EP3887746A1 - DRUCKWASSERAUSSTOßVORRICHTUNG - Google Patents

DRUCKWASSERAUSSTOßVORRICHTUNG

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EP3887746A1
EP3887746A1 EP19808581.3A EP19808581A EP3887746A1 EP 3887746 A1 EP3887746 A1 EP 3887746A1 EP 19808581 A EP19808581 A EP 19808581A EP 3887746 A1 EP3887746 A1 EP 3887746A1
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EP
European Patent Office
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piston
brake
cylinder
ejection device
area
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EP19808581.3A
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EP3887746B1 (de
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Thomas VÖGE
Jana Gosslar
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ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
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Publication date
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    • 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 submarine, the ejection taking place in a significantly reduced noise compared to the conventional systems.
  • an ejection tube with an ejection device is known, the ejection device having a working cylinder.
  • a pneumatic torpedo ejection device with a pressure accumulator with a piston is known from US Pat. No. 3,631,760.
  • DE 10 2016 201 101 A1 discloses a device for ejecting a weapon with at least a first weapon barrel and a water piston cylinder and an acceleration and braking device.
  • a direct chisel drive for tools is known from DE 10 2010 050 244 A1.
  • a compressor is known from DE 20 2009 016 587 U1.
  • a two-pipe vibration damper is known from DE 10 2016 207 958 A1.
  • the object of the invention is to provide a compact and simple low-noise pressurized water ejection device. This object is achieved by a pressurized water ejection device with the features specified in claim 1.
  • the pressurized water ejection device according to the invention for a weapon barrel has a water cylinder, a working cylinder and a braking area.
  • a first piston rod connects a water piston in the water cylinder and a pressure piston in the working cylinder.
  • a second piston rod connects a first brake piston in the working cylinder and a second brake piston in the braking area.
  • the first piston rod has a blind hole for receiving the first brake piston.
  • the pressure piston hits the first brake piston. Even if a damping material is applied here, the collision still creates a noise. This noise is avoided by creating a further cylinder area inside the first piston rod, since the power transmission takes place without direct contact.
  • the first brake piston is arranged in the blind hole of the first piston rod, this enables a very compact construction, for example in comparison to the device of DE 10 2016 201 101 A1, which has a significantly larger design.
  • a weapon barrel is used to eject a weapon.
  • weapons include, for example, torpedoes, missiles, mines and decoys, but also storage containers
  • the first brake piston closes the blind hole of the first piston rod in a gastight manner.
  • the first brake piston and the first piston rod particularly preferably enclose a first gas region.
  • the advantage of this form of expression is that the force transmission between the first piston rod and the first brake piston can be set or controlled by the gas pressure and thereby both by the preselected gas pressure and by compression during the ejection.
  • the first gas region is particularly preferred filled with an inert gas, for example and in particular nitrogen, carbon dioxide or argon, particularly preferably nitrogen.
  • the braking area has a second gas area, the second gas area being closed in the event of a pressure water discharge, the second gas area being compressed during the pressure water discharge.
  • the second gas region is particularly preferably filled with an inert gas, for example and in particular nitrogen, carbon dioxide or argon, particularly preferably nitrogen.
  • the braking area has a first brake cylinder and a second brake cylinder.
  • the second brake piston is arranged in the first brake cylinder.
  • the second brake cylinder has a third brake piston.
  • the second gas area is arranged in the second brake cylinder.
  • the second gas area is formed by the second brake cylinder and the third brake piston.
  • the second brake cylinder has a first fluid area and the first brake cylinder has a second fluid area, the first fluid area and the second fluid area being connected to one another.
  • the working cylinder is divided into an ejection area and a clamping area by the pressure piston.
  • the outlet area is preferably connected to a bladder accumulator. From the bladder accumulator, hydraulic fluid can be quickly introduced into the discharge area, for example at a pressure of 300 bar, in order to thereby move the pressure piston and the water piston connected to the pressure piston and thus convey the water from the water cylinder into the weapon barrel. After firing the weapon, the hydraulic fluid can then from the outlet area in the The clamping area is promoted and the pressurized water discharge devices are returned to the operational state.
  • the surface of the first brake piston is smaller than the surface of the second brake piston. Due to the balance of forces, surfaces of different sizes generate different pressures on both sides of the second piston rod. This allows the braking characteristics to be set.
  • pressurized water ejection device according to the invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment shown in the drawing.
  • a pressurized water discharge device 10 according to the invention is shown in cross section.
  • the pressurized water ejection device 10 has a water cylinder 20, a working cylinder 30 and a braking area 40.
  • the water cylinder 20 and the working cylinder 30 are connected by a first piston rod 50, the first piston rod 50 having a water piston 60 and a pressure piston 70.
