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Spoiler für umströmte Körper Die Erfindung bezieht sich auf einen
Spoiler für umströmte Körper, der von einem elektromagnetischen Bewegungssystem
aus einer Mittellage wahlweise nach der einen oder der anderen Seite in Wirklagen
verstellt werden kann.
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Das elektromagnetische Bewegungssystem besteht dabei im allgemeinen
aus einem Elektromagnetsystem mit zwei durch einen Luftspalt getrennten Polen, zwischen
denen ein hin- und herbeweglicher, vorzugsweise schwenkbarer Anker angeordnet ist,
der je nach dem Erregungszustand an dem einen oder dem anderen Pol anliegt, wobei
auch der mit ihm mechanisch gekuppelte Spoiler sich in der entsprechenden Wirkstellung
befindet. Da naturgemäß, wenigstens bei nicht polarisierten Magnetsystemen, die
Mittellage des Ankers und damit des Spoilers, wenn keiner der beiden Magnetpole
erregt ist, nicht definiert ist, wird der Elektromagnet mit einer periodischen Wechselspannung
gespeist, vorzugsweise mit einer Rechteckwechselspannung, wobei der Phasenwinkel
der Umpolung innerhalb der Periode durch entsprechende elektronische Mittel stufenlos
zwischen 0 und 360'° veränderbar ist. Sofern also der Phasenwinkel der Umpolung
180'° beträgt, befindet sich der Spoiler innerhalb einer Periode gleich lange Zeit
in der einen Auslenkstellung wie in der anderen, und die resultierende Ablenkwirkung
hat den Wert Null. In dem Maße, wie der Umpolmoment innerhalb der Periode gegen
das eine oder das andere Ende der Periode verschoben wird, ergibt sich eine entsprechende
Lenkwirkung nach der einen oder der anderen Seite.
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Nun stellt sich bei gewissen Flugkörpern, beispielsweise bei einer
über eine nachgeschleppte Steuerdrahtleitung oder eine Funkverbindung ferngelenkten
Panzerabwehrrakete, das Problem, den Spoiler in Funktion von zwei verschiedenen
und voneinander unabhängigen Kriterien zu steuern. Wo aus Gründen der Gewichts-
und Kosteneinsparung auf den Einbau von trigonometrischen Signaltransformationseinrichtungen
in einem Flugkörper verzichtet wird, welche die Aufgabe hätten, die von einer Leitstelle
empfangenen auf ein raumfestes Koordinatensystem bezogenen Signale »hoch«-»tief«
bzw. »rechts«-»links« in Abhängigkeit vom momentanen Rollwinkel eines um seine Längsachse
im Fluge sich frei drehenden Flugkörpers in das fiugkörperfeste Koordinatensystem
zu transformieren, ist es notwendig, die Rollbewegung des Flugkörpers zu verhindern.
Es wird in solchen Fällen im Flugkörper ein sogenannter Rollwinkel-Meßkreisel eingebaut,
der bei Rollbewegungen elektrische Signale erzeugt, die entsprechenden Lenkvorrichtungen
als Steuerbefehle zugeführt werden und eine Gegendrehung bewirken, um Rollbewegungen
zu verhindern. Aus verschiedenen Gründen ist dabei vorzuziehen, als. Lenkvorrichtung
dieselben Spoiler zu benutzen, die auch die Lenkbefehle von der Leitstelle her verarbeiten.
So lassen sich z. B. nur mit großem Nachteil an einem Stabilisierungsflügel einer
Rakete hintereinander zwei Spoiler anbringen, weil die von dem vorderen erzeugten
Luftwirbel die Wirkung des hinteren stören. Andererseits hat es sich nicht bewährt,
auf einem Stabilisierungsflügel nebeneinander zwei Spoiler anzubringen, weil dadurch
das Störungsfeld um den betreffenden Flügel und damit dessen Gesamtwirkung zu sehr
gestört wird.
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Bisher wurden darum die Befehlssignale elektrisch addiert, so daß
nur die jeweilige elektrische Resultante für das elektromagnetische Bewegungssystem
als Steuerbefehl wirksam wurde. Dabei ergaben sich aber relativ oft als Resultante
des Steuerbefehls Nullwerte, so daß der Magnetanker und damit der Spoiler undefinierte
Zwischenstellungen einnahmen.
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Um diesen Übelstand, der zu Fehlsteuerungen des betreffenden Flugkörpers
führen kann, zu vermeiden, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß jedes der beiden
Signale je einem Magnetsystem mit je einem zugeordneten, aus einer Mittellage in
zwei Wirklagen auslenkbaren Anker zugeführt und die Summe der beiden Auslenkungen
auf den Spoiler übertragen wird.
