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Die
Erfindung betrifft ein roll- d.h. drallentkoppeltes Leitwerk gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1 für
ein Artilleriegeschoss.
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Die
Lenkflügel
eines Artilleriegeschosses erzeugen während des Fluges des Artilleriegeschosses
durch Veränderungen
des Anstellwinkels Luftverwirbelungen, die auf die Aerodynamik und
Lenkbarkeit des Artilleriegeschosses negative Einflüsse besitzen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein roll- d.h. drallentkoppeltes
Leitwerk für
ein Artilleriegeschoss zu schaffen, bei dem Luftverwirbelungen von
den Lenkflügeln
nicht mehr auf das Artilleriegeschoss übertragen werden und folglich
negative Einflüsse
auf die Aerodynamik und Lenkbarkeit bei Veränderungen des Anstellwinkels
der Lenkflügel
vermieden werden.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Leitwerk der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch
die Merkmale des Kennzeichenteiles des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte
Aus- bzw. Weiterbildungen
des erfindungsgemäßen Leitwerks
sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Leitwerk
wird mit einfachen Mitteln erreicht, dass nach dem Verlassen des
Abschussrohres die starre Kopplung zwischen dem Artilleriegeschoss
und dem Leitwerk aufgehoben wird und das Artilleriegeschoss sich
in Bezug zum Leitwerk frei drehen kann.
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Nach
der Entriegelung des Leitwerks vom Artilleriegeschoss kann zeitgesteuert – nachdem
das Artilleriegeschoss entdrallt worden ist – das Leitwerk entdrallt werden,
so dass Luftverwirbelungen, die von den Lenkflügeln des Leitwerkes erzeugt
werden, nicht mehr auf das Geschoss übertragen werden. Die Aerodynamik
und Lenkbarkeit eines ein erfindungsgemäßen Leitwerk aufweisenden Artilleriegeschosses
ist also verbessert.
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In
der Lagerposition bildet das erfindungsgemäße Leitwerk in vorteilhafter
Weise ein abgedichtetes System. Ein weiterer Vorteil besteht darin,
dass die Lagerung des Lagerrohres am hülsenartigen Grundkörper während der
Beschleunigungsphase des Artilleriegeschosses entlastet ist.
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Während des
Rohrdurchlaufs des ein erfindungsgemäßes Leitwerk aufweisenden Artilleriegeschosses
sind die Lenkflügel
derartig gesichert, dass ein vorzeitiges Aufstellen der Lenkflügel zuverlässig verhindert
wird. Nach dem Rohrdurchlauf wird der Drall des Geschosses durch
das Aufstellen der Lenkflügel
auf 0 bis 5 Hz abgebaut. Die Entkopplung des Leitwerks vom Artilleriegeschoss
ermöglicht
schließlich
eine reibungsarme Rotation des Lagerrohrs mit den Lenkflügeln um
den hülsenartigen
Grundkörper des
erfindungsgemäßen Leitwerks.
Damit wird verhindert, dass Luftverwirbelungen der Stellflächen über die
Lenkflügel
an das Artilleriegeschoss weitergegeben werden.
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Weitere
Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen roll-
d.h. drallentkoppelten Leitwerks für ein Artilleriegeschoss.
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Es
zeigen:
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1 eine
Ansicht einer ersten Ausführungsform
des Leitwerks von hinten,
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2 einen
Schnitt entlang der Schnittlinie II-II in 1 durch
das Leitwerk und einen rückseitigen
Abschnitt eines zugehörigen
Artilleriegeschosses,
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3 einen
Schnitt entlang der Schnittlinie III-III in 1 durch
das Leitwerk und den rückseitigen
Abschnitt des zugehörigen
Artilleriegeschosses, wobei die Lenkflügel sich in ihrer unterkalibrigen
Inaktivstellung befinden,
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4 eine
den 2 und 3 ähnliche Längsschnittdarstellung des Leitwerks,
wobei die Lenkflügel
ihre aufgestellte Aktivstellung einnehmen,
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5 eine
der 1 ähnliche
Ansicht einer zweiten Ausbildung des Leitwerks in Blickrichtung von
hinten,
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6 einen
Schnitt entlang der Schnittlinie VI-VI in 5 durch
das Leitwerk und den rückseitigen
Abschnitt des zugehörigen
Artilleriegeschosses im geschlossenen Zustand, und
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7 eine
der 6 ähnliche
Längsschnittdarstellung
in der geöffneten
Stellung des Leitwerks, wobei die Lenkflügel jedoch noch nicht in ihre
Aktivstellung aufgestellt sind.
