DE202004013613U1 - Driveless missile for carrying atmospheric and weather measurement instruments is carried to a start height using a carrier system, e.g. a balloon, from where it is set in a controlled glide path to a known possible landing place - Google Patents

Driveless missile for carrying atmospheric and weather measurement instruments is carried to a start height using a carrier system, e.g. a balloon, from where it is set in a controlled glide path to a known possible landing place Download PDF

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Abstract

Driveless missile for carrying measurement instruments, especially for weather and atmospheric data measurement, is carried to a start height by a start system, e.g. a balloon, rocket or aircraft, and then set in a gliding motion to one of a number of defined landing places. An independent claim is made for an automatic flight control unit that has a radio probe with sensors for flight path planning and control.

Description

Ausgangspunktstarting point

Für Wettervorhersagen werden täglich vielfach Radiosondenaufstiege an Ballons durchgeführt, bei denen der Ballon in großer Höhe platzt und die Meßgeräte dann am Fallschirm irgendwo niedergehen und im Allgemeinen verloren sind.For weather forecasts are daily many radio probe ascents carried out on balloons at which the balloon in large Height bursts and then the measuring devices go down somewhere on the parachute and are generally lost.

Stand der TechnikState of the art

Die Radiosonden für Wetterdienste werden täglich vielfach an vielen Orten mit Ballons gestartet und in Höhen von bis zu 35 km gehoben wo dann der Ballon platzt. Dabei driftet die Sonde mit dem Wind, misst Temperatur, Feuchtigkeit, Taupunkt und den Flugweg mittels GPS und sendet per Funk die Meßdaten zu einer Bodenstation.The Radio probes for Weather services are daily often started in many places with balloons and at heights of lifted up to 35 km where the balloon bursts. The drifts Probe with the wind, measures temperature, humidity, dew point and the flight path using GPS and sends the measurement data by radio a ground station.

Nach dem Platzen des Ballons fällt die Sonde zur Erde und wird dabei von einem Fallschirm gebremst. Die Sonden sind als Einweg-Sonden ausgelegt, weil nur wenige zufällig gefundene Sonden zu den Wetterdiensten geschickt werden.To the balloon burst the probe to earth and is braked by a parachute. The probes are designed as disposable probes because only a few are found by chance Probes are sent to the weather services.

Weil man mit dem Verlust der Sonden rechnet, wird auf weitere interessante Meßgeräte verzichtet oder es werden billigere ungenauere Meßgeräte eingebaut.Because if you expect the probes to be lost, there will be more interesting ones Measuring devices dispensed with or cheaper, less precise measuring devices are installed.

Die Rückführung der Sonden geschieht im Allgemeinen an einem nicht steuerbaren Fallschirm.The Repatriation of Probes generally happen on a non-steerable parachute.

Mit Flugzeugen sind die mit Wetterballonen erreichten Höhen nicht erreichbar. Auch wäre der Betrieb von Flugzeugen erheblich teuerer.With Airplanes are not the heights reached with weather balloons reachable. Also would be the operation of aircraft significantly more expensive.

Problemproblem

Nur wenige der verwendeten Radiosonden werden gefunden und für die Wiederverwendung zurückgeschickt. Deshalb werden aufwändigere Messungen zu teuer und nicht häufig durchgeführt.Just Few of the radio probes used are found and reused sent back. Therefore, more elaborate Measurements too expensive and not often carried out.

Lösungsolution

Mit dem erfindungsgemässen Radiosonden-Gleiter landen die Radiosonden auf einem vorbestimmten Landeplatz und können geborgen und wieder verwendet werden.With the inventive Radiosonde sliders land the radiosonde on a predetermined one Landing site and can salvaged and reused.

Das ohnehin verwendete Gehäuse der Radiosonden aus Hartschaum ist aerodynamisch so gestaltet, daß ein Gleiter entsteht, der in der Lage ist, die Strecke, die die Sonde während dem Aufstieg am Ballon zurückgelegt hat gegen den Wind wieder zurückzugleiten.The housing used anyway The radio probes made of rigid foam are aerodynamically designed so that a glider arises, which is able to cover the distance that the probe travels during the Climbing the balloon has to slide back against the wind.

