NO170242B - PROCEDURE FOR STABILIZING A WEAPON WEAPON SYSTEM IN THE FIRE, AND THE WEAPON SYSTEM FOR THE RETURN - Google Patents
PROCEDURE FOR STABILIZING A WEAPON WEAPON SYSTEM IN THE FIRE, AND THE WEAPON SYSTEM FOR THE RETURN Download PDFInfo
- Publication number
- NO170242B NO170242B NO893739A NO893739A NO170242B NO 170242 B NO170242 B NO 170242B NO 893739 A NO893739 A NO 893739A NO 893739 A NO893739 A NO 893739A NO 170242 B NO170242 B NO 170242B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- recoil
- cannon
- path
- curved
- weapon system
- Prior art date
Links
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 title claims description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 11
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 27
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 26
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 13
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 13
- 230000000368 destabilizing effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 5
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000000979 retarding effect Effects 0.000 claims 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 22
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 13
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 8
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 8
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 8
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000003380 propellant Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for stabilisering av et våpensystem ved avfyring, hvilket våpensystem omfatter et ikke-rekylerende vognparti, et vuggeparti som er dreibart montert på vognpartiet, en rekylerende kanonanordning som har et tyngdepunkt og er bevegelig montert på vuggepartiet for ved rekyl å bevege seg langs en rekylbane, samt et rekylbremsesystem for bremsing av kanonanordningen ved rekyl. The present invention relates to a method for stabilizing a weapon system during firing, which weapon system comprises a non-recoiling carriage part, a cradle part which is rotatably mounted on the carriage part, a recoiling cannon device which has a center of gravity and is movably mounted on the cradle part in order to move upon recoil along a recoil path, as well as a recoil braking system for braking the cannon device during recoil.
Oppfinnelsen angår dessuten et våpensystem for avfyring, omfattende et vognparti som er fast i forhold til stillingen til våpensystemet, et vuggeparti for innstilling av høyderet-ningen til våpenet som bæres av vognpartiet, innbyrdes faste under avfyringen, en kanonanordning med et tyngdepunkt, en opprinnelig stilling før avfyring og en opprinnelig orientering før avfyring, midler for bevegelig opplagring av kanonanordningen i forhold til vuggepartiet, for bevegelse av kanonanordningen i en rekylbane, en rekylbremseanordning for retardasjon av kanonanordningen ved rekyl, og midler for å bringe kanonanordningen tilbake til den opprinnelige tilstand før avfyringen. The invention also relates to a weapon system for firing, comprising a carriage part which is fixed in relation to the position of the weapon system, a cradle part for setting the height direction of the weapon carried by the carriage part, mutually fixed during firing, a cannon device with a center of gravity, an initial position prior to firing and an initial orientation prior to firing, means for movable storage of the gun assembly relative to the cradle portion, for movement of the gun assembly in a recoil path, a recoil braking device for deceleration of the gun assembly upon recoil, and means for returning the gun assembly to its original state prior to firing .
Rekylsystemer som for tiden er i bruk for artilleri, og særlig for tilhengerartilleri, er rent rettlinjet. Med andre ord er bevegelsesaksen under rekylering koaksial med løpets akse. Retardasjon av de rekylerende deler oppnås ved hjelp av én eller flere hydropneumatiske sylindere, i hvilke arbeidsfluidet drives gjennom én eller flere åpninger. I disse systemer som for tiden benyttes søker momentet til retardasjonskraften å tippe våpenet bakover. Mot dette virker momentet til våpenets vekt om de bakre ender. Dersom det tippende moment overstiger momentet av den nedoverrettede vekt, vil våpenet momentant løftes om de bakre ender. Denne tilstand utgjør ustabilitet, og er uønsket på grunn av mulig skade på våpenet og stor våpenbevegelse som krever ny sikting. Recoil systems currently in use for artillery, and particularly for trailed artillery, are purely straight-line. In other words, the axis of movement during recoil is coaxial with the axis of the barrel. Retardation of the recoiling parts is achieved by means of one or more hydropneumatic cylinders, in which the working fluid is driven through one or more openings. In these systems that are currently used, the moment of the deceleration force seeks to tip the weapon backwards. The moment of the weapon's weight acts against this about the rear ends. If the tipping moment exceeds the moment of the downward weight, the weapon will momentarily be lifted about the rear ends. This condition constitutes instability, and is undesirable due to possible damage to the weapon and large weapon movement that requires re-aiming.
Et alternativt, ikke rettlinjet rekylsystem er beskrevet i US-PS 3.114.291. Som vist i dette patent, figur 1, benytter systemet armer og styringer. Det er to styrebaner 8 og 23 og to armer 6 og 7. Armene 6 og 7 forbinder en sleide 9 og styrebanen 8 med løpet 5. Armene 7 rager til en annen styrebane 12, som kan være buet, slik at under rekylering drives løpet til en bakre og øvre stilling. Løpet beveges slik at rekylkraften er rettet nedover i stedet for bare bakover. Patentet vedrører imidlertid ikke problemet med retardasjon av hastigheten oppover, slik at stabilitetsproblemet for lette våpen forblir uløst. An alternative, non-rectilinear recoil system is described in US-PS 3,114,291. As shown in this patent, figure 1, the system uses arms and controls. There are two guide tracks 8 and 23 and two arms 6 and 7. The arms 6 and 7 connect a slide 9 and the guide track 8 to the barrel 5. The arms 7 project to another guide track 12, which may be curved, so that during recoil the barrel is driven to a rear and upper position. The barrel is moved so that the recoil force is directed downwards instead of just backwards. However, the patent does not address the problem of upward velocity deceleration, so that the stability problem for light weapons remains unsolved.
DE-PS 7 5137 beskriver en buet rekylbane som bevirker kraft mellom et våpen og bakken. Banen kan utgjøre en sirkelbue, eller den kan være en kombinasjon av buer og rette linjer. DE-PS 7 5137 describes a curved recoil path that applies force between a weapon and the ground. The path can form a circular arc, or it can be a combination of arcs and straight lines.
US-PS 439.570 og 463.463 beskriver våpen som "forsvinner", etter avfyring, idet de dreier vertikalt slik at de føres ned bak en vegg. Denne bevegelse bevirkes av rekyl. Patentene løser heller ikke problemet med stabiliteten til lette våpen. US-PS 439,570 and 463,463 describe guns that "disappear", after firing, turning vertically so that they are lowered behind a wall. This movement is caused by recoil. The patents also do not solve the problem of the stability of light weapons.
Patentene beskriver våpenopplagringer som bare er egnet til bruk for tungt artilleri. The patents describe gun emplacements that are only suitable for use with heavy artillery.
Alt i alt finnes det ikke noe system som er rettet mot problemet med retardasjon av oppoverrettet hastighet eller som løser stabilitetsproblemet på en måte som kan anvendes for lette tilhengervåpen. Den foreliggende oppfinnelse er rettet mot løsningen av disse og andre problemer. All in all, there is no system that addresses the upward velocity retardation problem or solves the stability problem in a way that can be applied to light towed weapons. The present invention is aimed at solving these and other problems.
Det er derfor et primært formål med denne oppfinnelse å komme frem til en fremgangsmåte og et våpensystem som innebærer forbedret våpenstabilitet. It is therefore a primary purpose of this invention to arrive at a method and a weapon system which involves improved weapon stability.
Nærmere bestemt er formålet med oppfinnelsen å komme oppnå et midlertidig, stabiliserende moment i tidsrom med store rekylbelastninger som virker destabiliserende. More specifically, the purpose of the invention is to achieve a temporary, stabilizing moment during periods of large recoil loads which have a destabilizing effect.
De trekk som kjennetegner fremgangsmåten og våpensystemet i henhold til oppfinnelsen er definert i de etterfølgende patentkrav 1 og 8. The features that characterize the method and the weapon system according to the invention are defined in the following patent claims 1 and 8.
Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere, under henvisning til de vedføyde tegninger, på hvilke like henvisningstall er benyttet for de samme deler vist på forskjellige figurer. Figur 1 viser et oppriss av en lett tilhengerhaubits som omfatter en første utførelse av en stabiliserings-anordning som inngår i et våpensystem i henhold til oppfinnelsen. The invention will be explained in more detail below, with reference to the attached drawings, in which the same reference numbers are used for the same parts shown in different figures. Figure 1 shows an elevation of a light trailer howitzer which comprises a first embodiment of a stabilization device which forms part of a weapon system according to the invention.
Figur 2 er et delvist planriss av figur 1. Figure 2 is a partial plan view of Figure 1.
Figur 3 viser i perspektiv opplagringsmekanismen for Figure 3 shows in perspective the storage mechanism for
kanonen vist i figur 1. the cannon shown in Figure 1.
