EP0077929A2 - Einrichtung zum automatischen Öffnen des Verschlusskeils an einer halbautomatischen Waffenanlage - Google Patents
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- F41A5/00—Mechanisms or systems operated by propellant charge energy for automatically opening the lock
- F41A5/32—Energy accumulator systems, i.e. systems for opening the breech-block by energy accumulated during barrel or gas piston recoil
Definitions
- the invention relates to a device for automatically opening the locking wedge on a semi-automatic weapon system, in particular a tank cannon with a training insert barrel.
- the tank cannon In the case of training and training shooting of battle tanks, the tank cannon is often equipped with a barrel which enables small-caliber and therefore inexpensive ammunition to be fired. However, this ammunition (up to 35 mm caliber) does not cause sufficient return on the weapon, so that the automatic opening of the breech for the next loading process is no longer necessary.
- the object underlying the invention was therefore to provide a device for automatically opening the locking wedge of the type mentioned, which enables the weapon to be loaded under realistic conditions with little technical effort during training shooting with a barrel.
- the device should be designed in such a way that it can be arranged on the weapon system without any deeper intervention in it, and its energy consumption should be kept low, in particular with regard to use in battle tanks in which only limited amounts of energy are available via the electrical system will.
- the locking wedge can be connected to an electromechanical drive device, which one Has an electric motor, the output shaft is fixedly connected to an energy-storing flywheel, which is connected to the drive shaft of a mechanical opening device via at least one controllable clutch.
- the device according to the invention makes it possible to store the energy required to open the locking wedge within a certain time (for example B sec.) In order to then deliver it to the mechanical opening device in a shorter time (for example 0.3 sec.).
- the device according to the invention consists of relatively few individual parts that can be easily mounted on the weapon system.
- the mechanical opening device can be designed as a simple opening lever.
- a reduction gear is expediently arranged between the flywheel and the drive shaft of the opening device.
- the controllable clutch can be designed as an electromagnetic clutch that is controlled by an electronic control device. This control device can work so that the electric motor is first switched on when the clutch is open. After reaching a predetermined rated speed of the flywheel, the electric motor is switched off again
- a control signal is emitted which engages the clutch for a predetermined period of time, so that during this period the flywheel is coupled to the drive shaft of the opening device. It is useful if the coupling is released shortly before reaching the end position of the locking wedge, thereby avoiding that the flywheel comes to a complete standstill. Rather, it still has a certain amount of residual rotation energy, which facilitates the subsequent acceleration to the nominal speed by the electric motor.
- control the control device For safety reasons, it is expedient to control the control device with its own control signal, which only triggers the opening process on the locking wedge when a shot has actually been fired.
- this control signal can be derived either from the firing pulse of the electrical firing system of the weapon or from the actual firing process.
- these two processes can also be used to trigger the opening process.
- the signal derived from the actual firing process can be generated by a limit switch which is actuated by the return of the weapon.
- it can also be generated by a piezoelectric accelerometer arranged on the weapon, which reacts, for example, to the structure-borne noise generated during firing.
- the assembly of the device according to the invention can be carried out by the operating personnel of the weapon system without great technical effort, without a technical intervention in the weapon system being necessary.
- an electromechanical drive device is arranged on the base piece 11 of the weapon, which has an electric motor 1, to the output shaft of which a flywheel 2 is fastened and which via an electromagnetic friction clutch 3, a belt transmission 4, a reduction gear with reversal of direction of rotation 5 , an electromagnetic tooth clutch 6 and a chain transmission 7 is connected to an opening shaft 8, at the end of which a hook-like opening lever 9 is arranged.
- the swivel range of the opening shaft 8 is approximately 100 °.
- control electronics in FIG. 1, the details of which are shown in FIG. 2.
- This control device has a triple AND gate 12. The following electrical signals are fed to the inputs of this AND gate 12.
- This device 13 can be, for example, a commercially available tachometer generator which is coupled to the flywheel 2 in a manner not specifically shown in FIG. 1.
