NO811054L - Drivmekanisme for prosjektilbrannroer. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse eller en drivmekanisme for brann-rør for roterende prosjektil og innrettet for hovedsake-

lig å samarbeide med anordninger for styring, sikring og tidsinnstilling av brannrøret samt under innflytelse av sentrifugalkraften å overføre et forutbestemt dreiemoment til disse anordninger.

Det er allerede kjent mekanismer av denne art hvori et tannhjul drives av en tannstang som er belastet.for forskyv-ning på tvers av brannrøraksen under innflytelse av--sentrifugal- - kraften ved brannrørets rotasjon. Sådanne mekanismer har den ulempe at de frembringer et drivmoment som øker lineært.

Det er videre kjent mekanismer hvori et tannhjul drives av

en fortannet sektor eller et hjul utført for å påvirkes av sentrifugalkraften ved brannrørets rotasjon. Denne mekanisme har den ulempe at den frembringer et drivmoment som varierer etter en sinusfunksjon. Ingen av disse kjente mekanismer er således egnet for å drive regulatormekanismer som skal utsettes for et hovedsakelig konstant drivmoment.

Det er et formål for oppfinnelsen å frembringe en mekanisme som overvinner de ovenfor angitte ulemper og dette oppnås i henhold til oppfinnelsen ved hjelp av en drivmekanisme av ovenfor angitt art og hvis særtrekk består i at den omfatter et første bevegelig legeme og minst et annet bevegelig ,legeme, idet legemenes tyngdepunkter ligger utenfor prosjektilets rotasjonsakse og legemene befinner seg i direkte eller inndirekte innbyrdes inngrep på sådan måte at deres bevegelse er tvangsmessig samordnet, mens de varierende sentrifugalkrefter på legemene i bevegelse fastlegger to varierende sentrifugalmomenter, og den rela-tive stilling av hver av legemenes tyngdepunkter er valgt slik at det resulterende dreiemoment, som er den algebraiske sum av de to sentrifugalmomenter, for det ønskede verdiforløp.

Oppfinnelsen vil nå bli nærmere beskrevet ved hjelp av

et utførelseeksempel av mekanismen i henhold til

oppfinnelsen og forskjellige varianter av dette, under hen-visning til de vedføyde tegninger, hvorpå: Fig. 1 er et tverrsnitt vinkelrett på brannrørets akse.

Fig. 2 viser et aksialsnitt gjennom brannrøret.

Fig. 3 viser et første funksjonsdiagram for det drivmoment som frembringes av den viste mekanisme i fig. 1 og 2. Fig. 4 er et annet funksjonsdiagram for det drivmoment som frembringes av den viste mekanisme i fig. 1 og 2. Fig. 5 er et snitt av samme art som i fig. 1 gjennom en første utførelsevariant. Fig. 6 er et funksjonsdiagram for det drivmoment som frembringes av den viste mekanisme i fig. 5. Fig. 7 er et snitt av samme art som i fig. 1 gjennom en annen utførelsevariant. Fig. 8 er et snitt av samme art som fig. 1 gjennom en tredje utførelsevariant. Fig. 9 er et snitt av samme art som fig. 1 gjennom en fjerde utførelsevariant. Fig. 10 er et snitt av samme art som i fig. 1 gjennom en femte utførelsevariant. Fig. 11 er et funkjonsdiagram for det drivmoment som frembringes av den viste mekanisme i fig. 10 Fig. 12 er et snitt av samme art som i fig. 1 gjennom en sjette utførelsevariant. Fig. 13 og 14 viser aksialsnitt gjennom brannrøret i plan som står vinkelrett på hinnanen og viser mekanismen i fig.

9 montert på brannrørets banesikring.

