EP0416355B1 - Unbalance-Ausgleichsvorrichtung für eine Waffenanlage, insbesondere bei einer schweren Waffe - Google Patents

Unbalance-Ausgleichsvorrichtung für eine Waffenanlage, insbesondere bei einer schweren Waffe Download PDF

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EP0416355B1
EP0416355B1 EP90115894A EP90115894A EP0416355B1 EP 0416355 B1 EP0416355 B1 EP 0416355B1 EP 90115894 A EP90115894 A EP 90115894A EP 90115894 A EP90115894 A EP 90115894A EP 0416355 B1 EP0416355 B1 EP 0416355B1
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spring
weapon
elevation
gun mounting
gun
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Heinrich Dipl.-Ing. Sommer
Peter Mühlhausen
Horst Dipl.-Ing. Wollmert
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Wegmann and Co GmbH
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Wegmann and Co GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41A—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
    • F41A27/00—Gun mountings permitting traversing or elevating movement, e.g. gun carriages
    • F41A27/30—Stabilisation or compensation systems, e.g. compensating for barrel weight or wind force on the barrel

Definitions

  • the invention relates to an imbalance compensation device for a weapon system, in particular in the case of a heavy weapon, with a part which can be pivoted in the elevation direction and which carries the weapon barrel and is mounted on a shield pin in a fixed frame, the center of gravity of the pivotable part outside the axis of rotation of the shield pin is at which a torque counteracting the imbalance torque is generated by at least one spring.
  • such an unbalance compensation device should be designed in such a way that it is very simple and, with a low weight and extremely small space, good balance of the unbalance moment is achieved even with large straightening angles.
  • At least one torsion bar spring serves as the spring, the first end of which is connected in a rotationally fixed manner to the frame, while the second end is connected to the pivotable part of the weapon via a gear.
  • the present invention aims to improve and further develop this older proposal.
  • the invention is based on the object, in a further development of the subject matter of the older proposal, to provide a simple possibility of storing further energy in order nevertheless to achieve an almost complete imbalance compensation.
  • the transmission has a lever which is connected in a rotationally fixed manner to the above-mentioned second end of the torsion bar spring and which is connected in an articulated manner to a spring strut articulated on the pivotable part of the weapon with at least one compression spring.
  • This compression spring can be designed to be prestressable by means of a stop and the deflection of this compression spring can be limited by a stop.
  • the torsion bar spring is arranged concentrically at least over part of its length in a protective tube rotatably mounted in the frame, one end of which is connected in a rotationally fixed manner to the second end of the torsion bar spring and that the gear mechanism which transmits the rotary movement is connected to the protective tube.
  • the protective tube can itself be designed as a torsion bar spring.
  • the weapon system in the turret of a main battle tank can be seen in a highly schematic representation, with the weapon system depicting the tower 2 which forms the fixed frame, that is to say the carriage, and the pivotable part 1 consisting of the weapon barrel and cradle body.
  • the pivotable part 1 is pivotally mounted in the fixed frame 2 in the elevation direction via a shield pin 1.1 and can be pivoted by a directional drive 3.
  • a torsion bar spring 4 is arranged parallel to the axis of rotation of the shield pin 1.1, that is to say transversely to the direction of elevation, in the weft direction in front of the shield pin 1.1 and below the pivotable part 1 of the weapon, one end 4.0 of which is non-rotatably connected via a serration 4.6 with the tower 2 connected bracket 2.2 is fixed, while the free end 4.1 of the torsion bar 4 is also non-rotatably connected via a serration 4.6 with a protective tube 4.3, which surrounds the torsion bar 4 concentrically on about half its length and that via ball and roller bearings 4.4 is rotatably mounted in the side walls 2.3 of the weapon shaft.
  • a mist 4.2 is fastened, which is connected in an articulated manner to one end of a spring strut 5, the other end of which is articulated on the pivotable part 1 of the weapon.