Figur 4 viser, med delene adskilt, et rullesett og en kambane på høyre side av opplagringsmekanismen vist i figur 3. Figur 5 viser i perspektiv et rullesett og en kambane på venstre side i opplagringsmekanismen vist i figur • 3. Figur 6 viser et tverrsnitt gjennom stabiliseringsanordningen, sett etter linjen 6-6 i figur 1. Figure 4 shows, with the parts separated, a roller set and a cam track on the right side of the storage mechanism shown in figure 3. Figure 5 shows in perspective a roller set and a cam track on the left side of the storage mechanism shown in figure • 3. Figure 6 shows a cross section through the stabilization device, seen according to line 6-6 in Figure 1.
Figur 7 er et planriss av figur 6. Figure 7 is a plan view of Figure 6.
Figur 8 er et delvist oppriss av en lett tilhengerhaubits og omfatter en annen utførelse av stabiliseringsanordningen. Figur 9 er et planriss av anordningen vist i figur 8. Figur 10 viser et tverrsnitt gjennom stabiliseringsanordningen vist i figur 8, sett etter linjen 10-10 i figur 8. Figur 11 viser et tverrsnitt gjennom opplagringsmekanismen Figure 8 is a partial elevation of a light trailer howitzer and includes another embodiment of the stabilization device. Figure 9 is a plan view of the device shown in Figure 8. Figure 10 shows a cross-section through the stabilization device shown in Figure 8, viewed along line 10-10 in Figure 8. Figure 11 shows a cross-section through the storage mechanism
for kanonen, etter linjen 11-11 i figur 10. for the cannon, following line 11-11 in figure 10.
Figur 12 er et diagram som viser banen til tyngdepunktet til Figure 12 is a diagram showing the path of the center of gravity to
de rekylerende deler. the recoiling parts.
Figur 13 er et diagram som viser kanonens reaksjonskrefter som funksjon av rekyllengden. Figur 14a og 14b er diagrammer som viser aksialkraft og normalkraft som funksjon av tiden.Figur 15aog 15b er diagrammer som viser rekylhastighetene hen-holdsvist aksialt langs løpet og normalt på løpet som funksjon av tiden. Figur 15c er et diagram som viser maksimal forskyvning normalt på løpet som funksjon av maksimal forskyvning aksialt langs løpet. Figur 16 er en skjematisk fremstilling av den generelle Figure 13 is a diagram showing the cannon's reaction forces as a function of the recoil length. Figures 14a and 14b are diagrams showing axial force and normal force as a function of time. Figures 15a and 15b are diagrams showing the recoil speeds respectively axially along the barrel and normal to the barrel as a function of time. Figure 15c is a diagram showing the maximum displacement normal to the race as a function of the maximum displacement axially along the race. Figure 16 is a schematic representation of the general
våpenkonstruksjon. weapon construction.
Figur 17 er en skjematisk fremstilling av de krefter som Figure 17 is a schematic representation of the forces which
virker på kanonenheten. works on the gun unit.
Figur 18 er en skjematisk fremstilling av de krefter som Figure 18 is a schematic representation of the forces which
virker på vognen og vuggeenheten. works on the pram and cradle unit.
Figur 19a - 19c er skjematiske tegninger av kanonen, og viser Figures 19a - 19c are schematic drawings of the cannon, and show
de krefter som virker på kanonen. the forces acting on the cannon.
Figur 20a og 20b er vektordiagrammer som viser de krefter som Figures 20a and 20b are vector diagrams showing the forces which
virker på kanonen. works on the cannon.
Figur 21 er et diagram som viser åpningsarealer for lang og Figure 21 is a diagram showing opening areas for long and
kort rekyl. short recoil.
Figur 22 er et diagram som viser momenter som funksjon av Figure 22 is a diagram showing moments as a function of
rekyltiden. the recoil time.
Figur 23 er et diagram som viser vertikal reaksjon på Figure 23 is a diagram showing vertical reaction to
ut sky tningsplattf ormen som funksjon av rekyllengde. out the firing plate form as a function of recoil length.
Figur 24 er et diagram som viser ladningens virkning på Figure 24 is a diagram showing the effect of the charge on
stabilitet (dvs. vertikal bakkekraft). stability (ie vertical ground force).
Figur 25 er et diagram som viser kanonhastigheter som Figure 25 is a diagram showing gun velocities which
funksjon av rekyllengde. function of recoil length.
Figur 26 er et diagram som viser kanonakselerasjoner som Figure 26 is a diagram showing cannon accelerations which
funksjon av rekyllengde. function of recoil length.
Figur 27 er et diagram som viser banevinkelen som funksjon Figure 27 is a diagram showing the trajectory angle as a function
av rekyllengde. of recoil length.
Figur 28 er et diagram som viser rekylhøyde som funksjon av Figure 28 is a diagram showing recoil height as a function of
rekyllengde. recoil length.
I henhold til den foreliggende oppfinnelse benyttes buet rekyl for å oppnå stabilitet for en lett tilhengerhaubits. Slik det skal beskrives mer detaljert i det følgende, arbeider buet rekyl på følgende måte: de rekylerende delerbeveger seg bakover og oppover under rekyl, i buede baner montert på rekylvuggen. According to the present invention, curved recoil is used to achieve stability for a light trailer howitzer. As will be described in more detail below, curved recoil works in the following way: the recoiling parts move backwards and upwards during recoil, in curved paths mounted on the recoil cradle.
Våpenstabilitet krever utligning av det destabiliserende moment (rekylmomentet) ved hjelp av et like stort og motsatt, stabiliserende moment. I konvensjonelle tilhengervåpen, f.eks. en M198 Haubits som veier 6.800 kp, dannes dette stabiliserende moment av tyngdekraften som påvirker våpenets masse. For den lette tilhengerhaubits er våpenvekten 4.080 kp, like over halvparten av eksisterende, storkalibrede våpen, og det tilgjengelige, stabiliserende moment er derfor vesentlig minsket sammenlignet med momentet for det konvensjonelle våpen. Weapon stability requires balancing the destabilizing moment (recoil moment) by means of an equal and opposite stabilizing moment. In conventional trailing arms, e.g. an M198 Howitzer weighing 6,800 kp, this stabilizing moment is formed by the force of gravity affecting the weapon's mass. For the light trailer howitzer, the weapon weight is 4,080 kp, just over half of existing large-caliber weapons, and the available stabilizing moment is therefore significantly reduced compared to the moment for the conventional weapon.
Med oppfinnelsen oppnås det at det dannes en vertikal tilleggskraft som bevirker et supplerende, stabiliserende moment, som motvirker det destabiliserende moment til rekylkraften. Denne vertikalkraft virker på de rekylerende deler og medfører en rekylbane som er både bakover og oppover. På grunn av formen til denne bane har vi kalt den buet, i motsetning til konvensjonell, rettlinjet rekyl-bevegelse. With the invention, it is achieved that a vertical additional force is formed which causes a supplementary, stabilizing moment, which counteracts the destabilizing moment of the recoil force. This vertical force acts on the recoiling parts and results in a recoil path that is both backwards and upwards. Because of the shape of this trajectory, we have called it curved, as opposed to conventional, rectilinear recoil motion.
Utnyttelsen av en vertikal, oppoverrettet kraft mot de rekylerende deler bevirker en like stor og motsatt, ned-overrettet reaksjonskraft på de ikke-rekylerende deler, i samsvar med Newtons tredje lov. Denne nedoverrettede reaksjon supplerer tyngdekraften og virker som et stabiliserende moment om de bakre ender, og muliggjør at rekylbelastningene kan være høyere uten at det medfører en ustabil tilstand. Den vertikale kraft på de rekylerende deler medfører en hastighet oppover, og denne hastighet må bringes tilbake til null ved slutten av rekylbevegelsen. Dette medfører en totrinns rekylsyklus, som er beskrevet for en lett, 155 mm tilhengerhaubits som omfatter en første utførelse av oppfinnelsen. The application of a vertical, upwardly directed force against the recoiling parts causes an equal and opposite, downwardly directed reaction force on the non-recoiling parts, in accordance with Newton's third law. This downward reaction supplements gravity and acts as a stabilizing moment about the rear ends, enabling recoil loads to be higher without causing an unstable condition. The vertical force on the recoiling parts causes an upward velocity, and this velocity must be brought back to zero at the end of the recoil movement. This entails a two-stage recoil cycle, which is described for a light, 155 mm trailer howitzer comprising a first embodiment of the invention.
