DE19735644A1 - Verriegelungseinrichtung für die Klappflügel eines Flugkörpers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verriegelungseinrichtung für die Klappflügel eines Flugkörpers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Flugkörper mit Klappflügeln, die um eine zur Flugkörper-Längsachse parallel orientierte Flügelachse zwischen einer am Flugkörper anliegenden Lagerposition und einer vom Flugkörper wegstehenden Aktivposition verschwenk- bzw. klappbar sind, ist aus der EP 0 327 680 A1 bekannt. Um die Klappflügel in der am Flugkörper anliegenden Lagerposition festzuhalten, sind dort Sicherungsmittel beschrieben, die bspw. als Stifte ausgebildet sind, die an den Lagereinrichtungen für die Flügelachsen vorgesehen sind. Wie diese Stifte ausgelöst werden, um die Klappflügel von ihrer Lagerposition in ihre Aktivposition verschwenken bzw. aufklappen zu können, dazu werden dort keine detaillierten Ausführungen gemacht.

Die DE 40 20 897 C2 der Anmelderin beschreibt eine Verriegelungseinrichtung für die Ruderblätter eines Projektiles, wobei ein Kraftelement mit einer Verriegelungskrone über eine Schubstange verbunden ist. Durch eine vom Kraftelement hervorgerufene Längsbewegung hebt die Verriegelungskrone gegen die Kraft eines Federelementes von den entsprechenden Stirnflächen der Ruderblätter ab. Bei diesem bekannten Projektil sind die Achsen, um welche die Ruderblätter zwischen einer Lagerposition und einer aufgeklappten Aktivposition verschwenkbar sind, zur Umfangsrichtung des Flugkörpers tangential orientiert. Bei dem Kraftelement zur Betätigung der Schubstange handelt es sich dort bspw. um ein pyrotechnisches Kraftelement. Derartige pyrotechnische Komponenten stellen oftmals unerwünschte Fehlerquellen dar.

Eine der wesentlichen sicherheitsrelevanten Forderungen an die Funktion einer Verriegelungseinrichtung der eingangs genannten Art, d. h. an die Funktion ihres Entriegelungsmechanismus für die Klappflügel eines Flugkörpers, bei dem es sich bspw. um einen MLRS-Flugkörper handelt, ist die Verstellung der Klappflügel von der am Flugkörper anliegenden Lagerposition in die vom Flugkörper wegstehende Aktivposition vor Erreichen einer kritischen Fluggeschwindigkeit, bei welcher der Flugkörper instabil wird. Diese Forderung muß bislang über die maximale Verzögerungszeit des pyrotechnischen Kraftelementes indirekt erfüllt werden, d. h. die maximale Verzögerungszeit des pyrotechnischen Kraftelementes muß in Abhängigkeit von der kritischen Geschwindigkeit, bei welcher der Flugkörper instabil wird, dimensioniert und festgelegt werden, was oftmals nur mit entsprechendem Aufwand realisierbar ist. Die Ausbildung mit einem pyrotechnischen Kraftelement bedingt außerdem eine Wirkverbindung zwischen dem Flugkörper und dem zugehörigen Startrohr. Diese Wirkverbindung stellt eine weitere mögliche Fehlerquelle dar. Ein weiterer Mangel bekannter Ausbildungen besteht in der Vielzahl von Komponenten, die miteinander passend zusammenwirken müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verriegelungseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die konstruktiv einfach und somit preisgünstig mit ausgezeichneter Zuverlässigkeit realisierbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Verriegelungseinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichenteiles des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Aus- bzw. Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Verriegelungseinrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Verriegelungseinrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß sie sehr einfach aus wenigen Einzelteilen aufgebaut ist und sehr zuverlässig funktioniert. Sie dient zur Festlegung der Klappflügel in der am Flugkörper anliegenden Lagerposition und zur passenden, zeitverzögerten Freigabe der Klappflügel von der besagten Lagerposition in ihre Aktivposition. Die Arretierung der zur aerodynamischen Stabilisierung des Flugkörpers benötigten Klappflügel in der am Flugkörper anliegenden Lagerposition, in welcher die Klappflügel am Flugkörper vorzugsweise konturschlüssig vorgesehen sind, ist zur Sicherstellung eines unbehinderten Rohrdurchlaufes beim Verschuß des Flugkörpers aus einem Startrohr erforderlich. Die Entriegelung der Klappflügel nach dem Austritt des Flugkörpers aus dem Startrohr erfolgt definiert zeitverzögert, um mögliche Abgangsfehler des Flugkörpers zu minimieren. Derartige Abgangsfehler können bspw. durch Abgangs-Turbulenzen der Treibsatz-Gase verursacht werden.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Verriegelungseinrichtung erfolgt in vorteilhafter Weise ein reproduzierbar verzögertes Aufklappen der Klappflügel bspw. 50 bis 70 m nach dem Austritt des Flugkörpers aus dem Startrohr. Die erfindungsgemäße Verriegelungseinrichtung weist die weiteren Vorteil auf, daß die Funktionsabläufe durch eine sichere Reproduzierbarkeit gekennzeichnet sind, da sie durch wiederholbar aerodynamische Vorgänge gesteuert werden. Durch den Verzicht auf eine Vielzahl geeignet zusammenwirken müssender Komponenten sowie pyrotechnischer Kraftelemente entfallen die entsprechenden Fehlerquellen. Durch die Auswahl geeigneter Materialien für das Bandelement und die Verbindungseinrichtung für das Bandelement bzw. für die gegebenenfalls mindestens eine der Verbindungseinrichtung formmäßig entsprechende Zusatzeinrichtung können Umwelteinflüsse in vorteilhafter Weise auf ein Minimum reduziert werden.

