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Lagesteuerung für Raketensonden. Die Erfindung bezieht sich auf Raketensonden
und im speziellen auf Steuerungssysteme für den Flugzustand von Raketensonden während
der ballistischen Flugphase.
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Die drall-stabilisierten Raketen haben sich in den letzten Jahren
als relativ einfache und zuverlässige Forschungsflugkörper für den Transport von
verschiedensten Meßinstrumenten auf Höhen wesentlich oberhalb der Lufthülle der
Erde erwiesen. Diese Träger erlauben es dem Forscher, astronomische und spektrographische
Beobachtungen im sichtbaren, ultravioletten und infraroten Gebiet zu machen und
Leuchterscheinungen der Lufthülle, den
Horizont und die Ausbreitung
von Radiofrequenzen ohne Beeinträchtigung durch die Erdatmosphäre zu beobachten.
Derartige Beobachtungen werden normalerweise im Anschluß an den Start und die Antriebsphase
während der ballistischen und der freien Phase des Fluges vor Wiedereintritt in
die Erdatmosphäre gemacht. Während der Untersuchungen ist es normalerweise nötig,
daß die Meßgeräte in einer bestimmten Trägheitsrichtung (Lage) während der Beobachtungszeit
stabil/gehalten werden.
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Typisch für solche Forschungsflugkörper ist die Verwendung einer Drallstabilisierung
während der Antriebsphase des Fluges mittels derer die üblichen schweren und komplizierten
Leit- und Steuersysteme strategischer. Raketen vermieden werden, Wegen der Dreh-
und Neigungsbewegungen während des freien Fluges bietet der Flugkörper keine geeignete
Plattform für Untersuchungen ohne irgendeine Flugkörperstabilisierung.
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Es ist deshalb ein Ziel-dies-er Erfindung ein einfaches und wirksames
lagesteuerungssystem für ballistische Flugkörper zu schaffen.
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Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es ein leichtes, möglichst
kleines Iagekontrollsystem.zu schaffen,
das trotzdem in der Lage
ist, den Flugkörper nacheinander in eine Anzahl, beispielsweise 5, von einander
verschiedene Lagen mit hoher Genauigkeit über eine begrenzte Zeitspanne des ballistischen
Fluges vor seinem Wiedereintritt in die Erdatmosphäre zu bringen.
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Die Lagesteuerung dieser Erfindung umfaßt im wesentlichen einen Flugkörper,
der zum Flug durch die Erdatmosphäre nach dem Start angetrieben wird, und ein Kreiselkompaßsystem,
das nach Brennschluß des Antriebssystems in Betrieb gesetzt wird. Den Kern der Steuerung
bilden zwei am Rumpf befestigte, freie Kreiselkompasse, einer für die Roll- und
Nick- und einer für die Gierbewegungen, die sich an die Startneigung "erinnern"
und, gesteuert von einem Programmspeicher, eine Bezugslage für jede Körperachse
liefern. Abweichungen von dieser Bezugslage werden ermittelt und eine Ein-Aus-Steuerung
eines Kaltgas-Magnetventils ausgelöst, um Abweichungen auf einem kleinen Wert zu
halten. Die Roll-Ausschläge vom Roll- und Nick-Kreiselkompaß steuern zwei Düsenpaare
in Reaktion auf die Holl-Lage, wobei entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn
Steuermomente um die Längsachse des Flugkörpers erzeugt werden. Die Nick-Ausschläge
des Roll- und Nick-Kompasses und die Gier-
Ausschläge des Gierkompasseswirken
beide auf entsprechen de Steuerdüsenpaare für die Nick- und Gierungslage, die im
Heckteil des Flugkörpers so angeordnet sind, daß sie entweder im Uhrzeigersinn oder
im Gegenuhrzeigersinn Steuermomente um die Quer- oder die Hochachse ausüben Geschwindigkeitskreisel
dienen zur Bestimmung der Winkel- -geschwindigkeiten um die Längs-, Quer- und Hochachse;
deren Ausgangssignale bewirken eine entsprechende Dämpfung zur Stabilisierung. Der
Roll-Kreiselkompaß wird ferner für die Bestimmung ünd die Abbremsung des Flugkörperdralls
herangezogen.
