DE2140566B2

DE2140566B2 - Raketenabschußvorrichtung mit einer Führungseinrichtung, die der Rakete einen Drall erteilt

Info

Publication number: DE2140566B2
Application number: DE2140566A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl.-Ing. 3472 Beverungen Sommer; Horst 3513 Staufenberg Wollmert
Original assignee: Wegmann and Co GmbH
Current assignee: Wegmann and Co GmbH
Priority date: 1971-08-13
Filing date: 1971-08-13
Publication date: 1978-10-26
Also published as: DE2140566C3; DE2140566A1

Description

erfolgt, wobei Ar die Koordinate der Schußrichtung und y die Koordinate quer zur Schußrichtung in der Abwicklung ist und j, a und h Konstante sind, die sich ergeben aus der vorgegebenen Abgangsdrehzahl, dem vorausbestimmten Abgangsdrehmoment und dem Enddrehwinkel der Rakete um die A'-Achse beim Verlassen der Abschußvorrichtung.

30

Gegenstand der Erfindung ist eine Raketenabschußvorrichtung mit einer Führungseinrichtung, die der Rakete einen Drall erteilt, wobei die Drallschiene J5 tangential zur Schußrichtung ansetzt und eine solche veränderliche Steigung hat, daß die Rakete die Abschußvorrichtung mit einem vorbestimmten Drehmoment und einer vorgegebenen Abgangsdrehzahl verläßt. Bei nicht selbstgetriebenen Geschossen ist es seit langem bekannt, im Rohr der Waffe Drallzüge anzuordnen, in die sich der Geschoßmantel oder am Geschoß angebrachte Führungsringe eindrücken, so daß das Geschoß während der Bewegung durch den Lauf gezwungen wird, eine Drallbewegung anzunehmen, durch die das Geschoß in der Flugbahn stabilisiert und ein Überschlagen des Geschosses verhindert wird.

Auch bei selbstgetriebenen Geschossen ist es bekannt, zur Stabilisierung des Geschosses die Führungsvorrichtung mit Drallzügen oder Drallschienen zu versehen. Eine bekannte Führungsvorrichtung (DE-OS 15 53 983) besteht einerseits aus geraden Führungsschienen, durch die die Abschußrichtung des Geschosses festgelegt ist und andererseits aus einer oder mehreren Drallschienen, die schraubenlinienförmig oder ähnlich gestaltet sind und in die am Geschoß angebrachte Führungsnocken eingreifen, wodurch das Geschoß den gewünschten Drall erhält. Das Leitwerk ist dabei drehbar am Raketenkörper befestigt, so daß sich in der Abschußvorrichtung der Raketenkörper der Drallschie- wi ne folgend drehen kann, ohne daß das Leitwerk an dieser Drehung teilnimmt.

Bei selbstgetriebenen Geschossen liegen die Verhältnisse insofern wesentlich anders als bei fremdgetriebenen Geschossen als die fremdgetriebenen Geschosse b5 beim Verlassen der Laufmündung ihre höchste Geschwindigkeit besitzen, während die selbstgetriebenen Geschosse an dieser Stelle eine Geschwindigkeit besitzen, die noch wesentlich unter der Höchstgeschwindigkeit liegt, die erst im Laufe des Fluges erreicht wird. Andererseits liegt die Drehzahl, mit der sich während der Flugbahn das Geschoß um seine Längsachse drehen soll, bei fremdgetriebenen Geschossen sehr viel höher als bei selbstgetriebenen Geschossen.

Während des Abschußvorganges, d. h. solange sich das selbstgetriebene Geschoß innerhalb der Führungsbahn befindet, muß darauf geachtet werden, daß die Flügel des Leitwerkes nicht an den geraden Führungsschienen anstoßen. Es ist nicht in allen Fällen angängig, das Leitwerk drehbar mit dem Geschoß zu verbinden. In solchen Fällen ist es bekannt, die Flügel des Leitwerkes so gelenkig am Geschoßkörper zu befestigen, daß sie sich innerhalb der Führungsbahn an den Geschoßkörper anlegen und erst nach Verlassen der Führungsbahn abspreizen. Bei Raketen mit einem derartigen Leitwerk ist es möglich (DE-AS 19 35 587), die Drallschiene so auszubilden, daß sie tangential zur Schußrichtung ansetzt und eine solche veränderliche Steigung hat, daß die Rakete die Abschußvorrichtung mit einem vorbestimmten Drehmoment und einer vorgegebenen Abgangsdrehzahl verläßt Dabei weist das auf die Abschußvorrichtung ausgeübte Drehmoment ein ausgesprochenes Maximum auf, das an die starrste Stelle der Abschußvorrichtung gelegt wurde.

Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, eine Rakete mit starrem Leitwerk, d. h. mit einem Leitwerk, das weder gegen den Raketenkörper drehbar ist, noch umklappbare Flügel besitzt, mit Drallstabilisierung so abzuschießen, daß die Rakete die Abschußvorrichtung mit einem vorbestimmten Drehmoment und einer vorgegebenen Abgangsdrehzahl verläßt. Gemäß der Erfindung ist dies dadurch erreichbar, daß die Steigung und die Steigungsänderung der Drallschiene so bemessen ist, daß der durch das starre Leitwerk bedingte Enddrehwinkel der Rakete nicht überschritten wird. Dabei wird gleichzeitig der Vorteil erzielt, daß das Maximum des Drehmomentes nicht zu hoch, sondern möglichst breit ist, so daß zu hohe Krafteinwirkungen auf die Abschußvorrichtung vermieden sind.

