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Waffenstabilisator 2E42 für die Kampfpanzer T-72B, T-80U/UD und T-90

Im Zuge der Modernisierung und Weiterentwicklung der Kampfpanzer der Baureihe T-72 wurde ebenfalls der Verbesserung der Waffenstabilisierungsanlage großes Augenmerk geschenkt. Ende der 70-er Jahre begannen die Entwicklungsarbeiten am Nachfolger der Stabilisierungsanlage 2E28M. Bereits im Jahr 1984 lief mit der Modernisierungsstufe T-72B auch die Serienfertigung der neuen Stabilisierungsanlage 2E42 an. Sie wurde in der Folge auch in die Kampfpanzer T-80U/UD und T-90 eingebaut.

Bei der Stabilisierungsanlage 2E42 handelt es sich um eine kombinierte Anlage mit dem bekannten hydraulischen Antrieb der Vertikalstabilisierung der Kanone und einer elektromechanischen Richtanlage für das Schwenken des Turms wie sie bereits bei den T-55 und T-62 Verwendung gefunden hatte. Von der Rückkehr zu den inzwischen weiter verbesserten Amplidynegeneratoren, auch als Elektromaschinenverstärker bezeichnet, versprach man sich bessere Nutzungseigenschaften wie die sehr kurzen Reaktionszeiten, die große Leistungverstärkung bei geringer Eingangsleistung   und nicht zuletzt auch die Erhöhung der Überlebensfähigkeit der Besatzung und des Kampfpanzers. Letzteres ist dem Umstand geschuldet, dass bei einem Treffer in die Hydraulikanlage dessen Öl unter hohem Druck in den Kampfraum versprüht wird und sich dabei ein hochexplosives Aerosol bildet. Außerdem sind Hydraulikanlagen deutlich wartungsintensiver.
Eine weitere Veränderung zeigt sich in der Unterbringung und Anzahl der Kreisel für die Bestimmung von Winkelabweichung und deren Winkelgeschwindigkeit. Wurden bisher für die Bestimmung der vertikalen bzw. der horizontalen Abweichung von der Solllage jeweils ein Kreisel für die Winkelgröße und ein Kreisel für die Messung der Geschwindigkeit der Abweichung verwendet, so wird nun auf die gesonderte Bestimmung der Winkelgeschwindigkeit der Abweichung in der horizontalen Ebene verzichtet. Die Winkelgeschwindigkeit wird elektronisch durch den Einsatz eines Integrator-Schaltkreises aus dem Signalverlauf der Winkelgröße heraus ermittelt. Weitere Verbesserungen ergeben sich durch  die Weiterentwicklung der Elektroniktechnologie, die folgerichtig Eingang in die neuen Waffenstabilisierungsanlagen fanden.

Der Grundaufbau des Stabilisators 2E42 entspricht im Wesentlichen dem des Stabilisators 2E28M. Die Visierlinie ist bei der 2E42-2 in der Vertikalen unabhängig stabilisiert, die Kanone wird dieser Visierlinie nachgeführt. Erst in der Modifikation 2E42-4 bei Einbau des Zielfernrohres 1G46 werden Turm und Kanone der Visierlinie in beiden Ebenen nachgeführt. Bei der Anlage 2E42-2 befinden sich im Gehäuse des Zielfernrohres TPD-K1 der Kreiselgeber für die Winkelabweichung in der Vertikalen und im Kreiselblock unterhalb der Kanonenwiege der Kreiselgeber für die Winkelabweichung in der Horizontalen sowie der Kreiselgeber für die Winkelgeschwindigkeit in der Vertikalen.
Der Elektromaschinenverstärker (1) hat seinen Platz links vom Platz des Fahrers an der Seitenpanzerung in der Panzerwanne hinter dem Gestell der Akkumulatoren. Das elektromechanische Turmschwenkwerk (2) mit Getriebe (3) ist links vom Richtschützen am Turmdrehkranz angebracht. Der Geber (4) für den Ladewinkel und der Winkelbegrenzer (5) sind an der linken Seite der Kanonenwiege angebracht. Davor und zwischen Zielfernrohr und Kanone ist der Hydraulikzylinder (6) für das vertikale Stabilisieren befestigt.

