DE1153657B - Drive and control device for the output stage of a multi-stage launch vehicle - Google Patents

Drive and control device for the output stage of a multi-stage launch vehicle

Info

Publication number
DE1153657B
DE1153657B DEB65377A DEB0065377A DE1153657B DE 1153657 B DE1153657 B DE 1153657B DE B65377 A DEB65377 A DE B65377A DE B0065377 A DEB0065377 A DE B0065377A DE 1153657 B DE1153657 B DE 1153657B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
control
drive
engines
control device
stage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEB65377A
Other languages
German (de)
Inventor
Dipl-Ing Ludwig Boelkow
Dipl-Ing Dietrich-Eckar Koelle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Boelkow Entwicklungen KG
Original Assignee
Boelkow Entwicklungen KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Boelkow Entwicklungen KG filed Critical Boelkow Entwicklungen KG
Priority to DEB65377A priority Critical patent/DE1153657B/en
Priority to GB4792462A priority patent/GB972892A/en
Priority claimed from FR919334A external-priority patent/FR1343225A/en
Publication of DE1153657B publication Critical patent/DE1153657B/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/80Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof characterised by thrust or thrust vector control
    • F02K9/84Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof characterised by thrust or thrust vector control using movable nozzles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/80Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof characterised by thrust or thrust vector control
    • F02K9/88Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof characterised by thrust or thrust vector control using auxiliary rocket nozzles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42AMMUNITION; BLASTING
    • F42BEXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B10/00Means for influencing, e.g. improving, the aerodynamic properties of projectiles or missiles; Arrangements on projectiles or missiles for stabilising, steering, range-reducing, range-increasing or fall-retarding
    • F42B10/60Steering arrangements
    • F42B10/66Steering by varying intensity or direction of thrust
    • F42B10/666Steering by varying intensity or direction of thrust characterised by using a nozzle rotatable about an axis transverse to the axis of the projectile

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebs- und Steuervorrichtung für die Endstufe einer mehrstufigen Trägerrakete mit mehreren Düsen, wobei die Steuerung durch Verstellen der Düsenachsen erfolgt.The invention relates to a drive and control device for the output stage of a multi-stage Carrier rocket with several nozzles, the control being carried out by adjusting the nozzle axes.

An das Antriebs- und Steuersystem der oberen Stufen, insbesondere der Endstufe einer mehrstufigen Trägerrakete werden vergleichsweise die höchsten Ansprüche von allen Stufen einer Trägerrakete gestellt, da von diesen Systemen die genaue Einhaltung des Brennschlusses abhängig ist, der wiederum die Bahngenauigkeit bestimmt.To the drive and control system of the upper stages, especially the output stage of a multi-stage Launchers comparatively the highest demands are made of all stages of a launch vehicle, because of these systems the exact adherence to the flame limit is dependent, which in turn the Path accuracy determined.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine zuverlässig arbeitende Antriebs- und Steuervorrichtung der vorgenannten Art so auszubilden, daß diese bei technisch einfachem, funktionssicherem Aufbau eine hohe Antriebsleistung besitzt und verschiedene Bahnprogramme ermöglicht.The object of the invention is to provide a reliably operating drive and control device of the aforementioned Kind to train so that this with a technically simple, functionally reliable structure a high Has drive power and enables various path programs.

Eine Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine Antriebs- und Steuervorrichtung erzielt, welche ein zentrales, mit der Zelle fest verbundenes Flüssigkeitshaupttriebwerk besitzt und zwei diametral angeordnete, unabhängig voneinander um mehr als 10° allseitig schwenkbare und vom Haupttriebwerk unabhängig arbeitende Flüssigkeitssteuertriebwerke mit geringem Schub.According to the invention, this object is achieved by a drive and control device achieved, which has a central fluid main engine firmly connected to the airframe and two diametrically arranged, independently pivotable by more than 10 ° in all directions and from the main engine independently operating low thrust fluid control thrusters.

Eine in dieser Weise ausgebildete Antriebs- und Steuervorrichtung ist von besonderem Vorteil, weil sie alle verlangten Anforderungen erfüllt und darüber hinaus die Durchführung weiterer Aufgaben ermöglicht, für die bei den bekannten Endstufen von Trägerraketen normalerweise zusätzliche Antriebs- bzw. Steuersysteme notwendig sind. Insbesondere besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung den Vorteil, daß die Antriebsleistung in Erdnähe im wesentlichen durch das Haupttriebwerk mit kurzer Brennzeit und geringen Gravitationsverlusten erfolgen kann.A drive and control device designed in this way is of particular advantage because it fulfills all the required requirements and also enables further tasks to be carried out, for the additional propulsion or propulsion units normally used in the known final stages of launch vehicles. Tax systems are necessary. In particular, the device according to the invention has the advantage that the drive power close to the earth essentially by the main engine with a short burning time and low gravitational losses can take place.

