DE3929550A1

DE3929550A1 - Compensation for unbalance of heavy gun - connects barrel to torsion bar by spring connecting link and arm

Info

Publication number: DE3929550A1
Application number: DE19893929550
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl Ing Sommer; Peter Muehlhausen; Horst Dipl Ing Wollmert
Original assignee: Wegmann and Co GmbH
Current assignee: Wegmann and Co GmbH
Priority date: 1988-09-02
Filing date: 1989-09-06
Publication date: 1991-03-07

Abstract

A method of compensating for the imbalance of a heavy gun at different angles of elevation connects the gun . barrel to a torsion bar by an arm and a pivoted link. As the unbalance increases with a change in the angle of elevation, so the torque exerted on the torsion bar increases to provide an increasing balancing force. An additional spring (5.1) is fitted inside the telescopic link (5) which connects the torsion bar arm (4.2) to the barrel (1). USE - Guns.

Description

Gegenstand des Hauptpatentes (Patentanmeldung P 38 29 860.0) ist eine Unbalance-Ausgleichsvorrichtung für eine Waffenanlage, insbesondere bei einer schweren Waffe, mit einem in Elevationsrichtung schwenkbaren, das Waffenrohr tragenden Teil, der über einen Schildzapfen in einem festen Gestell gelagert ist, wobei der Schwer punkt des schwenkbaren Teils außerhalb der Drehachse des Schildzapfens liegt, bei der ein dem Unbalance-Moment entgegenwirkendes Drehmoment durch mindestens eine Feder erzeugt wird.Subject of the main patent (patent application P 38 29 860.0) is an unbalance compensation device for a weapon system, especially a heavy one Weapon with a swiveling in elevation direction Gun barrel-carrying part, over a shield pin is stored in a solid frame, the heavy point of the pivotable part outside the axis of rotation of the Schildzapfens lies at the one of the imbalance moment counteracting torque by at least one spring is produced.

Der Erfindung des Hauptpatentes liegt die Aufgabe zu grunde, eine derartige Unbalance-Ausgleichsvorrichtung so auszugestalten, daß sie sehr einfach ausgebildet ist und bei geringem Eigengewicht und äußerst geringem Platzbedarf auch bei großen Richtwinkeln ein guter Ausgleich des Unbalance-Momentes erreicht wird.The object of the invention is the main patent reasons, such an imbalance balancing device To be designed so that it is very simple and with low weight and extremely low A good space requirement even with large straightening angles Compensation of the unbalance moment is reached.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß den Merkmalen des Hauptpatents dadurch, daß als Feder mindestens eine Drehstabfeder dient, deren erstes Ende drehfest mit dem Gestell verbunden ist, während das zweite Ende über ein Getriebe mit dem schwenkbaren Teil der Waffe verbunden ist.This problem is solved according to the characteristics of the main patent in that at least one spring Torsion bar spring serves, the first end rotatably with the Frame is connected while the second end is over one Gearbox connected to the swiveling part of the weapon is.

Die vorliegende Erfindung bezweckt eine Verbesserung und weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptpatentes.The present invention aims to improve and further training of the subject of the main patent.

Der Zusatzerfindung liegen folgende Überlegungen zugrun de:The additional invention is based on the following considerations de:

Bei einer Unbalance-Ausgleichsvorrichtung nach dem Hauptpatent wird die zum Unbalance-Ausgleich zur Verfü gung stehende Drehstabfederenergie E_FD, die durch das Getriebe auf die Waffe übertragen wird, bei linearer Kennlinie durch folgende Gleichung bestimmt:In the case of an imbalance compensation device according to the main patent, the torsion bar spring energy E _{FD available} for imbalance compensation, which is transmitted to the weapon by the gearbox, is determined with the linear characteristic by the following equation:

Mit
c_D = Drehfestigkeit der Drehstabfeder,
α_1G = Verdrehwinkel der Drehstabfeder bei minimaler Elevation des schwenkbaren Teils der Waffe,
α_1V = Verdrehwinkel der Drehstabfeder bei maximaler Elevation des schwenkbaren Teils der Waffe.With
c _D = torsional strength of the torsion bar,
α _1G = torsion angle of the torsion bar spring with minimal elevation of the pivotable part of the weapon,
α _1V = torsion angle of the torsion bar at maximum elevation of the swiveling part of the weapon.