  • the strut 5 contains a compression spring 5.1, the pretension of which can be changed by a screwable stop 5.2. Furthermore, a fixed stop 5.3 limits the deflection of the compression spring 5.1.
  • the torque of the torsion bar 4 is first transmitted to the protective tube 4.3, which also acts as a torsion bar due to its elastic properties, from which it is finally transmitted to the pivotable part 1 of the weapon via the lever 4.2 and the spring strut 5.
  • a suitable selection of the point of articulation of the spring strut 5 on the pivotable part 1 of the weapon predefines a crank radius 1.2, while the crank radius of the lever 4.2 is designated 4.5.
  • the preload, the suitable angle of rotation and the torque of the torsion bar spring 4 to be transmitted can be varied by appropriately different selection of these two crank radii 1.2 and 4.5.
  • the spring strut 5 serving as a further energy store is designed according to the formulas given above.
  • Fig. 2 two different positions of the weapon system 1 are drawn with solid or dash-dotted lines and the corresponding position of the lever mechanism.
  • the strut 5 In the position shown with solid lines, which corresponds to a position of the weapon 1 with a large elevation, the strut 5 obviously has a somewhat greater length than in the position indicated by dash-dotted lines, which corresponds to a position of the weapon 1 with a small elevation. This change in length adjusts the gear ratio in the desired manner.
  • Curve I shows the weapon imbalance moment to be compensated as a function of the weapon elevation ⁇ 2 as a cosine function.
  • Curve III represents the compensation torque that can only be achieved by the torsion bar spring, whereby only - as the comparison with curve I shows - partial unbalance compensation is achieved.
  • Curve II provides the compensation torque resulting from the torsion bar and compression spring, the compression spring being designed as a further energy store according to the equations above.
  • the compression spring In order to be able to store and release the energy necessary for almost complete imbalance compensation, adapted to the cosine curve of the weapon imbalance, the compression spring cannot be pretensioned or pretensioned by the variable stop 5.2. Furthermore, the deflection of the compression spring can also be limited by the stop 5.3.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Unbalance-Ausgleichsvorrichtung für eine Waffenanlage, insbesondere bei einer schweren Waffe, mit einem in Elevationsrichtung schwenkbaren, das Waffenrohr tragenden Teil, der über einen Schildzapfen in einem festen Gestell gelagert ist, wobei der Schwerpunkt des schwenkbaren Teils außerhalb der Drehachse des Schildzapfens liegt, bei der ein dem Unbalance-Moment entgegenwirkendes Drehmoment durch mindestens eine Feder erzeugt wird.
  • Eine derartige Unbalance-Ausgleichsvorrichtung ist in der älteren, gegenüber dem Prioritätstag der vorliegenden Anmeldung nicht vorveröffentlichten EP 0 357 940 A1 beschrieben, die einen Stand der Technik nach Art. 54 (3) EPÜ darstellt.
  • Gemäß dem älteren Vorschlag sollte eine derartige Unbalance-Ausgleichsvorrichtung so ausgestaltet werden, daß sie sehr einfach ausgebildet ist und bei geringem Eigengewicht und äußerst geringem Platz bedarf auch bei großen Richtwinkeln ein guter Ausgleich des Unbalance-Momentes erreicht wird.
  • Dies wird bei dem älteren Vorschlag dadurch erreicht, daß als Feder mindestens eine Drehstabfeder dient, deren erstes Ende drehfest mit dem Gestell verbunden ist, während das zweite Ende über ein Getriebe mit dem schwenkbaren Teil der Waffe verbunden ist.
  • Die vorliegende Erfindung bezweckt eine Verbesserung und weitere Ausbildung dieses älteren Vorschlages.