Ferner kann die Stufentrennung unter voller Kontrolle mit Hilfe der Steuertriebwerke durchgeführt werden, die bereits vor Brennschluß der vorgeschalteten Stufe zünden, und außerdem ist es möglich, die Rollstabilisierung der erfindungsgemäß ausgebildeten Endstufe ohne ein zusätzliches Gasdüsensystem durch die beiden Steuertriebwerke vorzunehmen. Weitere Vorteile sind darin zu sehen, daß mit kontinuierlichem Betrieb der Steuertriebwerke hohe Umlaufbahnen erreicht werden, wobei ein besonderes Lagekontrollsystem und eine Triebwerkswiederzündung entfallen kann, und daß es zur Erreichung hoher Umlaufbahnen durch die beiden Steuertriebwerke möglich ist, die Flugzeit relativ kurz zu halten, wodurch der Energiebedarf für Kontrolle und Telemetrie vermindert und somit auch das Batteriegewicht reduziert wird.Furthermore, the stage separation can be carried out under full control with the help of the control thrusters be that ignite before the fire closes the upstream stage, and it is also possible that the Roll stabilization of the output stage designed according to the invention without an additional gas nozzle system to make the two steering engines. Further advantages can be seen in the fact that with continuous Operation of the control thrusters high orbits can be achieved, with a special attitude control system and an engine re-ignition can be omitted, and that it is necessary to reach high orbits the two control engines make it possible to keep the flight time relatively short, which reduces the energy requirement for control and telemetry and thus the battery weight is also reduced.

Antriebs- und SteuervorrichtungDrive and control device

für die Endstufe einer mehrstufigenfor the output stage of a multi-stage

TrägerraketeLauncher

Anmelder:Applicant:

Bölkow-Entwicklungen
Kommanditgesellschaft,
Ottobrunn bei München
Bölkow developments
Limited partnership,
Ottobrunn near Munich

Dipl.-Ing. Ludwig Bölkow, Grünwald bei München, und Dipl.-Ing. Dietrich-Eckart Kölle,Dipl.-Ing. Ludwig Bölkow, Grünwald near Munich, and Dipl.-Ing. Dietrich-Eckart Kölle,

Stuttigart-Zuffenhausen,
sind als Erfinder genannt worden
Stuttigart-Zuffenhausen,
have been named as inventors

Um bei der Steuerung der Endstufe um die Roll-, Kipp- oder Gierachse möglichst geringe Verstellkräfte für die Auslenkung der Steuertriebwerke aufbringen zu müssen, sind gemäß einem weiteren Merkmal die Steuertriebwerke kardanisch so aufgehängt, daß die Kardangelenkachsen annähernd durch den Schwerpunkt der Steuertriebwerke verlaufen. Durch diese kardanische Aufhängung wird ein großer Schwenkbereich dieser Triebwerke gewährleistet, wobei Überlagerungen der Drehmomente um die drei Hauptachsen der Trägerendstufe durch sinngemäße Überlagerung der Triebwerksschwenkwinkel möglich sind. Der durch die Lage der Kardanachsen erzielte Vorteil geringer Verstellkräfte bleibt während der ganzen Betriebsdauer der Triebwerke voll erhalten, da im Gegensatz zu Feststofftriebwerken bei Flüssigkeitstriebwerken keine Schwerpunktswanderung auftritt. Die kardanische Aufhängung hat außerdem den Vorteil einer günstigeren Treibstoffzuführung, da der Triebwerkskopf durch die relativ höhere Lage gegenüber dem Kardangelenk zum Anbringen von Leitungen frei ist.In order to minimize the adjustment forces when controlling the output stage around the roll, tilt or yaw axis To have to apply for the deflection of the control engines are, according to a further feature, the Control drives gimbaled so that the universal joint axes approximately through the center of gravity the steering engines run. This cardanic suspension creates a large swivel range these engines ensured, with superimpositions of the torques around the three main axes of the carrier output stage are possible by analogous superimposition of the engine swivel angle. The advantage of low adjustment forces achieved by the position of the cardan axles remains during the entire service life of the thrusters fully preserved, since, in contrast to solid thrusters, there is no shift in the center of gravity in liquid thrusters. The cardanic suspension also has the advantage of a cheaper fuel supply, since the Engine head due to the relatively higher position compared to the universal joint for attaching lines free is.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung erstreckt sich der Schwenkbereich der Steuertriebwerke in der Anordnungsebene der drei Triebwerke von einer Endstellung parallel zum Haupttriebwerk nach außen bis zu einer zweiten Endstellung mit gegen die Flugrichtung, d. h. bremsend wirkendem Strahl.According to a further feature of the invention, the swivel range of the control engines extends in the arrangement level of the three engines from an end position parallel to the main engine outside up to a second end position with against the direction of flight, d. H. decelerating beam.

