EP3408604A1 - Geräuschfreies waffenausstosssystem - Google Patents

Geräuschfreies waffenausstosssystem

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EP3408604A1
EP3408604A1 EP17701091.5A EP17701091A EP3408604A1 EP 3408604 A1 EP3408604 A1 EP 3408604A1 EP 17701091 A EP17701091 A EP 17701091A EP 3408604 A1 EP3408604 A1 EP 3408604A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
hydraulic
accumulator
hydraulic connection
weapon
Prior art date
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Granted
Application number
EP17701091.5A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP3408604B1 (de
EP3408604B8 (de
Inventor
Helmut Rademann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
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Publication date
Application filed by ThyssenKrupp AG, ThyssenKrupp Marine Systems GmbH filed Critical ThyssenKrupp AG
Publication of EP3408604A1 publication Critical patent/EP3408604A1/de
Publication of EP3408604B1 publication Critical patent/EP3408604B1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3408604B8 publication Critical patent/EP3408604B8/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41F—APPARATUS FOR LAUNCHING PROJECTILES OR MISSILES FROM BARRELS, e.g. CANNONS; LAUNCHERS FOR ROCKETS OR TORPEDOES; HARPOON GUNS
    • F41F3/00—Rocket or torpedo launchers
    • F41F3/08—Rocket or torpedo launchers for marine torpedoes
    • F41F3/10—Rocket or torpedo launchers for marine torpedoes from below the surface of the water

Definitions

  • the invention relates to a device for ejecting a weapon, in particular a torpedo, from a weapon barrel, in particular from a submerged submerged boat, wherein the discharge takes place in relation to the conventional systems with significantly reduced noise. Furthermore, the invention relates to a device for ejecting a weapon, in particular a torpedo, from a weapon barrel, in particular from a submerged submarine, wherein the renewed readiness for fire of the device can be accelerated after the ejection of a weapon.
  • the object of the invention is to provide a device which allows a low-noise ejection of a weapon.
  • the inventive device for ejecting a weapon has foundedstes a first barrel and a water piston cylinder, water from the water piston cylinder with the aid of a first piston in the at least one first barrel can be promoted. Through the water, a gun located in the gun barrel is ejected from the barrel.
  • weapon includes, for example, torpedoes, missiles, mines and decoys but also storage containers.
  • the first piston is moved via an acceleration and deceleration device.
  • the acceleration and deceleration device has a hydraulic piston cylinder, in the hydraulic piston cylinder, a second piston is arranged.
  • the first piston and the second piston are non-positively connected. Due to this frictional connection, the second piston drives the first piston.
  • the hydraulic piston cylinder has a first end side region and a second end side region.
  • An end face area is to be understood as the area of the piston cylinder which is located on one end face and is not closed by the piston. If the piston cylinder has no dead volume on the end face, the end face area practically comprises only the front side. Connections that open into a face area do not have to end completely in this face area. The connection can also be partially closed by the piston, but there must still be a connection to the dead volume of the end face area, even if the piston assumes its next end face position.
  • Hydraulic connections are in the context of the invention, all compounds which are suitable for the transport of a fluid and include in particular pipes and hoses.
  • hydraulic connections can also contain active components, in particular valves, regulators and / or pumps.
  • the acceleration and deceleration device has a bladder accumulator and a piston accumulator.
  • the bladder accumulator is connected to the second end face region by a third hydraulic connection.
  • the piston accumulator is connected to the first end face region with a fourth hydraulic connection.
  • the piston accumulator is designed as a cylinder piston and has a third piston.
  • the third piston separates the piston accumulator gas-tight in a hydraulic range and a gas range.
  • the gas area is gastight sealable.
  • the working volume of the piston accumulator corresponds at least to the working volume of the hydraulic piston cylinder.
  • the working volume of a piston cylinder is understood to mean the volume which is swept by the movement of the piston of the piston cylinder from one end point of the movement to the other.
  • the working volume corresponds to the delivery volume.
  • the advantage of the invention is achieved by the continuous compression of the gas in the gas region of the piston accumulator. While the ejection of the weapon takes place in that hydraulic fluid from the bladder accumulator drives the second piston and thus indirectly the first piston and thus conveys the water into the weapon barrel, hydraulic fluid is simultaneously conveyed from the hydraulic piston cylinder into the piston accumulator and the gas in the gas region is compressed therein , While the hydraulic fluid from the bladder accumulator is usually conveyed by means of gas pressure of 150 to 500 bar, only small forces counteract the beginning in the gas region since the initial pressure is comparatively low.
  • K the adiabatic coefficient or isentropic exponent
  • the isentropic exponent is the ratio of the heat capacity at constant pressure to the heat capacity at constant volume.
  • the volume in a cylinder is proportional to the cylinder length, which changes through the piston. From this it can be seen that the pressure initially rises slowly and only rises rapidly at the end of the ejection process and thus generates a counterforce. By this counterforce, the second piston is almost not at the beginning almost completely braked to the end without any contact or a stop occurs. Thus, no loud stop sound, which can reveal the position of the weapon ejecting vehicle.
  • Another advantage is that the volume of hydraulic fluid is stored in the piston accumulator under pressure and can be routed back to the ejection of the weapon in the hydraulic piston cylinder to bring the second piston and thus the first piston again in a position in which a weapon can be ejected. Since this only the friction loss must be overcome, the rapidly decreasing pressure in the gas range of the piston accumulator is sufficient. As a result, another weapon can be ejected very quickly.
  • the gas region is filled with nitrogen.
  • Nitrogen is inert and behaves virtually as a 2-atom ideal gas and therefore ideally suited.
  • it is less expensive than the likewise inert noble gases, which, however, have the advantage of having a temperature-independent isentropic exponent as monatomic practical ideal gases.
  • the gas region has a pressure of 1.5 to 8 bar, preferably 2 to 4 bar, when the gas region occupies the greatest possible extent in the piston accumulator.
  • the pressure should be as low as possible in order to slow down the discharge process as low as possible in the beginning.
  • the gas pressure must be high enough to be able to drive the second piston back despite the energy losses due to friction and heat loss during and after the practically adiabatic compression. The above ranges have therefore proved to be optimal.
  • the gas region has a pressure of 50 to 400 bar, preferably 100 to 250 bar, when the gas region assumes the smallest possible extent in the piston accumulator. Since the hydraulic fluid from the bladder accumulator is usually conveyed by means of gas pressure with a pressure of usually 150 to 500 bar, a correspondingly high brake pressure is necessary.
  • the gas region has a pressure sensor and a controllable valve, so that the pressure increase can be limited and / or the time profile can be controlled along a pressure-time curve.
  • additional gas can be supplied to the gas region via the valve, so that a faster increase in pressure can also take place than would result from the pure compression of the gas.
  • the device has a displacement sensor, in particular an inductive displacement sensor, for the second piston.
  • a displacement sensor in particular an inductive displacement sensor
  • the third hydraulic connection comprises a first bladder accumulator valve and a second bladder accumulator valve, wherein the first bladder accumulator valve and the second bladder accumulator valve are connected in parallel.
  • the first bladder accumulator valve advantageously has a smaller inner diameter than the second bladder accumulator valve.
  • the fourth hydraulic connection to a first piston accumulator valve and a second piston accumulator valve wherein the first piston accumulator valve and the second piston accumulator valve are connected in parallel.
  • the first piston accumulator valve advantageously has a smaller inner diameter than the second piston accumulator valve. The advantage is that a valve with a small inner diameter at high pressure is easier to switch due to the lower forces occurring. Thus, a pressure equalization is established between the two sides of the valves. Then the valve with the larger diameter can be easily opened, since the pressure difference has already been reduced. The larger diameter allows faster fluid flow and provides lower flow resistance.