- a signal lamp 14 simultaneously indicates that the nominal speed has been reached.
- a signal is supplied to the AND gate 12 from a pulse generator 15, which indicates whether a firing pulse is present.
- the pulse generator 15 is controlled by the electrical firing signal which is generated by a push button switch 19 which is connected in a manner not shown to the usual electrical "on-board network" of the main battle tank.
- the signal emanating from the key switch 19 is supplied to the pulse generator 15 on the one hand and to the firing device on the other hand via the line labeled "to the cannon".
- a third signal is supplied to the AND gate 12, which indicates whether a firing process is actually taking place.
- the device 16 contains a conventional pulse generator which is controlled by a sensor which registers the actual firing process.
- a sensor can be, for example, a conventional limit switch, which is arranged on the base piece 11 of the weapon in a manner not specifically shown and is actuated by the return of the weapon.
- a piezoelectric accelerometer of a known type can also be used as a sensor, which is also arranged in a manner not shown at a suitable location on the weapon and, for example, reacts to the structure-borne noise generated during the firing process.
- a control signal is emitted by the latter to a first pulse generator 17, which in turn emits the control signal for actuating the electromagnetic clutches 3 and 6.
- the electric motor 1 is switched off.
- the falling edge of the signal emitted by the first pulse generator 17 controls a second pulse generator 18, the output signal of which switches the electric motor 1 on again.
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Abstract
Eine Einrichtung zum automatischen Öffnen des Verschlußkeils an einer halbautomatischen Waffenanlage, insbesondere einer Panzerkanone mit Ausbildungseinstecklauf. Am Bodenstück (11) (s. Fig. 1) der Waffe ist eine elektromechanische Antriebsvorrichtung angeordnet mit einem Elektromotor (1), an dessen Abtriebswelle ein energiespeicherndes Schwungrad (2) angeordnet ist, das über steuerbare Kupplungen (3, 6) und ein Untersetzungsgetriebe (4, 5, 7) mit einer Öffnerwelle (8) verbindbar ist, an der ein Öffnerhebel (9) sitzt, der den Verschlußkeil (10) beim Verschwenken der Öffnerwelle (8) in die Offenstellung bewegt. Das Schwungrad (2) wird bei gelösten Kupplungen (3, 6) auf Nenndrehzahl beschleunigt. Dann werden von einer elektronischen Steuereinrichtung die Kupplungen (3, 6) für einen vorgegebenen Zeitraum in Eingriff gebracht und der Elektromotor (1) abgeschaltet. Ein Teil der Rotationsenergie des Schwungrades (2) wird auf den Öffnerhebel (9) übertragen. Dann werden die Kupplungen (3, 6) wieder gelöst, und der Elektromotor (1) wird wieder eingeschaltet. Zweckmäßig wird die elektronische Steuereinrichtung durch vom Abfeuerimpuls und/oder dem tatsächlichen Abfeuervorgang abgeleitete Signale angesteuert.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum automatischen Öffnen des Verschlußkeils an einer halbautomatischen Waffenanlage, insbesondere einer Panzerkanone mit Ausbildungs-Einstecklauf.
- Bei Übungs- und Ausbildungsschießen von Kampfpanzern wird die Panzerkanone oft mit einem Einstecklauf versehen, der es ermöglicht, kleinkalibrige und damit kostengünstige Munition zu verschießen. Diese Munition (bis Kaliber 35 mm) verursacht an der Waffe jedoch keinen ausreichenden Rücklauf, so daß das automatische Öffnen des Verschlusses für den nächsten Ladevorgang entfällt.