Med henvisning til figur 1-7 er det vist en konvensjonell, lett, 15 5 mm tilhengerhaubits 10, som er modifisert slik at den omfatter en første utførelse av stabiliseringsanordningen i henhold til oppfinnelsen. Haubitsen 10 omfatter en konvensjonell, stasjonær vogn 12 som bæres av konvensjonelle hjul 14 og 16 på venstre og høyre side og konvensjonelle bakre støtter 18 og 20 på venstre og høyre side. En vugge 22 har en venstre og en høyre side, 24 og 26, som holdes sammen øverst av et tverrelement 27, og er modifisert i henhold til oppfinnelsen slik det skal beskrives mer detaljert i. det følgende, svingbart opplagret på vognen 12. Vuggen 22 kan svinges opp eller ned ved hjelp av en konvensjonell balanse-og hevemekanisme, som her er vist som et venstre og et høyre stempel 28 og 30. With reference to figures 1-7, a conventional, light, 15 5 mm trailer howitzer 10 is shown, which has been modified so that it includes a first embodiment of the stabilization device according to the invention. The howitzer 10 comprises a conventional, stationary carriage 12 which is carried by conventional wheels 14 and 16 on the left and right sides and conventional rear supports 18 and 20 on the left and right sides. A cradle 22 has a left and a right side, 24 and 26, which are held together at the top by a transverse element 27, and is modified according to the invention as will be described in more detail in the following, pivotably supported on the carriage 12. The cradle 22 can be swung up or down by means of a conventional balance and lift mechanism, shown here as a left and a right piston 28 and 30.
Som vist i figur 1 er en kanon 32 som har en løpsakse A montert i vuggen 22 for bevegelse frem og tilbake mellom en første, fremre og nedre stilling (heltrukne linjer) og en annen, bakre og øvre stilling (strekpunktlinjer). Det meste av rekylenergien absorberes, og kanonen bringes tilbake til batteriet ved hjelp av en konvensjonell rekylgjenvinnings-mekanisme, slik som den venstre og høyre rekylgjenvinnings-sylinder 34 og 36 som er svingbart montert mellom vuggen 22 og kanonen 32. As shown in Figure 1, a cannon 32 having a barrel axis A is mounted in the cradle 22 for movement back and forth between a first, forward and lower position (solid lines) and a second, rear and upper position (dashed lines). Most of the recoil energy is absorbed and the gun is returned to battery by a conventional recoil recovery mechanism, such as the left and right recoil recovery cylinders 34 and 36 pivotally mounted between the cradle 22 and the gun 32.
Opplagringsmekanismen for kanonen 32 omfatter et fremre åk 38 som befinner seg foran løpets tyngdepunkt og et bakre åk 40 som befinner seg bak løpets tyngdepunkt. Åkene 38 og 40 omfatter sylindriske, midtre kraver 42 og 44, for å bære og omgi kanonen 32, samt fremre venstre og høyre ører 46a og 46b og bakre venstre og høyre ører 48a og 48b, i form av avsmalnende konstruksjoner som rager ut fra hver side av de midtre kraver 42 og 44. Hver krave omfatter en kile 50 for å hindre dreining mellom åket og kanonløpet, samt en dekkplate 50 utenpå kilen 50. Fremre, doble sett av ruller 54a og 54b på venstre og høyre side er montert på de fremre venstre og høyre ører 46a og 46b, og bakre, doble sett av ruller 56a og 56b på venstre og høyre side er montert på de bakre venstre og høyre ører 48a og 48b, via akseltapper 62. De venstre, doble ruller 54a og 5 6a er fortrinnsvis flate, dvs. at de har rektangulært tverrsnitt, mens de høyre, doble ruller 54b og 56b er trapesformet, dvs. at de har trapesformet tverrsnitt. The storage mechanism for the cannon 32 comprises a front yoke 38 which is located in front of the center of gravity of the barrel and a rear yoke 40 which is located behind the center of gravity of the barrel. The yokes 38 and 40 comprise cylindrical, central collars 42 and 44, for carrying and surrounding the cannon 32, as well as front left and right lugs 46a and 46b and rear left and right lugs 48a and 48b, in the form of tapered structures projecting from each side of the middle collars 42 and 44. Each collar includes a wedge 50 to prevent rotation between the yoke and the barrel, as well as a cover plate 50 outside the wedge 50. Front, double sets of rollers 54a and 54b on the left and right sides are mounted on the front left and right lugs 46a and 46b, and rear left and right side double sets of rollers 56a and 56b are mounted on rear left and right lugs 48a and 48b, via axle studs 62. Left double rollers 54a and 56a are preferably flat, i.e. they have a rectangular cross-section, while the right double rollers 54b and 56b are trapezoidal, i.e. they have a trapezoidal cross-section.
Den venstre og høyre siden, 24 og 26 av vuggen 22 er utstyrt med fremre venstre og høyre, parallelle kambaner 64a og 64b, for bevegelig anlegg av fremre, venstre og høyre rullesett 54a og 54b, og bakre, venstre og høyre, parallelle kambaner 66a og 66b for bevegelig anlegg av bakre rullesett 56a og 56b. De fremre og bakre venstre kambaner 64a og 66a har rektangulære tverrsnitt, mens de fremre og bakre høyre kambaner 66a og 66b har tverrsnitt som er rektangulære med et avtrappet parti på utsiden, for bedre å kunne oppta sideveis skyvekrefter. Den nøyaktige beliggenhet til åkene 38 og 40 og de tilhørende rullesett 54a og 54b og 56a og 56b bestemmes av hva som er hensiktsmessig med hensyn til hele våpenutform-ningen. Beliggenhetene vil påvirke fordelingen av kraft mellom det fremre og bakre rullesett. The left and right sides, 24 and 26 of the cradle 22 are provided with front left and right parallel cams 64a and 64b, for movable installation of front, left and right roller sets 54a and 54b, and rear, left and right parallel cams 66a and 66b for movable installation of rear roller sets 56a and 56b. The front and rear left cams 64a and 66a have rectangular cross-sections, while the front and rear right cams 66a and 66b have cross-sections that are rectangular with a stepped portion on the outside, to better absorb lateral thrust forces. The exact location of the yokes 38 and 40 and the associated roller sets 54a and 54b and 56a and 56b is determined by what is appropriate with respect to the overall weapon design. The locations will affect the distribution of power between the front and rear roller sets.
Som vist i figur 1 og 3 har kambanene 64a, 64b, 66a og 66b identiske utformninger, og består av et første buet område og et annet rett område. As shown in Figures 1 and 3, the cams 64a, 64b, 66a and 66b have identical designs, and consist of a first curved area and a second straight area.
Det meste av energien til de rekylerende deler i retning aksialt langs løpet, dvs. langs løpsaksen A, absorberes i løpet av det første trinn av rekylsyklusen. Under denne periode oppnås stabilitet for våpenet ved å akselerere de rekylerende deler (dvs. kanonen 32 og dens opplagrings-mekanisme) i en retning vinkelrett på løpsaksen A. Normalkraften dannes av virkningen til rullesettene 54a og 54b og 56a og 56b som er festet til de rekylerende deler, mot de buede kambaner 64a og 64b og 66a og 66b, som er deler av den ikke-rekylerende vuggen 22. Most of the energy of the recoiling parts in the direction axially along the barrel, i.e. along the barrel axis A, is absorbed during the first stage of the recoil cycle. During this period, stability of the weapon is achieved by accelerating the recoiling parts (i.e. the gun 32 and its storage mechanism) in a direction perpendicular to the barrel axis A. The normal force is generated by the action of the roller sets 54a and 54b and 56a and 56b attached to the recoiling parts, against the curved cams 64a and 64b and 66a and 66b, which are parts of the non-recoiling cradle 22.
Det hydropneumatiske rekylsystem (dvs. rekylsylindrene 34 og 36) avbremser de rekylerende deler langs løpsaksen A. Når rekylhastigheten er minsket til passende nivå av rekylsys-ternet, har de rekylerende deler både en liten aksial og en liten normalhastighet. På dette tidspunkt (trinn II), er den høye, opprinnelige rekylkraften minsket, og samtidig er kraften normalt på løpet fjernet av de utrettende kambaner 64a, 64b, 66a og 66b. Gravitasjonskrefter og en liten komponent fra rekylgjenvinningssylindrene 34 og 36, samt et eventuelt, lite bidrag fra kambanene 64a, 64b, 66a og 66b, bremser de rekylerende deler slik at disse stanser i retning normalt på løpsretningen ved slutten av rekylbevegelsen, slik som vist i figur 13. The hydropneumatic recoil system (i.e. the recoil cylinders 34 and 36) decelerates the recoiling parts along the running axis A. When the recoil speed is reduced to the appropriate level by the recoil system, the recoiling parts have both a small axial and a small normal velocity. At this point (stage II), the high initial recoil force has been reduced and at the same time the force normal to the barrel is removed by the exhausting cams 64a, 64b, 66a and 66b. Gravitational forces and a small component from the recoil recovery cylinders 34 and 36, as well as an eventual small contribution from the cams 64a, 64b, 66a and 66b, slow the recoiling parts so that they stop in a direction normal to the direction of travel at the end of the recoil movement, as shown in figure 13.