  • the piston accumulator and the hydraulic piston cylinder are connected to a fifth hydraulic connection, wherein the fifth hydraulic connection opens in the working area of the hydraulic piston cylinder.
  • This fifth hydraulic connection allows hydraulic fluid from the piston accumulator via the working area and the second end face region of the hydraulic piston cylinder and the second hydraulic connection to be led into the return tank, if after ejecting a weapon, the device is to remain in the rest position. This can be dispensed with a direct additional hydraulic connection between the piston accumulator and the return tank.
  • the acceleration and braking device has a return tank, wherein the return tank has a first hydraulic connection to the first end side region and a second hydraulic connection to the second end side region.
  • a pump is arranged in the first hydraulic connection.
  • the hydraulic fluid must be conveyed against the resulting by the movement of the first piston and the second piston friction or flow resistance from the return tank via the first hydraulic connection in the first end portion of the hydraulic piston cylinder. Since speed is not the highest priority here, a pump is advantageous.
  • the bladder accumulator and the first hydraulic connection are connected to a sixth hydraulic connection.
  • the first hydraulic connection comprises a pump.
  • the sixth hydraulic connection behind the pump branches off from the first hydraulic connection.
  • the same pump can be used to bring the first piston to an ejection position as well as to convey the hydraulic fluid into the bladder accumulator needed for ejection.
  • the bladder accumulator and the return tank are connected to a seventh hydraulic connection.
  • the seventh hydraulic connection preferably has a pump.
  • the first hydraulic connection is connected via an eighth hydraulic connection to the second end face region or the working region of the hydraulic piston cylinder.
  • a pump is arranged.
  • the eighth hydraulic connection behind the pump branches off from the first hydraulic connection.
  • the same pump can be used to bring the first piston to an ejection position as well as to convey the hydraulic fluid via the hydraulic piston cylinder and the third hydraulic connection in the bladder accumulator, which is required for the ejection.
  • the first piston has at least one check valve.
  • the first piston must pump water from the water piston cylinder into the weapon barrel when it is ejected.
  • the first piston has the lowest possible flow resistance when the first piston is to be moved from the rest position / the position after the ejection of a weapon into the position for ejecting a weapon.
  • the at least one check valve is arranged so that it is in the ejected state of the weapon in the closed state and opens when the first piston is moved in the opposite direction.
  • the first piston has a plurality of check valves, for example five to eight check valves, in order to reduce the flow resistance.
  • the device has at least a second weapon barrel.
  • the device according to the invention it is possible to eject several weapons in a relatively short time.
  • loading a weapon into a barrel is a relatively slow process. Therefore, it is advantageous to provide more than one weapon barrel, preferably two to eight, particularly preferably three to six, weapon barrels.
  • all the weapon tubes and the water piston cylinder can be connected directly to each other. In this case, only one muzzle flap of a weapon barrel is opened and only the weapon from this barrel with the opened muzzle flap can be ejected. In the other weapon tubes can be ejected by the lack of possibility of pressure reduction no weapon.
  • the invention relates to a method for ejecting a weapon from a device according to the invention, the method comprising the following method steps:
  • step a) the device is brought into a suitable position for ejection, in step b) then ejected the weapon, the second piston and thus the first piston are braked noise-free at the end of the process by the counterforce arising in the piston accumulator.
  • the method additionally has the method steps:
  • step d) can take place before, simultaneously with or after step c).
  • the device is immediately and quickly brought back into a position suitable for ejecting a weapon.
  • a second weapon can be ejected in a very short time, especially if the device has two or more gun barrels loaded with weapons.
  • the method additionally has the method step
  • the pressure in the piston accumulator must be relieved without the second piston being released from the piston Rest position is moved.
  • the hydraulic fluid is conveyed via the fifth hydraulic connection to the hydraulic piston cylinder and the second hydraulic connection in the return tank.
  • the method additionally has the method step
  • step f) can take place before, simultaneously with or after step e).
  • Hydraulic fluid can be any fluid that is suitable for pressure transmission. Hydraulic fluid includes in particular water and aqueous solutions, alcohols, triglycerides, polyglycols, esters, hydrocarbons, mineral oils, lubricating oils and mixtures, in particular emulsions of such liquids.
  • the ejection of a weapon also means that, for example, three sea mines can be arranged in a weapon barrel. These are then considered as a kind of weapon in the sense of the invention, since they are ejected together in a single step.
  • Fig. 1 shows a first device
  • Fig. 2 shows a first acceleration and deceleration device at rest
  • Fig. 3 shows a first acceleration and deceleration device, preparation for ejection
  • Fig. 4 shows a first acceleration and deceleration device, ejection
  • Fig. 5 shows a first acceleration and deceleration device, re-preparation for ejection
  • FIG. 6 shows a first acceleration and deceleration device, relieving the piston accumulator
  • FIG. 7 shows a first acceleration and deceleration device, preparation of the bladder accumulator
  • Fig. 8 shows a second acceleration and deceleration device at rest 9 shows a second device
  • valves are closed (across the connection) or open (in the direction of the connection) to show the flow.
  • a first device for ejecting a weapon comprising a weapon 32 arranged in a gun 32, wherein the weapon 32 may be a torpedo.
  • the mouth flap 34 is opened. The ejection takes place by water discharge from the water piston cylinder 20 behind the weapon 32.
  • the first piston 22 is moved by the acceleration and deceleration device 10 quickly from right to left.
  • the acceleration and deceleration device 10 has a hydraulic piston cylinder 40, in which the second piston 42 is arranged, which is non-positively connected to the first piston 22.
  • the hydraulic piston cylinder 40 has a first end side region 44 and a second end side region 46 and a working region 48.
  • the second piston 42 can move through the working area 48.
  • the acceleration and deceleration device 10 has a return tank 50, a piston accumulator 60 and a bladder accumulator 70, which are connected to one another with different hydraulic connections.
  • the return tank 50 is connected via the first hydraulic connection 81 with the first end face region 44 of the hydraulic piston cylinder 40 and via the second hydraulic connection 82 with the second end face region 46 of the hydraulic piston cylinder 40.
  • first hydraulic connection 81 is connected via the eighth hydraulic connection 88 to the second end face region 46 of the hydraulic piston cylinder 40.
  • the bladder accumulator 70 is connected via the third hydraulic connection 83 to the second end face region 46 of the hydraulic piston cylinder 40.
  • the piston accumulator 60 is connected via the fourth hydraulic connection 84 with the first end face region 44 of the hydraulic piston cylinder 40 and with the fifth hydraulic connection 85 with the working region 48 of the hydraulic piston cylinder 40.
  • the second piston 42 In the rest position, the second piston 42 is in the position adjacent to the first end face region 44 and the third piston 62 such that the gas region 66 assumes the maximum extent in the piston accumulator 60.
  • the valves 90-98 are closed.
  • first of all hydraulic fluid from the return tank 50 is conveyed by means of the pump 100 through the first hydraulic connection 81 into the first end face region 44 of the hydraulic piston cylinder 40, as shown in FIG.
  • hydraulic fluid flows from the second end face region 46 of the hydraulic piston cylinder 40 via the second hydraulic connection 82 in the return tank 50.
  • the valves 90 and 92 is opened.
  • hydraulic fluid is conveyed from the bladder accumulator 70 into the second end face region 46 via the third hydraulic connection 83 and hydraulic fluid is simultaneously conveyed from the first end face region 44 via the fourth hydraulic connection 84 in the 64 hydraulic region 64 of the piston accumulator 64.