- Dies hat zur Folge, daß nach jedem Schuß das Öffnen des Verschlußkeils vom Ladeschützen manuell durch Verdrehen der Öffnerwelle mittels eines Handhebels ausgeführt werden muß. Diese Aktion erweist sich vor allem beim Schießen im Gelände als sehr schwierig ausführbar und relativ zeitaufwendig. Sie ist daher nicht annähernd vergleichbar mit dem zeitlichen und funktionellen Ablauf des Lade- und Schießvorganges, wie er beispielsweise bei Verwendung von für diese Waffe normalkalibriger Munition (z.B. 120 mm) und dem entsprechenden automatischen Öffnen des Verschlusses infolge des Waffenrücklaufes auftritt, bei dem eine Schußfolge von maximal 8 Schuß pro Minute gefordert ist.
- Um dieser Forderung in etwa gerecht zu werden, ist es erforderlich, auch bei Verwendung eines Einstecklaufes und der entsprechend kleinkalibrigen Munition, ein automatisches Öffnen des Verschlußkeiles unabhängig vom Ladeschützen und in einen bestimmten zeitlichen Ablauf zu erreichen.
- Eine Simulation des Rücklaufes der Waffe zur Auslösung des normalen automatischen Öffnungsvorganges für den Verschlußkeil ist aufgrund der hierzu benötigten hohen Energie ohne erheblichen technischen Aufwand nicht darstellbar.
- Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestand demnach darin, eine Einrichtung zum automatischen Öffnen des Verschlußkeils der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die mit geringem technischen Aufwand beim Ausbildungsschießen mit Einstecklauf eine Beladung der Waffe unter realistischen Bedingungen ermöglicht. Die Einrichtung sollte so konzipiert sein, daß sie ohne tieferen Eingriff in die Konstruktion der Waffenanlage an dieser angeordnet werden kann, und ihr Energieverbrauch sollte, insbesondere im Hinblick auf die Verwendung in Kampfpanzern, in denen über das Bordnetz nur begrenzte Energiemengen zur Verfügung stehen, kleingehalten werden.
- Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß der Verschlußkeil mit einer elektromechanischen Antriebsvorrichtung verbindbar ist, die einen Elektromotor aufweist, dessen Abtriebswelle mit einem energiespeichernden Schwungrad fest verbunden ist, das über mindestens eine steuerbare Kupplung mit der Antriebswelle einer mechanischen Öffnungsvorrichtung verbunden ist.
- Durch die Anwendung eines energiespeichernden Schwungrades zwischen dem Elektromotor, der Antriebsvorrichtung und der mechanischen Öffnungsvorrichtung kann zur Öffnung des Verschlußkeils eine ausreichende Leistung zur Verfügung gestellt werden, ohne daß beispielsweise das Bordnetz eines Kampfpanzers leistungsmäßig überlastet wird. Durch die erfindungsgemäße Einrichtung ist es möglich, die zum Öffnen des Verschlußkeils benötigte Energie innerhalb einer bestimmten Zeit (beispielsweise B sek.) zu speichern, um sie dann innerhalb einer kürzeren Zeit (beispielsweise 0,3 sek.) an die mechanische öffnungsvorrichtung abzugeben.
- Die erfindungsgemäße Einrichtung besteht aus relativ wenigen Einzelteilen, die leicht an der Waffenanlage montierbar sind.
- Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
- So kann beispielsweise die mechanische öffnungsvorrichtung als einfacher Öffnungshebel ausgebildet sein. Zwischen dem Schwungrad und der Antriebswelle der Öffnungsvorrichtung ist zweckmäßig ein Untersetzungsgetriebe angeordnet. Die steuerbare Kupplung kann als elektromagnetische Kupplung ausgebildet sein, die über eine elektronische Steuereinrichtung angesteuert wird. Diese Steuereinrichtung kann so arbeiten, daß bei geöffneter Kupplung der Elektromotor zunächst eingeschaltet wird. Nach Erreichen einer vorgegebenen Nenndrehzahl des Schwungrades, wird der Elektromotor wieder abgeschaltet
- und bei oder nach dem Abschalten des Elektromotors ein Steuersignal abgegeben, welches die Kupplung für einen vorgegebenen Zeitraum in Eingriff bringt, so daß während dieses Zeitraumes das Schwungrad mit der Antriebswelle der Öffnungsvorrichtung gekoppelt ist. Dabei ist es zweckmäßig, wenn bereits kurz vor Erreichen der Endstellung des Verschlußkeiles die Kuplung wieder gelöst wird, wodurch vermieden wird, daß das Schwungrad ganz zum Stillstand kommt. Es besitzt dann vielmehr noch eine gewisse Restrotationsenergie, die die nachfolgende Beschleunigung auf Nenndrehzahl durch den Elektromotor erleichtert.
