EP0239755A2

EP0239755A2 - Ansetzer für Artillerie

Info

Publication number: EP0239755A2
Application number: EP87101854A
Authority: EP
Inventors: Frank Abels
Original assignee: Wegmann and Co GmbH
Current assignee: Wegmann & Co Te Kassel Bondsrepubliek Duits GmbH
Priority date: 1986-03-04
Filing date: 1987-02-10
Publication date: 1987-10-07
Anticipated expiration: 2007-02-10
Also published as: ATE75308T1; DE3778410D1; EP0239755A3; US4754688A; DE3607006A1; EP0239755B1

Abstract

Ein Freiflugansetzer für Artilleriegeschosse mit einer hinter dem Geschützrohr (1) fluchtend zum Ladungsraum (3) angeordneten Lademulde (2), in die das Geschoß (A) einlegbar ist. An der Rückseite des Geschosses (A) greift das freie Ende eines schwenkbaren Ansetzhebels (6) an, der mit dem Kolben (11) ein Pneumatikzylinders (10) verbunden ist. Der Einlaß (15) des Pneumatikzylinders (10) ist über ein schnell öffnendes Steuerventil (17) an einem Druckluftspeicher (19) angeschlossen. Beim Öffnen des Steuerventils (17) wird der Pneumatikzylinder (10) schlagartig mit Druck beaufschlagt und die Bewegung des Kolbens (11) wird über den Ansetzhebel (6) auf das Geschoß (A) übertragen, das dadurch in kürzester Zeit so stark beschleunigt wird, daß es sich im freien Flug in den Ladungsraum (3) des Geschützrohres (1) hineinbewegt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Freiflugansetzer für Artilleriegeschosse mit einer in einem vorgegebenen Abstand hinter dem Geschütz fluchtend zum Ladungsraum angeordneten Lademulde, in die das Geschoß einlegbar ist, sowie einem an der Rückseite des Geschosses angreifenden mechanischen Beschleunigungsglied, das mit einem Zylinderantrieb verbunden ist.
Zum Beladen von Artilleriegeschützen ist es erforderlich, die 50 kg oder schwereren Artilleriegranaten mit einer Geschwindigkeit von mindestens 1,5 m/sec soweit in das Rohr des Geschützes hineinzutreiben, daß der Weichmetall-Führungsring des Geschosses sich in den konischen Teil des Ladungsraumes einpreßt. Die Einpressung muß dabei so stark sein, daß das Geschoß auch bei höchster Erhöhung des Geschützrohres nicht mehr aufgrund seines Eigengewichtes herausfällt und gleichzeitig eine Abdichtung des Ladungsraumes nach vorne erfolgt.
Zur Zeit wird bei den meisten bekannten Panzerartilleriegeschützen das Ansetzen des Geschosses manuell durch die Besatzung durchgeführt. Dazu wird das Geschützrohr in eine geeignete Position gebracht, die Granate von Hand in den Ladungsraum eingelegt und anschließend von zwei bis drei Mann mit einem Ladestock mit größtmöglicher Wucht in den Ladungsraum hineingetrieben. Dieses Verfahren hat sich als nachteilig herausgestellt, weil zum Beladen des Geschützrohres dieses in eine von der Schußrichtung abweichende Position gebracht werden muß, was zeitaufwendig ist und anschließend ein neues Anrichten erfordert. Ferner ist bei dieser Art des Ladens ein großer Personalaufwand mit erheblicher physischer Belastung der Besatzungsmitglieder erforderlich. Die dabei erzielten Feuergeschwindigkeiten entsprechen nicht mehr den Forderungen des modernen Feuerkampfes.
Es sind verschiedene Einrichtungen bekannt, die das beschriebene manuelle Ansetzen des Geschosses erübrigen sollen.
Bei einem bekannten, sogenannten Kettenansetzer werden zwei auf einer Trommel aufgewickelte Ketten durch ein spezielles Getriebe so zusammengeführt, daß sich die beiden Ketten ineinander verhaken und dadurch stark versteifen. Die zusammengesetzte Kette tritt dann quasi stangenförmig aus dem Getriebe aus und kann zum Ansetzen des Geschosses verwendet werden. Nachteilig an dieser bekannten Vorrichtung ist neben dem großen Aufwand für das Kettengetriebe die verhältnismäßig langsame Ansetzgeschwindigkeit, die auch daraus resultiert, daß nach dem Ansetzvorgang die Kette wieder aus dem Ladungsraum zurückgezogen werden muß.
Auf einem ähnlichen Prinzip wie die Kettenansetzer beruhen Zahnstangenansetzer, bei denen ein Getriebe eine Zahnstange nach vorn treibt, die den Ansetzvorgang bewirkt. Diese Vorrichtung hat vor allen Dingen den Nachteil, daß hinter dem Geschütz ein langer Raum für die Unterbringung der Zahnstange verfügbar sein muß, was bei Panzerartilleriegeschützen in aller Regel nicht der Fall sein kann.
Es sind des weiteren Teleskopansetzer bekannt geworden, bei denen der Ansetzvorgang durch einen Teleskoppneuma tikzylinder erfolgt, der hinter dem Geschütz angeordnet ist. Diese Anordnung ist eher geeignet, um in Panzerartelleriegeschütze integriert zu werden, aber auch wiederum mit dem Nachteil behaftet recht langsam zu sein und insbesondere für den Rückzugvorgang wertvolle Zeit in Anspruch zu nehmen.