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Ein Ziel der Erfindung besteht in der Kombination einer kreiselkompaßgesteuerten
lag esteuerung mit einem drall- und/oder aerodynamisch stabilisierten ballistischen
Flugkörper, die nach dem Ausbrennen des Flugkörperantriebes einsetzt und darin den
Flugkörper in eine Anzahl vorbestimmter Lagen nacheinander wendet.
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Ein weiterer Zweck dieser Erfihdung bezieht sich auf die Kombination
eines von einem Zeitgeber gesteuerten Programmspeichers mit einem Positions- und
Geschwindigkeitskreisel, um vom Prositionskompaß her Korrektursignale auf die Steuerdüsen
zu geben und dadurch die Lagekorrektur des Flugkörpers zu bewirken.
Schließlich
liegt ein Ziel dieser Erfindung darin, Magnetventile mit der Treibgasdruckkammer
des Flugkörpers zusammenzuschalten, um Momente zur Lagekorrektur für den Flugkörper
zu erzeugen.
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Diese und andere Ziele der Erfindung-werden durch die folgende detaillierte
Beschreibung und die Bezugnahme auf die Zeichnungen deutlicher.
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Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht der Raketensonde nach dem
Start und nach Brennschluß des Antriebes beim Eintritt in den freien Flug.
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Fig. 2 zeight eine perspektivische Ansicht, teilweise gebrochen, der
Steuersinrichtungsaniage des Flukorpers nach Fig. 1.
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Fig. 3 zeigt perspektivisch das Heck- und Leitflächenteil des Flugkörpers
nach Fig. 1, wobei Teile gebrochen sind, um die Nick- und Gieraüsenanordnung zu
zeigen.
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Fig. 4, zweiteilig, stellt ein vereinfachtes Blockschaltbild der Steuerung
nach Fig. 1 bis 3 dar.
Fig. 1 in Verbindung mit Fig. 2 und 3 zeigt
die zweite Stufe einer zweistufigen Raketensonde nach dem Start, nach der Abtrennung
von der ersten-Stufe und nach Brennschluß der zweiten Stufe etwa 50 km über der
Erde in der ballistischen Flugphase.
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Die Raketensonde oder der Flugkörper, generell mit 10 bezeichnet,
umfaßt den Rumpfteil 11, der die Treibmitteltanks enthält, den Heckteil 12, der
die Stabilisierungsflossen 13 trägt und die Raketendüseneinrichtung 14 enthält,
die in Fig. 3. genauer zu erkennen ist, und einen Nasenkonus 15, der die Instrumentation
des Flugkörpers, die Nutzlast, enthält. Die Raketd 10 ist während der Antriebsphase
des Fluges mit Hilfe der Leitflächen 13 stabilisiert, die stets schräg angestellt
sind, um eine Drehbewegung zu erzeugen, die auch nach dem Brennschluß des Hilfsraketenantriebs
und nachdem der Flugkörper die Lufthülle verlassen hat andauert. Fenner enthält
der Flugkörper 10 zwischen den Rumpfteilen 11 sowie dem l Nasenkonus- und Nutzlastteil
15 eine Lagesteuerung 20, die nach außen hin lediglich als Verlängerung des Rumpfteils
11 erkenntlich ist. Das Lagekontrollteil 20 hat zwei Roll-Düsenpaare 21 und 22 (Fig.
4), die tangential zur Querschnittsebene auf der die Längs- oder Rollachse senkrecht
steht, ausgerichtet und in periphären Rezessen 23,
und 24
in der Außenwand des Flugkörpers angebracht sind. Die Düse 21a des Düsenpaares 21
liegt der zweiten Düse diametral gegenüber. Das Düsenpaar ist so ausgerichtet, daß
es eine Reaktionsmomentkomponente im Gegenuhrzeigersinn auf den Flugkörper ausübt.
Betrachtet man den Flugkörper von der Spitze her, so bewirkt das zweite Roll-Düsenpaar
22 (von dem die Düse 22a in Fig. 1 und 3 dargestellt ist), das auf gleicher Höhe
wie das Düsenpaar 21 jedoch mit dem Rücken zu ihm angeordnet ist, ein Reaktionsmoment
im Uhrzeigersinn um die Längsachse beim Gasauslaß.
