DE19951915A1 - Richtantrieb - Google Patents

Abstract

Ein Richtantrieb (10), insbesondere zum schnellen Ausrichten der gabelförmigen Schwenkhalterung (19) eines Abschußbehälters (12) für Splittergranaten zur Abwehr eines angreifenden Flugkörpers, soll bei präziser gleichzeitiger Azimut- und Elevationsverstellung für besonders hohe Dynamik seines Richtvorganges trotz großen Gewichts des mit den Splittergranaten bestückten Abschußbehälters (12) ausgelegt werden. Dafür werden die Stellmotore (13, 14) von der Schwenkhalterung (19) fort, gegen Splittereinwirkung geschützt, stationär in einem objektfesten Unterbau (15) verlegt, von wo aus sie mit einem im Unterbau (15) verdrehbar gelagerten Tragring (18) für die Schwenkhalterung (19) in Drehverbindung stehen. Der koaxial zur Azimutachse (17) ebenfalls stationär in den Unterbau (15) eingesetzte Elevations-Stellmotor (13) ist mit einem translatorisch wirkenden Abtrieb (23) ausgestattet, der über eine im wesentlichen konzentrisch zur Azimutachse (17) sich erstreckende und vorzugsweise um diese verdrehbare Stützstange (22) die Elevation des Abschußbehälters (12) bestimmt. So wird das erforderliche Drehmoment für die Ausrichtung des Abschußbehälters (12) wesentlich verringert, weil die schweren Stellmotore (13, 14) unbeweglich im Unterbau (15) angeordnet sind und dort träge Reaktionsmassen bilden. Zwischen diesem und der Schwenkhalterung (19) gibt es nur noch eine Azimut-Schnittstelle in Form dessen Tragringes (18), der über ein Momentenlager (26) definiert, also spielfrei dem ...

Description

Die Erfindung betrifft einen Richtantrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Richtantrieb ist aus der US 5,661,254 A zum Ausrichten eines Abschußbehälters nach Azimut und Elevation bekannt, um zum aktiven Schutz eines mobilen oder stationären Objektes aus dem darauf oder in dessen Nähe montierten Behälter einem angreifenden Flug­ körper Splittergranaten entgegen zu feuern. Ein lafettenähnlicher Unterbau trägt eine azimutal einstellbare Schwenkhalterung für den darin kippbaren Abschußbehälter, die ihrerseits für diese beiden Richtbewegungen mit zwei quer zueinander orientierten Stellmotoren bestückt ist. We­ gen der sehr schnell zu beschleunigenden und abzubremsenden großen Massen des - ibs. zu Beginn eines Gefechts mit mehreren Splittergranaten bestückten, also schweren - Abschußbe­ hälters müssen die Stellmotore auf raschen Hochlauf bei großem Drehmoment und rasches Abbremsen bei großem Haltemoment ausgelegt sein, was eine große magnetisch wirksame Masse, also schwere Stellmotore bedingt. Das ist besonders kritisch in Hinblick auf unver­ meidbare Getriebelose in den rotierenden Momentenübertragungen von den Stellmotoren ei­ nerseits zum Verdrehen und andererseits zum Verschwenken des Abschußbehälters. Das Er­ fordernis, diese sehr großen Massen bewegen zu müssen, läuft aber der Forderung nach einer raschen und zielsicheren Ausrichtung des Abschußbehälters zuwider.

