DE1431139B2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Lageregelung von Flugkörpern, insbesondere für wissenschaftliche Raketensonden, die mit Lagekreiseln als Istwertgeber und einem Programmspeicher als Sollwertgeber ausgerüstet ist.

Die drallstabilisierten Raketensonden haben sich in den letzten Jahren als relativ einfache und zuverlässige Forschungsfiugkörper für den Transport von verschiedensten Meßinstrumenten auf Höhen wesentlich oberhalb der Lufthülle der Erde erwiesen. Diese Trägerraketen 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 Atmosphäre zu beobachten. Derartige Beobachtungen werden normalerweise im Anschluß an den Start und die Antriebsphase während der ballistischen oder freien Phase des Fluges vor Wiedereintritt in die Erdatmosphäre gemacht. Während der Untersuchungen ist es normalerweise nötig, daß die Meßgeräte in einer bestimmten Lage über die Beobachtungszeit stabil gehalten werden.

Typisch für solche Forschungsfiugkörper ist die Verwendung einer Drallstabilisierung während der Antriebsphase des Flugs, mittels derer die üblichen schweren und komplizierten Fluglageregeleinrichtungen strategischer Raketen vermieden werden. Wegen der Dreh- und Nickbewegungen während des freien Fluges bietet der Flugkörper ohne geeignete Lagesteuerung keine brauchbare Plattform für Untersuchungen.

Es sind Forschungsflugkörper bekannt, deren Einsatzfähigkeit dadurch begrenzt ist, daß sie nur während der Flugphase Experimente auszuführen gestatten, während der sie sich um ihre Längsachse drehen, oder während eines unkontrollierten ballistischen Fluges. Dies hat zur Folge, daß im allgemeinen nur ein einziges Experiment während eines Flugs durchführbar ist. Im Gegensatz hierzu haben die zum Teil bemannten Raumraketen des Raumforschungsprogramms »Mercury« der USA automatische und handbetätigte Lagesteuerungen extrem komplexen Aufbaus, die wegen

ίο ihrer Kostspieligkeit für Forschungsflugkörper nicht verwendbar sind. Bei den bekannten Raumflugkörpern dienen zur Lagekorrektur eine Anzahl an der Außenwand des Flugkörpers angeordneter Schubdüsen, von denen entweder alle, paarweise zusammengefaßt und zueinander entgegengesetzt ausgerichtet in Umfangsrichtung des Flugkörpers weisen oder von denen ein Teil in Umfangsrichtung weisend und ein anderer Teil orthogonal zueinander und zur Längsachse des Flugkörpers außerhalb der Hoch- und Querachse ausgerichtet vorgesehen sind. Zur Lagekorrektur müssen jeweils mehrere Düsen gleichzeitig in vorbestimmter Weise betätigt werden.

Bei einer bekannten Forschungsrakete (USA.-Patentschrift 2 974 594) ist eine während des ganzen Flugs eingeschaltete Lageregelung mit Programmspeicher vorgesehen, der nach bestimmter Zeit den Flugkörper in eine Reihe vorbestimmter Lagen steuert. Zur Messung der jeweiligen Lage können Lagekreisel herangezogen werden. Es hat sich gezeigt, daß eine einfache genaue Lageregelung auf diese Weise kaum möglich ist, weil die zu Beginn des Starts vorliegenden Bedingungen nicht ausreichend berücksichtigt werden. Die Lageregelung ist nicht unaufwendig, weil während des ganzen Flugs die Lagewerte der Istwertgeber mit denen des Programmspeichers verglichen werden.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lageregelung für Flugkörper, insbesondere Forschungsflugkörper, die einfach im Aufbau und billig in der Herstellung ist, aber es trotzdem erlaubt, den Flugkörper in seiner ballistischen Flugphase in eine Reihe genauer Lagen zu bringen, so daß mehr als nur ein einziges Experiment von einer festen Plattform ausgeführt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Lageregelungseinrichtung mit Lagekreiseln als Istwertgeber und einem Programmspeicher als Sollwertgeber erfindungsgemäß charakterisiert durch einen Lot- und einen Kurskreisel, deren Stützmotoren die Lage-Sollwerte auf geschaltet werden und durch einen auf Verzögerungen ansprechenden Schalter, der bei Brennschluß der Antriebsrakete den Programmspeicher einschaltet. Eine Ausgestaltung dieser Lageregelungseinrichtung sieht vor, daß unmittelbar vor dem Start die Startrampenneigung die vorausberechnete Kreiseldrift während der Antriebsphase des Flugs und die Startverzögerungszeit in den Programmspeicher eingebbar sind. Der Programmspeicher wird zweckmäßigerweise von einer Programmstufe zur nächsten gesteuert von einem Zeitgeber fortgeschaltet. Die Kreiseln steuern über Magnetventile die Steuerdüsen der Rakete. Diese sind zweckmäßig an den Treibgastank des Flugkörperantriebssystems angeschlossen.

