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Rollstabilisierungseinrichtung für ferngelenkte Flugkörper Die Erfindung
bezieht sich auf eine Rollstabilisierungseinrichtung für ferngelenkte Flugkörper,
die mit einem elektrischen Wechselstromsignal arbeitet, dessen mittlerer Nulldurchgang
einstellbar ist und mit dem paarweise angeordnete Lenkorgane zwischen zwei Endlagen
gesteuert werden. Die Lenkorgane können z. B. sogenannte Störklappen sein, die in
den Flügeln des Flugkörpers sitzen. Diese Störklappen sind rechtwinklig zu den Flügeln
angeordnet und können sich zwischen zwei Endlagen in ihrer Ebene hin- und herbewegen.
In diese Endlagen werden sie von einer Einrichtung geführt, die von dem Vollwellensignal
mit gesteuert wird. Die Länge der beiden Halbwellen innerhalb der Vollwelle bestimmt
die Verweilzeit der Spoiler in den Endlagen. Die Vollwellensignale können dem Luftfahrzeug
entweder drahtlos von einer Sendestation oder über Draht zugeführt werden.
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Es ist bekannt, derartige Lenkorgane gleichzeitig zur Rollstabilisierung
zu verwenden, indem dem Vollwellensignal, das die Hin- und Herbewegung der Lenkorgane
steuert, ein von der Rollrichtung des Flugkörpers beeinftußtes Signal derart überlagert
wird, daß die Lenkorgane von einer mittleren Ruhestellung aus nur in demjenigen
Sinn ausschlagen, daß die eingetretene Rollbewegung rückgängig gemacht wird. Der
Flugkörper kann bei dieser Stabilisierungsanordnung nicht zur Ruhe kommen, sondern
erleidet ständig wechselnde Drehschwingungen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rollstabilisierungseinrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der zwar auch die Lenkorgane zur Rollstabilisierung
herangezogen werden, bei der aber der Flugkörper in eine Ruhelage zurückkehrt.
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Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß sowohl den Lenkorganen
als auch der Stabilisierungseinrichtung das Wechselstromsignal zugeführt wird, und
die Stabilisierungseinrichtung einen Signalgeber enthält, der über einen Meßwertwandler
eine vom Rollwinkel abhängige Spannung liefert, die den mittleren Nulldurchgang
des Wechselstromsignals verschiebt, wodurch ein Zusatzsignal entsteht, das in einer
jedem Lenkorgan vorgeschalteten Additionseinrichtung zum Wechselstromsignal addiert
wird. Die Rollstabilisierungskomponente im Ausschlag der Lenkorgane ist somit von
der Größe der Winkelabweichung des Flugkörpers von der angestrebten Mittellage abhängig,
und das Stabilisierungsmoment ist klein bei kleiner Rollbewegung und groß bei großer
Rollbewegung.
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Normalerweise genügt es, das zugeführte Stabilisierungssignal nur
auf das Seiten- oder das Höhenlenkorgan wirken zu lassen; aber es ist selbstverständlich
möglich, es sowohl dem Höhenlenkorgan als auch dem Seitenlenkorgan zuzuführen.
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Man kann das Zusatzsignal zwar in Phase mit dem Lenksignal legen,
es ist jedoch vorteilhaft, die Phase des Zusatzsignals im Verhältnis zum Steuersignal
zu verschieben, z. B. um eine halbe Periode.
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In Fällen, wo das Zusatzsignal im Verhältnis zur Vollwelle des Lenksignals
nicht phasenverschoben ist, ist es zweckmäßig, beispielsweise den ersten Teil einer
Signalperiode zur Rollstabilisierung zu verwenden. Das bedeutet, daß der Mittelumschlag
des Zusatzsignals innerhalb dieses ersten Teiles liegen soll, während die andere
Hälfte der Periode für Lenkinformationen ausgenutzt wird. Daraus folgt, daß der
Mittelumschlag des Lenksignals innerhalb dieses Teiles der Periode liegen muß.
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Für den Fall, daß man mit einem um eine halbe Periode phasenverschobenen
Zusatzsignal arbeitet, liegen diese Begrenzungen jedoch nicht vor.
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Vorteilhaft erzeugt der Signalgeber zwei Signale, die beide vom Rollwinkel
abhängig sind. Dabei kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der Signalgeber
auch das spiegelbildlich phasenverschobene Signal erzeugen.
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Bei einem phasenverschobenen Zusatzsignal können bei späterer Addition
mit den Lenksignalen Verzerrungen entstehen. Um diese zu vermeiden, können Begrenzungsmittel
verwendet werden, so daß dem Zusatzsignal oder dem Lenksignal Vorrang gegeben wird
oder so, daß beide Signale bei einer Addition gleichberechtigt sind.