Schließlich gibt es sogenannte Freiflugansetzer, denen das Prinzip zugrunde liegt, einer außerhalb des Geschützes befindlichen Granate eine so große Beschleunigung zu verleihen, daß nach Verlassen des Beschleunigungssystems die Granate aufgrund des aus der Beschleunigung in ihr vorhandenen Momentes sich im freien Flug weiterbewegt und der Ansetzvorgang auf diese Weise realisiert wird.
Bei bekannten Freiflugansetzern wird diese Beschleunigung entweder aufgrund einer vorgespannten Feder oder mittels eines ansteuerbaren Hydraulikzylinders erzeugt.
Ein Vorteil der Freiflugansetzer ist die hohe Geschwindigkeit, mit der der Ansetzvorgang erfolgt und insbesondere die Tatsache, daß kein Zeitverlust für das Zurückziehen des Ansetzers aus dem Ladungsraum erforderlich ist. Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Freiflugansetzer besteht jedoch darin, daß der Aufwand für Steuerungstechnik, Ventile, Druck- und Ausgleichsspeicher bei hydraulischen und mechanischen Systemen so groß ist, daß neben den unerfreulich hohen Aufwand, der die Zuverlässigkeit des System herabmindert, auch sehr viel Raum innerhalb eines Fahrzeugs zur Integration des Systems erforderlich ist. Bei Freiflugansetzern mit vorgespannter Feder besteht weiterhin das Problem, daß bei Verwendung geringer Lademengen die Feder nicht ausreichend vorgespannt werden kann.
Die Erfindung geht aus von einem Freiflugansetzer mit den eingangs und im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Merkmalen. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestand darin, einen Freiflugansetzer dieser Bauart so auszubilden, daß einerseits mit hoher Geschwindigkeit angesetzt werden kann, andererseits aber nur ein sehr geringer technischer Aufwand erforderlich ist, die Funktionssicherheit von der Lademenge unabhängig ist und nur sehr wenig Bauraum benötigt wird.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Freiflugansetzers sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, die notwendige Kraft zur Beschleunigung des Geschosses (ca. 5000 Nm) mit Hilfe eines Pneumatikzylinders zu erzeugen. Da beim Ansetzen von Artilleriegranaten große Kräfte sehr schnell zur Verfügung gestellt werden müssen, jedoch die Stellgenauigkeit unwesentlich ist, ist ein pneumatisches System dem hydraulischen System erheblich überlegen. Zur Erzeugung der für die Beschleunigung des Geschosses erforderlichen Kraft kann ein besonders großer Pneumatikzylinder mit kurzem Hub verwendet werden, dessen Weg durch die Wegübersetzungsvorrichtung, beispielsweise im Verhältnis 5:1, übersetzt wird. Der Pneumatikzylinder wird dabei so groß gewählt, daß trotz der Wegübersetzung von beispielsweise 5:1 am Angriffspunkt des Geschosses noch die notwendige Kraft (ca. 5000 Nm) zur Verfügung steht. Da es darauf ankommt, den Pneumatikzylinder besonders schnell zu bewegen und ein langsamer Druckaufbau im Zylinder, wie normal üblich, deshalb nicht in Frage kommt, wird gemäß der weiteren Erfindung dem Pneumatikzylinder ein Druckluftspeicher vorgeschaltet, und der Pneumatikzylinder ist mit dem Druckluftspeicher über ein schnell öffendes Steuerventil mit besonders großem Querschnitt verbunden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn Druckspeicher und Pneumatikzylinder derart ausgelegt sind und der im Druckspeicher herrschende Vordruck um soviel über dem zulässigen Höchstdruck des Pneumatikzylinders liegt, daß nach dem Öffnen des Steuerventils und dem erfolgten schlagartigen Druckausgleich im Druckluftspeicher und Pneumatikzylinder der für den Pneumatikzylinder zulässige Höchstdruck herrscht. Dadurch wird erreicht, daß der Pneumatikzylinder auf seinem ganzen Arbeitsweg immer mit der maximal möglichen Kraft und Geschwindigkeit abhängig vom eingeleiteten Druck arbeitet. Dies hat zur Folge, daß zusammen mit einem geeigneten Übersetzungsverhältnis von ca. 5:1 das Beschleunigungsglied so stark beschleunigt werden kann, daß eine an ihm anliegende Artilleriegranate mit einem Gewicht von 50 kg eine Startgeschwindigkeit von mehr als 7 m/sec erreicht. Diese Startgeschwindigkeit reicht eindeutig aus, um das Geschoß in jeder Position des Geschützrohres sich im Ladungsraum anzusetzen.
Zusammenfassend kann gesagt werden, daß mit dem erfindungsgemäßen Freiflugansetzer folgende Vorteile erzielt werden können:

a) Die Ansetzgeschwindigkeit des Geschosses liegt deutlich höher als bei hydraulischen oder federgespannten Systemen.
b) Der technische Aufwand für die Gesamtanlage ist wesentlich geringer als bei bekannten Systemen, da die Anlage grundsätzlich nur einen Druckluftbehälter, einen Pneumatikzylinder und ein Ventil benötigt, während alle bisher bekannten Vorrichtungen sehr viel mehr notwendige Baugruppen aufweisen. Dies eröffnet die Möglichkeit eines redundanten Aufbaus.
c) Die Verwendung von Preßluft mit ca. 16 bar Druck ist ungefährlich für die Besatzung im Gegensatz zu hydraulischen Systemen, bei denen das toxische, aggressive und brennbare Hydrauliköl mit 120 bis 150 bar und mit Temperaturen von über 100°C im Einsatz ist.
d) Die Verwendung von Preßluft ist hinsichtlich geringfügiger Leckage unkritisch, weil einerseits kein Mediumsverlust entsteht, der eine Versorgung mit Ersatzmedium erforderlich macht und zum anderen durch die Leckage keine Toxitizität, Brandgefahr oder Korrosion entstehen kann.
e) Die Reparatur von pneumatischen Systemen, beispielsweise das Auswechseln von Leitungen, ist ohne Probleme (z.B. anschließende Entlüftung des Systems) möglich.
f) Das pneumatische Freiflugansetzsystem kann im Notbetrieb nach Ausfall der zentralen Steuerung und Energieversorgung auch aus einer mitgeführten Preßluftflasche direkt angesteuert werden, wodurch ein Freiflugansetzen im Notbetrieb möglich ist.
g) Der pneumatische Freiflugansetzer ist in seiner Leistungsfähigkeit nicht von der verschossenen Treibladung abhängig.

Im folgenden wird anhand der beigefügten Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel für einen Feiflugansetzer nach der Erfindung näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 in einer teilweise als Schaltbild dargestellten Prinzipdarstellung einen Freiflugansetzer unmittelbar vor der Auslösung seiner Betätigung;
Fig. 2 den Freiflugansetzer nach Fig. 1 während des Beschleunigungsvorganges des Geschosses;
Fig. 3 den Freiflugansetzer nach Fig. 1 und 2 nach Ablauf des Ansetzvorganges.