Unterhalb der Kanonenwiege und nahe des Turmdrehkranzes befindet sich der Kreiselblock (7).  Der Hydraulikverstärker für das vertikale Stabilisieren (8)  befindet ich gleich hinter dem Kreiselblock ebenfalls  an der Unterseite der Kanonenwiege. Der Geber der linearen Beschleunigung (9) befindet sich innen an der Turmdecke vor der Kommandantenkuppel. Hinter dem Kommandantensitz an der Turminnenwand hängt der Hauptverteilerkasten K1 (10). Nicht dargestellt sind der Verteilerkasten K2, der Spannungsumformer und der Frequenzstabilisator.

Die Stabilisierungsanlage 2E42 ermöglicht die folgenden Betriebsarten:

a) Betriebart Automatik: die volle Stabilisierung in Höhe und Seite bei stabilisierter Visierlinie
b) Betriebart Halbautomatik: das elektrische Richten in der Seite ohne Stabilisierung; die Kanone wird in der Vertikalen manuell gerichtet
c) Stabilisiertes Beobachten: das stabilisierte Beobachten über das Hauptzielfernrohr mit Zuschaltung der Betriebart Halbautomatikt
d) Zielzuweisung durch den Kommandanten in der Seite, der Turm schwenkt mit maximaler Geschwindigkeit auf die Visierlinie des Kommandantenfernrohres ein
e) Notbetrieb: Drehen des Turmes durch den Fahrer im Notfall um die Fahrerluke frei zu bekommen

Zusätzliche Funktionen:

a) Ladewinkel: der Ladewinkel wird bei Auslösen des Ladevorganges automatisch eingenommen, die Kanone wird hydraulisch in der Vertikalen gezurrt und nach Abschluss des Ladevorganges wieder stabilisiert und mit der Visierlinie synchronisiert
b) Hülsenauswurf: hydraulisches Zurren der Kanone in der Vertikalen wenn der Hülsenstummel nicht von der Hülsenfangeinrichtung erfasst wird und auf den Turmkorbboden fällt.
c) Schussweite: der Differenzwinkel zwischen Visierlinie in der Vertikalen und der der Schussentfernung entsprechenden Rohrerhöhung wird automatisch eingestellt
d) Vorhalte: der Differenzwinkel zwischen Visierlinie in der Horizontalen und Seelenachse der Kanone entsprechend der gemessenen Winkelgeschwindigkeit des horizontalen Richtvorganges beim Begleiten von Zielen unter Berücksichtigung der Turmstellung wird automatisch eingestellt (nur 2E42-4)

Das Funktionsschaltbild zeigt in den wesentlichen Grundzügen die Funktion der Stabilisierungsanlage 2E42. In der vertikalen Ebene ermittelt der Winkelgeberkreisel im Zielfernrohr bei Auftreten einer Störung von Außen die Abweichung zwischen Visierlinie und Solllage der Kanone. Gleichzeitig ermittelt der Winkelgeschwindigkeitsgeber im Kreiselblock die Geschwindigkeit der Zunahme der Störung. Beide Werte werden im Summator zu einem gemeinsamen elektrischen Wert umgeformt und im nachfolgenden Verstärker verstärkt, so dass dessen Ausgangssignal die elektromagnetische Ventilsteuerung des Hydraulikzylinders der Vertikalstabilisierung ansteuern kann um die Kanone wieder in die Sollage zurück zu führen. Zum Schutz der Wiegenlager der Kanone und der Hydraulikanlage bei übergroßen Störungen mit Winkelgeschwindigkeiten von mehr als 8 Grad/sec verhindert der Winkelbegrenzer, befestigt beim Zahnbogen der manuellen Richtmaschine, das harte Anschlagen der Kanone an der Widerlagern. Die Kanone wird in diesen Fällen abgebremst und gegebenfalls hydraulisch gezurrt, bis die Winkelgeschwindigkeiten auf weniger als 7,5 Grad/sec sinkt. Der Winkelbegrenzer schaltet den Vertikalstabilisator um, wenn die Kanone den minimalen oder maximalen Erhöhungswinkel erreicht. Da der Richtbereich des Spiegelkopfes wesentlich größer ist als der Schwenkbereich der Kanone, würde es zu einer starken Belastung des Elektromotors des Hydraulikverstärkers kommen. Beim Ansprechen des Winkelbegrenzers wird der Stromfluß durch den Elektromotor um die Hälfte reduziert und der Motor entlastet. Nach Erreichen der Anschläge bis zum Eintreten der Rückführung der Kanone in die Solllage bleibt die Kanone hydraulisch gezurrt. In gleicher Weise wird die Kanone beim Auslösen des Ladevorgangs in den Ladewinkel geführt, bis zum Abschluss hydraulisch und mechanisch gezurrt und nach Abschluss des Ladevorganges in die Sollage zurückgeführt. Eine Kompensationseinrichtung im Zielfernrohrgehäuse stellt das systembedingte Auswandern der Kreiselachsen um mehr als 3 Grad aus ihrer normalen Betriebslage infolge systembedingter Kreiseleigenschaften, Lagerreibung, Verschleiß u.a. fest und sorgt durch Signalausgabe an elektrische Korrekturmotoren dafür, dass die Kreiselachsen ununterbrochen im korrekter Position zueinander gehalten werden.

