DE19534053C2 - Sicherungsvorrichtung vor Beschußschäden - Google Patents

Description

Militärfahrzeuge, insbesondere gepanzerte Fahrzeuge, wie Schützen- und Kampfpanzer, wie sie beispielsweise in der EP 0 185 871 A1 offenbart sind, weisen außerhalb ihrer eigentlichen Panzerung hydraulisch betätigbare Bau­ komponenten auf, beispielsweise zum Ansteuern von Waffensystemen, wie Scheitellafettierungen, Maschinengewehren, aber auch Zusatzoptiken oder Tarneinrichtungen. Bei einem Beschuß des Militärfahrzeugs kann es dazu kommen, daß die eigentliche Panzerung dem Beschuß noch standhält, daß aber die hydraulisch arbeitende Baukomponente und/oder ihre Anschlußleitun­ gen an den eigentlichen, von der Panzerung geschützten Hydraulikkreislauf des Fahrzeugs zerstört werden, so daß eine Leckagestelle gegeben ist, über die dann eine derart große Fluidmenge aus dem Fahrzeughydraulikkreis austreten kann, daß das Militärfahrzeug kampf- und manövrierunfähig liegenbleibt.

Zur Lösung dieses Problems ist von bekannten Anbietern auf dem Gebiet der Wehrtechnik zwar schon vorgeschlagen worden, dahingehend hydraulisch arbeitende Baukomponenten auf Fluidverlust zu überwachen, um so einem ungewollten Hydraulikölaustritt wartungsseitig entgegen zu wirken. Die dahin­ gehenden Überwachungslösungen, die mechanische und elektrische Bauteile enthalten sind aber nicht nur technisch aufwendig, teuer und gegebenenfalls störanfällig, sondern sie lösen auch nicht das Problem einen ungewollten Fluid­ austritt, beispielsweise während einer Gefechtssituation, wo eine unmittelbare Wartung aus naheliegenden Gründen nicht möglich ist, zu vermeiden. Im Jahrbuch der Wehrtechnik, Folge 17, 1987, Bernard & Graefe Verlag, Seite 196 bis 203, betreffend die Ölhydraulik in der Steuerungs- und Antriebstechnik, ist zwar bereits vorgeschlagen worden, Hydraulik durch eine weniger angreifbare Elektrik zu ersetzen; der Einsatz von hydraulischen und elektrohydraulischen Komponenten sowie Steuerungs- und Antriebssystemen ist aber zumindest aus heutiger Sicht nach wie vor unverzichtbar. Soweit in diesem Fachaufsatz eine Erhöhung der Beschußsicherheit für Kampfhubschrauber und Kampfflugzeuge vorgeschlagen wird, resultiert dies darin, die hydraulischen Systeme redundant auszubilden oder durch geeignete Werkstoffwahl eine geringere Verwundbar­ keit, insbesondere durch Einsatz nichtmetallischer Werkstoffe, zu erreichen. Sofern redundante Systeme angesprochen sind, führt dies zu einer Gewichts­ erhöhung des waffentechnischen Systems und die angesprochenen Werkstoffe sind noch zu entwickeln und stehen der Fachwelt für einen Einsatz nicht zur Verfügung.

Durch die Veröffentlichung von F. Korkmaz "Hydrospeicher als Energiespei­ cher", Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New York, 1982, ISBN 3-540-11109- 3, Seiten 4 bis 18, ist der Einsatz von Hydrospeichern in Hydraulikanlagen auch zum Ansteuern von hydraulischen Arbeitszylindern angesprochen. Sofern dort der Einsatz von Hydrospeichern zur Energieversorgung in Notfällen an­ gesprochen ist, werden als Lösung ebenfalls redundante hydraulische Anord­ nungen vorgeschlagen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Trennen einer fluidführenden Verbindung zu schaffen, die eine Art Auslaufschutz für den hydraulischen Kreislauf eines gepanzerten Militärfahrzeuges bei Beschußschäden hydraulischer Bau­ komponenten außerhalb der Panzerung bietet. Eine dahingehende Aufgabe löst eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Dadurch, daß die angesprochene Vorrichtung zum Trennen einer fluidführen­ den Verbindung zwischen der hydraulisch arbeitenden, außerhalb der Panze­ rung des Militärfahrzeuges angeordneten Baukomponente und dem Hydraulik­ kreislauf des Fahrzeugs mit mindestens einem in diese fluidführende Verbin­ dungsleitung geschalteten Hydrospeicher versehen ist, dessen Trennelement die Fluidtrennung vornimmt und der von der Panzerung geschützt ist, ist der eigentliche Hydraulikkreislauf über den jeweiligen Hydrospeicher vor einem Auslaufen geschützt, selbst wenn an der hydraulisch arbeitenden Baukompo­ nente oder der außerhalb der Panzerung verlaufenden zugehörigen Verrohrung eine Leckagestelle auftritt. Über die dahingehende Leckagestelle kann bei der erfindungsgemäßen Lösung ungewollt nur eine sehr geringe Fluidmenge aus­ treten, die von dem jeweiligen Trennelement des Hydrospeichers gegenüber dem Hydraulikkreislauf abgetrennt, zwischen dem jeweiligen Hydrospeicher und der hydraulischen Baukomponente vorhanden ist.