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R
Die räumliche Anordnung der Lagesteuerung ist aus den Fig.
2 und 5 zu ersehen. Der zylindrische Rumpfteil 20, Fig. 2, enthält den Programmspeicher,
die Ließ- und die elektrischen Steuereinrichtungen des Systems, sowie die Roll-Düsen
21 und 22. Der ubrige Teil der Lagesteuerung besteht aus den Nick- und Gier-Magnetventilen
und den Düsen im Heckteil des Flugkörpers, s. Fig. 5. Die Düsen 30a und 50b aes
Nick-Düsenpaares, von denen man in Fig. 1 nur die Düse 30a erkennt, sind einander
diametral gegenüberliegend und orthogonal zur Querachse angeordnet.
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bin entsprechendes Gier--Uüsenpaar mit den Düsen 51a und 3'ib ist
im Heckteil des Flugkeurpers einander gegenüber
angebracht und
so ausgerichtet, daß das Gas orthogonal zur Hochachse des Flugkörpers ausströmt.
Beide Teile der Lagesteuerung sind. obwohl sie räumlich durch das Zwischenrumpfstück
11 voneinander getrennt sind, elektrisch über das Kabel 37, Fig. 3, durch das Rohr
32 miteinander verbunden. Alle Nick-, Gier- und Roll-Düsen sind durch geeignete
Rohrleitungen 33 mit dem Gasänschluß der Treibgasdruckkammern34 verbunden, die im
Rumpfteil 11, s. Fig. 3, untergebracht. sind.
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Die Bezugs- und die elektrischen Steuerelemente des Systems sind in
Bild 20, Fig. 2, in ihrer gegenseitigen Lage abgebildet. Sie umfassen zwei freie
Kreiselkompasse 35 und 36, die an einem Spant - in der Zeichnung nicht gezeigt -
befestigt sind und sich senkrecht zur Längs- oder Rollachse des Flugkörpers erstrecken.
Die Kreiselkompasse 35 und 36 sind zwar an ihrem Gehäuse befestigt, jedöch sind
im Inneren (während des Fluges) die Kardanringe frei beweglich, was in Verbindung
mit Fig. 4 noch näher erläutert wird. Im Rumpfteil 20 ist zusammen mit den freien
Kreiselkompassen 35 und 36 ein Programmspeicher 40, der nacheinander Drehmomentsignale
an die Kreiselkompasse 35 und 36 abgibt, ein Kontrollkasten. 41, Geschwindigkeitskreisel,
eine
Stromversorgung und andere elektrische Teile des Systems untergebracht.
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Einzelheiten dieses Systems und die Wechselwirkung dessen Komponenten
lassen sich am besten unter Bezug auf Fig. 4 im Zusammenhang mit der Beschreibung
eines typischen Betriebsfluges der Raketensonde dieser Erfindung erläutern. Eine
Raketensonde wird in einer Startrampe nach Einbau der Nutzlast in dem Nasenkonus
aufgerichtet. Die Lagesteuerung im Abschnitt 20 wird für jede spezielle auszuführende
Untersuchung programmiert.
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Eine Art der Zieleinstellung, das Abtastverfahren, wird dadurch erreicht,
daß die Lagesteuerung eine kontrollierte Neigung des ganzen Flugkörpers um die Längsachse
einstellt. Dieses wird während des Fluges durch die Lagesteuerung erreicht, indem
der Flugkörper in diejenige gewünschte geneigte Lage gebracht wird, in die der Flugkörper
auch zum Start aufgerichtet wird, was hernach beschrieben wird. Der Flugkörper wird
auf die Hälfte der gewünschten Neigung eingestellt während gleichzeitig der Roll-Steuerkreis
in Betrieb gesetzt wird, sodaß die Kompaßkopplung zwischen der Nick- und Rollgeschwindigkeit
den gewünschten Neigungs-modus ergibt. Die Lagesteuerung kann danach abgeschaltet
werden,
der Flugkörper frei vorausfliegen. Meßgeräte, die im Nasenkonus mitgeführt werden,
können dann einen vergrößerten Bereich während der freien Flugphase und während
des Wiedereintretens beobachten.