Nærmere bestemt, slik som vist i figur 12, bevirker samvirke mellom kamfølgerne (dvs. rullesettene 54a, 54b, 56a og 56b) og de buede kambaner (64a, 64b, 66a og 66b) at tyngdepunktet til de rekylerende deler følger en lignende, buet bane. Det dannes en sentrifugalkraft med størrelsen More specifically, as shown in Figure 12, cooperation between the cam followers (ie, the roller sets 54a, 54b, 56a and 56b) and the curved cams (64a, 64b, 66a and 66b) causes the center of gravity of the recoiling parts to follow a similar, curved lane. A centrifugal force is formed with the size
og med retning langs den lokale radiusvektor. vj_nst er den momentane hastighet til tyngdepunktet til de rekylerende deler. Rinst er ^en tilsvarende krumningsradius til kambanen i kontaktpunktet mellom rullesettene 54a, 54b, 56a og 56b og kambanene 64a, 64b, 66a og 66b. and with direction along the local radius vector. vj_nst is the instantaneous velocity of the center of gravity of the recoiling parts. Rinst is a corresponding radius of curvature of the cam at the point of contact between the roller sets 54a, 54b, 56a and 56b and the cams 64a, 64b, 66a and 66b.
Ved avfyring vil den særskilte kombinasjon av prosjektil og drivladning frembringe en rekylimpuls som kan forutsies og bestemmes ved forsøk, eller ved hjelp av tabeller. Dette vil bevirke at de rekylerende deler av våpenet beveges bakover med en bestemt hastighet, som likeledes kan bestemmes ved forsøk eller av tabeller. Rekylsystemet bevirker at denne hastighet minskes på en kontrollert måte ved at det utøves en retardasjonskraft, som bestemmes ved valg av den åpnings-dimensjon som rekyl-arbeidsfluidet drives gjennom. Retarda-sjonskraf ten kan bestemmes enten ved forsøk med sylinderen eller ved hjelp av tabeller. På denne måte er kraften som utøves av rekylsystemet kjent og kan forutsies på ethvert punkt i rekylbevegelsen. Dessuten er den gjenværende hastighet til de rekylerende deler også kjent og kan forutsies. Tippemomentet er således kjent og kan forutsies i alle punkter av rekylbevegelsen. When fired, the special combination of projectile and propellant charge will produce a recoil impulse that can be predicted and determined by experiment, or with the help of tables. This will cause the recoiling parts of the weapon to move backwards at a specific speed, which can also be determined by experiment or from tables. The recoil system causes this speed to be reduced in a controlled manner by exerting a deceleration force, which is determined by choosing the opening dimension through which the recoil working fluid is driven. The deceleration force can be determined either by experiment with the cylinder or by using tables. In this way, the force exerted by the recoil system is known and can be predicted at any point in the recoil movement. Moreover, the residual velocity of the recoiling parts is also known and can be predicted. The tipping moment is thus known and can be predicted at all points of the recoil movement.
Forskjellen mellom det tippende og det stabiliserende moment gir det minste stabiliserende tilleggsmoment som kreves for å holde våpenet i kontakt med bakken. Dette tilleggsmoment (pluss en eventuell sikkerhetsfaktor) dannes av sentrifugalkraften som oppstår på grunn av samvirke mellom kamfølgerne og kambanen. Etter som den nødvendige, momentane sentrifugalkraft, sammen med massen til de rekylerende deler og deres momentane hastighet nå er kjent, kan den tilhørende verdi for krumningsradien bestemmes. Det vil si at The difference between the tipping and stabilizing moment gives the minimum additional stabilizing moment required to keep the weapon in contact with the ground. This additional torque (plus a possible safety factor) is formed by the centrifugal force that occurs due to the interaction between the cam followers and the cam. As the required instantaneous centrifugal force, together with the mass of the recoiling parts and their instantaneous velocity is now known, the associated value for the radius of curvature can be determined. I.e
På denne måte kan y-koordinatene til hver av kambanene 64, 66, 68 og 7 0 bestemmes for alle tilsvarende verdier av x-koordinater (aksialt langs løpet). In this way, the y-coordinates of each of the cams 64, 66, 68 and 70 can be determined for all corresponding values of x-coordinates (axially along the course).
I alle punkter av rekylbanen vil de rekylerende deler ha en hastighetskomponent både i y-retningen (normalt på løpsaksen A) og i x-retningen (langs løpsaksen A). Begge disse hastigheter må minskes til null ved slutten av rekylbanen. I et eller annet punkt på rekylbanen er sentrifugalkraften minsket til 0 ved at krumningsradien er uendelig (dvs. at hver av kambanene 64, 66, 68 og 70 blir en rett linje). Følgelig avslutter her de rekylerende deler sin akselerasjon oppover. Rekylsystemet fortsetter å utøve en liten retardasjonskraft, for til slutt å bringe de rekylerende deler til stillstand både i x- og y-aksene. At all points of the recoil path, the recoiling parts will have a velocity component both in the y-direction (normally on the running axis A) and in the x-direction (along the running axis A). Both of these speeds must be reduced to zero at the end of the recoil path. At some point on the recoil path, the centrifugal force is reduced to 0 by the radius of curvature being infinite (ie each of the cams 64, 66, 68 and 70 becomes a straight line). Consequently, the recoiling parts end their upward acceleration here. The recoil system continues to exert a small deceleration force, eventually bringing the recoiling parts to a standstill in both the x and y axes.
Den siste retardasjonskraft bevirker et lite destabiliserende moment, men størrelsen av dette er slik at det kan overvinnes av det stabiliserende moment til den statiske vekt av hele våpenet. Den buede rekylbevegelsen gir haubitsen 10 en tilsynelatende vekt som er større enn den statiske vekt til våpenet under perioden med store rekylkrefter. Den buede kambanen er utformet for å sikre at det stabiliserende moment til den tilsynelatende vekt til våpenet er tilstrekkelig til å overvinne det tippende moment til de retarderende rekyl-kref ter, og opprettholder bakkekontakt. Under den siste del av rekylbevegelsen, når den buede rekylkraft er avbrutt, avtar den tilsynelatende vekt til haubitsen 10, men det opprettholdes fremdeles bakkekontakt. The final deceleration force causes a small destabilizing moment, but the magnitude of this is such that it can be overcome by the stabilizing moment of the static weight of the entire weapon. The curved recoil movement gives the howitzer 10 an apparent weight greater than the static weight of the weapon during the period of high recoil forces. The curved cam is designed to ensure that the stabilizing moment of the apparent weight of the weapon is sufficient to overcome the tipping moment of the decelerating recoil forces, and maintains ground contact. During the last part of the recoil movement, when the curved recoil force is interrupted, the apparent weight of the howitzer 10 decreases, but ground contact is still maintained.
En alternativ og like brukbar løsning med hensyn til stabilitet er, som vist i figur 8-11, at stillingene til kambanene og kamfølgerne byttes om. Med henvisning til figur 8-11 er det således vist en lett, 155 mm tilhengerhaubits 10', som omfatter en annen utførelse av stabiliseringsanordningen i henhold til oppfinnelsen. Haubitsen 10' omfatter også en vogn 12, hjul 14 og 16 og bakre støtter 18 og 20. En vugge 22' har en venstre og høyre side 24' og 26', og er modifisert i henhold til en annen utførelse av oppfinnelsen, slik det skal beskrives mer detaljert i det følgende, og den er svingelagret på vognen 12. Vuggen 22' svinges opp og ned av et venstre og et høyre stempel, 28 og 30. An alternative and equally usable solution with regard to stability is, as shown in figure 8-11, that the positions of the cams and cam followers are changed. With reference to Figures 8-11, a light, 155 mm trailer howitzer 10' is thus shown, which comprises another embodiment of the stabilization device according to the invention. The howitzer 10' also includes a carriage 12, wheels 14 and 16 and rear supports 18 and 20. A cradle 22' has a left and right side 24' and 26', and is modified according to another embodiment of the invention, as will be described in more detail below, and it is pivoted on the carriage 12. The cradle 22' is swung up and down by a left and a right piston, 28 and 30.