309 669/42309 669/42

Durch die Bewegungsbegrenzung der Steuertriebwerke nach innen über die zum Haupttriebwerk parallele Lage hinaus werden unerwünschte Reaktionskräfte vermieden und außerdem erreicht, daß das zentrale Triebwerk von den Verbrennungsgasen der Steuertriebwerke unberührt bleibt. Der große Schwenkbereich der Steuertriebwerke hat ferner den bedeutsamen Vorzug, daß Triebwerke mit verhältnismäßig geringem Schub vorgesehen sein können, dieBy limiting the movement of the control engines inwards via the one parallel to the main engine In addition, undesirable reaction forces are avoided and the result is that the central engine remains unaffected by the combustion gases of the control engines. The great The swivel range of the control engines also has the significant advantage that engines with relatively low thrust can be provided, the

möglicher Genauigkeit durchgeführt werden, und zwar nach Abschalten des Haupttriebwerks jederzeit, sobald die Steuertriebwerke in die vorerwähnte Querlage eingeschwenkt sind.possible accuracy, after switching off the main engine at any time, as soon as the control engines are swiveled into the aforementioned transverse position.

Andererseits kann die Trägerstufe bei einem Weiterschwenken der Steuertriebwerke nach vorn aber auch abgebremst werden, falls die Bahngenauigkeit zu hoch sein sollte oder die Aufgabe gestellt ist, eineOn the other hand, the carrier stage can, however, if the control drive units pivot further forward can also be braked if the path accuracy should be too high or the task is set, a

bereiches die Steuertriebwerke so ausgerichtet sein, daß ihr Schubvektor durch den Schwerpunkt der Oberstufe verläuft. Durch diese Ausrichtung lassen sich bei ungleichem Brennschluß unerwünschte Dreh-5 momente vermeiden.area, the control engines should be aligned so that their thrust vector through the center of gravity of the Upper school runs. This alignment allows undesired rotation 5 avoid moments.

In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Antriebs- und Steuervorrichtung für die letzte Stufe einer mehrstufigen Trägerrakete gezeigt und in der nachfolgen-In the figures, an embodiment of a drive and designed according to the invention Control device for the last stage of a multi-stage launcher shown and in the subsequent

auf Grund ihrer relativ kleinen Baumasse ohne gro- io den Beschreibung näher erläutert. Alle nicht unmittelßen Energiebedarf geschwenkt werden können. Da bar zum Erfindungsgegenstand gehörenden Teile der die Steuertriebwerke in ihrem Schwenkbereich auch Vorrichtungen sind aus Gründen einer besseren Übereine Lage mit senkrecht zur Achse des Haupttrieb- sichtlichkeit nicht dargestellt. Es zeigt werks gerichteter Schubkomponente einnehmen kön- Fig. 1 eine Seitenansicht einer Oberstufe mit einerdue to their relatively small dimensions, the description is explained in more detail without much. All not immediately Energy demand can be swiveled. Since bar part of the subject matter of the invention the control drives in their swivel range are also devices for reasons of better over one Position perpendicular to the axis of the main drive not shown. It shows factory-directed thrust component can take Fig. 1 is a side view of an upper stage with a

nen, kann der Brennschluß, der für die Bahngenauig- 15 gemäß der Erfindung ausgebildeten Antriebs- und keit von entscheidender Bedeutung ist, mit größt- Steuervorrichtung,nen, the short circuit, the drive and trained for the Bahngenauig- 15 according to the invention speed is of the essence, with largest control device,

Fig. 2 in perspektivischer Darstellung eines der Steuertriebwerke mit der kardanischen Aufhängung. Bei der Endstufe gemäß der Erfindung sind ins-20 gesamt drei Triebwerke angeordnet, von denen das größere, mit 1 bezeichnete zentral in der Längsachse der Zelle starr an dieser befestigt ist, während die beiden kleineren Triebwerke 2 und 3, die diametral angeordnet sind, unabhängig voneinander um mehr Annäherung an einen auf gleicher Bahn und mit 25 als 10° allseitig schwenkbar sind und vom Hauptgleicher Geschwindigkeit fliegenden Satelliten zu er- triebwerk 1 unabhängig arbeiten. Durch die Steuerreichen, triebwerke 2 und 3 werden die vorerwähnten Stell-Um zwischen den Verstelleinrichtungen für die momente zur Lageregelung der Endstufe aufgebracht. Steuertriebwerke und dem Kardanrahmen unkontrol- Die Triebwerke haben große Schwenkbereiche, wie lierbares, die Steuergenauigkeit beeinträchtigendes 30 aus den beiden Figuren ersichtlich, sie brauchen da-Bewegungsspiel weitgehend zu vermeiden, ist in Wei- her nur für einen relativ geringen Schub ausgelegt terbildung des Erfindungsgedankens vorgesehen, daß zu sein.Fig. 2 is a perspective view of one of the control engines with the cardanic suspension. In the output stage according to the invention, a total of three engines are arranged, of which the larger, denoted by 1 centrally in the longitudinal axis of the cell is rigidly attached to this, while the two smaller engines 2 and 3, which are arranged diametrically, independently of one another by more Approaching a satellite that is on the same orbit and can be pivoted in all directions by 25 than 10 ° and operate independently of the main at the same speed as the engine 1. Through the tax rich, engines 2 and 3 are the aforementioned Stell-Um Applied between the adjusting devices for the torque for position control of the output stage. Control drives and the cardan frame uncontrolled The drives have large swivel ranges, such as This can be seen from the two figures, which interferes with the control accuracy, they need movement play largely avoided is usually only designed for a relatively low thrust formation of the inventive concept provided that to be.

