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Einrichtung zum aerodynamischen Steuern von Flugkörpern Die Erfindung
betrifft eine Einrichtung zum aerodynamischen Steuern von Flugkörpern mit Hilfe
von bremsbaren Flügelrädern, die vom Luftstrom angetrieben werden und als Störklappen
wirken, wobei die Drehachsen der Flügelräder quer zur Anströmrichtung am Flugkörperflügel
gelagert sind.
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Störklappen für Flugkörper müssen mit geringem mechanischem und/oder
elektrischem Aufwand antreibbar sein und müssen einem in der Regel elektrisch dargestellten
Steuerkommando ohne merkbare Verzögerung folgen. Das Umsetzen derartiger Steuerkommandos
in eine mechanische Verstellbewegung erfordert erfahrungsgemäß in einem Lenkregelkreis
die meiste Zeit, so daß Verbesserungen in der Umsetzung eines Lenkkommandos in einen
Störklappenausschlag den Regelverzug am wirkungsvollsten verkleinern.
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Bei einer bekannten Ausführung sind die Störklappen als zweiflügelige
Windräder ausgebildet, die um eine auf einer aerodynamischen Fläche senkrecht stehenden
Achse drehbar und parallel oder quer zur Luftströmung arretierbar sind. Zur Arretierung
dienen zwei um 90° gegeneinander versetzt liegende Anschläge, die elektromagnetisch
in ihre Wirkstellung überführbar sind. Zwar sind hier besondere Antriebsmittel für
die Störklappen entbehrlich, nachteilig bleibt jedoch bei dieser Anordnung die große
Verzögerung, mit der die Störklappen einem Steuerkommando folgen.
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Ausgehend von einer bekannten Einrichtung zur Stabilisierung von Schiffen
gegen Rollen und Stampfen, bei der am Unterwasserteil des Schiffes angeordneten
Flügelräder um eine zu den Ebenen ihrer Flügel querliegende Achse drehbar und durch
ein entsprechendes Steuerkommando in einer Stellung festsetzbar sind, in der ein
Flügel des Flügelrades mit einem relativ kleinen Winkel gegen die Strömung angestellt
ist, also in das Wasser ragt, während sich der andere Flügel im Innern des Schiffes
befindet, ist es Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zum aerodynamischen Steuern
von Flugkörpern zu schaffen, die als Störklappe ohne eigene Antriebsmittel ausgebildet
ist und Steuerkommandos so schnell zu folgen vermag, wie es bei motorisch angetriebenen
Störklappen möglich ist, und bei der die Flügelflächen zur Erzeugung einer Störung
der Strömung senkrecht zur Anströmrichtung festsetzbar sind.
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Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Drehachsen
von zwei auf der Ober- und Unterseite des Flugkörperflügels parallel und gegenüberliegend
angeordneten und in dessen Oberfläche eintauchenden Flügelrädern in den Oberflächen
des Flugkörperflügels verlaufen, und daß dem Flügelradpaar eine gemeinsame Bremse
zugeordnet ist, mit der wechselweise das eine oder das andere Flügelrad oder beide
Flügelräder zugleich abbremsbar sind.
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Diese Anordnung erfordert keine Antriebsmittel für die Flügelräder,
die sich ständig im Luftstrom drehen, und gewährleistet, daß die Flügelräder auf
ein erteiltes Bremskommando sofort und mit geringem Energieaufwand ansprechen, wobei
die nicht in den Flugkörper eingetauchten Flügel jeweils senkrecht zur Anströmrichtung
im Luftstrom stehen. Im Gegensatz zu den bekannten Einrichtungen ist bei dieser
Einrichtung eine wahlweise Anwendung der genannten Steuerungsarten möglich, wenn
nach einer Weiterbildung der Erfindung beide Seiten des Störklappenpaares mit Bremseinrichtungen
versehen sind.
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In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Einrichtung sind
zweiflügelige Flügelräder um einen rechten Winkel gegeneinander verdreht und getrieblich
miteinander verbunden. Die Steuerung erfolgt dabei mittels eines Relais, dessen
Anker wechselweise ein parallel zu einer Flächenebene ausgerichtetes Flügelrad sperrt.