In Erkenntnis dieser Gegebenheiten liegt vorliegender Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Richtantrieb gattungsgemäßer Art anzugeben, der auf solche kritischen Anforderungen opti­ miert ist, also eine möglichst schnelle und möglichst spielfreie, exakte Ausrichtung des Ab­ schußbehälters nach Azimut und Elevation für ein zielsicheres Abfeuern der Abwehrgranate gegen einen angreifenden Flugkörper zu liefern verspricht.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß gemäß den im Hauptanspruch angege­ benen wesentlichen Merkmalen der erfindungsgemäßen Lösung die Stellmotore nicht mehr mit der Schwenkhalterung verdreht werden, sondern bzgl. des zu schützenden Objektes - etwa eines Bunkers oder eines Panzerfahrzeuges - stationär, nämlich objektfest in einem Unterbau und dort zugleich gegen Splittereinwirkungen geschützt angeordnet sind. Der Unterbau wird mit seinem Gehäuse in das zu schützende Objekt integriert. Er trägt als Basis für den Oberbau (in Form der verdrehbaren Schwenkhalterung) einen verdrehbaren Tragring auf einem umlau­ fenden Lager geringer axialer Bauhöhe, bevorzugt ein Kreuzrollenlager zur Aufnahme sowohl axialer wie auch radialer Lasten. Für ein Verdrehen des Oberbaus koaxial zur Azimutachse greift in die Innen- oder Außenverzahnung des Tragringes das Abtriebsritzel wenigstens eines Azimut-Stellmotors ein. Vorzugsweise sind mehrere Azimut-Stellmotore vorgesehen, um in deren Gleichlauf eine vorgegebene Azimutausrichtung rasch erreichen und dort dann durch Umschalten wenigstens eines der Azimut-Stellmotore auf Gegendrehmoment spielfrei arretie­ ren zu können. Dem in der Regel radialen Angriff der Motor-Abtriebsritzel gegenüber erfährt der Tragring eine dementsprechend radiale Gegenlagerung durch das erwähnte Kreuzrollenla­ ger, so daß durch dieses Momentenlager zugleich auch die axiale Positionierung des Tragrings im Gehäuse des Unterbaues sichergestellt ist.

Der verdrehbare Ring ist also nicht mehr Träger großer (Motor-)Massen, nur noch Träger für die gabelförmige Schwenkhalterung samt dem in diese höhenrichtbar eingehängten Abschuß­ behälter. Diese Halterung weist etwa die Geometrie eines biegesteifen ungleichschenkeligen rechtwinkeligen Dreiecks auf, das mit seiner längeren Kathethe bewegungsstarr auf dem Tragring ruht und gegenüberliegend, im Bereich des Übergangs von der achsparallelen kürze­ ren Kathethe zur Hypotenuse, außerhalb des Verlaufes der Azimutachse mit einem Schwen­ kauge für das Verkippen zum Elevationsrichten des Abschußbehälters ausgestattet ist. Dicht neben dieser Schwenkachse passiert quer zu ihr die Zentralachse des Unterbaus, die mit der Azimutachse des Tragringes identisch ist. Vorzugsweise liegt bei mittlerer Elevation des Ab­ schußbehälters dessen Anlenkung an eine Stützstange gerade in der Azimutachse. Wegen des geringen gegenseitigen Versatzes zwischen den beiden Anlenkstellen des Abschußbehälters (Schwenkachse und Stützanlenkung) vollführt die Koppel- oder Stützstange beim Höhenrich­ ten des Abschußbehälters nur sehr geringe Ausschläge aus der Azimutachse heraus, sie wird also vom schweren Abschußbehälter praktisch nicht auf Biegung, sondern im wesentlichen nur auf Schub beansprucht.

Der Abschußbehälter stützt sich über die Koppelstange längs der Azimutachse auf einen trans­ latorischen Abtrieb des konzentrisch zum Tragring und somit koaxial zur Azimutachse eben­ falls objektfest im Gehäuse des Unterbaus angeordneten Elevations-Stellmotors. Bei dessen Abtrieb handelt es sich etwa um ein Teleskop oder bevorzugt um eine Wandlung von einer Motor-Drehbewegung in eine Abtriebs-Linearbewegung über eine Spindelmutter auf einer Gewindestange. Der Elevations-Stellmotor insgesamt oder jedenfalls sein Abtrieb sind relativ zum Unterbau verdrehbar, wenn nicht die Stützstange in sich oder über wenigstens ein Kugel­ kopfgelenk relativ zum Unterbau verdrehbar ist, weil sich der Tragring für das Azimutrichten um die Azimutachse dreht und dabei die Kopplung vom objektfesten Elevations-Motor zum dagegen verdrehbaren Abschußbehälter mitnimmt. Wenn hier jedoch keine verdrehbare Kopp­ lung eingebaut ist, also ein gegenüber dem Unterbau feststehender Elevations-Stellmotor nicht mit wenigstens einem Kugelgelenk sondern nur mit Klappgelenken über die Stützstange an den Abschußbehälter gekoppelt ist, dann hat das eine geometrisch bedingte Elevationsänderung in Abhängigkeit von der Azimuteinstellung zur Folge, die sich allerdings gerade deshalb bei der Elevationssteuerung als azimutabhängig definierter Fehlereinfluß zuverlässig kompensieren läßt.