Das Richten der Kanone in der Vertikalen und des Turms in der Horizontalen wird durch Hervorrufen einer künstlichen Präzessionsbewegung der Kreisel der Winkelgeber Vertikal bzw Horizontal realisiert. Beim Verdrehen der Richtgriffe wird im entsprechenden Potentiometer ein Signal in Stärke proportional zur Größe der Verdrehung der Richtgriffe erzeugt. Dieses Signal erzeugt in den Richtmagneten des jeweiligen Winkelgebers ein Magnetfeld, das als künstliche Störgröße ein Verdrehen des Kreiserahmens hervorruft. Der Kreisel verändert unter Einwirkung des entstehenden Präzessionsmoments seine Lage. Geht der Richtgriff in die Nulllage zurück, verbleibt der Kreisel in der neu eingenommenen Lage. Der Turm, beim Richten in der horizontalen Ebene unmittelbar  bzw. die Visierlinie in der Vertikalen befinden sich nun in einer neuen Solllage. Die Kanone wird der neuen vertikalen Solllage unmittelbar nachgeführt. Bei der Anlage 2E42-4 folgt auch der Turm der Visierlinie in der Horizontalen.
In der Betriebsart Halbautomatik wirkt das Ausgangssignal der horizontalen Ebene der Richtgriffe über den Integrator für die Verbesserung der Steuerdynamik  und den Signalverstärker unmittelbar auf die Steuerwicklungen des Elektromaschinenverstärkers und steuert so Drehrichtung und Drehgeschwindigkeit des Turmschwerkwerkmotors.

Die Stabilisierung der Visierlinie bei der Modifikation 2E42-2 mit dem TPD-K1 erfolgt in gleicher Weise wie beim Stabilisator 2E28M.  Wird hingegen das Zielfernrohr 1G46 verwendet, in der Regel in Verbindung mit der Modifikation der Stabilisierungsanlage unter der Bezeichnung 2E42-4, dann befinden sich im Zielfernrohr neben dem Kreisel des Winkelgebers Vertikal zusätzlich auch der Kreisel des Winkelgebers Horizontal.  Die Funktionsweise dieser Art einer Visierlininestabilisierung stellt sich am Beispiel der vertikalen Ebene wie folgt dar.

