DE4003256C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Richtanlage, bei der mindestens eine richtbare Masse, wie Turm bzw. Waffe eines Panzerfahrzeuges, entsprechend einem Füh­ rungssignal gerichtet wird.

Derartige Richtanlagen enthalten bisher für eine seiten­ richtbare Masse als Turm in der Regel Hydrokonstantmo­ toren und für eine höhenrichtbare Masse als Waffe groß­ volumige Hydrozylinder, wobei der Richtvorgang durch schnelle Servoventile gesteuert wird, denen hydrau­ lische Energie aus Hydropumpen und Speicherbehältern zur Verfügung steht. Diese werden durch intermittierend arbeitende Füllpumpen in einem bestimmten Druckbereich gehalten.

Aus der DE-PS 35 36 858 ist eine Richtanlage bekannt, bei der die Ansteuerung der richtbaren Masse mit Hilfe eines Servoventils erfolgt. Das Servoventil ist mit einem Anschaltventil versehen und in eine hydraulische Versorgungsleitung eingebaut. Über das Servoventil werden ein Kraftrichtkreis und ein Stabilisierungskreis hydraulisch gekoppelt. Eine funktionelle Zuordnung des Servoventils zum Kraftrichtkreis bzw. zum Stabili­ sierungskreis erfolgt durch eine elektronische Regelung. Mit Hilfe des Servoventils wird ein Hydraulikzylinder angesteuert, der die Höhensteuerung der richtbaren Masse vornimmt.

Aus der CH-PS 22 10 35 ist eine hydraulische Richtan­ lage bekannt, bei der ein Hydraulikmotor von Pumpen mit Hydraulikflüssigkeit versorgt wird. Es ist eine mit konstanter Drehzahl und konstantem Fördervolumen laufen­ de Antriebspumpe sowie eine Nebenpumpe vorgesehen. Mit Hilfe des Hydraulikmotors kann die Richtanlage von Ge­ schützen angesteuert werden.

Diese Richtanlagen stellen unter Umständen bei einem Einsatz in Panzerfahrzeugen eine Gefahr für die In­ sassen dar, insbesondere dann, wenn der Druckspeicher durch Beschuß beschädigt wird.

Vor allem besitzen diese Richtanlagen aber einen sehr schlechten Wirkungsgrad, da der Volumenstrom mit Hilfe von Servoventilen gesteuert wird. Die an den Ventilen entstehende Druckdifferenz führt zu einer starken Öl­ erwärmung und macht damit zusätzliche Ölkühler er­ forderlich. Da die Querschnittsfläche der Zylinder aus Gründen der mechanischen Steifigkeit des Antriebs sehr groß gehalten werden muß, konnte bisher der Systemdruck nicht frei gewählt werden. Eine Steigerung des System­ druckes hätte nämlich nur zu einem Anstieg der Verluste an den steuernden Servoventilen geführt.

Um diese Nachteile teilweise zu umgehen, ist es be­ kannt, vollständig elektrisch betriebene Richtantriebe einzusetzen. Diese haben jedoch nicht die Leistungs­ dichte wie hydraulische Aggregate, sind groß und schwer und können daher die Anforderungen an die Richtgeschwin­ digkeit und Richtbeschleunigung bei schweren richtbaren Massen nicht erfüllen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine hydraulische Richtanlage der eingangs genannten Art zu verbessern, um die Verwendung von großvolumigen Druck­ speichern zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zu richtende Masse von mindestens einem Hydrover­ stellmotor angetrieben ist, wobei mindestens zwei das Führungssignal beeinflussende Drucksensoren vorgesehen sind, die die vor und hinter dem Hydroverstellmotor herrschenden Drucke erfassen.

Durch die Verwendung des Hydroverstellmotors ist es ohne Einschränkung der Leistungsfähigkeit der Richtan­ lage möglich, auf großvolumige Hydrospeicher und auf Richtzylinder für eine höhenrichtbare Masse zu ver­ zichten. Es entfällt dadurch das Problem der geringen Streifigkeit von Hydraulikzylindern. Die Regelstrecke beinhaltet keine mechanisch weichen Ölsäulen mehr. Zu­ sätzlich wird es möglich, ohne Steigerung der Verluste den Systemdruck anzuheben, wodurch die Leistungsdichte erheblich verbessert werden kann. Die großen Servoven­ tile im Hauptölstrom entfallen und die in ihrem Bereich ansonsten entstehende große Verlustwärme tritt nicht mehr auf.