Den mekanisme som er vist i fig. 1 og 2, omfatter et første bevegelig legeme. 1 og et annet bevegelig legeme 2. Legemet 1,som er anordnet for svingebevegelse om en aksel 3, ut-gjøres av et hjul med tyngdepunkt ved 5 samt en .tannhjuls-fortanning 4. Det bevegelig legeme 2, som er anordnet for svingebevegelse om en aksel 6, er et hjul med tyngdepunkt 8 og som omfatter en fortanning 7. Tennene 7 på legemet 2 står i inngrep med fortanningen 4 på legemet 1. Bevegelsene av de to legemer 1 og 2 er således tvansmessig sammenkoblet. Legemet 1 står videre i inngrep med et tannhjul 9 som er festet på en aksel 10, hvis senterakse faller sammen med prosjektilets omdreiningsakse 11. Rotasjonssentret for legemet 1 befinner seg en avstand fra prosjektilets rotasjonssenter 11. Tyngdepunktet 5 for legemet 1 befinner seg i en avstand b^ fra legemets omdreiningsakse. Rotasjonssenteret for legemet 2 befinner seg i en avstand a.^ fra rotasjonssenteret 11 for prosjektilet. Tyngdepunktet 8 for legemet 2 ligger i én avstand b 2 fra senteraksen for akselen 6.

Sentrifugalmekanismen er montert i et brannrør for et prosjektil som utfører en rotasjonsbevegelse med vinkelhastighet om rotasjonssentret 11. Sentrifugalkraften frembringer da ved den fastlagte vinkelhastighet Qj for hver av legemene 1 og 2 etter sentrifugalmoment i samsvar med en sinusfunksjon og med en verdi:

^er her .vinklen mellom radien til vedkommende legemes tyngdepunkt og den rette linje som forbinder prosjektilets rotasjonssenter 11 med svingesentret for det betraktede legeme (3 eller 6).

Sentrifugalmomentet vil søke å dréie legemet 1 retning av pilen 12. Tyngdepunktet 5 for legemet 1 vil herunder fjerne seg fra rotasjonssenteret 11. Momentet C. er positivt og legemet 1 er drivende. Sentrifugalmomentet C2søker å drive legmet 2 i retning av pilen 13. Tyngdepunktet 8 for legemet 2 vil herunder nærmere seg rotasjonssenteret 11. Momentet C~er negativt og legemet 2 virker bremsende.Akslene 3, 6 og 10 er opplagret i utboringer i de to plater 14 og 15 som holdes i stilling og sentrert av tverrforbindelser som ikke er vist.

Den linje som går gjennom rotasjonssenteret 11 og svinge-senteret for et av de bevegelige legemer (linjen 16 eller

■17) deler planet i to soner, nemlig en sone hvor vedkommende sentrifugalmoment er positivt og en sone .hvor dette moment er negativt. I grensetilfellet på linjen 16

eller 17 er det tilsvarende sentrifugalmoment lik null. Når tyngdepunktet for et bevegelig legeme befinner seg

på perpendikulæren på en av linjene 16 eller ,17 gjennom legemets rotasjonspunkt, vil det tilsvarende sentrifugalmoment ha sin maksimalverdi. Disse to perpendikulærer er angitt ved 18 og 19.

I fig. 3 er det grafisk vist de varierende verdier av sentrifugalmomentene for de bevegelige legemer 1 og 2, uti-frå origo på den rette linje som passerer gjennom maksi-malpunktet for momentene. I dette tilfellet blir formlen for momentene:

Det bevegelige legemet 1 kan utføre en svingebevegelse mellom vinkelverdiene -jp^. og + . Momentverdien passerer da fra punktet 21 til punktet 22. Legemet 2 kan utføre en svingebevegelse fra - . fi til + f$ • Verdien av momentet vandrer da fra punkt 23 til punkt 24 forbi

*

punktet C_ max , som er momentet C~ redusert til rota-

c2 max 2max

sjonsaksen for legemet 1. Denne reduksjon er utført i samsvar med formlen:

hvor r^og r er de effektive radiusverdier for tennene på legemene 1 og 2.

Det resulterende dreiemoment er den algebraiske sum av

*

C1og C2..

*

I samsvar med ligningen C10= C. ^_ + C 0 oppnås

i Al max ziriåx

punktet 25 på den rette linje mellom punktene 21 og 22. Funksjonsforløpet av det resulterende dreiemoment C reprensenteres av en linje angitt ved streker og punkter, og man kan konstatere at dette moment er praktisk talt konstant.