Nachdem bei der erfindungsgemäßen Verriegelungseinrichtung die Verbindungseinrichtung zur Freigabe des Bandelementes durch aerodynamischen Staudruck betätigt wird, d. h. ein aerodynamischer Entriegelungsmechanismus gegeben ist, ist erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise eine direkte geschwindigkeitsabhängige Entriegelung der Klappflügel gegeben. Durch geeignete Dimensionierung der Verbindungseinrichtung, d. h. des Klammerelementes der Verbindungseinrichtung, kann die die Entriegelung auslösende Fluggeschwindigkeit des Flugkörpers entsprechend den Forderungen des jeweiligen Flugkörper- bzw. Munitionstyps sehr einfach genau eingestellt werden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles eines Flugkörpers sowie einer erfindungsgemäßen Verriegelungseinrichtung für einen solchen Flugkörper. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Flugkörpers, der mit einer erfindungsgemäßen Verriegelungseinrichtung versehen ist,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie II-II in Fig. 1 zur Verdeutlichung einer Ausbildung der erfindungsgemäßen Verriegelungseinrichtung in einem vergrößerten Maßstab, und

Fig. 3 eine Ansicht der Verriegelungseinrichtung in Blickrichtung des Pfeiles III in Fig. 2 von vorne, wobei der Flugkörper wie in Fig. 2 nur abschnittweise angedeutet ist.

Fig. 1 zeigt einen Flugkörper 10 in Blickrichtung von vorne. Der Flugkörper 10 weist Klappflügel 12 auf, die in ihrer am Flugkörper 10 anliegenden Lagerposition gezeichnet sind. Jeder Klappflügel 12 ist um eine Flügelachse 14 zwischen der in Fig. 1 gezeichneten Lagerposition und einer Flugkörper 10 wegstehenden Aktivposition verschwenkbar bzw. aufklappbar. Die Flügelachsen 14 sind zueinander und zur Längsachse 16 des Flugkörpers 10 parallel orientiert.

