DE69316097T2

DE69316097T2 - Antriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE69316097T2
Application number: DE69316097T
Authority: DE
Inventors: John Bailey Gorst
Original assignee: Vickers Shipbuilding and Engineering Ltd
Current assignee: BAE Systems PLC
Priority date: 1992-07-15
Filing date: 1993-07-12
Publication date: 1998-04-23
Anticipated expiration: 2013-07-13
Also published as: EP0579468B1; GB2268793B; US5495788A; GB2268793A; EP0579468A1; DE69316097D1; GB9215052D0

Description

Diese Erfindung betrifft Antriebsvorrichtungen und befaßt sich insbesondere, aber nicht ausschließlich mit Antriebsvorrichtungen zum Betätigen von Artilleriemechanismen, wie beispielsweise automatischen oder halbautomatischen Systemen für den Betrieb des Verschlußmechanismus von Feldartillerie.
Der gegenwärtige Trend in der militärischen Philosophie besteht darin, hoch trainierte mobile Truppen zu verwenden, die schnell an irgendeinem Unruheherd eingesetzt werden können. Um beim Einsatz effektiv operieren zu können, müssen sie mit der geeigneten Ausrüstung versorgt sein, um sie in die Lage zu versetzen, ihre Mission zu vollenden. Im Falle von Bodentruppen bedeutet dies oft Feldartillerie und, um dieser Anforderung gerecht zu werden, ist eine neue ultraleichte Ausrüstung entwickelt worden. Ein Merkmal dieser Ausrüstung besteht darin, daß sie entweder als eine einzelne Ladung durch einen mittelgroßen Kampfhubschrauber oder in auseinandergebauten Teilen durch kleinere Hubschrauber transportiert werden kann.
Um das erforderliche Ultraleichtgewicht zu erzielen, sind radikale neue Konstruktionskonzepte entwickelt worden. In einigen Fällen haben diese Konzepte Konstruktionsmodifikationen oder neue Ideen erforderlich gemacht, um das minimale Gesamtgewicht und die am meisten ergonomisch anwendbare Konstruktion zu erzielen. Beispielsweise verwenden herkömmliche Verschluß-Öffnungsmechanismen eine Nocken- und Hebelanordnung und können den Verschluß normalerweise nur auf die 90º- Position öffnen (B in Fig. 2 der begleitenden Zeichnungen). Wenn das Geschütz horizontal (0º) steht, wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist eine 90º-Öffnung annehmbar (obwohl nicht ideal), aber wenn sich das Geschütz bei einer hohen Richthöhe (z. B. +70º) befindet, ist es weit vom Zweckmäßigen entfernt. Das Zugriffsproblem ist beigelegt, wenn sich der Verschluß gut vorwärts von dem Zapfenlager in der Ausfahrposition befindet. Während das Nocken- und Hebelsystem den Verschluß (bis 90º) unter Verwendung von Ausfahrenergie öffnen kann, machen die Probleme, die durch die Länge der Hebel, die aufgrund der Ausfahrposition des Geschützes erforderlich ist, die Notwendigkeit für Zugriff, um das Rohr während des Ladens zu prüfen und sogar die Schwierigkeit des Schließens des Verschlusses, wenn sich das Geschütz bei hohen Richthöhenwinkeln befindet, erzeugt werden, das herkömmliche System unannehmbar.
Ein weiterer Nachteil des Nocken- und Hebelsystems besteht darin, daß der Verschluß durch menschlichen Eingriff geschlossen werden muß, um die Nocke und den Hebel aus dem Eingriff zu bringen und sie für den nächsten Betriebszyklus zurückzustellen. Dies steht mit physischer Anstrengung in Verbindung.
Als eine Alternative zu dem Nocken- und Hebelsystem ist ein handgepumpter Hydraulikmechanismus entwickelt worden. Obwohl dieser gut arbeitet, ist er bei seinem Betrieb langsamer, als idealerweise erforderlich ist. Es ist eine Strategie von hochmobilen Truppen, wie hier vorstehend erwähnt wurde, unerwartet einzutreffen, einen "chirurgischen" Blitzschlag zu liefern (der Sperrfeuer einer schweren Artillerie umfassen könnte), um ihr Angriffsziel zu erreichen und sich dann zu entfernen. Selbstverständlich ist bei einer derartigen Situation die maximal erreichbare Feuerrate erforderlich.
Die DE-A-25 19 850 steht mit batteriebetriebenen Automatikgewehren in Verbindung, wie beispielsweise Schwerkalibermaschinengewehren, die eine externe Energiequelle erfordern. Der Munitionstyp, der in dieser Zitierung betrachtet wird, ist relativ leicht im Vergleich zu dem der vorliegenden Erfindung und wird in das Gewehr auf eine kontinuierliche Weise zugeführt. Das Ziel dieser Zitierung ist es, die Rückstoßenergie hydraulisch abzufangen und zu speichern und sie auf eine gesteuerte Weise an einen externen Motor zu liefern, um das Gewehr zu betreiben.
Die GB-A-11616 offenbart eine Hydraulikvorrichtung, die dazu bestimmt ist, einen halbautomatischen Betrieb des Verschlußmechanismus von Großkalibergeschützen zu ermöglichen. Die Energie wird von einem hydraulischen Akkumulator abgeleitet, der während des Ausfahrens des Geschützrohres mit Energie versorgt wird, und wird durch die relative Bewegung von zwei Kolben mit verschiedenen Durchmessern rückgewonnen, die in einer gemeinsamen Kammer arbeiten.
Die GB-A-14279 betrifft einen halbautomatischen Verschlußmechanismus, bei dem der Verschluß automatisch geöffnet wird, während sich das Geschütz nach dem Rückstoß nach vom bewegt. Eine Ramme an der Rückseite eines Zylinders, der an dem Geschütz befestigt ist, betätigt den Verschlußmechanismus, wenn das Geschütz in seine Originalposition nach dem Feuern zurückkehrt, und eine Stangen- und Armanordnung, die manuell betrieben wird, ermöglicht das Schließen des Blockes, wenn einmal ein Geschoß geladen worden ist.
Es besteht somit eine Notwendigkeit für einen ultraleichten, schnell wirkenden Öffnungs- und Schließmechanismus für einen Verschluß, der ein Minimum an physischer Anstrengung erfordert und der voll- oder halbautomatisch sein kann, wobei nur das Drücken von Knöpfen oder der Betrieb von einfachen Steuerungshebeln erforderlich ist, d. h. wo geringfügige physische Anstrengung erforderlich ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebsvorrichtung zu schaffen, die zur Verwendung in einem derartigen Mechanismus geeignet ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Geschütz vorgesehen, das umfaßt:
(i) ein erstes Element, das eine Stoßplatte umfaßt;
(ii) ein zweites Element, das einen Verschlußaufbau umfaßt, der relativ zu dem ersten Element während des Rückstoßes und des Vorholens des Geschützes beim Feuern zwischen einer ersten Position, bei der die ersten und zweiten Elemente aneinandergrenzen, und einer zweiten Position bewegbar, bei der die ersten und zweiten Elemente voneinander beabstandet sind, wobei die Anordnung derart ausgebildet ist, daß sich das zweite Element beim Rückkehren zu der ersten Position an das erste Element annähert und mit diesem in Kontakt tritt;
(iii) einen kraftbetriebenen Verschlußmechanismus, um den Verschluß zu öffnen und zu schließen;
(iv) eine Antriebsvorrichtung, die dazu dient, den Verschlußmechanismus zu betätigen, und ein treibendes Glied umfaßt, das mit dem Verschlußmechanismus verbunden ist, wobei das treibende Glied mit dem ersten Element verbunden ist und das angetriebene Glied mit dem zweiten Element verbunden ist, so daß das treibende Glied und das angetriebene Glied trennbar sind, wenn sich die Elemente zwischen ihren ersten und zweiten Positionen bewegen und wieder in Eingriff bringbar sind, wenn sich die Elemente zwischen ihren zweiten und ersten Positionen bewegen, und
(v) ein Mittel zum Speichern von Energie und Übertragen von Energie an das treibende Glied, wodurch das angetriebene Glied angetrieben wird, wenn das treibende Glied und das angetriebene Glied in Eingriff stehen.