Die zum vollständigen Unbalance-Ausgleich einer Waffe notwendige Energie E_U ist die mechanische Arbeit, die der Waffe bei der Drehung aus der kleinsten bis zur größten Elevation zugeführt werden muß. Sie ergibt sich aus folgenden Gleichungen:The energy E _U necessary for the complete balancing of a weapon is the mechanical work which the weapon must be supplied with when rotating from the smallest to the largest elevation. It results from the following equations:

Mit
M_U20 = größtes Unbalance-Moment der Waffe bei der Waffenelevation α₂=0°,
α_2max = maximale Elevation des schwenkbaren Teils der Waffe,
α_2min = minimale Elevation des schwenkbaren Teils der Waffe.With
M _U20 = greatest imbalance moment of the weapon with the weapon elevation α₂ = 0 °,
α _2max = maximum elevation of the swiveling part of the weapon,
α _2min = minimum elevation of the swiveling part of the weapon.

Es kann sich ergeben, daß die in der aus räumlichen oder anderen Gründen ausgewählten Drehstabfeder gespeicherte Energie E_FD wesentlich kleiner ist als die zum vollständigen Unbalance-Ausgleich notwendige Energie E_U.It can result that the energy E _FD stored in the torsion bar spring selected for spatial or other reasons is considerably smaller than the energy E _U necessary for complete unbalance compensation.

Der Zusatzerfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in Weiterbildung des Gegenstandes des Hauptpatentes eine einfache Möglichkeit zu schaffen, weitere Energie zu speichern, um dennoch zu einem fast vollständigen Unbalance- Ausgleich zu gelangen. The additional invention is based on the task in Further education of the subject of the main patent one easy way to create more energy save to an almost complete unbalance To get compensation.

Die Lösung dieser Aufgabe geschieht gemäß der Zusatzerfindung mit den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1.This task is solved according to the additional invention with the characteristics from the characteristic part of claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Zusatzerfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous further developments of the additional invention are described in the subclaims.

Es wird darauf hingewiesen, daß eine Reihe von Merkmalen des Hauptpatentes, insbesondere entsprechend den Unter ansprüchen 4 bis 7 des Hauptpatentes, in Verbindung mit den Merkmalen der Zusatzerfindung zu besonders vorteil haften Ausführungsformen führt.It should be noted that a number of features of the main patent, especially according to the sub claims 4 to 7 of the main patent, in connection with the features of the additional invention are particularly advantageous stick embodiments leads.

Der Grundgedanke der Zusatzerfindung besteht darin, weitere Übertragungsglieder im Getriebe zwischen Dreh stabfeder und Waffe als Federelemente zu gestalten, welche die zum vollständigen Unbalance-Ausgleich fehlen de Energie speichern. Als besonders vorteilhaft eignet sich z.B. in einem Viergelenkgetriebe die Ausbildung der Verbindung zwischen dem mit dem zweiten Ende der Dreh stabfeder verbundenen Hebel und dem schwenkbaren Teil der Waffe als weiterer Energiespeicher in Form eines Federbeins, wobei die Druckfeder z.B. bei linearer Federkennlinie unter Berücksichtigung des variablen Getriebeübersetzungsverhältnisses zur Anpassung an das Unbalance-Moment so ausgelegt werden muß, daß die fol genden Energiegleichungen angenähert erfüllt werden.The basic idea of the additional invention is further transmission elements in the transmission between rotation to design the rod spring and weapon as spring elements, which are missing for the complete balance correction Save energy. Suitable as particularly advantageous e.g. in a four-bar gearbox Connection between that with the second end of the shoot rod spring connected lever and the pivotable part the weapon as another energy store in the form of a Suspension strut, the compression spring e.g. at linear Spring characteristic taking into account the variable Gear ratio to adapt to that Imbalance moment must be interpreted so that the fol approximate energy equations are met.

