DE2045687C2 - Thermische Auslösevorrichtung für Flugkörperfunktionen - Google Patents
Thermische Auslösevorrichtung für FlugkörperfunktionenInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F42—AMMUNITION; BLASTING
- F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
- F42B10/00—Means for influencing, e.g. improving, the aerodynamic properties of projectiles or missiles; Arrangements on projectiles or missiles for stabilising, steering, range-reducing, range-increasing or fall-retarding
- F42B10/02—Stabilising arrangements
- F42B10/14—Stabilising arrangements using fins spread or deployed after launch, e.g. after leaving the barrel
- F42B10/16—Wrap-around fins
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur zeitverzögerten thermischen Auslösung von Funktionen bei
Flugkörpern, bei der das Sperrglied der Funktionseinrichtung mittels einer Klebe- oder Lötverbindung in
gesperrter Stellung gehalten und durch zeitabhängige Erwärmung der Flugkörpertriebwerksdüse beim Triebwerksabbrand
zur Entriegelung gebracht wird.
Bei Flugkörpern ist es in bestimmten Fällen erforderlich, auf der Flugbahn zu einem vorgegebenen
Zeitpunkt bestimmte Funktionen auszulösen. So werden beispielsweise bei Raketen sogenannte Booster, die als
Zusatztriebwerke beim Starten verwendet werden, nach deren Brennschluß abgeworfen. Für einen anderen
Anwendungsfall wird gefordert, bei Raketen mit Klappleitwerk dieses beim Start zunächst noch
geschlossen zu halten und erst nach einer bestimmten Verzögerungszeit aufspringen zu lassen. Der Zweck
dieser verzögert aufspringenden Klappleitwerke besteht darin, bei ballistischen ungelenkten Raketen, die
Seitenwindempfindlichkeit unmittelbar nach dem Start herabzusetzen, d. h. die Treffgenauigkeit weitgehend
wetterunabhängig zu machen.
Für derartige, noch durch weitere Beispiele ergänzbare
Anwendungsfälle, wie z. B. das Auslösen weiterer Triebwerksstufen, das Aufheben von Sicherungseinrichtungen,
das Ausstoßen von Nutzlast etc., werden in bekannter Weise mechanische, pyrotechnische oder
elektronische Zeitzünder oder Zeitschalter benutzt, die nach Ablauf der eingestellten oder vorgegebenen
Zeitspanne in geeigneter Weise angeordnete und ausgebildete Sprengladungen zünden oder entsprechende
mechanische Verriegelungen aufheben, so daß die gewünschte Funktion der nachgeschalteten Flugkörpereinrichtung
ausgelöst wird.
Die Funktionsauslösung ist hiermit zwar im allgemeinen mit genügender Zeitgenauigkeit durchführbar,
jedoch ist in vielen Fällen die erforderliche Sicherheit gegen Funktionsstörungen nicht gegeben. Vor allem
aber ist der erforderliche Aufwand, verglichen mit der nachfolgend beschriebenen Erfindung, bei den genannten
Lösungen beträchtlich höher, insbesondere wenn für diese eine eigene Energiequelle oder die Zuführung von
Fremdenergie über z. B. elektrische Zuleitungen erforderlich ist In der Praxis ist deshalb die Anwendung
derartiger Zeitzünder oder Zeitschalter in bestimmten Fäl'en nicht möglich oder nicht befriedigend.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zeitverzögerte Auslösung von Flugkörperfunktionen
auf thermischem Wege einzuleiten, indem ein an die Wandung der Flugkörper-Triebwerksdüse mittels eines
Klebers oder Lotes gehaltenes Sperrglied durch die zeitabhängige Erwärmung der Klebe- oder Lötstelle
freigegeben wird, wobei diese Einrichtung so auszubilden i?t, daß die in der Praxis auftretenden Abweichungen
vom vorgegebenen Auslösezeitpunkt auch bei einer großen Anzahl von Flugkörpern, d.h. bei einer
Serienfertigung, so vernachlässigbar klehi sind, daß die
geforderte Zeitgenauigkeit erreicht wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs gelöst In
vorteilhafter Weise wird die Klebe- oder Lötstelle der Auslösevorrichtung so ausgebildet daß thermisch
definierte und reproduzierbare Verhältnisse eingehalten werden können. Es sind deshalb sowohl die Massen, die
geometrischen Abmessungen und die thermischen Stoffkonstanten des Klebers oder Lotes, als auch die der
an der Auslösevorrichtung beteiligten Komponenten definiert. Die Dicke der Klebe- oder Lötschicht wird so
gehalten, daß die zum Ablösen bzw. Schmelzen erforderliche Wärmemenge und demzufolge auch die
dazu benötigte Zeit so festgelegt sind, daß reproduzierbare Verhältnisse vorliegen. Da bei Klebemitteln die
Festigkeit im allgemeinen allmählich mit steigender Temperatur abnimmt, während sie bei Loten erst bei
Erreichen der Schmelztemperatur praktisch sprunghaft auf Null abfällt, werden vorzugsweise Lote, und hierbei
wieder vornehmlich solche mit eutektisehem Schmelzpunkt verwendet.