Vorzugsweise ist das treibende Glied mit dem ersten Element und das angetriebene Glied mit dem zweiten Element so verbunden, daß das treibende Glied und das angetriebene Glied trennbar und wieder in Eingriff bringbar sind, wenn sich die Elemente zwischen ihren zweiten und ersten Positionen bewegen. Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform läßt die Verbindung zwischen dem treibenden Glied und dem ersten Element und zwischen dem angetriebenen Glied und dem zweiten Element zu, wenn die treibenden und angetriebenen Glieder in Eingriff stehen, daß die treibenden und angetriebenen Glieder eine Drehbewegung um eine im wesentlichen gemeinsame Achse ausführen. Im allgemeinen wird die kinetische Energie, die durch das Zusammentreffen der Elemente erzeugt wird, für eine nachfolgende Verwendung gespeichert, wenn die treibenden und angetriebenen Glieder wieder vollständig in Eingriff stehen. Vorteilhafterweise wird die Energie in der Form von Druckenergie durch die Kompression eines Arbeitsfluides durch ein Mittel gespeichert, das durch das Zusammentreffen der Elemente betrieben wird. In diesem Fall ist das Komprimierungsmittel vorzugsweise derart ausgebildet, daß es sich selbst zurückstellt, wenn die Elemente getrennt sind.
Vorteilhafterweise ist ein Stoßdämpfer in der Vorrichtung enthalten, um die Vorrichtung und die damit verbundenen Komponenten vor übermäßigen Kräften zu schützen, die während des Zusammentreffens der Elemente entstehen.
Die Antriebsvorrichtung ist insbesondere zur Betätigung von Mechanismen in einem Geschütz verwendbar.
Demgemäß sieht ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Geschütz vor, das einen kraftbetriebenen Mechanismus und eine Antriebsvorrichtung aufweist, wie vorstehend definiert wurde, um den Mechanismus zu betätigen.
Bei einer ersten Ausführungsform dieses Aspektes der Erfindung ist der zu betätigende Mechanismus eine Ladeschale zum Zuführen von Munition in den Verschluß des Geschützes.
Bei einer zweiten Ausführungsform dieses Aspektes der Erfindung ist der zu betätigende Mechanismus der Verschlußbetriebsmechanismus des Geschützes. In diesem Falle wird die Antriebsvorrichtung dazu verwendet, um eine Kraftübertragung von der Rohrwiege zu dem Verschlußmechanismus zu schaffen. Bei einer derartigen Anwendung, wenn das Geschütz abgefeuert wird, stoßen der Rohr- und Verschlußmechanismus entlang der Rohrwiege zurück und die Vorhol- und Ausfahrsysteme bringen die sich bewegende Masse in ihre voreingestellte Position zurück. An dieser voreingestellten Position treten die treibenden und angetriebenen Glieder der Vorrichtung so wieder in Eingriff, daß eine Antriebsübertragung wieder hergestellt wird, wodurch Kraft von einem Energiespeicher auf der Rohrwiege zu dem Verschlußbetriebsmechanismus zum Zweck des Öffnens und Schließens des Verschlusses übertragen werden kann.
Bei dieser Ausführungsform ist das erste Element, mit dem das treibende Glied verbunden ist, eine Stoßplatte in der Rohrwiege. Das zweite Element, mit dem das angetriebene Glied verbunden ist, ist ein Teil der Verschlußstruktur des Geschützes. Wenn das Vorholen / Ausfahren beendet ist, kommt dieser Teil der Verschlußstruktur in engem Kontakt mit der Stoßplatte zur Ruhe; dieser Kontakt definiert somit die Nebeneinanderstellung der treibenden und angetriebenen Glieder und daher deren erneuten Eingriff. Vorzugsweise tritt die Antriebsübertragung über eine Drehung des treibenden Gliedes auf, wobei eine gleiche Winkeldrehung des angetriebenen Gliedes um eine im wesentlichen gemeinsame Achse bewirkt wird.
Es wird weiter bevorzugt, daß die Energie, die über die treibenden und angetriebenen Glieder übertragen wird, durch die Bewegung eines Kolbens in einem Zylinder erzeugt wird, wobei Hydraulikfluid in einem gasgefüllten Akkumulator komprimiert wird. Der Zylinder ist vorzugsweise feststehend, z.B. in bezug zu der Stoßplatte, und der Kolben ist aus dem Zylinder beispielsweise durch eine Feder während des Rückstoßes ausdehnbar und wird während des Vorholens über den Kontakt mit der Verschlußstruktur zurück in den Zylinder gedrängt. Vorteilhafterweise ist ein Stoßdämpfungsmittel in der Kolbenstange enthalten, die den Kolben antreibt, um das Risiko eines Schadens als Folge einer Stoßbelastung zu minimieren, z.B. eines möglichen Zusammenpralls mit der Verschlußstruktur während der Vorholbewegung.
Die treibenden und angetriebenen Glieder können eine blockartige, teilweise kreisförmige oder teilweise ringförmige Form aufweisen. Vorzugsweise trennen sie sich in einer ersten Richtung und treten in dieser wieder in Eingriff, und werden in der eingegriffenen Position fest zusammen gehalten, so daß das treibende Glied eine Drehbewegung auf das angetriebene Glied aufbringen kann, wobei sich sowohl die treibenden als auch die angetriebenen Glieder um eine im wesentlichen gemeinsame Achse drehen, die in einer zweiten Richtung liegt. Vorteilhafterweise liegen die ersten und zweiten Richtungen im wesentlichen im rechten Winkel zueinander.
Die Drehbewegung auf das treibende Glied kann über ein Zahnrad vorgesehen werden, das koaxial befestigt mit dem treibenden Glied angebracht und drehbar um die im wesentlichen gemeinsame Achse ist. Es kann eine Zahnstange vorgesehen sein, die mit dem Zahnrad kämmt, um die Drehbewegung zu dem treibenden Glied zu schaffen, wobei die Zahnstange in sowohl einer ersten Richtung, um eine Drehbewegung des Zahnrades in einer ersten Richtung zu bewirken, als auch in einer zweiten Richtung bewegbar ist, um eine Drehbewegung des Zahnrades in einer zweiten Richtung zu bewirken, die entgegengesetzt zu der der ersten Richtung ist.
Die Energie, die erforderlich ist, um die Zahnstange in die ersten und zweiten Richtungen zu bewegen, wird von derjenigen geliefert, die aufgrund des Zusammentreffens der beiden Elemente erhalten und gespeichert wird.
Die treibenden und angetriebenen Glieder können konkave teilweise kreisförmige Innenflächen aufweisen, die sich über weniger als die Hälfte des Umfangs eines Kreises erstrecken, und um die Eingangsantriebswelle des Verschlußbetriebsmechanismus herum angeordnet sein. Vorzugsweise sind Einstellbolzen so vorgesehen, daß die treibenden und angetriebenen Glieder in direktem oder engem Kontakt zueinander stehen. Das angetriebene Glied ist mit der Eingangsantriebswelle des Verschlußbetriebsmechanismus befestigt, so daß sich, wenn bewirkt wird, daß sich das treibende Glied dreht, die treibenden und angetriebenen Glieder und die Welle alle zusammen im wesentlichen als ein fester Körper um die Achse der Welle herum drehen.
Wenn das Geschütz abgefeuert ist, bewegen sich der Verschlußbetriebsmechanismus und das angetriebene Glied unter dem Rückstoß weg, wobei das treibende Glied statisch auf seiner Befestigung in bezug zu der Rohrwiege und Stoßplatte verbleibt. Wenn das Ausfahren beendet ist und die Verschlußstruktur eng gegen die Stoßplatte anliegt, tritt das angetriebene Glied mit dem treibenden Glied über die Einstellbolzen wieder in Eingriff. Im allgemeinen ist die Linie des Eingriffs der treibenden und angetriebenen Glieder parallel zu der Achse des Geschützes und der gemeinsamen Achse der Eingangsantriebswelle des Verschlußbetriebsmechanismus, und die Drehung der treibenden und angetriebenen Glieder ist senkrecht zu der Achse des Geschützes, wobei ein Winkel von im wesentlichen 90º zwischen den beiden Achsen bewirkt wird.
Bei diesem bevorzugten Beispiel ist das treibende Glied mit dem Zahnrad befestigt, das mit der Zahnstange kämmt, die einen Teil eines hydraulisch betriebenen Aktuators bildet. Der Aktuator ist mit der Rohrwiege des Geschützes befestigt; so daß die Drehachse des Zahnrades und des angetriebenen Gliedes im wesentlichen die gleiche wie die Achse der Eingangswelle des Verschlußbetriebsmechanismus ist. Somit dreht eine hydraulische Betätigung in einer Richtung das Zahnrad, das treibende Glied, das angetriebene Glied und die Welle in einer ersten Richtung, um den Verschluß zu entriegeln und zu öffnen und eine Betätigung in der entgegengesetzten Richtung wird den Verschluß schließen und verriegeln.
