DE102006019758A1 - Reconnaissance arrangement for carrier projectile, missiles or aircraft, comprises falling body with sensor unit and with an unit for delaying the fall having rotor blades arranged over articulations at a rotationally mounted rotor head - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Aufklärungseinrichtung, die als Abwurfkörper ausgebildet ist und die aus einem Fallkörper mit einer Sensorvorrichtung und einer am Fallkörper angeordneten, aerodynamischen Fallverzögerungsvorrichtung besteht.The Invention relates to a reconnaissance device, the as a throwing body is formed and consisting of a case body with a sensor device and one at the case body arranged, aerodynamic case delay device consists.
Eine derartige Aufklärungseinrichtung ist aus der US-H685 (United States Statutory Invention Registration) bekannt. Die Fallverzögerungseinrichtung weist zwei Lenkflügel auf. Über eine Anlenkung am Fallkörper sind die Lenkflügel von einer eingeklappten Stellung in eine ausgeklappte Stellung schwenkbar. Die Lenkflügel sind zunächst dazu ausgebildet, eine Gleitflugbewegung auszuführen. In der eingeklappten Stellung liegen die Lenkflügel eng am Fallkörper an, so dass die Lenkflügel in der Verstaustellung wenig Platz bedürfen. Die Lenkflügel weisen an gegenüberliegenden Ecken Aussparungen oder gebogene Laschen auf. Hiermit soll erreicht werden, dass der Fallkörper zusätzlich zum Gleitflug eine Drehbewegung ausübt. Im Sinkflug gleitet der Fallkörper schraubenförmig zu Boden. Die Aufklärungseinrichtung weist zusätzlich noch Sprengköpfe auf, die während des Gleitfluges auf Bodenziele abgefeuert werden können.A such reconnaissance device is from US H685 (United States Statutory Invention Registration) known. The case delay device has two steering wings on. about an articulation on the case body are the steering wings from a folded position in an unfolded position pivotable. The steering wings are first designed to perform a gliding motion. In the folded Position are the steering wings close to the case body on, leaving the steering wings in the stowage little space. The steering wings point at opposite Corners recesses or bent tabs on. This is intended to be achieved be that the case body additionally makes a rotational movement for gliding flight. In the descent glides the case body helically to the ground. The reconnaissance device indicates additionally still warheads on that while gliding on ground targets can be fired.
Auf einer Webseite (http://www.helikopter-power.de/Der%20Hubschrauber/Autorotation.htm, Datum 24. März 2006) wird die Aerodynamik der Autorotation eines Rotorblattes eines Hubschrauber beschrieben. Bei der Autorotation teilt man das Rotorblatt in einen inneren, einen mittleren und einen äußeren Längenabschnitt ein.
- • Beim inneren Abschnitt des Rotorblattes nahe des Zentrums ist die Anströmgeschwindigkeit so klein, dass das Rotorblatt sich im Strömungsabriss befindet.
- • Beim mittleren Abschnitt des Rotorblattes liegen aerodynamische Gesamtkräfte vor, die den Rotor antreiben.
- • Beim äußeren Abschnitt des Rotorblattes liegen die Gesamtkräfte so vor, dass der Rotor abgebremst wird.
- • At the inner portion of the rotor blade near the center, the flow velocity is so small that the rotor blade is stalled.
- • At the middle section of the rotor blade are aerodynamic forces that drive the rotor.
- • At the outer section of the rotor blade, the total forces are such that the rotor is decelerated.
Das Wechselspiel zwischen antreibenden und abbremsenden aerodynamischen Kräften stabilisiert die Drehgeschwindigkeit des Rotorblattes.The Interplay between driving and decelerating aerodynamic forces stabilizes the rotational speed of the rotor blade.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gattungsgemäße Aufklärungseinrichtung zu schaffen, die gute Sinkflugeigenschaften bei hoher mechanischer Stabilität aufweist.Of the Invention is based on the object, a generic reconnaissance device to create the good sinking properties at high mechanical stability having.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Die Fallverzögerungsvorrichtung weist mindestens vier Rotorblätter auf, die zum Autorotations-Betrieb ausgebildet sind. Jedes Rotorblatt ist über eine Anlenkung am Fallkörper angeordnet, über die das Rotorblatt von einer eingeklappten Stellung in eine ausgeklappte Stellung schwenkbar ist. Die Rotorblätter sind so ausgebildet, dass sie in der eingeklappten Stellung angenähert die Form eines Hohlzylinders bilden.These The object is achieved by the Characteristics of claim 1 solved. The case delay device has at least four rotor blades on, which are designed for autorotation operation. Every rotor blade is over an articulation on the case body arranged over the rotor blade from a folded position into an unfolded Position is pivotable. The rotor blades are designed so that they approximately form the shape of a hollow cylinder in the folded position.
Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass der Autorotations-Betrieb der Rotorblätter zu guten Sinkflugeigenschaften führt. Zum einen werden niedrige Sinkflug-Geschwindigkeiten erzielt. Hierdurch vergrößert sich die Dauer und damit die Qualität der Aufklärung. Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung der Rotorblätter, die in der eingeklappten Stellung angenähert die Form eines Hohlzylinders bilden. Im Querschnitt liegt angenähert die Form eines Kreisringes vor. Dadurch sind die Rotorblätter zu einer mechanisch sehr stabilen, umlaufenden und im Profil geschossenen Form angeordnet, die dadurch hohen Kräften in der Verstaustellung standhält. Während die einzelnen Rotorblätter für sich betrachtet leicht verbogen, eingedrückt oder verdreht werden können, sind sie in der Verstaustellung geschützt. Dies kommt der Funktionssicherheit zu Gute.The Advantages of the invention are that the autorotation operation the rotor blades leads to good sinking characteristics. On the one hand, low descent speeds are achieved. hereby increases the duration and thus the quality the Enlightenment. Particularly advantageous is the design of the rotor blades, the in the folded-in position approximately form the shape of a hollow cylinder. In cross section is approximate the shape of a circular ring. As a result, the rotor blades are one mechanically very stable, circumferential and shot in profile Form arranged, which thereby high forces in the stowage position withstand. While the individual rotor blades for themselves considered to be slightly bent, dented or twisted they are protected in the stowage. This the functional safety benefits.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Rotorblätter in der eingeklappten Stellung schraubenförmig verdreht. Der Vorteil dieser Ausbildung liegt darin, dass die Rotorblätter eine In-sich-Verschränkung erhalten. Der Verschränkungswinkel vergrößert sich mit zunehmender Nähe zur Drehachse. Dies führt zu guten aerodynamischen Eigenschaften. Das Profil der Rotorblätter ist angenähert ein Ringbogen. Die einzelnen Ringbögen bilden in der eingeklappten Stellung angenähert die Form eines Hohlzylinders. Angenähert bedeutet, dass zum einen fertigungstechnisch immer von einer Idealform abgewichen wird. Ferner kann die angenäherte Form des Hohlzylinders auch daher resultieren, dass ein vielseitiges Hohlprisma vorliegt. Schließlich kann die Form eines Hohlzylinders auch deshalb angenähert sein, wenn die Flügel durch formgebende Maßnahmen, wie Gießen, Umformung oder spanende Bearbeitung, hinsichtlich der Aerodynamik oder des Leichtbaues eine Bordelung, Sicke oder Materialaussparung aufweisen. Im einfachsten Fall weist ein Rotorblatt eine schraubenförmige Verdrehung über seine Länge hinweg in Verbindung mit einem Ringbogen-Profil auf.According to one Embodiment of the invention, the rotor blades are twisted helically in the retracted position. The advantage of this design is that the rotor blades get an in-entanglement. The entanglement angle increases with increasing proximity to Axis of rotation. this leads to to good aerodynamic properties. The profile of the rotor blades is approximated a ring arch. The individual ring arches form in the folded Position approximated the shape of a hollow cylinder. Appropriately means that on the one hand always deviates from an ideal form in terms of production technology. Further can the approximate Form of the hollow cylinder also result in that a versatile Hollow prism is present. Finally, can The shape of a hollow cylinder also be approximate, when the wings through shaping measures, like casting, Forming or machining, in terms of aerodynamics or the lightweight construction a flaring, bead or material recess exhibit. In the simplest case, a rotor blade has a helical twist over its Length over in conjunction with a ring arch profile.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in der eingeklappten Stellung innerhalb des umschlossenen Raumes des Hohlzylinders die Sensorvorrichtung angeordnet. Dies schützt die empfindliche Sensorvorrichtung in der Verstaustellung, bis die Aufklärungseinrichtung zum Einsatz kommt. Gleichzeitig erzielt man eine hohe Packdichte, wenn der umschlossene Raum des Hohlzylinders, der in der eingeklappten Stellung gebildet ist, zum überwiegenden Teil von dem Fallkörper eingenommen ist.According to a further embodiment of the invention, the sensor device is arranged in the folded position within the enclosed space of the hollow cylinder. This protects the sensitive sensor device in the stowed position until the reconnaissance device is used. At the same time, a high packing density is achieved when the enclosed space of the hollow cylinder, which is formed in the folded-in position, is predominantly occupied by the falling body men is.