SE444721B - Fluiddempningsorgan for dempning av riktrorelser - Google Patents

Description

8203657-5 2 Ett riktdämpningsorgan skall eliminera darrningar, överstyrningar och andra Störningar från det manuella handhavandet. Även en liten påverkan av styrsignalerna på grund av darrningar kan nämligen resultera i en avvikelse av exempelvis en robots bana så att roboten passerar vid sidan av målet. De dämpningsorgan som tidigare har använts för att minska dessa störningar har främst varit av typen fluiddämpningsorgan.

Härvid åstadkommes den nödvändiga dämpningen med hjälp av ett dämp- ningsfluid med hög viskositet, vilket får uppfylla ett eller flera spaltformiga utrymmen mellan en roterbar skiva eller någon del hos själva dämparhuset. Ett sådant riktdämpningsorgan ger generellt upphov till ett dämpmoment som ökar linjärt med rikthastigheten. Detta yttrar sig som ett ökande riktmotstånd mot snabba rikthastigheter. Detta är i allmänhet inte någon olägenhet under själva målföljningsfasen, då* normalt endast små vinkelhastigheter förekommer. Under målfångningsfasen däremot, då ofta en snabb vridning runt den ena eller båda riktaklarna är önskvärd, ger en konventionell riktdämpare alltför stort rörelse- motstånd. Det är därför förut känt att förse riktdämparen med urkopp- lings- eller förbikopplingsorgan, s k slirkopplingar, för att begränsa det ökande vridmotståndet vid snabba vridhastigheter, en s k maxmomente koppling.

I det svenska patentet 74.13625-0 beskrivs ett fluiddämpningsorgan med icke-linjär dämpning som ger en optimal och kritisk dämpning vid små vinkelhastigheter medan vridmotståndet begränsas för högre vinkel- hastigheter så att snabba svängningar under exempelvis målfångnings- fasen underlättas. Ett högvisköst dämpningsfluidum av det slag som används i det ovan nämnda patentet ger en effektiv dämpning av hög- frekventa vibrationer såsom darrningar och skakrörelser från operatören.

En minskning av dämpningsfluidets viskositet vid högre skjuvhastigheter har erhållits genom en speciell utformning av fluidutrymmet hos dämp- ningsorganet.

Det är tydligt att dämpmomentet bör ha en icke-linjär karakteristik så att dämpmomentet är linjärt beroende av vinkelhastigheten vid V rikthastigheter upp till ett visst värde, exempelvis 30 á.40 mrad/s, vilket motsvarar normal målföljning. över denna nivå skall däremot momentökningen begränsas och det är önskvärt att dämpmomentet förblir. konstant och på en låg nivå vid vinkelhastigheter över nämnda värde.

En sådan ideal dämpkarakteristik har emellertid varit svår att åstad- komma och det framgår också av kurvdiagrammet i figur 3 i det ovan nämnda patentet att något konstant dämpmoment ej erhålls vid högre rikthastigheter, som motsvarar målfattningsfasen. Speciellt vid lägre 8203657-5 temperaturer blir det moment som erfordras otillfredsställande högt.

Detta är en nackdel speciellt vid portabla vapensystem av lättvikts- typ där ett alltför stort moment lätt bringar vapnet ur läge vid mäl- fattningsrörelser. V _ V Ett ändamål med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma ett fluiddämpningsorgan som har en hög riktnoggrannhet för lägre rikt- hastigheter, dvs upp till ca 30 mrad/s, men där den linjära ökningen av dämpmomentet minimeras vid rikthastigheter över detta värde, för att medge en snabb málfattning. _ ' A ' Det är vidare uppenbart att dämpmomentet hos ett fluiddämpningsorgan blir starkt beroende av temperaturen. Då ett vapensystem i allmänhet skall ha en godtagbar funktion inom ett temperaturintervall av åt- minstone -30° till +60°C mäste därför någon form av temperaturkompen- sering införas.