Som vist i figur 8 er kanonen 32 montert i vuggen 22' for bevegelse frem og tilbake mellom en første, fremre og nedre stilling (heltrukne linjer) og en annen, bakre og øvre stilling (strekpunktlinjer). Opplagringsmekanismen for kanonen 32 i henhold til den annen utførelse av oppfinnelsen er den motsatte av opplagringsmekanismen for kanonen 32 i henhold til den første utførelse av oppfinnelsen, ved at kambanene befinner seg på kanonen 32, mens kamfølgerne befinner seg på vuggen 22'. Nærmere bestemt omfatter opplagringsmekanismen for kanonen 32 fremre, venstre og høyre kambaner 64a' og 64b<1> og bakre, venstre og høyre kambaner 66a' og 66b', som er sveiset eller boltet eller på annen måte festet til holdekraver 72 montert på kanonen 32. Den venstre og høyre side, 24' og 26' til vuggen 22' er utstyrt med fremre, venstre og høyre rullesett 54a' og 54b' med doble ruller og bakre, venstre og høyre, doble rullesett 56a' og 5 6b', for bevegelig anlegg mot fremre, venstre og høyre kambaner 64a<1> og 64b' og bakre, venstre og høyre kambaner 66a' og 66b'. Hvert av rullesettene 54a', 54b<1>, 56a<1> og 56b' består av fire ruller, et øvre, dobbelt rullesett og et nedre, dobbelt rullesett, som befinner seg i et sirkelformet hus 74. Anbringelsen av rullesettene i et sirkelformet hus er viktig, fordi huset danner en svingarmkonstruksjon og gir den nødvendige styrke til at rullesysternet (kamfølger) virker. De sirkelformede hus 74 muliggjør at rullene kan stå vinkelrett på den resulterende tangent til de to rullene i forhold til kambanen, etter hvert som kambanen krummer seg og inntar vinkler oppover eller nedover. As shown in figure 8, the cannon 32 is mounted in the cradle 22' for movement back and forth between a first, forward and lower position (solid lines) and a second, rear and upper position (dashed lines). The storage mechanism for the cannon 32 according to the second embodiment of the invention is the opposite of the storage mechanism for the cannon 32 according to the first embodiment of the invention, in that the cams are located on the cannon 32, while the cam followers are located on the cradle 22'. Specifically, the storage mechanism for the cannon 32 includes front, left and right cams 64a' and 64b<1> and rear, left and right cams 66a' and 66b', which are welded or bolted or otherwise attached to retaining collars 72 mounted on the cannon 32 .The left and right sides, 24' and 26' of the cradle 22' are equipped with front, left and right roller sets 54a' and 54b' with double rollers and rear, left and right, double roller sets 56a' and 56b', for movable plant against front, left and right cams 64a<1> and 64b' and rear, left and right cams 66a' and 66b'. Each of the roller sets 54a', 54b<1>, 56a<1> and 56b' consists of four rollers, an upper double roller set and a lower double roller set, located in a circular housing 74. The arrangement of the roller sets in a circular housing is important, because the housing forms a swing arm structure and provides the necessary strength for the roller system (cam follower) to work. The circular housings 74 enable the rollers to be perpendicular to the resulting tangent of the two rollers to the cam as the cam curves and angles upwards or downwards.
Valg av utformning i henhold til enten den første utførelse eller den annen utførelse av oppfinnelsen påvirker ikke virkemåten til stabiliseringsanordningen, og avgjøres av den totale våpenutformning. I en annen alternativ utformning kan kambanen i enten den første eller annen utførelse være buet i motsatt retning i det annet rekyltrinn, dvs. mot løpsaksen A, for å oppnå større retardasjon langs y-aksen (retning normalt på løpet). Bruken av denne alternative konstruksjon begrenses av kravet til å holde bakkekontakt i det annet trinn av Choice of design according to either the first embodiment or the second embodiment of the invention does not affect the operation of the stabilization device, and is determined by the overall weapon design. In another alternative design, the cam in either the first or second design can be curved in the opposite direction in the second recoil stage, i.e. towards the barrel axis A, in order to achieve greater deceleration along the y-axis (direction normal to the barrel). The use of this alternative construction is limited by the requirement to maintain ground contact in the second stage of
rekylbevegelsen. the recoil movement.
I en ytterligere, alternativ utformning kan kambanen i enten den første eller den annen utførelse være buet i samme retning i det annet rekyltrinn. I dette tilfellet har buen i det annet trinn mindre dybde enn i det første trinn. In a further, alternative design, the comb in either the first or the second design can be curved in the same direction in the second recoil stage. In this case, the arc in the second stage has less depth than in the first stage.
Forenklede kurver for kraft aksialt og normalt på løpet som funksjon av tid for den første utførelse av stabiliseringsanordningen i henhold til oppfinnelsen er vist i figur 14a og 14b. Overlagring av disse to kraft-tid-kurver gir en netto kraftvektor og en resulterende akselerasjon. Integrasjon fører til et hastighet-tid-forløp, som kan dekomponeres i en vertikal og en horisontal komponent. Fortsatt integrasjon frembringer den horisontale og vertikale forskyvning av de rekylerende delenes tyngdepunkt. I forenklet form er hastighet og tid vist i figur 15a og 15b og forskyvninger vist i figur 15c. I den utformning av oppfinnelsen som representeres av figur 15a og 15b utgjør trinn I 60 % av rekyllengden og 40 % av rekyltiden, mens trinn II utgjør 40 % av rekyllengden og 60 % av rekyltiden. Simplified curves for force axially and normal to the barrel as a function of time for the first embodiment of the stabilization device according to the invention are shown in figures 14a and 14b. Superposition of these two force-time curves gives a net force vector and a resultant acceleration. Integration leads to a velocity-time course, which can be decomposed into a vertical and a horizontal component. Continued integration produces the horizontal and vertical displacement of the center of gravity of the recoiling parts. In simplified form, speed and time are shown in figures 15a and 15b and displacements are shown in figure 15c. In the design of the invention represented by figures 15a and 15b, stage I constitutes 60% of the recoil length and 40% of the recoil time, while stage II constitutes 40% of the recoil length and 60% of the recoil time.
Den ovenstående beskrivelse av det buede system og den følgende dynamiske analyse (stabilitet) understøtter direkte beliggenheten av kambanen på vuggen slik som beskrevet i forbindelse med den første utførelse vist i figur 1-7 og stabiliteten som oppnås med denne. The above description of the curved system and the following dynamic analysis (stability) directly support the location of the cambane on the cradle as described in connection with the first embodiment shown in figure 1-7 and the stability achieved with this.
Den ovenstående forklaring av stabilitet og rekylsystemet samt utviklingen av de bestemmende ligninger og den dynamiske analyse er alt basert på modelldannelse av våpensystemet som to plane, stive legemer, ett rekylerende og det annet fast. Det rekylerende legeme (masse) blir i det følgende kalt vognen. Vognen er dannet av to masser eller vekter, en som heves (WE) og en som står fast (WF). Dette er for å muliggjøre bevegelsen av vognens tyngdepunkt i tilknytning til heving og senking av våpenet. The above explanation of stability and the recoil system as well as the development of the determining equations and the dynamic analysis are all based on modeling the weapon system as two planar, rigid bodies, one recoiling and the other fixed. The recoiling body (mass) is hereafter called the carriage. The cart is formed by two masses or weights, one that is raised (WE) and one that is stationary (WF). This is to enable the carriage's center of gravity to move in connection with raising and lowering the weapon.
Den generelle våpenutformning er skjematisk vist i figur 16. Det er to koordinatsystemer tilknyttet kanonmodellen. Det første er et bakkefast koordinatsystem (X-Y) sentrert ved enden av den bakre støtte på bakkenivå. Det annet er et koordinatsystem (U-Z) som roterer med våpenløpet når kanonen heves og som er sentrert på stedet for den rekylerende masse i batteriet. Denne referanserammen rekylerer ikke med kanonen. Rekylbevegelsen av kanonen (tyngdepunktet) måles av U-Z-koordinatsystemet, og den horisontale og vertikale bevegelse er henholdsvis U og Z. Koordinatretningene U og Z og bevegelsene U og Z må ikke blandes sammen. På lignende måte kan stillingen (X,Y) til kanonens tyngdepunkt finnes i forhold til X-Y-koordinatsystemet. The general weapon design is schematically shown in Figure 16. There are two coordinate systems associated with the cannon model. The first is a ground-fixed coordinate system (X-Y) centered at the end of the rear support at ground level. The second is a coordinate system (U-Z) that rotates with the gun barrel when the gun is raised and is centered on the location of the recoiling mass in the battery. This frame of reference does not recoil with the cannon. The recoil movement of the cannon (the center of gravity) is measured by the U-Z coordinate system, and the horizontal and vertical movements are U and Z, respectively. The coordinate directions U and Z and movements U and Z must not be confused. Similarly, the position (X,Y) of the cannon's center of gravity can be found relative to the X-Y coordinate system.