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Ein zweiter und wichtigerer Programmtyp, und zwar der, auf den diese
Erfindung im besonderen abzielt, wurde zur Einstellung und Aufrechterhaltung räumlicher
Flugkörper-Orientierungen über eine ausreichend lange Zeit entworfen, um die vorgesehenen
Beobachtungen machen zu können. Diese Art der Flugsteuerung eines Flugkörpers ermöglicht
eine stabile Plattform für die Meßgeräte. Die Lagesteuerung ist dazu nötig, die
Drehbewegung des Flugkörpers aufzuheben, ihn in eine bestimmte Bezugslage zu bringen
und ihn dann nacheinander in eine Anzahl Lagen zu bringen, um eine Anzahl von Experimenten
während der freien Flugphase ausführen zu können.
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In einer für den Flug typischen Folge werden die Rotoren 35a und 36a,
Fig. 4, des Roll- und Nickkompasses 35 und des -Kompasses 36 für die Gierneigung
und das zu starke Rollen auf.Betriebsdrehzahl gebracht und dann in der Nullage bis
zum Start, bei dem sie freigegeben
werden, arrettiert. Die Steuerung
und die Schaltung zur Arrettierung der Kompasse vor dem Flug sind in der Zeichnung
weggelassen, weil sie während des normalen Betriebes der Lagesteuerung nicht arbeiten
und darüberhinaus konventioneller und bekannter Art sind. Die Achse des äußeren
Kardanrings 35b des Roll-und Niekkompasses 35 und des äußeren Kardanrings 36b des
Kompasses 36 für die Gierneigung und das zu starke Rollen (redundant roll) sind
ständig in Richtung der Längsachse des Flugkörpers ausgerichtet. Beide äußeren Kardanringe
haben einen Drehmomenterzeuger 35c und 36f, von der ersterer über die Leitung 44
mit der usgangsspannung des Nickprogrammes und der zweite über die Leitung 45 mit
der Ausgangsspannung des Gierprogrammes des Programmspeichers 40 reagieren, um Präzessions-.momente
in die entsprechenden Kreiselkompasse 35 und 36 einzuleiten.
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Der äußere Kardanring 35b des Kreiselkompasses 35 ist frei während
der äußere Kardanring 36b des Kompasses 36 für die (äerneigung und das zu starke
Rollen mit dem Flugkörper über einen Rückkopplungskreis von der Synchronisiereinrichtung
(syncro) 36c zum Drehmomenterzeuger 36d, was noch beschrieben wird, verbunden ist.
Der
Programmspeicher 40 ist bis kurz vor dem Start außer Betrieb, bis in letzter Minute
3 Korrektureinstellungen in das Lagekontrollsystem von der Fernsteuerung der Startrampe
uber das normale Verbindungskabel mit dem Flugkörper vorgenommen werden. Die Ferneinstellungen,
alles Potentiometerverstellungen zur Einstellung der Amplitude und der Phase der
Wechselspannungen, die darauf nacheinander vom Programmspeicher auf die Drehmomenterzeuger
der Kreiselkompasse gegeben werden, sind Abgleicheinstellungen für die Startraumpenneigung
unmittelbar vor dem Start, die vorbestimmte Kompaßdrift während der Antriebsphase
des Fluges und ferner Korrektureinstellungen aufgrund einer nichtplanmäßigen Startverzögerung,
die naturgemäß eine leichte Änderung der vorherbestimmten Riehtung der zu beobachtenden
Himmelskörper zur Folge hat.