Ett annat ändamål med uppfinningen är därför att åstadkomma ett fluid- “ dämpningsorgan som har ett så litet dämpmoment och temperaturberoende som möjligt inom ett stort temperaturintervall, men som ändå är konstruerat för att tåla fältmässig hantering, har låg vikt och jäm- förelsevis enkelt-utförande. A V ' ' V S Uppfinningen kännetecknas därvid i huvudsak av att det spaltformiga utrymmet är bildat mellan trumhjulets perifera, cylindriska yta och en i dämparhusets cylindriska yttervägg integrerad och i förhållande till dämparhuset vridbar slirring vilken är inspänd mellan dämpar- husets bottendel och lock för önskad maxmomentkoppling.

En god styrning av maxmomentet erhålles genom justering av inspännings- : graden av slirringen i dämparhuset. Genom att tillverka slirringen av ett temperaturstabilt material, företrädesvis kolfiberarmerad epoxi- plast, erhålles en god temperaturkompensering.

I det följande skall uppfinningen närmare beskrivas i anslutning till bifogade ritningar som visar en fördelaktig utföringsform av upp- finningen. Figur 1 visar därvid schematiskt en màlföljningsanordning försedd med ett dämpningsorgan för sidriktrörelsen och figur 2 ett ^dämpningsorgan enligt uppfinningen i genomskärning.

Figur l visar schematiskt en málföljningsanordning vilken exempelvis är avsedd att ingå i ett vapensystem där skyttens uppgift är att hàlla siktlinjen inriktad på ett mál med hög noggrannhet. Màlföljnings- Ä anordningen innefattar därvid ett optiskt sikte 1 genom vilket skytten kan observera målet och dess bakgrund.

För att möjliggöra följning av ett rörligt mål är siktet vridbart i höjd- och sidled runt en horisontell höjdriktaxel 2 och en vertikal sidriktaxel 3. Skytten riktar därvid siktet med hjälp av handtag 4.

Siktet 1 är monterat på ett stativ 5 försett med en tripod 6 som förankras i markunderlaget. Stativet är försett med teleskopben 7 för att medge höjning och sänkning av stativet.

För att öka riktprestanda ingår ett sidriktdämpningsorgan 8 anordnat Amellan stativet 5 och siktet 1. Dämpningsorganet består i princip av två delar vilka är roterbara relativt varandra runt en rdtations- axel som sammanfaller med sidriktaxeln. Hur dämpningsorganet är upp- byggt framgår närmare av figur 2, nedan.

Som redan nämnts inledningsvis erfordras för en god riktnoggrannhet ett dämpningsorgan för att eliminera s k riktbrus i form av darrningar, överstyrningar och andra störningar från det manuella handhavandet.

-I detta fall utnyttjas dämpningsorgan enbart för sidriktrörelsen, men det inses att dämpningsorgan likaväl kan utnyttjas för höjdriktrörel- sen. För ett vapensystem är emellertid behovet störst i sidriktningen eftersom både sidvinkelhastighet och sidvinkelacceleration hos ett .mål normalt betydligt överstiger motsvarande värden i höjd.