  • Hydraulic fluid is introduced into the inlet area 180 under high pressure to eject a weapon from a weapon barrel.
  • the pressure piston 70 is moved to the left and pulls the water piston 60 with it.
  • the water is pressed out of the water cylinder 20 into the weapon barrel.
  • the pressurized water ejection device 10 has a braking device.
  • This consists of a second piston rod 80 with a first brake piston 90 and a second brake piston 100, the second brake piston 100 being arranged in a first brake cylinder 130.
  • the first brake piston 90 is arranged in a blind hole in the first piston rod 50. This results in a first gas area 110.
  • the first gas area 110 is first reduced and, when the pressure is sufficiently high, a force is transmitted to the first brake piston 90 left and hydraulic fluid from the second liquid region 170 pressed into the first liquid region 160.
  • the third brake piston 150 is moved upward, so that the second gas region 120 is compressed.
  • the braking area has a first brake cylinder 130 and a second brake cylinder 140. If necessary, these can be arranged spatially separated from one another and connected by means of lines. This results in the possibility of a smaller installation space through an optimized arrangement.
  • hydraulic fluid is conveyed into the outlet area 190 and removed from the inlet area 180. This can be done for example by means of a pump, not shown here.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckwasserausstoßvorrichtung (10) für ein Waffenrohr, wobei die Druckwasserausstoßvorrichtung (10) einen Wasserzylinder (20), einen Arbeitszylinder (30) und einen Bremsbereich (40) aufweist, wobei eine erste Kolbenstange (50) einen Wasserkolben (60) im Wasserzylinder (20) und einen Druckkolben (70) im Arbeitszylinder (30) verbindet, wobei eine zweite Kolbenstange (80) einen ersten Bremskolben (90) im Arbeitszylinder (30) und einen zweiten Bremskolben (100) im Bremsbereich (40) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kolbenstange (50) ein Sackloch zur Aufnahme des ersten Bremskolbens (90) aufweist.

Description

Druckwasserausstoßvorrichtung
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.
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 A1 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.
Aus der DE 10 2016 201 101 A1 ist eine Vorrichtung zum Ausstoß einer Waffe mit wenigstens einem ersten Waffenrohr und einen Wasserkolbenzylinder und einer Beschleunigungs- und Abbremsvorrichtung bekannt.
Aus der DE 10 2010 050 244 A1 ist ein Meißeldirektantrieb für Werkzeuge bekannt.
Aus der DE 25 24 479 A1 ist eine Freikolbenmaschine nach dem Stirlingprozess bekannt.
Aus der DE 20 2009 016 587 U1 ist ein Kompressor bekannt.
Aus der DE 10 2016 207 958 A1 ist ein Zwei-Rohr-Schwingungsdämpfer bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine kompakte und einfache geräuscharme Druckwasserausstoßvorrichtung bereitzustellen. Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Druckwasserausstoßvorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Zeichnung.
Die erfindungsgemäße Druckwasserausstoßvorrichtung für ein Waffenrohr weist einen Wasserzylinder, einen Arbeitszylinder und einen Bremsbereich auf. Eine erste Kolbenstange verbindet einen Wasserkolben im Wasserzylinder und einen Druckkolben im Arbeitszylinder. Eine zweite Kolbenstange verbindet einen ersten Bremskolben im Arbeitszylinder und einen zweiten Bremskolben im Bremsbereich. Die erste Kolbenstange weist ein Sackloch zur Aufnahme des ersten Bremskolbens auf.
Bei herkömmlichen Druckwasserausstoßvorrichtungen trifft der Druckkolben auf den ersten Bremskolben. Selbst wenn hier ein Dämpfungsmaterial aufgetragen ist, entsteht durch den Zusammenstoß dennoch ein Geräusch. Dieses Geräusch wird durch die Schaffung eines weiteren Zylinderbereichs im Inneren der ersten Kolbenstange vermieden, da die Kraftübertragung bereits ohne direkten Kontakt erfolgt.
Da der erste Bremskolben im dem Sackloch der ersten Kolbenstange angeordnet ist, ermöglicht gerade dieses eine sehr kompakte Bauweise, beispielsweise im Vergleich zur Vorrichtung der DE 10 2016 201 101 A1 , die eine deutlich größere Bauform aufweist.
