DE1964400A1

DE1964400A1 - Kreiselgeraet

Info

Publication number: DE1964400A1
Application number: DE19691964400
Authority: DE
Inventors: Ralph Juergenssen; Kail Schaaff
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1969-12-23
Filing date: 1969-12-23
Publication date: 1971-07-01
Also published as: GB1332911A; SE372819B; DE1964400C3; FR2074112A5; DE1964400B2; CH514118A

Description

Messerschmitt-Bölkow-Blohm Ottobrunn, 11. Dez. 1969

Gesellschaft rcit BP 879

beschränkter Haftung ZVPl Cz/sch München

Kreiselgerät ;f

Die Erfindung betrifft ein Kreiselgerät für selbstgetriebene, rollagestabilisierte, fernlenkbare Flugkörper, das mittels zweier Rahmen kardanisch gelagert ist und das einen oder mehrere Begrenzungsanschläge aufweist, die die Winkelbexvegung des ersten Rahmens in bezug zu der durch die zweite und dritte Achse aufgespannten Ebene auf einen Winkel unterhalb 90 begrenzen.

Derartige, z.B. in der Deutschen Patentschrift 835 19^- erwähnte Kreiselgeräte werden u.a. in Kunstflugzeugen

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BAD ORtGINAL.

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verwendet; die Begrenzungsansehläge sollen dabei die sog. Kardansperre vermeiden, die auftritt, wenn - z.B. bei einem Sturzflug des Flugzeugs - sich die erste Achse in die durch die zweite und dritte Achse aufgespannte Ebene hineinbewegt. Die bei Berührung der Begrenzungsanschlage auftretende Präzession des Kreisels oder die bei zeitlich langer dauernder Berührung auftretende Kardanumkehrung., d»h„ ein Umschlagen des zweiten Rahmens -um annähernd l80- bei gleichzeitigem Freiwerden des ersten ■ Rahmens, können durch eine Arretierung des Kreiselgerätes im Moment der Berührung der Begrenzungsanschläge ver-

^ mieden v/erden; das Kreiselgerät wird erst wieder ent-

We -- "■

" arretiert, wenn sich das Flugzeug wieder in einer Lage

befindet, bei der der erste Rahmen nicht mehr die Begrenzungsanschläge berührt. Gemäß der Deutschen Patentschrift 8^5 19^· sind die Begrenzungsanschlage außerdem so angeordnet, daß sie erst bei einem Winkel-knapp unter 90° (80 -90 )'. die Winkelbewegungen cLer beiden Rahmen zueinan-"" der begrenzen, so daß eine Berührung nur selten und zeitlich kurz vorkommt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik bezweckt'die Erfindung, das Bedienungspersonal von fernlenkbaren,- selbstgetriebenen und um ihre Rollage stabilisierten Flugkörpern zu schützen. Dabei kann es sich beispielsweise um einen eine panzerbrechende Hohlladung tragenden Flugkörper handeln, dem über ein Lenkkabel elektrische Lenksignale zur Auslösung von Korrekturen seiner Flugbahn übermittelt werden.

Wie die Erfahrung gezeigt hat, kann bei fernlenkbaren Flugkörpern dieser Art nicht mit Sicherheit ausgesehlor.sen werden, daß der Flugkörper infolge technischer Störungen in der Leitstelle, auf dem Übertragungsweg oder in den Empfangs- und Umwandlerorganen an Bord des Flugkörpers

⁺rait Hilfe eines Kreisels - _Λ

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oder aber auch durch menschliches Versagen ein Fehlkommando, beispielsweise ein ständiges Hochkommando erhält, so daß er außer Kontrolle gerät und eine unerwünschte Flugrichtung einnimmt. Bei einem fehlerhaften Hochkommando beispielsweise geht der Flugkörper in einen Steigflug über, der ihn - sollten die Triebwerke genügend lange brennen - in einem Looping in die Nähe des Startplatzes zurückführen würde, oder der Flugkörper könnte - sollten dieTriebwerke früher ausbrennen - z.B. durch Windeinflüsse ebenfalls in die Nähe, seines Startplatzes zurückgetragen werden*

Aufgabe der Erfindung ist es daher, daß der Flugkörper nur solche Flugrichtungen einnehmen kann, daß für das Bedienungspersonal und die eigene Truppe auch dann keine Gefahr mehr besteht, wenn der Flugkörper durch einen der oben genannten Defekte außer Kontrolle geraten sollte.