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Fallkörper ein länglicher Körper mit einem Kopf und die Rotorblätter sind am Kopf angelenkt. Während des Sinkfluges ist die Fallverzögerungseinrichtung und damit der Luftangriffspunkt oben angeordnet. Der Abstand zwischen Luftangriffspunkt und Schwerpunkt des Fallkörpers ist dadurch hoch. Dies ergibt einen stabilen Sinkflug.According to one Another embodiment of the invention is the case body elongated body with a head and the rotor blades are hinged on the head. While descent is the fall delay device and thus the air raid point is located at the top. The distance between Air attack point and center of gravity of the case is high. This gives a stable descent.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Rotorblätter an einem drehgelagerten Rotorkopf angeordnet. Hierdurch entkoppelt man die Drehbewegung der Rotorblätter, so dass die Sensorvorrichtung im Idealfall drehfrei ist. Dies vereinfacht die Auswertung der Sensordaten.According to one Another embodiment of the invention, the rotor blades are on arranged a rotatably mounted rotor head. This decoupled the rotational movement of the rotor blades, so that the sensor device is ideally spin-free. This is simplified the evaluation of the sensor data.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung stehen die Rotorblätter in der eingeklappten Stellung unter der Vorspannung einer Feder. Dies erleichtert das Aufklappen der Rotorblätter und verhindert das Zurückklappen.According to one Another embodiment of the invention, the rotor blades are in the folded position under the bias of a spring. This facilitates the unfolding of the rotor blades and prevents them from folding back.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist jede Anlenkung so ausgebildet, dass im Sinkflugbetrieb der Aufklärungseinrichtung das Rotorblatt frei innerhalb eines Schwenkwinkelbereiches verschwenkbar ist und dass der Schwenkwinkelbereich mindestens von
- • einer V-Stellung, bei der das Rotorblatt einen nach oben offenen Rotationskegel mit einem Öffnungswinkel gegenüber der Drehachse von 60° bildet, bis zu einer
- • einer T-Stellung, bei der das Rotorblatt einen nach oben offenen Rotationskegel mit einem Öffnungswinkel gegenüber der Drehachse von 80° bildet,
- A V-position in which the rotor blade forms an upwardly open rotary cone with an opening angle with respect to the axis of rotation of 60 °, up to a
- A T-position in which the rotor blade forms an upwardly open rotary cone with an opening angle with respect to the axis of rotation of 80 °,
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Anlenkung der Rotorblätter einen Anschlag auf, der in der V-Stellung einen Mindestwert für den Öffnungswinkel vorgibt. Hierdurch erreicht man, dass die Rotorblätter so von unten angeströmt werden können, dass der Autorotations-Betrieb verbunden mit einem Übergang in die T-Stellung möglichst schnell erfolgen kann.According to one Another embodiment of the invention, the articulation of the rotor blades has a stop on, which specifies a minimum value for the opening angle in the V position. hereby one achieves that the rotor blades so streamed from below can be that the autorotation operation associated with a transition in the T-position as possible can be done quickly.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Mindestwert des Öffnungswinkels 10°.According to one Another embodiment of the invention, the minimum value of the opening angle is 10 °.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen:embodiments The invention will be described in more detail below with reference to the drawings. Showing:
Die
Die
Fallverzögerungsvorrichtung
weist mindestens vier Rotorblätter
Die
eingeklappte Stellung illustriert beispielsweise die
Nach
Wie
in
Die
schraubenförmige
Verdrehung bewirkt, dass die Rotorblätter
Der
Gegenstand des Ausführungsbeispieles weist
6 Rotorblätter
Die
linke Hälfte
des Schnittes nach
Aus
beispielsweise