Mit
E_FL = Aufgenommene Energie der als Druckfeder ausgebildeten Verbindung bei kleinster Elevation der Waffe,
C_L = Federsteifigkeit der Druckfeder,
I_G = Auslenkung der Druckfeder bei α_2min,
I_V = Auslenkung der Druckfeder bei α_2max.With
E _FL = absorbed energy of the connection designed as a compression spring with the smallest elevation of the weapon,
C _L = spring stiffness of the compression spring,
I _G = deflection of the compression spring at α _2min ,
I _V = deflection of the compression spring at α _2max .

Im folgenden wird anhand der beigefügten Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel für eine Unbalance-Ausgleichsvor richtung nach der Zusatzerfindung näher erläutert.The following is a reference to the accompanying drawings Embodiment for an unbalance compensation direction explained after the additional invention.

In den Zeichnungen zeigen:The drawings show:

Fig. 1 in schematischer, teilweise geschnittener Dar stellung einen Teil einer Waffenanlage am Turm eines Kampfpanzers mit einer Unbalance- Ausgleichseinrichtung von oben; Fig. 1 in a schematic, partially sectioned Dar position a part of an weapon system on the turret of a main battle tank with an imbalance compensation device from above;

Fig. 2 die Waffenanlage mit Unbalance-Ausgleichsvor richtung nach Fig. 1 in einer teilweise ge schnittenen Seitenansicht; Figure 2 shows the weapon system with imbalance-compensation device according to Figure 1 in a partially sectioned side view ge.

Fig. 3 in einer graphischen Darstellung die Unbalance- Kurve der Waffenanlage zusammen mit der Kenn linie der Ausgleichsvorrichtung. Fig. 3 is a graphical representation of the imbalance curve of the weapon system together with the characteristic line of the compensation device.

In Fig. 1 und 2 ist in stark schematisierter Darstellung die Waffenanlage im Turm eines Kampfpanzers zu sehen, wobei von der Waffenanlage der das feste Gestell, also die Lafette bildenden Turm 2, sowie der aus Waffenrohr und Wiegenkörper bestehende schwenkbare Teil 1 darge stellt sind. Der schwenkbare Teil 1 ist über einen Schildzapfen 1.1 im festen Gestell 2 in Elevationsrich tung schwenkbar gelagert und kann durch einen Richtan trieb 3 verschwenkt werden. In Fig. 1 and 2 is a highly schematic representation of the weapon system to see in the turret of a battle tank, wherein up by the weapon system of the fixed frame, so the carriage forming tower 2, and also consisting of the weapon barrel and weighing body pivotable part 1 Darge are. The pivotable part 1 is pivotally mounted via a shield pin 1.1 in the fixed frame 2 in the direction of elevation and can be pivoted by a directional drive 3 .

Innerhalb des Innenraums 2.1 des Turms 2 ist parallel zur Drehachse des Schildzapfens 1.1, also quer zur Elevationsrichtung, in Schußrichtung vor dem Schild zapfen 1.1 und unterhalb des schwenkbaren Teils 1 der Waffe eine Drehstabfeder 4 angeordnet, deren eines Ende 4.0 über eine Kerbverzahnung 4.6 drehfest in einem mit dem Turm 2 verbundenen Lagerbock 2.2 fixiert ist, während das freie Ende 4.1 der Drehstabfeder 4 ebenfalls über eine Kerbverzahnung 4.6 drehfest mit einem Schutz rohr 4.3 verbunden ist, das die Drehstabfeder 4 auf etwa der Hälfte ihrer Länge konzentrisch umgibt und das über Kugel- und Rollenlager 4.4 in den Seitenwänden 2.3 des Waffenschachtes drehbar gelagert ist. Am äußeren Umfang des Schutzrohres 4.3 ist ein Hebel 4.2 befestigt, der gelenkig mit einem Ende eines Federbeins 5 verbunden ist, dessen anderes Ende am schwenkbaren Teil 1 der Waffe angelenkt ist. Das Federbein 5 enthält eine Druck feder 5.1, deren Vorspannung durch einen verschraubbaren Anschlag 5.2 verändert werden kann. Weiterhin begrenzt ein fester Anschlag 5.3 die Auslenkung der Druckfeder 5.1.Within the interior 2.1 of the turret 2 , a torsion bar spring 4 is arranged parallel to the axis of rotation of the shield pin 1.1 , that is to say transversely to the elevation direction, in the firing direction in front of the shield 1.1 and below the pivotable part 1 of the weapon, one end of which 4.0 is non-rotatably connected via a serration 4.6 a bearing block 2.2 connected to the tower 2 is fixed, while the free end 4.1 of the torsion bar 4 is also non-rotatably connected via a serration 4.6 with a protective tube 4.3 which concentrically surrounds the torsion bar 4 for approximately half its length and which is via ball and roller bearings 4.4 is rotatably mounted in the side walls 2.3 of the weapon shaft. On the outer circumference of the protective tube 4.3 , a lever 4.2 is fastened, which is connected in an articulated manner to one end of a spring strut 5 , the other end of which is articulated on the pivotable part 1 of the weapon. The strut 5 contains a compression spring 5.1 , the bias of which can be changed by a screwable stop 5.2 . Furthermore, a fixed stop 5.3 limits the deflection of the compression spring 5.1 .