So ist ein zur Integration auf große Fahrzeuge besonders geeigneter Richtantrieb geschaffen, da die großen Massen der Stellmotore vom objektfesten, also bezüglich z. B. des zu schützen­ den Fahrzeugs stationären Unterbau getragen werden, und nicht mehr vom darauf azimutal einstellbaren Tragring. Der muß nur noch das Gewicht des Abschußbehälters einschließlich dessen Schwenkhalterung aufnehmen, die über eine Momentenlagerung auf den nun infolge Integration der Stellmotore besonders massereichen, also vorteilhafterweise bezüglich der Richtvorgänge reaktionsträgen Unterbau abgestützt ist.

Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen, sowie weitere Merkmale und Vorteile der Er­ findung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und aus nachstehender Beschreibung eines unter Beschränkung auf das Wesentliche angenähert maßstabsgerecht aber stark abstrahiert skizzierten bevorzugten Realisierungsbeispiels zur erfindungsgemäßen Lösung. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt im Achsial-Längsschnitt den Aufbau eines Abschuß-Richtantriebs mit apparativ entlasteter rotatorischer Azimuteinstellung und schneller linearer Elevationsein­ stellung.

Der anschaulichkeitshalber skizzierte, erfindungsgemäß ausgelegte Richtantrieb 10 dient dem Schutz eines stationären oder mobilen Objektes 11 gegen ein anfliegendes schnelles Lenkpro­ jektil (in der Zeichnung nicht berücksichtigt) durch Entgegenfeuern wenigstens einer Splitter­ granate aus einem mit mehreren solchen Granaten in austauschbaren Feuerrohren bestückbaren Abschußbehälter 12. Der ist hierfür vom zu schützenden Objekt 11 über den Richtantrieb 10 getragen, um nach Sensieren der Bedrohungsrichtung die Abschußrichtung der abzufeuernden Abwehrgranate raschestens in Azimut und Elevation auf den angreifenden Flugkörper ausrich­ ten zu können - wie in der schon zitierten US 5,661,254 A auch hinsichtlich des Wirkmecha­ nismus der Splitter-Abwehrgranate näher beschrieben, worauf hier zur Vermeidung von Wie­ derholungen ausdrücklich Bezug genommen wird.

Um die beim Ausrichten auf den abzuwehrenden Angreifer extrem rasch zu bewegenden Mas­ sen möglichst niedrig und demzufolge auch die kinetische Beanspruchung des zu schützenden Objektes 11 als Träger des Richtantriebes 10 beim Richtvorgang möglichst gering zu halten, werden die Stellmotore 13, 14 nicht mit dem Abschußbehälter 12 bewegt, sondern in das Ge­ häuse eines objektfesten Unterbaues 15 des Richtantriebes 10 eingebaut, wie in der Zeichnung durch das in das Objekt 11 eingesenkte topfförmige Gehäuse symbolisch veranschaulicht. Die­ ser topfförmige Unterbau 15 zur stationären Aufnahme der Stellmotore 13, 14 und zur ver­ drehbaren Aufnahme einer Schwenkhalterung 19 für den Abschußbehälter 12 trägt auf oder in einer das (wenigstens teilweise in das tragende Objekt eingesenkte) Gehäuse abdeckenden, mit ibs. seitlicher Armierung auch als Splitterschutz für die Azimuteinstellung ausgelegten Sockel­ platte 16 einen um die Zentralachse des Systemes, nämlich die Azimutachse 17 des Richtan­ triebes 10 verdrehbaren Tragring 18 für die starr mit diesem verbundene, nach oben gabelför­ mig sich öffnende Schwenkhalterung 19, in die der Abschußbehälter 12 mit einer Schwenkach­ se 20 exzentrisch eingehängt ist. Dicht daneben ist der Abschußbehälter 12 mit einem Auge 21 an eine Stützstange 22 angelenkt, die sich im wesentlichen längs der Azimutachse 17 durch das Zentrum des Tragringes 18 achsial hindurch erstreckt, und hinab bis zu einer gegenüberliegen­ den Koppelstelle 30 zwecks dortiger Anlenkung an den zur Azimutachse 17 koachsialen translatorischen Abtrieb 23 des Elevations-Stellmotors 13.

