DE102006019758B4 - education institution - Google Patents
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Abstract
Aufklärungseinrichtung (1), die als Abwurfkörper ausgebildet ist und die aus einem Fallkörper (10) mit einer Sensorvorrichtung (20) und einer am Fallkörper (10) angeordneten, aerodynamischen Fallverzögerungsvorrichtung besteht, derart, • dass die Fallverzögerungsvorrichtung mindestens vier Rotorblätter (30) aufweist, die zum Autorotations-Betrieb ausgebildet sind, • dass jedes Rotorblatt (30) über eine Anlenkung (40) am Fallkörper (10) angeordnet ist, über die das Rotorblatt (30) von einer eingeklappten Stellung in eine ausgeklappte Stellung schwenkbar ist, • dass die Rotorblätter (30) so ausgebildet sind, dass sie in der eingeklappten Stellung angenähert die Form eines Hohlzylinders (31) bilden, dadurch gekennzeichnet, • dass in der eingeklappten Stellung innerhalb des umschlossenen Raumes des Hohlzylinders (31) die Sensorvorrichtung (20) angeordnet ist, und • dass in der eingeklappten Stellung die Rotorblätter (30) zum Schutz der Sensorvorrichtung (20) zu einer mechanisch stabilen, umlaufenden und im Profil geschlossenen Form angeordnet sind.Reconnaissance device (1), which is formed as a discharge body and which consists of a case body (10) with a sensor device (20) and an aerodynamic case delay device arranged on the case body (10), such that the case delay device has at least four rotor blades (30) , which are designed for autorotation operation, • that each rotor blade (30) via an articulation (40) on the falling body (10) is arranged, via which the rotor blade (30) is pivotable from a folded position to an unfolded position, that the rotor blades (30) are formed so that they form approximately the shape of a hollow cylinder (31) in the folded position, characterized in that • in the folded position within the enclosed space of the hollow cylinder (31), the sensor device (20) is arranged , and that in the folded position, the rotor blades (30) for protecting the sensor device (20) to a mechanically stable, circumferential and closed in profile form are arranged.
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, which is designed as a discharge body and which consists of a case body with a sensor device and an arranged on the case body, aerodynamic case delay device.
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 Gleifflug eine Drehbewegung ausübt. Im Sinkflug gleitet der Fallkörper schraubenförmig zu Boden. Die Aufklärungseinrichtung weist zusätzlich noch Sprengköpfe auf, die während des Gleiffluges auf Bodenziele abgefeuert werden können.Such a reconnaissance device is known from US-H685 (United States Statutory Invention Registration). The fall delay device has two steering wings. About a linkage on the case body, the steering vanes are pivotable from a folded position to an unfolded position. The steering wings are initially designed to perform a gliding flight. In the folded position, the steering wings are close to the case body, so that the steering wings require little space in the stowed position. The steering wings have recesses or curved tabs at opposite corners. This is to be achieved that the case body in addition to the flying motion exercises a rotational movement. In the descent, the falling body slides helically to the ground. The reconnaissance device also has warheads that can be fired during ground flight on ground targets.
Auf einer Webseite (http://www.helikopterpower.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.
Die
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Die
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gattungsgemäße Aufklärungseinrichtung zu schaffen, die gute Sinkflugeigenschaften bei hoher mechanischer Stabilität aufweist.The invention is based on the object to provide a generic reconnaissance device, which has good sinking flight characteristics with high mechanical stability.
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.This object is achieved by the features of
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 geschlossenen 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. In der eingeklappten Stellung ist 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.The advantages of the invention are that the autorotation operation of the rotor blades leads to good sinking flight characteristics. On the one hand, low descent speeds are achieved. This increases the duration and thus the quality of the Enlightenment. Particularly advantageous is the design of the rotor blades, which approximately form the shape of a hollow cylinder in the retracted position. In cross section is approximately the shape of a circular ring before. As a result, the rotor blades are arranged to a mechanically very stable, circumferential and closed in profile form, which thereby withstands high forces in the stowed position. While the individual rotor blades individually can be bent, pushed in or twisted, they are protected in the stowage position. This benefits the functional safety. In the folded position is within the enclosed space of the hollow cylinder arranged the sensor device. 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 position, is predominantly occupied by the falling body.
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 the axis of rotation. This leads to good aerodynamic properties. The profile of the rotor blades is approximately a ring arc. The individual annular arcs approximately form the shape of a hollow cylinder in the folded-in position. Appropriately means that on the one hand production engineering always deviates from an ideal form. Furthermore, the approximate shape of the hollow cylinder may also result from having a versatile hollow prism. Finally, the shape of a hollow cylinder can also be approximated if the wings by shaping measures, such as casting, forming or machining, with respect to the aerodynamics or lightweight construction have a flaring, bead or material recess. In the simplest case, a rotor blade has a helical twist along its length in conjunction with a ring arc profile.