Im Gegensatz zu den bekannten Fluglageregeleinrichtungen ist der bereits am Boden vorprogrammierte Programmspeicher während der ganzen Antriebsphase des Flugs abgeschaltet und wird erst nach Beendigung der Antriebsphase durch die dann erfolgende Verzögerung eingeschaltet und steuert dann die Folge von

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Manövern, um den Flugkörper in bestimmte Flug- Fig. 4, die zweiteilig ist, ein vereinfachtes Blocklagen zu bringen. Während des ganzen Flugs laufen schaltbild der Lageregelung für die Raketensonde nach lediglich die Kreisel. Insbesondere wenn die praktisch F i g. 1 bis 3.

zum Zeitpunkt des Starts herrschenden äußeren Bedin- F i g. 1 in Verbindung mit F i g. 2 und 3 zeigt die gungen noch kurz vordem Start eingespeichert werden, 5 zweite Stufe einer zweistufigen Raketensonde 10 nach

faßt sich die erfindungsgemäße Einrichtung besonders dem Start, nach Brennschluß und Abtrennung von der

einfach aufbauen, weil durch die genaue Eingabe der Antriebsrakete etwa 50 km über der Erde in der balli-

Randbedingungen und Startbedingungen verhältnis- stischen Flugphase.

mäßig einfach eine genaue Lageregelung in der freien Die Raketensonde 10 umfaßt den Rumpfteil 11, der

Flugphase ausgehend von diesen möglich ist. Die er- io die Treibmitteltanks enthält, den Heckteil 12, der die

findungsgemäße Lageregelung erfordert nur einen Stabilisierungsflossen 13 trägt und die Antriebsdüsen 14

minimalen Bauaufwand und ist unabhängig von zu- enthält, die in F i g. 3 genauer zu erkennen sind, und

sätzlichen Meßeinrichtungen für die Lagebestimmung einen Nasenkonus 15, der die Instrumente des Flug-

des Flugkörpers. körpers, die Nutzlast, aufnimmt. Die Raketensonde 10

Wenn in den Programmspeichern noch unmittelbar 15 ist während der Antriebsphase des Flugs mit Hilfe der vor dem Start die Startrampenneigung, die vorausbe- Leitflächen 13 drallstabilisiert, da sie stets angestellt rechnete Kreiseldrift und die Startverzögerungszeit sind, um eine Drehbewegung zu erzeugen, die auch eingebbar sind und werden die Kreisel, die vor dem nach Brennschluß der Antriebsrakete und nachdem Start entsprechend den drei Hauptachsen des Flug- die Sonde die Lufthülle verlassen hat, andauert,
körpers ausgerichtet und festgelegt sind, erst nach be- 20 Ferner enthält die Raketensonde bzw. der Flugendeter Antriebsphase des Flugs freigegeben, können körper 10 zwischen dem Rumpfteil 11 sowie dem nach Inbetriebnahme des Programmspeichers die von Nasenkonus- und Nutzlastteil 15 eine Lageregelungsden Kreiseln gelieferten Istlagesignale der Reihe nach einrichtung 20, die nach außen hin lediglich als Verabgefragt und dazu verwendet werden, den Flugkörper längerung des Rumpfteils 11 erkenntlich ist. Die Lagein eine der Startrampenneigung und Lage entspre- 25 regelungseinrichtung 20 hat zwei Roll-Düsenpaare 21 chende Lage zu bringen. Ausgehend von dieser Stel- und 22 (F i g. 4), die tangential zur Querschnittsebene, lung kann der Flugkörper dann in seine vorbestimmten auf der die Längs- oder Rollachse senkrecht steht, aus-Lagen nacheinander gebracht werden. Hierdurch er- gerichtet und in Umfangsaussparungen 23 und 24 in gibt sich die Möglichkeit, die erste Lage des Flug- der Außenwand des Flugkörpers 10 angebracht sind, körpers gegen die geplante Startlage als Bezugslage 30 Die Düse 21 α des Roll-Düsenpaars 21 liegt der zweiten einzusteuern. Dies wiederum erlaubt es, auch bei ver- Düse 21 b diametral gegenüber. Das Düsenpaar ist so änderten Startbedingungen das Programm für die ausgerüstet, daß es eine Reaktionsmomentkomponente einzelnen Fluglagen unverändert zu lassen, was einen im Gegenuhrzeigersinne auf den Flugkörper ausübt, besonders einfachen Aufbau des Programmspeichers Betrachtet man den Flugkörper von der Spitze her, so zuläßt, da die Möglichkeit einer nachträglichen Fern- 35 bewirkt das zweite Roll-Düsenpaar 22 (von dem die korrektur des Hauptprogrammteils nicht vorgesehen Düse22a in Fig. 1 und 3 dargestellt ist), das auf zu werden braucht. gleicher Höhe wie das Düsenpaar 21 jedoch mit dem