Für die Steuerung wird zusätzlich zur Radiosonde nur ein Microprozessor und ein Servo benötigt. Als Sensor für die Navigation dient ein ohnehin in der Sonde vorhandenes Positionierungssystem, zum Beispiel GPS. Die Batterie der Radiosonde wird etwas größer ausgelegt, damit die Steuerung zusätzlich versorgt weden kann.For control will be additional only one microprocessor and one servo required for the radio probe. As Sensor for the navigation serves a positioning system that is already present in the probe, for example GPS. The battery of the radio probe is designed a little larger, thus the control system in addition can be supplied.

Das Flugzeug wird so gestaltet und der Schwerpunkt so getrimmt, daß das Flugzeug nahe der besten Gleitzahl stabil gleitet und daß es so stabil fliegt, daß niedertrequente Korrekturen am Seitensteuer, die aus den GPS-Messungen berechnet werden, ausreichen, das Flugzeug auf das Zielgelände zu lenken.The Aircraft is designed and the center of gravity trimmed so that the aircraft slides stably near the best glide ratio and that it flies so stably that low-frequency Corrections to the side steering calculated from the GPS measurements will be sufficient to steer the aircraft onto the target site.

Werden für extreme Windstärken mehrere alternative Zielgelände eingegben, kann der Bordrechner anhand der Messungen beim Aufstieg und seiner programmierten Flugleistungen entscheiden, welches der möglichen Zielgelände angeflogen wird, dann die Anflugstrategie berechnen und ausführen.Become for extreme winds several alternative finish areas entered, the on-board computer can use the measurements during the ascent and its programmed flight performance decide which of the potential finish area is approached, then calculate and execute the approach strategy.

Stellt der Bordrechner schnellen Höhenverlust fest (z. B. nach GPS oder Drucksonde) dann ist der Ballon geplatzt. Durch einen vollen Servoausschlag z.B. nach rechts wird der Gleiter von den Resten des Ballons getrennt.provides the on-board computer rapid loss of altitude fixed (e.g. according to GPS or pressure probe) then the balloon has burst. With a full servo deflection e.g. the glider turns to the right separated from the remains of the balloon.

In Ausreichender Höhe vor der Landung wird ausgelöst durch einen kurzen Servo-Vollausschlag auf die andere Seite eine Klappe ausgelöst, die zu einem zweiten stabilen Gleitflugzustand mit Minimalgeschwindigkeit führt. In diesem Zustand erfolgt die Landung.In Sufficient height is triggered before landing by a short full servo deflection to the other side Flap triggered, which leads to a second stable gliding state at minimum speed leads. The landing takes place in this state.

Der Gleiter besteht vorzugsweise aus wenigen Hartschaumteilen, die so gestaltet sind, daß innen die Ausrüstung und Steuerung des Radiosondengleiters darin einfach befestigt und gegen Landestoß und extrem tiefe Temperaturen geschützt ist und aussen eine geeignete Flugzeugform mit bereits ausgebildeten Klappen und ausreichender Festigkeit für Flug und Landung entsteht.The Glider preferably consists of a few hard foam parts, so are designed that inside equipment and control of the radio probe slider simply attached and against landing and protected from extremely low temperatures is and a suitable aircraft form with already trained ones Flaps and sufficient strength for flight and landing arises.

Die durch den Stromverbrauch an Bord entstehende Wärme wird bei guter Isolierung dazu verwendet, die temperaturempfindlichen Teile wie Batterie und Servo auf für die Funktion notwendigen Temperaturen zu halten. Notfalls wird der Stromverbrauch durch gesteuertes Zittern des Servos vergrößert.The the heat generated on board is good insulation used the temperature sensitive parts like battery and Servo on for the function to maintain necessary temperatures. If necessary, the Power consumption increased by controlled shaking of the servo.