De to stive legemer er vist hver for seg i figur 17 og 18, for å forenkle illustrasjonen av de krefter som virker mellom disse to legemer og for å forklare deres like og motsatte virkning. Kanonen utsettes for krefter fra vognen, parallelt med løpet, primært fra rekylmekanismen, og normalt på løpet fra bærepunktene til vuggen. I det tilfelle som er vist i figur 1-7 dannes understøttelsen av ruller 54a og 54b og 56a og 56b som befinner seg i kambaner 64a og 64b og 66a og 66b både forover og bakover. Kraften fra rekylmekanismen kalles her trekking, og er summen av både rekylkraften (sylinderen) og gjenvinningskraften. For å forenkle analysen og forkla-ringen er alle kreftene mellom vognen og kanonen dekomponert i to kraftkomponenter, Fu parallelt med løpet og Fz normalt på løpet. Fu og Fz er reaksjonskrefter som bærer kanonen. The two rigid bodies are shown separately in figures 17 and 18, to simplify the illustration of the forces acting between these two bodies and to explain their equal and opposite effects. The cannon is subjected to forces from the carriage, parallel to the barrel, primarily from the recoil mechanism, and normally on the barrel from the bearing points to the cradle. In the case shown in Figures 1-7, the support is formed by rollers 54a and 54b and 56a and 56b which are located in cams 64a and 64b and 66a and 66b both forwards and backwards. The force from the recoil mechanism is called pulling here, and is the sum of both the recoil force (cylinder) and the recovery force. To simplify the analysis and explanation, all the forces between the carriage and the cannon are decomposed into two force components, Fu parallel to the barrel and Fz normal to the barrel. Fu and Fz are reaction forces that carry the cannon.
Fx og Fy er ekvivalente med Fu og Fz, men er basert på det bakkefaste X-Y-koordinatsystem. Fx and Fy are equivalent to Fu and Fz, but are based on the ground-fixed X-Y coordinate system.
Når høydeinnstillingen er null er Fx = Fu og Fy = Fz. When the height setting is zero, Fx = Fu and Fy = Fz.
Kriteriet for stabilitet kan avledes fra en betraktning av figur 18. Stabilitet er den tilstand der vognen ikke svinger om de bakre ender. Denne tilstand tilfredsstilles dersom den vertikale reaksjon på skyteplattformen (R2Y) holdes positiv. R2Y vil holde seg positiv og våpenet stabilt dersom det stabiliserende moment Mst er større enn det tippende moment Mov. Når høydeinnstillingen er null, er det tippende moment lik den horisontale kraft Fx ganger momentarmen: The criterion for stability can be derived from a consideration of figure 18. Stability is the condition where the carriage does not swing about the rear ends. This condition is satisfied if the vertical reaction on the firing platform (R2Y) is kept positive. R2Y will remain positive and the weapon stable if the stabilizing moment Mst is greater than the tipping moment Mov. When the height setting is zero, the tipping moment is equal to the horizontal force Fx times the moment arm:
Det stabiliserende moment er den vertikale kraft Fz og de faste vekter WF og WE ganger de respektive momentarmer: MSt = FZ(A <+> B <+> U) + WF(A + AF) + WE(A + AE) Lign. 2 The stabilizing moment is the vertical force Fz and the fixed weights WF and WE times the respective moment arms: MSt = FZ(A <+> B <+> U) + WF(A + AF) + WE(A + AE) Eq. 2
For stabilitet er For stability is
Graden av stabilitet kan finnes ved å definere det over-skytende stabilitetsmoment Mex som det vil si The degree of stability can be found by defining the overshooting stability moment Mex that is
Jo større Mex og R2Y er, desto mer stabilt er våpensystemet. The larger the Mex and R2Y, the more stable the weapon system.
For et konvensjonelt rekylsystem er Fu lik trekket (RP), og kraften Fz bærer den andel (WRZ) av den rekylerende vekt WR som virker vinkelrett på løpet og vuggen. Ved null høydeinn-stilling er Fz lik hele den rekylerende vekt, dvs. For a conventional recoil system, Fu equals the pull (RP), and the force Fz carries the proportion (WRZ) of the recoiling weight WR acting perpendicular to the barrel and cradle. At zero height setting, Fz is equal to the entire recoiling weight, i.e.
Fz = WRZ = WR. Fz = WRZ = WR.
Fordi summen av WF, WE og WR er begrenset til 4080 kp, er det stabiliserende moment i høy grad minsket. Because the sum of WF, WE and WR is limited to 4080 kp, the stabilizing torque is greatly reduced.
Buet rekyl øker det stabiliserende moment ved å øke Fz. Med buet rekyl bærer ikke Fz bare vekten av kanonen, men virker også til å akselerere kanonen oppover (vinkelrett på løpet) når det trengs øket stabilitet. Akselerasjon av løpet oppover (retning Z) øker Fz på grunn av treghetskraften som er knyttet til denne akselerasjon: Curved recoil increases the stabilizing torque by increasing Fz. With curved recoil, the Fz not only carries the weight of the gun, but also acts to accelerate the gun upwards (perpendicular to the barrel) when increased stability is needed. Acceleration of the stroke upwards (direction Z) increases Fz due to the inertial force associated with this acceleration:
Anvendelsen av denne økede Fz og den resulterende akselerasjon av kanonen i z-retningen gir kanonen en forskyvning (z) og hastighet (Vz) i z-retningen. I et eller annet punkt i den siste del av bevegelsen må denne hastighet (Vz) bringes tilbake til null. For å oppnå dette må Fz minskes tilstrekkelig til å endre fortegn for Az, for å trekke kanonen nedover. Dersom Fz minskes i det siste parti av rekylbevegelsen i nødvendig grad, må også det tippende moment minskes for å hindre ustabilitet under denne del av rekylen. Dette medfører to forskjellige trinn ved buet rekyl: trinn én, definert som den del av rekylen der akselerasjonen Az normalt på løpet er positiv (oppover), kjennetegnet ved en stor kraft Fu aksialt langs løpet (stort trekk) og en kommensurabel kraft Fz normalt på løpet for stabilitet, og trinn to, definert som den del av rekylen der akselerasjonen Az normalt på løpet er negativ (nedover), kjennetegnet ved en minsket eller til og med negativ kraft Fz normalt på løpet og en nødvendigvis meget minsket kraft Fu aksialt langs løpet (lite trekk). The application of this increased Fz and the resulting acceleration of the cannon in the z direction gives the cannon a displacement (z) and velocity (Vz) in the z direction. At some point in the last part of the movement, this velocity (Vz) must be brought back to zero. To achieve this, Fz must be decreased sufficiently to change the sign of Az, to pull the cannon down. If Fz is reduced in the last part of the recoil movement to the necessary extent, the tipping moment must also be reduced to prevent instability during this part of the recoil. This results in two different stages of curved recoil: stage one, defined as the part of the recoil where the acceleration Az normal to the barrel is positive (upwards), characterized by a large force Fu axially along the barrel (large pull) and a commensurable force Fz normally on the barrel for stability, and stage two, defined as the part of the recoil where the acceleration Az normal to the barrel is negative (downward), characterized by a reduced or even negative force Fz normal to the barrel and a necessarily greatly reduced force Fu axially along the barrel (small move).
I overgangen fra trinn én til trinn to er rekylkraften meget redusert, slik at i trinn to utgjøres trekket primært av gj envinningskraften. In the transition from stage one to stage two, the recoil force is greatly reduced, so that in stage two the pull is primarily made up of the recovery force.
I den dynamiske analyse er det som modell for våpensystemet benyttet to plane, stive legemer, ett rekylerende og det annet fast. Begge de stive legemer er opprinnelig i stillstand. På tiden lik null oppstår de tidsvariable krefter fra avfyringsimpulsen. Dette akselererer kanonen i negativ U-retning mens den påvirkes av retarderende krefter fra rekylmekanismen brukt som modell. Hvilken som helst av mange avfyringsimpuls-innretninger kan anvendes for våpenet, omfattende (men ikke begrenset til) typene M203 PIMP, M203 nominell og M119, som alle er tilpasset kanonløpet med indeks 0,7 munningsbrems og M483-prosjektil. Rekylkraften virker til å hindre at kanonen får fri rekylhastighet, og fortsetter med å bevirke at den rekylerende masse bringes tilbake til In the dynamic analysis, two planar, rigid bodies, one recoiling and the other fixed, have been used as a model for the weapon system. Both rigid bodies are initially at rest. At time zero, the time-varying forces arise from the firing impulse. This accelerates the cannon in the negative U direction while it is affected by decelerating forces from the recoil mechanism used as a model. Any of many firing impulse devices may be used for the weapon, including (but not limited to) the M203 PIMP, M203 Nominal, and M119 types, all of which are adapted to the 0.7 index muzzle brake barrel and M483 projectile. The recoil force acts to prevent the gun from gaining free recoil velocity, and continues to cause the recoiling mass to be brought back to
stillstand. standstill.