- Aus Sicherheitsgründen ist es zweckmäßig, die Steuereinrichtung mit einem eigenen Steuersignal anzusteuern, welches den Öffnungsvorgang am Verschlußkeil nur auslöst, wenn wirklich ein Schuß abgefeuert wurde.
- Hierzu kann dieses Steuersignal entweder aus dem Abfeuerimpuls des elektrischen Abfeuersystems der Waffe oder aus dem tatsächlichen Abfeuervorgang abgeleitet werden. Es können aber auch diese beiden Vorgänge zur Auslösung des Öffnungsvorganges verwendet werden. Das aus dem tatsächlichen Abfeuervorgang abgeleitete Signal kann durch einen Endschalter erzeugt werden, der durch den Rücklauf der Waffe betätigt wird. Es kann aber auch durch einen an der Waffe angeordneten piezoelektrischen Beschleunigungsgeber erzeugt werden, der beispielsweise auf den beim Abfeuern erzeugten Körperschall reagiert.
- Die Montage der erfindungsgemäßen Einrichtung kann ohne großen technischen Aufwand vom Bedienungspersonal der Waffenanlage durchgeführt werden, ohne daß ein technischer Eingriff in das Waffensystem notwendig wird.
- Im folgenden wird anhand der beigefügten Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Einrichtung näher erläutert.
- In den Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1 in einer schematischen parallelperspektivischen Darstellung eine am Bodenstück einer Waffe angeordnete Einrichtung zum automatischen Öffnen des Verschlußkeils nach der Erfindung,
- Fig. 2 ein Blockschaltbild für eine bei einer Einrichtung nach Fig. 1 verwendbare elektronische Steu- ereinrichtung.
- Bei der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung ist am Bodenstück 11 der Waffe eine elektromechanische Antriebsvorrichtung angeordnet, die einen Elektromotor 1 aufweist, an dessen Abtriebswelle ein Schwungrad 2 befestigt ist und die über eine elektromagnetische Reibkupplung 3, ein Riemengetriebe 4, ein Untersetzungsgetriebe mit Drehrichtungsumkehr 5, eine elektromagnetische Zahnkupplung 6 sowie ein Kettengetriebe 7 mit einer Öffnerwelle 8 verbunden ist, an deren Ende ein hakenartiger Öffnerhebel 9 angeordnet ist. Der Schwenkbereich der Öffnerwelle 8 beträgt etwa 100°. Der-Öffnerhebel 9 bewegt beim Verschwenken der Öffnerwelle 8 den Verschlußkeil 10 in der durch Pfeile angedeuteten Richtung in die Öffnungsstellung.
- Die Ansteuerung des Elektromotors 1 sowie der beiden elektromagnetischen Kupplungen 3 und 6, die handelsüblicher Bauart sein können, erfolgt von einer in Fig. 1 als "Steuerelektronik" bezeichneten Steuereinrichtung, deren Einzelheiten in Fig. 2 dargestellt sind. Diese Steuereinrichtung weist ein dreifaches UND-Gatter 12 auf. Den Eingängen dieses UND-Gatters 12 werden nachfolgende elektrische Signale zugeführt. Ein von einer Vorrichtung 13 ausgehendes Signal, das angibt, ob die "Nenndrehzahl" des Schwungrades 2 erreicht ist. Diese Vorrichtung 13 kann beispielsweise ein handelsüblicher Tachogenerator sein, der in in Fig. 1 nicht eigens dargestellter Weise mit dem Schwungrad 2 gekoppelt ist. Das Erreichen der Nenndrehzahl wird gleichzeitig durch eine Signallampe 14 angezeigt. Weiterhin wird dem UND-Gatter 12 von einem Impulsgeber 15 aus ein Signal zugeführt, welches angibt, ob ein Abfeuerimpuls vorliegt. Der Impulsgeber 15 wird dabei angesteuert durch das elektrische Abfeuersignal, das von einem Tastschalter 19 aus erzeugt wird, der in nicht eigens dargestellter Weise mit dem üblichen elektrischen "Bordnetz" des Kampfpanzers verbunden ist. Das vom Tastschalter 19 ausgehende Signal wird einerseits dem Impulsgeber 15 und andererseits über die mit "zur Kanone" bezeichnete Leitung der Abfeuervorrichtung zugeführt.