Hydrospeicher, wie Kolben-, Blasen- und Membranspeicher dienen dem Grunde nach dazu, bestimmte Mengen unter Druck stehender Flüssigkeit einer Hydraulikanlage aufzunehmen und diese bei Bedarf wieder an die Anlage zurückzugeben. Üblicherweise sind die dahingehenden Hydrospeicher hierfür mit Gas beaufschlagt, das meist in Form von Stickstoffgas vorgebbarer Menge innerhalb des Hydrospeichers bevorratet ist, wobei das Trennelement des Speichers dichtend die Gasseite von der Flüssigkeitsseite trennt. Für den vorlie­ genden Anwendungsfall sind die dahingehenden Hydrospeicher im Sinne einer Medientrennung insoweit abgeändert, als sich sowohl auf der Gas- als auch auf der Flüssigkeitsseite ein Flüssigkeitsanschluß befindet und der Hydrospeicher beidseitig mit Hydrauliköl befüllbar ist. Das Trennelement in Form einer starren Kolbenfläche oder einer elastischen Membrantrennfläche trennt somit dichtend die Fluidmenge des Hydraulikkreislaufes des Fahrzeuges gegenüber dem hy­ draulischen Ansteuerkreis der jeweiligen Baukomponente, die außerhalb der Panzerung liegt, ab. Dennoch kann zum Ansteuern und Betätigen der hydrau­ lischen Baukomponente über das jeweilige Trennelement der Fluiddruck des hydraulischen Kreises übertragen werden. Im Versagensfall bei Beschuß schließt dann das Trennelement den inneren Hydraulikkreislauf dichtend gegenüber der Umgebung ab und die jeweilige Membran oder der Kolben des Hydrospeichers ist derart auszulegen, daß er dem Differenzdruck der Pumpe des Hydraulik­ kreislaufes abzüglich des Atmosphärendruckes dichtend entgegenwirken kann. Ein weiterer Einsatz des Militärfahrzeuges ist somit gewährleistet.

Bei der erfindungsgemäßen Realisierung, bei der im Fall der Leckage die hy­ draulisch arbeitende Baukomponente von dem eigentlichen Hydraulikkreislauf abgesperrt ist, so daß aus dem Hydraulikkreislauf auch kein Fluid nachströmen kann, hört die hydraulische Baukomponente auf zu arbeiten, da sie nicht mehr mit Fluid versorgt wird und es ist einfach feststellbar, daß die fehlende Funktion auf eine Leckage außerhalb der Panzerung durch Beschuß zurückzuführen ist. Eine aufwendige elektronische und störanfällige Überwachung der jeweiligen Baukomponente kann somit entfallen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Trennen einer fluidführenden Verbindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die

Fig. 1 bis 4 anhand von vereinfachten Schaltplänen die Ansteuerungs­ möglichkeit für einen Hydrozylinder, wobei die Fig. 1 sich auf eine Schaltung nach dem Stand der Technik bezieht;

Fig. 5 teilweise in Ansicht teilweise im Längsschnitt einen für die Sicherungsvorrichtung zum Einsatz kommenden Membran-Hydrospeicher mit zwei Flüssigkeitsanschlüs­ sen;

Fig. 6 einen vereinfacht dargestellten Schaltplan einer geänder­ ten Sicherungsvorrichtung mit zwei in Längsrichtung hintereinander angeordneten Kolben-Hydrospeichern.