Die hydraulische Kraft für den Betrieb des Aktuators wird von der gespeicherten Versorgung abgeleitet, die in dem gasgefüllten Akkumulator durch die Wirkung des Kolbens erzeugt wird, der durch die Bewegung der Verschlußstruktur in der Vorhol- / Ausfahrphase angetrieben wird. Es ist eine Vorwärts- und Rückwärts-Ventilausrüstung vorgesehen, um die Richtung des Betriebes des Aktuators zu steuern, d.h. den Verschluß zu öffnen oder zu schließen. Die hydraulischen Kreise enthalten alle die geeigneten Rückschlagventile, Druckausgleichsventile, etc., plus einer Handpumpe zur anfänglichen Unterdrucksetzung des Systems. Vorzugsweise ist zwischen dem Ende der Kolbenstange und dem Punkt des Kontaktes mit dem zweiten Element (d.h. dem vorher erwähnten Teil der Verschlußstruktur) ein Stoßdämpfer vorgesehen.
Die Vorholbewegung kann einen beträchtlichen Impuls bewirken, wenn die Verschlußstruktur das Ende der Kolbenstange (die den Kolben in dem Zylinder antreibt, um das unter Druck gesetzte Arbeitsfluid zu erzeugen) trifft. Der Stoßdämpfer kann aus Feder-, Hydraulik- oder Pneumatik- Mitteln oder aus Kombinationen dieser Mittel bestehen. Der Stoßdämpfer ist derart ausgebildet, um eine Reaktion auf eine beginnende Bewegung der Kolbenstange zu erzeugen, bevor der Metall-Metall-Kontakt mit der Verschlußstruktur tatsächlich auftritt.
Vorzugsweise ist ein Mittel vorgesehen, um auf die Wiederherstellung eines engen Kontaktes zwischen den Elementen (der Verschlußstruktur und der Stoßplatte) und den erneuten Eingriff der treibenden und der angetriebenen Glieder derart anzusprechen, daß der hydraulische Aktuator nicht vorzeitig betrieben werden kann. Dieses Mittel kann in der Form eines Sicherheitsventils in dem Hydraulikkreis vorliegen, das die gesamte Fluidströmung zu und / oder von dem Hydraulikaktuator blockiert, bis die treibenden und angetriebenen Glieder vollständig wieder in Eingriff getreten sind. Alternativ dazu kann das Mittel eine Vorrichtung sein, um den Hydraulikaktuator so früh zu betreiben, wie die treibenden und angetriebenen Glieder vollständig wieder in Eingriff stehen, um den Verschluß zu öffnen, der für eine Wiederbeladung bereit ist.
Es kann ein weiteres Mittel vorgesehen sein, um den Verschluß, nachdem das Geschütz geladen worden ist, durch Einleiten des Betriebes des Hydraulikaktuators zu schließen, wenn einmal ein voreingestellter Punkt des Ladungszyklus erreicht worden ist.
Bei einer bevorzugten Konstruktion arbeitet die letzten paar Millimeter des Ausfahrens, d.h. gerade wenn der enge Kontakt zwischen der Verschlußstruktur und der Stoßplatte wieder hergestellt wird, ein Sicherheitsventil, z.B. durch Drücken eines Plungers, um die Hydraulikkreise für die Fluidströmung zu öffnen, wenn das Betätigungsventil / die Betätigungsventile geöffnet sind, z. B. durch manuelle Mittel. Alternativ dazu kann die Plungerbewegung verwendet werden, um den Verschlußöffnungszyklus z. B. über ein mechanisches, hydraulisches oder elektrisches Verbindungsglied, d.h. einen halbautomatischen Betrieb einzuleiten.
Eine ähnliche Vorrichtung kann anderswo auf der Rohrwiege enthalten sein, um zu einem späteren Punkt in dem Wiederbeladungszyklus z. B. auf die Rückkehr der Geschoßladeschale in ihre Ruheposition anzusprechen, und den Hydraulikkreis zu betreiben, um den Verschluß zu schließen und somit einen vollautomatischen Betrieb zu schaffen.
Wenn es gewünscht ist, können auch Mittel zum Vorsehen einer Menge von mehr permanent gespeicherter Energie eingeschlossen sein, um das treibende Glied vor dem ersten Feuern des Geschützes oder zu irgendeinem anderen Zeitpunkt zu betätigen, wenn die Energie, die von dem Zusammentreffen der Elemente abgeleitet wird, unzureichend ist.
Für ein besseres Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie dieselbe betrieben werden kann, wird nun nur beispielhaft Bezug auf die begleitenden Zeichnungen genommen, in welchen:
Fig. 1 eine schematische Blockdarstellung einer ultraleichten Feldhaubitze in Übereinstimmung mit der Erfindung ist,
Fig. 2 ein Diagramm des Verschlußendes des Rohres der Haubitze von Fig. 1 ist, die den Verschluß in den Offen- und Geschlossen-Positionen zeigt,
Fig. 3 eine schematische Schnittansicht des Verschlußendes des Rohres der Haubitze der Fig. 1 und 2 ist,
Fig. 4 eine Ansicht ist, die eine Klauenkupplung zeigt, die einen Teil des Verschlußbetriebsmechanismus der Haubitze von Fig. 3 bildet,
Fig. 5 eine Ansicht ist, die einen Teil der Klauenkupplung von Fig. 4 und ihre Verbindung zu einem doppeltwirkenden Hydraulikdrehaktuator zeigt,
Fig. 6 ein Strömungsdiagramm des Hydraulikkreises ist, in dem der Aktuator, der in Fig. 5 gezeigt ist, enthalten ist,
Fig. 7 eine Schnittansicht eines Stoßdämpfungsmechanismus ist, der in dem Verschlußmechanismus der Haubitze der Fig. 1 bis 6 enthalten ist, und
Fig. 8 eine schematische Veranschaulichung einer Modifikation der Haubitze der Fig. 1 bis 7 ist, die eine kraftbetriebene Ladeschale in Übereinstimmung mit der Erfindung enthalt.
In dieser Beschreibung wird die gleiche Bezugsziffer für identische Komponenten, die die gleiche Rolle in den verschiedenen Figuren erfüllen, verwendet.
Fig. 1 zeigt eine schematische Blockdarstellung einer ultraleichten Feldhaubitze, die ein Rohr 1 umfaßt, das in einer Rohrwiege 2 angebracht und über ein Zapfenlager 3 in einem Gestell 4 mit Lager- / Rückstoßbeinen 5 gelagert ist. Das Rohr 1 endet in einem Verschlußaufbau 7, der eine Vorderfläche 6 aufweist, und das Gestell 2 schließt eine Stoßplatte 10 mit einer rückwärtigen Fläche 9 ein. Bei der Anwendung sind die Vorderfläche 6 und die rückwärtige Fläche 9 nebeneinanderliegend angeordnet und das Rohr 1 ist aus Gründen der Klarheit entfernt von dem Gestell 2 gezeigt, so daß die Nebeneinanderstellung der Vorderfläche 6 über die gestrichelte Linie 8 in bezug zu der rückwärtigen Fläche 9 gezeigt werden kann. Ein Pfeil mit zwei Spitzen 11 zeigt die Bewegung des Rohres 1 bei der Anwendung an. Beim Feuern stößt das Rohr heftig nach hinten zurück, das durch den Doppelpfeil 11A angezeigt ist, und dann wird das Rohr 1 ruhiger in seine Ausfahrposition nach vom vorgeholt, wie durch Pfeil 11B angezeigt ist.
In der vollständigen Ausfahrposition liegt die Vorderfläche 6 des Verschlußaufbaues 7 nahe an die rückwärtige Fläche 9 der Stoßplatte 10 an, wie durch Linie 8 angezeigt ist.
Fig. 2 zeigt das Verschlußende des Rohres 1 der Haubitze. Es ist wieder die Nebeneinanderstellung der Flächen 6 und 9 gezeigt, wobei das Rohr 1 durch ein Loch 12 in der Stoßplatte 10 verläuft. Der eigentliche Verschlußblock besteht aus einer Schließeinrichtung 13 und einem Glied 16 und steht mit zusammenpassenden Schraubgewinden im Verschlußaufbau 7 in Eingriff. Die Schraubanordnung ist derart, daß eine begrenzte Drehbewegung des Gliedes 16 um eine Rohrachse 14 beispielsweise bis zu einem Winkel 0º den Verschlußblock vollständig verriegeln oder vollständig entriegeln wird. Obwohl sich das Glied 16 zum Verriegeln oder Entriegeln um die Rohrachse 14 dreht, wird der Mechanismus 18, der eigentlich das Verriegeln / Entriegeln des Verschlußblockes betreibt, von einem Dreheingang über Achse 15 angetrieben. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist die Achse 15 im rechten Winkel zu und über Achse 14 angeordnet.
In Fig. 3 ist der Verschlußbetriebsmechanismus 18 mit einem angetriebenen Glied 19 verbunden, das mit einem treibenden Glied 20 derart in Eingriff treten kann, daß eine Drehung des treibenden Gliedes 20 um Achse 15 bis zu 0º zuerst den Verschlußblock abschraubt. Eine weitere Drehung um Achse 15 öffnet dann den Verschluß, wobei die Glieder 13, 16 in einem Bogen 17 aufeinander zu bewegt werden.
Die Bezeichnung A (Fig. 2) zeigt die normale geschlossene Position des Verschlußblockes 13, 16 sowohl, wenn der Block vollständig angeschraubt ist, als auch wenn er vollständig abgeschraubt ist, d.h. entsprechend den Drehungen von sowohl 0º als auch 0º des angetriebenen Gliedes 19 um Achse 15. Eine weitere Drehung von 90º durch das angetriebene Glied 19 um die Achse 15 öffnet den Verschlußblock 13, 16 zu Position B. Dies ist die Normalposition für ein herkömmliches mechanisches Nokken- / Hebelsystem zum Betreiben des Verschlußöffnungsmechanismus. Mittels der vorliegenden Erfindung kann der Verschlußblock 13, 16 weiter auf ungefähr 130º geöffnet werden, wie durch Position C gezeigt ist. Dieser zusätzliche Öffnungsgrad verbessert den Zugriff auf den Verschlußaufbau 7 und in die Bohrung des Rohres 1 erheblich und ist nur mittels eines kraftbetriebenen Systems erreichbar.