Ein Waffenrohr dient dem Ausstoß einer Waffe. Waffe umfasst hier im Sinne der Erfindung zum Beispiel Torpedos, Flugkörper, Minen sowie Täuschkörper aber auch Staucontainer
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung schließt der erste Bremskolben das Sackloch der ersten Kolbenstange gasdicht ab. Besonders bevorzugt umschließen der erste Bremskolben und die erste Kolbenstange einen ersten Gasbereich. Vorteil dieser Ausdrucksform ist, dass die Kraftübertragung zwischen der ersten Kolbenstange und dem ersten Bremskolben durch den Gasdruck und dadurch sowohl durch den vorgewählten Gasdruck als auch durch Komprimierung während des Ausstoßes eingestellt oder gesteuert werden kann. Besonders bevorzugt ist der erste Gasbereich mit einem Inertgas, beispielsweise und insbesondere Stickstoff, Kohlenstoffdioxid oder Argon, besonders bevorzugt Stickstoff, gefüllt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Bremsbereich einen zweiten Gasbereich auf, wobei der zweite Gasbereich bei einem Druckwasserausstoß geschlossen ist, wobei der zweite Gasbereich während des Druckwasserausstoßes komprimiert wird. Besonders bevorzugt ist der zweite Gasbereich mit einem Inertgas, beispielsweise und insbesondere Stickstoff, Kohlenstoffdioxid oder Argon, besonders bevorzugt Stickstoff, gefüllt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Bremsbereich einen ersten Bremszylinder und einen zweiten Bremszylinder auf. Der zweite Bremskolben ist im ersten Bremszylinder angeordnet. Der zweite Bremszylinder weist einen dritten Bremskolben auf.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Gasbereich im zweiten Bremszylinder angeordnet. Der zweite Gasbereich wird durch den zweiten Bremszylinder und den dritten Bremskolben gebildet. Der zweite Bremszylinder weist einen ersten Flüssigkeitsbereich auf und der erste Bremszylinder weist einen zweiten Flüssigkeitsbereich auf, wobei der erste Flüssigkeitsbereich und der zweite Flüssigkeitsbereich miteinander verbunden sind. Durch diese Anordnung ist es möglich die Baulänge der gesamten Anordnung zu reduzieren, da die Flüssigkeitsbereiche platzsparend angeordnet werden können und die Verbindung der Flüssigkeitsbereiche durch Winkel oder Umleitungen realisiert werden können.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Arbeitszylinder durch den Druckkolben in einen Ausstoßbereich und einen Spannbereich geteilt. Der Auslassbereich ist bevorzugt mit einem Blasenspeicher verbunden. Aus dem Blasenspeicher kann schnell Hyd raulikflüssigkeit beispielsweise mit einem Druck von 300 bar in den Ausstoßbereich eingeleitet werden, um hierdurch den Druckkolben und den mit dem Druckkolben verbundenen Wasserkolben zu bewegen und so das Wasser aus dem Wasserzylinder in das Waffenrohr zu befördern. Nach dem Abfeuern der Waffe kann die Hyd raulikflüssigkeit anschließend aus dem Auslassbereich in den Spannbereich gefördert und so die Druckwasserausstoßvorrichtungen wieder in den betriebsbereiten Zustand versetzt werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Oberfläche des ersten Bremskolbens kleiner als die Oberfläche des zweiten Bremskolbens. Durch das Kräftegleichgewicht erzeugen unterschiedlich große Flächen auf beiden Seiten der zweiten Kolbenstange unterschiedliche Drücke. Hierdurch kann die Abbremscharakteristik eingestellt werden.
Nachfolgend ist die erfindungsgemäße Druckwasserausstoßvorrichtung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Fig. 1 Querschnittszeichnung
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Druckwasserausstoßvorrichtung 10 im Querschnitt dargestellt. Die Druckwasserausstoßvorrichtung 10 weist einen Wasserzylinder 20, einen Arbeitszylinder 30 und einen Bremsbereich 40 auf. Der Wasserzylinder 20 und der Arbeitszylinder 30 sind durch eine erste Kolbenstange 50 verbunden, wobei die erste Kolbenstange 50 einen Wasserkolben 60 und einen Druckkolben 70 aufweist. Zum Ausstoß einer Waffe aus einem Waffenrohr wird Hydraulikflüssigkeit in den Einlassbereich 180 unter hohem Druck eingeführt. Hierdurch wird der Druckkolben 70 nach links bewegt und zieht den Wasserkolben 60 mit. Hierdurch wird das Wasser aus dem Wasserzylinder 20 in das Waffenrohr gedrückt. Um ein Anschlag des Wasserkolbens 60 an die Wand zu verhindern weist die Druckwasserausstoßvorrichtung 10 eine Bremsvorrichtung auf. Diese besteht aus einer zweiten Kolbenstange 80 mit einem ersten Bremskolben 90 und einem zweiten Bremskolben 100, wobei der zweite Bremskolben 100 in einem ersten Bremszylinder 130 angeordnet ist. Der erste Bremskolben 90 ist in einem Sackloch der ersten Kolbenstange 50 angeordnet. Hierdurch ergibt sich ein erster Gasbereich 110. Beim Ausstoß einer Waffe wie oben beschrieben wird zunächst der erste Gasbereich 110 verkleinert und bei ausreichend hohem Druck erfolgt eine Kraftübertragung auf den ersten Bremskolben 90. Hierdurch wird die zweite Kolbenstange 80 und damit der zweite Bremskolben 100 ebenfalls nach links bewegt und Hydraulikflüssigkeit aus dem zweiten Flüssigkeitsbereich 170 in den ersten Flüssigkeitsbereich 160 gedrückt. Dadurch wird der dritte Bremskolben 150 aufwärts bewegt, sodass der zweite Gasbereich 120 komprimiert wird. Flierdurch wird ein Abbremsen der ersten Kolbenstange 50 und des Wasserkolbens 60 erreicht bevor er die Wand anschlägt. Eine unerwünschte Geräuscherzeugung wird entsprechend vermieden. Wie dargestellt weist der Bremsbereich einen ersten Bremszylinder 130 und einen zweiten Bremszylinder 140 auf. Diese können gegebenenfalls räumlich voneinander getrennt angeordnet und mittels Leitungen verbunden werden. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit eines kleineren Bauraums durch optimierte Anordnung. Um die Druckwasserausstoßvorrichtung 10 anschließend wieder einsatzfähig zu machen, wird Hydraulikflüssigkeit in den Auslassbereich 190 gefördert und aus dem Einlassbereich 180 entfernt. Dieses kann beispielsweise mittels einer hier nicht gezeigten Pumpe erfolgen.