  • Der Erfindung liegen folgende Überlegungen zugrunde:
    Bei einer Unbalance-Ausgleichsvorrichtung nach dem Hauptpatent wird die zum Unbalance-Ausgleich zur Verfügung stehende Drehstabfederenergie EFD, die durch das Getriebe auf die Waffe übertragen wird, bei linearer Kennlinie durch folgende Gleichung bestimmt:
    Figure imgb0001
    Mit
    • cD
    = Drehsteifigkeit der Drehstabfeder
    α1G
    = Verdrehwinkel der Drehstabfeder bei minimaler Elevation des schwenkbaren Teils der Waffe
    α1V
    = Verdrehwinkel der Drehstabfeder bei maximaler Elevation des schwenkbaren Teils der Waffe.
  • Die zum vollständigen Unbalance-Ausgleich einer Waffe notwendige Energie Eu ist die mechanische Arbeit, die der Waffe bei der Drehung aus der kleinsten bis zur größten Elevation zugeführt werden muß. Sie ergibt sich aus folgenden Gleichungen:
    Figure imgb0002
    Mit
    • Mu20
    = größtes Unbalance-Moment der Waffe bei der Weffenelevation α ₂ = 0°
    α2max
    = maximale Elevation des schwenkbaren Teils der Waffe
    α2min
    = minimale Elevation des schwenkbaren Teils der Waffe.
  • Es kann sich ergeben, daß die in der aus räumlichen oder anderen Gründen ausgewählten Drehstabfeder gespeicherte Energie EFD wesentlich kleiner ist als die zum vollständigen Unbalance-Ausgleich notwendige Energie Eu.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in Weiterbildung des Gegenstandes des älteren Vorschlages eine einfache Möglichkeit zu schaffen, weitere Energie zu speichern, um dennoch zu einem fast vollständigen Unbalance-Ausgleich zu gelangen.
  • Die Lösung dieser Aufgabe geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß das oben erwähnte Getriebe mindestens ein zusätzliches Federelement enthält.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Getriebe einen drehfest mit dem oben erwähnten zweiten Ende der Drehstabfeder verbundenen Hebel auf, der gelenkig mit einem am schwenkbaren Teil der Waffe angelenkten Federbein mit mindestens einer Druckfeder verbunden ist. Dabei kann diese Druckfeder mittels eines Anschlags vorspannbar ausgebildet sein und die Auslenkung dieser Druckfeder kann durch einen Anschlag begrenzt sein.
  • Es wird darauf hingewiesen, daß eine Reihe von Merkmalen des älteren Vorschlags in Verbindungen mit den Merkmalen der vorliegenden Erfindung zu besonders vorteilhaften Ausführungsformen führt. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Drehstabfeder mindestens auf einem Teil ihrer Länge konzentrisch in einem drehbar im Gestell gelagerten Schutzrohr angeordnet ist, dessen eines Ende drehfest mit dem zweiten Ende der Drehstabfeder verbunden ist und daß das die Drehbewegung übertragende Getriebe mit dem Schutzrohr verbunden ist. Das Schutzrohr kann dabei selbst als Drehstabfeder ausgebildet sein.
  • Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, weitere Übertragungsglieder im Getriebe zwischen Drehstabfeder und Waffe als Federelemente zu gestalten, welche die zum vollständigen Unbalance-Ausgleich fehlende Energie speichern. Als besonders vorteilhaft eignet sich z.B. in einem Viergelenkgetriebe die Ausbildung der Verbindung zwischen dem mit dem zweiten Ende der Drehstabfeder verbundenen Nebel und dem schwenkbaren Teil der Waffe als weiterer Energiespeicher in Form eines Federbeins, wobei die Druckfeder z.B. bei linearer Federkennlinie unter Berücksichtigung des variablen Getriebeübersetzungsverhältnisses zur Anpassung an das Unbalance-Moment so ausgelegt werden muß, daß die folgenden Energiegleichungen angenähert erfüllt werden.
    Figure imgb0003
    Mit
    • EFL
    = Aufgenommene Energie der als Druckfeder ausgebildeten Verbindung bei kleinster Elevation der Waffe.