Eine einfache Sichtschätzung der Größe und daher der Masse des Verschlußblockes 13, 16 und der Entfernung von deren Schwerpunkten von der Achse 15 weist darauf hin, daß ein massives Drehmoment an das angetriebene Glied 19 angelegt werden muß, das sich um Achse 15 dreht, um den Verschluß zu Position B zu öffnen, wenn das Geschütz nahezu horizontal ausgerichtet ist, oder es zu Position A zu schließen, wenn das Geschütz bei einem hohen Richthöhenwinkel ausgerichtet ist. Um das notwendige Drehmoment an das angetriebene Glied 19 um die Achse 15 zu liefern, ist eine manuell betriebene Hydraulikpumpe verwendet worden. Von Hand zu Pumpen ist jedoch zeitaufwendig und physisch entkräftend, und ein System, das von einer separaten Kraftquelle angetrieben wird, würde einen großen Vorteil aufweisen. Da jedoch der Verschluß 7, 13, 16 und der Betriebsmechanismus 18, 19 einstückig mit dem Rohr 1 ausgebildet sind, sind sie Gegenstand von heftigen Rückstoß-(11A)- und weniger heftigen Vorhohl-(11B)-Kräften und -Bewegungen. Es ist somit ungeeignet, irgendeine Form eines Hydrauliksystems auf dem Verschlußaufbau 7 zu plazieren, wenn es nicht in der Lage ist, den Rückstoßkräften zu widerstehen. Dies würde ein massives, robustes System erfordern, das natürlich mit den Anforderungen der Ultraleichtkonstruktionsprinzipien nicht vereinbar wäre. Es könnte eine einfache Handpumpe verwendet werden, aber diese ist zu langsam und für den Bediener physisch ermüdend.
Die Lösung dieses Problems besteht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung darin, ein hydraulisches Kraftsystem in oder auf der Rohrwiege 2 mit einem Kraftübertragungsmechanismus vorzusehen, der trennbar ist, wenn der Verschluß zurückstößt, der aber durch eine mechanische Verbindung wieder hergestellt wird, wenn die Vorholung beendet und das Geschütz vollständig ausgefahren ist.
Fig. 3 zeigt das Prinzip der trennbaren mechanischen Antriebsverbindung. Der Verschlußbetriebsmechanismus schließt eine Eingangswelle 25 ein, die drehbar um eine Achse 15 angebracht ist. Um die Welle 25 sind die angetriebenen und treibenden Glieder 19, 20 angeordnet, die (jeweils) im wesentlichen halbkreisförmige konkave Innenflächen aufweisen. Das angetriebene Glied 19 ist mit Welle 25 befestigt und ist auch mit dem Verschluß der Haubitze befestigt, d.h. mit den Gliedern 18, 13, 16 und 7; diese Verbindung ist schematisch durch Pfeil 21 gezeigt. Das treibende Glied 20 ist einstückig mit dem Aktuator 26 (Fig. 5 und 6) ausgebildet, der mit der Rohrwiege 2 und daher mit der Stoßplatte 10 befestigt ist, wie schematisch durch Pfeil 22 angezeigt ist.
Der Abstand zwischen den Gliedern 19 und 20 kann genau mittels einstellbarer Abstandsbolzen 23 (Fig. 4) eingestellt werden, die mit Gegenmuttern 24 versehen sind. Das Glied 20 ist drehbar angebracht und wird durch ein hydraulisches Kraftsystem gedreht, wie nachstehend beschrieben wird. Einsteller 23, 24 werden somit so eingestellt, daß das Glied 20 das Glied 19 und daher Welle 25 um die Achse 15 entweder im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn drehbar antreibbar kann. Wenn die Einsteller 23, 24 exakt eingestellt sind, besteht keine relative Bewegung zwischen den Köpfen der Bolzen 23 und der Oberfläche 19A des Gliedes 19. Da dies in der Praxis schwierig zu erreichen und auf einer Feldhaubitze beizubehalten ist, sind die Flächen 19A und die Köpfe der Bolzen 23 vorzugsweise aus gehärtetem Stahl gefertigt und beispielsweise mit Schmiermittel geschmiert, um jeglichen kleinen Fehlausrichtungsgrad anzugleichen. Vorzugsweise ist ein kleiner Spalt beispielsweise von ungefähr 1 mm (nicht gezeigt) zwischen den Köpfen der Bolzen 23 und den Flächen 19A vorgesehen, so daß kein mechanischer Stoß beim Beenden des Ausfahrens auftritt, d.h. wenn die Flächen 6 und 9 in Kontakt treten. Die Anwesenheit dieses Spalts beeinflußt den Drehantrieb zwischen den Gliedem 19 und 20 nicht bedeutend.
Ein Pfeil mit zwei Spitzen 11 weist auf die relative Bewegung des Rohres 1 und der Verschlußglieder 7 und 16 hin, die das angetriebene Glied 19, die Eingangswelle 25 und den Verschlußöffnungsmechanismus 18 einschließen. Es ist aus den Fig. 3 und 4 offensichtlich, daß sich beim Abfeuern der Haubitze die Glieder 7,16, 19 und 25 heftig nach links (Pfeil 11A) bewegen, wobei die Glieder 20, 23 und 24 (relativ) stationär bleiben. Nach dem Rückstoß und während des Vorholens bewegen sich die Glieder 7, 16, 19 und 25 stetig zurück nach rechts (Pfeil 11B), um die Positionen, die in den Fig. 3 und 4 gezeigt sind, wieder einzunehmen. Der Kontakt zwischen Fläche 6 des Verschlußaufbaues 7 und Fläche 9 der Stoßplatte 10 definiert die Ruheposition, bei der die Einstellbolzen 23 und Muttern 24 eingestellt sind. Das Wort "relativ" ist oben in Klammem gesetzt, um zu erkennen, daß, obwohl das treibende Glied 20 relativ zu den Gliedern 19 und 25 stationär bleibt, das gesamte Geschütz, d.h. einschließlich Rohrwiege 2, Gestell 4 und Beinen 5 während des Abfeuerns und Aufnehmens des Rückstoßes und in einem geringeren Umfang während des Vorholens und Ausfahrens eine beträchtliche Bewegung, Vibration und dergleichen erfährt.
Die Anordnung des treibenden Gliedes 20 und des angetriebenen Gliedes 19 über Bolzen 23, die um die Eingangswelle 25 und die Achse 15 herum angeordnet sind, ist beschrieben worden. Diese Einheit wird als eine "Klauenkupplung" bezeichnet. Aus einem früheren Bezug auf die Drehmomente, die zum Öffnen und Schließens des Verschlußblockes 16, 13 erforderlich sind, ist ein Hinweis auf die großen Drehmomente gegeben worden, die an die Welle 25 angelegt und daher durch das treibende Glied 20 und das angetriebene Glied 19 übertragen werden müssen. Es wird angemerkt, daß keine direkte mechanische Verbindung zwischen den Gliedern 19 und 20 besteht, um die Reaktionskrafte zu schaffen. Es besteht jedoch ein mechanischer Reaktionsweg von dem treibenden Glied 20 über die Halterung (Pfeil 22) und die Rohrwiege 2 (nicht gezeigt) zu der Stoßplatte 10. Ähnlicherweise weist Pfeil 21 auf die Halterung der angetriebenen Platte 19 auf dem Verschlußaufbau 7 hin. Somit wird der relative Ort der Glieder 19 und 20 in der (Rohr-)-Axialrichtung 14 entsprechend zu Pfeil 11 dadurch bestimmt, ob eine Fläche 6 des Verschlußaufbaues 7 und eine Fläche 9 der Stoßplatte 10 in direktem Kontakt stehen oder nicht. Ähnlicherweise wird der relative Ort der Glieder 19 und 20 in Ebenen im rechten Winkel zu der von Pfeil 11 durch die Bewegungsfreiheit des Rohres 1 in der Rohrwiege 2 bestimmt.
Die Vorhol- und Ausfahrsysteme (nicht gezeigt) der Haubitze üben eine beträchtliche Kraft aus. Offensichtlich nimmt, wenn das Ausfahren fortgesetzt wird, die tatsächliche angelegte Axialkraft ab, wenn das Gäsvolumen der Vorholeinrichtung zunimmt und sein Druck fällt daher. Die resultierende Kraft, die die beiden Flächen 6 und 9 zusammenpreßt, liegt jedoch sogar bei maximalem Ausfahren, d.h. wenn die Flächen 6 und 9 in engem Kontakt stehen, immer noch in der Größenordnung von Tonnen. Somit wird, wenn die Haubitze nicht ernsthaft beschädigt worden ist oder einen Hauptausfall erlitten hat, der Vorholeinrichtungsdruck größer als angemessen sein, um den relativen axialen Ort der Flächen 6 und 9 und daher der Glieder 19 und 20 beizubehalten. Es wird auch angemerkt, daß diese große Kraft, die normalerweise über Fläche 6 auf Fläche 9 wirkt, eine hohe Reibungskomponente schafft, um jeglichen Reaktionskräften zu widerstehen, die in Ebenen im rechten Winkel zu Achse 14 (Fig. 2) als Folge des Drehmomentes, das zwischen den Gliedern 20 und 19 übertragen wird, erzeugt werden.