Bei einer Weiterbildung dieser Einrichtung ist der Anker des Relais an beiden Seiten
mit als Hilfsstörklappen wirkenden Staublechen versehen, von denen jeweils eines
in den Luftsstrom ragt, während sich das andere im Windschatten eines Flügelrades
befindet. Zum Arretieren der Flügelräder wird dabei die Haltekraft des Relais ausgenutzt,
der der Staudruck einer Hilfsstörklappe entgegenwirkt. Da die Haltekraft eines Relais
wesentlich größer als seine Anzugskraft ist, genügt bei dieser Ausführungsform ein
kleines und leichtes Relais, das als polarisiertes Relais einfacher Bauart ausgebildet
ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigt
F i g. 1 eine schräge Parallelprojektion einer Steuereinrichtung
mit Flügelradstörklappen an einem ausgebrochenen Stück eines Flugkörperflügels,
F i g. 2 eine der F i g. 1 entsprechende Darstellung einer Einrichtung mit zweiflügeligen
Flügelrädern und anderer Bremsanordnung, F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie
III-IH durch die Einrichtung nach F i g. 2, F i g. 4 einen dem Schnitt M-111 entsprechenden
Schnitt durch eine andere Ausführungsform.
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Die F i g. 1 zeigt ein ausgebrochenes Stück aus einem Flugkörperflügel1,
der von einem Luftstrom in Richtung des Pfeiles A angeblasen ist. Um die Steuereinrichtung
besser sichtbar zu machen, ist das hintere Ende des Flugkörperflügels 1 entlang
der Steuereinrichtung weggebrochen gezeichnet. An gegenüberliegenden Flächen 2 und
3 weist der Flugkörperflügel 1 Ausnehmungen 4 und 5 auf, in denen sich Flügelräder
6 und 7 befinden. Die Flügelräder haben Achsstummel 8, mit denen sie in Höhe
der Ausnehmungen 4 und 5 mit Lagerböcken 9 am Flugkörperflügel 1 gelagert sind.
In der Zeichnung ist von den 4 Achsstummeln und den 4 Lagerböcken nur je einer dargestellt.
Jedes der beiden Flügelräder 6 und 7 weist eine Anzahl Flügel 10 und 11 auf, von
denen jeweils die Hälfte quer im Luftstrom und die andere Hälfte im Innern des Flugkörperflügels
1 liegt. Die Flügelräder 6 und 7 laufen in Richtung der Pfeile B und C mit einer
von ihrer Anströmgeschwindigkeit abhängigen Drehzahl um, wobei die Steuerung des
Flugkörpers dann durch Abbremsen oder Arretieren der Flügelräder 6 und 7 vorgenommen
wird. Dazu sind an den Enden der Flügelräder Bremsscheiben 12 bis 15 befestigt,
auf die elektromagnetisch betätigte Bremseinrichtungen 16 und 17 wirken. , Die eine
Bremseinrichtung 16 - weist zwei- Hubmagnete 18 und 19 auf, deren Magnetpole 26
und 27 gegenüberliegen und in einem Abstand voneinander angeordnet sind. Die Hubmagnete
18 und 19 sind in einem Rahmen 20 aus unmagnetischem Material mit < Schrauben
21 befestigt. Der Rahmen 20 und die Hubmagnete 18 und 19 sind auf der unteren Fläche
3 des Flugkörperflügels 1 mit Schrauben 22 befestigt, von denen in der Figur nur
eine sichtbar ist. Zur Justierung der Magnete in senkrechter Richtung ist zwischen
der Flugkörperfläche 3 und den Hubmagneten 18 und 19 ein elastischer Körper 23 geeigneter
Abmessungen angeordnet. Die Hubmagnete 18 und 19 sind mit Spulen 28 und 29 versehen,
deren Anschlußdrähte 30, 31 und 32, 33 zu einer nicht dargestellten Stromquelle
führen, wobei in den Leitungen die Schalter eines ebenfalls nicht dargestellten
Kommandogebers liegen. Zwischen den Magnetpolen 26 und 27 ist ein Anker 24 um ein
Gelenk 34. drehbar an einem Lagerbock 25 .gelagert, der mit Niete 35 am Flugkörperflügel
1 befestigt ist. Der Anker 24 ist an seinem beweglichen Ende mit Bremsbacken 36
und 37 versehen, die auf die Bremsscheiben 12 und 14 der Flügelräder 6 und
7 wirken. Mittels einer Feder 38, die am beweglichen Ende des Ankers und einem nicht