die Verstelleinrichtungen für die Steuertriebwerke un- Das erfindungsgemäße Antriebssystem mit demthe adjustment devices for the control engines and the drive system according to the invention with the

mittelbar an dem Kardanrahmen angeordnet sind. zentralen Haupttriebwerk 1 und den beiden Steuer-are arranged indirectly on the cardan frame. central main engine 1 and the two control

Die erfindungsgemäße Endstufe der Trägerrakete 35 triebwerken 2 und 3 hat außer großen bahnmechaist mit einem vollständigen, im einzelnen nicht näher sehen Vorteilen den regelungstechnischen Vorzug, daß dargestellten und daher auch nicht näher beschriebe- damit auch die Regelung der Rollbewegung ohne zunen Lageregelungssystem für die drei Freiheitsgrade sätzliche Steuerorgane möglich ist. Da das zentrale der Rotation versehen. Dieses System ist so aus- Haupttriebwerk starr an der Zelle befestigt ist und gelegt, daß alle auftretenden Störgrößen verarbeitet 40 die Steuerung allein von den Triebwerken 2 und 3 und die Lenkkommandos schnell und exakt ausge- durchgeführt wird, ist auch der Bedarf an Hilfsenergie zum Betätigen der verhältnismäßig kleinen Steuertriebwerke gering.The final stage of the carrier rocket 35 engines 2 and 3 according to the invention has, in addition to large bahnmechaist with a complete, not detailed in detail advantages, the control engineering advantage that shown and therefore not described in more detail, thus also the control of the rolling motion without a position control system for the three degrees of freedom additional tax organs is possible. As the central of the rotation provided. This system is off main engine is rigidly fixed to the cell and placed that 40 all the disturbances occurring processes the control alone of the engines 2 and 3 and the steering commands is carried out quickly and precisely excluded, is the need for auxiliary power for operating of the relatively small control engines.

Wie die Fig. 1 zeigt, ist das Haupttriebwerk 1 mit einem korbähnlichen Schubgerüst 4 an den Boden 5 des Treibstoffbehälters 6 starr angebaut. Eine Schwenkbarkeit ist zwar nicht vorgesehen, jedoch kann das Triebwerk 1 in einem ringförmigen Teil 7 des Schubgerüstes zentriert und in der Achse aus-As FIG. 1 shows, the main engine 1 is attached to the floor 5 with a basket-like thrust frame 4 of the fuel tank 6 attached rigidly. Swiveling is not provided, however the engine 1 can be centered in an annular part 7 of the thrust structure and aligned in the axis

Dimensionierung des Stellsystems erfolgt dabei im 50 gerichtet werden. Der vom Haupttriebwerk erzeugte wesentlichen nach der Größe der Störmomente, wo- Schub wird durch den Tankboden 5 in die äußeren bei Massenkräfte wegen der langsamen Steuermanöver
nur eine untergeordnete Rolle spielen. Da keine aerodynamischen Störungen vorhanden sind, wird durch
die Toleranz der Schubjustierung die Größenordnung 55
der Stellmomente bestimmt.
The positioning system is dimensioned in the 50 direction. The main engine generated by the size of the disturbing torques, where thrust is through the tank bottom 5 in the outer with inertia forces because of the slow control maneuvers
only play a subordinate role. Since there are no aerodynamic disturbances, the
the tolerance of the thrust adjustment is of the order of 55
the actuating torques determined.