    CL
    = Federsteifigkeit der Druckfeder
    IG
    = Auslenkung der Druckfeder bei α2min
    IV
    = Auslenkung der Druckfeder bei α2max
    im folgenden wird anhand der beigefügten Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel für eine Unbalance-Ausgleichsvorrichtung nach der Erfindung näher erläutert.
  • In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    in schematischer, teilweise geschnittener Darstellung einen Teil einer Waffenanlage am Turm eines Kampfpanzers mit einer Unbalance-Ausgleichseinrichtung von oben;
    Fig. 2
    die Waffenanlage mit Unbalance-Ausgleichsvorrichtung nach Fig. 1 in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht;
    Fig. 3
    in einer graphischen Darstellung die Unbalance-Kurve der Waffenanlage zusammen mit der Kennlinie der Ausgleichsvorrichtung.
  • In Fig. 1 und 2 ist in stark schematisierter Darstellung die Waffenanlage im Turm eines Kampfpanzers zu sehen, wobei von der Waffenanlage der das feste Gestell, also die Lafette bildenden Turm 2, sowie der aus Waffenrohr und Wiegenkörper bestehende schwenkbare Teil 1 dargestellt sind. Der schwenkbare Teil 1 ist über einen Schildzapfen 1.1 im festen Gestell 2 in Elevationsrichtung schwenkbar gelagert und kann durch einen Richtantrieb 3 verschwenkt werden.
  • Innerhalb des Innenraums 2.1 des Turms 2 ist parallel zur Drehachse des Schildzapfens 1.1, also quer zur Elevationsrichtung, in Schußrichtung vor dem Schildzapfen 1.1 und unterhalb des schwenkbaren Teils 1 der Waffe eine Drehstabfeder 4 angeordnet, deren eines Ende 4.0 über eine Kerbverzahnung 4.6 drehfest in einem mit dem Turm 2 verbundenen Lagerbock 2.2 fixiert ist, während das freie Ende 4.1 der Drehstabfeder 4 ebenfalls über eine Kerbverzahnung 4.6 drehfest mit einem Schutzrohr 4.3 verbunden ist, das die Drehstabfeder 4 auf etwa der Hälfte ihrer Länge konzentrisch umgibt und das über Kugel- und Rollenlager 4.4 in den Seitenwänden 2.3 des Waffenschachtes drehbar gelagert ist. Am äußeren Umfang des Schutzrohres 4.3 ist ein Nebel 4.2 befestigt, der gelenkig mit einem Ende eines Federbeins 5 verbunden ist, dessen anderes Ende am schwenkbaren Teil 1 der Waffe angelenkt ist. Das Federbein 5 enthält eine Druckfeder 5.1, deren Vorspannung durch einen verschraubbaren Anschlag 5.2 verändert werden kann. Weiterhin begrenzt ein fester Anschlag 5.3 die Auslenkung der Druckfeder 5.1.
  • Das Drehmoment der Drehstabfeder 4 wird zunächst auf das infolge seiner elastischen Eigenschaften ebenfalls als Drehstabfeder wirkende Schutzrohr 4.3 übertragen, von dem es über den Hebel 4.2 und das Federbein 5 schließlich auf den schwenkbaren Teil 1 der Waffe übertragen wird. Durch entsprechende Wahl des Anlenkungspunktes des Federbeins 5 am schwenkbaren Teil 1 der Waffe ist ein Kurbelradius 1.2 vorgegeben, während der Kurbelradius des Hebels 4.2 mit 4.5 bezeichnet ist. Durch entsprechend unterschiedliche Wahl dieser beiden Kurbelradien 1.2 bzw. 4.5 kann die Vorspannung, der geeignete Verdrehwinkel und das zu übertragende Moment der Drehstabfeder 4 variiert werden. Die Auslegung des als weitere Energiespeicher dienenden Federbeins 5 geschieht nach den oben angegebenen Formeln.