Für das azimutale Verdrehen des Tragrings 18 und damit der Schwenkhalterung 19 samt ihrem Abschußbehälter 12 ist wenigstens ein Azimutal-Stellmotor 14 stationär im Unterbau 15 und vorzugsweise parallel zur Azimutachse 17 angeordnet. Der steht im Bereich der Sockelplatte 16 in drehstarrer Verbindung zum Tragring 18, im dargestellten Beispiel mit einem Abtriebsrit­ zel 24 zu einer Innen- oder Außenverzahnung 25 am Tragring 18. Diese Verzahnung 25 am Momentenlager des Tragringes 18 stellt die einzige zu justierende Funktionsschnittstelle zwi­ schen stationärem Unterbau 15 und rotierender Schwenkhalterung 19 dar. Dem Rotationsein­ griff radial gegenüber ist für dessen radiale Abstützung, und vorzugsweise zugleich ausgelegt für dessen achsiale Halterung, wenigstens ein Wälzlager in der Sockelplatte 16 angeordnet, das wie skizziert ringförmig umlaufen, grundsätzlich aber auch aus einzelnen peripher gegeneinan­ der versetzten Lagern bestehen kann. Bevorzugt ist es als innerhalb des Tragringes 18 umlau­ fendes Momentenlager 26 ausgelegt, das über seine gegeneinander rechtwinkligen Wälzbahnen sowohl axiale wie auch radiale Kräfte aufnehmen kann.

Zweckmäßigerweise sind wenigstens zwei Azimutal-Stellmotore 14 z. B. äquidistant über den Umfang des Tragringes 18 verteilt. Für den Azimut-Richtvorgang sind sie auf Gleichlauf ge­ schaltet, treiben den Tragring 18 also in gleicher Drehrichtung an. Bei Erreichen der azimuta­ len Sollposition werden die Azimutal-Stellmotore 14 zwar an sich abgeschaltet, aber wenig­ stens ein Paar von ihnen wird auf gleiches Triebmoment bei gegenläufiger Antriebsrichtung umgeschaltet, so daß sich wenigstens zwei Motore 14 über die Verzahnung 25 gegenseitig blockieren und dadurch die erreichte Azimutalausrichtung des Abschußbehälters 12 spielfrei fixieren.

Zum Reduzieren drehender Massen rotiert auch der Elevations-Stellmotor 13 nicht mit dem Tragring 18. Vielmehr ist der Elevations-Stellmotor 13 konzentrisch zur Azimutachse 17 unter dem Tragring 18 stationär in den Unterbau 15 eingebettet. Der Elevations-Stellmotor 13 kann etwa mit einem translatorischen Abtrieb 23 in Form eines Teleskops oder zum Umsetzen der rotatorischen in eine translatorische Abtriebsbewegung des Motors 13 in Form einer Schiebe­ mutter auf einer Motorwelle mit Gewindespindel etwa nach Art eines Rollengewindetriebes oder einer Trapezspindel ausgelegt sein. Über eine Stützstange 22 ist dieser Abtrieb 23 mit dem Abschußbehälter 12 verbunden, um ihn relativ zum Unterbau 15 schon während der Azi­ muteinstellung und/oder in der momentan erreichten Azimutstellung aufrichten bzw. absenken zu können. Im Interesse eines kollisionsfreien großen Stellwinkels um die horizontale Elevati­ onsachse 20 weist die dem Tragring 18 gegenüber gelegene Hypotenuse 28 der etwa dreiecks­ förmigen Schwenkhalterung 19 eine gegenüber dem Durchmesser der Stützstange 22 sehr großflächige Durchbrechung 28 auf, in welche das am Abschußbehälter 12 gelegene Auge 21 für die Ankoppelung der Stützstange 22 ganz hineintauchen kann.