Die Steuertriebwerke werden bereits während der Brennzeit der vorgeschalteten Trägerstufe gezündet und haben danach die Funktion, die Trennung derThe control thrusters are already ignited during the burning time of the upstream carrier stage and then have the function of separating the

Endstufe von der ausgebrannten vorgeschalteten Trä- 60 Triebwerksfunktionen und ihre konstruktive Gestalgerstufe zu besorgen und einen einwandfreien Start tung näher einzugehen.Final stage from the burned-out upstream carrier 60 engine functions and their structural design stage to get hold of and to get closer to a perfect start.

des Haupttriebwerkes sicherzustellen, wobei mit Hilfe Um sicherzustellen, daß der Brennschluß bei beider von ihnen erzeugten Beschleunigung die sichere den Steuertriebwerken gleichzeitig und möglichst Treibstoffzufuhr zum Haupttriebwerk ermöglicht schnell erfolgt, ist die gesamte Steueranlage völlig wird. Sie besorgen außerdem die gesamte Lage- 65 symmetrisch aufgebaut und weist insbesondere auch kontrolle und Lenkung der Oberstufe bis zum Brenn- gleich lange Zuführleitungen 14 bzw. 14 a, 15 bzw. schluß nach Erreichen der Satellitenbahn. Bei Brenn- 15 a auf. Diese besondere Ausbildung des Steuerschluß können auf Grund des möglichen Schwenk- systems ist aus Fig. 1 ebenfalls deutlich zu entnehmen.to ensure the main engine, with the help of To ensure that the burnout with both acceleration generated by them, the safe the control engines at the same time and as possible fuel supply to the main engine takes place quickly, the entire control system is complete. They also take care of the entire position - 65 symmetrically structured and in particular also have control and steering of the upper stage up to the combustion - supply lines 14 or 14 a, 15 of the same length or after reaching the satellite orbit. At Brenn- 15 a. This special design of the control circuit can also be clearly seen in FIG. 1 due to the possible pivoting system.

führt werden, wobei die Steuerung um alle drei Achsen ausschließlich durch die beiden Steuertriebwerke erfolgt, so daß zusätzliche Steuerdüsen entfallen können.are controlled, with all three axes being controlled exclusively by the two control engines, so that additional control nozzles can be omitted.

Der für die Gesamtauslegung wesentliche Teil der Lageregelung ist das Stellsystem, durch das die erforderlichen korrigierenden Drehmomente um den Schwerpunkt der Endstufe erzeugt werden. DieThe most important part of the position control for the overall design is the positioning system through which the required corrective torques are generated around the center of gravity of the output stage. the

Tankwandungen 8 übertragen. Am Triebwerk selbst übernimmt der Einspritzring 9 zugleich die Funktion der Schubübertragung auf das Tragegerüst 4.Tank walls 8 transferred. On the engine itself, the injection ring 9 also takes over the function the transfer of thrust to the supporting structure 4.

Da die Brennkammern des Haupttriebwerks 1 und der Steuertriebwerke 2 und 3 als Flüssigkeitstriebwerke nicht Gegenstand der Erfindung sind, sondern beliebige Ausgestaltung besitzen und von an sich bekannter Art sein können, erübrigt es sich auf dieSince the combustion chambers of the main engine 1 and the control thrusters 2 and 3 are liquid thrusters are not the subject of the invention, but have any design and inherently known type, it is unnecessary to the

1010

2525th

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung verlaufen die Kardangelenkachsen I-I, II-II annähernd durch den Schwerpunkt S der Steuertriebwerke (Fig. 2). Hierdurch wird insbesondere erreicht, daß die Verstellung der Steuertriebwerke nur mit geringen Kräften erfolgen kann, und außerdem besitzt diese Achsenlage des Kardangelenks den Vorteil, daß der Brennkammerkopf 2 α bzw. 3 α vollständig für die Anschlußteile der Zuführleitungen 14 bzw. 15 freigehalten ist.According to a further feature of the invention, the universal joint axes II, II-II run approximately through the center of gravity S of the control engines (FIG. 2). In particular, this ensures that the control drives can only be adjusted with low forces, and this axial position of the universal joint also has the advantage that the combustion chamber head 2 α or 3 α is kept completely free for the connecting parts of the supply lines 14 and 15, respectively.

Um durch Vermeidung von Bewegungsspiel zwischen den Verstelleinrichtungen für die Steuertriebwerke und dem Kardanrahmen eine möglichst hohe Steuergenauigkeit zu unterstützen, sind die die hydraulischen Stellmotoren 16, 17 umfassenden Ver-Stelleinrichtungen für die Steuertriebwerke unmittelbar an den Kardanrahmen 12 bzw. 13 angeordnet. Von diesen hydraulischen Stellmotoren ist der Motor 16 zur Steuerung des Triebwerks um die Achse II-II, der Motor 17 zur Steuerung um die Achse /-/ vorgesehen. Beide Stellmotoren sind mit nicht näher gezeigten Ventilen zu einer in sich geschlossenen Baueinheit zusammengefaßt. Die Druckflüssigkeitsversorgung für die Motoren 16 bzw. 17 erfolgt über flexible Schlauchleitungen 18,19.In order to avoid movement play between the adjustment devices for the control engines and to support the cardan frame with the highest possible control accuracy hydraulic servomotors 16, 17 comprehensive adjusting devices for the control engines directly arranged on the cardan frame 12 and 13, respectively. Of these hydraulic servomotors is the motor 16 for controlling the engine about the axis II-II, the motor 17 for controlling the axis / - /. Both servomotors, with valves not shown in detail, form a self-contained structural unit summarized. The hydraulic fluid supply for the motors 16 and 17 takes place via flexible hose lines 18.19.