Die Reproduzierbarkeit des Auslösezeitpunktes hängt vor allem aber davon ab, in welchem Maße die der
Klebe- oder Lötstelle zugeführte Wärmemenge wieder an die Umgebung, insbesondere an das Sperrglied
selbst, abgegeben und von diesem weitergeleitet wird. Um auch hier eindeutig reproduzierbare Verhältnisse zu
schaffen, ist entsprechend dem Erfindungsgedanken vorgesehen, das Sperrglied mittelbar über ein an die
Wandung der Triebwerksdüse durch Kleben oder Löten befestigtes besonderes Halteelement definierter Form,
möglichst geringer geometrischer Abmessung und aus einem Werkstoff mit hoher Wärmeleitzahl, vorzugsweise
Kupfer oder eine Kupferlegierung, zu halten. Hierdurch wird erreicht, daß die Temperaturanstiegskurve der Düsenwandung an der Klebe- oder Lötstelle
und die des aufgeklebten oder aufgelöteten Halteelementes möglichst zeitsynchron verläuft.
Da der Temperaturanstieg in der Düsenwandung des Flugkörpertriebwerkes auch durch Fertigungstoleran-
zen der Wandstärke gewissen Schwankungen unterliegt,
ist gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung zum Zwecke der thermischen Abschirmung
der Klebe- oder Lötstelle von den umgebenden Wandbereichen vorgesehen, diese Stelle durch eine die
Düsenwanddicke vermindernde Nut abzugi enzen. Wird dann noch das Halteelement als Kreisscheibe*ausgebildet
und die Nut aL Ringnut, deren innerer Durchmesser dem Außendurchmesser des Halteelementes entspricht,
dann bildet die Düsenwandung mit dem aufgeklebten oder aufgelöteten Halteelement an dieser Stelle einen
Kreiszylinder, von dessen Mantelfläche das beim Aufkleben oder Löten austretende überschüssige
Klebemittel oder Lot in einfacher Weise, z. B. spanabhebend, nachträglich vollständig entfernt werden
kann.
Das Sperrglied ist die Verbindung zwischen dem Halteelement und der Funktionseinrichtung des Flugkörpers.
Um die Wärmeableitung von dem Halteelemtnt auf das Sperrglied selbst zu minimieren, ist
entsprechend dem Erfindungsgedanken dit Masse und der wärmeleitende Querschnitt des Sperrgliedes möglichst
klein zu halten, d. h. es ist vorzugsweise ein Draht oder Faden zu verwenden, der in geeigneter Weise
formschlüssig an dem Halteelement befestigt ist und dessen Stärke so begrenzt ist, wie es zur sicheren
Zuhaltung der Funktionseinrichtung in gesperrter Stellung gerade erforderlich ist.
Eine besonders vorteilhafte Anwendung der thermischen Auslösevorrichtung ist bei den eingangs bereits
erwähnten Flugkörpern mit verzögert öffnendem Klappleitwerk gegeben. Wie bereits in der DE-PS
19 50 638 beschrieben, ist es möglich, die Stabilisierungsflossen eines derartigen Flugkörpers mittels eines
die eingeklappten Flossen umfassenden Drahtes in verriegelter Stellung zu halten und sie durch eine
pyrotechnische Auslösevorrichtung zeitverzögert zur Entfaltung zu bringen. Verwendet man anstelle der
pyrotechnischen Auslösevorrichtung jedoch eine thermische Auslösevorrichtung in der beschriebenen Ausführung,
so ergibt sich eine Lösung, die sich durch besonders einfachen, wirtschaftlichen und sicheren
Aufbau auszeichnet. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn wie in dem nachfolgend näher beschriebenen
Anwendungsfall das Sperrglied der thermischen Auslösevorrichtung und der Fesselungsdraht der Stabilisierungsflossen
eine Einheit bilden. Hervorzuheben ist vor allem die absolute Sicherheit der thermischen Auslösevorrichtung
gegen Funktionsstörungen, da ein Ausbleiben der Auslösung physikalisch nicht denkbar ist, wenn
die Temperatur der Düse bei Triebwerksabbrand die Schmelztemperatur des Klebers oder Lotes erreicht
bzw. übersteigt.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung und an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, im einzelnen
zeigt
Fig. la den hinteren Teil einer Triebwerksdüse im
Schnitt mit der thermischen Auslösevorrichtung,
Fig. Ib den gleichen Teilausschnitt in der Ansicht,
Fig.2a das Heck eines Flugkörpertriebwerkes mit eingeklappten Leitwerksflossen, teils im Schnitt und
teils in Ansicht mit der — durch eine Leitwerksflosse verdeckt — unsichtbar gezeichneten thermischen
Auslösevorrichtung für das verzögert öffnende Klappleitwerk,
F i g. 2b die Ansicht von hinten auf dieses Heck.