Ausgehend von einem mittels zweier Rahmen kardanisch gelagerten Kreiselgerät, das einen oder mehrere Begrenzungsanschläge aufweist, um die Winkelbewegung des ersten Rahmens in bezug zu der durch die Achsen des zweiten Rahmens definierten Ebene auf einen Winkel unterhalb 90° zu begrenzen, ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Begrenzungsanschläge so gesetzt sind, daß das bei einem Überschreiten einer unerwünschten Fluglage erfolgende Umschlagen des zweiten Rahmens um annähernd l8o° zur Invertierung der an ein zur Flugbahnbeeinflussung dienendes Lenkorgan gegebenen Fehlsignale ausnutzbar ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist dabei das Kreiselgerät einen an sieh bekannten- der Rollagestabilisierung des Flugkörpers dienenden Kreiselabgriff auf, der aus zwei fest mit dem Flugkörper verbundenen konzentrisch um die dritte Achse angeordneten, halbkreisförmigen, elektrisch leitenden Kontaktbahnen besteht, die

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voneinander elektrisch isoliert sind, und aus einem am zweiten;-Rahmen befestigten Schleifkontakt, der den halbkreisförmigen Kontaktbahnen zugeordnet ist. "

Auf diese verblüffend einfache Weise, daß nämlich das Umschlagen des zweiten Rahmens gerade nicht wie bei den bekannten Vorrichtungen verhindert wird, wirkt ein beispielsweise durch einen Defekt hervorgerufenes Hochkommando, das den Flugkörper zu einem ständigen Steigflug mit= den oben beschriebenen Polgen zwingt, nach dem Umschlagen des zweiten Rahmens wie ein Tiefkommando. Der Flugkörper beendet daher den Steigflug bei dem durch den Begrenzurigsanschlag vorgegebenen Winkel und entfernt sich auf jeden Fall von dem Startplatz. Besondere zusätzliche Lösungsmittel, wie z.B. eine redudante Auslegung der Lenkanlage oder eine zusätzliche Kontrollvorrichtung für die Lenkanlage oder.den Flugkörper, sind nicht notwendig., " so daß sich die durch die Erfindung gegebene LÖsungsrnöglichkeit durch geringen Aufwand beim' Einbau, geringen Platzbedarf und geringe Kosten auszeichnet.

Bei welchem Winkel die Begrenzungsanschläge wirken sollen, hängt davon ab, bis in welche Winkelbereiche der Plügkör-.per manövrierfähig bleiben soll; bei den in Frage" stehenden Flugkörpern, also vorwiegend Panzerabwehrraketen, wird im allgemeinen eine Begrenzung dieses Winkels auf 4"5° ausreichend sein.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist nur der erste Rahmen des Kreiselgerätes mit einem Begrenzungsanschlag versehen, so daß nach der Berührunp; des Anschlags an dem zweiten Rahmen dieser um etwa l8ö umschlägt· Als Folge dayon wird durch die mit dem Kreiselabgriff verbundene Rollagestabilisierung der Flugkörper so lange um seine Längsachse gedreht, bis er in einer

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Rückenfluglage fliegt. In dieser¹ Fluglage wirkt · aber ■beispielsweise ein fehlerhaftes Hoehkomraando atif den Flug« körper wie ein Tiefkommando, so daß die Flugbahn des Flugkörpers erdwärts abgebogen wird-* Dies allerdings nur so lange, bis der Begrensungsanschlag erneut den zweiten Rahmen berührt und umschlägt,, so daß infolgedessen der. Flugkörper wiederum um etwa ISO⁰ um seine Längsachse rollt und allmählich zu steigen beginnt; der Flugkörper· entfernt sich auf diese Vfeise bis sum Ausbrennen seines Triebwerks in einer nach oben gerichteten schlangenförmlgen Flugbahn von dem Startplatz.

Durch eine weitere, bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, bei der .das Kreiselgerät-so in den Flugkörper eingebaut ist, daß die Richtung der ersten Achse mit der Flugkörperquerachse einen spitzenWinkel bildet, wird es ermöglicht, daß die Winke!bewegung der Kreiselrahmen sowohl bei einem horizontalen Kreisf-lug als auch bei einem Steigflug des Flugköi'pers nur bis zu einem bestimmten Winkel erlaubt ist.. Dadurch wirkt jetzt nach einem Umschlagen des zweiten Rahmens auch ein fehlerhaftes Links.- bzw. Rechfcskommando wie ein Rechts- bzw. Linkskommando* so daß der Flugkörper trotz des Defektes ebenfalls nicht eine uiierwUn#chte Flugrichtung überschreitet;* sonätyi* rom plafcat fortgeführt wird.