In den Fig. 1 bis 4 ist mit 10 ein Hydrozylinder bezeichnet, der über die beiden Nutzanschlüsse A und B verfügt. In dem Hydrozylinder ist ein längs­ verfahrbarer Kolben 12 mit zwei gleichgearteten Kolbenstangen 14 angeordnet. Der Kolben 12 unterteilt den Hydrozylinder 10 in zwei Kolbenräume 16 mit in Abhängigkeit von seiner Stellung veränderlichen Volumen. Der Hydrozylinder 10 bildet eine hydraulisch arbeitende Baukomponente, die außerhalb der Panzerung 18 eines Militärfahrzeuges (nicht dargestellt) angeordnet ist und beispielsweise zum Ansteuern eines Waffensystems, wie einem Maschinenge­ wehr oder dergl. dient, wobei der Hydrozylinder 10 den Richt- oder Betäti­ gungszylinder für das Maschinengewehr bilden kann. Der Einfachheit halber ist in den Figuren nur ein Teil der Panzerung 18 dargestellt.

Die Nutzanschlüsse A und B sind bei der Lösung nach dem Stand der Technik in der Fig. 1 über fluidführende Verbindungsleitungen oder -rohre 20 unmittel­ bar an die Ausgänge von zwei 4/2-Wegeventilen angeschlossen, die wiederum über entsprechende Leitungen für ein Hin- und Herbewegen des Kolbens 12 und mithin der beiden Kolbenstangen 14 mit einem Pumpenanschluß P und einem Tankanschluß T zusammenwirken, die Teile eines mit 24 bezeichneten Hydraulikkreislaufes des gepanzerten Militärfahrzeuges sind. Der Einfachheit halber ist in den Figuren nur ein Teil des Hydraulikkreislaufes 24 wiederge­ geben, der u. a. dem Antrieb des Fahrzeuges sowie seiner Turmeinrichtung mit dem Hauptgeschütz dienen kann. Über entsprechende Durchlässe in der Panzerung 18 sind die Verbindungsleitungen 20 aus dem Militärfahrzeug herausgeführt. Kommt es beispielsweise bei der Darstellung nach der Fig. 1 durch Beschuß von außen zu einer Leckage im Bereich des Nutzanschlusses A würde bei der gezeigten Ventilstellung die Pumpe P weiter Fluid des Hydrau­ likkreislaufes 24 über die Leckagestelle nach außen ins Freie fördern, was früher oder später zum Versagen des gesamten Hydraulikkreises führt mit der Folge, daß das gepanzerte Fahrzeug nicht mehr einsatzbereit ist.

Um dies zu vermeiden, wird bei der erfindungsgemäßen Lösung nach den Fig. 2 ff in die jeweilige Verbindungsleitung 20 ein von der Panzerung 18 geschützter Hydrospeicher in Form eines Membranspeichers 26 eingesetzt, dessen Trennelement 28 aus einer randseitig festgelegten elastischen Trenn­ membran gebildet ist, die die Fluidtrennung vornimmt. Bei der in der Fig. 2 gezeigten Ruhestellung des Systems sind die Trennelemente 28 der beiden Membranspeicher 26 im wesentlichen mittig angeordnet und im entspannten Zustand. Verschiebt sich in Blickrichtung auf die Fig. 3 gesehen der Kolben 12 des Hydrozylinders 10 nach links, wird die zugehörige Fluidmenge des in Blickrichtung gesehenen linken Kolbenraumes 16 über die Verbindungsleitung 20 auf die andere Fluidseite des linken Membranspeichers zugeführt mit der Folge, daß sich das Membrantrennelement (Trennelement) 28 nach unten auswölbt und die dort ehemals bevorratete Fluidmenge auf der einen Fluidseite des Hydrospeichers, die an den Hydraulikkreislauf 24 angeschlossen ist, über die Tankleitung T abgeführt wird.

Die Verschiebebewegung des Kolbens 12 nach links aus der in der Fig. 2 dargestellten Grundstellung erfolgt dadurch, daß das rechte 4/2-Wegeventil 22 an die kontinuierlich arbeitende Pumpe über den entsprechenden Pumpenan­ schluß P verbunden wird. Die auf die eine, an den Hydraulikkreislauf 24 an­ geschlossene Fluidseite des anderen Membranspeichers über die Pumpe P zugeführte zusätzliche Fluidmenge wölbt, wie in Fig. 3 rechts dargestellt, das Membrantrennelement 28 nach oben aus, so daß die obere Fluidmenge der anderen Fluidseite über die Verbindungsleitung 20 dem rechten Kolbenraum 16 zugeführt wird, mit Auslösen der Verschiebebewegung des Kolbens 12 nach links. Soll der Kolben 12 in seine Stellung nach der Fig. 4 verfahren werden, sind die beiden 4/2-Wegeventile wie gezeigt umzuschalten mit der Folge, daß sich die beiden Membrantrennelemente 28 gegenüber der Darstellung in der Fig. 3 in die andere Richtung umstülpen und die Verfahrbewegung des Kolbens 12 nach rechts veranlassen.