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Die 1 bis 4 verdeutlichen
eine erste Ausbildung des roll- d.h. drallentkoppelten Leitwerks 10 für ein Artilleriegeschoss 12.
Das Leitwerk 10 weist einen hülsenartigen Grundkörper 14 mit
einem Flansch 16 auf. Der Flansch 16 ist mit einem
Innengewindeabschnitt 18 ausgebildet. Das Artilleriegeschoss 12 ist
rückseitig
mit einem Außengewindeabschnitt 20 ausgebildet.
Das Leitwerk 10 ist mit seinem Innengewindeabschnitt 18 auf
den Außengewindeabschnitt 20 des
Artilleriegeschosses 12 aufgeschraubt. Das Leitwerk 10 ist
also nach seinem Zusammenbau problemlos am Artilleriegeschoss 12 sicher
und zuverlässig
montierbar.
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An
dem vom Flansch 12 abgewandten Ende ist der hülsenartige
Grundkörper 14 mit
einem Innengewindeabschnitt 22 ausgebildet. In den Innengewindeabschnitt 22 ist
eine Hülse 24 des
Leitwerks 10 eingeschraubt, die mit einem entsprechenden
Außengewindeabschnitt 26 ausgebildet
ist. Die Hülse 24 ist
rückseitig
mit einem Ringflansch 28 und innen mit einem sich konisch
verjüngenden
Klemmabschnitt 30 ausgebildet. Der sich konisch verjüngende Klemmabschnitt 30 dient
zum Fixieren eines Kolbens 32 des Leitwerks 10,
der in einem zentralen Hohlraum 34 des hülsenartigen
Grundkörpers 14 vorgesehen
ist. Der Kolben 32 weist eine Ringdichtung 36 auf.
Die Ringdichtung 36 dient zum Abdichten des Kolbens 32 gegen
die Hülse 24.
Der Kolben 32 ist mit einem zentralen Gaskanal 38 ausgebildet, der
in den Hohlraum 34 des Grundkörpers 14 einmündet. Im
zentralen Gaskanal 38 ist ein Düsenelement 40 vorgesehen,
das ein Zeitglied für
den Gasdruckaufbau im zentralen Hohlraum 34 des Leitwerkes 10 bildet.
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Mit
dem durch Verbrennungsgas beaufschlagbaren Kolben 32 ist
ein Topf 42 verbunden. Diese Verbindung ist als Schraubverbindung 44 realisiert.
Der Topf 42 dient dazu, Lenkflügel 46 des Leitwerkes 10 im
inaktiven Ruhe- bzw. Lagerzustand in einer unterkalibrigen Inaktivposition
sicher und zuverlässig
festzuhalten und nach Verlassen des Abschussrohres für Artilleriegeschoss 12 definiert
freizugeben, so dass sie sich zentrifugalkraftbedingt aufstellen,
wie in 4 verdeutlicht ist.
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Die
Lenkflügel 46 sind
an einem Lagerrohr 48 gelagert. Das Lagerrohr 48 ist
zu diesem Zwecke mit endseitigen Flanschen 50 ausgebildet.
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Das
Lagerrohr 48 ist am hülsenartigen Grundkörper 14 mittels
Kugellagern 52 drehbar und axial von der in den 2 und 3 gezeichneten Inaktivposition
in eine in 4 gezeichnete Aktivposition
verstellbar. Diese Aktivposition ist durch eine Anschlagring 54 bestimmt,
der am hülsenartigen Grundkörper 14 vorgesehen
ist. Die axiale Verstellung des Lagerrohres 48 von der
Inaktivposition in die Aktivposition erfolgt mit Hilfe eines Verstellelementes 56,
das bei der in den Zeichnungsfiguren verdeutlichten Ausbildung des
Leitwerkes 10 von Tellerringfedern 58 gebildet
ist.
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Bei
den Kugellagern 52 handelt es sich zweckmäßigerweise
um Rillenkugellager.
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Das
Lagerrohr 48 ist in der in den 2 und 3 gezeichneten
Inaktivposition zwischen dem hülsenförmigen Grundkörper 14 und
dem Topf 42 mittels Dichtungselementen 60 und 62,
bei denen es sich um O-Ringdichtungen handelt, abgedichtet. Das Dichtungselement 60 ist
zwischen dem Flansch 16 des hülsenartigen Grundkörpers 14 und
dem dazu benachbarten endseitigen Flansch 50 vorgesehen. Das
Dichtungselement 62 ist zwischen dem Topf 42 und
dem dazu benachbarten endseitigen Flansch 50 vorgesehen.