Zwei AuefUnrungsbsiepieie eine* gtmt· *$·γ firftnd\iili straierten Kreiselgerät es fü]? einen Flugkörper werden in der Be*Qhretbüng In der Zeichnung: näher erläutert«

Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 ein Krelsol;erät gemäß rter Erfindung,

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Fig* 2a ein, .Wlrkungs schema, des Krelselgerates Qem'dB Ms ^2a derErftnciung und _:< _

Pig, J eine weitere AusfUhrunjjsforrn des Kreisel« gerätes»

Ein Flugkörper 1, beispielsweise ein einen Gefechtskopf tragende*** rollagestahilisierter Kreuzflügler, ist in Fig, 2 lediglich schematiseh mit seinen vier jeweils in einem Flügel S₁ bis. 2^ angeordneten Staublechen J^ bis Ji·, den sogenannten Spoilern und sinem am Flugkörperrumpf. be·= festigten, in der Normalfluglage nach oben weisenden Hand-* griff 4 dargestellt. Über ein nicht gezeigtes Lenkkabel werden an einen"Empfänger des Flugkörpers Lenksignale g£« sendet* die eine ebenfalls nicht gezeigte Betktiguncsvor« richtung für die Spoiler zur Beeinflussung der Flugbahn, auslösen, Gleichzeitig; werden den Lenksignalen .der Ein« haltung der Rollase dienende Stabilisierungsüi^nale über" lagert, die an,einem Lagekreisel 5 gewonnen^ werden, v£;l, z«B. die DBP 1 109 52^* Dieser' Lagekreisel weist eineii mittels zweier Rahmen 11 und 12 kardanisch gelagerten Rotor \~5 auf und ist mit der dritten Achse l4 des zweiten Rmhmtns Ig in Richtung der PIug]körp«rlängs*Qhse in ein^in

KreiselgehÄuse 15^^ gelagert* An dem era ten 11 ist ein Btgrenzungi»nachlftg It »ίϊ«· br acht, eier ~ 4lt Winkeltwwtguns dee ereten Rahntna 11 xm itin· im ixtittin H*h8ien 10 gelagerte Aoh»e 17 mm %%*_ tu tiütnt Winkei $ «tltubt. An 4«» «weiten R«lin»n 12 let ein. Sehleifkontmcfe 21 so »ngeordiiet!. daß er-*uf zwei £lugk$r$Qvt%äten_t halb* Ipptleförroigeii^ Koutalctbfthnen^ 22 un<i-2> gleiten kanii, tet der SohleifkontAkt 21 auf der Kontaictbahn 2Si, einer Itollfebllage de© Flugkörpers in bezug, auf die wm$ nftQh.'PieqhfeS ■ entspricht, so wird dem Flugkörptr 1 ■".-,. t durch.die Spoiler ein ihn nach links in seine Normalfluglage drehendes gfceuenttonieh'fc" erteilt (siehe auch Fib« 2a).

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Die Kontaktbahn 2% ist dagegen einer Rollfehllage des Flugkörpers nach links zugeordnet; hier v/erden die Spoiler: so ausgefahren, daß dem Flugkörper ein ihn nach rechts drehendes Steuermoinent aufgeprägt wird.

Durch eine Störung in einem nicht dargestellten Lenksignal empfanger, z.B. durch den Ausfall eines Transistors, kann der Flugkörper beispielsweise ein vom Boden nicht mehr beeinflußbares Hochkommando erhalten. Während des daraus resultierenden Steigfluges wird er aber in der oben beschriebenen Weise rollagestabilisiert. Befindet sich hierbei z.B. der Schleifkontakt 21 auf der Kontaktbahn 22, so weixlen die jetzt ausgefahrenen Spoiler j5, und J₂ den Flugkörper 1 vfieder in die Normalfluglage drehen. Nimmt der Flugkörper während des Steigfluges aber eine solche Fliiglage an, daß der Begrenzungsanschlag lö an den zweiten Rahmen 12 des Kreiselgerätes anstößt, so schlägt dieser tun annähernd l80 um, wobei die erste Achse 24 des Kreiselgerätes ihre Richtung im Raum in etwa beibehält. Hit dera Umschlagen des zweiten Rahmens 12 wird der mit dem zweiten Rahmen fest verbundene Schleifkontakt 21- beispielsweise auf die halbkreisförmige Köntaktbahn 27) bewegt (siehe Fig. 2b)* In diesem Fall werden die Spoiler 5_ und ~ju betätigt und der Flugkörper wird zu einer Drehung um lS0° in bezug auf die Zeichnung im Uhrzeigersinn gezwungen, bis der Schleifkontakt 21 wieder die Kontaktbahn 22 erreicht und hier wieder den Flugkörper in der oben beschriebenen Weise normal rollagestabilisiert (siehe Fig. 2c). Sollte sich der Kontakt 21 nach dem Umklappen des zweiten Rahmens 12 noch auf der Kontaktbähn befinden, so wird - da jetzt die Spoiler i und j5o ausgefahren bleiben - die Drehung des Flugkörpers um.etwa l80° ira Gegenuhrzeigersinn erfolgen, bis die Kontalctbahn 2J erreicht wird.