Som vist på diagrammet i fig. 3 opptrer de to momentverdier

*

C. imax og C_ zmax samtidig, idet disse maksimale / verdier begge ligger på den vertikale akse 26. Vinklene ^V leses langs den horisontale rette linje 27, og vinklene langs den rette horisontale linje 28. I det beskrevede eksempel varierer fra -60° til +60°, mens J3 varierer fra -90° til +90°.Beregninger viser at det resulterende dreiemoment har en variasjon på +-1,6%. I fig. 4 er momentene Cjog C 2 ror vinklerO^*mellom -180° og +180° samt vinkler j3 varierende fra -270° til +270°. Det resulterende dreiemoment C varierer lite for OC^ mindre enn 90 , men varierer kraftig for tp^ større.enn 9t)°.

I fig. 5 er det vist en sentrifugalmekanisme av lignende art som i fig. 1 og 2. De to momenter C. \max og C^0 maxvirker samtidig, men legemenes dreiebevegelse er ikke symmetrisk med hensyn på aksen for de maksimale dreiemomentverdier. ^C_varierer herunder fra -70° til +50°, mens jft varierer fra -105° til +75°. Også i dette tilfelle gjør legemet 1 tjeneste som drivhjul mens legemet 2 virker som bremse.

*

I fig. 6 er verdiene C1 og C opptegnet grafisk.. Det resulterende dreiemoment er v<2>ist ved en linje bestående av streker og prikker, og man kan også her konstatere at dette moment holder seg praktisk talt konstant.

Beregninger, viser at reultantmomentet varierer innenfor

+- 1,9%. I fig. 7 er det vist en sentrifugalmekanisme av samme art som beskrevet i fig.1 og 2, og hvori et bevegelig legane1-1 gjør tjeneste som drivlegeme, mens legemet 2 gjør tjeneste som bremse. Drivlegemet 1 står i inngrep med et tannhjul 31 opplagret ved 32 og fast fobundet med et hjul 33 som står.i inngrep med tannhjulet 9. Mellom drivlegemet og tannhjulet 9 er det således innskutt en hastighetsmultiplikator. Atbeidsfunksjonen for denne mekanisme er av samme art som for de tidligere omtalte mekanismer. I alle de utførelsevarianter som er beskrevet ovenfor står drivlegemet 1 i direkte inngrep med bremselegemet 2, mens det resulterende avgitte moment fra sentrifugalmekanismen overføres over akslen 10 for et tannhjul 9, idet denne aksel er anbragt langs rotasjonsaksen for prosjektilet som helhet.

Tannhjulet 9 behøver imidlertid ikke nødvendigvis være plassert på prosjektilets rotasjonsakse. Det kan videre enten stå i inngrep med drivlegemt 1 eller med bremselegemet 2. Utgangsmomentet fra sentrifugalmekanismen kan også like godt overføres fra akslen 3 for legemet.1 eller akslen 6 for legemet 2.

I fig. 8 er det vist en sentrifugalmekanisme som omfatter et drivlegemet 1, et bremselegemet 2 og et tannhjul 3, uten at legemene 1 og 2 befinner seg i direkte innbyrdes inngrep. Legemenes dreiebevegelser er i stedet tvangsmessig sammenkoblet over tannhjulet 9. Arbeidsfunksjonen for denne mekanisme er av lignende art som for de ovenfor beskrevede sentrifugalmekanismer. I fig. 9 er det vist en sentrifugalmekanisme som ligner den som er angitt i fig. 8, og likeledes omfatter et drivlegeme 1, et bremselegemé 2 og et tannhjul 9. Dreieaksene for de bevegelige legemer 1 og 2 befinner seg på en og samme diameter gjennom prosjektilets rotasjonssenter 11. Det foreligger således en mekanisme som er symmetrisk om denne akse.

I de beskrevede utførelseeksempler utgjøres legemene 1 og 2 av dreibare masser. Hjulene 1 og 2 kan imidlertid er-stattes av fortannede dreibare sektorer. Hjulene 1 og 2 kan omfatte ekstra masser jsom tillater nøyaktig bestemm-else av hjulenes tyngdepunkt. Alternativt kan åpninger eller hull i hjulene anvendes for å fastlegge tyngdepunktets beliggenhet.