Jede
Anlenkung ist so ausgebildet ist, dass im Sinkflugbetrieb der Aufklärungseinrichtung
- • einer V-Stellung, bei der das Rotorblatt einen nach oben offenen Rotationskegel mit einem Öffnungswinkel φ gegenüber der Drehachse von 60° bildet, bis zu einer
- • einer T-Stellung, bei der das Rotorblatt einen nach oben offenen Rotationskegel mit einem Öffnungswinkel φ gegenüber der Drehachse von 80° bildet,
- A V-position, in which the rotor blade forms an upwardly open rotary cone with an opening angle φ with respect to the axis of rotation of 60 °, up to a
- A T-position, in which the rotor blade forms an upwardly open rotary cone with an opening angle φ with respect to the axis of rotation of 80 °,
Die
Die
Aufklärungseinrichtung
Durch
die Anströmung
der Luft von unten erfolgt ein stetiger und schneller Übergang
in die V-Stellung, die in der
Die
Anlenkung der Rotorblätter
Beim Übergang von der V-Stellung in die T-Stellung verlagert sich der Luftangriffspunkt langsam nach unten in Richtung des Schwerpunktes entlang der Drehachse. Beim Übergang in die T-Stellung erfolgt die Stabilisierung zunehmend durch die Autorotation, die mit der Drallstabilisierung eines Geschosses vergleichbar ist. Während in der V-Stellung die Sinkgeschwindigkeit noch hoch ist, liegt in der etwas späteren T-Stellung eine erheblich geringere Sinkgeschwindigkeit vor. Dies resultiert aus den hohen Auftriebskräften in der T-Stellung, die sich auf Grund der hohen Drehzahl der Rotorblätter und der großen aerodynamisch wirksamen Kreisfläche der Rotorblätter ausbilden.At the transition from the V position to the T position, the air attack point shifts slowly down in the direction of the center of gravity along the axis of rotation. At the transition in the T-position, the stabilization is increasingly by the Autorotation comparable to the spin stabilization of a projectile is. While in the V position the Sinking speed is still high, lies in the somewhat later T-position a significantly lower sink rate. This results from the high buoyancy forces in the T position, due to the high speed of the rotor blades and the big aerodynamically effective circular area the rotor blades form.
Wenn sich die Aufkärungseinrichtung in der T-Stellung befindet und wenn Störungen wie Böen oder ein starker Wind auftreten, wechselt die Aufklärungseinrichtung in die V-Stellung, stabilisiert sich und kehrt wieder in die T-Stellung zurück. Die Aufklärungseinrichtung stabilisiert sich eigenständig. Der Mindest-Schwenkwinkelbereich reicht, wie zuvor bereits dargelegt, von einem Öffnungswinkel φ von 60° bis zu einem Öffnungswinkel φ von 80°. Dies ergibt bereits einen guten Stabilisierungseffekt. Gesteigert ist der Stabilisierungseffekt, wenn der Mindest-Schwenkwinkelbereich von einem Öffnungswinkel φ von 45° bis zu einem Öffnungswinkel φ von 80° reicht.If itself the Aufkärungseinrichtung located in the T position and when faults like gusts or a strong wind occur, the reconnaissance device changes to the V position, stabilized and returns to the T position. The reconnaissance device stabilizes independently. The minimum swing angle range ranges, as already stated above, from an opening angle φ of 60 ° to an opening angle φ of 80 °. This already shows a good stabilizing effect. Increased is the stabilizing effect, if the minimum swing angle range from an opening angle φ of 45 ° to an opening angle φ of 80 °.
Die aerodynamischen Kräfte lassen sich durch folgende Maßnahmen verändern, um eine anwendungsspezifische Einstellung hinsichtlich des Sinkflugverhaltens vorzunehmen.
- • Variation der In-Sich-Verschränkung der Rotorblätter. Im Falle einer schraubenförmigen Verdrehung kann der Steigungswinkel verändert werden. Der Steigungswinkel kann über die Länge des Rotorblattes unterschiedlich sein.
- • Variation
der Lage der Bohrung
34 (2 ). Die Bohrung ist auf einer Nase33 angeordnet. Die Nase33 ist eine Abwinkelung und kann länger oder kürzer ausgebildet sein. - • Variation des Mindest-Öffnungswinkels der V-Stellung.
- Variation of the self-entanglement of the rotor blades. In the case of a helical twist, the pitch angle can be changed. The pitch angle may vary over the length of the rotor blade.
- • Variation of the position of the hole
34 (2 ). The hole is on a nose33 arranged. The nose33 is a bend and can be made longer or shorter. - • Variation of the minimum opening angle of the V position.