In den Fig. 1 bis 3 ist in stark schematisierter Darstellungsweise das hintere Ende 1 eines Geschützrohres dargestellt, an dem ein Freiflugansetzer angeordnet ist, mit einer fluchtend zum Ladungsraum 3 des Geschützrohres 1 angeordneten Lademulde 2, in welche ein Geschoß A einlegbar ist. An den Ladungsraum 3 schließt sich über einen konischen Teil 4 das eigentliche Geschützrohr 5 mit Zügen und Feldern an.
Der Freiflugansetzer weist weiterhin einen um eine Schwenkachse 9 schwenkbaren Ansetzhebel 6 auf, dessen freies Ende an der Rückseite des in die Lademulde 2 eingelegten Geschosses A über eine Führungsrolle 7 angreift. An einem Anlenkpunkt 8 zwischen der Schwenkachse 9 und dem freien Ende des Ansetzhebels 6 greift ein Übertragungsgestänge 13 an, das über eine Gelenkverbindung 14 mit dem Kolben 11 eines Pneumatikzylinders 10 verbunden ist, dessen Kolbenbewegung gegen eine Rückholfeder 12 erfolgt.
Der Anlenkpunkt 8 am Ansetzhebel 6 ist so gewählt, daß das Verhältnis des Abstandes des freien Endes des Ansetzhebels 6, also der Abstand der Führungsrolle 7, von der Schwenkachse 9 zum Abstand des Anlenkpunktes 8 von der Schwenkachse 9, welches das Übersetzungsverhältnis der Bewegungsübersetzung durch den Ansetzhebel 6 darstellt, etwa 5:1 beträgt.
Der Einlaß 15 des Pneumatikzylinders 10 ist über ein schnell öffnendes Steuerventil 17 mit elektromagnetischem Betätigungsteil 18 an einen Druckluftspeicher 19 angeschlossen, der seinerseits über ein weiteres Steuerventil 20 mit elektromagnetischem Betätigungsteil 22 an eine Druckluftquelle 21 angeschlossen ist.
Weiterhin ist der Zylinderauslaß 16 des Pneumatikzylinders 10 über ein Steuerventil 25 mit elektromagnetischem Betätigungsteil 26 mit der Außenluft verbindbar.
Die elektromagnetischen Betätigungsteile 18, 22 und 26 liegen in einem elektrischen Steuerkreis, wobei der Betätigungsteil 18 durch einen Schalter 24, der Betätigungsteil 22 durch einen Schalter 23 und der Betätigunsteil 26 durch einen Schalter 27 einschaltbar ist.
Die Funktionsweise des in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Freiflugansetzers ist folgende:
In der in Fig. 1 dargestellten Ausgangsposition wird das Geschoß A manuell oder durch einen Lademechanismus in die Lademulde 2 eingelegt. Das freie Ende des Ansetzhebels 6 befindet sich hinter dem Geschoß und liegt mit der Führungsrolle 7 am Geschoßboden an.
In diesem Zustand ist der Druckluftspeicher 19, gesteuert über das Füllventil 20, mit Preßluft gefüllt. Bei Betätigung des Schalters 24 wird über den elektromagnetischen Betätigungsteil 18 das Steuerventil 17 geöffnet und die Preßluft schlagartig in den Pneumatikzylinder 10 eingeleitet. Der Kolben 11 bewegt sich in diesem Fall mit hoher Geschwindigkeit nach oben und in seiner Endposition wird Druckgleichheit zwischen dem Druckluftspeicher 19 und dem Pneumatikzylinder 10 er reicht. Die Bewegung des Kolbens 11 wird über das Verbindungsgestänge 13 auf den Ansetzhebel 6 übertragen, wobei die ganze Anordnung so gewählt ist, daß das Verbindungsgestänge 13 auf Zug beansprucht wird, wodurch die Gefahr eines Ausknickens vermindert wird. Der Ansetzhebel 6 überträgt sein Moment auf das Geschoß A in der Lademulde 2 und dieses setzt sich in Richtung auf den Ladungsraum 3 in Bewegung. Dieser Zustand ist in Fig. 2 dargestellt. Das Geschoß A befindet sich im Ladungsraum 3 auf dem Flug in Richtung auf den Ansetzerkonus 4. Durch die Gelenkverbindung 14 zwischen dem Gestänge 13 und dem Kolben 11 wird die seitliche Abweichung der Bewegung des Ansetzhebels 6 ausgeglichen.
Aus Fig. 3 ist der Endzustand des Ansetzvorganges erkennbar, indem das Geschoß A den Ladungsraum 3 durchschritten hat und sich mit seinem Führungsring in den konischen Teil 4 festsetzt.
Gleichzeitig wird durch Einschalten des Schalters 27 über den Betätigungsteil 26 das Entlüftungsventil 25 geöffnet, wodurch der Pneumatikzylinder 10 entlüftet wird und der Kolben 11 unter der Wirkung der Rückholfeder 12 in seiner Ausgangsstellung zurückkehrt.
Bei der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform des Freiflugansetzers ist die Schwenkachse 9 des Ansetzhebels 6 in einer Ebene E1 , die senkrecht zur Längsachse L der Lademulde 2 steht, zwischen dem vorderen und dem hinteren Ende der Lademulde 2 und in einem vorgegebenen Abstand von dieser Längsachse L angeordnet und der Ansetzhebel 6 ist aus der Ebene E1 in eine Ebene E2 geführt, die senkrecht zur Längsachse L hinter der Lademulde 2 angeordnet ist, wobei der Ansetzhebel 6 beim Erreichen der Ebene E2 eine Abknickung aufweist, so daß sein freies Ende 6a im wesentlichen in dieser Ebene E2 liegt. Wie Fig. 3 zu entnehmen, hat diese Anordnung und Ausbildung den Vorteil, daß der Rücklauf des Geschützrohres 1 in Richtung R bei Abgabe des Schusses, der bis in die in Fig. 3 gestrichelt dargestellte Position erfolgen kann, durch den Ansetzhebel 6 nicht behindert wird.
Wie das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt, ist der beschriebene Freiflugansetzer aus sehr wenigen Baugruppen aufbaubar, die kompakt angeordnet werden können. Dies eröffnet die Möglichkeit eines redundanten Ausbaus, indem an einem Geschützrohr zwei identisch aufgebaute Freiflugansetzer sehr dicht nebeneinander angeordnet werden können.
Bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist als Pneumatikzylinder ein Kolbenzylinder verwendet. Es kann an dieser Stelle auch ein pneumatischer Membranzylinder mit großer Zylinderfläche verwendet werden, durch den ein besonders schnelles Ansprechen der Vorrichtung erreicht wird.