  • In Fig. 2 sind zwei verschiedene Stellungen der Waffenanlage 1 mit ausgezogenen bzw. strichpunktierten Linien und die entsprechende Lage des Hebelgetriebes eingezeichnet. In der mit ausgezogenen Linien dargestellten Stellung, die einer Stellung der Waffe 1 mit großer Elevation entspricht, besitzt das Federbein 5 ersichtlich eine etwas größere Länge als in der mit strichpunktierten Linien angedeuteten Stellung, die einer Stellung der Waffe 1 bei kleiner Elevation entspricht. Durch diese Längenänderung wird das Getriebeübersetzungsverhältnis in der gewünschten Weise angepaßt.
  • Fig. 3 beschreibt mit den Kurven I, II und III die vorteilhaften Auswirkungen der zusätzlich eingebrachten Druckfeder als weitere Energiespeicher am Beispiel eines Viergelenkgetriebes.
  • Die Kurve I zeigt das auszugleichende Waffenunbalancemoment in Abhängigkeit von der Waffenelevation α ₂ als Kosinusfunktion.
  • Kurve III stellt das allein durch die Drehstabfeder erreichbare Ausgleichsmoment dar, wodurch nur - wie der Vergleich mit Kurve I zeigt - ein teilweiser Unbalanceausgleich erzielt wird.
  • Kurve II liefert das aus Drehstab- und Druckfeder resultierende Ausgleichsmoment, wobei die Druckfeder als weiterer Energiespeicher nach den obenstehenden Gleichungen ausgelegt ist.
  • Wie der Vergleich mit Kurve I zeigt, ergibt sich - wie angestrebt - durch die zusätzlich integrierte Druckfeder ein fast vollständiger Unbalanceausgleich, wobei die noch bestehende geringe Differenz im Zusammenhang mit Spielunterdrückung erwünscht sein kann.
  • Um die zum fast vollständigen Unbalance-Ausgleich notwendige Energie, angepaßt an die Kosinuskurve der Waffenunbalance, speichern und wieder abgeben zu können, kann die Druckfeder nicht vorgespannt oder durch den veränderbaren Anschlag 5.2 vorgespannt sein. Ferner kann die Auslenkung der Druckfeder zusätzlich durch den Anschlag 5.3 begrenzt sein.

Claims (4)

  1. Unbalance-Ausgleichsvorrichtung für eine Waffenanlage, insbesondere bei einer schweren Waffe, mit einem in Elevationsrichtung schwenkbaren, das Waffenrohr tragenden Teil, der über einen Schildzapfen (1.1) in einem festen Gestell (2) gelagert ist, wobei der Schwerpunkt des schwenkbaren Teils (1) außerhalb der Drehachse des Schildzapfens (1.1) liegt, bei der ein dem Unbalance-Moment entgegenwirkendes Drehmoment durch mindestens eine Feder erzeugt wird, wobei als Feder mindestens eine Drehstabfeder (4) dient, deren erstes Ende (4.0) drehfest mit dem Gestell verbunden ist, während das zweite Ende (4.1) über ein Getriebe mit dem schwenkbaren Teil der Waffe verbunden ist, wobei das Getriebe (4.2-5) mindestens ein zusätzliches Federelement (5.1) enthält.
  2. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe einen drehfest mit dem zweiten Ende (4.1) der Drehstabfeder (4) verbundenen Hebel (4.2) aufweist, der gelenkig mit einem am schwenkbaren Teil (1) der Waffe angelenkten Federbein (5) mit mindestens einer Druckfeder (5.1) verbunden ist.
  3. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (5.1) mittels eines Anschlags (5.2) vorspannbar ist.
  4. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslenkung der Druckfeder (5.1) durch einen Anschlag (5.3) begrenzt ist.
EP90115894A 1989-09-06 1990-08-20 Unbalance-Ausgleichsvorrichtung für eine Waffenanlage, insbesondere bei einer schweren Waffe Expired - Lifetime EP0416355B1 (de)

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DE3929550 1989-09-06

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EP0416355A2 EP0416355A2 (de) 1991-03-13
EP0416355A3 EP0416355A3 (en) 1992-03-18
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