Die Aufklärungseinrichtung kann schnell und einfach montiert werden. Hierzu sind lediglich folgende Schritte notwendig:
- • Einsetzen
des Lagers
70 (6 ) in den entsprechenden Sitz des Rotorkopfes50 und Fixierung mit einem Sicherungsring72 . - • Einbauen
der Rotorflügel
30 in den Rotorkopf50 und Einsetzen der Feder80 . - • Hierzu
weist der Rotorflügel
30 (2 und3 ) eine Nase33 mit einer Bohrung34 auf. Die Nase33 schiebt man in einen Schlitz52 des Rotorkopfes50 . Den Rotorflügel30 verbindet man mit dem Rotorkopf50 über einen Gelenkstift53 . Hierzu wird der Gelenkstift53 durch gegenüberliegende Bohrungen54 am Schlitz52 und durch die dazwischen liegende Bohrung34 der Nase33 geführt.6 illustriert die Rotorblätter30 , die um den Gelenkstift53 verschwenkbar sind. Über Presspassungen und Spielpassungen stellt man sicher, dass die Rotorblätter30 sich frei verschwenken und die Gelenkstifte53 sich nicht verschieben können. - • Einsetzen
der Nabe
60 (5 ) in das Gehäuse11 und Festschrauben der Nabe60 . - • Verbinden
der vormontierten Einheit des Rotorkopfes
50 mit der vormontierten Einheit der Nabe60 . Hierzu bringt man den Innensitz des Lagers70 mit dem Außensitz der Nabe60 zur Deckung und sichert die Stellung mit einem Sicherungsring71 (6 ). - • Einpressen
des Anschlagringes
51 .
- • Inserting the bearing
70 (6 ) in the corresponding seat of the rotor head50 and fixation with a circlip72 , - • Installing the rotor blades
30 in the rotor head50 and inserting the spring80 , - • For this purpose, the rotor blade
30 (2 and3 ) a nose33 with a hole34 on. The nose33 you push in a slot52 of the rotor head50 , The rotor wing30 you connect with the rotor head50 over a hinge pin53 , For this purpose, the hinge pin53 through opposite holes54 at the slot52 and through the hole between them34 the nose33 guided.6 illustrates the rotor blades30 around the hinge pin53 are pivotable. About press fits and clearance adjustments, make sure that the rotor blades30 to pivot freely and the hinge pins53 can not move. - • Insert the hub
60 (5 ) in the housing11 and tighten the hub60 , - • Connect the preassembled unit of the rotor head
50 with the preassembled unit of the hub60 , For this one brings the inner seat of the camp70 with the outer seat of the hub60 to cover and secures the position with a circlip71 (6 ). - • Press in the stop ring
51 ,
Die in den Zeichnungen dargestellten Aufklärungseinrichtung ist als Versuchsmuster gebaut worden. Das Versuchsmuster hatte einen Durchmesser von ca. 30 mm, eine Länge von ca. 150 mm und ein Gewicht von ca. 150 g. Die Sinkgeschwindigkeit in der T-Stellung betrug 3 m/s.The The reconnaissance device shown in the drawings is a test specimen was built. The test sample had a diameter of approx. 30 mm, one length of about 150 mm and a weight of about 150 g. The sink rate in the T position was 3 m / s.
Die
Aufklärungseinrichtung
- 11
- Aufklärungseinrichtungeducation institution
- 1010
- Fallkörpercase body
- 1111
- Gehäusecasing
- 2020
- Sensorvorrichtungsensor device
- 3030
- Rotorblattrotor blade
- 3131
- Hohlzylinderhollow cylinder
- 3232
- Stoßliniesurge line
- 3333
- Nasenose
- 3434
- Bohrungdrilling
- 3535
- Drehachseaxis of rotation
- 4040
- Anlenkunglinkage
- 5050
- Rotorkopfrotor head
- 5151
- Anschlagringstop ring
- 5252
- Schlitzslot
- 5353
- Gelenkstiftpintle
- 5454
- Gelenkbohrungpivotal hole
- 6060
- Nabehub
- 7070
- Lagercamp
- 7171
- Sicherungsring für Innensitzcirclip for inside seat
- 7272
- Sicherungsring für Außensitzcirclip for outdoor seating
- 8080
- Federfeather
- φφ
- Öffnungswinkelopening angle
Claims (9)
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