I fig. 10 er det vist en sentrifugalmekanisme som omfatter en tannstang 41 innlagt for føring i et diametralt leie 42 på en plate 43. Platens midtpunkt 11 ligger i prosjektilets rotasjonssenter. Tannstangen 41 er utstyrt med to tannrekker 44 og 45. I hvilestilling er tyngdepunktet for tannstangen 41 ved 46. Etter utført arbeidsfunksjon vil tyngdepunktet befinne: seg ved 47. Denne tannstang 41 erstatter drivlegemet 1 i de "tidligere angitte utførelse-eksempler .

Tannrekken 44 på tannstangen 41 står i inngrep med tennene 48 på et tannhjul 49. Tannrekken 45 på tannstangen 41

står i inngrep med et tannhjul 9 som er festet på en aksel

10. Tyngdepunktet for tannhjulet 49 befinner seg i hvilestilling ved 50. Tannstangen 41 forskyves i retning av pilen 51. Tannhjulet 49 vil da dreie seg i retning av pilen 52. Som en følge av dette vil tannstangen forflytte seg en radial strekning d^, mens tannhjulet 49 utfører en dreining fra +90° til -90°. Prosjektilets rotasjons-hastighet er dJ . Sentrifugalkraften på tannstangen 41 gir .tannhjulet-9~ét drivmoment proposjonalt med den radi-elle avstand til tyngdepunktet, hvilket utgjør et lineært dreiemoment, mens sentrifugalmomentet på tannhjulet 4 9 har et sinusformet funksjonsforløp. Tyngdepunktets plassering på tannhjulet 49 velges slik at sentrifugalmomentet er hull når tannstangen befinner seg midt i sin bevegelse, hvilket vil si når den har beveget seg en avstand

Det kan da konstateres at tannhjulet 41 til å begynne med utgjør et drivlegeme, mens det etter en dreiebevegelse på 90° går over til å bli bremse-legeme. Arbeidsfunksjonen for denne sentrifugalmekanisme er av lignende art som for de tidligere beskrevede mekanismer.

Fig. 11 viser skjematisk sentrifugalmomentene for tannstangen 41 og tannhjulet 49. Den rette linje 53 angir grafisk drivmomentet fra tannstangen under bevegelse fra punktet 46 til punktet 47. Sinuskurven 54 angir sentrifugalmomentet for tannhjJ ulet 49. Dét resulterende moment Cres er vist ved en kurve bestående av streker og prikker.

For en vinkel fO på 90° viser beregningene at variasjonene

i det resulterende dreiemoment C er +-12%. Disse

res

variasjoner kan nedsettes hvis diametren av tannhjulet 49 økes, hvilket innebærer atverdiomradet av fi) nedsettes, således at sinuskurven i stadig større grad vil nærme seg en rett linje.

I fig. 12 er det vist en sentrifugalmekanisme med en tannstang .41 som er føringsopplagret i et leie 42 på en plate 43. Midtaksen 11 for denne plate faller sammen med prosjektilets rotasjonsakse. Tannstangen 41 bærer en tannrekke 45 som står i inngrep med et tannhjul 9 fast forbundet med akselen 10. Tannhjulet 9 står i inngrep med et annet tannhjul 49. Arbeidsfunksjonen for denne sentrifugalmekanisme er den samme som for den ovenfor beskrevede mekanisme.

Den drivende tannstang står imidlertid her ikke i direkte inngrep med tannhjulet 49.

I alle de beskrevede utførelsevarianter er dreievinklen for bremsehjulet større enn dreievinklen for drivhjulet. Drivlegemet kan midlertidig gjøre tjeneste som bremse, mens likeledes det annet bevegelige legeme midlertidig kan opp-tre som drivhjul.

Det er forsøkt å oppnå et praktisk talt konstant dreiemoment.

Den beste løsning oppnås når de maksimale momenter opptrer samtidig for de to bevegelige legemer.

De beskrevene sentrifugalmekanismer kan anvendes for å drive alle slags anordninger som foreligger i roterende brannrør, slik som utladningsregulatorer, sikkerhetsmeka-nismer, tidsregulatorer, samt styreinnretninger og treg-hetsmekanismer. Sådanne drivmekanismer kan også drive en elektrisk generator eller vekselstrømdynamo. for å avgi den nødvendige energi til brannrøret.