Der Abstand zwischen der Schwenkachse 20 für die Elevation des Abschußbehälters 12 und dem Auge 21 zur Elevationsabstützung auf die Stützstange 22 ist möglichst gering gewählt, damit beiderseits einer mittleren Elevation die Auslenkung der Stützstange 22 aus der Azi­ mutachse 17 heraus möglichst gering bleibt und dadurch eine praktisch biegemomentenfreie, also kinetisch möglichst ideale Druckübertragung vom Linearabtrieb 23 des Stellmotors 13 her erfolgen kann.

Die Wirkverbindung zwischen dem Elevations-Stellmotor 13 und dem Abschußbehälter 12 ist hier relativ zum Unterbau 15 verdrehbar, weil der Abschußbehälter 12 im Interesse geringer zu verdrehender Massen eine Azimuteinstellung relativ zum im Unterbau 15 stationär angeordne­ ten Elevations-Stellmotor 13 erfährt. Diese Verdrehbarkeit, die eine Beeinflussung der Elevati­ on während aufgrund des azimutalen Ausrichtens verhindert, kann der translatorische Abtrieb 23 relativ zu seinem Stellmotor 13 aufweisen, wie in der Skizze durch ein Drehlager 29 sym­ bolisch veranschaulicht, um die Anlenkungen der Stützstange 22 einerseits an den Abschußbe­ hälter 12 und gegenüberliegend an den Elevations-Stellmotor 13 als eindimensionale Schwenk­ gelenke ausbilden zu können. Die Verdrehbarkeit kann aber auch dadurch sichergestellt wer­ den, daß wenigstens eine dieser beiden Koppelstellen 30 als Kugelgelenk ausgebildet ist, so daß dann die Verdrehung während der Azimuteinstellung nicht abtriebsseitig direkt am Eleva­ tions-Stellmotor 13 erfolgt, sondern in wenigstens einer dieser Koppelstellen 30. Insbesondere sind so auch funktionskritische lineare Gleitlager vermieden.

Ein, in ein zu schützendes Objekt 11 integrierbarer, Richtantrieb 10 zum schnellen Ausrichten der gabelförmigen Schwenkhalterung 19 eines Abschußbehälters 12 für Splittergranaten zur Abwehr eines angreifenden Flugkörpers zeichnet sich bei der erfindungsgemäßen Auslegung also durch die Möglichkeit präziser gleichzeitiger Azimut- und Elevationseinstellungen mit besonders hoher Dynamik dieses Richtvorganges trotz großen Gewichts des mit den Splitter­ granaten bestückten Abschußbehälters 12 aus. Dafür sind die Stellmotore 13, 14 von der Schwenkhalterung 19 fort und gegen Splittereinwirkung geschützt, beispielsweise parallel zur Azimutachse 17, in einen objektfesten Unterbau 15 verlegt, wo sie mit einem im Unterbau 15 mittels eines Momentenlagers 26 verdrehbar gehalterten Tragring 18 für die Azimuteinstellung der Schwenkhalterung 19 in Drehverbindung stehen. Der koaxial zur Azimutachse 17 ebenfalls stationär in das Unterbau 15 integrierte Elevations-Stellmotor 13 ist dabei mit einem translato­ risch wirkenden Abtrieb 23 ausgestattet, der über eine im wesentlichen konzentrisch zur Azi­ mutachse 17 sich erstreckende und um diese verdrehbare Stützstange 22 die Elevation des Ab­ schußbehälters 12 bestimmt. So wird das erforderliche Drehmoment für die Ausrichtung des Abschußbehälters 12 wesentlich verringert, weil die schweren Stellmotore 13, 14 als unbeweg­ liche Reaktionsmasse im Unterbau 15 angeordnet sind. Zwischen diesem und der Schwenkhal­ terung 19 gibt es nur die Azimut-Schnittstelle in Form dessen Tragringes 18, der über das Momentenlager 26 definiert - mangels Gleitlagerung spielfrei, also getriebetechnisch steif für hochdynamische Beherrschung großer Kräfte - dem objektfesten Unterbau 15 gegenüber ver­ spannbar ist. Die translatorische, mit dem Abschußbehälter 12 relativ zum Unterbau 15 um die Azimutachse 17 verdrehbare Elevationseinstellung vermeidet zusätzliche Momentenbeanspru­ chungen des Systemes, das so insgesamt für den schnellen Richtvorgang mechanisch hoch be­ anspruchbar geworden ist.