Gemäß Fig. la ist die Auslösevorrichtung an der durch den Durchmesser d definierten Stelle an der
Außenkontur der Düse (2) angeordnet. Mit der Bezugnahme auf den Expansionsdurchmesser wird
berücksichtigt, daß die Temperatur der durch die Düse strömenden Gase im wesentlichen durch deren
Expansion infolge der Querschnittserweiterung der Düse bestimmt wird. Fertigungstoleranzen dieser
Querschnittserweiterung verschiedener Düsen wirken sich auf die Temperatur des Gases am Ort der
Auslösevorrichtung nicht aus, wenn nur Düsenquer-
ίο schnitte gleicher Größe miteinander verglichen werden,
so daß der Expansionsdurchmesser d die geeignete Bezugsgröße ist
An der so definierten Stelle der Düse (2) ist die Düsenwandung durch eine Ringnut (4), welche in der
gezeigten Schnittebene parallel zur Düseninnenkontur verläuft, gegenüber der übrigen Düsenwandung abgegrenzt.
Innerhalb dieser Abgrenzung hat die Düsenwandung die definierte Wanddicke s und eine ebene
Oberfläche, auf der das Halteelement (3) mittels eines Klebers oder Lotes (5) aufgeklebt oder aufgelötet ist.
Das Halteeiement (3) ist hier als kreisförmiges Plättchen
ausgebildet ur;d weist eine Bohrung (3a) auf. Für das
Sperrglied (6) findet im vorliegenden Fall ein Stahldraht Verwendung, der mittels einer angeformten öse
formschlüssig mit dem Halteelement (3) verbunden ist Das andere Ende des Sperrgliedes (6) führt zu der
Funktionseinrichtung des Flugkörpers, ist in der Skizze jedoch nicht gezeigt. Selbstverständlich kann als
Sperrglied auch ein Seil, Stift, Bolzen oder dgl.
verwendet werden, sofern das im Einzelfall zweckmäßig sein sollte.
In Fig. Ib ist die Auslösevorrichtung in der Ansicht
gezeigt. Es ist zu erkennen, daß das Halteelement (3) mit dem durch die Ringnut (4) abgegrenzten Teil der
Düsenwandung (2) einen Kreiszylinder gleichen Durchmessers bildet, dadurch ist es auf einfache Weise
möglich, nach dem Aufbringen des Halteelementes (3) durch Kleber, oder Löten — vor der Befestigung des
Sperrgliedes (6) — überschüssiges, aus dem Fügespalt ausgetretenes Klebemittel oder Lot nachträglich vollständig
zu entfernen.
Die Auslösung der Flugkörperfunktion erfolgt dadurch, daß nach dem Zünden des nicht gezeigten
Flugkörpertriebwerks die Temperatur der Düsenwandung (2) nach einer bestimmten vom Einzelfall
abhängigen Zeitfunktion rasch ansteigt. Wird hierbei die Schmelztemperatur des Klebers oder des Lotes
durchlaufen, dann löst sich das Halteelement von der Düsenwandung ab und gibt damit das Sperrglied (6) zur
Auslösung der Flugkörperfunktion frei.
Bei axakter Einhaltung der beeinflussenden Parameter wie Expansionsdurchmesser d, Wanddicke s,
Schmelztemperatur des Klebers oder Lotes sowie Form und Masse des Halteelementes lassen sich bei gleichen
Kenndaten des Triebwerks Auslösezeiten mit guter Reproduzierbarkeit erreichen. Je schneller der Temperaturanstieg
der Düsenwandung, desto geringer wirken sich Toleranzen der Einflußgrößen auf die Streuung der
Auslösezeit aus. Durch Veränderung der Einflußgrößen kann die Auslösezeit den jeweiligen Bedürfnissen
angepaßt werden.