I figur 2 visas ett exempel på hur ett dämpningsorgan enligt upp- finningen kan vara uppbyggt. Dämpningsorganet innefattar ett i huvud- sak platt, cylinderformat yttre dämparhus 9 och ett inuti dämparhuset roterbart anordnat trumhjul 10. Dämparhuset 9 består av en undre, cirkulär bottendel 11 och ett övre, cirkulärt lock 12 vilka är ut- formade så att dämpningsorganet uppvisar ett i huvudsak I-format tvärsnitt. Dämparhuset 9 innefattar vidare en i den cylindriska väggen 13 hos dämparhuset integrerad slirring 14, vars funktion närmare skall beskrivas nedan. Dämparhusets bottendel 11 och lock 12 sammanhâlles medelst ett antal skruvar 15, lämpligen tre stycken, jämnt fördelade runt och i nära anslutning till den perifera, ut- vidgade cylindriska delen hos dämparhuset. För att kunna justera sammanhållningskraften mellan de båda delarna hos dämparhuset och därmed inspänningsgraden av slirringen 14 är skruvarna-15 försedda med tailriksfjäaerpaket 16. 1 Dämparhusets lock 12 är försett med organ 17 för anslutning till det vridbara optiska siktet 1. Lockets centrala del är vidare utformad som en axel 18 runt vilken trumhjulet 10 är roterbart lagrat medelst ett vinkelkontaktlager 19 och ett nållager 20. n, . 1' i 'i 5 ezzosnssv-s Trumhjulet 10 är försett med ett motsvarande centralt nav 21 lagrat i dämparhuset, tre ekrar 22 som löper i det smala utrymmet i dämpar- husets "liv" och en yttre ring 23, vilken ansluter till slirringen 14 så att en smal spalt 24 bildas mellan trumringens cyliniriska ytter- yta och slirringen. Trumhjulets ekrar har en sådan utsträckning att trumhjulet kan vridas en vinkel i 450 runt axeln 25 innan vridningen stoppas av dämparhusets sammanhållande skruvar 15. Trumhjulets centrala nav 21 är försett med en fästplatta 26 som anbringas mot målföljningsanordningens stativ 5. fDen önskvärda dämpningen av riktrörelserna âstadkommes genom att det ringformade utrymmet 27 som bildas mellan trumhjulet och dämpar- huset, och vilket utrymme även inkluderar den ovan nämnda spalten 24, är fyllt med ett högvisköst dämpningsfluid. Fluidutrymmet 27 är tätat medelst tvâ ringformiga dynamiska tätningar 28, 29 anbringade mellan trumhjulets nav 21 och dämpningshusets lock resp bottendel. Genom att' tätningarna på så vis är placerade relativt nära rotationsaxeln 25 begränsas friktionsförlusterna i tätningarna, men å andra sidan blir fluidvolymen relativt stor, vilket kräver speciella organ för att utjämna tryckskillnader hos dämpningsfluidet. Ett ringformigt extra- utrymme 30 är därför anordnat i dämparhusets lock i anslutning till fluidutrymmet men avgränsat från detta medelst ett membran 31. Extra- utrymmet 30 är vidare försett med en luftningsskruv 32. För påfyllningf resp avtappning av dämpningsfluid är en påfyllnings- resp avtappnings- skruv 33, 34 anordnade i dämparhusets perifera del. Fluidutrymmets 27 yttre del är vidare avtätad medelst två O-ringar 35, 36 inlagda mellan slirringen och dämparhusets lock resp bottendel.

Dämpningsfhikkm bör ha en viskositet på ca 1O;6 Cst vid rumstempera- tur och kan lämpligen utgöras av silikonolja. Spalten 24 bör ha en tjocklek på ca 0,2 mm vid rumstemperatur för ett lämpligt dämpnings- moment.

För det fall att målföljningsanordningen ingår i ett portabelt vapen- ,system är det viktigt att riktdämparen är så lätt som möjligt. Dämpar- hus och trumhjul är därför lämpligen gjorda av magnesium. Slirringen är gjord av kolfiberarmerad epoxi, vilket material är lätt och starkt och kan framställas mycket måttriktigt vilket är viktigt med tanke _pâ spaltens 24 ringa tjocklek. Materialet är vidare mycket temperatur- stabilt, dess längdutvidgningskoefficient är praktiskt taget noll inom det aktuella temperaturintervallet. Detta ger en automatisk temperaturkompensering genom att spalten är utbildad mellan slir- ringen (epoxi) och trumhjulet (magnesium). 7.6 82 @l3 6 57 ; 5 V Ett fluiddämpningsorgan av det slag som nu beskrivits ger ett dämp- moment som är linjärt beroende av vinkelhastigheten vid rikthastig- heter upp till ca 40 mrad/s. över denna nivå kommer emellertid moment- ökningen att begränsas och bli tillnärmelsevis konstant på grund av , att slirringens startfriktion har övervunnits och slirringen börjar \ vridas i förhållande till aamparnuset i övrigt. » å Uppfinningen är inte begränsad till den ovan som exempel visade ut- föringsformen_ntan kan modifieras inom ramen för de efterföljande V. ¿patentKraven§fÄven om uppfinningen således beskrivits i samband med ett portabelt vapensystem av lättviktstyp inses att dämpningsorganet kan användas även i andra sammanhang där en dämpning av riktrörelser eftersträvas. Den yttre slirringen 14 vilken är en viktig del i dämpningsorganet behöver inte heller vara utförd i kolfiberarmerad epoxi. Vid tillämpningar där kravet på temperaturstabilitet ej är så stort kan exempelvis en slirring av stål användas. V I. l, F. fw ,