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Nachdem die Korrektureinstellungen der Lagesteuerung in letzter Minute
vorgenommen und die Kreiselkompasse 35 und 36 entarrettiert worden sind, wird der
Flugkörper gestartet. Die Antriebsphase des Fluges liegt beim Aerobee 150A Flugkörper
der Space General -Corp. , El konte, Calif. , in der Größenordnung von. 52 Sekunden,
während der der Flugkörper eine Höhe von
etwa 43 km erreicht und
sich mit-einer Geschwindigkeit von etwa 2,1 km/sec und einer Nenndrehzahl von 2
Umdr./min bewegt. Nach dem Abbrennen des Antriebssystems wirkt die dann auftretende
Flugkörperverzögerung auf einen Schalter 46, wodurch die Lagesteuerung den Strom
für den Programmspeicher 40 einschaltet. Der in der Zeichnung dargestellte Programmspeicher
hat eine
| Reihe gleichlaufender Drehschalter 40a L Mehrebenendreh- |
| schalter (wafer switch),% mit je einer Schaltnocke, |
die nacheinander den Kontakt mit einer Anzahl Statorstellungen, z.B. 24, der einander
folgenden Programmschritte herstellen und gleichmäßig von einem Fortschaltmotor
51 gedreht werden. In der Antriebsphase des Fluges befinden sich die Rotoren 40a
des Programmspeichers in der Stellung 1, in der die Lagesteuerung außer Betrieb
ist. Nach Anlegen der Spannung an die Steuerungseinrichtung schaltet der Motor 51
in die Stellung 2 weiter und startet hierdurch den Zeitgebermotor 50. Nachdem der
Zeitgebermotor 50 den Motor 51 in Stellung 3 gebracht hat, beginnt die Abbremsung
der Drehbewegung des Flugkörpers; der ivjotor 50 ist dabei gestoppt. Die Drehzahl
wird vom Rollgeschwindigkeitskreisel 63 gemessen und das Ausgangssignal hiervon
über die elektrische
Leitung 52, den Verstärker 53, den Demodulator
54 auf das Uhrzeigersinn-Relais 55 geleitet, welches danach über Leitung 56 das
Drallabbremsmagnetventil 60 und das Uhrzeigersinn-Magnetventil 57 einschaltet. (Die
verkürzte Schreibeweise Uhrzeigersinn- bzw. Gegenuhrzeigersinn-Relais, Magnetventil
bzw. Düse soll besagen, daß diese Teile zur Erzeugung von Korrekturkrfäften dienen,
die im Uhrzeigersinn bzw. im Gegenuhrzeigersinn auf den Flugkörper wirken.) Schalter
49, der, vom Programmspeicher 40 gesteuert in der Stellung "Ausgang Kreiselkompaß
35" steht, ist offen, so daß nur die Drehzahlinformation auf den Verstärker 53 gelangt.
Das Magnetventil 60 zur Abbremsung der Drehbewegung ist größer als das Uhrzeigersinn-Magnetventil
57, das für normale Wendemanöver benützt wird, um die Drehbewegung des Flugkörpers
schnell unterdrücken zu können; es ist mit dem Gasanschluß des Tanks 34 verbunden,
s. Fig. 3, und läßt durch die Leitung 61 und die Verzweigung 62 Gas aus dem Uhrzeiger-Rolldüsenpaar
21 zur Abbremsung der Drehbewegung des Flugkörpers ausströmen. Normalerweise erfolgt
die Drallabbremsung aus der Nenndrehzahl 2 Umdr./min in angenähert 8 Sekunden. Nach
Absinken der Rolldrehzahl auf einen niedrigen Wert, liefert der Rolldrehzahlkreisel
63 kein Signal-,mehr an den. Verstärker 53
und den Demodulator
54 und bewirkt dadurch den Abfall des Uhrzeigersinn-Relais' und das Schließen des
Drallabbremamagrnetventils 60; der Fortschaltmotor 51 schaltet in Stellung 4. In
dieser Programmstufe richtet sich der Flugkörper in den unkompensierten Kreiselkompaßkurs
auf. Das Ende des Aufrichtens des Flugkörpers wird dadurch gemessen, daß alle Korrektursignale
der Positionskreiselkompasse auf Null oder unter eine vorbestimmte Grenze fallen.