Sollte es im Bereich der Nutzanschlüsse A oder B oder am Hydrozylinder 10 durch Beschuß zu einer Leckage kommen, würde zwar gegebenenfalls über die Pumpe P des Hydraulikkreislaufes 24 weiter Fluid gefördert, das jeweilige Membrantrennelement 28 der beiden Membranspeicher 26 würde jedoch sicher einen ungewollten Fluidauftritt aus den Hydrospeichern verhindern. Damit ist sichergestellt, daß die Funktionsfähigkeit des Hydraulikkreislaufes 24 und damit die Einsatzbereitschaft des Militärfahrzeuges erhalten bleibt.

In der Fig. 5 ist der zum Einsatz kommende Membranspeicher 26 in seiner tatsächlich verwendeten Form dargestellt. Die in Blickrichtung auf die Fig. 5 oben dargestellte Anschlußstelle 30 ist mit dem Nutzanschluß A verbunden, wohingegen die untere Anschlußstelle 32 mit dem zugeordneten Wegeventil 22 in Verbindung steht. Um das vorgegebene Speichervolumen voll ausnützen zu können, das bei dahingehenden Speichern bauart bedingt ist, kann es vorgesehen sein, den benachbarten Membranspeicher 26 dahingehend zu betreiben, daß die untere Anschlußstelle 32 an den Nutzanschluß B des Hydro­ zylinders 10 angeschlossen ist und die obere Anschlußstelle 30 zu dem ihm zugeordneten Wegeventil 22 führt. Die Anschlußstutzen 34, die mit Abschluß­ kappen 36 versehen sind, und die jeweils in eine zugeordnete Anschlußstelle 32 oder 34 münden, dienen dem Füllen, Prüfen und Entlüften der Einrichtung.

Die Ausführungsform nach der Fig. 6 unter Verwendung zweier Kolbenspeicher 140 entspricht im wesentlichen der Funktion nach der vorhergehend beschrie­ benen Vorrichtung, so daß die entsprechenden Bauteile und Komponenten mit entsprechenden aber um jeweils 100 erhöhten Bezugsziffern wiedergegeben sind. Die bisherigen Ausführungen gelten dann auch insofern für diese Kompo­ nenten.

Das jeweilige Trennelement 128 des Kolbenspeichers 140 ist aus einem starren Kolbenelement gebildet, das die beiden Fluidseiten des Speichers dichtend voneinander trennt. Um eine besonders kleine Baugröße zu erreichen, sind die beiden Kolbenspeicher 140 stirnseitig hintereinander angeordnet und von einer gemeinsamen Verschlußplatte 142 an ihren einander benachbarten Enden abgeschlossen. Die Verschlußplatte 142 weist jeweils zu einem Kolbentrenn­ raum 144 des anderen Kolbenspeichers 140 führende Anschlüsse 146 auf, die diesmal von einem gemeinsamen Wegeventil in Form eines 4/3-Wegeventiles 148 ansteuerbar sind. Das Wegeventil 148 weist wiederum einen Pumpen­ anschluß P und einen Tankanschluß T eines Hydraulikkreislaufes 124 auf, der wiederum der Einfachheit halber in der Darstellung weggelassen ist.

Wird das Wegeventil 148 in seine in Blickrichtung auf die Fig. 6 gesehen linke Schaltstellung geschaltet, wird Fluid unter Druck über den Anschluß 146 und über den Durchgang in der Verschlußplatte 142 in den in der Fig. 6 gesehen unteren Kolbentrennraum 144 des oberen Kolbenspeichers 140 gepumpt. Das Trennelement 128 verfährt daraufhin nach oben und die Fluidmenge im oberen Kolbentrennraum 144 wird über die zugeordnete Verbindungsleitung 120 und den Nutzanschluß A in den oberen Kolbenraum 116 des Hydrozylinders 110 gebracht mit der Folge, daß der Kolben 112 mit seinen beiden Kolbenstangen 114 nach unten verfährt und die in dem unteren Kolbenraum 116 bevorratete Fluidmenge über den Nutzanschluß B und die zugeordnete Verbindungsleitung 120 in den unteren Kolbentrennraum 144 des unteren Kolbenspeichers 140 pumpt. Dabei fährt das Trennelement 128 ebenfalls nach oben und drückt die Fluidmenge im oberen Kolbentrennraum 144 des unteren Kolbenspeichers 140 über den Anschluß 146 und das Wegeventil 148 in die Tankleitung T des Hydraulikkreislaufes 124. Für einen umgekehrten Zyklus und mithin für ein Verfahren des Kolbens 112 nach oben wird das Wegeventil 148 in seine in Blickrichtung auf die Fig. 6 rechte Schaltstellung gebracht. Die oben beschrie­ benen Vorgänge laufen dann in umgekehrter Reihenfolge ab und die beiden Trennelemente 128 der beiden Kolbenspeicher 140 verfahren in entgegenge­ setzter Richtung zu der Bewegungsrichtung des Kolbens 112 nach unten.