Das Hauptmittel zum Anordnen des Rohres 1 in der Rohrwiege 2 sind Ansätze (nicht gezeigt), die in axialen Führungen (nicht gezeigt) gleiten. Dieses Anordnungsmittel erlaubt, daß sich das Rohr 1 axial 11, aber nicht radial bewegt. Es muß jedoch, obwohl sowohl die Ansätze als auch die Führungen präzise gearbeitet sind, ein gewisser Spielraum bestehen, wenn eine Gleitbewegung auftritt und dieser Spielraum, der möglicherweise mit geometrischen Faktoren vergrößert ist, kann einen gewissen Einfluß auf die Ausrichtung der Glieder 19, 20 in Ebenen radial zu Achse 11 aufweisen. Es ist jedoch unwahrscheinlich, daß irgendeine Fehlausrichtung, die aus dieser Ursache entsteht, größer als 1 - 2 mm ist.
Ein weiterer Faktor, der die Ausrichtung der Glieder 19 und 20 beeinflussen wird, ist die thermische Ausdehnung des Verschlußaufbaues 7, nachdem eine Anzahl von Geschossen abgefeuert worden ist. Der maximal mögliche Anstieg der Temperatur des massiven Metalls liegt bei ungefähr 100ºC. Dies ist ausreichend, um eine radiale Ausdehnung des Verschlußaufbaues 7 zu bewirken und somit zu bewirken, daß sich das angetriebene Glied 19 und die Welle 25 relativ zu dem treibenden Glied 20, das in bezug auf die kühlere Stoßplatte 10 angebracht ist, radial nach außen bewegen (d.h. aufwärts, wie in Fig. 3 gezeigt ist).
Somit muß das Mittel zum Übertragen der Drehbewegung in der Lage sein, unter den Bedingungen einer begrenzten Fehlausrichtung zu arbeiten. Die gehärteten Bolzenköpfe 23, die an den gehärteten Oberflächen 19A gelagert sind, sind diesen idealerweise angepaßt und es kann eine Schmierung vorgesehen werden, um Verschleißschaden zu minimieren.
Die Klauenkupplung 19, 20 muß "doppeltwirkend" sein, wenn eine Inanspruchnahme sowohl zum Schließen als auch zum Öffnen des Verschlusses erforderlich ist. Beispielsweise wendet bei der in Fig. 2 gezeigten Situation der untere Bolzen 23 (Fig. 4) die Kraft an, um den Verschlußblock abzuschrauben und ihn zu den Positionen B und C zu öffnen. Beim Schließen steuert der untere Bolzen 23 das Abfallen des Verschlußblockes 13, 16, aber der obere Bolzen 23 stellt sicher, daß die Schließeinrichtung 13 am Ziel ist, bevor der Block fest angeschraubt ist. Wenn sich das Rohr 1 bei hohen Richthöhenwinkeln befindet, beispielsweise bis zu +700, wird die Aufteilung der Inanspruchnahme zwischen den beiden Bolzen 23 verschieden sein.
Wie oben hingewiesen ist, wendet die Haubitze ein hydraulisches Kraftsystem an, um Energie zu speichern, die von dem Rückstoß des Rohres 1 erhalten wird, und diese Energie zu übertragen, wenn es gewünscht ist, um eine Drehbewegung auf das treibende Glied 20 aufzubringen und somit den Verschluß 13, 16 zu öffnen und / oder zu schließen.
Das Verfahren, durch das der Drehantrieb auf das treibende Glied 20 angewendet wird, wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 beschrieben.
Der Doppel-Hydraulikaktuator 26 weist einen oder mehrere Kolben 27 auf, die mit einer Zahnstange 28 befestigt sind, die ihrerseits mit einem Zahnrad 29 kämmt, das mit dem treibenden Glied 20 befestigt ist. Das Zahnrad 29 und das treibende Glied 20 drehen sich um die Achse 15A. Wenn alle Ausrichtungen präzise sind, stimmt die Achse 15A mit Achse 15 überein. In der Praxis kann jedoch sogar eine perfekte Ausrichtung, wenn verschiedene Komponenten kalt sind, dann, wenn die Komponenten beispielsweise nach dem Abfeuern heiß sind, leicht außerhalb liegen, so daß eine kleine Fehlausrichtung über die Bolzen 23 und die Oberfläche 19A angeglichen werden kann, wie vorstehend erwähnt wurde. Es ist jedoch insbesondere wünschenswert, daß das Zahnrad 29 und das Glied 20 in robusten Lagern (nicht gezeigt) angebracht sind, so daß jegliche Reaktionskräfte als Folge einer Fehlausrichtung etc. das Kämmen des Zahnrades 29 und der Stange 28 nicht wesentlich beeinflussen.
Ein geeigneter Hydraulikkreis ist in Fig. 6 veranschaulicht. Es sollte angemerkt werden, daß die Drehrichtung 30 zum Öffnen des Verschlusses zu der, die in den Fig. 2, 3, 4 und 5 gezeigt ist, entgegengesetzt ist.
Energie wird in dem Hydrauliksystem durch Unterdrucksetzen des Systems gespeichert und nach jedem Öffnen oder Schließen des Verschlusses muß das Hydrauliksystem erneut unter Druck gesetzt werden. Diese Unterdrucksetzung könnte ausschließlich mittels einer Handpumpe 50 erreicht werden. Jedoch würde dies als Folge der erforderlichen Pump anstrengung und der resultierenden Ermüdung des Bedieners die Feuerrate auf annähernd 3 Schüsse pro Minute begrenzen, wohingegen mittels des Hydrauliksystems, das nachstehend beschrieben wird, eine Feuer- Berst-Rate von 4 Schüssen pro Minute erzielt werden kann. Es ist selbstverständlich anzumerken, daß bei dieser Technik die Geschwindigkeit des Betriebes ein besonders wichtiger Faktor ist.
Somit wird in der Praxis die Handpumpe 50 nur für eine anfängliche Unterdrucksetzung verwendet, um den Verschlußmechanismus zu betreiben, bevor der erste Schuß abgefeuert wird. Die Handpumpe 50 zieht Fluid von einem Sumpf 46 über ein Rohr 51 und ein Rückschlagventil 52 an und unter Druck gesetztes Fluid wird über Rohr 53 und Rückschlagventil 54 in einen Akkumulator 31 geleitet. Bei einem Notfall braucht nur ausreichend Fluid gepumpt werden, um den Verschluß auf 90º (Position B) zu öffnen und ihn wieder zu schließen; ein Druckmesser 55 zeigt an, wenn das Pumpen das erforderliche Niveau erreicht hat.
Wenn das Hydrauliksystem unter Druck gesetzt ist, kann der Verschluß durch Bewegen des Hebels 32 nach links, um das Ventil 33 zu öffnen, geöffnet werden, wodurch eine direkte Strömung 33A von dem Akkumulator 31 durch Verbindungen 34 zu dem Sicherheitsventil 35 zugelassen wird. Bei der veranschaulichten Ausführungsform kann das Sicherheitsventil 35 zulassen, daß Hydraulikfluid nur fließt, wenn der Plunger 36 nach rechts gegen die Rückstellfeder 37 bewegt worden ist. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist der Plunger 36 in oder nahe der Stoßplatte 10 angebracht und wird nur nach rechts bewegt, wenn der Verschlußaufbau 7 eng an die Stoßplatte 10 anliegt. Beim Feuern stellt die Feder 37 das Ventil 35 in die Geschlossen-Position zurück, wie in Fig. 6 gezeigt ist, und es wird sich nicht wieder öffnen, bis die Flächen 6 und 9 wieder in Kontakt stehen.
Nach dem Fließen durch das Sicherheitsventil 35 tritt das Hydrauliklluid in das Dual-Stabillagenventil 38 über die Rohre 39 ein und der Druck baut sich auf, bis bei einem gewünschten Druck die Strömung des Fluides durch die innere Öffnung 40 bewirkt, daß sich das Auslaßventil 41 nach rechts bewegt und eine Strömung aus dem Aktuator 26 über Rohr 26A zuläßt. Unter diesen Bedingungen strömt Hydraulikfluid durch das Rückschlagventil 43 und das Rohr 26B in den Aktuator 26, wodurch bewirkt wird, daß sich der / die Kolben 27 nach rechts bewegen und Hydraulikfluid verdrängen, das den Aktuator 26 über Rohr 26A und Auslaßventil 41 verläßt. Das Dual-Stabillagenventil 38 erscheint sehr kompliziert, erzeugt aber eine glatte Strömung an Hydraulikfluid durch den Aktuator 26, um eine gleichmäßige Drehrate des Zahnrades 29 und ein glattes Öffnen (oder Schließen) des Verschlußblockes 16, 13 sicherzustellen.
Die Bewegung des Kolbens / der Kolben 27 nach rechts bewirkt, daß sich das Zahnrad 29 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, wie bei 30 gezeigt ist, und daß das treibende Glied 20 den Verschlußöffnungsmechanismus betreibt. Das Hydraulikfluid, das von dem Aktuator 26 verdrängt wurde, fließt über ein Rohr 26A, ein Auslaßventil 41, ein Rohr 48, ein Sicherheitsventil 35, einen Verbinder 34, ein Ventil 33A und ein Rohr 45 zu dem Sumpftank 46 ab.