Bezugszeichen
10 Druckwasserausstoßvorrichtung
20 Wasserzylinder
30 Arbeitszylinder
40 Bremsbereich
50 erste Kolbenstange
60 Wasserkolben
70 Druckkolben
80 zweite Kolbenstange
90 erster Bremskolben
100 zweiter Bremskolben
110 erster Gasbereich
120 zweiter Gasbereich
130 erster Bremszylinder
140 zweiter Bremszylinder
150 dritter Bremskolben
160 erster Flüssigkeitsbereich
170 zweiter Flüssigkeitsbereich
180 Einlassbereich Auslassbereich
Oberfläche des ersten Bremskolbens Oberfläche des zweiten Bremskolbens

Claims

Patentansprüche
1. Druckwasserausstoßvorrichtung (10) für ein Waffenrohr, wobei die
Druckwasserausstoßvorrichtung (10) einen Wasserzylinder (20), einen Arbeitszylinder (30) und einen Bremsbereich (40) aufweist, wobei eine erste Kolbenstange (50) einen Wasserkolben (60) im Wasserzylinder (20) und einen Druckkolben (70) im Arbeitszylinder (30) verbindet, wobei eine zweite
Kolbenstange (80) einen ersten Bremskolben (90) im Arbeitszylinder (30) und einen zweiten Bremskolben (100) im Bremsbereich (40) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kolbenstange (50) ein Sackloch zur Aufnahme des ersten Bremskolbens (90) aufweist.
2. Druckwasserausstoßvorrichtung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bremskolben (90) das Sackloch der ersten Kolbenstange (50) gasdicht abschließt.
3. Druckwasserausstoßvorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bremskolben (90) und die erste Kolbenstange (50) einen ersten Gasbereich (110) umschließen.
4. Druckwasserausstoßvorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsbereich (40) einen zweiten Gasbereich (120) aufweist, wobei der zweite Gasbereich (120) bei einem Druckwasserausstoß geschlossen ist, wobei der zweite Gasbereich (120) während des Druckwasserausstoßes komprimiert wird.
5. Druckwasserausstoßvorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsbereich (40) einen ersten Bremszylinder (130) und einen zweiten Bremszylinder (140) aufweist, wobei der zweite Bremskolben (100) im ersten Bremszylinder (130) angeordnet ist, wobei der zweite Bremszylinder (140) einen dritten Bremskolben (150) aufweist.
6. Druckwasserausstoßvorrichtung (10) nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Gasbereich (120) im zweiten Bremszylinder (140) angeordnet ist, wobei der zweite Gasbereich (120) durch den zweiten Bremszylinder (140) und den dritten Bremskolben (150) gebildet wird, wobei der zweite Bremszylinder (140) einen ersten Flüssigkeitsbereich (160) aufweist, wobei der erste Bremszylinder (130) einen zweiten Flüssigkeitsbereich (170) aufweist, wobei der erste Flüssigkeitsbereich (160) und der zweite
Flüssigkeitsbereich (170) miteinander verbunden sind.
7. Druckwasserausstoßvorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitszylinder (30) durch den Druckkolben (70) in einen Einlassbereich (180) und einen Auslassbereich (190) geteilt wird.
8. Druckwasserausstoßvorrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassbereich (180) mit einem Blasenspeicher verbunden ist.
9. Druckwasserausstoßvorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des ersten Bremskolbens (200) kleiner ist als die Oberfläche des zweiten Bremskolbens (210).
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