Kanonen er sperret i vuggen slik at den følger en definert, buet kambane. Banen er buet oppover, hvilket tvinger kanonen til å beveges og akselereres normalt på løpets senterlinje når den rekylerer aksialt. Denne akselerasjon danner den kraft som bidrar til stabiliteten under trinn én av rekylen. Størrelsene til Fu og F2 i alle tidstrinn finnes ved å løse de differensialligninger for bevegelse som er oppsatt i det følgende, for de rekylerende masser. Etter at de dynamiske krefter er funnet, bestemmes avfyringsbelastningen på alle hovedkomponentene statisk i hvert tidstrinn ved bruk av den kjente geometri for systemet. The gun is locked in the cradle so that it follows a defined, curved cam path. The trajectory is curved upward, forcing the gun to move and accelerate normal to the centerline of the barrel as it recoils axially. This acceleration forms the force that contributes to the stability during stage one of the recoil. The sizes of Fu and F2 in all time steps are found by solving the differential equations of motion set out below for the recoiling masses. After the dynamic forces are found, the firing load on all the main components is determined statically at each time step using the known geometry of the system.
Figur 19a er diagrammet for det frie legeme i kanonen (rekylerende masse). Av dette diagram fremkommer de to differensialligninger som beskriver bevegelsen til våpensystemet. Vognen antas å være stasjonær, en tilstand som er tilfredsstillet dersom den vertikale reaksjon R2Y for avfyringsplattformen holdes positiv. Summering av krefter i u-retningen frembringer den første differensialligning. Figure 19a is the diagram for the free body in the cannon (recoiling mass). This diagram shows the two differential equations that describe the movement of the weapon system. The carriage is assumed to be stationary, a condition which is satisfied if the vertical reaction R2Y of the launch platform is kept positive. Summation of forces in the u direction produces the first differential equation.
Aksialt langs løp: 2F(u) = M(AU) = Fu - (-)FIMPU - WRU Axial along run: 2F(u) = M(AU) = Fu - (-)FIMPU - WRU
Summering av krefter i z-retningen frembringer den annen differensialligning Summation of forces in the z direction produces the second differential equation
Som vist i figur 19a kan tyngdepunktet forskyves fra senterlinjen til løpet. Dette tilfører et moment fra avfyringsimpuls-kraften (FIMPU), som utlignes ved å bevege punktet for utøvelse av reaksjonskreftene Fu og Fz aksialt, for dannelse av et motmoment. As shown in Figure 19a, the center of gravity can be shifted from the center line of the barrel. This adds a torque from the firing impulse force (FIMPU), which is balanced by moving the point of application of the reaction forces Fu and Fz axially, to form a counter torque.
Summen av momentene om tyngdepunktet utgjør The sum of the moments about the center of gravity is
Når avfyringskraften har avtatt til null, vil eksentrisiteten UEFZ være null, og reaksjonskreftene Fu og Fz vil virke gjennom tyngdepunktet. When the firing force has decreased to zero, the eccentricity UEFZ will be zero, and the reaction forces Fu and Fz will act through the center of gravity.
Fu og Fz er reaksjonene på kanonen fra vognen til våpenet. Nærmere bestemt tilføres disse krefter fra vuggen. Vuggen tilfører disse krefter ved hjelp av to midler, rekylmekanismen og kambanene. Rekylmekanismen trekker i kanonen via styrebåndet (se figur 19b og 19c), og har to komponenter som er relatert til geometrien til rekylmekanismen. Til tross for, som vist i figur 3, at det er to par baner, et fremre par og et bakre par, vil det bli benyttet en enkelt, ekvivalent banekraft (TR) (en enkelt kraft på et stivt legeme kan erstattes av to forskjellige krefter som befinner seg på to vilkårlige steder, her de fremre og bakre kontaktpunkter for rullene). Fu and Fz are the reactions of the cannon from the carriage to the weapon. More specifically, these forces are supplied from the cradle. The cradle supplies these forces with the help of two means, the recoil mechanism and the cams. The recoil mechanism pulls the barrel via the guide band (see Figures 19b and 19c), and has two components that are related to the geometry of the recoil mechanism. Although, as shown in Figure 3, there are two pairs of trajectories, a front pair and a rear pair, a single, equivalent trajectory force (TR) will be used (a single force on a rigid body can be replaced by two different forces located at two arbitrary locations, here the front and rear contact points of the rollers).
Angrepspunktet til banekraften (TR) er ikke fast, men beveger seg slik at summen av momentene om tyngdepunktet holdes lik null. Dette sikrer at kanonen bare beveges i translasjon. The point of attack of the trajectory force (TR) is not fixed, but moves so that the sum of the moments about the center of gravity is kept equal to zero. This ensures that the cannon only moves in translation.
Figur 19a, 19b og 19c er alle ekvivalente. Figures 19a, 19b and 19c are all equivalent.
Den samlede rekylkraft (RP) finnes av den matematiske rekylmodell, og komponentene finnes ved bruk av rekylmeka-nismens helningsvinkel a. The total recoil force (RP) is found by the mathematical recoil model, and the components are found by using the recoil mechanism's inclination angle a.
RP = (C) (VS VS)/(AQ A0) = (gjenvinningskraft), der C er en konstant som omfatter effektivt stempelareal, åpningens utløpskoeffisient og oljedensiteten. RP = (C) (VS VS)/(AQ A0) = (recovery force), where C is a constant that includes the effective piston area, the orifice discharge coefficient and the oil density.
Banekraften TR er ikke kjent, men forholdet mellom komponentene kan bestemmes. Banekraften skyldes at kanonen tvinges til å følge en forutbestemt bane. Banen kan fremstil-les som en funksjon av u, pf(u), slik at: The path force TR is not known, but the ratio between the components can be determined. The trajectory force is due to the cannon being forced to follow a predetermined trajectory. The path can be produced as a function of u, pf(u), so that:
Banevinkelen ((3) er definert som positiv CW, slik at: tg 3 = -helning = -dz/du = -pf The path angle ((3) is defined as positive CW, so that: tg 3 = -slope = -dz/du = -pf
Med henvisning til figur 20(a) og 20(b): With reference to Figures 20(a) and 20(b):
Det ble utviklet to differensialligninger, ligning 7 og 8. Styringen i rekylbanen kobler disse to ligninger, og medfører at den første ligning 7 er den eneste uavhengige ligning. Forskyvningen Z er utelukkende en funksjon av U (dvs. Z = pf) , slik at det følgende forhold kan utvikles: Two differential equations were developed, equations 7 and 8. The control in the recoil path connects these two equations, and means that the first equation 7 is the only independent equation. The displacement Z is exclusively a function of U (ie Z = pf), so that the following relationship can be developed:
Nå er posisjon, hastighet og akselerasjon definert i z-retningen, alle som funksjoner av posisjon, hastighet og akselerasjon i u-retningen. Now position, velocity and acceleration are defined in the z-direction, all as functions of position, velocity and acceleration in the u-direction.
Av ligning 9 From equation 9
Addér ligning 7 for Au Add equation 7 for Au
Fu = -pf'(M[<p>f'(Fu + FIMPU-WRU)/M + <p>f''Vu<2>] <+> WRZ + RPZ) + Fu = -pf'(M[<p>f'(Fu + FIMPU-WRU)/M + <p>f''Vu<2>] <+> WRZ + RPZ) +
RPU RPU
Løs for Fu: Solve for Fu:
Kombinert med ligning 14 Kombinert med ligning 7 Combined with equation 14 Combined with equation 7
Kambanen som benyttes for den dynamiske analyse var tilpasset den foreliggende utformning og rekylmekanismemodellen, for å sikre stabilitet av våpenet ved null høydeinnstilling. I det foreliggende eksempel var den positive bakkekraften på avfyringsplattformen spesifisert til å avta fra 8900 N til et minimum på 4450 N. En ytterligere sikkerhetsfaktor for stabiliteten ble inkludert ved å utforme kambanen i det foreliggende eksempel for M203 PIMP-ladningen. Dette medfører en enda større stabilitet når en nominell ladning M203 avfyres. The barrel used for the dynamic analysis was adapted to the existing design and recoil mechanism model, to ensure stability of the weapon at zero height setting. In the present example, the positive ground force on the launch platform was specified to decrease from 8900 N to a minimum of 4450 N. An additional safety factor for stability was included by designing the cam in the present example for the M203 PIMP charge. This results in even greater stability when a nominal charge M203 is fired.