  • Fig. 4 the second piston 42 is moved very quickly from the right to the left position and thereby also connected to the second piston 42 first piston 22.
  • the water from the water piston cylinder 20 into the barrel 30 and thus the weapon 32 from the Gun barrel 30 promoted.
  • the gas in the gas region 66 of the piston accumulator 60 is compressed.
  • the third hydraulic connection preferably has three valves, as shown in FIG. 4.
  • a valve 96 has a small diameter and serves as a bypass for pressure equalization for a valve 97 having a large diameter.
  • the third hydraulic connection has a high-load valve 98, which allows extremely fast switching and at the same time allows a high flow rate. This is advantageous to allow rapid and targeted ejection of the weapon 32.
  • the fourth hydraulic connection has a small diameter valve 93 and a large diameter valve 94.
  • valves 93, 94, 96, 97 and 98 are preferably opened, all other valves are closed.
  • the second piston 42 can be redirected from the position on the first end face 44 to the position on the second end face 46 by the pressure in the gas region 66 to be moved.
  • the valves 92, 93 and 94 are opened, hydraulic fluid flows from the hydraulic portion 64 through the fourth hydraulic connection 84 in the first end face portion 44 and also flows hydraulic fluid from the second end face portion 46 via the second hydraulic connection 82 in the return tank 50.
  • the valves 96, 97 and 98 are opened to allow additional backflow into the bladder accumulator (not shown) to be refilled for the next ejection.
  • the pressure in the gas region 66 of the piston accumulator 60 are reduced.
  • hydraulic fluid for example, as shown here via the fifth hydraulic connection 85 in the working area 48 of the hydraulic piston cylinder 40 and from the second end face region 46 and the second hydraulic connection 82 in the reflux vessel 50 passed.
  • the valves 95 and 92 are opened.
  • the hydraulic fluid in bladder accumulator 70 must be replenished, as shown in FIG.
  • hydraulic fluid is pumped with the pump 100 from the return tank 50 via the first hydraulic connection 81, the eighth hydraulic connection 88, the second end face region 46 and the third hydraulic connection 83 in the bladder accumulator 70.
  • the valves 91, 96, 97 and 98 are opened.
  • FIG. 8 shows a second acceleration and deceleration device 10, which additionally has a sixth hydraulic connection 86 and a seventh hydraulic connection 87.
  • the sixth hydraulic connection 86 and the seventh hydraulic connection 87 preferably have valves, not shown here, and the sixth hydraulic connection 86 has a further pump.
  • the sixth hydraulic connection 86, the seventh hydraulic Connection 87 and the eighth hydraulic connection 88 are mutually redundant. It is sufficient if the device has one of these hydraulic connections.
  • FIG. 9 a second apparatus for ejecting a weapon is shown, in which, in contrast to the first apparatus shown in FIG. 1, the acceleration and deceleration device 10 is disposed on the opposite side of the water piston cylinder 20.
  • FIG. 10 shows a third acceleration and deceleration device 10, which is designed in accordance with the second device according to FIG. 9.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausstoß einer Waffe (32), insbesondere eines Torpedos, aus einem Waffenrohr (30) insbesondere aus einem getauchten Unterseeboot, wobei der Ausstoß gegenüber den herkömmlichen Systemen deutlich geräuschreduziert erfolgt. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Ausstoß einer Waffe (32), insbesondere eines Torpedos, aus einem Waffenrohr (30) insbesondere aus einem getauchten Unterseeboot, wobei die erneute Feuerbereitschaft der Vorrichtung nach dem Ausstoß einer Waffe (32) beschleunig wiederhergestellt werden kann.

Description

Geräuschfreies Waffenausstoßsystem
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausstoß einer Waffe, insbesondere eines Torpedos, aus einem Waffenrohr insbesondere aus einem getauchten Unterseeboot, wobei der Ausstoß gegenüber den herkömmlichen Systemen deutlich geräuschreduziert erfolgt. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Ausstoß einer Waffe, insbesondere eines Torpedos, aus einem Waffenrohr insbesondere aus einem getauchten Unterseeboot, wobei die erneute Feuerbereitschaft der Vorrichtung nach dem Ausstoß einer Waffe beschleunig wiederhergestellt werden kann.
Aus der EP 0 151 980 A2 ist eine Ausstoßvorrichtung mit einer Wasserzylinder-Kolben-Einheit bekannt, wobei der Antrieb über eine hydraulische Stellzylinderanordnung erfolgt.
Aus der DE 10 2014 217 747 AI ist ein Ausstoßrohr mit einer Ausstoßvorrichtung bekannt, wobei die Ausstoßvorrichtung einen Arbeitszylinder aufweist.
Aus der US 3,631,760 ist eine pneumatische Torpedoausstoßvorrichtung mit einem Druckspeicher mit einem Kolben bekannt.
Zwar kann eine Waffe mit einer solchen Vorrichtung bereits leiser ausgestoßen werden als herkömmliche Druckluftausstoßssysteme, es kann jedoch nicht vermieden werden, dass die Kolben am Ende des Kolbenzylinders anschlagen und ein lautes Geräusch abgeben. Selbst wenn am Ende des Kolbenzylinders eine Feder zum Abbremsen vorgesehen ist, so entsteht dennoch ein Geräusch beim Auftreffen des Kolbens auf die Feder. Durch dieses Geräusch kann das die Waffe ausstoßende Unterseebot leicht geortet werden. Dieses ist zunehmend wichtiger, da auch die Sonarortung weiter Fortschritte macht.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, welche ein geräuscharmes Ausstoßen einer Waffe ermöglicht.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie das Verfahren mit den in Anspruch 14 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ausstoß einer Waffe weist wenigstes ein erstes Waffenrohr und einen Wasserkolbenzylinder auf, wobei Wasser aus dem Wasserkolbenzylinder mit Hilfe eines ersten Kolbens in das wenigstens eine erste Waffenrohr befördert werden kann. Durch das Wasser wird eine in dem Waffenrohr befindliche Waffe aus dem Waffenrohr ausgestoßen. Waffe umfasst hier im Sinne der Erfindung zum Beispiel Torpedos, Flugkörper, Minen sowie Täuschkörper aber auch Staucontainer.
Der erste Kolben wird über eine Beschleunigungs- und Abbremsvorrichtung bewegt. Die Beschleunigungs- und Abbremsvorrichtung weist einen Hydraulikkolbenzylinder auf, in dem Hydraulikkolbenzylinder ist ein zweiter Kolben angeordnet. Der erste Kolben und der zweite Kolben sind kraftschlüssig miteinander verbunden. Durch diesen Kraftschluss treibt der zweite Kolben den ersten Kolben an.
Der Hydraulikkolbenzylinder weist einen ersten Stirnseitenbereich und einen zweiten Stirnseitenbereich auf. Unter einem Stirnseitenbereich ist der Bereich des Kolbenzylinders zu verstehen, der sich an einer Stirnseite befindet und nicht durch den Kolben verschlossen wird. Weist der Kolbenzylinder an der Stirnseite kein Totvolumen auf, so umfasst der Stirnseitenbereich praktisch nur die Stirnseite. Verbindungen, die in einem Stirnseitenbereich münden müssen nicht vollständig in diesem Stirnseitenbereich enden. Die Verbindung kann auch partiell durch den Kolben verschlossen werden, es muss jedoch noch eine Verbindung zum Totvolumen des Stirnseitenbereichs bestehen, auch wenn der Kolben seine der Stirnseite nächste Position einnimmt.