Die
vorliegende Erfindung wird im folgenden näher im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiel beschrieben, wobei F i g. 1 ein Schaltbild für
eine Lenk- und Stabilisierungseinrichtung für einen Flugkörper zeigt und F i g.
2 zwölf Diagramme zeigt, die die Form der Signale in verschiedenen Punkten des genannten
Schaltbildes veranschaulichen.
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Ein Sender 1 (F i g. 1) erzeugt ein Signal Ei von der Form
gemäß Kurve A (F i g. 2). Das Signal ist ein Wechselstromsignal mit der Wellenlänge
T. Der mittlere Nulldurchgang einer Vollwelle des Signals ist einstellbar. An den
Sender sind zwei Leitungen 2 und 3 angeschlossen. Das Signal Ei kann so aufgeteilt
werden, daß zwischen der Leitung 2 und Erde ein Potential E" und zwischen Leitung
3 und Erde ein Potential E, ist. Die Form des Signals E" geht aus der Kurve B in
F i g. 2 hervor und die Form des Signals E, aus der Kurve C in F i g. 2. Der Sender
1 kann beispielsweise eine Bodenstation sein, die durch die Leitungen 2 und 3 stromführend
mit einem Flugkörper 1A verbunden ist.
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Das Signal E" in der Leitung 2 wird über einen Widerstand 4 und eine
Leitung 5 zu einem Multivibrator 6 geleitet, von wo aus das Signal über eine Leitung
7 einer Spule 8 zugeführt wird, die, wenn sie Strom führt, einen Anker
9 anregt, der an eine Störklappe 10 angeschlossen ist. Die Störklappe ist
in den Teil 11 drehbar gelagert. Auf die Störklappe 10 wirkt eine
Feder 12 so ein, daß sie eine Lage einnimmt, die der gestrichelten Linie entspricht,
wenn die Spule 8 nicht stromführend ist.
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Das Signal E"wird auf dieselbe Weise zu einem anderen Multivibrator
15 über einen Widerstand 13 und eine Leitung 14 geleitet. Vom Multivibrator 15 wird
das Signal über eine Leitung 16 zu einer Spule 17 geführt, die einen Anker 18 anregt,
wenn sie stromführend ist. Der Anker 18 ist mit einer Störklappe 19 verbunden, die
in dem Teil 20 beweglich gelagert ist. Auf die Störklappe wirkt eine Feder 21 ein.
In F i g. 1 ist die Spule 17 stromführend. Ist die Spule nicht stromführend, nimmt
die Störklappe eine Lage ein, die der gestrichelten Linie entspricht.
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Das Signal E, wird außerdem über eine Leitung 22 zu einem Differenzierglied
23 geführt, welches das Signal so beeinflußt, daß es die Form erhält, die in der
Kurve D in F i g. 2 anschaulicht gemacht ist. Das veränderte Signal wird Eb genannt.
Vom Differenzierglied 23 wird das Signal Eb zu einem Gleichrichter
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geführt. Das Signal bekommt dabei das Aussehen, wie in Kurve E in F i g.
2 zu sehen ist. Das neue Signal wird E, genannt. Das Signal E, wird über die Leitung
26 zu einem Multivibrator 27 geführt. In diesem Multivibrator wird
das Signal E, um eine halbe Periode verschoben. Das Aussehen des neuen Signals geht
aus der Kurve F in F i g. 2 hervor, und das neue Signal hat die Bezeichnung Ed erhalten.
Das Signal Et wird über eine Leitung 28 zu einem Impulsformer 30 geführt,
der einen Sägezahngenerator enthält, der mit einem Multivibrator in Reihe geschaltet
ist. Das Signal wird außerdem über eine Leitung 29 zu einem anderen Impulsformer
31 derselben Art wie der Impulsformer 30 geführt.
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Ein Drehpotentiometer 32 ist an einem Kreisel im Flugkörper 1 A angeschlossen.