Sentrifugalmekanismer av den beskrevene type kan omfatte et drivlegeme og to bremselegemer, eller eventuelt to drivlegemer og to bremselegemer, samt generelt sett et hvilket som helst antall drivlegemer samordnet med et hvilket som helst antall bremselegemer.

I fig. 13 og 14 er anvendelse av en mekanisme i henhold til fig. 8 vist som drivorgan for en tidsmekanisme anordnet for å koble ut detonatorsikringen for et brannrør i et roterende prosjektil.

Akselen 10 som er fast forbundet med tannhjulet 9, bærer utløsningshjulet 55 for tidsmekanismen, som således settes i gang når tannhjulet 9 drives til dreiebevegelse under innflytelse av sentrifugalkraften under prosjektilets rotasjon. Tennene på utladningshjulet 55 samarbeider imidlertid alternativt med sylindersektorene 56, 57 for balanse-organet 58, etter frigjøring av den sistnevnte etter ut-skytningen, for å opprettholde dens svingninger og etter en forut fastlagt tid frigjøre den fenghettebærende rotor 59 for brannrøret, som da inntar sin tennstilling på

kjent måte.

Claims (12)

1. Drivmekanisme for brannrør for roterende prosjektil og innrettet for hovedsakelig å samarbeide med anordninger for styring, sikring og tidsinnstilling av brannrøret samt under innflytelse av sentrifugalkraften å overføre et forutbestemt dreiemoment til disse anordninger, karakterisert ved at mekanismen omfatter et første bevegelig legeme (1) og minst et annet bevegelig legeme (2), idet legemenes tyngdepunkter ligger utenfor prosjektilets rotasjonsakse og legemene befinner seg i direkte eller indirekte innbyrdes inngrep på sådan måte at deres bevegelse er tvansmessig samordnet, mens de varierende sentrifugalkrefter på legemene i bevegelse fastlegger to varierende sentrifugalmomenter, og den rela-tive beliggenhet av hver av legemenes tyngdepunkter (5,8) i hvilestilling er valgt slik at det resulterende dreiemoment/ som er den algebraiske sum av de to sentrifugalmomenter, for det ønskede verdiforløp.

2. Mekanisme som angitt i krav 1, karakterisert ved at i det minste under største delen av funksjonsperioden frembringer det første bevegelige legeme (1) et positivt sentrifugalmoment, mens det annet bevegelige legeme (2) avgir et negativt sentrifugalmoment.

3. Mekanisme som angitt i krav 1, karakterisert ved at i det minste under største delen av funksjonsperioden frembringer det første bevegelige legeme (1) et positivt sentrifugalmoment, mens det annet bevegelige legeme frembringer et moment som avvekslende er positivt og negativt eller vice versa.

4. Mekanisme som angitt i krav 1, karakterisert ved at det resulterende drivmoment som overføres til drivakslen (10) er tilnærmet konstant.

5. Mekanisme som angitt i krav 1, karakterisert ved at drivakslen (10) med et tannhjul sammenfaller med rotasjonsaksen (11) for prosjektilet .

6. Mekanisme som angitt i krav 1, karakterisert ved at det drivende legemet

(1) står i inngrep med et drevet tannhjul (9) over en mellomliggende hastighetsmultiplikator (31-33).

7.. Mekanisme som angitt i krav 1, karakterisert ved at det første bevegelige legemet (1) står i inngrep med det annet bevegelig legemet (2) over et mellomliggende tannhjul (9).

8. Mekanisme som angitt i krav 1, karakterisert ved at i det minste et av de bevegelige legemer (1) er et tannhjul.

9. Mekanisme som angitt i krav 1, karakterisert ved at i det minste et av de bevegelige legemer er en dreibar fortannet sektor.

10. Mekanisme som angitt i krav 1, karakterisert ved at i det minste et av de bevegelige legemer er en tannstang (41) som er anordnet for bevegelse på tvers av brannrørets akse.

11. Mekanisme som angitt i krav 1, karakterisert ved at de to bevegelige legemer (41,49) fungerer vekselsvis som drivorgan og som bremseorgan samt vice versa.

12. Mekanisme som angitt i krav 1 og 7, karakterisert ved at akselen (10) som er fast forbundet til tannhjulet (9) bærer utløsningshjulet for en tidsinnretning for utbalansering av brannrøret og sikrer drivkraft til dette hjul.