Mit Hilfe der Dichtungselemente 60 und 62 wird
eine Verschmutzung der Kugellager 52 in der Inaktivposition
des Leitwerks 10 verhindert. Die Dichtungselemente 60 und 62 bewirken
außerdem
einen Schutz der Kugellager 52 gegen Verbrennungsgase beim
Abschuss des Artilleriegeschosses 12 und einen Schutz gegen
eventuell vorhandene Verbrennungsrückstände.
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Die
Kugellager 52 können
beispielsweise auch als Schrägkugellager
oder dergleichen ausgebildet sein. Wegen der relativ geringen axialen
Belastung der Kugellager 52 sind jedoch Rillenkugellager bevorzugt,
weil diese preisgünstiger
sind und ein geringeres Gewicht besitzen.
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Im
Flansch 16 des hülsenartigen
Grundkörpers 14 ist
ein Kraftelement 64 vorgesehen, das von einem pyrotechnischen
Kraftelement gebildet ist. Das Kraftelement 64 weist einen
Stift 66 auf, der in der in den 2 und 3 gezeichneten
Inaktivposition des Leitwerkes 10 in ein Loch 68 hineinsteht, das
im vorderseitigen Flansch 50 des Lagerrohres 48 ausgebildet
ist. Das Kraftelement 64 mit seinem Stift 66 und
das Loch 68 im besagten Flansch 50 des Lagerrohres 48 sind
bei der in den 1 bis 4 gezeichneten
Ausbildung des Leitwerks 10 axial orientiert.
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Die
Hülse 24 ist
mit dem Topf 42 mittels abreißbarer Gewindestifte 70 temporär verbunden.
Der Topf 42 ist auf seiner dem Artilleriegeschoss 12 zugewandten
Seite mit einem ringförmigen
Haltebund 72 ausgebildet, der in der in den 2 und 3 gezeichneten
Inaktivposition den rückseitigen
Flansch 50 des Lagerrohres 48 und die dazu benachbarte Randabschnitte
der Lenkflügel 46 übergreift,
so dass die Lenkflügel 46 in
der besagten Inaktivposition, d.h. während des Rohrdurchlaufs, gegen
ein vorzeitiges Aufstellen gesichert sind. Die Sicherung der Lenkflügel während des
Rohrdurchlaufs erfolgt also mit Hilfe des ringförmigen Haltebundes 72 des
Topfes 42.
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Die
drehbaren Massen des Leitwerks 10 sind mit Hilfe der Kugellager 52 gelagert,
die vorzugsweise als Rillenkugellager ausgebildet sind. Auf Schrägkugellager
kann – wie
bereits ausgeführt
worden ist – verzichtet
werden.
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Die
Lagerung der drehbaren Massen ist gegen Verbrennungsgase und eventuell
vorhandene Verbrennungsrückstände durch
die Dichtungselemente 60 und 62 geschützt. Das
heißt,
das axial verschiebbare Lagerrohr 48 ist in der in den 2 und 3 gezeichneten
Inaktivposition zwischen dem Grundkörper 14 und dem Topf 42 zuverlässig abgedichtet
angeordnet. Als Dichtkraft dient hierbei der am Topf 42 rückseitig
anstehende Gasdruck während des
Rohrdurchlaufs des Geschosses 12, der auf die Dichtungselemente 60 und 62 zwischen
dem Lagerrohr 48, dem hülsenartigen
Grundkörper 14 und
dem Topf 42 wirksam ist.
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Da
auf das Lagerrohr 48 während
des Abschusses der entsprechende Gasdruck und die gesamte Beschleunigungskraft
wirksam ist, muss das Lagerrohr 48 entsprechend massiv
und kerbarm bzw. kerbfrei gestaltet sein. Die Kugellager 52 zur
drehbaren und axial verstellbaren Lagerung des Lagerrohres 48 am
hülsenartigen
Grundkörper 14 werden
den Belastungen während
des Abschusses nicht ausgesetzt, so dass Verformungen der Kugellager 52 und ein
Verkeilen zwischen dem hülsenartigen
Grundkörper 14 und
dem Lagerrohr 48 vermieden werden. Das wird dadurch erreicht,
dass die Beschleunigungskräfte
nicht über
die Lager 52 sondern über
die umgebende Struktur, d.h. den Topf 42, das Lagerrohr 48 und
den Grundkörper 14 geleitet
werden.