Zur Lagekorrektur dienen Schubdüsen, von denen Rücken zu ihm angeordnet ist, ein Reaktionsmoment entgegengesetzt zueinander wirkende Rolldüsenpaare im Uhrzeigersinne um die Längsachse bei Gasauslaß, zum Drehen des Flugkörpers um seine Längsachse in 40 Die räumliche Anordnung der Lageregelungseineine Sollage und zur Drallabbremsung vorgesehen richtung 20 ist aus den F i g. 2 und 3 zu ersehen. Der sind, während die Nick-Düsen und Gier-Düsen ortho- zylindrische Rumpfteil, Fig. 2, enthält den Progonal zueinander und zur Längs- bzw. Rollachse und grammspeicher 40, die Meß- und die elektrischen außerhalb der Quer- und Hochachse des Flugkörpers Regeleinrichtungen für die Lageregelung, sowie die angeordnet sind. Werden nur zwei Nick-Düsen und 45 Roll-Düsenpaare 21 und 22. Der übrige Teil der Lagezwei Gier-Düsen vorgesehen, so müssen diese jeweils regelung besteht aus von Magnetventilen gesteuerten radial entgegengesetzt zueinander jeweils in einer Nick- und Gier-Düsenpaaren im Heckteil des Flug-Längsmittelebene des Flugkörpers ausgerichtet sein. körpers (s. Fi g. 3). Die Düsen 30a und 30Z> des Nick-Entsprechende Korrekturbewegungen können dann Düsenpaares, von denen man in F i g. 1 nur die Düse mit jeweils nur einer Düse ausgeführt werden. 50 30 a erkennt, sind einander diametral gegenüberliegend

Vorteilhaft können Geschwindigkeitskreisel, die die und orthogonal zur Querachse ausgerichtet. Ein entWinkelgeschwindigkeit bei der Lageänderung um die sprechendes Gier-Düsenpaar mit den Düsen 31a und Längs-, Quer- und Hochachse messen, sein, um deren 31 b ist im Heckteil des Flugkörpers 10 einander gegen-Ausgangssignale zu einer Dämpfung der Lagekorrek- über angebracht und so ausgerichtet, daß das Gas turbewegungen ausnützen zu können. 55 orthogonal zur Hochachse des Flugkörpers aus-

Die Erfindung ist an einem vorteilhaften Ausfüh- strömt. Beide Teile sind elektrisch über ein Kabel 36

rungsbeispiel an Hand einer Zeichnung näher erläutert, (s. F i g. 3) durch ein Rohr 32 miteinander verbunden,

in der zeigt Alle Nick-, Gier- und Rolldüsen sind durch Rohr-

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer Raketen- leitungen 33 mit den Treibgasdruckkammern 34 ver-

sonde nach dem Start und nach Brennschluß der An- 60 bunden, die im Rumpfteil 11 (s. Fig. 3) unterge-

triebsrakete beim Eintritt in den freien Flug, bracht sind.

F i g. 2 eine teilweise weggebrochene perspektivische Die Bezugs- und elektrischen Steuerelemente der

Ansicht der Lageregelungseinrichtung der Raketen- Lageregelungseinrichtung sind in Fig. 2 in ihrer

sonde nach F i g. 1, gegenseitigen Lage dargestellt. Die Lageregelungsein-

F i g. 3 eine perspektivisch das Heck- und Leit- 65 richtung 20 umfaßt einen Lotkreisel 35 und einen

flächenteil der Raketensonde nach Fig. 1, wobei Kurskreisel36 mit Redundanz, die an einem Spant

Teile weggebrochen sind, um die Nick- und Gier- — in der Zeichnung nicht gezeigt — befestigt sind und

Düsenanordnung zu zeigen, und sich senkrecht zur Längs- und Rollachse des Flug-

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körpers 10 erstrecken. Die Lageregelungseinrichtung20 abgriff 36c als Stellungsgeber des äußeren Kardanist ferner mit einem Programmspeicher 40 ausgerüstet, rings 36b zum Stützmotor 36d, was noch beschrieben der nacheinander Lagesollwertsignale an die Lage- wird, verbunden ist.