Die Dynamik der Richtanlage zusätzlich dadurch verbessert, daß mindestens zwei das Führungssignal be­ einflussende Drucksensoren vorgesehen sind, die die vor und hinter den Hydroverstellmotoren herrschenden Drücke erfassen. Hierdurch wird die Kavitation auf der Saug­ seite und das Absinken des Druckes auf der Druckseite unter ein noch zulässiges Minimalniveau vermieden. Da­ bei ist eine Verknüpfung des Höhen- mit dem Seitenricht­ kreis besonders vorteilhaft, so daß Ölbedarf und Ölüber­ schuß zwischen beiden Kreisen kompensierend wirken können. Das ist besonders dann leicht möglich, wenn beide Verstellmotoren hydraulisch parallel geschaltet sind. In diesem Fall ist es ausreichend, insgesamt nur zwei Drucksensoren zu verwenden. Die Kompensation zwischen Höhen- und Seitenrichtkreis kommt automatisch zustande.

Ferner wird vorgeschlagen, daß die hydraulischen Ver­ braucher von einer Druckregelpumpe versorgt werden, die direkt von einem Fahrzeugtriebwerk oder einer zusätz­ lichen Energieversorgungsanlage angetrieben ist. Dies bedeutet einerseits eine Verbesserung des Energiewir­ kungsgrades, da die Umwandlung in elektrische Energie und die Rückwandlung in hydraulische Energie, wie bei­ spielsweise bei heutigen Panzerfahrzeugen üblich, ver­ mieden wird. Andererseits läßt sich die Pumpe in einen Nullhub schwenken und verbraucht praktisch keine hy­ draulische Energie, solange keine Richtbewegungen aus­ zuführen sind. Dies gilt insbesondere, wenn gleich­ zeitig der Drucksollwert niedrig eingestellt wird.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Hydraulikpumpe eine Reversierpumpe verwendet. Diese ist in der Lage, die in der Richtan­ lage anfallende Bremsenergie teilweise wieder in mechanische Energie zurückzuverwandeln und an das Triebwerk zurückzuspeisen.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß der Stellantrieb für eine nur in einem be­ grenzten Winkelbereich richtbare Masse als eine Gewin­ despindel mit einer Spindelmutter ausgebildet ist und die Spindelmutter oder die Gewindespindel von einem Hydroverstellmotor angetrieben ist. Diese Lösung hat den Vorteil, daß die Steifigkeit des Höhenrichtan­ triebes gegenüber einem Hydrozylinder erheblich zunimmt und somit störende Eigenschwingungen der höhenricht­ baren Masse das Richtverhalten erheblich weniger be­ einträchtigen.

Weiterhin wird vorgeschlagen, daß parallel zu den Hydroverstellmotoren bei Druckausfall an den Motoren selbsttätig anziehende lösbare Bremsen angeordnet sind. Die Bremsen dienen einerseits dazu, bei einem zu kleinen Öldruck an den Hydromotoren die Richtanlage selbsttätig zu arretieren. Andererseits können sie in den Abbremsphasen der Richtanlage zusätzlich zur Um­ steuerung der Hydromotoren in den Pumpbetrieb Brems­ energie aufnehmen.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Er­ findung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schema einer Richtanlage;

Fig. 2 ein Schema einer Richtanlage mit Drucksensoren;

Fig. 3 ein weiteres Funktionsschema der Richtanlage und

Fig. 4 eine Darstellung eines Höhenrichtgetriebes.

Das Funktionsschema gemäß Fig. 1 zeigt die wesentlichen Baugruppen einer Richtanlage. Die seitenrichtbare Masse (1) ist über ein Seitenrichtgetriebe (2) von einem Hydroverstellmotor (3) angetrieben. Die höhenrichtbare Masse (4) ist ebenfalls über ein Getriebe (5) von einem Hydroverstellmotor (6) angetrieben. Das Getriebe (5) ist beispielsweise ein Spindelantrieb entsprechend Fig. 4. Die seitenrichtbare Masse (1) ist in diesem Fall als Turm und die höhenrichtbare Masse (4) als Waffe eines Panzerfahrzeuges ausgebildet.

Die Hydroverstellmotoren (3, 6) sind mit einem Hydrau­ liksystem über eine Druckleitung (7) und eine Tank­ leitung (8) verbunden. Die Hydroverstellmotoren (3, 6) lassen sich in beiden Drehrichtungen ansteuern und zwischen den jeweiligen Maximaldrehzahlen stufenlos verstellen. Das Verstellsignal wird durch ein Füh­ rungssignal (9, 10) im Vergleich zu einem Ist-Signal (11, 12) gebildet. Das Führungssignal kommt von einer nicht näher dargestellten Feuerleitelektronik.