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Da
sich das Lagerrohr 48 infolge des Gasdruckes in radialer
Richtung am relativ dünnwandigen
Lagersitz des hülsenartigen
Grundkörpers 14 verformen
kann und diese Verformung auf den Wälzkörper des entsprechenden Lagers 52 weitergegeben
würde,
ist eine Entlastung der Kugellager 52 dadurch gewährleistet,
dass der hülsenartige
Grundkörper 14 und/oder
das Lagerrohr 48 mit axial voneinander beabstandeten, den
Kugellagern 52 zugeordneten Bünden 74 ausgebildet
sind/ist, durch die zwischen dem hülsenartigen Grundkörper 14 und
dem Lagerrohr 48 ein schmaler Ringspalt 76 gebildet
ist. Im nicht mit Gasdruck beaufschlagten Zustand besitzt dieser
Ringspalt 76 beispielsweise einen lichten Spaltabstand
von ca. 50 μm.
Bei der Druckbeaufschlagung während
des Rohrdurchgangs geht dieser Spaltabstand dann gegen Null, d.h.
der Grundkörper 14 und
das Lagerrohr 48 setzen sich zu. Es werden Kugellager 52 mit
relativ großer
Lagerluft verwendet.
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Nach
dem Verlassen des Abschussrohres gibt der Topf 42 die Lenkflügel 46 frei.
Zu diesem Zwecke bewegt sich der Topf 42 druckbeaufschlagt
in der zur Flugrichtung des Artilleriegeschosses 12 entgegengesetzten
Richtung, so dass die durch den ringförmigen Haltebund 72 des
Topfes 42 bewirkte radiale Begrenzung entfällt und
die Lenkflügel 46 sich durch
die Zentrifugalkraft aufstellen können. Die Verstellung von der
Inaktivposition in die Aktivposition erfolgt durch den mit dem Verbrennungsgas
während es
Rohrdurchgangs aufgeladenen zentralen Hohlraum 34, der
den Kolben 32, der mit dem Topf 42 fest verbunden
ist, nach rückwärts bewegt.
Der Kolben 32 ist mit der Ringdichtung 36 versehen,
die verhindert, dass Verbrennungsgas ungenutzt zwischen dem Kolben 32 und
der Hülse 24 entweicht.
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Die
zur mechanischen Sicherung der Einheit aus Kolben 32 und
Topf 42 vorgesehenen Gewindestifte 70 werden dabei
abgerissen.
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Der
zentrale Hohlraum 34 wird also während des Abschusses durch
das Verbrennungsgas der Treibladung aufgeladen. Der Kolben 32 ist
mit dem Düsenelement 40 kombiniert,
das – wie
bereits ausgeführt
worden ist – ein
entsprechendes Zeitglied für die
Druckgasaufladung bildet. Das Düsenelement 40 besitzt
einen relativ kleinen Durchmesser. Der relativ kleine Durchmesser
gewährleistet,
dass der zentrale Hohlraum 34 mit einem ausreichenden Gasdruck aufgeladen
wird und das entsprechende Gasvolumen nach dem Rohrverlassen die
gewünschte
Verschiebearbeit verrichten kann.
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Nach
dem Nachrückwärtsbewegen
des Topfes 42, durch die Verschiebearbeit des Kolbens 32, wird
die Lagereinheit, bestehend aus dem Lagerrohr 48 und den
Lenkflügeln 46 mit
Hilfe der Tellerringfedern 58 des Verstellelementes 56 mit
einer definierten Kraft gegen den Anschlagring 54 gedrückt. Zu diesem
Zwecke ist zwischen den Innenringen der Kugellager 52 und
dem hülsenförmigen Grundkörper 14 eine
Schiebepassung gewählt.
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Die
Federspannung der Tellerringfedern 58 kann als axiale Fixierung
ausreichend sein.
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Ein
Zurückprellen
des Topfes 42 wird dadurch verhindert, dass die Hülse 24 an
ihrem rückseitigen
Endabschnitt mit dem konisch verjüngten Klemmabschnitt 30 ausgebildet
ist. Dieser konisch verjüngte
Klemmabschnitt 30 bewirkt eine Selbsthemmung des Kolbens 32,
wenn sich dieser von der in den 2 und 3 gezeichneten
Inaktivstellung in die in 4 gezeichnete
Aktivposition bewegt. Durch die besagte Selbsthemmung des Kolbens 32 im Klemmabschnitt 30 der
Hülse 24 wird
ein Zurückprellen,
d.h. Zurückschlagen
des Kolbens 32 gemeinsam mit dem Topf 42 verhindert.
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Da
die Rollrate von beispielsweise 10 bis 20 Hz auf 0 bis 5 Hz abgebaut
werden soll, muss ein Durchdrehen der Lenkflügel 46 zunächst verhindert werden.
Hierzu dient das axial orientierte pyrotechnische Kraftelement 64.