Dieses wird mit Hilfe einer Rückkopplung von Signalhöhenanalysatorkreisen in die
Demodulatoren 54, 74 und 84 über ein Und-Tor 59 über Leitung 69 zum Programmspeicher
40 erreicht. Ein-Signal in Leitung 69, das anzeigt, daß alle Demodulatorsignale
unter einen vorgewählten Mindestwert abgesunken sind, bewirkt das Weiterschalten
in Position 5 des Fortaehaltmotors 51 und das Wiederanlaufen des Zeitgebermotors
50. Durch weiteres Fortschelten des Fortschaltmotors 51 in die Stellungen 6, 7 und
8 durch den Zeitgebermotor 50 legt der Programmspeicher Drehmomente für etwas geänderte
Stellungen an die Kompasse 35 und 36 an, um die Rampenneigung, die Erdrotation und
die Kreiseldrift während des Antriebes mit den eingestellten Fernjustierungen vor
dem Start abzugleichen:
Betrachtet man diese Korrekturen im einzelnen,
so ist bevor das Schrittschaltwerk 51 den Schaltrotor in die Stellung 6 bringt,
eine Rollkorrekturspannung über die Rollprogrammleitung 43 zum Drehmömenterzeuger
35d gelegt, um ein Drehmoment vorbestimmter Dauer und Größe zur Rollkorrektur gegen
die Bezugsachse des Kreiselkompassee zu erzeugen. Je nach der Richtung der Präzession
des äußeren Kardanringes 35b, die vom angelegten Rolldrehmoment und der daraus resultierenden
Polarität des demodulierten Signals am Demodulator 54 wird entweder das Uhrzeigersinn-Relais
55 oder das Gegenuhrzeigersinn-Relais 65 verstellt. Die Relais sind mit dem entsprechenden
Uhrzeigensinn-Magnetventil
57 und Gegenuhrzeigersinn-Magnetventil 67 verbunden. Beide Ventile 57 und 67 sind
mit dem Tank 34 und über die Zuführungsleitungen 58 und 68 mit den entsprechenden
Verzweigungen 62 und 70 verbunden, um die Uhrzeigersinn-Düsen 21 und die Gegenuhrzeigersinn-Düsen
22 zu speisen. Wenn das Rollabweichsignal, das sich aus der Summe der Ausgangssignäle
der Synchronisier einrichtung 35f und des Rolldrehzahlkreisels zusammensetzt, auf
den Wert Null fällt, wird das in Arbeitsstellung befindliche Magnetventil 57 oder
67 durch Abfall. des angezogenen Relais' 55 oder 65 geschlossen.
Nach
der Drallabbremsperiode bewirkt das Weiterschalten des Fortschaltmotors 51 in die
nächste Stellung 7 das Anlegen der Spannung zur Korrektur der Nickneigung über Leitung
44 an den Drehmomenterzeuger 35e, was eine entsprechende Präzession des inneren
Kardanrings 35e zur Folge hat, die gleichzeitig mit dem Signal der Nickabweichung
durch die Nicksynchronisierungseinrichtung 35g gemessen wird. Dieses Signal der
Nickabweichung betätigt zusammen mit dem Ausgang vom Nickgeschwindigkeitskreisel,
das die Leitung 72, den Verstärker 73 und den Demodulator 74 durchläuft, entweder
das Uhrzeigersinn-Relais 75 oder das Gegenuhrzeigersinn-Relais 76 und entsprechend
das Uhrzeigersinn-Magnetventil 77 und das Gegenuhrzeigersinn-Magnetventil 78. Den
Magnetventilen 77 und 78 gemeinsam wird vom Tank 34 Gas zugeführt. Sie leiten es
an die entsprechenden Düsen 30a und 30b, die in gleicher Höhe in einander entgegenliegende
Richtungen ausgerichtet sind, um den Flugkörper um die Querachse in die gewünschte
Richtung zu neigen. Ähnlich wie im Fall der Rollkorrektur signalisiert der Abfall
des Niekabweichungssignals in der Nicksynchronisierungseinrichtung 35g und im Nickgeschwindigkeitskreisel
das Schließen des in Arbeitsstellung befindlichen Magnetventils 77 oder 78 und die
Beendigung des Nickausgleichs auf dem vorgewählten Bezugswert.
Nach
Ablauf der Nickkorrekturphase und dem anschließenden Weiterschalten des Fortschaltmotors
51 zur nächsten Stellung 8 schaltet der Programmspeicher die Gier-Regelspannung
über Leitung 45 auf den Gierkreiselkompaß 36 und bewirkt ein Drehmoment im Drehmomenterzeuger
36f. Die resultierende Präzession des inneren Kardanringes wird von der Synchronisierungseinrichtung
36g gemessen und wird über Leitung 82, Verstärker 83 und den Demodulator 84 je nach
Polarität des Abweichungssignals zum Uhrzeigersinn-Gier-Relais-85 oder zum Gegenuhrzeigersinn-Gier-Relais
86 geleitet. Die Relais 85 und 86 steuern entsprechend die Ventile 87 und 88, die
dazu dienen, das Reaktionsgas den Gierdüsen 31a oder 31b zuzuführen.