Claims (1)

1. H1". .Å _. Hwfi .I--wwflww ny", . , .,,...iw,....v,, n.. W--Wv/.u . J _ _ __qw,,v,:wy,,,r _flw , . "wwv ,_,v f »tvärsnitt och varvid slirringen (14) är inspänd i den perifera, 8203657-5 PATENTKRAV 1. Fluiddämpningsorgan för dämpning av riktrörelser, exempelvis vid målföljning, innefattande ett i huvudsak platt, cylinderformat dämparhus (9) vilket består av en bottendel (11) och ett lock (12) och ett i dämparhuset (9) roterbart anordnat trumhjul (10) så att ett inre spalt- formigt utrymme bildas mellan trumhjulet och dämparhuset vilket utrymme är fyllt med en dämpningsfluidtw hög visko- sitet A I k ä n n.e t e c k n a t a v att nämnda spaltformiga ut- rymme (24) är bildat mellan trumhjulets (10) perifera, cy-1 lindriska yta och en i dämparhusets cylindriska yttervägg (13) integrerad, och i förhållande till dämparhuset vridbar slirring (14) vilken är inspänd mellan dämparhusets bottendel (11) och lock (12) för önskad maxmomentkoppling; 2. _ Dämpningsorgan enligt patentkrav 1 k ä n n e t e c k - n a t av.att dämparhuset (9) uppvisar ett i huvudsak I-format utvidgade delen hos dämparhuset (9). 3. Dämpningsorgan enligt patentkrav 2 k ä n n eït e c k - n a t av att dämparhusets bottendel (11) och lock (12) sam- manhâlles medelst ett antal fjäderbelastade skruvar (15).' 4. Dämpningsorgan enligt patentkrav 3 k ä n n e t e c k - n a t av att dämparhusets lock (12) är försett med en central axel (18) runt vilken trumhjulet (10) är roterbart lagrat. s2os657-s 5¿-1 Dämpningsorgan enligt patentkrav 4 k ä n n e - t e c k n a t av att trumhjulet (10) är försett med ett centralt nav (21) lagrat på axeln (18), ett antal ekrar (22) och en yttre ring (23) vilken ansluter till slirringen (14) så att det spaltformiga utrymmet (24) är bildat mellan trum- ringens cylindriska ytteryta och slirringens inre cylinderyta. 6. Dämpningsmgan enligt patentkrav 5 k ä n n e t e c k - n a t av att ett ringformigt fluidutrymme (27) är bildat mel- lan trumhjulet (10) och dämparhuset (11) vilket fluidutrymme även inkluderar nämnda spaltformiga utrymme (24)._ 7. A Dämpningsorgan enligt patentkrav 6 k ä n n e t e c k - n a t av att fluidutrymmet (27) är tätat medelst två ring- formiga dynamiska tätningar (28, 29) anbrinqade mellan trumhju- lets nav (21) och dämparhusets lock resp bottendel och två 0- ringar (35, 36) anordnade i dämparhusets cylindriska yttervägg (13) mellan slirringen (14) och locket resn bottendelen. 8. , Dämpningsorgan enligt patentkrav 7 k ä n n e t e c k -. Ei n a t av att ett extra utrymme (30) är anordnat i anslutning till fluidutrymmet (27) men avgränsat från detta medelst ett membran (31) för att utjämna tryckskillnader hos dämpningsflui- det. 29. Dämpningsorgan enligt något av föregående patentkrav k ä n n e_t e c k n a t _av att slirringen (14) är gjord av ett måttriktigt och temperaturstabilt material, exempelvis kol- fiberarmerad epoxi.