Die Endkontakte des Drehpotentiometers sind über die Leitungen 36 und 37 einerseits
an eine Stabilisierungseinrichtung 35 und andererseits an eine Gleichstromquelle
angeschlossen. An die Stabilisierungseinrichtung ist ferner über eine Leitung 34
der Potentiometerabgriff 33 angeschlossen. Wenn bei dem Flugkörper keine Rollwinkelabweichung
vorhanden ist, nimmt der Abgriffkontakt 33 seine Ruhestellung in der Mittenlage
des Potentiometers ein. Bei einer Rollwinkelabweichung wird davon ausgegangen, daß
die Stabilisierungseinrichtung 35 eine Spannung +E, über die Leitung 39 zum Impulsformer
30 abgibt und eine Spannung -E, über die Leitung 38 zum Impulsformer 31. Im Impulsformer
30 regt das Signal E,1 den Sägezahngenerator zur Erzeugung einer Schwingung entsprechend
der Kurve G in F i g. 2 an. Das Sägezahnsignal wird Ef benannt. Der Impulsformer
30 ist außerdem so beschaffen, daß erst, wenn das Signal Ef auf einem gewissen Wert
ansteigt, der E, entspricht, ein Pulssignal Eh entsteht, wie aus der Kurve
H in F i g. 2 hervorgeht. Dieses Signal kann mittels Anschluß 40
entnommen
werden. Weiterhin kann dadurch, daß ein Multivibrator verwendet wird, ein Spiegelsignal
des genannten Signals beim Anschluß 41 erhalten werden. Dieses Signal wird Eh, benannt.
Sein Charakter geht aus der Kurve I in F i g. 2 hervor. Eine feste Grundspannung,
zu der das Signal E, addiert werden kann, ist vorteilhaft. Das Pulssignal wird erst
ausgelöst, wenn die Spannung der Summe von Grundspannung und Spannung des Signals
E, gleich ist. Auf diese Weise wird ein fester Ausgangspunkt für das Signal
Eh erhalten. Auch der Impulsformer 31 hat eine festgelegte Grundspannung,
zu der man das Signal -E, hinzuaddiert. Im Sägezahngenerator der Einheit 31 wird
ein Signal Eg gebildet, das der Kurve J in F i g. 2 entspricht. Die Signale, welche
der Impulsformer 31 liefert, können von den Anschlüssen 42 und 43 entnommen werden.
Der Form der Signale geht aus den Kurven K und L in F i g. 2 hervor, wo sie
Ei und Et, benannt sind.
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Die beiden Impulsfomer 30 und 31 liefern also Zusatzsignale,
die von den Winkelabweichungen des Luftfahrzeuges um die eigene Längsachse abhängig
sind. Es würde an sich genügen, ein Signal von jedem Impulsformer zu nehmen und
sie den Spulen 8 bzw. 17 zuzuführen, aber mathematische Berechnungen haben gezeigt,
daß, wenn die Rollsignale die Lenksignale überwiegen sollten, man drei Signale addieren
muß, um den richtigen Wert des Signals zu erhalten, der den Spulen 8 und 17 zugeführt
werden muß, nämlich für die Spule 8 die Signale E",, Eh, und Ei
sowie für
die Spule 17 die Signale E",, Eh, und E;. Somit wird das Signal Eh, vom Anschluß
41 über die Leitung 44 zu einem Widerstand 45 und außerdem zu einem Widerstand 46
geführt. Das Signal Ei wird vom Anschluß 42 über die Leitung 47 zu den Widerständen
48 und 49 geführt. Die Leitung 5 enthält also die Summe der Signale E",, Eh, und
Et, und die Leitung 14 wird die Summe der Signale E., Eh, und Ei enthalten. Sowohl
der Multivibrator 6 als auch der Multivibrator 15 sind so beschaffen, daß sie nur
ein Signal durchlassen, welches mindestens aus der Summe zweier Teilsignale besteht,
d. h., es muß gleichzeitig ein Signal von wenigstens zwei der Widerstände
4, 45 und 48 bzw. 13, 46 und 49 eingehen.
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Es dürfte darüber Klarheit bestehen, daß die Signale E" und Ea, auch
auf andere Weise mit den Signalen der Impulsformer 30 und 31 kombiniert werden können,
wenn man das Lenksignal stärker als die rollstabilisierenden Signale oder aber beide
gleich stark hervorheben will. Wie die Kombinationen
gewählt werden
sollen, dürfte im Hinblick auf die mathematischen Gesetze ein naheliegender Schritt
für Fachleute sein.
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Es wurde oben gesagt, daß man davon absehen kann, das Signal E, phasenzuverschieben.
Das bedeutet, daß man dann in F i g. 1 den Multivibrator 27 entfernen und außerdem
den Sender 1 mit einer Lenkanordnung versehen kann, so daß ein möglicher Mittelumschlag
im Lenksignal nur innerhalb eines bestimmten Periodenteiles geschehen kann. Dasselbe
gilt für die Impulsformer 30 und 31, wo der Mittelumschlag auch innerhalb des zweiten
übriggebliebenen Periodenteiles geschehen muß. Weiterhin können bei dieser Alternative
auf Grund üblicher mathematischer Berechnungen die Widerstände 46 und 48 weggelassen
werden. Somit wird der Spule 8 die Summe der Signale E" und Eh, und der Spule
17 die Summe der Signale Ea, und El zugeführt. Im übrigen funktioniert die so modifizierte
Anlage auf die gleiche Art.