Hydraulische Verbindungen sind im Sinne der Erfindung alle Verbindungen, welche zum Transport eines Fluids geeignet sind und umfassen insbesondere Rohre und Schläuche. Hydraulische Verbindungen können darüber hinaus auch aktive Komponenten, insbesondere Ventile, Regler und/oder Pumpen enthalten.
Die Beschleunigungs- und Abbremsvorrichtung weist einen Blasenspeicher und einen Kolbenspeicher auf. Der Blasenspeicher ist mit einer dritten hydraulischen Verbindung mit dem zweiten Stirnseitenbereich verbunden. Der Kolbenspeicher ist mit einer vierten hydraulischen Verbindung mit dem ersten Stirnseitenbereich verbunden. Der Kolbenspeicher ist als Zylinderkolben ausgeführt und einen dritten Kolben aufweist. Der dritte Kolben trennt den Kolbenspeicher gasdicht in einen Hydraulikbereich und einen Gasbereich. Der Gasbereich ist gasdicht verschließbar. Das Arbeitsvolumen des Kolbenspeichers entspricht wenigstens dem Arbeitsvolumen des Hydraulikkolbenzylinders.
Unter dem Arbeitsvolumen eines Kolbenzylinders wird das Volumen verstanden, welches durch die Bewegung des Kolbens des Kolbenzylinders von einem Endpunkt der Bewegung zum anderen überstrichen wird. Bei nicht kompressiblen Fluiden entspricht das Arbeitsvolumen dem Fördervolumen.
Der erfindungsgemäße Vorteil kommt durch die kontinuierliche Kompression des Gases im Gasbereich des Kolbenspeichers zustande. Während der Ausstoß der Waffe dadurch erfolgt, dass Hydraulikflüssigkeit aus dem Blasenspeicher den zweiten Kolben und damit indirekt den ersten Kolben antreibt und so das Wasser in das Waffenrohr fördert, wird gleichzeitig Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikkolbenzylinder in den Kolbenspeicher gefördert und in diesem das Gas im Gasbereich komprimiert. Während die Hydraulikflüssigkeit aus dem Blasenspeicher üblicherweise mittels Gasdruck von 150 bis 500 bar gefördert wird, wirken am Anfang im Gasbereich nur geringe Kräfte dem entgegen, da der Anfangsdruck vergleichsweise gering ist. Durch die Kompression des Gases im Kolbenspeicher steigt der Druck an. Der Anstieg kann unter der Annahme eines idealen Gases durch das ideale Gasgesetz p ■ V = n ■ R■ T angenähert werden. Unter der Annahme, dass die Kompression schnell und dadurch adiabatisch erfolgt, kann in erster Näherung das Poissonsche Gesetz p - VK = const. angewendet werden, wobei K der Adiabatenkoeffizient oder Isentropenexponent ist, wobei der Isentropenexponent das Verhältnis der Wärmekapazität bei konstantem Druck zur Wärmekapazität bei konstantem Volumen ist. Hierbei kann für Stickstoff und Raumtemperatur in erster Näherung ein Wert von K = 1,4 angenommen werden. Das Volumen in einem Zylinder ist proportional der Zylinderlänge, welche sich durch den Kolben ändert. Hieraus erkennt man, dass der Druck zunächst langsam ansteigt und erst zu Ende des Ausstoßprozesses rasch ansteigt und so eine Gegenkraft erzeugt. Durch diese Gegenkraft wird der zweite Kolben am Anfang fast nicht, zum Ende praktisch vollständig abgebremst ohne dass hierbei eine Berührung oder ein Anschlag erfolgt. Somit entsteht kein lautes Anschlagsgeräusch, welches die Position des die Waffe ausstoßenden Fahrzeugs verraten kann.
Ein weiterer Vorteil ist, dass das Volumen der Hydraulikflüssigkeit im Kolbenspeicher unter Druck gelagert ist und nach dem Ausstoß der Waffe wieder in den Hydraulikkolbenzylinder geleitet werden kann, um den zweiten Kolben und damit den ersten Kolben erneut in eine Position zu bringen, in welcher eine Waffe ausgestoßen werden kann. Da hierzu nur der Reibungsverlust überwunden werden muss, reicht der rasch geringer werdende Druck im Gasbereich des Kolbenspeichers aus. Hierdurch kann sehr schnell eine weitere Waffe ausgestoßen werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Gasbereich mit Stickstoff gefüllt. Stickstoff ist inert und verhält sich praktisch als 2-atomiges ideales Gas und daher ideal geeignet. Zudem ist es kostengünstiger als die ebenfalls inerten Edelgase, welche jedoch den Vorteil haben, als einatomige praktische ideale Gase einen temperaturunabhängigen Isentropenexponenten aufzuweisen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Gasbereich einen Druck von 1,5 bis 8 bar, bevorzugt 2 bis 4 bar, auf, wenn der Gasbereich die größtmögliche Ausdehnung im Kolbenspeicher einnimmt. Der Druck sollte so gering wie möglich gewählt sein, um am Anfang den Ausstoßprozess so gering wie möglich zu bremsen. Auf der anderen Seite muss der Gasdruck hoch genug gewählt sein, um trotz der Energieverluste durch Reibung und Wärmeverlust bei und nach der praktisch adiabatischen Kompression den zweiten Kolben zurück treiben zu können. Die oben genannten Bereiche haben sich daher als optimal erwiesen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Gasbereich einen Druck von 50 bis 400 bar, bevorzugt 100 bis 250 bar, auf, wenn der Gasbereich die kleinstmögliche Ausdehnung im Kolbenspeicher einnimmt. Da die Hydraulikflüssigkeit aus dem Blasenspeicher üblicherweise mittels Gasdruck mit einem Druck von üblicherweise 150 bis 500 bar gefördert wird, ist ein entsprechend hoher Bremsdruck notwendig.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Gasbereich einen Drucksensor und ein ansteuerbares Ventil auf, so dass der Druckanstieg begrenzt und/oder der zeitliche Verlauf entlang einer Druck-Zeit-Kurve gesteuert werden kann. In einer optionalen Weiterentwicklung kann über das Ventil zusätzliches Gas dem Gasbereich zugeführt werden, so dass auch ein schnellerer Druckanstieg erfolgen kann, als sich durch die reine Kompression des Gases ergeben würde.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung einen Wegsensor, insbesondere einen induktiven Wegsensor, für den zweiten Kolben auf. Dieses hat eine Reihe von Vorteilen. Beispielsweise kann bei einer so detektierten Annäherung des zweiten Kolbens an den ersten Stirnseitenbereich die Druckbeaufschlagung des Blasenspeichers beendet werden. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die dritte hydraulische Verbindung ein erstes Blasenspeicherventil und ein zweites Blasenspeicherventil auf, wobei das erste Blasenspeicherventil und das zweite Blasenspeicherventil parallel geschaltet sind. Das erste Blasenspeicherventil weist vorteilhaft einen geringeren Innendurchmesser als das zweite Blasenspeicherventil auf. Der Vorteil ist, dass ein Ventil mit geringem Innendurchmesser bei hohem Druck aufgrund der geringeren auftretenden Kräfte leichter zu schalten ist. So wird zwischen den beiden Seiten der Ventile ein Druckausgleich hergestellt. Anschließend kann das Ventil mit dem größeren Durchmesser einfach geöffnet werden, da der Druckunterschied bereits abgebaut wurde. Der größere Durchmesser erlaubt einen schnelleren Fluidstrom und stellt einen geringeren Strömungswiderstand dar.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die vierte hydraulische Verbindung ein erstes Kolbenspeicherventil und ein zweites Kolbenspeicherventil auf, wobei das erste Kolbenspeicherventil und das zweite Kolbenspeicherventil parallel geschaltet sind. Das erste Kolbenspeicherventil weist vorteilhaft einen geringeren Innendurchmesser als das zweite Kolbenspeicherventil auf. Der Vorteil ist, dass ein Ventil mit geringem Innendurchmesser bei hohem Druck aufgrund der geringeren auftretenden Kräfte leichter zu schalten ist. So wird zwischen den beiden Seiten der Ventile ein Druckausgleich hergestellt. Anschließend kann das Ventil mit dem größeren Durchmesser einfach geöffnet werden, da der Druckunterschied bereits abgebaut wurde. Der größere Durchmesser erlaubt einen schnelleren Fluidstrom und stellt einen geringeren Strömungswiderstand dar.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind der Kolbenspeicher und der Hydraulikkolbenzylinder mit einer fünften hydraulischen Verbindung verbunden, wobei die fünfte hydraulische Verbindung im Arbeitsbereich des Hydraulikkolbenzylinders mündet. Diese fünfte hydraulische Verbindung ermöglicht es Hydraulikflüssigkeit aus dem Kolbenspeicher über den Arbeitsbereich und den zweiten Stirnseitenbereich des Hydraulikkolbenzylinders sowie die zweite hydraulische Verbindung in den Rücklaufbehälter zu leiten, wenn nach dem Ausstoßen einer Waffe die Vorrichtung in der Ruhestellung verbleiben soll. Hierdurch kann auf eine direkte zusätzliche hydraulische Verbindung zwischen dem Kolbenspeicher und dem Rücklaufbehälter verzichtet werden.