Der Stift 66 des pyrotechnischen Kraftelementes 64 steht
in der Inaktivposition in das Loch 68 hinein, das im vorderseitigen
Flansch 50 des Lagerrohres 48 ausgebildet ist.
Der Stift 66 wird nach dem Abbau der Rollrate auf beispielsweise 0
bis 5 Hz durch Zündung
einer pyrotechnischen Ladung des Kraftelementes 64 eingezogen,
so dass sich das Lagerrohr 48 frei um den hülsenartigen Grundkörper 14 drehen
kann.
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Da
zur Endmontage des Geschosses 12 der Umgang mit Explosivstoffen
auf ein Minimum zu reduzieren, ist das rollentkoppelte Leitwerk 10 separat montierbar
und an das Artilleriegeschoss 12 rückseitig fest anschraubbar.
Zu diesem Zwecke ist das Geschoss 12 und der hülsenartige
Grundkörper 14 des Leitwerkes 10 vorzugsweise
mit einem Feingewinde 18, 20 ausgebildet.
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Die 5 bis 7 verdeutlichen
eine alternative Ausbildung des Leitwerkes 10, bei der
ein Zurückprellen
des Topfes 42 dadurch verhindert wird, dass der hülsenartige
Grundkörper 14 innenseitig
einen Sicherungsring 78 aufweist, der sich nach einem Zurückbewegen
des Kolbens 32 von der in 6 gezeichneten
Inaktivpositiv in die in
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7 gezeichnete
Aktivposition aus dem hülsenartigen
Grundkörper 14 heraus
aufstellt und ein Zurückschlagen
bzw. Zurückprellen
des Kolbens 32 verhindert.
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Bei
dieser Ausbildung des Leitwerkes 10 ist das Kraftelement 64 mit
dem zugehörigen
Stift 66 radial orientiert, wobei der Stift 66 in
ein im Lagerrohr 48 ausgebildetes Langloch 80 hineinsteht
(siehe 6).
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Die
Ausbildung des Leitwerks 10 gemäß den 5 bis 7 verzichtet
auf die Hülse 24.
Als Ersatz für
diese ist am Grundkörper 14 ein
Anschlagring 82 befestigt, der als Anschlag für das Lagerrohr 48 mit
den Lenkflügeln 46 dient,
und der mit dem Topf 42 mittels abreißbarer Gewindestifte 70 temporär verbunden
ist.
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Gleiche
Einzelheiten sind in den 5 bis 7 mit denselben
Bezugsziffern wie in 1 bis 4 bezeichnet,
so dass es sich erübrigt,
in Verbindung mit den 5 bis 7 alle Einzelheiten
noch einmal detailliert zu beschreiben.
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- 10
- Leitwerk
(für 12)
- 12
- Artilleriegeschoss
- 14
- hülsenartiger
Grundkörper
(von 10)
- 16
- Flansch
(von 14)
- 18
- Innengewindeabschnitt
(von 16)
- 20
- Außengewindeabschnitt
(von 12)
- 22
- Innengewindeabschnitt
(von 14 für 24)
- 24
- Hülse (von 10)
- 26
- Außengewindeabschnitt
(von 24)
- 28
- Ringflansch
(von 24)
- 30
- Konisch
verjüngter
Klemmabschnitt (von 24 für 32)
- 32
- Kolben
(von 10 für 42)
- 34
- Zentraler
Hohlraum (von 14)
- 36
- Ringdichtung
(von 32)
- 38
- Zentraler
Gaskanal (von 32)
- 40
- Düsenelement
(in 38)
- 42
- Topf
(von 10 für 46)
- 44
- Schraubverbindung
(zwischen 32 und 42)
- 46
- Lenkflügel (von 10)
- 48
- Lagerrohr
(von 10 für 46)
- 50
- endseitige
Flansche (von 48)
- 52
- Kugellager
(zwischen 48 und 14)
- 54
- Anschlagring
(an 14 für 32)
- 56
- Verstelleiement
(für 48)
- 58
- Tellerringfeder
(von 56)
- 60
- Dichtungselement
(zwischen 48 und 14)
- 62
- Dichtungselement
(zwischen 48 und 42)
- 64
- Kraftelement
(für 48)
- 66
- Stift
(von 64)
- 68
- Loch
(in 50 für 66)
- 70
- abreißbare Gewindestifte
(zwischen 42 und 28)
- 72
- ringförmiger Haltebund
(von 42)
- 74
- Bünde (an 14 und/oder 48)
- 76
- Schmaler
Ringspalt (zwischen 14 und 48)
- 78
- Sicherungsring
(in 14 für 32)
- 80
- Langloch
(in 48 für 66)
- 82
- Anschlagring
(an 14)