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Beide Male werden dem Flugkörper Steuermomtarte aufgeprägt, die ihn nach einiger Zeit in die Rückenfluglage überführen (siehe Fig. 2c), so daß aus dem flu-jjkörperbezogenen Hochkommando von der Erde aus gesehen ein Tie'fkommando wird, der Flugkörper sich also, ohne seine Flugschleife fortzusetzen, vom Startplatz entfernt.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel des Kreiselgerätes, bei dem aus Gründen der Übersichtlichkeit der Anschlag 16 nicht gezeigt ist, wird durch eine am flugkörperfesten Kreiselgehäuse I5 befestigte Vorrichtung 2'5" das Kreiselgerät nach dem Umschlagen des zweiten Rahmens 12-durch einen am ersten Rahuen 11 angeordneten und mit der Vorrichtung 25 zusammenwirkenden Bügel 2o in seiner Lage arretiert, ₌s..a,. daß eine Bewegung beider Kreiselrahmen urn ihre Achsen unmöglich wird.. Da. <ier in Fig. Z> nicht mehr gezeigte Schleifkontakt 21 jetzt stänuig auf einer der Kontaktbahnen 22 bzw. 2> in fester Position gehalten wird, bleiben ständig die gleichen Spoiler- ausgefahren (in der Fig. 2c die Spoiler Jj-, und -^p) · eine Stabilisierung des Flugkörpers um seine Längsachse ist. somit nicht mehr möglich, so daß der Flugkörper ständig in der gleichen Richtung rollt. Das resultierende Kommando eines jeden beliebigen Fehlkommandos wirkt aber durch das ständige Rollen des Flugkörpers um seine Längsachse auf den Flugkörper wie ein Nullkommando. Auch in diesem Fall überschreitet der Flugkörper nicht eine durch den Begrenzungsanschlag vorgegebene Flugrichtung und kann so auch nicht in die Nähe des Startplatzes zurückkehren, da er zunächst durch das resultierende Nullkommando einen vom Startplatz wegführenden Steigflug etwa unter dem Winkel & durchfliegt und dann unter der Wirkung der Erdanziehung in einen allmählichen Sinkflug übergeht.

Patentansprüche:

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Claims

Kesserschmitt-Bölkow-Blohm Ottobrunn, ll»Dez., I9O9

Gesellschaft mit BP 879

beschränkter Haftung ZVPl Cz/sch , -München

Pa te nt ans pr ü c he

/l. Kreiselgerät für selbstgetriebene, rollagestabllisierte * ■'' ferhlenkbare Flugkörper, das mittels zweier Rahmen kardanisch selagert ist und das einen oder mehrere Begrenzungsansehläge aufweist, die die Winkelbewegung des ersten Rahmens in bezug zu der durch die zweite und dritte Achse.aufgespannten Ebene auf einen Winkel unterhalb 90 begrenzen, dadurch g\ e kenn ζ eic h η e t , daß die Begrenzungsanschläge (l6) so gesetzt sind, daß das.bei einem Überschreiten einer unerwünschten Fluglage erfolgende Umschlagen des zweiten Rahmens (12) um annähernd l8o° zur Invertierung der an ein zur Flugbahnbeeinflussung dienendes Lenkorgan (]5) gegebenen Fehlkommandos ausnutzbar ist. . ; ■
2. Kreiselgerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e % Q h ne t , daß das Kreiselgarät einen an sich bekannten der Rollagestabllisierung des FlugltÖrpers dienenden Kreiselabgriff aufwelstij der aus zwei fest mit dem Flugkörper (i) verbundenen konzentrisch um die dritte Achse (14) angeordneten-, halbkreisförmigen, · elektrisch leitenden Kontaktbahnen (22, 23) besteht,· die voneinander elektrisch Isoliert sind und aus einem am zweiten Rahmen. (12) befestigten Schleif kontakt (21),· der den Kontaktbahnen (22^ 23) zugeordnet ist*

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3· Kreiselgerät nach Anspruch 2, dadurch g e. Ic" e η i± zeichnet, daß nur der erste Rahmen (il) einen Begrenzungsanschlag (16) aufweist.
4. Kreiselgerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t , daß die Begrenzungsanschläje (1β) so ausgelegt sind, daß die V/iiikelbewegung der beiden Rahmen (11, 12) zueinander nur bis ^5 erlaubt ist.
5. Kreiselgerät nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß ein das Kreiselgerät umgebendes flugkörperfestes Kreiselgehäuse (I5) Einrichtungen (25) aufweist, die zum Zwecke der Arretierung des Kreiselgerätes (5) nach dem Umschlagen des zweiten Rahmens (12) um annähernd l80° mit einem am ersten Rah men (11) angeordneten Bügel (26) zusammenwirken.

SAD OR[GiNAL

L e e r s e i t e