dargestellten Lager des Flugkörperflügels eingehängt ist, wird der Anker 24 in seiner
Ruhestellung so gehalten, daß seine beiden Bremsbacken 36 und 37 außer Eingriff
mit den Bremsscheiben 12 und 14 sind. Wird nun vom nicht dargestellten Kommandogeber
eine der beiden Spulen 28 oder 29 eingeschaltet, so wird das zugehörige Flügelrad
6 oder 7 gebremst und wirkt als Störklappe. -Eine andere Bremseinrichtung
17 weist .eine Spule 40 auf, die mittels eines Winkels 41 am Flugkörperflügel
1 befestigt ist. In der Spule 40, die Anschlußdrähte 47 und 48 aufweist, ist gleitend
ein Anker 42 geführt, der mit Bremsbacken 43 und 44 versehen ist. Die Bremsbacken
43 und 44 wirken auf die Bremsscheiben 13 und 15 der Flügelräder 6 und 7. Bei abgeschalteter
Spule 40 hebt sie eine Feder 45 von den Bremsscheiben 13 und 15 ab, die am Anker
42 und einem am Flügel 1 befestigten Lagerbock 46 eingehängt ist. Wird nun die Spule
40 über die Anschlußdrähte 47 und 48 an eine Stromquelle gelegt, so wird ihr Anker
42 angezogen, und die beiden Flügelräder 6 und _7-werden an ihren -Bremsscheiben
13 und 15 durch die Bremsbacken 43 und 44 abgebremst. Die Störklappenwirkung tritt
dabei an der unteren und oberen Fläche des Flugkörperflügels 1 ein.
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Außer den dargestellten Bremseinrichtungen können auch andere bekannte
Bremseinrichtungen verwendet werden, beispielsweise Wirbelstrombremsen mit einem
ein- und ausschaltbaren Bremsmagneten oder einem Bremsmagneten, dessen Erregerstrom
stetig oder stufenweise regelbar ist.
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In der F i g. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung
dargestellt, bei dem paarweise an einer Flugkörperfläche 51 angebrachte zweiflügelige
Flügelräder 52 und 53 verwendet sind. Parallel zur Flügelhinterkante 54 und senkrecht
zur Anströmrichtung D gerichtet weist der Flugkörperflügel eine Ausnehmung 55 auf,
in die Scheiben 56 und 57 eingeführt sind; die an Rippen 58 und 59 des Flugkörperflügels
51 mit Schrauben 60 befestigt sind. Die Flügelräder 52 und 53 weisen Achsstummel
61 und 62 auf, mit denen sie in der Zeichnung nicht sichtbaren Bohrungen der Scheiben
56 und 57 gelagert sind. Mittels Zahnrädern, die an den Enden der Flügelräder befestigt
sind, sind die Flügelräder 52 und 53 miteinander getrieblich verbunden. Die Flügelräder
52 und 53 sind mittels eines Relais 65 wechselweise derart arretierbar, daß ein
Flügelrad 52 in den Luftstrom D ragt, während das -andere Flügelrad 53 parallel
zum Luftstrom D ausgerichtet ist.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung wird an Hand des Schnittes III-IH
der F i g: 3 erläutert, wobei die auch in der F i g. 2 ersichtlichen Teile mit gleichen
Bezugszeichen versehen sind. In der Ausnehmung 55 des Flugkörperflügels 51. sind
die Flügelräder 52 und 53 zwischen den Scheiben 56 und 57 gelagert, von denen nur
die Scheibe 56 dargestellt ist. An den Flügelrädern 52 und 53 sind die Zahnräder
63 und 64 befestigt, die miteinander im Eingriff sind. In der F i g. 3 steht das
Flügelrad 52 im Luftstrom D und wirkt als Störklappe, während das Flügelrad 53 vom
Luftstrom überstrichen ist. Es wird in dieser Stellung gegen die vom Luftstrom herrührende
Kraft durch die getriebliche Verbindung mit dem Flügelrad 53 gehalten, an dem ein
Sperrglied 66 angreift. Das Sperrglied 66 ist mittels einer Schraube 67 gehalten;
die in einer Gewindebohrung 69 des Relais 65 sitzt. Mittels einer zwischen dem Schraubenkopf
70 und dem Sperrglied 66 angeordneten gekrümmten Blattfeder 68 -stellt sich das
Sperrglied 66 senkrecht zur Schraube 67 ein, wenn das Relais stromlos ist und ist
dabei außer Eingriff mit den Flügelrädern 52 und 53, die dann frei rotieren können.