In Fig.2a ist das Heck eines Flugkörpertriebwerks
In Fig.2a ist das Heck eines Flugkörpertriebwerks
(1) mit Klappleiiwerk, hier beispielhaft schematisch
dargestellt ein solches gemäß DE-PS 11 59 314, zum Teil
im Längsschnitt und zum Teil in der Ansicht, gezeigt, während Fig.2b eine Ansicht des Hecks von hinten
gem. Pfeil A in Fig.2a darstellt. Um den Düsenkörper
(2) sind vier Leitwerksflossen (7) angeordnet, die um die
Achsen (8) mittels der Federn (9) aufklappbar sind. Entsprechend der o.g. Patentschrift weisen die Leitwerksflossen
(7) einen starren achsnahen Teil (7 a) und einen elastischen achsfernen Teil (7 b) auf.
Im Bereich der Düsenerweiterung ist die Auslösevorrichtung mit dem Halteelement (3) entsprechend
Fig. la und Ib angeordnet. Von dem Halteelement (3)
ausgehend ist ein Fesselungsdraht (10) zum hinteren Düsenende geführt, der mittels eines dort auf dem
Düsenkörper angeordneten Nockens (11) in tangentialer Richtung zur Düse umgelenkt wird. Der Fesselungsdraht (10) ist beidseitig mit ösen (10a, 106,1 ausgerüstet
und übernimmt einerseits die Aufgabe des Sperrgliedes, indem er mit einer öse (1Oa^ am Halteelement (3)
befestigt ist, andererseits die Aufgabe der Funktionseinrichtung, indem er die vier Leitwerksflossen an ihrem
starren Teil (7a) mit einer Windung umschlingt und damit in eingeklappter Stellung hält, wobei die andere
öse (iOb) in einem Haltestift (12) eingehängt ist. Der
Haltestift (12) ist an der Hinterkante einer der Leitwerksflossen in Flugrichtung angeordnet. Er ist so
ausgebildet, daß sich die öse (106J nach erfolgter Auslösung unter Einwirkung des den Flugkörper
umgebenden Luftstromes lösen kann.
Durch diese Ausbildung wird der Fesselungsdraht (10) zum Auslösezeitpunkt einerseits durch Lösung des
Halteelementes (3) von der Düse, andererseits durch anschließendes Abfallen von dem Haltestift (12)
freigegeben. Die vier Leitwerksflossen können sich unter der Wirkung der Federn (9) entfalten. Der
Fesselungsdraht (10) fällt zusammen mit dem Halteelement (3) als loses Teil vom Flugkörper ab.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Vorrichtung zur zeitverzögerten thermischen Auslösung von Funktionen bei Flugkörpern, bei der
das Sperrglied der Funktionseinrichtung mittels einer Klebe- oder Lötverbindung in gesperrter
Stellung gehalten und durch zeitabhängige Erwärmung der Flugkörpertriebwerksdüse beim Triebwerksabbrand
zur Entriegelung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung
ein Halteelement (3) umfaßt, welches als dünnwandiges Plättchen ausgebildet und an einer
definierten Stelle der Triebwerksdüse (2) mittels eines Klebers oder Lötmittels befestigt ist und die
Düsenwandung an dieser Stelle durch eine die Wanddicke vermindernde Nut (4), deren innere
Abmessung der des Halteelementes (3) entspricht, gegenüber der umgehenden Düsenwandurg abgeg-enzt
ist, wobei das Halteelement (3) durch ein Sperrglied (6) formschlüssig mit der zeitverzögert zu
entriegelnden Funktionseinrichtung des Flugkörpers verbunden ist
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 für einen Flugkörper mit verzögert aufspringende, Klappleitwerk
an sich bekannter Art, dessen Leitwerksflossen (7) durch einen sie umschlingenden Fesselungsdraht
(10) in eingeklappter Stellung gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Fesselungsdraht (tO) an.
beiden Enden mit ösen (10a, tob) versehen ist, mit
einer davon (lOa^direkt an dem Hakeelement (3) der thermischen Auslösevorrichtung befestigt ist, mit
einer Umwindung um die eingeklappten Flossen (7) geführt wird und mit der anderen öse (iOb) von
einem an der Hinterkante einer Leitwerksflosse befestigten Haltestift (12) gehalten wird.
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Priority Applications (1)
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DE19702045687 DE2045687C2 (de) | 1970-09-16 | 1970-09-16 | Thermische Auslösevorrichtung für Flugkörperfunktionen |
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DE2045687C2 true DE2045687C2 (de) | 1982-08-12 |
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DE19702045687 Expired DE2045687C2 (de) | 1970-09-16 | 1970-09-16 | Thermische Auslösevorrichtung für Flugkörperfunktionen |
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DE (1) | DE2045687C2 (de) |
Cited By (2)
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- 1970-09-16 DE DE19702045687 patent/DE2045687C2/de not_active Expired
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