Bei der Richtanlage entsprechend Fig. 2 mit der richt­ baren Masse (1), dem mechanischen Getriebe (2) und dem Hydroverstellmotor (3), ist zusätzlich ein Drucksensor (13) an der Druckleitung (7) sowie ein Drucksensor (14) an der Tankleitung (8) angebracht. Deren Drucksignale werden in einer Elektronik in bekannter Weise gemeinsam mit dem Führungssignal verarbeitet und zwar in der Art und Weise, daß der Hydroverstellmotor auf der Druck­ seite nicht mehr Öl entnimmt als ihm von einer Ver­ sorgungseinheit angeboten wird. Hierdurch kann ge­ währleistet werden, daß der Druck in der Leitung (7) einen bestimmten Mindestwert nicht unterschreitet.

Entsprechend wird der Hydroverstellmotor (3) so be­ trieben, daß der Druck in der Tankleitung (8) ebenfalls einen bestimmten Mindestdruck nicht unterschreitet. Hier muß insbesondere die Kavitationsbildung verhindert werden, bei der sich im Bereich der Hydraulikflüssig­ keit Gasansammlungen ausbilden. Das Drucksignal des Sensors (13) führt zu einer Begrenzung einer Beschleu­ nigungsphase, das Drucksignal des Sensors (14) führt zur Begrenzung einer Verzögerungsphase.

In Fig. 3 ist die gesamte Richtanlage einer als Panzerfahrzeug ausgebildeten Vorrichtung dargestellt. Hierbei ist die Versorgung der Richtanlage durch ein Triebwerk (15) gezeigt, das eine Hydropumpe (16) an­ treibt. Hierbei kann es sich um eine Pumpe mit kon­ stantem Fördervolumen, aber auch wie dargestellt, um eine Pumpe mit variablem Fördervolumen handeln. Die Pumpe saugt Hydraulikflüssigkeit aus einem Tank (17), die vorzugsweise geschlossen ausgeführt und gegebenen­ falls mit einem leichten Vordruck versehen wird. Hier­ durch wird ersichtlich, daß das Hydrauliksystem der Richtanlage keinerlei Speicher oder Zylinder enthält, welche größere Ölmengen aufnehmen bzw. abgeben. Damit läßt sich auch das Volumen des Tanks (17) klein halten. Die im Kreislauf befindliche Ölmenge ist quasi in jedem Augenblick konstant.

Ferner ist es über eine Regeleinrichtung (18) für die Druckregelpumpe (16) möglich, den Druck in der Druck­ leitung (7) je nach Anforderung zu verändern, bei­ spielsweise in Phasen reiner Zielbeobachtung ohne große Richtbewegung abzusenken und hierdurch die positiven Konsequenzen der Leistungseinsparung und Geräuschmin­ derung hervorzurufen. Außerdem dient die Druckregel­ einrichtung dazu, die Druckregelpumpe (16) auf druck­ losen Umlauf zu schalten, wenn das Panzerfahrzeug mit gezurrter Waffenanlage gefahren wird. Die Zurrung können dabei Bremsen (19, 20) an den Getriebesträngen zwischen den Hydroverstellmotoren (3, 6) und den richt­ baren Massen (1, 4) bewirken. Diese Bremsen (19, 20) werden durch Schaltventile (21, 22) angesteuert und zwar in der Weise, daß sie in drucklosem Zustand geschlossen sind und bei Beaufschlagung durch den Druck in der Leitung (7) geöffnet werden. Damit wird neben der be­ kannten Sicherheitsschaltung, bei der ein druckloser Zustand eine Bremsung hervorruft, zusätzlich die Mög­ lichkeit geschaffen, die Bremsen (19, 20) auch bei vor­ handenem Druck in der Leitung (7) anzusteuern und damit Verzögerungsvorgänge bei den richtbaren Massen (1, 4) zu unterstützen.

Die Drucksensoren (23, 24) sind in den Leitungen (7, 8) so angeordnet, daß sie das Druckniveau für beide Hydroverstellmotoren (3, 6) gemeinsam überwachen. Die gesamte Richtanlage wird durch eine Kontrolleinrichtung (25) gesteuert, welche die Feuerleitsignale (26) in Höhe und Seite gemeinsam mit den systeminternen Signalen wie den Richtsignalen (27, 28) und den Drucksensorsignalen (29, 30) verarbeiten und Steuersignale (31, 32) für die Hydroverstellmotoren (3, 6) ein Steuersignal (33) für die den Druck regelnde Hydropumpe (16) sowie Steuersignale (34, 35) für die die Bremsen ansteuernden Schaltventile (21, 22) bereit­ stellt.