Es ist ebenfalls möglich, Hydraulikflüssigkeit aus dem Kolbenspeicher über die vierte hydraulische Verbindung und den ersten Stirnseitenbereich des Hydraulikkolbenzylinders sowie die erste hydraulische Verbindung in den Rücklaufbehälter zu leiten, wenn nach dem Ausstoßen einer Waffe die Vorrichtung in der Ruhestellung verbleiben soll. Hierbei kommt es jedoch zu einer Druckbeaufschlagung auf den zweiten Kolben, welche zu einer Bewegung des Kolbens führen kann. Um die auf den zweiten Kolben wirkende Kraft zu reduzieren, kann gleichzeitig die zweite hydraulische Verbindung geöffnet werden, da so der Druckunterscheid zwischen den beiden Seiten des zweiten Kolbens nur durch den Strömungswiderstand der ersten hydraulischen Verbindung und der zweiten hydraulischen Verbindung bestimmt wird. Hierdurch kann die Komplexität des Systems reduziert werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Beschleunigungs- und Abbremsvorrichtung einen Rücklaufbehälter auf, wobei der Rücklaufbehälter eine erste hydraulische Verbindung zum ersten Stirnseitenbereich und eine zweite hydraulische Verbindung zum zweiten Stirnseitenbereich aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist in der ersten hydraulischen Verbindung eine Pumpe angeordnet. Die Hydraulikflüssigkeit muss gegen die durch die Bewegung des ersten Kolben und des zweiten Kolben entstehende Reibung bzw. Strömungswiderstände aus dem Rücklaufbehälter über die erste hydraulische Verbindung in den ersten Stirnbereich des Hydraulikkolbenzylinders gefördert werden. Da hier Geschwindigkeit nicht die höchste Priorität hat, ist eine Pumpe vorteilhaft.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind der Blasenspeicher und die erste hydraulische Verbindung mit einer sechsten hydraulischen Verbindung verbunden. Diese Ausführungsform ist besonders bevorzugt, wenn die erste hydraulische Verbindung eine Pumpe aufweist. In diesem Fall zweigt die sechste hydraulische Verbindung hinter der Pumpe (vom Rücklaufbehälter aus gesehen) von der ersten hydraulischen Verbindung ab. So kann die gleiche Pumpe verwendet werden, um den ersten Kolben in eine Ausstoßposition zu bringen als auch die Hydraulikflüssigkeit in den Blasenspeicher zu befördern, welche für den Ausstoß benötigt wird.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind der Blasenspeicher und der Rücklaufbehälter mit einer siebenten hydraulischen Verbindung verbunden. Die siebente hydraulische Verbindung weist bevorzugt eine Pumpe auf.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die erste hydraulische Verbindung über eine achte hydraulische Verbindung mit dem zweiten Stirnseitenbereich oder dem Arbeitsbereich des Hydraulikkolbenzylinders verbunden. Dieses ist besonders bevorzugt, wenn in der ersten hydraulischen Verbindung eine Pumpe angeordnet ist. In diesem Fall zweigt die achte hydraulische Verbindung hinter der Pumpe (vom Rücklaufbehälter aus gesehen) von der ersten hydraulischen Verbindung ab. So kann die gleiche Pumpe verwendet werden, um den ersten Kolben in eine Ausstoßposition zu bringen als auch die Hydraulikflüssigkeit über den Hydraulikkolbenzylinder und die dritte hydraulische Verbindung in den Blasenspeicher zu befördern, welche für den Ausstoß benötigt wird.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der erste Kolben wenigstens ein Rückschlagventil auf. Der erste Kolben muss zum einen beim Ausstoßen Wasser aus dem Wasserkolbenzylinder in das Waffenrohr fördern. Zum anderen ist es vorteilhaft, dass der erste Kolben einen möglichst geringen Strömungswiderstand hat, wenn der erste Kolben von der Ruheposition / der Position nach dem Ausstoßen einer Waffe in die Position zum Ausstoßen einer Waffe bewegt werden soll. Hierzu ist das wenigstens eine Rückschlagventil so angeordnet, dass es beim Ausstoßen der Waffe in geschlossenen Zustand ist und sich öffnet, wenn der erste Kolben in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird. Besonders bevorzugt weist der erste Kolben mehrere Rückschlagventile, beispielsweise fünf bis acht Rückschlagventile, auf, um den Strömungswiderstand zu reduzieren.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung wenigstens ein zweites Waffenrohr auf. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, in vergleichsweise kurzer Zeit, mehrere Waffen auszustoßen. Das Laden einer Waffe in ein Waffenrohr ist jedoch ein vergleichsweise langsamer Vorgang. Daher ist es Vorteilhaft mehr als ein Waffenrohr, bevorzugt zwei bis acht, besonders bevorzugt drei bis sechs, Waffenrohre vorzusehen. Hierbei können alle Waffenrohre und der Wasserkolbenzylinder miteinander direkt verbunden sein. In diesem Fall wird immer nur eine Mündungsklappe eines Waffenrohrs geöffnet und nur die Waffe aus diesem Waffenrohr mit der geöffneten Mündungsklappe kann ausgestoßen werden. In den anderen Waffenrohren kann durch die fehlende Möglichkeit des Druckabbaus keine Waffe ausgestoßen werden.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ausstoßen einer Waffe aus einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
a) Fördern von Hydraulikflüssigkeit aus dem Rücklaufbehälter über die erste hydraulische Verbindung in den ersten Stirnseitenbereich des Hydraulikkolbenzylinders und dadurch Bewegen des zweiten Zylinders in Richtung des zweiten Stirnseitenbereichs, b) Fördern von Hydraulikflüssigkeit aus dem Blasenspeicher über die dritte hydraulische Verbindung in den zweiten Stirnseitenbereich des Hydraulikkolbenzylinders und dadurch Bewegen des zweiten Kolben in Richtung des ersten Stirnseitenbereichs und dadurch sowohl Fördern von Wasser aus dem Wasserkolbenzylinder in das Waffenrohr und somit Ausstoß der Waffe als auch Fördern von Hydraulikflüssigkeit aus dem ersten Stirnseitenbereich des Hydraulikkolbenzylinders über die vierte hydraulische Verbindung in den Hydraulikbereichs des Kolbenspeichers und dadurch Bewegen des dritten Kolbens und dadurch Komprimieren des Gasbereichs des Kolbenspeichers.