Drivfunksjonen i den dynamiske analyse er den kraft som utøves mot kanonen ved avfyring av prosjektilet. Denne tidsavhengige kraft beregnes av samlet impuls som tilføres den rekylerende masse, som funksjon av tiden. Kraften beregnes ved: The driving function in the dynamic analysis is the force exerted against the cannon when the projectile is fired. This time-dependent force is calculated from the total impulse supplied to the recoiling mass, as a function of time. The force is calculated by:
Virkningen av forskjellige ladninger på det buede system kan bestemmes ved bruk av en avfyringsimpuls-tabell som inn-gangsdata. The effect of different charges on the curved system can be determined using a firing impulse table as input data.
Rekylkraften bevirkes av en rekylsylinder-modell der rekylkraften (F-rekyl) er gitt av: The recoil force is caused by a recoil cylinder model where the recoil force (F-recoil) is given by:
Overgangen mellom rekyltrinn én og trinn to etterfølges av et hurtig fall i F-rekyl. Dette etterfølges av en hurtig økning av åpningsarealene. Økningen av åpningsarealene er forutsatt å være en jevn men hurtig økning, i stedet for en plutselig endring. Dette vil i større grad representere responsen i et virkelig system. Denne overgang med en viss varighet bevirker en mer ettergivende tilpasning mellom rekylmekanismen og kambaneprofilet. Dessuten opphører ikke rekylkraften fullstendig under trinn to, men er i stedet gitt en nominell verdi på 4450 N. Dette har flere fordeler i forhold til å la gjenvinningsanordningen alene styre trinn to: (1) åpningsarealene er nå begrenset i trinn to i stedet for å være uendelige, (2) den aktive rekylsylinder kan nå benyttes for finregulering av rekylen i trinn to, og (3) en hastig-hetsavhengig retardasjonskraft foreligger nå i trinn to for å bidra til å spre energien fra et overtrykk. The transition between recoil stage one and stage two is followed by a rapid drop in F recoil. This is followed by a rapid increase in the opening areas. The increase in opening areas is expected to be a steady but rapid increase, rather than a sudden change. This will to a greater extent represent the response in a real system. This transition with a certain duration causes a more compliant adaptation between the recoil mechanism and the comb path profile. Also, the recoil force does not completely cease during stage two, but is instead given a nominal value of 4450 N. This has several advantages over letting the recovery device alone control stage two: (1) the opening areas are now limited in stage two instead of be infinite, (2) the active recoil cylinder can now be used for fine-tuning the recoil in stage two, and (3) a velocity-dependent deceleration force is now present in stage two to help dissipate the energy from an overpressure.
To åpningsprofiler er utviklet for rekylmodellen, et for lang rekyl og et for kort rekyl. Disse åpningsarealer er fremstilt i figur 21. Disse åpningsarealer er ekvivalente arealer, og tilsvarer ikke direkte åpningsarealene til den virkelige rekylsylinder. Two opening profiles have been developed for the recoil model, one for long recoil and one for short recoil. These opening areas are shown in Figure 21. These opening areas are equivalent areas, and do not correspond directly to the opening areas of the real recoil cylinder.
Den samlede rekylmekanisme-kraft RP omfatter fremstilling av gjenvinningsfunksjonen som en lineær fjær, The overall recoil mechanism force RP includes the representation of the recovery function as a linear spring,
der S er størrelsen av forlengelsen til rekylmekanismen. Stabilitet er sikret dersom det stabiliserende moment om de bakre ender, Mst, er større enn det tippende moment Mov • <M>ex<=><M>st ~ Mov Dersom Mst er større enn Mov, er Mex positiv, og den fremre, vertikale bakkereaksjon (R2Y) vil where S is the magnitude of the extension of the recoil mechanism. Stability is ensured if the stabilizing moment about the rear ends, Mst, is greater than the tipping moment Mov • <M>ex<=><M>st ~ Mov If Mst is greater than Mov, Mex is positive, and the front, vertical ground reaction (R2Y) will
holde seg positiv, og våpenet vil ikke ikke "hoppe". For tilstanden med null høydeinnstilling og M203 (nominell) ladning, viser figur 22 at Mst er større enn Mov, og figur 23 viser at R2Y holdes positiv. Våpensystemet er utformet for å være stabilt også med en M203 PIMP-ladning. Figur 24 viser at våpenet er stabilt også med PIMP-ladningen. Figur 24 viser også at våpensystemet blir progressivt mer stabilt når ladningen minskes, og M119-ladningen gir den beste stabilitet av de tre viste. stay positive and the weapon will not "jump". For the condition with zero altitude setting and M203 (nominal) charge, Figure 22 shows that Mst is greater than Mov, and Figure 23 shows that R2Y is held positive. The weapon system is designed to be stable even with an M203 PIMP charge. Figure 24 shows that the weapon is stable even with the PIMP charge. Figure 24 also shows that the weapon system becomes progressively more stable as the charge is reduced, and the M119 charge provides the best stability of the three shown.
Ytterligere data er inntegnet i figur 13 og 25-28, for tilfellet med M203 (nominell ladning) og en høydeinnstilling, lik null, fordi dette er den verste tilstand under hvilken våpenet må holde seg stabilt. Additional data are plotted in Figures 13 and 25-28, for the case of the M203 (nominal charge) and an elevation setting, equal to zero, because this is the worst case condition under which the weapon must remain stable.
Det kan således sees at buet rekyl sikrer stabilitet for en 4080 kp, 155 mm tilhengerhaubits "Demonstrator" under alle avfyringstilstander. It can thus be seen that curved recoil ensures stability for a 4080 kp, 155 mm trailer howitzer "Demonstrator" under all firing conditions.
Claims (25)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US14731788A | 1988-01-22 | 1988-01-22 | |
| PCT/US1989/000177 WO1989006778A1 (en) | 1988-01-22 | 1989-01-23 | Lightweight weapon stabilizing system |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO893739D0 NO893739D0 (en) | 1989-09-20 |
| NO893739L NO893739L (en) | 1989-11-22 |
| NO170242B true NO170242B (en) | 1992-06-15 |
| NO170242C NO170242C (en) | 1992-09-23 |
Family
ID=26779308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO893739A NO170242C (en) | 1988-01-22 | 1989-09-20 | PROCEDURE FOR STABILIZING A WEAPON WEAPON SYSTEM IN THE FIRE, AND THE WEAPON SYSTEM FOR THE RETURN |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| NO (1) | NO170242C (en) |
-
1989
- 1989-09-20 NO NO893739A patent/NO170242C/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NO893739L (en) | 1989-11-22 |
| NO893739D0 (en) | 1989-09-20 |
| NO170242C (en) | 1992-09-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6556907B1 (en) | Vehicle suspension system | |
| NO170242B (en) | PROCEDURE FOR STABILIZING A WEAPON WEAPON SYSTEM IN THE FIRE, AND THE WEAPON SYSTEM FOR THE RETURN | |
| EP0354242B1 (en) | Lightweight weapon stabilizing system | |
| US5210370A (en) | Lightweight weapon stabilizing system | |
| Balamurugan et al. | Tracked vehicle performance evaluation using multi body dynamics | |
| JP3908461B2 (en) | Self-propelled cannon | |
| GB2506872A (en) | Howitzer | |
| EP2400255A2 (en) | Recoil absorber | |
| CN210919932U (en) | Multistage variable-rigidity liquid-gas support shock absorber and vehicle adopting same | |
| JP6017696B2 (en) | Field Gun (FIELDGUN) | |
| Shan et al. | Key technologies of dynamic simulation and design for large caliber truck-mounted artillery | |
| GB2096270A (en) | Shock absorber with automatically variable flow restrictor | |
| CN112413028A (en) | Multi-pole variable-rigidity liquid-gas support shock absorber and vehicle adopting same | |
| Xu et al. | Improved overturning moment calculation method for large caliber artillery based on dynamics analysis | |
| CN213541156U (en) | Strut type anti-side-tipping shock absorber assembly | |
| Gerasimov et al. | Transverse Motion of a Projectile in the Barrel of a Light-Gas Gun. | |
| EP4310435A1 (en) | Mobile gun system | |
| US3845687A (en) | Apparatus for a firing weapon mounted at a light vehicle | |
| Jie | The Simulated Analysis on Shooting Stability of Vehicle Artillery Considering Soil Properties | |
| Li et al. | Optimization design of structure parameters of dynamic recoil device | |
| US4353285A (en) | Recoil force correction for elevation in automatic weapons employing soft recoil | |
| GB2620758A (en) | Mobile gun system | |
| Aparow et al. | Development of firing on board system of an armored vehicle using Active Front Wheel Steering system | |
| Ren et al. | Study on Firing Stability of Wheeled Self-propelled Gun Considering Tube Flexibility | |
| US1934700A (en) | Artillery |