Das Drehmoment der Drehstabfeder 4 wird zunächst auf das infolge seiner elastischen Eigenschaften ebenfalls als Drehstabfeder wirkende Schutzrohr 4.3 übertragen, von dem es über den Hebel 4.2 und das Federbein 5 schließ lich auf den schwenkbaren Teil 1 der Waffe übertragen wird. Durch entsprechende Wahl des Anlenkungspunktes des Federbeins 5 am schwenkbaren Teil 1 der Waffe ist ein Kurbelradius 1.2 vorgegeben, während der Kurbelradius des Hebels 4.2 mit 4.5 bezeichnet ist. Durch ent sprechend unterschiedliche Wahl dieser beiden Kurbelra dien 1.2 bzw. 4.5 kann die Vorspannung, der geeignete Verdrehwinkel und das zu übertragende Moment der Dreh stabfeder 4 variiert werden. Die Auslegung des als weitere Energiespeicher dienenden Federbeins 5 geschieht nach den oben angegebenen Formeln.The torque of the torsion bar 4 is first transferred to the protective tube 4.3 , which also acts as a torsion bar due to its elastic properties, from which it is finally transferred to the pivotable part 1 of the weapon via the lever 4.2 and the spring strut 5 . A suitable selection of the point of articulation of the spring strut 5 on the pivotable part 1 of the weapon predetermines a crank radius 1.2 , while the crank radius of the lever 4.2 is designated 4.5 . By accordingly different choice of these two crankra dien 1.2 or 4.5 , the bias, the appropriate angle of rotation and the torque to be transmitted to the torsion bar spring 4 can be varied. The spring strut 5 serving as a further energy store is designed according to the formulas given above.

In Fig. 2 sind zwei verschiedene Stellungen der Waffen anlage 1 mit ausgezogenen bzw. strichpunktierten Linien und die entsprechende Lage des Hebelgetriebes einge zeichnet.In Fig. 2, two different positions of the weapon system 1 are drawn with solid or dash-dotted lines and the corresponding position of the lever mechanism.

Fig. 3 beschreibt mit den Kurven I, II und III die vorteilhaften Auswirkungen der zusätzlich eingebrachten Druckfeder als weitere Energiespeicher am Beispiel eines Viergelenkgetriebes. Fig. 3 describes with curves I, II and III the advantageous effects of the additional pressure spring introduced as a further energy storage using the example of a four-bar transmission.

Die Kurve I zeigt das auszugleichende Waffenunbalancemo ment in Abhängigkeit von der Waffenelevation α₂ als Kosinusfunktion.Curve I shows the weapon unbalance moment to be compensated as a function of weapon elevation α ₂ as a cosine function.

Kurve III stellt das allein durch die Drehstabfeder erreichbare Ausgleichsmoment dar, wodurch nur - wie der Vergleich mit Kurve I zeigt - ein teilweiser Unbalance ausgleich erzielt wird.Curve III represents this solely through the torsion bar spring achievable compensation torque, which only - like the Comparison with curve I shows - a partial imbalance compensation is achieved.