Die durch die erfindungsgemäße Antriebs- und Steuervorrichtung erzielte Bahngenauigkeit ist durch die Regelbarkeit der Beschleunigung in axialer Richtung, und zwar durch Auslenkung der Steuertriebwerke bis gegen 90° zur Längsachse des Haupttriebwerkes beliebig groß. Wäre dagegen nur ein Triebwerk vorhanden oder müßten alle Triebwerke abgeschaltet werden, so ergäbe sich auf Grund der bekannten physikalischen und mechanischen Schwierigkeiten eine Verlängerung des Apogäums um einige Kilometer gegenüber dem Sollwert.The path accuracy achieved by the drive and control device according to the invention is through the controllability of the acceleration in the axial direction, namely by deflecting the control drives Any size up to 90 ° to the longitudinal axis of the main engine. On the other hand, it would only be one If the engine is present or if all engines have to be switched off, this would result from the known physical and mechanical difficulties extend the apogee by a few Kilometers compared to the target value.

Besondere Vorteile besitzt die erfindungsgemäße Antriebs- und Steuervorrichtung für eine Trägerstufe, die aus einer niedrigen Umlaufbahn in eine höhere Satellitenbahn aufsteigen soll. Für eine Übergangsbahn entsprechend der Homannschen Halbellipsenbahn sind zwei Antriebsimpulse sowie ein während der Freiflugperiode arbeitendes Lagekontrollsystem erforderlich. Diese Lösung ist zwar energetisch am günstigsten, erfordert jedoch einen erheblichen Aufwand und vor allem eine hohe Zuverlässigkeit aller beteiligten Systeme. Wegen der großen Antriebsimpulse ist die Bahngenauigkeit dabei nicht besonders gut. Um diese Nachteile zu vermeiden, ist bereits ein Spiralübergang vorgeschlagen worden, für den ein Zusatztriebwerk mit relativ langer Brennzeit vorgesehen werden muß. Dieser Vorschlag läßt zwar eine weitgehend genaue Bahneinsteuerung zu, besitzt aberThe drive and control device according to the invention has particular advantages for a carrier stage, which is to ascend from a low orbit to a higher satellite orbit. For a transition track corresponding to Homann's semi-elliptical orbit, there are two drive pulses and one during attitude control system working during the free flight period is required. This solution is energetically am cheapest, but requires considerable effort and, above all, a high level of reliability for all participating systems. Because of the large drive pulses, the path accuracy is not particularly good Well. In order to avoid these disadvantages, a spiral transition has already been proposed for the one Auxiliary engine with a relatively long burning time must be provided. This suggestion leaves one largely accurate path control too, but has

3535

45 den Nachteil, daß der Treibstoffverbrauch infolge der Gravitationsverluste und des schlechten Wirkungsgrades des schwachen Triebwerkes relativ hoch ist. 45 the disadvantage that the fuel consumption is relatively high due to the gravitational losses and the poor efficiency of the weak engine.