kreisel 35 und 36 abgeben kann und hat ferner einen Der Programmspeicher 40 ist bis kurz vor dem Steuerkasten 41, Geschwindigkeitskreisel, eine Strom- 5 Start außer Betrieb, bis in letzter Minute drei Korrekversorgung und andere elektrische Teile. tureinstellungen in die Lageregeleinrichtung 20 von

Einzelheiten dieser Einrichtung und die Wechsel- der Fernsteuerung der Startrampe über das normale wirkung deren Komponenten lassen sich am besten Verbindungskabel mit dem Flugkörper vorgenommen unter Bezug auf Fig. 4 im Zusammenhang mit der werden. Die Ferneinstellungen, alles Potentiometer-Beschreibung eines typischen Betriebsfluges der Rake- ίο Verstellungen zur Einstellung der Amplitude und der tensonde erläutern. Diese wird in einer Startrampe Phase der Wechselspannungen, die darauf nacheinnach Einbau der Nutzlast in dem Nasenkonus aufge- ander vom Programmspeicher auf die Stützmotoren richtet. Die Lageregelungseinrichtung 20 wird für jede der Lagekreisel aufgeschaltet werden, sind Abgleichspezielle auszuführende Untersuchung programmiert. einstellungen für die Startrampenneigung unmittelbar

Eine Art der Zieleinstellung, das Abtastverfahren, 15 vor dem Start, die vorbestimmte Kreiseldrift während wird dadurch erreicht, daß die Lageregelung eine be- der Antriebsphase des Fluges und ferner Korrekturstimmte Neigung des Flugkörpers um die Längsachse einstellungen, die eine nicht planmäßige Startverzögeeinstellt. Dies wird während des Fluges durch die Lage- rung berücksichtigen, die naturgemäß eine leichte steuerung erreicht, in dem der Flugkörper in diejenige Änderung der vorherbestimmten Richtung der zu begewünschte geneigte Lage gebracht wird, in die er auch 20 obachtenden Himmelskörper zur Folge hat.
zum Start aufgerichtet wird, was hernach beschrieben Nachdem die Korrektureinstellungen der Lageregewird. Der Flugkörper wird auf die Hälfte der ge- lung in letzter Minute vorgenommen und die Lagewünschten Neigung eingestellt, während gleichzeitig kreisel 35 und 36 freigegeben worden sind, wird der der Roll-Steuerkreis in Betrieb gesetzt wird, so daß Flugkörper gestartet. Die Antriebsphase des Fluges die Kreiselkopplung zwischen der Nick- und Rollge- 25 liegt beim Aerobee 150A-FIugkörper der Spaceschwindigkeit die gewünschte Neigung ergibt. Die General Corporation, El Monte, California, in der Lageregelung kann danach abgeschaltet werden, der Größenordnung von 52 see während der der Flug-Flugkörper frei vorausfliegen. Meßgeräte, die im körper eine Höhe von etwa 43 km erreicht und sich Nasenkonus mitgeführt werden, können dann in einem mit einer Geschwindigkeit von etwa 2,1 km/sec und vergrößerten Bereich während der freien Flugphase 30 einer Nenndrehzahl von 2 Umdr./sec bewegt. Nach und während des Wiedereintretens beobachten. dem Abbrennen der Antriebsrakete wirkt die dann

Ein zweiter und wichtigerer Programmtyp, und zwar auftretende Flugbewegungsverzögerung auf einen auf der, auf den die Erfindung im besonderen abzielt, ist Verzögerungen ansprechenden Schalter 46, wodurch zur Einstellung und Aufrechterhaltung räumlicher die Lageregelung den Strom für den Programm-Flugkörper-Lagen über eine ausreichend lange Zeit 35 speicher 40 einschaltet. Der in der Zeichnung dargeentworfen, um die vorgesehenen Beobachtungen stellte Programmspeicher hat eine Reihe gleichlaufenmachen zu können. Diese Art der Flugregelung er- der Drehschalter 40 a (Mehrebenendrehschalter) mit möglicht eine stabile Plattform für die Meßgeräte. Die je einer Schaltnocke, die nacheinander den Kontakt Lageregelung ist dazu nötig, die Drehbewegung des mit einer Anzahl Statorstellungen, z. B. 24, der einFlugkörpers aufzuheben, ihn in eine bestimmte Be- 40 ander folgenden Programmschritte herstellen und zugslage zu bringen und ihn dann nacheinander in eine gleichzeitig von einem Fortschaltmotor 51 gedreht Zahl von anderen Lagen der Bezugslage gegenüber zu werden. In der Antriebsphase des Fluges befinden sich bringen, um eine Anzahl von Experimenten während die Drehschalter 40a des Programmspeichers in der der freien Flugphase ausführen zu können. Stellung 1, in der die Lageregelung außer Betrieb ist.