Die Symbole 47 weisen darauf hin, daß Langrohrleitungen damit verbunden sein könnten und Verbinder 34 Schnellfreigabevorrichtungen sind, die einen Fluidverlust minimieren. Sie werden verwendet, um zu ermöglichen, daß die Haubitze in eine kleine Anzahl von Hauptkomponenten zur Erleichterung des Transports zerlegt wird. Die Langrohrleitungen 47 ermöglichen, daß Komponenten, wie beispielsweise der Sumpftank 46 an den geeignetsten Positionen auf der Haubitze angeordnet werden.
Um den Verschlußblock zu schließen, wird der Hebel 32 nach rechts bewegt, um den Umkehrströmungsabschnitt 33B in Betrieb zu bringen. Die Strömung findet nun in die Rohre 48 statt, wobei bewirkt wird, daß das Auslaßventil 42 über den Druck in der inneren Öffnung 45 öffnet. Nun strömt Fluid über das Rückschlagventil 44, wobei der / die Kolben 27 nach links bewegt werden und über das Rohr 26B und das Auslaßventil 42 zurück zu dem Sumpf 46 ab. Die Entlüftung 49 an dem Sumpftank 46 verhindert den Aufbau eines Rückdruckes oder Saugkopfes.
Es wird zu Fig. 2 angemerkt, daß der Verschlußblock 16, 13 zu einem 90º Winkel (Position B) öffnen muß, um einen freien Zugriff auf die Bohrung des Rohres 1 zu geben. Dies ist die Normalposition für ein mechanisches Öffnungssystem. Wenn jedoch die Hydraulikkraft (relativ) unbegrenzt ist, kann der Verschlußblock 13, 16 weitere 40º zu Punkt C (Fig. 2) geöffnet werden. Dies verbessert den Zugriff auf die Bohrung von Rohr 1 stark, insbesondere, wenn sich die Haubitze bei hohen Richthöhenwinkeln befindet. In diesem Fall beträgt die Gesamtwinkelbewegung des Verschlußblockes 13, 16 90º + 40º = 130º.
Das Hydrauliksystem schließt einen Kolben 57 ein, der sich in einem Zylinder 59 bewegt. Der Kolben 57 weist eine Kolbenstange 58 auf und ist durch ein Vorspannmittel, wie eine Feder 56, vorgespannt Die Kolbenstange 58 ist so angeordnet, daß in der Ausfahrposition, wenn die Fläche 6 des Verschlußaufbaus 7. an die Fläche 9 der Stoßplatte 10 angrenzt, der Kolben in den Fig. 3 und 6 derart rechts gehalten wird, daß die Feder 56 ausgedehnt ist.
Wenn die Haubitze abgefeuert wird, wird der Verschlußaufbau 7 in Richtung 11A von der Stoßplatte 10 zurückgestoßen. Dies ermöglicht, daß die Feder 56 den Kolben 57 und die Kolbenstange 58 nach links in den Zylinder 59 drängt, wobei Hydraulikfluid von dem Sumpftank 46 über ein Rückschlagventil 60 angezogen wird. Wenn der Rückstoß 11A beendet ist, beginnt der Verschlußaufbau 7, sich in eine Richtung 11B unter der Wirkung des Vorholens zu bewegen, und Fläche 6 tritt mit der Kolbenstange 58 in Kontakt, die aufgrund der Feder 56 bei dieser Stufe vollständig aus dem Zylinder 59 ausgedehnt ist. Das Ergebnis ist, daß die Kolbenstange 58 zu dem rechten treibenden Kolben 57 gezwungen wird, um Fluid aus dem Zylinder 59 in ein Rohr 61 zu zwingen. Wenn sich das Ventil 60 unter dem positiven Druck in Rohr 61 schließt, kann das Fluid nur über Rohr 62 und Rückschlagventil 63 in den Akkumulator 31 strömen. Ein Druckentlastungsventil 64 schützt gegen Überdruck und entlädt jegliches überschüssiges Fluid an den Sumpf 46.
Wenn das Vorholen 11B beendet ist, besteht ein hoher Restdruck in den Rohren 61, 62. Das Ventil 65 ist ein Drosselabsperrventil, das ein Rückschlagventil 60 und eine variable Drossel 66 umfaßt. Der Restdruck in den Rohren 61, 62 entweicht zu dem Tank 46 über eine Drossel 66. Die Verwendung einer Drossel 66 ermöglicht, daß sich der Stoßdämpfer vorzugsweise selbst zurückstellt, wie nachstehend beschrieben ist.
Es ist für Fachleute offensichtlich, daß, während der Rückstoß 11A heftig ist, das Vorholen 11B auch schnell ist, so daß die Fläche 6 des Verschlußaufbaues 7 das verlängerte Ende der Kolbenstange 58 mit einem beträchtlichen Impuls treffen wird. Wenn die Kolbenstange 58, der Kolben 57 und das Hydraulikfluid in dem Zylinder 59 nicht gleichzeitig mit der Bewegung bei einer Geschwindigkeit beginnen können, die gleich zu der des Verschlußaufbaues 7 ist, ist ohne das ernsthafte Risiko des Knickens der Kolbenstange 58 ein Mittel erforderlich, um den Anfangsimpuls aufzunehmen und ein Kurzzeitintervall zu schaffen, während dessen die Kolbenstange 58 auf die Geschwindigkeit des Verschlußaufbaues 7 beschleunigt werden kann. Fig. 7 veranschaulicht einen geeigneten Stoßdämpfungsmechanismus für diesen Zweck.
Es ist eine bearbeitete zylindrische Kappe 67 vorgesehen, die eng über das Ende der Kolbenstange 58 paßt, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Eine Feder 68 ist zwischen dem Ende 58A der Kolbenstange 58 und dem flachen inneren Ende 67A der Kappe 67 angeordnet.
Wenn die Haubitze abgefeuert wird, stößt der Verschlußaufbau 7 in Richtung 11A zurück und die Feder 56 bewegt befreit von ihren Druckladungen den Kolben 57 nach links in bezug auf den Zylinder 59. Die Belastbarkeit der Feder 56 und der Widerstand, gegen den sie arbeitet, ist derart, daß die Bewegung in dem Zeitintervall zwischen dem Abfeuern und dem Kontakt der Flächen 6 und 67B nahe dem Ende der Vorholungs- und Ausfahrphase der Rohrbewegung vollständig beendet ist. Wie unten beschrieben ist, wird die Feder 68 vollständig ausgedehnt sein, bevor die Haubitze abgefeuert wird.
Wenn die Fläche 6 die Fläche 67B bei der Vorholbewegung 11B trifft, beginnt die Kappe 67, die leicht und stark ist, sofort, sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie der der Fläche 6 nach rechts zu bewegen. Dabei wird die Feder 68 gedrückt. Somit wirkt die Kraft der Feder 68 auf die Fläche 58A der Kolbenstange 58, um zu bewirken, daß sie beginnt, sich nach rechts zu bewegen. Wenn das Vorholen 11B fortschreitet, steigt der Druck auf die Feder 68 an, wie auch die Kraft auf die Fläche 58A. Das Konstrüktionsideal besteht darin, daß die Kolbenstange 58 und alles, das sie antreibt, auf die Geschwindigkeit der Fläche 6 beschleunigt wird, bevor der Metall-Metall-Kontakt 67A - 68 - 58A auftritt, aber in der Praxis wird jegliche beträchtliche Beschleunigung, die auf die Kolbenstange 58 vor dem harten Aufprall mit Fläche 6 aufgebracht wird, den mechanischen Stoß und die folgende Beanspruchung der Kolbenstange 58 stark minimieren.
Die Feder 68 ist stärker als Feder 56, so daß sich beim Beenden des Ausfahrens die Feder 68 ausdehnt, wodurch ein weiteres Ausdehnen der Feder 56 und eine weitere Bewegung des Kolbens 57 nach rechts bewirkt wird, wodurch weiteres Fluid über Rohr 61 und Drossel 66 zu dem Tank 46 verdrängt wird. Der Vorteil besteht darin, daß der Stoßdämpfer vollständig entfaltet und somit in der Lage ist, die Kolbenstange 58 vor Schaden zu bewahren, sobald der nächste Schuß abgefeuert wird.
Wenn die Kappe 67 eine enge Passung über die Kolbenstange 58 ist, ist die Luft 60 darin nicht in der Lage, schnell durch den Kreisring 69 zu entweichen. Somit wirkt der pneumatische Druck auch auf die Fläche 58A zur Ergänzung der Wirkung der Feder 68.
Als eine Alternative zu dem beschriebenen Stoßdämpfungsmechanismus kann ein hydraulischer Stoßdämpfer oder jegliche Kombination von Feder-, Hydraulik- oder Pneumatik-Vorrichtungen verwendet werden.
Wie erwähnt worden ist, ist die Antriebsvorrichtung der Erfindung hauptsächlich für die Verwendung bei einer ultraleichten Haubitze konstruiert worden. Obwohl es vollständig möglich ist, eine Kolbenstange 58 so robust zu konstruieren, daß die axialen Schläge von dem Verschlußaufbau 7 keine übermäßige Beanspruchung bewirken, erzeugt die Größe der axialen Schläge beträchtliche zusätzliche Reaktionskräfte, beispielsweise an den Befestigungspunkten des Zylinders 59 und auf den Führungen, in denen das Rohr 1 gleitet. Um diese zusätzlichen Reaktionskräfte anzugleichen, sind stärkere Strukturen erforderlich, d. h. aus massiveren oder besseren (teureren) Materialien. Die Verwendung eines Stoßdämpfungsmechanismus bildet somit eine wesentliche Gewichtseinsparung für das System und trägt auch einen kleinen zusätzlichen Grad an Beständigkeit für die Lebensdauer der Haubitze bei.