Demgegenüber besitzt das erfindungsgemäße Antriebs- und Steuersystem den. Vorteil, daß praktisch jede Umlaufbahn bis in mehrere tausend Kilometer Höhe in kurzer Zeit bei hoher Bahngenauigkeit erreichbar ist. Durch Variation der Brennzeitverhältnisse von Haupt- und Steuertriebwerken lassen sich Übergangsbahnen verschiedenster Art realisieren, was z. B. von großer Bedeutung ist, wenn die Endstufe sich einem auf einer bestimmten Bahn fliegenden Satelliten annähern soll. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der Genauigkeit, mit der die Zielbahn erreicht werden kann. Die Beschleunigung und damit die Größe möglicher Geschwindigkeitsfehler lassen sich beliebig reduzieren, indem man den Schubvektor der Steuertriebwerke zur Flugrichtung, wie in Fig. 1 strichpunktiert dargestellt, anstellt.In contrast, the drive and control system according to the invention has the. Advantage of that practical every orbit up to several thousand kilometers in height can be reached in a short time with high orbit accuracy is. By varying the burning time ratios of the main and control engines, Realize transition tracks of various kinds, which z. B. is of great importance when the power amplifier is on should approach a satellite flying in a certain orbit. Another advantage of the invention lies in the accuracy with which the target path can be reached. The acceleration and thus the The size of possible speed errors can be reduced arbitrarily by using the thrust vector of the Control engines for the direction of flight, as shown in phantom in Fig. 1, turns on.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: 1. Antriebs- und Steuervorrichtung für die Endstufe einer mehrstufigen Trägerrakete mit mehreren Düsen, wobei die Steuerung durch Verstellen der Düsenachsen erfolgt, gekennzeichnet durch ein zentrales, mit der Zelle (6) fest verbundenes Flüssigkeits-Haupttriebwerk (1) und zwei diametral angeordnete, unabhängig voneinander um mehr als 10° allseitig schwenkbare und vom Haupttriebwerk unabhängig arbeitende Flüssigkeits-Steuertriebwerke (2, 3) mit geringem Schub.1. Drive and control device for the final stage of a multi-stage carrier rocket with several nozzles, the control being carried out by adjusting the nozzle axes, characterized by a central liquid main engine (1) firmly connected to the cell (6) and two diametrically arranged, independently Fluid control thrusters (2, 3) with low thrust which can be pivoted in all directions by more than 10 ° and operate independently of the main engine. 2. Antriebs- und Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuertriebwerke kardanisch so aufgehängt sind, daß die Kardangelenkachsen (I-I, II-II) annähernd durch den Schwerpunkt (S) der Steuertriebwerke (2, 3) verlaufen.2. Drive and control device according to claim 1, characterized in that the control engines are gimbaled so that the universal joint axes (I-I, II-II) approximately through the center of gravity (S) of the control engines (2, 3) run. 3. Antriebs- and Steuervorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Schwenkbereich der Steuertriebwerke in der Anordnungsebene der drei Triebwerke von einer Endstellung parallel zum Haupttriebwerk nach außen bis zu einer zweiten Endstellung mit bremsend wirkendem Schubstrahl erstreckt.3. Drive and control device according to claims 1 and 2, characterized in that that the swivel range of the control engines in the arrangement plane of the three engines of one end position parallel to the main engine to the outside up to a second end position with braking thrust jet extends. 4. Antriebs- und Steuervorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtungen (16,17) für die Steuertriebwerke unmittelbar am Kardanrahmen (12 bzw. 13) angeordnet sind.4. Drive and control device according to claims 2 and 3, characterized in that the adjustment devices (16, 17) for the control drives are arranged directly on the cardan frame (12 or 13). In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 246 339;
USA.-Patentschrift Nr. 2 850 977.
Considered publications:
French Patent No. 1,246,339;
U.S. Patent No. 2,850,977.
Hierzu 1 Blaut ZeichnungenIn addition 1 blue drawings © 309 669/42 S.© 309 669/42 p.
DEB65377A 1961-12-23 1961-12-23 Drive and control device for the output stage of a multi-stage launch vehicle Pending DE1153657B (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEB65377A DE1153657B (en) 1961-12-23 1961-12-23 Drive and control device for the output stage of a multi-stage launch vehicle
GB4792462A GB972892A (en) 1961-12-23 1962-12-19 Propelling and control system for the final stage of a multi stage flying vehicle

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEB65377A DE1153657B (en) 1961-12-23 1961-12-23 Drive and control device for the output stage of a multi-stage launch vehicle
FR919334A FR1343225A (en) 1962-12-20 1962-12-20 Propulsion and guidance device for the top stage of a multistage carrier rocket

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1153657B true DE1153657B (en) 1963-08-29

Family

ID=25966130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEB65377A Pending DE1153657B (en) 1961-12-23 1961-12-23 Drive and control device for the output stage of a multi-stage launch vehicle

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE1153657B (en)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1216619B (en) * 1963-09-09 1966-05-12 Georg Oppel Dr Ing Thrust jet engine
DE1301649B (en) * 1965-02-03 1969-08-21 Martin Marietta Corp Thrust augmentation device for a missile which has at least one rocket motor
DE1626055B1 (en) * 1967-04-05 1970-07-30 Messerschmitt Boelkow Blohm Propulsion unit consisting of several liquid rockets
WO2004044519A1 (en) * 2002-11-07 2004-05-27 Raytheon Company Missile control system and method
US7287725B2 (en) 2005-04-25 2007-10-30 Raytheon Company Missile control system and method
US7856806B1 (en) 2006-11-06 2010-12-28 Raytheon Company Propulsion system with canted multinozzle grid
DE102009036518A1 (en) * 2009-08-07 2011-02-10 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Aerospace missile, has actuator coupled with engines in such manner that control unit operates actuator for pivoting engines during change of assigned angle and resulting thrust in direction of thrust axis
US8117847B2 (en) 2008-03-07 2012-02-21 Raytheon Company Hybrid missile propulsion system with reconfigurable multinozzle grid
RU2444652C2 (en) * 2009-12-28 2012-03-10 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" Jimbal mount
WO2017031512A1 (en) * 2015-08-25 2017-03-02 Ruag Space Gmbh Cardanic engine control drive for space applications
EP3819491A1 (en) * 2019-11-11 2021-05-12 MBDA UK Limited Exhaust nozzle assembly and method of controlling an air vehicle
WO2021094710A1 (en) * 2019-11-11 2021-05-20 Mbda Uk Limited Exhaust nozzle assembly and method of controlling an air vehicle