Durch den Schritt a) wird die Vorrichtung in eine zum Ausstoß geeignete Position gebracht, in Schritt b) dann die Waffe ausgestoßen, wobei der zweite Kolben und somit auch der erste Kolben am Ende des Vorgangs durch die im Kolbenspeicher entstehende Gegenkraft geräuschfrei abgebremst werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren zusätzlich die Verfahrensschritte auf:
c) Fördern von Hydraulikflüssigkeit aus dem Kolbenspeicher über die vierte hydraulische Verbindung in den ersten Stirnseitenbereich des Hydraulikkolbenzylinders und dadurch Bewegen des zweiten Zylinders in Richtung des zweiten Stirnseitenbereichs und dadurch Fördern von Hydraulikflüssigkeit aus dem zweiten Stirnseitenbereichs über die zweite hydraulische Verbindung in den Rücklaufbehälter,
d) Fördern von Hydraulikflüssigkeit vom Rücklaufbehälter in den Blasenspeicher.
Der Schritt d) kann vor, gleichzeitig mit oder nach Schritt c) erfolgen.
Durch die Schritte c) und d) wird die Vorrichtung unmittelbar und schnell erneut in eine zum Ausstoß einer Waffe geeignete Position gebracht. Hierdurch kann eine zweite Waffe in sehr kurzer Zeit ausgestoßen werden, insbesondere wenn die Vorrichtung über zwei oder mehr Waffenrohre, welche mit Waffen beladen sind, verfügt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren zusätzlich den Verfahrensschritt auf
e) Fördern von Hydraulikflüssigkeit aus dem Kolbenspeicher in den Rücklaufbehälter.
Soll nach dem Ausstoß einer Waffe keine weitere Waffe zeitnah ausgestoßen werden, so muss der Druck im Kolbenspeicher abgebaut werden, ohne dass der zweite Kolben aus der Ruheposition bewegt wird. Besonders bevorzugt wird die Hydraulikflüssigkeit über die fünfte hydraulische Verbindung den Hydraulikkolbenzylinder und die zweite hydraulische Verbindung in den Rücklaufbehälter gefördert.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren zusätzlich den Verfahrensschritt auf
f) Fördern von Hydraulikflüssigkeit vom Rücklaufbehälter in den Blasenspeicher.
Hierbei kann Schritt f) vor, gleichzeitig mit oder nach Schritt e) erfolgen.
Auf diese Weise wird die für den Ausstoß benötigte Menge Hydraulikflüssigkeit im Blasenspeicher erneut zur Verfügung gestellt. Somit befindet sich das System im Ruhezustand.
Bei Hydraulikflüssigkeit kann es sich um jede Flüssigkeit handeln, welche zur Druckübertragung geeignet ist. Hydraulikflüssigkeit umfasst insbesondere Wasser und wässrige Lösungen, Alkohole, Triglyceride, Polyglykole, Ester, Kohlenwasserstoffe, Mineralöle, Schmieröle sowie Mischungen, insbesondere Emulsionen solcher Flüssigkeiten.
Beim Ausstoß von Waffen ist mit dem Ausstoß einer Waffe auch gemeint, dass in einem Waffenrohr beispielsweise drei Seeminen angeordnet sein können. Diese werden dann quasi als eine Waffe im Sinne der Erfindung betrachtet, da diese gemeinsam in einem einzigen Schritt ausgestoßen werden.
Nachfolgend sind die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das Verfahren anhand in den folgenden schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 eine erste Vorrichtung
Fig. 2 eine erste Beschleunigungs- und Abbremsvorrichtung im Ruhezustand
Fig. 3 eine erste Beschleunigungs- und Abbremsvorrichtung, Vorbereitung zum Ausstoß Fig. 4 eine erste Beschleunigungs- und Abbremsvorrichtung, Ausstoß
Fig. 5 eine erste Beschleunigungs- und Abbremsvorrichtung, erneute Vorbereitung zum Ausstoß
Fig. 6 eine erste Beschleunigungs- und Abbremsvorrichtung, Entlasten des Kolbenspeichers Fig. 7 eine erste Beschleunigungs- und Abbremsvorrichtung, Vorbereitung des Blasenspeichers
Fig. 8 eine zweite Beschleunigungs- und Abbremsvorrichtung im Ruhezustand Fig. 9 eine zweite Vorrichtung
Fig. 10 eine dritte Beschleunigungs- und Abbremsvorrichtung im Ruhezustand
Die in den Figuren gezeigten Beispiele sind nicht maßstabsgetreu und dienen nur der schematischen Übersicht. Die Ventile sind geschlossen (quer zur Verbindung) oder offen (in Richtung der Verbindung) dargestellt, um den Ablauf darzustellen.
In Fig. 1 ist eine erste Vorrichtung zum Ausstoß einer Waffe gezeigt, wobei die Vorrichtung eine in einem Waffenrohr 30 angeordnete Waffe 32 zeigt, wobei die Waffe 32 ein Torpedo sein kann. Um die Waffe 32 auszustoßen ist die Mündungsklappe 34 geöffnet. Das Ausstoßen erfolgt durch Wassereinleitung aus dem Wasserkolbenzylinder 20 hinter die Waffe 32. Hierzu wird der erste Kolben 22 durch die Beschleunigungs- und Abbremsvorrichtung 10 schnell von rechts nach links bewegt.
Fig. 2 zeigt eine erste Beschleunigungs- und Abbremsvorrichtung 10. Die Beschleunigungs- und Abbremsvorrichtung 10 weist einen Hydraulikkolbenzylinder 40 auf, in welchem der zweite Kolben 42 angeordnet ist, welcher mit dem ersten Kolben 22 kraftschlüssig verbunden ist. Der Hydraulikkolbenzylinder 40 weist einen ersten Stirnseitenbereich 44 und einen zweiten Stirnseitenbereich 46 sowie einen Arbeitsbereich 48 auf. Der zweite Kolben 42 kann sich durch den Arbeitsbereich 48 bewegen. Des Weiteren weist die Beschleunigungs- und Abbremsvorrichtung 10 einen Rücklaufbehälter 50, einen Kolbenspeicher 60 und einen Blasenspeicher 70 auf, welche mit verschiedenen hydraulischen Verbindungen miteinander verbunden sind. Der Rücklaufbehälter 50 ist über die erste hydraulische Verbindung 81 mit dem ersten Stirnseitenbereich 44 des Hydraulikkolbenzylinders 40 sowie über die zweite hydraulische Verbindung 82 mit dem zweiten Stirnseitenbereich 46 des Hydraulikkolbenzylinders 40 verbunden. Zusätzlich ist die erste hydraulische Verbindung 81 über die achte hydraulische Verbindung 88 mit dem zweiten Stirnseitenbereich 46 des Hydraulikkolbenzylinders 40 verbunden. Der Blasenspeicher 70 ist über die dritte hydraulische Verbindung 83 mit dem zweiten Stirnseitenbereich 46 des Hydraulikkolbenzylinders 40 verbunden. Der Kolbenspeicher 60 ist über die vierte hydraulische Verbindung 84 mit dem ersten Stirnseitenbereich 44 des Hydraulikkolbenzylinders 40 und mit der fünften hydraulischen Verbindung 85 mit dem Arbeitsbereich 48 des Hydraulikkolbenzylinders 40 verbunden. In der Ruhelage befindet sich der zweite Kolben 42 in der Position benachbart zum ersten Stirnseitenbereich 44 und der dritte Kolben 62 so, dass der Gasbereich 66 die maximale Ausdehnung im Kolbenspeicher 60 einnimmt. Die Ventile 90-98 sind geschlossen.