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Während dieser Kompensationskorrekturen und während der nachfolgenden
programmierten Wende-Manöver ist der äußere Kardanring 36b des Kreiselkompasses
36 mit dem Flugkörper durch den Rückkopplungskreis von der Synchronisierungseinrichtung
36c über die Kontakte 39 des Programmspeichers (geschlossen während der Schalterstellungen
4-24 des Programmspeichers und zur Verdeutlichung einfach als ein Schalter 39 gezeichnet),
den Verstärker 93, den Demodulator 949 die beiden Relais 95 und 96 und die
Rückführungsleitung
97 verbunden. Dieser den Kreiselkompaßl umfassende Rückkopplungskreis hält den äußeren
Kardanring 36b mit dem Flugkörper in Verbindung und bewirkt, daß die Achse des inneren
Kardanringes des Kreiselkompassea 36 während des ganzen Wende-Manövers genau in
die Hochachse des Flugkörpers ausgerichtet ist.
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Die beschriebenen Schritte verbinden die aufeinander folgenden Operationen
zur abbremsung der Drehbewegung des drallstabilisierten Flugkörpers und zur Ausrichtung
des Flugkörpers gegen den vorgegebenen Bezugswert in Ro11-, Nick- und Giervorrichtung
in dieser angegebenen Reihenfolge.
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Die nächsten ßinstellungen für die nun folgenden astronomischen Beobachtungen
werden dann eingeleitet. Sie erfolgen in der gleichen Art und reise wie das Ausrichten
und die Korrektur der Bezugsorientierung. Zunächst wird der Flugkörper, nach einer
Verzögerungspause, Stellung 9, solange gerollt, bis in die Hochebene (Symmetrie-Ebene)
das erste Ziels z.B. ein Stern, fällt. Das erste VVende-Manöver dieser Art erfolgt
während des folgenden Schrittes 1ü des fortschaltmotors 51 entsprechend dem eingestellten
Programm. Der Flugkörper
wird dann in der nächsten Schalterstellung
11 in gleicher Weise auf sein Ziel ausgerichtet und danach ein Experiment oder eine
Beobachtung während des folgenden Schrittes 12 gemacht.
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Nach Beendigung der Beobachtungsperiode Nr. lt Stellung 12, rückt
der Fortschaltmotor in die Stellungen 13 und 14 durch Steuerung des Zeitgebermotors
50 und nimmt die Lagekorrektur für die zweite Beobachtung vor, die in Stellung 15
erfolgt. Jedes Wende-Manuver zur Neuausrichtung des Flugkörpers für die beabsichtigte
folgende Beobachtung wird durch den Programmspeicher in der Weise ausgeführt, daß
während einer vom Zeitgebermotor 50 bestimmten Zeit der Kardanring des entsprechenden
Kreiselkompasses durch ein Drehmoment, dessen Größe durch Strombegrenzungswiderstände
verstellt wird, ein Programmspeicher genau eingestellt-ist.
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Ein vollständiger Ablauf der Beobachtungsphase eines Fluges sowie
Zustund und Wirkung der Lagesteuerung sind tabellarisch nachfolgend zusammengestellt,
um das Verstehen der Arbeitsweise der rIteuerung zu erleichtern.