Bei einem typischen Ablauf eines Experiments wer- 45 Nach Anlegen der Spannung an die Flugregelungseinden die Rotoren 35a und 36a, F i g. 4, des Lotkreisels richtung schaltet der Motor 51 in die Stellung 2 weiter 35 und des Kurskreisels 36 auf Betriebsdrehzahl ge- und startet hierdurch einen Zeitgebermotor 50. Nachbracht und dann in der Nullage bis zum Start, bei dem dem der Zeitgebermotor 50 den Fortschaltmotor 51 in sie freigegeben werden, arretiert. Die Steuerung und Stellung 3 gebracht hat, beginnt die Abbremsung der die Schaltung zur Arretierung der Lagekreisel vor dem 50 Drehbewegung des Flugkörpers um seine Längsachse. Flug sind in der Zeichnung weggelassen, weil sie Der Zeitgebermotor 50 ist dabei gestoppt. Die Drehwährend des normalen Betriebs der Lageregelung zahl des Flugkörpers um seine Längsachse wird vom nicht arbeiten und darüberhinaus konventioneller Art Rollgeschwindigkeitskreisel 63 gemessen und das Aussind. Die Achse des äußeren Kardanrings 35b des gangssignal hiervon über eine elektrische Leitung 52, Lotkreisels 35 und des äußeren Kardanrings 36b des 55 einen Verstärker 53 und einen Demodulator 54 auf Kurskreisels 36 sind ständig in Richtung der Längs- das Uhrzeigersinn-Relais 55 geleitet, welches danach achse des Flugkörpers ausgerichtet. Beide äußeren über eine Leitung 56 das Drallabbremsmagnetventil 60 Kardanringe haben einen Stützmotor 35 c und 36/, und das Uhrzeigersinn-Magnetventil 57 einschaltet, von denen auf den ersten über die Leitung 44 der (Die verkürzte Schreibweise »Uhrzeigersinn- bzw. Neigungs-Sollwert und von denen auf den zweiten 60 Gegenuhrzeigersinn-Relais,-Magnetventil bzw.-Düse« über die Leitung 45 der Kurssollwert aus den Pro- soll besagen, daß diese Teile zur Erzeugung von Korgrammen des Programmspeichers 40 aufgeschaltet rekturkräften dienen, die im Uhrzeigersinn bzw. im werden kann, um Präzession-Momente auf die ent- Gegenuhrzeigersinn auf den Flugkörper 10 wirken.) sprechenden Lenkkreisel 35 und 36 einzugeben. Schalter 49, der vom Programmspeicher 40 gesteuert

Der äußere Kardanring 35b des Lotkreisels 35 ist 65 in der Stellung »Ausgang Lotkreisel 35« steht, ist offen,

frei, während der äußere Kardanring 36b des Kurs- so daß nur die Drehzahlinformation auf den Ver-

kreisels 36 mit dem Flugkörper 10 über einen Rück- stärker 53 gelangt. Das Magnetventil 60 zur Abbrem-

kopplungskreis von einem Drehmelder bzw. Kreisel- sung der Drehbewegung ist größer als das Uhrzeiger-