Um eine Waffe 32 ausstoßen zu können wird zunächst Hydraulikflüssigkeit aus dem Rücklaufbehälter 50 mit Hilfe der Pumpe 100 durch die erste hydraulische Verbindung 81 in den ersten Stirnseitenbereich 44 des Hydraulikkolbenzylinders 40 gefördert, wie in Fig. 3 dargestellt. Gleichzeitig fließt Hydraulikflüssigkeit aus dem zweiten Stirnseitenbereich 46 des Hydraulikkolbenzylinders 40 über die zweite hydraulische Verbindung 82 in den Rücklaufbehälter 50. Hierzu ist die Ventile 90 und 92 geöffnet.
Um die Waffe 32 auszustoßen, wird aus dem Blasenspeicher 70 über die dritte hydraulische Verbindung 83 Hydraulikflüssigkeit in den zweiten Stirnseitenbereich 46 gefördert und gleichzeitig Hydraulikflüssigkeit aus dem ersten Stirnseitenbereich 44 über die vierte hydraulische Verbindung 84 in dem 64 Hydraulikbereich 64 des Kolbenspeichers 64 gefördert. Dieses ist in Fig. 4 gezeigt. Hierdurch wird der zweite Kolben 42 sehr schnell von der rechten in die linke Position bewegt und hierdurch auch der mit dem zweiten Kolben 42 verbundene erste Kolben 22. Hierdurch wiederum wird das Wasser aus dem Wasserkolbenzylinder 20 in das Waffenrohr 30 und damit die Waffe 32 aus dem Waffenrohr 30 gefördert. Gleichzeitig wird das Gas im Gasbereich 66 des Kolbenspeichers 60 komprimiert. Durch die Kompression steigt der Druck im Gasbereich 66 und übt eine steigende Kraft (= Druck x Fläche) auf den dritten Kolben 62 und damit gegen das weitere Eindringen von Hydraulikflüssigkeit in den Hydraulikbereich 64 des Kolbenspeichers 60 aus. Hierdurch kommt es zu einer zunächst zu vernachlässigbaren, zum Ende aber stark ansteigenden Abbremsung des zweiten Kolbens 42 ohne das der Kolben an eine Feder oder einen Anschlag anschlägt und Lärm verursacht.
Die dritte hydraulische Verbindung weist vorzugsweise drei Ventile auf, wie in Fig. 4 gezeigt. Ein Ventil 96 weist einen kleinen Durchmesser auf und dient als Bypass für einen Druckausgleich für ein Ventil 97 mit einem großen Durchmesser. Hierdurch kann zunächst das Ventil 96 und anschließend das Ventil 97 geöffnet werden. Aufgrund des Unterschieds im Durchmesser strömt der größte Teil der Hydraulikflüssigkeit durch das Ventil 97 mit dem größeren Durchmesser. Zusätzlich weist die dritte hydraulische Verbindung ein Hochlastventil 98 auf, welches ein extrem schnelles Schalten ermöglicht und gleichzeitig einen hohen Durchfluss ermöglicht. Dieses ist vorteilhaft, um einen schnellen und gezielten Ausstoß der Waffe 32 zu ermöglichen. Analog weist die vierte hydraulische Verbindung ein Ventil 93 mit geringem Durchmesser und ein Ventil 94 mit großem Durchmesser auf.
Während des Ausstoßens der Waffe sind vorzugsweise die Ventile 93, 94, 96, 97 und 98 geöffnet, alle anderen Ventile geschlossen.
Um nach dem Ausstoß der Waffe 32 die Vorrichtung zu einem Ausstoß einer weiteren Waffe 32 vorzubereiten kann, wie in Fig. 5 gezeigt, der zweite Kolben 42 durch den Druck im Gasbereich 66 wieder von der Position am ersten Stirnseitenbereich 44 zur Position am zweiten Stirnseitenbereich 46 bewegt werden. Hierzu werden die Ventile 92, 93 und 94 geöffnet, Hydraulikflüssigkeit fließt aus dem Hydraulikbereich 64 durch die vierte hydraulische Verbindung 84 in den ersten Stirnseitenbereich 44 und ebenso fließt Hydraulikflüssigkeit aus dem zweiten Stirnseitenbereich 46 über die zweite hydraulische Verbindung 82 in den Rücklaufbehälter 50. Optional können auch die Ventile 96, 97 und 98 geöffnet werden, um einen zusätzlichen Rückfluss in den Blasenspeicher zu ermöglichen (nicht gezeigt), damit dieser für den nächsten Ausstoß erneut gefüllt ist.
Soll die Vorrichtung nach dem Ausstoß der Waffe 32 wieder in den Ruhezustand zurückkehren, so muss zum einen, wie in Fig. 6 gezeigt, der Druck im Gasbereich 66 des Kolbenspeichers 60 abgebaut werden. Hierzu wird Hydraulikflüssigkeit beispielsweise wie hier gezeigt über die fünfte hydraulische Verbindung 85 in den Arbeitsbereich 48 des Hydraulikkolbenzylinders 40 und vom zweiten Stirnseitenbereich 46 und die zweite hydraulische Verbindung 82 in den Rückflussbehälter 50 geleitet. Hierzu sind die Ventile 95 und 92 geöffnet. Weiter muss die Hydraulikflüssigkeit im Blasenspeicher 70 wieder aufgefüllt werden, wie in Fig. 7 dargestellt. Hierzu wird Hydraulikflüssigkeit mit der Pumpe 100 aus dem Rücklaufbehälter 50 über die erste hydraulische Verbindung 81, die achte hydraulische Verbindung 88, den zweiten Stirnseitenbereich 46 und die dritte hydraulische Verbindung 83 in den Blasenspeicher 70 gepumpt. Hierzu sind die Ventile 91, 96, 97 und 98 geöffnet.
Fig. 8 zeigt eine zweite Beschleunigungs- und Abbremsvorrichtung 10, welche zusätzlich eine sechste hydraulische Verbindung 86 und eine siebente hydraulische Verbindung 87 aufweist. Die sechste hydraulische Verbindung 86 und die siebente hydraulische Verbindung 87 weisen vorzugsweise hier nicht dargestellte Ventile und die sechste hydraulische Verbindung 86 eine weitere Pumpe auf. Die sechste hydraulische Verbindung 86, die siebente hydraulische Verbindung 87 und die achte hydraulische Verbindung 88 sind gegenseitig redundant. Es ist ausreichend, wenn die Vorrichtung eine dieser hydraulischen Verbindungen aufweist.
In Fig. 9 ist eine zweite Vorrichtung zum Ausstoß einer Waffe gezeigt, bei welcher im Unterschied zur in der Fig. 1 gezeigten ersten Vorrichtung die Beschleunigungs- und Abbremsvorrichtung 10 auf der gegenüberliegenden Seite des Wasserkolbenzylinders 20 angeordnet ist. Fig. 10 zeigte eine dritte Beschleunigungs- und Abbremsvorrichtung 10, welche entsprechend der zweiten Vorrichtung gemäß Fig. 9 ausgebildet ist.