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Das Relais 65 weist einen Eisenkern 71 auf, in dem sich auf einem
Winkelkörper 72 eine Spule 73 mit den Anschlußdrähten 74 und 75 befindet. -Im
Spulenkörper
72 und im Eisenkern 71 ist ein Weicheisenanker 76 längsverschiebbar gelagert. In
der Darstellung ist die Spule 73 in stromlosem Zustand. Der Weicheisenkörper 76
ist also in Ruhestellung. Analog ist die untere Hälfte des Relais 65 aufgebaut und
weist einen Winkelkörper 82, eine Spule 83 mit den Anschlußdrähten 84 und. 85 und
einen Weicheisenanker 86 auf. Die Spule 83 ist stromdurchflossen und der Weicheisenanker
86 angezogen. Die Weicheisenanker 76 und 86 weisen zylindrische Ansätze 77 und 87
auf, die durch Bohrungen 78 und 88 des Eisenkerns 71 geführt sind und je
nach Schaltzustand des Relais mehr oder weniger aus diesem herausragen und dabei
das Sperrglied 66 betätigen. Der Verschiebeweg der Weicheisenanker 76 und 86 ist
mit Schrauben 79 und 89 einstellbar, die mit Kontermuttern 80 und 90 versehen sind
und in eine Kunststoffscheibe 91 eingeschraubt sind. Die Kunststoffscheibe 91 ist
am Eisenkörper 71 des Relais 65 mit Schrauben 92 befestigt. Die Steuerung des Flugkörpers
erfolgt durch wechselweises Einschalten der Spulen 73 und 83, wodurch das Sperrglied
66 wechselweise mit dem Flügelrad 52 oder dem Flügelrad 53 in Eingriff kommt. Zum
Umschalten des Sperrgliedes wird dabei die Zugkraft des Relais ausgenutzt, im :dargestellten
Falle die Kraft, mit der der Weicheisenanker 76 in die Spule 73 gezogen wird, sowie
die durch den angezogenen Weicheisenanker 87 vorgespannte Blattfeder 68.
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In einer anderen Ausführungsform nach F i g. 4 wird die Haltekraft
eines Relais 100 ausgenutzt. Mit Ausnahme dieses Relais 100 sind die Einrichtungen
am Flugkörperflügel unverändert und tragen deshalb die gleichen Bezugszeichen wie
in den F i g. 2 und 3. Das Relais 100 besteht aus einem E-förmigen Eisenkern 101,
dessen mittlerer Schenkel 104 einen Spulenkörper 102 mit einer Wicklung 103 trägt.
Die Wicklung 103 hat Anschlußdrähte 113 und 114, die zu einer nicht dargestellten
Stromquelle, deren Stromrichtung über einen ebenfalls nicht dargestellten Kommandogeber
umschaltbar ist. Der mittlere Schenkel 104 des Eisenkerns 101 ist zu einer Schneide
105 verjüngt. Diese Schneide greift in eine Rille 106 eines Ankers 107 ein, der
als Dauermagnet mit den Polen N-S ausgebildet ist. Am mittleren Schenkel 104 des
Eisenkerns 101 ist ferner eine Lasche 108 befestigt, die mit einem Stift 109 zur
Sicherung des Ankers 107 versehen ist. Das Relais 100 ist im Flugkörperflügel 51
mittels der Schrauben 110 befestigt. Der Anker 106 des Relais ist mit Staublechen
111 und 112 versehen, die aus den Flächen des Flugkörperflügels 51 herausragen.
Eines der Staubleche im dargestellten Zustand das Staublech 111, liegt dabei im
Windschatten eines Flügelrades 52, während auf das andere Staublech 112 die Luftströmung
mit unveränderter Kraft drückt. Der Anker 107 des Relais 100 wird dabei durch die
Wicklung 103 des Relais 100 in seiner Stellung gehalten, in der er das Flügelrad
53 in der gezeichneten Stellung festhält. Wird nun in der Spule 103 die Stromrichtung
umgekehrt, dann ändern die Schenkel des Eisenkerns 101 ihre Polarität, und
der Anker 107 kippt um die Schneide 106. Dieses Umkippen wird durch die auf
das Staublech 112 drückende Kraft der anströmenden Luft beschleunigt. Bei geringfügiger,
rein handwerklicher Änderung lassen sich die beschriebenen Anordnungen auch an Hinterkanten
des Flugkörperflügels anbringen, der eine sich hinter dem Flügel erstreckende Windschattenzone
aufweist.