Kurve II liefert das aus Drehstab- und Druckfeder resul tierende Ausgleichsmoment, wobei die Druckfeder als weiterer Energiespeicher nach den obenstehenden Gleichungen ausgelegt ist.Curve II provides the result of the torsion bar and compression spring balancing torque, the compression spring as further energy storage according to the above Equations is designed.

Wie der Vergleich mit Kurve I zeigt, ergibt sich - wie angestrebt - durch die zusätzlich integrierte Druckfeder ein fast vollständiger Unbalanceausgleich, wobei die noch bestehende geringe Differenz im Zusammenhang mit Spielunterdrückung erwünscht sein kann. As the comparison with curve I shows, it follows - how aimed for - through the additionally integrated compression spring an almost complete imbalance compensation, whereby the still existing small difference related to Game suppression may be desirable.

Um die zum fast vollständigen Unbalance-Ausgleich not wendige Energie, angepaßt an die Kosinuskurve der Waffenunbalance, speichern und wieder abgeben zu können, kann die Druckfeder nicht vorgespannt oder durch den veränderbaren Anschlag 5.2 vorgespannt sein. Ferner kann die Auslenkung der Druckfeder zusätzlich durch den Anschlag 5.3 begrenzt sein.In order to be able to store and release the energy necessary for the almost complete unbalance compensation, adapted to the cosine curve of the weapon imbalance, the compression spring cannot be biased or biased by the variable stop 5.2 . Furthermore, the deflection of the compression spring can also be limited by the stop 5.3 .

Claims

1. Unbalance-Ausgleichsvorrichtung für eine Waffenanla ge, insbesondere bei einer schweren Waffe, mit einem in Elevationsrichtung schwenkbaren, das Waffenrohr tragen den Teil, der über einen Schildzapfen in einem festen Gestell gelagert ist, wobei der Schwerpunkt des schwenk baren Teils außerhalb der Drehachse des Schildzapfens liegt, bei der ein dem Unbalance-Moment entgegenwirken des Drehmoment durch mindestens eine Feder erzeugt wird, wobei als Feder mindestens eine Drehstabfeder dient, deren erstes Ende drehfest mit dem Gestell verbunden ist, während das zweite Ende über ein Getriebe mit dem schwenkbaren Teil der Waffe verbunden ist nach Patent ... (Patentanmeldung P 38 29 860.0), dadurch gekenn zeichnet, daß das Getriebe (4.2-5) mindestens ein zu sätzliches Federelement (5.1) enthält.1. Unbalance compensation device for a Waffenanla ge, especially with a heavy weapon, with a pivotable in the elevation direction, the weapon barrel carry the part that is mounted on a shield pin in a fixed frame, the focus of the pivotable part outside the axis of rotation of the Shield pin is located, in which a counteracting the unbalance torque is generated by at least one spring, at least one torsion bar spring serving as the spring, the first end of which is connected to the frame in a rotationally fixed manner, while the second end is connected to the pivotable part of the frame via a gear Gun is connected according to patent ... (patent application P 38 29 860.0), characterized in that the gear ( 4.2-5 ) contains at least one additional spring element ( 5.1 ).

2. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Getriebe einen drehfest mit dem zweiten Ende (4.1) der Drehstabfeder (4) verbundenen Hebel (4.2) aufweist, der gelenkig mit einem am schwenk baren Teil (1) der Waffe angelenkten Federbein (5) mit mindestens einer Druckfeder (5.1) verbunden ist.2. Compensating device according to claim 1, characterized in that the transmission has a non-rotatably connected to the second end ( 4.1 ) of the torsion bar spring ( 4 ) connected lever ( 4.2 ) which is articulated with a strut articulated on the pivotable part ( 1 ) of the weapon ( 5 ) is connected to at least one compression spring ( 5.1 ).

3. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (5.1) mittels eines Anschlags (5.2) vorspannbar ist.3. Compensating device according to claim 2, characterized in that the compression spring ( 5.1 ) can be pretensioned by means of a stop ( 5.2 ).

4. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslenkung der Druckfeder (5.1) durch einen Anschlag (5.3) begrenzt ist.4. Compensating device according to claim 2 or 3, characterized in that the deflection of the compression spring ( 5.1 ) is limited by a stop ( 5.3 ).