Bezugszeichen
10 Beschleunigungs- und Abbremsvorri
20 Wasserkolbenzylinder
22 erster Kolben
30 Waffenrohr
32 Waffe
34 Mündungsklappe
40 Hydraulikkolbenzylinder
42 zweiter Kolben
44 erster Stirnseitenbereich
46 zweiter Stirnseitenbereich
48 Arbeitsbereich
50 Rücklaufbehälter
60 Kolbenspeicher
62 dritter Kolben
64 Hydraulikbereich
66 Gasbereich
70 Blasenspeicher
81 erste hydraulische Verbindung
82 zweite hydraulische Verbindung
83 dritte hydraulische Verbindung
84 vierte hydraulische Verbindung
85 fünfte hydraulische Verbindung
86 sechste hydraulische Verbindung
87 siebte hydraulische Verbindung
88 achte hydraulische Verbindung 90-98 Ventil
100 Pumpe

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Ausstoß einer Waffe (32), wobei die Vorrichtung wenigstes ein erstes Waffenrohr (30) und einen Wasserkolbenzylinder (20) aufweist, wobei Wasser aus dem Wasserkolbenzylinder (20) mit Hilfe eines ersten Kolbens (22) in das wenigstens eine erste Waffenrohr (30) befördert werden kann, wobei der erste Kolben (22) über eine Beschleunigungs- und Abbremsvorrichtung (10) bewegt wird, wobei die Beschleunigungs- und Abbremsvorrichtung (10) einen Hydraulikkolbenzylinder (40) aufweist, wobei in dem Hydraulikkolbenzylinder (40) ein zweiter Kolben (42) angeordnet ist, wobei der erste Kolben (22) und der zweite Kolben (42) kraftschlüssig miteinander verbunden sind, wobei der Hydraulikkolbenzylinder (40) einen ersten Stirnseitenbereich (44) und einen zweiten Stirnseitenbereich (46) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigungs- und Abbremsvorrichtung (10) einen Blasenspeicher (70) und einen Kolbenspeicher (60) aufweist, wobei der Blasenspeicher (70) mit einer dritten hydraulischen Verbindung (83) mit dem zweiten Stirnseitenbereich (46) verbunden ist und der Kolbenspeicher (60) mit einer vierten hydraulischen Verbindung (84) mit dem ersten Stirnseitenbereich (44) verbunden ist, wobei der Kolbenspeicher (60) als Zylinderkolben ausgeführt ist, wobei der Kolbenspeicher (60) einen dritten Kolben (62) aufweist, wobei der dritte Kolben (62) den Kolbenspeicher (60) in einen Hydraulikbereich (64) und einen Gasbereich (66) trennt, wobei das Arbeitsvolumen des Kolbenspeichers (60) wenigstens dem Arbeitsvolumen des Hydraulikkolbenzylinders (40) entspricht und wobei der Gasbereich (66) verschließbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasbereich (66) mit Stickstoff gefüllt ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasbereich (66) einen Druck von 1,5 bis 8 bar, bevorzugt 2 bis 4 bar, aufweist, wenn der Gasbereich (66) die größtmögliche Ausdehnung im Kolbenspeicher (60) einnimmt.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasbereich (66) einen Druck von 50 bis 400 bar, bevorzugt 100 bis 250 bar, aufweist, wenn der Gasbereich (66) die kleinstmögliche Ausdehnung im Kolbenspeicher (60) einnimmt.
5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte hydraulische Verbindung (83) ein erstes Blasenspeicherventil und ein zweites Blasenspeicherventil aufweist, wobei das erste Blasenspeicherventil und das zweite Blasenspeicherventil parallel geschaltet sind, wobei das erste Blasenspeicherventil einen geringeren Innendurchmesser als das zweite Blasenspeicherventil aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte hydraulische Verbindung (84) ein erstes Kolbenspeicherventil und ein zweites Kolbenspeicherventil aufweist, wobei das erste Kolbenspeicherventil und das zweite Kolbenspeicherventil parallel geschaltet sind, wobei das erste Kolbenspeicherventil einen geringeren Innendurchmesser als das zweite Kolbenspeicherventil aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenspeicher (60) und der Hydraulikkolbenzylinder (40) mit einer fünften hydraulischen Verbindung (85) verbunden sind, wobei die fünfte hydraulische Verbindung (85) im Arbeitsbereich (48) des Hydraulikkolbenzylinders (40) mündet.
8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigungs- und Abbremsvorrichtung (10) einen Rücklaufbehälter (50) aufweist, wobei der Rücklaufbehälter (50) eine erste hydraulische Verbindung (81) zum ersten Stirnseitenbereich (44) und eine zweite hydraulische Verbindung (82) zum zweiten Stirnseitenbereich (46) aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten hydraulischen Verbindung (81) eine Pumpe (100) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Blasenspeicher (70) und die erste hydraulische Verbindung (81) mit einer sechsten hydraulischen Verbindung (86) verbunden sind.
11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Blasenspeicher (70) und der Rücklaufbehälter (50) mit einer siebenten hydraulischen Verbindung (87) verbunden sind.
12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kolben (22) wenigstens ein Rückschlagventil aufweist.
13. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung wenigstens ein zweites Waffenrohr (30) aufweist.
14. Verfahren zum Ausstoßen einer Waffe (32) aus einer Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist: a) Fördern von Hydraulikflüssigkeit aus dem Rücklaufbehälter (50) über die erste hydraulische Verbindung (81) in den ersten Stirnseitenbereich (44) des Hydraulikkolbenzylinders (40) und dadurch Bewegen des zweiten Zylinders in Richtung des zweiten Stirnseitenbereichs (46),
b) Fördern von Hydraulikflüssigkeit aus dem Blasenspeicher (70) über die dritte hydraulische Verbindung (83) in den zweiten Stirnseitenbereich (46) des Hydraulikkolbenzylinders (40) und dadurch Bewegen des zweiten Kolben in Richtung des ersten Stirnseitenbereichs (44) und dadurch sowohl Fördern von Wasser aus dem Wasserkolbenzylinder (20) in das Waffenrohr (30) und somit Ausstoß der Waffe (32) als auch Fördern von Hydraulikflüssigkeit aus dem ersten Stirnseitenbereich (44) des Hydraulikkolbenzylinders (40) über die vierte hydraulische Verbindung (84) in den Hydraulikbereichs (64) des Kolbenspeichers (60) und dadurch Bewegen des dritten Kolbens (62) und dadurch Komprimieren des Gasbereichs (66) des Kolbenspeichers (60).
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zusätzlich die Verfahrensschritte aufweist:
c) Fördern von Hydraulikflüssigkeit aus dem Kolbenspeicher (60) über die vierte hydraulische Verbindung (84) in den ersten Stirnseitenbereich (44) des Hydraulikkolbenzylinders (40) und dadurch Bewegen des zweiten Zylinders in Richtung des zweiten Stirnseitenbereichs (46) und dadurch Fördern von Hydraulikflüssigkeit aus dem zweiten Stirnseitenbereichs (46) über die zweite hydraulische Verbindung (82) in den Rücklaufbehälter (50),
d) Fördern von Hydraulikflüssigkeit vom Rücklaufbehälter (50) in den Blasenspeicher (70), wobei
Schritt d) vor, gleichzeitig mit oder nach Schritt c) erfolgen kann.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das
Verfahren zusätzlich den Verfahrensschritt aufweist:
e) Fördern von Hydraulikflüssigkeit aus dem Kolbenspeicher (60) in den Rücklaufbehälter (50).
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zusätzlich den Verfahrensschritt aufweist:
f) Fördern von Hydraulikflüssigkeit vom Rücklaufbehälter (50) in den Blasenspeicher (70), wobei
Schritt f) vor, gleichzeitig mit oder nach Schritt e) erfolgen kann.
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