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2850977A (en) * 1956-03-13 1958-09-09 Richard J Pollak Self energized stabilizing control
FR1246339A (en) * 1959-10-09 1960-11-18 Soc Et Propulsion Par Reaction Swiveling ejection nozzle

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2850977A (en) * 1956-03-13 1958-09-09 Richard J Pollak Self energized stabilizing control
FR1246339A (en) * 1959-10-09 1960-11-18 Soc Et Propulsion Par Reaction Swiveling ejection nozzle

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1216619B (en) * 1963-09-09 1966-05-12 Georg Oppel Dr Ing Thrust jet engine
DE1301649B (en) * 1965-02-03 1969-08-21 Martin Marietta Corp Thrust augmentation device for a missile which has at least one rocket motor
DE1626055B1 (en) * 1967-04-05 1970-07-30 Messerschmitt Boelkow Blohm Propulsion unit consisting of several liquid rockets
WO2004044519A1 (en) * 2002-11-07 2004-05-27 Raytheon Company Missile control system and method
US7108223B2 (en) 2002-11-07 2006-09-19 Raytheon Company Missile control system and method
US7287725B2 (en) 2005-04-25 2007-10-30 Raytheon Company Missile control system and method
US7856806B1 (en) 2006-11-06 2010-12-28 Raytheon Company Propulsion system with canted multinozzle grid
US8117847B2 (en) 2008-03-07 2012-02-21 Raytheon Company Hybrid missile propulsion system with reconfigurable multinozzle grid
DE102009036518A1 (en) * 2009-08-07 2011-02-10 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Aerospace missile, has actuator coupled with engines in such manner that control unit operates actuator for pivoting engines during change of assigned angle and resulting thrust in direction of thrust axis
DE102009036518B4 (en) * 2009-08-07 2014-09-25 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Spacecraft and method of performing a landing thereof
RU2444652C2 (en) * 2009-12-28 2012-03-10 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" Jimbal mount
WO2017031512A1 (en) * 2015-08-25 2017-03-02 Ruag Space Gmbh Cardanic engine control drive for space applications
EP3819491A1 (en) * 2019-11-11 2021-05-12 MBDA UK Limited Exhaust nozzle assembly and method of controlling an air vehicle
WO2021094710A1 (en) * 2019-11-11 2021-05-20 Mbda Uk Limited Exhaust nozzle assembly and method of controlling an air vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2642061C2 (en) Position control and orbit change method for a three-axis stabilizable satellite, in particular for a geostationary satellite and device for carrying out the method
DE2935044C2 (en)
DE102004061977B4 (en) Small Missile
DE3229474C2 (en) Control device of a missile
DE1153657B (en) Drive and control device for the output stage of a multi-stage launch vehicle
DE60038199T2 (en) A method for improving multifunctional combined launch vehicles with liquid missile engine systems
DE2721656A1 (en) CONTROL ARRANGEMENT FOR THE CONTROL OF AIRCRAFT
DE2435052A1 (en) DRIVE FOR WATER VEHICLES
DE2655170A1 (en) AUTOPILOT ARRANGEMENT FOR FLIGHT CARRIAGE INTO AXIAL ROLLING MOTION
DE19949640A1 (en) Method and device for quickly turning a moving body in a fluid medium
DE2730751C2 (en) Missile with a cylindrical fuselage
DE602005000222T2 (en) Missile for field reconnaissance
DE694533C (en) Device for controlling rockets, in particular rocket projectiles
DE1087909B (en) Steering system for missiles with a combustion chamber for a fixed propellant
EP0112448A1 (en) Aircraft with strongly swept-back wing unit, in particular a delta wing
DE102020105188B4 (en) Missile fin deployment device, missile and method of operating a missile
DE2141744B2 (en) AIRCRAFT WITH THRUSTER VECTOR AND AERODYNAMIC CONTROL
DE60305526T2 (en) METHOD FOR THE LOCATION OF A SPACE VEHICLE BY MEANS OF SOLAR RADIATION POWER
DE1141537B (en) Stabilization arrangement for remote-controlled unmanned missiles
EP0814315B1 (en) Rocket
DE3829895A1 (en) Wing actuating system for a missile (flying object)
DE1884174U (en) POWER PLANE.
DE1147144B (en) Jet propelled missile
DE1132804B (en) Jet control device for missiles
DE2455687C2 (en) Remote-controlled missile