperbel bildet, dadurch gekennzeichnet, dafs der Drall erzeugt wird durch Zusammenwirken einer gleichförmig fortschreitenden und gleichzeitig mit verzögerter Beschleunigung rotirenden Bewegung des Ziehkopfes.
Vorrichtung zur Ausführung des unter 3. geschützten Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, dafs ein rechter Winkel ABC mit seinem Scheitelpunkt B gleichförmig fortschreitend angetrieben wird, mit seinem Schenkel A B im Punkte A gleiten und sich drehen kann, dieser Punkt A selbst jedoch gezwungen wird, von einer gewissen Anfangsstellung A¹ dieselbe Bewegung in entgegengesetzter Richtung zu vollführen wie der Punkt C des anderen Schenkels B C, so dafs sich dieser Punkt C mit verzögerter Beschleunigung bewegt, welche durch Zahnstange und Stirnrad dem Ziehkopf übermittelt wird, während durch eine passend angeordnete Umsetzung ein gewünschtes Verhältnifs zwischen der gleichförmigen Bewegung des Ziehkopfes und der des Scheitelpunktes B des Winkels und damit eine gestreckte Curve erzielt wird (Fig. 2, 11 bis ι 3).

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.