- Schließlich wird von einer Vorrichtung 16 aus, die mit "Sensor" bezeichnet ist, dem UND-Gatter 12 ein drittes Signal zugeführt, das angibt, ob tatsächlich ein Abfeuervorgang stattfindet. Die Vorrichtung 16 enthält einen üblichen Impulsgeber, der von einem Sensor aus angesteuert wird, der den tatsächlichen Abfeuervorgang registriert. Ein solcher Sensor kann beispielsweise ein üblicher Endschalter sein, der in nicht eigens dargestellter Weise am Bodenstück 11 der Waffe angeordnet ist und durch den Rücklauf der Waffe betätigt wird. Es kann als Sensor aber auch ein piezoelektrischer Beschleunigungsgeber bekannter Bauart verwendet werden, der ebenfalls in nicht dargestellter Weise an einer geeigneten Stelle der Waffe angeordnet ist und beispielsweise auf den beim Abfeuervorgang erzeugten Körperschall reagiert.
- Wenn alle diese drei Signale am UND-Gatter 12 anliegen, wird von diesem ein Steuersignal an einen ersten Impulsgeber 17 abgegeben, der seinerseits das Steuersignal zur Ansteuerung der elektromagnetischen Kupplungen 3 und 6 abgibt. Gleichzeitig wird der Elektromotor 1 ausgeschaltet. Die abfallende Flanke des vom ersten Impulsgeber 17 abgegebenen Signals steuert einen zweiten Impulsgeber 18, dessen Ausgangssignal den Elektromotor 1 wieder einschaltet.
- Die Funktionsweise der anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Einrichtung ist folgende:
- Zunächst wird der beispielsweise an das Bordnetz des Kampfpanzers angeschlossene Elektromotor 1 eingeschaltet und bringt das Schwungrad 2 auf die geforderte Nenndrehzahl. Die elektromagnetischen Kupplungen 3 und 6 sind nicht im Eingriff. Der Verschlußkeil 10 wird erstmalig vom Ladeschützen per Handhebel über die Öffnerwelle 8 geöffnet. Die Waffe wird geladen und der Verschlußkeil 10 schließeautomatisch über den in der Waffe integrierten,nicht eigens dargestellten Schließermechanismus. Nun wird die Waffe abgefeuert. Sobald die vom Abfeuerimpuls und vom Abfeuervorgang herrührenden Signale zusammen mit dem Signal über die erreichte Nenndrehzahl am UND-Gatter 12 anliegen, gibt die Steuereinrichtung das Steuersignal an die beiden elektromagnetischen Kupplungen 3 und 6, die gleichzeitig über einen vorgegebenen Zeitraum bzw. einen vorgegebenen Weg des Verschlußkeiles 10 in Eingriff gebracht werden, wodurch Schwungrad 2 und Öffnerwelle 8 miteinander verbunden werden. Dabei wird die hohe Drehzahl des Elektromotors 1 über die Untersetzungsgetriebe 4, 5 und 7 in eine langsam verlaufende Drehbewegung von ca. 100° Drehwinkel umgewandelt. Kurz vor dem Erreichen der Endstellung der Öffnerwelle 8 bzw. des Verschlußkeils 10, werden die beiden elektromagnetischen Kupplungen 3 und 6 wieder getrennt und gleichzeitig wird vom Impulsgeber 18 aus der Elektromotor 1 wieder eingeschaltet. Dieser bringt das nicht ganz zum Stillstand gekommene Schwungrad 2 wieder auf Nenndrehzahl. Die Waffe wird inzwischen wieder geladen, der Verschlußkeil schließt automatisch und die Waffe wird wieder abgefeuert.