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sinn-Magnetventil 57, das für normale Wendemanöver Abweichung durch den Nick-Drehmelder 35g gebenützt wird, um die Drehbewegung des Flugkörpers messen wird. Dieses Signal der Nick-Abweichung beschnell unterdrücken zu können; es ist mit dem Gas- tätigt zusammen mit dem Ausgang vom Lotkreisel, das anschluß eines Tanks 34 verbunden (s. Fig. 3) und eine Leitung 72, einen Verstärker 73 und einen Demoläßt durch eine Leitung 61 und eine Verzweigung 62 5 dulator 74 durchläuft, entweder ein Uhrzeigersinn-Gas aus dem Uhrzeiger-Rolldüsenpaar 21 zur Ab- Relais 75 oder ein Gegenuhrzeigersinn-Relais 76 und bremsung der Rollbewegung des Flugkörpers aus- entsprechend ein Uhrzeigersinn-Magnetventil 77 und strömen. Normalerweise erfolgt die Drallabbremsung ein Gegenuhrzeigersinn-Magnetventil 78. Den Magnetaus der Rolldrehzahl von etwa 2 Umdr./sec in unge- ventilen 77 und 78 gemeinsam wird vom Tank 34 Gas fähr 8 see. Nach Absinken der Rolldrehzahl auf einen io zugeführt. Sie leiten es an die entsprechenden Düsen niedrigen Wert, liefert der Rollgeschwindigkeitskreisel 30 a und 30 δ, die in gleicher Höhe in einander ent-63 kein Signal mehr an den Verstärker 53 und den gegenliegenden Richtungen ausgerichtet sind, um den Demodulator 54 und bewirkt dadurch den Abfall des Flugkörper 10 um die _ Querachse in die gewünschte Uhrzeigersinn-Relais und das Schließen des Drallab- Richtung zu neigen. Ähnlich wie im Fall der RoIlbremsungsmagnetventils 60; der Fortschaltmotor 51 15 korrektur signalisiert der Abfall des Nick-Abweischaltet in Stellung 4. In dieser Programmstufe richtet chungssignals in dem Nick-Drehmelder 35g und im sich der Flugkörper 10 in den unkompensierten Lotkreisel das Schließen des in Arbeitsstellung befind-Kreiselkurs aus. Das Ende des Ausrichtens wird da- liehen Magnetventils 77 oder 78 und die Beendigung durch gemessen, daß alle Korrektursignale der Lenk- der Nick-Bewegung auf den Sollwert. _: kreisel auf Null oder unter eine vorbestimmte Grenze 20 Nach Ablauf der Nickkorrekturphase und dem anfallen. Dieses wird mit Hilfe einer Rückkopplung von schließenden Weiterschalten des Fortschaltmotors 51 Signalhöhen-Analysatorkreisen in die Demodulatoren zur nächsten Stellung 8 schaltet der Programm-54, 74 und 84 über ein UND-Verknüpfungsglied 59 speicher 40 das Kurssollwertsignal über Leitung 45 auf über eine Leitung 69 zum Programmspeicher 40 er- den Kurskreisel 36 und bewirkt ein Drehmoment im reicht. Ein Signal in der Leitung 69, das anzeigt, daß 25 Stützmotor 36/. Die resultierende Präzession des alle Demodulatorsignale unter einen vorbestimmten inneren Kardanrings 36 e wird von einem Drehmelder Mindestwert abgesunken sind, bewirkt das Weiter- 36g gemessen und über Leitung 82, Verstärker 83 und schalten in Stellung 5 des Fortschaltmotors 51 und das einen Demodulator 84 je nach Polarität des Abwei-Wiederanlaufen des Zeitgebermotors 50. Durch weite- chungssignals zum Uhrzeigersinn-Kursrelais 85 oder res Fortschalten des Fortschaltmotors 51 in die Stel- 30 zum Gegenuhrzeigersinn-Kurs- bzw. Gierrelais 86 gelung 6, 7 und 8 durch den Zeitgebermotor 50 legt der leitet. Die Relais 85 und 86 steuern entsprechend Programmspeicher Sollsignale für etwas geänderte Magnetventile 87 und 88, die dazu dienen, das Steuer-Stellungen an die Lenkkreisel 35 und 36 an, um die gas den Gierdüsen 31a oder 316 zuzuführen. Während Rampenneigung, die Erdrotation und die Kreiseldrift dieser Kurskorrekturen und während der nachfolgenden während des Antriebs mit den eingestellten Fernjustie- 35 vorprogrammierten Wendemanöver ist der äußere rungen vor dem Start abzugleichen. Kardanring 366 des Kurskreisels 36 mit dem Flug-

Betrachtet man diese Korrekturen im einzelnen, so körper durch einen Rückkopplungskreis vom Drehist, bevor der Fortschaltmotor 51 den Drehschalter in meider 36 c über die Kontakte 39 des Programmdie Stellung 6 bringt, eine Rollkorrekturspannung über Speichers (geschlossen während der Schalterstellungen4 die Rollprogrammleitung 43 zum Stützmotor 35*/ ge- 40 bis 24 des Programmspeichers und zur Verdeutlichung legt um ein Drehmoment vorbestimmter Dauer und einfach als ein Schalter 38 gezeichnet), einen Verstär-Größe zur Rollkorrektur gegenüber der Bezugsachse ker 93, einen Demodulator 94, zwei Relais 95 und 96 des Kreisels zu erzeugen. Je nach der Richtung der und eine Rückführungsleitung 97 verbunden. Dieser Präzession des äußeren Kardanrings 356, die vom an- den Kurskreisel umfassende Rückkopplungskreis hält gelegten Rolldrehmoment und der daraus resultieren- 45 den äußeren Kardanring 366 mit dem Flugkörper in den Polarität des demodulierten Signals am Demodu- Verbindung und bewirkt, daß die Achse des inneren lator 54 abhängt wird entweder das Uhrzeigersinn- Kardanrings 36 e während des ganzen Wende-Manö-Relais55 oder das Gegenuhrzeigersinn-Relais 65 ver- vers genau in die Hochachse des Flugkörpers ausgestellt. Die Relais sind mit dem entsprechenden Uhr- richtet ist.