Die Bemessung der Drallschiene erfolgt dabei nach der Formel:

y =

wobei χ die Koordinate der Schußrichtung und y die Koordinate quer zur Schußrichtung in der Abwicklung ist und j, a und h Konstante sind, die sich ergeben aus der vorgegebenen Abgangsdrehzahl, dem vorausbestimmten Abgangsdrehmoment und dem Enddrehwinkel der Rakete um die x-Achse beim Verlassen der Abschußvorrichtung. Diese Konstanten können aus folgenden Gleichungen bestimmt werden:

α"

M = —j; ■ V

r ■ a¹

d².v /h -

In diesen Gleichungen bedeuten M das Drehmoment und θ das Massenträgheitsmoment des Flugkörpers, bezogen auf die x-Achse. Die Gleichung 2 und 3 sind die erste und zweite Ableitung der Gleichung 1, die Gleichung 4 ergibt sich aus der Gleichung:

df²

dr²

d.v²

d.x\²

(5)

wenn rder Führungsradius ist unter der Annahme, daß ι ο das Drehmoment M um die Af-Achse proportional der Winkelbeschleunigung d² g>/dr²ist.

Die Erfindung wird in folgenden Ausführungsbeispielen anhand der Figuren erläutert:

F i g. 1 zeigt eino abschußfertige Rakete, wobei das Rohr nur teilweise dargestellt ist;

F i g. 2 zeigt einen Schnitt durch die Anordnung nach Fig.l;

F i g. 3 zeigt den Verlauf der Schubkraft S während des Abschuß Vorganges;

F i g. 4 zeigt den Verlauf einer gemäß der Erfindung berechneten Führungsschiene;

Fig.5 zeigt den Verlauf des auf das Geschoß während des Abschußvorganges übertragenen Drehmomentes.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung befindet sich die Rakete 1 mit dem starr am Raketenkörper befestigten Leitwerk 2 in dem teilweise abgebrochen gezeichneten Führungsrohr 3 oder in einer anderen bekannten Führungsvorrichtung mit geraden Führungs- «> schienen. An dem Körper der Rakete 1 befinden sich zwei Führungsnocken 4, die in den an der Innenseite des Rohres 3 befestigten Drallschiene 5 mit U-Profil geführt sind. Die F i g. 1 und 2 erläutern auch die Wahl der Koordinaten, wobei χ die Bewegungsrichtung der J5 Rakete innerhalb des Rohres ist, die somit mit der Längsachse des Rohres zusammenfällt und y der Abstand der Drallschiene 5 von einer als Null-Linie angenommenen Mantellinie. Beim Abschußvorgang muß die Bedingung beachtet werden, daß die Flügel des Leitwerkes 2 nicht mit den nicht dargestellten geraden Führungsschienen in Berührung kommen dürfen, wobei der Abstand der Führungsnocken 4 vom Leitwerk 2 in ΛΓ-Riciitung zu berücksichtigen ist, der zur Folge hat, daß das Leitwerk das Rohr erst verläßt, wenn die Rakete, nachdem die Führungsnocken 4 die Führungsschienen 5 verlassen haben, einen diesem Abstand entsprechenden Weg zurückgelegt hat.

Die auf die Rakete wirkende Schubkraft nimmt beim Abschußvorgang von Null bis zu einem Maximalwert zu und nimmt dann wieder etwas ab, bis der konstante Wert der Schubkraft erreicht ist. Dieses Erreichen des konstanten Wertes der Schubkraft kann innerhalb oder außerhalb der Abschußvorrichtung erfolgen. F i g. 3 zeigt den typischen Verlauf der Schubkraft für einen Fall, bei dem der konstante Wert am Ende des Abschußvorganges nahezu erreicht ist. F i g. 4 zeigt die aufgrund der Formel 1 berechneten Koordinaten der Drallschiene 5. Wie ersichtlich, setzt die Drallschiene tangential zur ^-Richtung an und geht dann mit einer ieichten Krümmung in die Schraubenlinie über und endet praktisch geradlinig mit einer bestimmten, der Drallgeschwindigkeit des Geschosses entsprechenden Steigung. F i g. 5 zeigt den zugehörigen Verlauf des Drehmomentes, das auf die Rakete und dementsprechend auch über die Drallschiene auf die Abschußvorrichtung 3 wirkt. Das Drehmoment steigt von Null beginnend an, hat ein breites Maximum, so daß extrem hohe Drehmomentwerte vermieden werden und erreicht dieses Maximum erst, nachdem die Schubkraft ihr Maximum überschritten hat. Das Drehmoment muß nicht notwendig, wie dargestellt, am Ende des Abschußvorganges auf Null absinken, es kann vielmehr auch in diesem Augenblick noch einen beliebigen, vorausbestimmten Wert aufweisen, wie durch die gestrichelt gezeichnete Linie angedeutet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Raketenabschußvorrichtung mit einer Führungseinrichtung, die der Rakete einen Drall erteilt, wobei die Drallschiene tangential zur Schußrichtung ansetzt und eine solche veränderliche Steigung hat, daß die Rakete die Abschußvorrichtung mit einem vorbestimmten Drehmoment und einer vorgegebenen Abgangsdrehzahl verläßt, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abschießen von Raketen mit starrem Leitwerk die Steigung und Steigungsänderung der Drallschiene so bemessen ist, daß der durch das starre Leitwerk bedingte Enddrehwinkel der Rakete nicht überschritten wird.

2. Raketenabschußvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bemessung der Drallschienen nach der Formel