Claims (11)
1. Einrichtung zum automatischen Öffnen des Verschlußkeils an einer halbautomatischen Waffenanlage, insbesondere einer Panzerkanone mit Ausbildungs-Einstecklauf, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkeil (10) mit einer elektromechanischen Antriebsvorrichtung verbindbar ist, die einen Elektromotor (1) aufweist, dessen Abtriebswelle mit einem energiespeichernden Schwungrad (2) fest verbunden ist, das über mindestens eine steuerbare Kupplung (3, 6) mit der Antriebswelle (8) einer mechanischen Öffnungsvorrichtung (9) verbunden ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsvorrichtung aus einem an der einen vorgegebenen Schwenkbereich aufweisenden Antriebswelle (8) angeordneten Öffnungshebel (9) besteht, der beim Verschvenken der Antriebswelle (8) den Verschlußkeil (10) in die Öffnungsstellung bewegt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schwungrad (2) und der Antriebswelle (8) der Öffnungsvorrichtung (9) ein Untersetzungsgetriebe (5) angeordnet ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbare Kupplung (3) zwischen dem Schwungrad (2) und dem Untersetzungsgetriebe (5) angeordnet ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere steuerbare Kupplung (6) zwischen dem Untersetzungsgetriebe (5) und der Antriebswelle (8) der Öffnungsvorrichtung (9) angeordnet ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungen (3, 6) elektromagnetische Kupplungen sind.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine elektronische Steuereinrichtung (12 bis 18), durch welche bei geöffneter Kupplung (3) der Elektromotor (1) eingeschaltet und nach Erreichen einer vorgegebenen Nenndrehzahl des Schwungrades (2) abgeschaltet wird und die bei oder nach dem Abschalten des Elektromotors (1) ein Steuersignal abgibt, welches die Kupplung (3) oder die Kupplungen (3, 6) für einen vorgegebenen Zeitraum in Eingriff bringt.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereinrichtung (12 bis 18) ein aus dem elektrischen Abfeuerimpuls und/oder dem tatsächlichen Abfeuervorgang abgeleitetes Signal zugeführt wird, welches das Steuersignal für die Kupplung (3) bzw. die Kupplungen (3, 6) auslöst.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung ein dreifaches UND-Gatter (12) aufweist, dessen Eingängen jeweils ein das Erreichen der Nenndrehzahl des Schwungrades (2) anzeigendes Signal, ein vom Abfeuerimpuls abgeleitetes Signal sowie ein vom tatsächlichen Abfeuervorgang abgeleitetes Signal zugeführt wird und dessen Ausgangssignal einer Ausschaltvorrichtung für den Elektromotor (1) sowie einem ersten Impulsgeber (17) zugeführt wird, der einen ersten Impuls vorgegebener Länge abgibt, der den Steuereingängen der Kupplungen (3, 6) zugeführt wird sowie einem zweiten Impulsgeber (18), der durch die abfallende Flanke des ersten Impulses angesteuert einen zweiten Impuls abgibt, welcher der Einschaltvorrichtung des Elektromotors (1) zugeführt wird.
10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem tatsächlichen Abfeuervorgang abgeleitete Signal durch einen Endschalter erzeugt wird, der durch den Rücklauf der Waffe (11) betätigt wird.
11. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem tatsächlichen Abfeuervorgang abgeleitete Signal durch einen an der Waffe (11) angeordneten piezoelektrischen Beschleunigungsgeber erzeugt wird.
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