| Programmspeicher Zustand der Funktion |
| 40, Schalter- Lagesteuerung |
| Stellung |
| 1 Antriebsphase des inaktiv |
| Fluges, Kreisel- |
| kompasse arbeiten |
| 2 Ende der Antriebs- Zeitgebermotor |
| phase des Fluges, läuft an |
| Verzögerungsschal- |
| ter schaltet |
| 3 Rollkorrektur im Drallabbremsung, |
| Uhrzeigersinn Zeitgebermotor 50 |
| stoppt |
| 4 Messung der Aus- Ausrichten des Flug- |
| gänge der Demodu- körpers auf Kompaß- |
| latoren 54, 74 kurs. Zeitgebermotor |
| und 84 50 läuft wieder an. |
| 5 Fortschalten unter Wartezeit |
| Steuerung des |
| Zeitgebers |
| 6 " Fernkorrektur der |
| Rolleinstellung |
| 7 " Fernkörrektur der |
| Nickeinstellung |
| 8 " Ferneinstellung |
| der Giereinstellung |
| 9 " Wartezeit |
| 10 " Rollwendemanöver |
| 11 " Nick- oder Gier-wende- |
| manöver |
| 12 " Halt |
| (1. Beobachtung) |
| 13 " Rollmanöver |
| Programmspeicher Zustand der Funktion |
| 40, Schalter- Lagesteuerung |
| Stellung |
| 14 Fortschalten unter Nick- oder Gier-wende |
| Steuerung des manöver |
| Zeitgebers |
| 15 " Halt |
| (2. Beobachtung) |
| 16 " Rollwendemanöver |
| 17 " Nick- oder Gier- |
| wendemanöver |
| 18 " Halt |
| (3. Beobachtung) |
| 19 " Rollwendemanöver |
| 20 " Nick- oder Gier- |
| wendemanöver |
| 21 " Halt |
| (4. Beobachtung) |
| 22 " Rollwendemanöver |
| 23 " Nick- oder Gier- |
| wendemanöver |
| 24 " Halt |
| (5. Beobachtung) |
Alle diese Funktionen werden im wesentlichen mit einem auf eine Verzögerung reagierenden
Schalter, einem Zeitgeber, einer Programmschaltvorrichtung, einem Paar
am
Rumpf befestigter freier Kreiselkompasse, Geschwindigkeitskreiseln, Schaltkreisen,
die die Kreiselkompaßsignale verarbeiten, Reaktionsdüsen und zugehörigen Magnetventilen
ausgeführt. Diese Komponenten arbeiten als relativ einfaches System zusammen, das
in den Flugkörper so eingebaut ist, daß die aerodynamische Form nicht gestört und
daß ein hohes Maß an Peilgenauigkeit für den Flugkörper erreicht wird.
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In der Beschreibung des Systems ist der Programmspeicher 40 in vereinfachter
Form nur mit den allernötigsten Ein- und Ausgangsverbindungen gezeigt, um seine
Arbeitsweise möglichst deutlich zu erläutern. Tatsächlich enthält er in einer typischen
Ausführung einen Drehschalter 40a mit 11 Schaltebenen und mindestens 15 Präzisionswiderständen,
die in der Abbildung als regelbare Widerstände 40b erscheinen, um die Höhe der auf
die Leitungen 43, 44 und 45 gegebenen Spannungen genau einzustellen. Alle
inneren Verbindungen von der Stromversorgung über den Mehrebenenschalter 40a sind
weggelasnen, da deren Einzeichnen das Verstehen der Wirkungeweise der Steuerung
beeinträchtigen würde.
Aus der vorhergehenden Beschreibung läßt
sich die relative Einfachheit dieser Erfindung entnehmen, Der Flugkörper ist währen
der Antriebsphase des Fluges drallstabillisiert. Die Lägesteuerung wird an Ende
der Antriebsphase des Fluges in Betrieb gesetzt. Sie ist in der Lage, unter Verbrauch
des restlichen Druckgases der Treibmittelanlage die Drehbewegung des Flugkörpers
abzubremsen, ihn in eine Bezugslage zu bringen und danach im Takt eines Zeitgebers
Roll-, Nick- und Gieränderungen in einer Anzahl verschiedener Lagen auszuführen.
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Es ist verständlich, daß die oben beschriebenen Vorrichtungen nur
zur Illustration der Anwendung der Prinzipien dieser Erfindung dienen. Viele andere
Aggregate können von einem Fachmann entworfen werden ohne van dem Inhalt der Erfindung
abzuweichen. Der Patentschutz soll sich nicht nur auf die gezeigten Verkörperungen
beziehen, sondern wird vielmehr durch den Rahmen--d-er-folgenden Patentansprüche
abgesteckt.