Claims

1. Freiflugansetzer für Artilleriegeschosse mit einer in einem vorgegebenen Abstand hinter dem Geschütz fluchtend zum Ladungsraum angeordneten Lademulde, in die das Geschoß einlegbar ist, sowie einem an der Rückseite des Geschosses angreifenden mechanischen Beschleunigungsglied, das mit einem Zylinderantrieb verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderantrieb als Pneumatikzylinder (10) ausgebildet ist, der über ein schnellöffendes Steuerventil (17) an einen Druckluftspeicher (19) angeschlossen ist und das mechanische Beschleunigungsglied (7) über eine Wegübersetzungsvorrichtung (6) mit einem Übersetzungsverhältnis größer als 1 mit dem bewegbaren Teil (11) des Pneumatikzylinders (10) verbunden ist.

2. Freiflugansetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsverhältnis mindestens 5:1 beträgt.

3. Freiflugansetzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Druckspeicher (19) und Pneumatikzylinder (10) derart ausgelegt sind und der im Druckspeicher (19) herrschende Vordruck um soviel über dem zulässigen Höchstdruck des Pneumatikzylinders (10) liegt, daß nach dem Öffnen des Steuerventils (17) und erfolgtem Druckausgleich im Druckspeicher (19) und Pneumatikzylinder (10) der für den Pneumatizylinder zulässige Höchstdruck herrscht.

4. Freiflugansetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Beschleunigungsglied als das freie Ende (7) eines schwenkbaren Ansetzhebels (6) ausgebildet ist, der an einem vorgegebenen Anlenkpunkt (8) mit dem beweglichen Teil (11) des Pneumatikzylinders (10) verbunden ist, wobei durch das Verhältnis des Abstandes des freien Endes (7) von der Schwenkachse (9) zum Abstand des Anlenkpunktes (8) von der Schwenkachse (9) das Übersetzungsverhältnis gegeben ist.

5. Freiflugansetzer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (8) des Ansetzhebels (6) in einer ersten Ebene (E1) senkrecht zur Längsachse (L) der Lademulde (2) und zwischen dem vorderen und dem hinteren Ende der Lademulde (2) in einem vorgegebenen Abstand von dieser Längsachse (L) angeordnet ist und der Ansetzhebel (6) aus dieser ersten Ebene (E1) in eine zweite Ebene (E2) senkrecht zur Längsachse (L) hinter der Lademulde (2) geführt ist und im Bereich seines freien Endes einen im wesentlichen in dieser zweiten Ebene (E2) verlaufenden Abschnitt (6a) aufweist.

6. Freiflugansetzer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansetzhebel (6) mit dem beweglichen Teil (11) des Pneumatikzylinders (10) über ein Verbindungsgestänge (13) und eine Gelenkverbindung (14) verbunden ist.

7. Freiflugansetzer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Pneumatikzylinder (10) zum Ansetzhebel (6) so angeordnet ist, daß bei seiner Betätigung das Verbindungsgestänge (13) auf Zug beansprucht wird.

8. Freiflugansetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Pneumatikzylinder als Membranzylinder ausgebildet ist.