Es wird nun das Verfahren des Betriebes der Haubitze beschrieben. Erstens wird vorausgesetzt, daß die Haubitze in die Nähe des Kampfplatzes bewegt worden ist und anfängliche Vorbereitungen zum Feuern beendet worden sind, beispielsweise, daß die Beine 5 (Fig. 1) aufgestellt worden sind, die Geschosse heraufgebracht worden sind, etc. Der Verschlußbetriebsmechanismus wird anfänglich mittels einer Handpumpe 50 unter Druck gesetzt, bis der Druck 55 in dem Akkumulator 31 angemessen ist, um den Verschluß vorzugsweise zu Position C oder zumindest zu Position B zu öffnen und ihn hinterher vollständig zu schließen. Die Haubitze wird dann auf das Ziel ausgerichtet und abgefeuert. Der Verschlußaufbau 7 stößt in einer Richtung 11A zurück, wobei zugelassen wird, daß sich die Feder 56 zusammenzieht und den Kolben 57 und die Kolbenstange 58 nach links bewegt, wobei Hydrauliklluid von Sumpf 46 über das Ventil 60 und das Rohr 61 in den Zylinder 59 gezogen wird. Die Feder 56 hat ihre Strecke zurückgelegt, wenn die Fläche 6 des Verschlußaufbaus 7 in ihrer Vorholphase zurückgekehrt ist, um die äußere Fläche 67B der Kappe 67 zu treffen. Der letzte Teil der Vorholbewegung 11B bewirkt, daß der Kolben 57 Fluid durch die Rohre 61, 62 und das Ventil 63 in den Akkumulator 31 pumpt. Überschußdruck wird über Ventil 64 entlastet. Wenn das Geschütz vollständig ausgefahren worden ist, wird der Restdruck in den Rohren 61, 62 über die Drossel 66 entlastet, wobei zugelassen wird, daß sich die Feder 58 selbst zurückstellt.
Es wird angemerkt, daß die Unterdrucksetzung des Akkumulators 31 während des letzten Teils der Ausfahrphase stattfindet. Die Haubitze wird niemals abgefeuert, wenn sie nicht vollständig ausgefahren ist, d.h. wenn die Flächen 6 und 9 in engem Kontakt stehen, so daß der Kolben 57 seinen Schlag beendet hat. Es ist möglich, daß eine Haubitze mit weniger als einer vollen Ladung abgefeuert wird. In einem derartigen Fall würde die Haubitze nicht so sehr zurückschlagen, aber würde ausreichend zurückschlagen, um zu ermöglichen, daß der Kolben 57 seine gesamte Wegstrekke nach links zurücklegt, so daß beim Vorholen der Akkumulator 31 vollständig wieder aufgeladen würde. Somit läßt nach der anfänglichen Unterdrucksetzung durch das Handpumpen 50 das Feuern jedes Schusses das System vollständig geladen zurück, um den Verschluß für den nächsten Schuß zu öffnen und zu schließen.
Ein enger Kontakt zwischen den Flächen 6 und 9 richtet die treibenden und angetriebenen Glieder 20, 19 der Klauenkupplung aus und bringt sie in Kontakt, wie er auch den Plunger 36 nach rechts bewegt, um das Sicherheitsventil 35 zu öffnen. Dies läßt zu, daß der Hebel 32 des Ventils 33 nach links bewegt wird, um den Verschluß zu Position C zu öffnen. Das Rohr 1 wird dann ausgewischt und erneut geladen und der Verschluß wird manuell durch Hebel 32 geschlossen, der das Ventil 33 nach rechts 33B bewegt. Die Haubitze kann nun erneut auf das Ziel ausgerichtet und abgefeuert werden und die obige Folge wird dann wiederholt.
Das Ventil 33 kann manuell, halbautomatisch oder vollautomatisch sein, wie es erforderlich ist. Bei der manuellen Version, die in Fig. 6 gezeigt ist, spannt eine Feder 72 das Ventil auf die Zentral-(33C)-Schließposition vor. In dieser Position sperrt ein federbelasteter Stift (nicht gezeigt) in ein Loch (nicht gezeigt), so daß das Ventil 33 ohne Anheben des Stiftes (nicht gezeigt) und gleichzeitiges Bewegen des Hebels 32, d.h. einem Zweihandbetrieb, nicht betrieben werden kann. Ein derartiger Mechanismus ist als eine "Arretierung" bekannt und minimiert das Risiko eines zufälligen, unbeabsichtigten Betriebes.
Für den halbautomatischen Betrieb ist ein Verbindungsglied 71 zwischen dem Sicherheitsventil 35 und dem Betrieb des Ventils 33 vorgesehen. In diesem Fall bewirkt, wenn das Ausfahren vollständig beendet ist, die Bewegung des Plungers 36, daß das Ventil 33 zu Position 33A bewegt wird, die den Verschluß auf Position C öffnet. Nach dem Wiederbeladen wird der Verschluß 13,16 manuell durch den Hebel 32 (33B) in Verbindung mit der "Arretierung" geschlossen. Das Verbindungsglied 71 kann mechanisch, elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch sein.
Ein vollautomatischer Betrieb des Verschlusses ist auch möglich. In einem derartigen Fall wird ein zweites Verbindungsglied 71A verwendet. Dies wird durch einen hydraulischen oder elektrischen Schalter (nicht gezeigt) betrieben, der durch ein geeignetes Glied beim Beenden seines Betriebes, beispielsweise durch die Rückkehr der Ladeschale 73 (Fig. 8) in ihre Ruheposition nach dem Laden des Geschosses in den Verschluß, ausgelöst wird.
Bei Beendigung des Feuerns wird das Rohr 1 gereinigt und geölt und der Verschluß wird manuell durch Hebel 32 und Ventil 33 geschlossen. Wenn es erforderlich ist, können Ventile (nicht gezeigt) betrieben werden, um den Resthydraulikdruck an den Sumpf 46 freizugeben.
Die obige Beschreibung offenbart, wie die Erfindung bei einer besonderen Anwendung ausgeführt werden kann, bei der eine extrem hohe Verläßlichkeit erforderlich ist. Abweichungen von der offenbarten Ausführungsform oder andere Anordnungen, die beispielsweise niedrigere Verläßlichkeitsniveaus vorbringen, sind für Fachleute offensichtlich und fallen alle innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung.
Das oben beschriebene Prinzip zum Entnehmen einer gewissen Energie von dem Rückstoß, die vorübergehend zur Verwendung bei dem Vorholen / Ausfahren gespeichert wird, und Umwandeln dieser in eine dauerhaftere Form von gespeicherter Energie zur Verwendung, nachdem das Rohr vollständig ausgefahren worden ist, besitzt andere Anwendungen, beispielsweise bei dem Betrieb des Geschoßlademechanismus, wie in schematisch in Fig. 8 gezeigt ist.
In Fig. 8 ist die Ladeschale 73 auf der Rohrwiege 2 durch ein Parallelarmverbindungsglied 74A und 74B befestigt, das um Befestigungen 75A bzw. 75B schwenken kann. Mit dem Verbindungsgliedarm 74A befestigt ist ein Zahnrad 29A, und beide teilen eine gemeinsame Drehachse 75A. Das Zahnrad 29A wird über einen Aktuator 26 und eine Stange 28 gedreht, wie vorstehend beschrieben wurde, um zu bewirken, daß sich die Ladeschale 73 aus ihrer Ruheposition D in ihre Ladeposition E (gestrichelt gezeigt) und wieder zurück bewegt.
Der Betrieb des Aktuators 26 wird durch ein hydraulisches Steuerungssystem 77 gesteuert, das beispielsweise ähnlich zu dem ist, das in Fig. 6 gezeigt ist, das seine Versorgung an unter Druck gesetztem Fluid von der Bewegung 11A und 11B des Kolbens 57 in dem Zylinder 59 ableitet, wie vorstehend beschrieben wurde. Bei dieser Variation der Haubitze ist keine Klauenkupplung 19, 20 erforderlich, wenn die Ladeschale bei Position D in bezug zur Rohrwiege 2 stationär bleibt, während die Rückstoßmasse 1, 7 nach unten verläuft und an ihren Ort an der Stoßplatte 10 zurückkehrt.
Bei dem in Fig. 8 gezeigten Beispiel ist die Schale 73 in ihrer Ruheposition über der Rohrachse 14 angeordnet, aber eine Bewegung nach oben von unten oder seitlich von einer Seite ist gleichermaßen möglich. Die Anordnung der Schale 73 über der Achse 14 wird bevorzugt, da sie Folge der geringen Höhe der Achse 14 über dem Grundniveau praktisch zu verwenden ist, insbesondere, wenn sich die Haubitze bei hohen Richthöhenwinkeln befindet. Eine Bewegung der Schale 73 von Position D zu Position E ist schnell, so daß das Geschoß 76 über den Geschoßanschlag 78 eine beträchtliche kinetische Energie gewinnt; dies, das in Verbindung mit anderen Mittel möglich ist, schnellt das Geschoß 76 in den Verschluß, wie gezeigt ist.
Die Schale 73 kehrt dann zu Position D zurück, wo sie einen Schalter 79 betätigt, um ein Signal über ein Verbindungsglied 71A zu senden und somit zu bewirken, daß das Verschlußsteuerungssystem (Fig. 6) den Verschluß schließt. Somit schafft dies ein vollautomatisches System, obwohl eine manuelle Umgehung vorgesehen sein kann, wenn es erforderlich ist.