Ein Kreiselrahmen ist in einer Kreiselrahmenaufhängung frei beweglich um die Querachse X-X aufgehängt. Auf der Querachse befinden sich seitlich ein Drehtransformator als Winkelgeber für die Stabilisierung in der Vertikalen und gegenüberliegend ein reversibler Elektromotor als Stellglied. Außerdem trägt die Achse der Kreiselrahmenaufhängung auch das Parallelogrammgestänge, das die Verbindung zur Kanonenwiege herstellt. In der Kreiselrahmenaufhängung ist der Kreiselrahmen so aufgehängt, dass er sich um die Hochachse Z-Z frei drehen kann. Auf der Hochachse der Kreiselrahmenaufhängung befinden sich unten ein Drehtransformator als Winkelgeber für die Stabilisierung in der Horizontalen und oben ein reversibler Elektromotor als Stellglied. Der Kreiselrahmen trägt die sogenannte Kreiselplattform, die selbst aus zwei inneren Kreiselrahmen besteht. Einer dieser Kreiselrahmen trägt den Kreisel (rot) für die Horizontalstabilisierung und der andere den Kreisel (rot) für die Vertikalstabilsierung. Die Achsen beider Kreisel liegen auf einer gemeinsamen Längsachse Y-Y. Jedoch ist verläuft die Achse der Aufhängung des Horizontalkreisels parallel zur Querachse der äußeren Kreiselaufhängung und die Achse der Aufhängung des Vertikalkreisels verläuft parallel zur Hochachse des Kreiselrahmens. Beide Kreisel sind mit Winkelgebern und elektrischen Richtmagneten verbunden.

Wirkt auf die Kreiselplattform ein äußeres, vertikales Störmoment ein, weil beispielsweise der Turm gemeinsam mit dem Gehäuse des Zielfernrohres im Gelände um seine Querachse X-X schwingt, dann führt das Störmoment zu einer Verdrehung der Kreiselplattform um die Querachse X-X der Aufhängung des Kreiselrahmens. Dabei tritt am Vertikalkreisel eine Präzessionsbewegung des Kreisels (rot) um seine Hochachse ein. Der Geber der Rückstellung (grün) auf der Kreiselplattform misst die Größe des Fehlerwinkels. Aus dem Signal des Gebers wird proportional zum Fehlerwinkel ein Steuersignal erarbeitet und nach Umformung und Verstärkung auf den reversiblen Elektromotor Vertikal (gelb) auf der Querachse X-X des Kreiselrahmens gegeben. Die Größe des Rückstellmoments wächst proportional zum Winkel der Drehung der Kreiselplattform, ist aber der äußeren Störkraft entgegen gerichtet. Wenn das Rückstellmoment das äußere Störmoment vollständig ausgeglichen hat, beginnt die Rückführung der Kreiselplattform in die Solllage. Der Kopfspiegel folgt über die mechanische Verbindung den Drehbewegungen der  Querachse des Kreiselrahmens während der Stabilisierung und während des Richtens der Kanone in der Vertikalen.
Die Winkelgeber (hellgrün) Vertikal und Horizontal am Kreiselrahmen rechts bzw. an der Kreiselrahmenaufhängung  messen permanent die Winkelabweichung der Kanone (über das Parallelogrammgestänge) bzw. des Turms in Bezug zur Visierlinie und geben ihre Signale in die Waffenstabilisierunganlage ein, so dass Turm und Kanone ununterbrochen der Visierlinie folgen. Die Funktionsweise der Waffenstabilisierunganlage ist oben beschrieben.
Die Stabilisierung der Visierlinie in der horizontalen Ebene erfolgt in analoger Weise wie oben beschrieben.

Das Richten der Visierlinie. Beim Verdrehen der Richtgriffe werden die Richtmagneten (gelb) angesteuert. Es kommt in der Folge zu einer Verdrehung der Aufhängung des jeweiligen Stabilisierungskreisel, was wiederum eine Präzessionsbewegung des Kreisels zur Folge hat. Unter der Kraft des Kreiselmoments verdreht sich die Querachse des Kreiselrahmens für die Vertikale bzw. die Hochachse der Aufhängung der Kreiselplattform für die Horizontale. Diese Drehbewegung wird über die mechanische Verbindung auf die Spiegel übertragen. Dabei entsteht auch ein Signal in den Winkelgebern (hellgrün) die sich auf der X-bzw. Z-Achse befinden. Dieses Signal wird von der Stabilisierungsanlage 2E42 umgesetzt in Richtbewegungen von Kanone bzw. Turm bis diese wieder auf die Sollage zurückgeführt sind. Werden die Richtgriffe in die Neutrallage zurückgeführt, geht das Präzessionsmoment auf Null zurück und der Kreisel nimmt die Normallage wieder ein.
Die notwendige vertikale Abweichung der Rohrseelenachse der Kanone von der Visierlinie entsprechend der vom ballistischen Rechner bestimmten Schussentfernung wird in analoger Weise über die Arbeit der Winkelgeber und der Stellmotore so umgesetzt, dass die Hauptrichtmarke während des Einstellvorganges voll stabilisiert und unbeweglich auf dem Ziel verbleibt. Die notwendige horizontale Abweichung zwischen der Längsachse des Turms in der Horizontalen und der Visierlinie entsprechend vom ballistischen Rechner bestimmten Vorhalte beim Schießen aus der Bewegung auf bewegliche Ziele wird in gleicher Weise eingestellt.