Es ist dann ohne Schwierigkeiten
möglich, beiden Magnetsystemen je eine Rechteckwechselspannung als Steuersignal
zuzuführen, so daß der Anker jeden Magnetsystems sich entweder in der einen oder
in der anderen definierten Auslenklage befindet. Weil aber unter diesen Voraussetzungen
sich jeder der Anker entweder in einer definierten Aüslenkstellung + 1 oder -1 befindet,
haben die Summen der Auslenkungsbeträge der beiden Anker einen der definierten Werte
+2 = (-1-1-i-1), 0 = (-i-1-1) oder -2 = (-1-1). Daher kann auch der Spoiler nur
drei genau definierte Lagen annehmen, so daß 'sich dieselbe Lenkgenauigkeit ergibt,
wie wenn der Flugkörper nur in Abhängigkeit von einem einzigen Signal für jede Auslenkrichtung
gelenkt werden müßte.
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. Die Übertragung der Auslenkungen beider Anker auf den Spoiler kann
auf verschiedene Weise bewirkt werden. Es kann z. B. der Anker des ersten Magnetsystems
die Magnetpole. des -zweiten Magnetsystems verschwenken, wobei dssen Anker seinerseits
den Spoiler verstellt.
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Es können aber auch die beiden Magnetpolpaare der beiden Magnetsysteme
im Flugkörper feststehend eingebaut sein und ihre beiden Anker auf einen Betätigungshebel
für den Spoiler an Stellen mit gegenseitigem Abstand einwirken.
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Ausführungsbeispiele dieser beiden Arten der Verwirklichung des Erfindungsgedankens
sind in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigen F i g. 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel
der ersten Art mit zwei verschiedenartigen Hauptstellungen der Organe; F i g. 3
bis 6 ein Ausführungsbeispiel der zweiten Art mit vier möglichen Kombinationen von
Organstellungen.
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Ein widerstandsarm ausgebildetes Spoilergehäuse 1 besitzt die Strömungsflächen
11, 12. Quer zur Strömungsrichtung enthält das Gehäuse einen Schlitz 10, in welchem
ein Spoiler2 verschiebbar gelagert ist. Diesem Spoiler ist je ein aus zwei elektromagnetischen
Systemen S1 bzw. S2 bestehendes Antriebssystem zugeordnet, wobei die Erregerspulen
nicht gezeichnet sind, sondern nur die beiden Magnetpolpaare P 11, P12 bzw. P21,
P22, die zugeordneten Luftspalte L 1 bzw. L 2 sowie die darin um die Schwenklager
a 1
bzw. a 2 schwenkbaren Anker A 1 bzw. A 2.
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Gemäß der F i g. 1 und 2 bilden der Anker A 1 und die Magnetpole P
21, P 22 des Systems S 2 eine in sich starre, im feststehenden Lager a 1 schwenkbare
Einheit, während die Magnetpole P 11 und P12 des Systems S 1 feststehend in das
Spoilergehäuse 1 eingebaut sind. Der Anker A 2 des Systems 2 ist bei 20 mit dem
Spoiler gelenkig verbunden.
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In F i g. 1 liegt der Anker A 1 des Systems S 1 an
dem
Pol P 12 an (Stellung -1), und der Anker A 2 des Systems S 2 liegt an dem Pol P22
an (Stellung -1), so daß sich die Summe' -2 ergibt, d. h., der Spoiler 2 steht nach
unten über die Strömungsfläche 12 vor. Falls das System S2 umgepolt würde, d. h.
der Anker A 2 zum Pol P 21 umgeschwenkt würde (Stellung + 1), würde sich die Summe
0 ergeben, und der Spoiler würde die definierte Mittellage einnehmen, die strichpunktiert
eingezeichnet ist.
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Gemäß F i g. 2 nimmt der Anker A 1 die Stellung -L 1 ein, d. h., er
liegt am Pol P 11 an, während der Anker A 2 auch die Stellung + 1. einnimmt, d.
h. am Pol P21 anliegt. Es ergibt sich deshalb die Summe +2, d. h., der Spoiler 2
steht nach oben über die Strömungsfläche 11 vor. Wenn dann das System S2 umgepolt
würde, ergäbe sich wieder die neutrale, aber definierte, strichpunktiert eingezeichnete
Mittellage des Spoilers.
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Gemäß den F i g. 3 bis 6 sind beide Magnetpolpaare der Systeme S1
und S 2 feststehend im Spoilergehäuse 1 eingebaut. Zur Verstellung des Spoilers
dient ein Hebel 3, der bei 30 gelenkig mit dem Spoiler 2, bei 31 mit dem
Anker A 1 und bei 32 mit dem Anker A 2 gelenkig verbunden ist.
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Die vier möglichen Kombinationen von Erregungszuständen der Systeme
S1 und S2 und die daraus resultierenden Lägen des Spoilers sind in diesen vier Figuren
dargestellt und bedürfen keiner besonderen Erläuterung.
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Der Vorteil des zweiten Ausführungsbeispieles gegenüber dem ersten
ist darin zu erblicken, daß nicht die Masse des zweiten Magnetpolpaares bewegt zu
werden braucht.