In Fig. 4 ist ein Höhenrichtantrieb mit einer Waffe (36) für ein Panzerfahrzeug dargestellt, an deren Waffenschloß (37) eine Gewindespindel (38) über ein Gelenk (39) angelenkt ist. Eine Spindelmutter (40) ist in einem Getriebekasten (41) gelagert, welcher seiner­ seits mit einem Gelenk (42) im Turm gelagert ist. Wird die Spindelmutter (40) gedreht, bewirkt sie eine Ver­ änderung des Abstandes zwischen den Gelenken (39, 42) und wirkt wie ein Höhenrichtzylinder. Die Spindelmutter (40) selbst wird über Zahnräder (43) im Getriebekasten (41) von einem Hydroverstellmotor (44) angetrieben. Außerdem befindet sich am Getriebekasten (41) eine Bremse (45), welche die Aufgabe hat, die Waffe in einer Ruheposition zu arretieren bzw. bei Verzögerungsvor­ gängen aus einer Richtbewegung heraus die Bremswirkung des Hydroverstellmotors zu unterstützen.

Claims (12)

1. Hydraulische Richtanlage für Waffen von Kampffahr­ zeugen, insbesondere Kampfpanzern, bei der minde­ stens eine richtbare Masse, wie Turm bzw. Waffe eines Panzerfahrzeuges, entspechend einem Führungs­ signal gerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zu richtende Masse (1, 4) von mindestens einem Hydroverstellmotor (3, 6) angetrieben ist, wobei mindestens zwei das Führungssignal beeinflussende Drucksensoren (13, 14) vorgesehen sind, die die vor und hinter dem Hydroverstellmotor (3, 6) herrschen­ den Drücke erfassen.

2. Hydraulische Richtanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksensoren (13, 14) mit einer die Druckverhältnisse auf die Einhaltung von vorgebbaren Schwellwerten überwachenden Steuerung (25) verbunden sind.

3. Hydraulische Richtanlage nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für beide Hydro­ verstellmotoren (3, 6) gemeinsam ein Drucksensor (23) auf der Druckseite und ein zweiter Drucksensor (24) auf der Tankseite vorgesehen ist.

4. Hydraulische Richtanlage nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Hauptölstrom in ihrer Drehzahl gesteuerte und zeit­ weise mit konstantem Schluckvolumen arbeitende Hydroverstellmotoren (3, 6) sowie den Hauptölstrom drosselnde Ventile angeordnet sind.

5. Hydraulische Richtanlage nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulischen Verbraucher von einer Druck­ regelpumpe (16) versorgt werden, die direkt von einem Fahrzeugtriebwerk oder einer zusätzlichen Energieversorgungsanlage angetrieben ist.

6. Hydraulische Richtanlage nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckregelpumpe (16) einem variablen Soll­ wert für den Druck nachgeführt ist.

7. Hydraulische Richtanlage nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulischen Verbraucher einen als Rever­ sierpumpe ausgebildeten und ohne Drehrichtungsum­ kehr das Druckmedium unter Energierückgewinnung (Motorbetrieb) in den Tank (17) zurückfördernden Antrieb aufweisen.

8. Hydraulische Richtanlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb für eine nur in einem begrenzten Winkelbereich richtbare Masse als eine Gewindespindel (38) mit einer Spindelmutter (40) ausgebildet ist und die Spindelmutter (40) oder die Gewindespindel (38) von einem Hydroverstellmotor (44) angetrieben ist.

9. Hydraulische Richtanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (38) im Be­ reich ihres einen Endes ein sie an die richtbare Masse anlenkendes Gelenk (39) aufweist und minde­ stens im Bereich eines diesem Ende abgewandt ange­ ordneten weiteren Endes von einem mit der Spindel­ mutter (40) verbundenen Getriebekasten (41) aufge­ nommen ist, der im Bereich seiner dem Gelenk (39) abgewandten Ausdehnung ein ihn schwenkbar gegenüber einem Träger lagerndes Gelenk (42) aufweist.

10. Hydraulische Richtanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Getriebekastens (41) ein den Hydroverstellmotor (44) mit der Ge­ windespindel (38) verbindendes Getriebe angeordnet ist, das aus ineinander eingreifenden Zahnrädern (43) ausgebildet ist.

11. Hydraulische Richtanlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Zahnräder (43) mit einer die richtbare Masse lösbare arretierenden Bremse (45) verbunden ist.

12. Hydraulische Richtanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Hydroverstellmotoren (3, 6) bei Druckausfall an den Motoren selbsttätig anziehende lösbare Bremsen (19, 20) angeordnet sind.