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 a further embodiment of the invention, the case body is an elongate body with a head and the rotor blades are articulated on the head. During the descent, the fall delay device and thus the air attack point is located at the top. The distance between the air attack point and gravity of the case is high. This results in 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 a further embodiment of the invention, the rotor blades are arranged on a rotatably mounted rotor head. This decouples the rotational movement of the rotor blades, so that the sensor device is ideally rotationally free. This simplifies 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 a further embodiment of the invention, the rotor blades are in the retracted position under the bias of a spring. This facilitates the unfolding of the rotor blades and prevents 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 a further embodiment of the invention, the articulation of the rotor blades on a stop, which specifies a minimum value for the opening angle in the V position. As a result, it is achieved that the rotor blades can be flowed from below so that the autorotation operation connected with a transition to the T position can take place as quickly as possible.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Mindestwert des Öffnungswinkels 10°.According to a further 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 of the invention are described 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.When transitioning from the V position to the T position, the air attack point slowly shifts downward in the direction of the center of gravity along the axis of rotation. In the transition to the T-position stabilization is increasingly carried out by the autorotation, which is comparable to the spin stabilization of a projectile. While in the V-position, the sinking speed is still high, in the somewhat later T-position is a significantly lower sinking rate. This results from the high buoyancy forces in the T position, which form due to the high speed of the rotor blades and the large aerodynamically effective circular area of the rotor blades.
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.When the carking device is in the T position and when disturbances such as gusts or strong wind occur, the reconnaissance device changes to the V position, stabilizes and returns to the T position. The reconnaissance device stabilizes independently. The minimum pivot angle range extends, as already explained above, from an opening angle φ of 60 ° up to an opening angle φ of 80 °. This already gives a good stabilizing effect. The stabilization effect is enhanced if the minimum pivoting angle range extends from an opening angle φ of 45 ° up 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 einerNase 33 angeordnet.Die Nase 33 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 anose 33 arranged. Thenose 33 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 desRotorkopfes 50 und Fixierungmit einem Sicherungsring 72 . - •
Einbauen der Rotorflügel 30 inden Rotorkopf 50 und Einsetzen derFeder 80 . - • Hierzu weist der Rotorflügel
30 (2 und3 )eine Nase 33 mit einer Bohrung34 auf.Die Nase 33 schiebt man ineinen Schlitz 52 desRotorkopfes 50 .Den Rotorflügel 30 verbindet manmit dem Rotorkopf 50 über einen Gelenkstift53 . Hierzu wird der Gelenkstift53 durch gegenüberliegende Bohrungen54 am Schlitz 52 und durch die dazwischen liegende Bohrung34 der Nase 33 geführt.6 illustriert dieRotorblätter 30 , dieum den Gelenkstift 53 verschwenkbar sind. Über Presspassungen und Spielpassungen stellt man sicher, dass dieRotorblätter 30 sich frei verschwenken und dieGelenkstifte 53 sich nicht verschieben können. - • Einsetzen der Nabe
60 (5 ) indas Gehäuse 11 und Festschrauben derNabe 60 . - • Verbinden der vormontierten Einheit des Rotorkopfes
50 mit der vormontierten Einheit derNabe 60 . Hierzu bringt man denInnensitz des Lagers 70 mit demAußensitz der Nabe 60 zur Deckung und sichert die Stellung mit einem Sicherungsring71 (6 ). - •
Einpressen des Anschlagringes 51 .
- • Inserting the bearing
70 (6 ) in the corresponding seat of therotor head 50 and fixation with acirclip 72 , - • Installing the
rotor blades 30 in therotor head 50 and inserting thespring 80 , - • For this purpose, the rotor blade
30 (2 and3 ) anose 33 with a hole34 on. Thenose 33 you push in aslot 52 of therotor head 50 , Therotor wing 30 you connect with therotor head 50 over ahinge pin 53 , For this purpose, thehinge pin 53 throughopposite holes 54 at theslot 52 and through the hole between them34 thenose 33 guided.6 illustrates therotor blades 30 around thehinge pin 53 are pivotable. About press fits and clearance adjustments, make sure that therotor blades 30 to pivot freely and the hinge pins53 can not move. - • Insert the hub
60 (5 ) in thehousing 11 and tighten thehub 60 , - • Connect the preassembled unit of the
rotor head 50 with the preassembled unit of thehub 60 , For this one brings the inner seat of thecamp 70 with the outer seat of thehub 60 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 reconnaissance device shown in the drawings has been constructed as a pilot sample. The test sample had a diameter of about 30 mm, a 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
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 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 inner seat
- 7272
- Sicherungsring für AußensitzCirclip for external seat
- 8080
- Federfeather
- φφ
- Öffnungswinkelopening angle
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- 2006-04-28 DE DE102006019758.5A patent/DE102006019758B4/en not_active Expired - Fee Related
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2007
- 2007-04-27 FR FR0703079A patent/FR2900469A1/en not_active Withdrawn
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FR2900469A1 (en) | 2007-11-02 |
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