Ein Bandelement 18, bei dem es sich um ein flexibles, nicht dehnbares Kabel 20 handeln kann, umschlingt den Flugkörper 10 mit seinen in der Lagerposition befindlichen Klappflügeln 12. Das Bandelement 18 weist eine Länge auf, die größer ist als der Umfang des Flugkörpers 10 mit den am Flugkörper 10 anliegenden, in der Lagerposition befindlichen Klappflügeln 12. Das bedeutet, daß sich die beiden Endabschnitte 22 und 24 des Bandelementes 18 überlappen. Die beiden Endabschnitte 22 und 24 des Bandelementes 18 sind in der normalen Ruhe- bzw. Lagerposition des Flugkörpers 10 durch eine Verbindungseinrichtung 26 miteinander fest verbunden. Die Verbindungseinrichtung 26 ist derartig vorgesehen, daß sie durch einen entsprechenden aerodynamischen Staudruck die beiden Endabschnitte 22 und 24 des Bandelementes 18 freigibt. Eine Ausbildung der Verbindungseinrichtung 26 ist in Fig. 2 geschnitten und in Fig. 3 in einer Ansicht von vorne zeichnerisch dargestellt. Dabei ist insbes. aus Fig. 2 ersichtlich, daß die Verbindungseinrichtung 26 ein Klammerelement 28 mit zwei Schenkeln 30 und 32 aufweist. Der erste Schenkel 30 liegt am Flugkörper 10 bzw. an einem der Klappflügel 12 des Flugkörpers 10 (sh. Fig. 1) an. Der zweite Schenkel 32 des Klammerelementes 28 ist zur Vorderseite des Flugkörpers 10 hin offen. Die besagte Vorderseite des Flugkörpers 10 ist in Fig. 2 durch den die Flugrichtung des Flugkörpers 10 verdeutlichenden Pfeil 34 dargestellt. Zwischen den beiden Schenkeln 30 und 32 ist ein nach vorne offener Spaltraum 36 festgelegt, in dem sich nach dem Abgang des Flugkörpers 10 aus einem Startrohr ein der jeweiligen Fluggeschwindigkeit entsprechender Staudruck aufbaut. Aus diesem Staudruck resultiert eine entsprechende, auf den radial äußeren zweiten Schenkel 32 wirkende mechanische Kraft, die während der Beschleunigungsphase des Flugkörpers 10 nach dem Verlassen des Startrohres kontinuierlich zunimmt, bis der auf den radial äußeren zweiten Schenkel 32 wirkende Staudruck bzw. die diesem entsprechende Kraft zu einem Aufbrechen des Klammerelementes 28 führt. In diesem Augenblick werden dann die Endabschnitte 22 und 24 des Bandelementes 18 und somit die Klappflügel 12 vom Flugkörper 10 derart freigegeben, daß sie um die jeweils zugehörige Flügelachse 14 von der in Fig. 1 gezeichneten, am Flugkörper 10 konturgenau anliegenden Lagerposition in die vom Flugkörper 10 radial wegstehende Aktivposition aufschwenken können.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, kann das Klammerelement 28 mit einer Sollbruchstelle 38 ausgebildet sein. Die Sollbruchstelle 38 ist zweckmäßigerweise im Übergangsbereich 40 zwischen dem ersten und dem zweiten Schenkel 30 und 32 des Klammerelementes 28 vorgesehen. Durch geeignete Ausbildung der Sollbruchstelle 38 kann somit in vorteilhafter Weise der Freigabezeitpunkt der Klappflügel 12 wunschgemäß sehr genau festgelegt werden. Alternativ hierzu kann der Öffnungs- bzw. Freigabezeitpunkt der Klappflügel 12 auch durch geeignete Dimensionierung, d. h. durch eine bestimmte geometrische Gestaltung bzw. Flächengröße des zweiten Schenkels 32 des Klammerelementes 28 festgelegt und bestimmt werden. Bei der Justierung des Öffnungs- bzw. Freigabezeitpunktes des Klammerelementes 28 und der Klappflügel 12 des Flugkörpers 10 sind somit geringe Zeittoleranzen realisierbar.

Wie ohne weiteres klar ist, ergibt sich durch die den aerodynamischen Staudruck ausnutzende Verbindungseinrichtung 26 eine direkte geschwindigkeitsabhängige Entriegelung der Klappflügel 12. Das heißt eine indirekte Entriegelung bspw. mittels pyrotechnischer Kraftelemente und zugehöriger mechanischer Komponenten kann in vorteilhafter Weise entfallen.

Der radial innere erste Schenkel 30 des Klammerelementes 28, der am Außenumfang des Flugkörpers 10 bzw. an der Außenfläche eines der Klappflügel 12 anliegt, dient zur Abstützung und sicheren Positionierung der Verbindungseinrichtung 26. Zu diesem Zwecke kann auch der erste Schenkel 30 flächig ausgebildet sein. Der radial äußere zweite Schenkel 32 schließt mit dem ersten Schenkel 30 einen definierten Öffnungswinkel ein, so daß sich ein nach vorne offener Spaltraum 36 ergibt. Der Übergangsbereich 40 zwischen dem ersten und dem zweiten Schenkel 30 und 32 des Klammerelementes 28 dient gleichzeitig als Verschluß für das um den Flugkörper 10 bzw. um die am Flugkörper 10 eng anliegenden Klappflügel 12 herumgewundene Bandelement 18.

Der zweite Schenkel 32 des Klappelementes 28 steht also über den Durchmesser des Flugkörpers 10 radial über. Das bedeutet, daß der solchermaßen ausgebildete Funkkörper 10 auf Startrohr-Konstruktionen beschränkt ist, bei welchen zwischen dem Flugkörper 10 und dem Startrohr ein entsprechendem Freiraum vorhanden ist. Das ist bspw. bei MLRS der Fall, wo der besagte Freiraum durch im Startrohr vorgesehene Drallschienen bestimmt ist. Zwischen benachbarten Drallschienen ist ein entsprechender Freiraum gegeben, der zur Aufnahme der Verbindungseinrichtung 26 geeignet ist.