Die letzte Darstellung zeigt das Funktionsschaltbild des Stabilisators 2E42-4 wie es bei Zusammenfassung der bekannten Informationen prinzipiell als wahrscheinlich angenommen werden kann. Der Hauptunterschied zur Modifikation 2E42-2 besteht darin, dass im Hauptzielfernohr 1G46 nun zwei Kreisel als Winkelgeber Vertikal bzw. Horizontal untergebracht sind. Unter der Kanone befindet sich wiederum ein Kreiselblock mit zwei Kreiseln. Da der bisherige Winkelgeber für die Horizontale ins Hauptzielfernrohr verlegt wurde, ist es zulässig anzunehmen, dass seiner Stelle nun ein Geber für die Winkelgeschwindigkeit in der horizontalen Ebene eingesetzt wurde. Im Weiteren kann davon ausgegangen werden, dass der Aufbau ansonsten dem Stabilistator 2E42-2 entspricht. Auch die Funktion und das Zusammenspiel der Baugruppen ist gleich dem 2E42-2. Auf eine nochmalige Erläuterung kann somit verzichtet werden.

Der Waffenstabilisator 2E42 ist inzwischen seit über 30 Jahren im Einsatz, wurde mehrfach modifiziert und an verschiedene Hauptzielfernrohre angepasst und auch immer wieder im Zuge des technologischen Fortschritts modernisiert. Die Anlage kann mit Recht als durchkonstruiert und äußerst zuverlässig bezeichnet werden. Für den T-14 Armata und auch für den T-90MS wurde nach Presseberichten ein weiterentwickelter Stabilisator mit der Bezeichnung 2E58 entwickelt. Es ist anzunehmen, dass die funktionellen Grundprinzipien, wie oben beschrieben, prinzipiell weiterhin Geltung besitzen. Der technische Fortschritt erlaubte aber nunmehr die Abkehr vom hydraulischen Vertikalrichtantrieb. Es kommen statt dessen elektrische Richtantriebe für das Richten von Kanone und Turm zum Einsatz. Der Elektromaschinenverstärker kann inzwischen durch hochleistungsfähige Energieelektronik ersetzt werden, - und das wird hier wahrscheinlich auch der Fall sein - wobei der Stromverbrauch beträchtlich sinkt, die Anlaufzeit bis zur Leistungsabgabebereitschaft drastisch geringer ist, die Reaktionszeit bei der Leistungsabforderung erheblich sinkt und zugleich deutlich größere elektrische Leistungen und Drehmomente der Elektromotoren an den Richtantrieben realisiert werden können. Nicht unbeachtet sollte der Umstand sein, dass bei dieser neuen Energieelektronik die bisherigen elektromechanischen Baugruppen fehlen und sie deshalb nahezu geräuschlos arbeiten. Die Gefährdung der Überlebensfähigkeit durch aus Lecks unter hohem Druck ausprühendes Hydrauliköl wurde bereits erwähnt. Wahrscheinlich ist auch der Einsatz von Laserkreiseln.
Erfahrungsgemäß werden detailiertere Informationen zum neuen Stabilisator 2E58 früher oder später veröffentlicht, so dass dann darüber ausführlicher berichtet werden kann.

In der folgenden Tabelle sind die Hauptkennwerte der Anlage aufgeführt:
Quelle: Erzeugnis 2E42-2, Technische Beschreibung und Bedienungsanleitung, Russland, Unbekannt, 1992

Literatur

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Copyright: Stefan Kotsch