zeigersinn-Magnetventil 57 und Gegenuhrzeigersinn- 50 Die beschriebenen Schritte verbinden die aufein-

Magnetventil 67 verbunden. Beide Ventile 57 und 67 anderfolgenden Operationen zur Abbremsung der

sind an den Tank 34 und über die Zuführungsleitungen Drehbewegung des drehstabilisierten Flugkörpers und

58 und 68 mit den entsprechenden Verzweigungen 62 zur Ausrichtung des Flugkörpers auf den vorgegebenen

und 70 angeschlossen, um die Uhrzeigersinn-Düsen 21 Sollwert in den drei Stützmotoren in dieser angege-

und die Gegenuhrzeigersinn-Düsen 22 zu speisen. 55 benen Reihenfolge.

Wenn das Rollabweich-Signal, das sich aus der Summe Die nächsten Einstellungen für die nun folgenden

der Ausgangssignale der Drehmelder 35/ und des astronomischen Beobachtungen werden dann einge-

Rollgeschwindigkeitskreisels 63 zusammensetzt, auf leitet. Sie erfolgen in der gleichen Art und Weise wie

den Wert Null fällt, wird das in Arbeitsstellung befind- das Ausrichten und die Korrektur der Bezugsorien-

liche Magnetventil 57 oder 67 durch Abfall des ange- 60 tierung. Zunächst wird der Flugkörper, nach einer

zogenen Relais 55 oder 65 geschlossen. Verzögerungspause, Stellung 9, so lange um die Längs-

Nach der Drallabbremsperiode bewirkt das Weiter- achse gedreht, bis in die Hochebene (Symmetrieschalten des Fortschaltmotors 51 in die nächste Stel- Ebene) das erste Ziel, z. B. ein Stern, fällt. Das erste lung 7 das Anlegen der Regelspannung zur Korrektur Wendemanöver dieser Art erfolgt während des folgender Nick-Neigung gegenüber der Lotrechten über 65 den Schritts 10 des Fortschaltmotors 51 entsprechend Leitung 44 an den Stützmotor 35 c, was eine ent- dem eingestellten Programm. Der Flugkörper 10 wird sprechende Präzession des inneren Kardanrings 35 e dann in der nächsten Schalterstellung 11 in gleicher zur Folge hat, die gleichzeitig mit dem Signal der Nick- Weise auf sein Ziel ausgerichtet und danach ein Experi-

ment oder eine Beobachtung während des folgenden Schritts 12 gemacht. Nach Beendigung der Beobachtungsperiode Nr. 1, Stellung 12, rückt der Fortschaltmotor 51 in die Stellungen 13 und 14, gesteuert vom Zeitgebermotor 50 und nimmt die Lagekorrektur für die zweite Beobachtung vor, die in Stellung 15 erfolgt. Jedes Wende-Manöver zur Neuausrichtung des Flugkörpers für die beabsichtigte folgende Beobachtung wird durch den Programmspeicher 40 in der Weise ausgeführt, daß während einer vom Zeitgebermotor 50 bestimmten Zeit der Kardanring des entsprechenden Kreisels durch ein Drehmoment, dessen Größe durch Strombegrenzungswiderstände verstellt wird, vom Programmspeicher genau eingestellt wird.

Ein vollständiger Ablauf der Beobachtungsphase eines Flugs sowie Zustand und Wirkung der Lageregelung sind tabellarisch nachfolgend zusammengestellt, um das Verstehen der Arbeitsweise der Flugregelung zu erleichtern.

Programm	Zustand	Piinkf Jon
speicher 40,	der Lageregelung
Schalter
stellung	Antriebsphase des	inaktiv
1	Fluges, Kreisel
	arbeiten
	Ende der Antriebs	Zeitgebermotor
2	phase des Fluges,	läuft an
	Verzögerungs
	schalter schaltet
	Rollkorrektur im	Drallabbrem
3	Uhrzeigersinn	sung, Zeitgeber
		motor 50 stoppt
	Messung der Aus	Ausrichten des
4	gänge der Demodu-	Flugkörpers auf
	Iatoren54,74 und 84	Kreiselkurs. Zeit
		gebermotor 50
		läuft wieder an
	Fortschalten unter	Wartezeit
5	Steuerung durch den
	Zeitgeber
	Fortschalten unter	Fernkorrektur
6	Steuerung durch den	der Rolleinstel
	Zeitgeber	lung
	Fortschalten unter	Fernkorrektur
7	Steuerung durch den	der Nickeinstel
	Zeitgeber	lung
	Fortschalten unter	Ferneinstellung
S	Steuerung durch den	der Giereinstel
	Zeitgeber	lung
	Fortschalten unter	Wartezeit
9	Steuerung durch den
	Zeitgeber
	Fortschalten unter	Rollmanöver
10	Steuerung durch den
	Zeitgeber
	Fortschalten unter	Nick- oder Gier
11	Steuerung durch den	manöver
	Zeitgeber
	Fortschalten unter	Halt
12	Steuerung durch den	(1. Beobachtung)
	Zeitgeber