Claims (10)

1. Richtantrieb (10) mit Azimut-Stellmotor (14) und Elevations-Stellmotor (13), insbeson­ dere an Bord eines zu schützenden stationären oder mobilen Objektes (11) zum schnellen Ausrichten der Schwenkhalterung (19) eines Abschußbehälters (12) für Splittergranaten zur Abwehr eines angreifenden Flugkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß ein objektfester Unterbau (15) wenigstens einen stationär eingebauten Azimut-Stell­ motor (14) mit rotatorischem Abtrieb (Ritzel 24) und die mit ihm drehfest gekoppelte Schwenkhalterung (19) sowie einen ebenfalls stationär eingebauten Elevations-Stellmo­ tor (13) mit gegenüber dem Unterbau (15) verdrehbarer Abstützung (Stützstange 22) für die Elevation des Abschußbehälters (12) enthält.

2. Richtantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen dem konzentrisch zur Azimutachse (17) angeordneten Elevati­ ons-Stellmotor (13) und dem Abschußbehälter (12) die Abstützung wenigstens angenä­ hert in der Azimutachse (17) erstreckt.

3. Richtantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die höheneinstellbare Abstützung des Abschußbehälters (12) gegen den stationär im Unterbau (15) angeordneten Elevations-Stellmotor (13) relativ zu diesem um die Azi­ mutachse (17) verdrehbar ist.

4. Richtantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung eine zwischen dem Abschußbehälter (12) und dem Abtrieb des Ele­ vations-Stellmotors (13) angelenkte Stützstange (22) ist.

5. Richtantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elevations-Stellmotor (13) mit einem translatorischen Abtrieb (23) ausgestattet ist, der relativ zum Stellmotor (13) um die Azimutachse (17) verdrehbar ist.

6. Richtantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung zwischen dem Abschußbehälter (12) und dem Elevations-Stellmotor (13) über wenigstens ein Gelenk erfolgt.

7. Richtantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Unterbau (15) wenigstens zwei Azimut-Stellmotore (14) angeordnet sind, die mit einem Tragring (18) für die Schwenkhalterung (19) drehfest in Eingriff stehen und die zwischen gleichsinnigem Antrieb zur Einnahme einer Azimutstellung oder gegensinnigem Antrieb zur Arretierung der erreichten Azimutstellung umsteuerbar sind.

8. Richtantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Azimut-Stellmotore (14) längs der Peripherie eines Tragringes (18) für die Schwenkhalterung (19) gegeneinander versetzt im Unterbau (18) stationär ange­ ordnet sind.

9. Richtantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Schwenkhalterung (19) drehbarer Tragring (18) um die Azimutachse (17) verdrehbar in einer Sockelplatte (16) des Unterbaues (15) axial und der radialen Eingriffsrichtung der rotatorischen Kopplung vom Azimut-Stellmotor (14) entgegen ge­ lagert ist.

10. Richtantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Schwenkhalterung (19) verdrehbarer Tragring (18) über ein Momenten­ lager (26) am Unterbau (15) radial und axial gehaltert ist.