Vorteilebenefits

  • – Weil die Radiosonden-Gleiter auf ein relativ kleines Landegelände zurückkehren, können diese beborgen und nach Laden oder Austauschen der Batterie wieder verwendet werden.- Because the radio probe gliders return to a relatively small landing area, can Recover them and after charging or replacing the battery be used.
  • – Die Ballonsondenaufstiege mit Radiosonden-Gleitern werden insgesamt erheblich preiswerter als Einwegsonden- The balloon probe ascents with radio probe gliders are priced significantly overall more valuable than disposable probes
  • – Der Radiosondengleiter erlaubt den wirtschaftlichen Einsatz von hochwertigeren, genaueren oder zusätzlichen Sensoren.- The Radiosonde glider allows the economical use of high quality, more specific or additional Sensors.
  • – Aufgrund der Bauweise und der Verwendung von nur sehr wenigen zusätzlichen Teilen wird der Gleiter nicht wesentlich schwerer und größer als bekannte Radiosonden. Die Gefährdung des Luftverkehrs und die unbeteiligter Personen bleibt also auf einem allgemein akzeptierten Niveau.- Because of the construction and the use of very few additional ones The glider does not become much heavier and larger than known ones Radiosondes. The threat of aviation and the uninvolved people stays up a generally accepted level.
  • – Umweltfreundlicher, durch Vermeidung von Abfall.- more environmentally friendly, by avoiding waste.

Claims (8)

Antriebsloser Flugkörper zur Aufnahme von Meßgeräten, insbesondere für Wetter- und Atmosphärendatenmessung, dadurch gekennzeichnet, daß er von einem Startsystem (z.B. Ballon, Rakete oder Flugzeug) auf Höhe gebracht wird und dann automatisch im Gleitflug zu einem von mehreren definierten Landeplätzen fliegt und dort landet.Non-propelled missile for receiving measuring devices, in particular for weather and atmospheric data measurement, characterized in that it is brought to a height by a launch system (e.g. balloon, rocket or airplane) and then automatically glides to one of several defined landing sites and lands there. Flugkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er im wesentlichen, z.B. aus Hartschaumstoffteilen besteht, die gleichzeitig zur aerodynamischen Formgebung, als Struktur, zur Aufnahme, Befestigung und Schutz der Ausrüstung und auch zur thermischen Isolierung der Ausrüstung gegen extrem tiefe Temperaturen in der oberen Atmosphäre dienen.missile according to claim 1, characterized in that it essentially, e.g. consists of rigid foam parts that are simultaneously aerodynamic Shaping, as a structure, for receiving, fastening and protecting the equipment and also for thermal insulation of the equipment against extremely low temperatures in the upper atmosphere serve. Flugkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formgebung und Schwerpunktlage eine ausreichende Längsstabilität sowohl im Gleitflugzustand als auch im Landezustand mit ausgeschlagener Klappe hat.missile according to claim 1 or 2, characterized in that the shape and center of gravity sufficient longitudinal stability both when gliding as well as in the landing state with the flap knocked out. Automatische Flugsteuerung, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Radiosonde ohnehin vorhandenen Sensoren zur Flugwegplanung und Steuerung verwendet werden.Automatic flight control, characterized, that the sensors for flight path planning already present in the radio probe and control can be used. Steuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nur die Flugrichtung gesteuert wird.Control according to claim 4, characterized in that only the flight direction is controlled. Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Servo das Seitenruder und bei Vollausschlag in eine Richtung eine Trennkupplung zur Trennung vom Ballon sowie bei Vollausschlag in andere Richtung eine Vorrichtung zum Aufstellen einer Flügelklappe betätigt.Control according to one of the preceding claims, characterized characterized that the Servo the rudder and one at full deflection Separation coupling for separation from the balloon as well as with full deflection in another direction a device for setting up a wing flap actuated. Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch gelegentliches Ansteuern des Servos auch während dem Aufstieg, das Servo mit Hillfe der dabei entstehenden Abwärme in Verbindung mit der Wärmeisolierung durch den Flugkörper aus Hartschaumstoff, auch bei extrem tiefen Temperaturen funktionsfähig gehalten wird.Control according to one of the preceding claims, characterized characterized by occasional activation of the servo during the ascent, the servo with Hillfe the resulting waste heat in connection with the thermal insulation through the missile Made of rigid foam, kept functional even at extremely low temperatures becomes. Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während dem Sondenaufstieg der Bordrechner aus Sondendaten das Windprofil über die Höhe errechnet wird, welches dann benutzt wird, um den günstigsten noch erreichbaren Landeplatz auszuwählen.Control according to one of the preceding claims, characterized characterized in that during the Probe ascent of the on-board computer from probe data the wind profile over the Height calculated which is then used in order to achieve the cheapest that can still be achieved Select landing site.
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