Durch geeignete Dimensionierung des flächigen zweiten Schenkels 32 des Klammerelementes 28 der Verbindungseinrichtung 26 für die beiden Endabschnitte 22 und 24 des Bandelementes 18 ist die auslösende, d. h. die die Klappflügel 12 freigebende Fluggeschwindigkeit des Flugkörpers 10 den Forderungen des jeweiligen Flugkörper- bzw. Munitions-Typs entsprechend wunschgemäß einfach einstellbar, d. h. es ist eine einfache Anpassung des Öffnungs-Zeitpunktes für die Klappflügel 12 realisierbar. Die Verbindungseinrichtung 26 ist außerdem einfach ausgebildet, d. h. sie weist nur die beiden Komponenten, nämlich das Bandelement 18 und die Verbindungseinrichtung 26 auf. Eine Wirkverbindung zum Startrohr, wie sie bei pyrotechnischen Kraftelementen erforderlich ist, ist entbehrlich. Die zweiteilige Ausbildung aus Bandelement 18 und Verbindungseinrichtung 26 ist also wesentlich einfacher aufgebaut als alle anderen bekannten Vorrichtungen mit den entsprechenden Funktionen zur Freigabe der Klappflügel 12 eines Flugkörpers 10.

Nachdem im außenballistischen Bereich, d. h. nach Abgang des Flugkörpers 10 aus dem Startrohr,die Verbindungseinrichtung 26 zu einer einseitigen und somit unsymmetrischen Störung der Umströmung des Flugkörpers 10 führen kann, ist es zweckmäßig, wenn mindestens eine der Verbindungseinrichtung 26 formmäßig entsprechende Zusatzeinrichtung 42 vorgesehen ist (sh. Fig. 1), die - wie die Verbindungseinrichtung 26 - durch das Bandelement 18 am Flugkörper 10 bzw. an einem entsprechenden Klappflügel 12 des Flugkörpers 10 festgelegt ist. In Fig. 1 ist eine derartige Zusatzeinrichtung 42 gezeichnet, die der Verbindungseinrichtung 26 diametral gegenüberliegt. Es ist selbstverständlich auch möglich, mehr als eine Zusatzeinrichtung 42 vorzusehen und die Zusatzeinrichtungen 42 voneinander und in bezug auf die Verbindungseinrichtung 26 in Umfangsrichtung des Flugkörpers 10 äquidistant anzuordnen. Von Wichtigkeit ist nur, daß sich im außenballistischen Bereich am Flugkörper 10 symmetrische Strömungsverhältnisse ergeben, bis insbes. die Verbindungseinrichtung 26 die Endabschnitte 22 und 24 des Bandelementes 18 freigibt und somit die Klappflügel 12 des Flugkörpers 10 freigegeben und die Klappflügel 12 um die jeweils zugehörige Flügelachse 14 aufgeklappt werden.

Claims (7)

1. Verriegelungseinrichtung für die Klappflügel (12) eines Flugkörpers (10), wobei jeder Klappflügel (12) um eine zur Flugkörper-Längsachse (16) parallel orientierte Flügelachse (14) zwischen einer am Flugkörper (10) anliegenden Lagerposition und einer vom Flugkörper (10) wegstehenden Aktivposition verschwenkbar bzw. klappbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Klappflügel (12) in der Lagerposition umschlingendes Bandelement (18) vorgesehen ist, dessen beide Endabschnitte (22, 24) durch eine Verbindungseinrichtung (26) miteinander verbunden sind, die durch einen aerodynamischen Staudruck zur Freigabe des Bandelementes (18) lösbar ist.

2. Verriegelungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandelement (18) von einem Kabel (20) gebildet ist.

3. Verriegelungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtung (26) ein Klammerelement (28) mit zwei Schenkeln (30, 32) aufweist, von welchen der eine Schenkel (30) am Flugkörper (10) anliegt und der zweite Schenkel (32) vom Flugkörper (10) zur Vorderseite des Flugkörpers (10) hin offen wegsteht, wobei das Bandelement (18) zwischen den beiden Schenkeln (30, 32) angeordnet ist.

4. Verriegelungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der radial äußere zweite Schenkel (32) als Flächenelement ausgebildet ist.

5. Verriegelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Klammerelement (28) mit einer durch einen entsprechenden aerodynamischen Staudruck aufreißenden und das Bandelement (18) freigebenden Sollbruchstelle (38) ausgebildet ist.

6. Verriegelungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbruchstelle (38) im Übergangsbereich (40) zwischen den beiden Schenkeln (30, 32) des Klammerelementes (28) vorgesehen ist.

7. Verriegelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Verbindungseinrichtung (26) formmäßig entsprechende Zusatzeinrichtung (42) vorgesehen ist, die durch das Bandelement (18) am Flugkörper (10) festgelegt ist, wobei die/jede Zusatzeinrichtung (42) und die Verschlußeinrichtung (26) in Umfangsrichtung des Flugkörpers (10) äquidistant angeordnet sind.