Claims

1.Geschütz umfassend:

(i) ein erstes Element (10), das eine Stoßplatte umfaßt;

(ii) ein zweites Element (7), das einen Verschlußaufbau umfaßt, der relativ zu dem ersten Element (10) während dem Rückstoß und dem Vorholen des Geschützes beim Feuern zwischen einer ersten Position, bei der die ersten und zweiten Elemente (10), (7) aneinandergrenzen, und einer zweiten Position bewegbar ist, bei der die ersten und zweiten Elemente (10), (7) voneinander beabstandet sind, wobei die Anordnung derart ausgebildet ist, daß sich das zweite Element (7) beim Rückkehren zu der ersten Position dem ersten Element (10) annähert und mit diesem in Kontakt tritt;

(iii) einen kraftbetriebenen Verschlußmechanismus, um den Verschluß zu öffnen und zu schließen;

(iv) eine Antriebsvorrichtung, die dazu dient, den Verschlußmechanismus zu betätigen, und ein treibendes Glied (20) umfaßt, das mit dem Verschlußmechanismus verbunden ist, wobei das treibende Glied (20) mit dem ersten Element (10) und das angetriebene Glied (19) mit dem zweiten Element (7) verbunden ist, so daß das treibende Glied (20) und das angetriebene Glied (19) trennbar sind, wenn sich die Elemente zwlschen ihren ersten und zweiten Positionen bewegen, und wieder in Eingriff bringbar sind, wenn sich die Elemente zwischen ihren zweiten und ersten Positionen bewegen, und

(v) ein Mittel zum Speichern von Energie und Übertragen von Energie an das treibende Glied (20), wodurch das angetriebene Glied (19) angetrieben wird, wenn das treibende Glied (20) und das angetriebene Glied (19) in Eingriff stehen.

2. Geschütz nach Anspruch 1, wobei die jeweiligen Verbindungen zwischen dem treibenden Glied (20) und dem ersten Element (10) und zwischen dem angetriebenen Glied (19) und dem zweiten Element (7) zulassen, wenn die treibenden und angetriebenen Glieder in Eingriff stehen, daß die treibenden und angetriebenen Glieder eine gemeinsame Bewegung um einen im wesentlichen gemeinsamen Weg (15) herum ausführen.

3. Geschütz nach Anspruch 2, wobei die Bewegung eine Drehbewegung um eine im wesentlichen gemeinsame Achse ist.

4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei ein Mittel zum Speichern von Energie (57, 58, 59, 31) enthalten ist, das dazu dient, kinetische Energie zu speichern, die durch das Zusammentreffen der Elemente (7, 10) erzeugt wird, und die Energie zur Verwendung freizugeben, wenn die treibenden und angetriebenen Glieder (20), (19) wieder vollständig in Eingriff stehen.

5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Mittel zum Speichern von Energie ein Arbeitsfluid und ein Kompressionsmittel (57, 58, 59) einschließt, das dazu dient, das Arbeitsfluid zu komprimieren, wodurch das Mittel zum Speichern von Energie wirksam ist, die kinetische Energie in die Form von Druckenergie umzuwandeln und die Druckenergie zu speichern.

6. Geschütz nach Anspruch 5, wobei das Kompressionsmittel ein Vorspannmittel (56) einschließt, das dazu dient, das Kompressionsmittel rückzustellen, wenn die Elemente (10), (7) getrennt sind.

7. Geschütz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Stoßdämpfungsmittel (67), (68) in die Antriebsvorrichtung eingeschlossen sind, um die Vorrichtung und die damit verbundenen Komponenten vor übermäßigen Kräften zu schützen, die während dem Zusammentreffen der ersten und zweiten Elemente (10), (7) entstehen.

8. Geschütz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Geschütz in einer Rohrwiege (2) angebracht ist und die Antriebsvorrichtung dazu dient, eine Kraftübertragung von der Rohrwiege (2) zu dem Verschlußmechanismus zu schaffen.

9. Geschütz nach Anspruch 8, wobei die Rohrwiege (2) eine Stoßplatte (10) aufweist.

10. Geschütz nach Anspruch 9, wobei das treibende Glied (20) in feststehender Beziehung zu der Stoßplatte (10) angeordnet ist und wobei das angetriebene Glied (19) in feststehender Beziehung zu einem Teil der Verschlußstruktur (7) angeordnet ist.

11. Geschütz nach Anspruch 9 oder 10, wobei die erste Position den Punkt darstellt, bei dem das Geschütz vollständig ausgefahren ist und die Verschlußstruktur (7) in engem Kontakt mit der Stoßplatte (10) gehalten wird, und die zweite Position eine Position des zweiten Elementes darstellt, die während dem Rückstoß des Geschützes eingenommen wird, in der die Verschlußstruktur (7) und die Stoßplatte (10) beabstandet sind.

12. Geschütz nach einem der Ansprüche 2 bis 11, wobei eine Drehung des treibenden Gliedes (20) eine gleiche Winkeldrehung des angetriebenen Gliedes (19) um eine im wesentlichen gemeinsame Achse (15) bewirkt.

13. Geschütz nach Anspruch 12, wobei sich die treibenden und angetriebenen Glieder (20), (19) entlang einer ersten Richtung trennen und wieder in Eingriff treten und wobei die im wesentlichen gemeinsame Achse (15) in einer zweiten Richtung liegt, die im wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung verläuft.

14. Geschütz nach Anspruch 12 oder 13, mit einer Stange (28) und einem Zahnrad (29), worin das Zahnrad koaxial befestigt mit dem treibenden Glied (20) angebracht ist, drehbar um die im wesentlichen gemeinsame Achse (15) ist und in der Stange (28) kämmt, und worin die gespeicherte Energie an die Stange (28) derart übertragen wird, daß sich die Stange in einer ersten Richtung bewegt, um eine Drehbewegung des Zahnrades (29) in einer ersten Drehrichtung zu bewirken, und in einer zweiten Richtung bewegt, um eine Drehbewegung des Zahnrades (29) in einer zweiten Drehrichtung zu bewirken, die zur ersten Drehrichtung entgegengesetzt ist.

15. Geschütz nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der Verschlußmechanismus eine Eingangsantriebswelle (25) einschließt, die treibenden und angetriebenen Glieder (20), (19) in gegenüberstehender Beziehung um die Eingangsantriebswelle (25) angeordnet sind und das angetriebene Glied (19) drehbar mit der Eingangsantriebswelle (25) befestigt ist.

16. Geschütz nach Anspruch 15, wobei die treibenden und angetriebenen Glieder (20), (19) jeweils eine Innenfläche aufweisen, die einen konkaven teilweise kreisförmigen Innenabschnitt aufweist, der dazu ausgebildet ist, die Eingangswelle (25) aufzunehmen, wobei sich jeder Innenabschnitt über weniger als die Hälfte des Umfangs der Welle (25) erstreckt.

17. Geschütz nach Anspruch 16, wobei einstellbare Bolzen (23) auf einer der Innenflächen vorgesehen sind, wodurch die treibenden und angetriebenen Glieder (20), (19) durch die Bolzen (23) in direktem oder engem Kontakt zueinander stehen.

18. Geschütz nach einem der Ansprüche 5 bis 17, wobei das Mittel zum Speichern von Energie einen Akkumulator (31) umfaßt, und das Kompressionsmittel ein Arbeitsfluid, einen Kolben (57) und einen Zylinder (59) umfaßt, worin das Arbeitsfluid in den Akkumulator (31) komprimiert wird.

19. Geschütz nach Anspruch 18, wobei der Zylinder (59) in bezug zu der Stoßplatte (10) feststehend ist, der Kolben (57) vorgespannt ist, um sich aus dem Zylinder (59) zu erstrecken und darauf durch die Verschlußstruktur (7) während dem Vorholen wirkt.

20. Geschütz nach Anspruch 19, wobei der Kolben Stoßdämpfungsmittel (67), (68) einschließt.

21. Geschütz nach Anspruch 14 und einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei das Geschütz ferner einen hydraulischen Aktuator (26), der dazu dient, die Stange (28) zu bewegen, und Vorwärts- und Rückwärtsventileinrichtungen (33), (40), (41), (42), (43), (44), (45) aufweist, die dazu dienen, die Strömung des komprimierten Arbeitsfluides zu dem hydraulischen Aktuator (26) zu steuern und dadurch die Bewegungsrichtung der Stange (28) zu steuern.

22. Geschütz nach einem der Ansprüche 12 bis 21, mit einem Sicherheitsmittel (35), (36), das dazu dient, die Drehung des treibenden Gliedes (20) zu verhindern, bis die ersten und zweiten Elemente in engem Kontakt stehen.

23. Geschütz nach Anspruch 22, wobei das Sicherheitsmittel (35), (36) ein Ventil (35) umfaßt, das dazu dient, eine Strömung des komprimierten Arbeitsfluides zu dem hydraulischen Aktuator (26) zu verhindern, bis die treibenden und angetriebenen (20), (19) Glieder vollständig in Eingriff stehen.

24. Geschütz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebsvorrichtung ferner einen Mechanismus betreibt, um eine Ladeschale (73) zu betätigen und somit Munition (76) zu dem Verschluß des Geschützes zuzuführen.