Auch im vorliegenden Fall kommt es bei einer Beschädigung der außerhalb der Panzerung 118 liegenden hydraulischen Teile und Komponenten zu einem vollständigen Abschluß des Hydraulikkreislaufes 124 gegenüber der Umgebung aufgrund der dichtenden Trennelemente 128 in den beiden Kolbenspeichern 140. Ein ungewollter Fluidaustritt aus dem Hydraulikkreislauf 124 ist damit mit Sicherheit vermieden.

Dadurch, daß man das Speichervolumen des jeweiligen Hydrospeichers um einen Reservebetrag größer wählt als das maximal mögliche Volumen des jeweiligen Kolbenraums 16, 116 einschließlich des Volumens der jeweils zugeordneten Verbindungsleitung 20, 120 ist ein sicheres Ansteuern des jewei­ ligen Hydrozylinders 10, 110 gewährleistet. Es hat sich gezeigt, daß bei der Verwendung eines 0,075 l-Speichers bei einer Leckagebildung der außerhalb der Panzerung 18, 118 liegenden hydraulischen Baukomponente das Membran­ trennelement 28 oder das Trennelement 128 den Differenzdruck in der Pum­ penleitung abzüglich des von außen wirkenden Atmosphärendruckes ohne weiteres dichtend aufnimmt und außer dem Austritt von ca. 28 ccm Öl aus dem jeweiligen Kolbenraum 16, 116 keine weiteren nachteiligen Einflüsse, insbesondere auf den Hydraulikkreislauf 24, 124 entstehen.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Trennen einer fluidführenden Verbindung, die eine hydraulisch arbeitende außerhalb der Panzerung (18, 118) eines Militär­ fahrzeuges angeordnete Baukomponente (10, 110) an einen Hydraulikkreis­ lauf (24, 124) dieses Fahrzeuges anschließt mit mindestens einem in die fluidführende Verbindungsleitung (20, 120) geschalteten Hydrospeicher (26, 140), dessen Trennelement (28, 128) die Fluidtrennung vornimmt und der von der Panzerung (18, 118) geschützt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydro­ speicher ein Kolbenspeicher (140) ist, dessen Trennelement aus einem längsseitig verfahrbaren Trennkolben (128) gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydro­ speicher ein Membranspeicher (26) ist, dessen Trennelement aus einer randseitig festgelegten elastischen Trennmembran (28) gebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Hydrospeicher über ein ansteuerbares Wegeventil (22, 148) mit seiner einen Fluidseite von dem Fluiddruck aus dem Hydraulik­ kreis (24, 124) beaufschlagbar ist und mit seiner anderen Fluidseite über eine aus der Panzerung (18, 118) hinausführende Verbindungsleitung (20, 120) mit der Baukomponente (10, 110) fluidführend verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Baukom­ ponente (10, 110) ein Hydrozylinder mit mindestens einer Kolbenstange (14, 114) ist, dessen beide Kolbenräume (16, 116) jeweils an die andere Fluidseite eines Hydrospeichers angeschlossen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Spei­ chervolumen des jeweiligen Hydrospeichers gleich oder um einen Re­ servebetrag größer ist als das maximal mögliche Volumen des jeweiligen Kolbenraums (16, 116) einschließlich des Volumens der zugeordneten Verbindungsleitung (20, 120).

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Membranspeicher (26) von seiner eigentlichen Gasseite her und ein anderer Membranspeicher von seiner eigentlichen Flüssigkeitsseite her jeweils fluidführend mit dem ihm zugeordneten Kolbenraum (16) des Hydrozylinders (10) in Verbindung steht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kolbenspeicher (140) stirnseitig hintereinander angeordnet und von einer gemeinsamen Verschlußplatte (142) an ihren einander benachbarten Enden abgeschlossen sind und daß die Verschlußplatte (142) jeweils zu einem Kolbentrennraum (144) des anderen Kolbenspeichers (140) führen­ de Anschlüsse (146) aufweist, die von einem gemeinsamen Wegeventil (148) ansteuerbar sind.