	Programm	Zustand	Rollmanöver
	speicher 40,	der Lageregelung
	Schalter
	stellung	Fortschalten unter	Nick- oder Gier
5	13	Steuerung durch den	manöver
		Zeitgeber
		Fortschalten unter	Halt
	14	Steuerung des Zeit	(2. Beobachtung)
IO		gebermotors
		Fortschalten unter	Rollmanöver
	15	Steuerung des Zeit
		gebermotors
		Fortschalten unter	Nick- oder Gier
	16	Steuerung des Zeit	manöver
		gebermotors
		Fortschalten unter	Halt
	17	Steuerung des Zeit	(3. Beobachtung)
20		gebermotors
		Fortschalten unter	Rollmanöver
	18	Steuerung des Zeit
		gebermotors
		Fortschalten unter	Nick- oder Gier
	19	Steuerung des Zeit	manöver
		gebermotors
		Fortschalten unter	Halt
	20	Steuerung des Zeit	(4. Beobachtung)
		gebermotors
30		Fortschalten unter	Rollmanöver
	21	Steuerung des Zeit
		gebermotors
		Fortschalten unter	Nick- oder Gier
35	22	Steuerung des Zeit	manöver
		gebermotors
		Fortschalten unter	Halt
	23	Steuerung des Zeit	(5. Beobachtung)
		gebermotors
40		Fortschalten unter
	24	Steuerung des Zeit
		gebermotors

Alle diese Funktionen werden im wesentlichen mit einem auf eine Verzögerung reagierenden Schalter, einem Zeitgeber, einer Programmschaltvorrichtung, einem Paar am Rumpf befestigter freier Kreisel, Geschwindigkeitskreiseln, Schaltkreisen, die die Kreiselsignale verarbeiten, Schubdüsen und zugehörige Magnetventilen ausgeführt. Diese Komponenten arbeiten als relativ einfache Einrichtung zusammen, die in den Flugkörper so eingebaut ist, daß die aerodynamische Form nicht gestört und ein hohes Maß an Peilgenauigkeit erreicht wird.

In der Beschreibung der Lageregelung ist der Programmspeicher 40 in vereinfachter Form nur mit den allernötigsten Ein- und Ausgangsverbindungen gezeigt, um seine Arbeitsweise möglichst deutlich werden zu lassen. Tatsächlich enthält er in einer typischen Ausführung einen Drehschalter 40 a mit elf Schaltebenen und mindestens 15 Präzisionswiderständen, die in der Abbildung als regelbare Widerstände 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 sind aus Gründen der Deutlichkeit weggelassen.

Aus dem Vorhergehenden läßt sich die relative Einfachheit der erfindungsgemäßen Lageregelungseinrichtung entnehmen. Der Flugkörper ist während der Antriebsphase des Flugs ohne Mithilfe der Lageregelung drallstabilisiert. Die Lageregelung wird erst am Ende der Antriebsphase des Flugs 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 eine Anzahl verschiedener Lagen auszuführen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Lageregelung von Flugkörpern, die mit Lagekreiseln als Istwertgeber und einem Programmspeicher als Sollwertgeber ausgerüstet ist, gekennzeichnet durch einen Lotkreisel (35) und einen Kurskreisel (36), deren Stützmotoren (T; 35c, 35d, 36/) die Lage-Sollwerte aufgeschaltet werden, und durch einen auf Verzögerungen ansprechenden Schalter (46), der bei Brennschluß der Antriebsrakete den Programmspeicher (40) einschaltet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar vor dem Start die Startrampenneigung, die vorausberechnete Kreiseldrift während der Antriebsphase des Flugs und die Startverzögerungszeit in den Programmspeicher (40) eingebbar sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Programmspeicher (40) von einer Programmstufe zur nächsten gesteuert von einem Zeitgeber (50) fortschaltbar ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch von den Kreiseln (35, 36) gesteuerte Schubdüsen (21, 22, 30, 31) zugeordnete Magnetventile (57, 67, 77, 78, 87, 88).