DE2140566C3 - Raketenabschußvorrichtung mit einer Führungseinrichtung, die der Rakete einen Drall erteilt - Google Patents

Description

wobei * die Koordinate der Schußrichtung und ydie 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.

Gegenstand der Erfindung ist eine 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. 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 Drallschiene folgend drehen kann, ohne daß das Leitwerk an dieser Drehung teilnimmt, und bei Austritt der Rakete aus der Rampe sich die Rakete in das Leitwerk einschraubt

Bei selbstgetriebenen Geschossen liegen die Verhältnisse insofern wesentlich anders als bei fremdgetriebenen Geschossen als die fremdgetriebenen Geschosse 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 Geschos-

sen.

Während des Abschußvorganges, d. h. solange sich das selbstgetriebene Geschoß innerhalb der Führungsbahn befindet, muß bei Raketen mit starrem Leitwerk darauf geachtet werden, daß die Flügel des Leitwerkes

ίο nicht an Teilen der Abschußvorrichtung anstoßen. Daraus folgt, daß ein durch das starre Leitwerk bedingter Enddrehwinkel der Rakete, d. h. der Winkel, um den sich das Geschoß innerhalb der Führungsvorrichtung dreht, nicht überschritten werden darf. Es ist

ι ■> 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, wobei aber der Enddrehwinkel keiner Begrenzung unterliegt. Bei dieser bekannten Vorrichtung weist das auf die Abschußvorrichtung ausgeübte Drehmo-

K) ment ein ausgesprochenes Maximum auf, das an die starrste Stelle der Abschußvorrichtung verlegt wurde.

Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, eine Rakete mit starrem Leitwerk, das weder gegen den Raketenkörper drehbar ist, noch umklappbare Flügel

i> besitzt, mit Drallstabilisierung so abzuschießen, daß die Rakete die Abschußvorrichtung mit einem vorbestimmten Drehmoment und einer vorgegebenen Abgangsdrehzahl verläßt und einen durch das starre Leitwerk bedingten Enddrehwinkel der Rakete nicht überschreibt tet. Gemäß der Erfindung wird zur Lösung dieser Aufgabe die Steigungsänderung der Drallschiene bemessen nach der Formel

y=

wobei χ die Koordinate der Schußrichtung und y die Koordinate quer zur Schußrichtung in der Abwicklung ist und j,y 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. Bei diesem Verlauf der Drallschiene 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.

Diese Konstanten können aus folgenden Gleichungen bestimmt werden:

dx

α"

· χ*

(4)

i
di²

d¹ /Vdi/J

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

dr

dx dr dx² \dt

(5)

wenn r der Führungsradius ist unter der Annahme, daß das Drehmoment M um die x-Achse proportional der Winkelbeschleunigung d²tp/d fi ist

Die Erfindung wird in folgenden Ausführungsbeispielen anhand der Figuren erläutert:

F i g. 1 zeigt eine 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 Abschußvorganges·.

Fig.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 Fig. 1 dargestellten Vorrichtung befindet sich die Rakete 1 mit dem starr am Raketenkörper 3~> befestigten Leitwerk 2 in dem teilweise abgebrochen gezeichneten Führungsrohr 3. An dem Körper der Rakete 1 befinden sich zwei Führungsnocken 4, die in den an der Innenseite des Rohres 3 befestigten Drallschiencn 5 mit U-Profil geführt sind. Die Fig.l und 2 erläutern auch die Wahl der Koordinaten, wobei χ die Bewegungsrichtung der 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 Führungsschienen in Berührung kommen dürfen, wobei der Abstand der Führungsnocken 4 vom Leitwerk 2 in x-Richtung 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 c-sichtlich, setzt die Drallschiene tangential zur x-Richtung an und geht dann mit einer leichten Krümmung in die Schraubenlinie über und endet praktisch geradlinig mit einer bestimmten, der Drallgeschwindigkeir des Geschosses entsprechenden Steigung. Fig.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 Drehmomemwerte vermieden werden und erreicht dieses Maximum erst, nachdem die Schubkraft ihr Maximum überschritten hat Das Drehmoment muß nicht notwendig, wie dargestellt, am Ende des Abschußvprganges 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 (1)

1. Patentanspruch:

   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 beim Abschießen von Raketen mit starrem Leitwerk die Steigungsänderung der Drallschiene bemessen ist narh der Formel