-
Führungssystem bei selbstgetriebenen Flugkörpern.
-
(Zusatz zu P 23 11 760.4) Gegenstand des Hauptpatentes ist ein Führungssystem,
bei selbstgetriebenen Flugkörpern, bei dem der Flugkörper an zwei Stellen, die in
Längsrichtung einen Abstand voneinander haben, geführt ist, wobei gemäß der Erfindung
des Hauptpatentes der abstand der beiden Führungen vom Schwerpunkt so groß ist,
daß unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit des Flugkörpers beim Verlassen der
Führungsvorrichtung der Flugkörper eine Abkipnbewegung erhält, die mindestens annähernd
gleich der Winkelgeschwindigkeit (#o) der Bahnneiqung ist. Die dem Hauptpatent zugrunde
liegende Erfindung geht von der richtigen Erkenntnis aus, daß jeder Flugkörper,
wie überhaupt ieder freiqeworfene Körner, eine gEkrtimmto Flllahnhn durehlRuft,
d..h. dor Winkel # der Bahntangente gegen die Horizontale ändert sich mit einer
für jeden Punkt der Flugbahn charakteristischen, berechenbaren Winkelgeschwindigkeit
g . Hat ein selbstgetriebener Flugkörper die Führungsvorrichtung verlassen, so ist
er, wenn von anderen Einwirkungen abgesehen werden kann, bestrebt, die Richtung
seiner Längsachse im Raum beizubehalten. Dies führt aber dazu, daß die Richtung
seiner Längsachse nicht mit der Richtung der Tangente der Flugbahn seines Schwerpunktes
übereinstimmt. Um diese Übereinstimmung wieder herzustellen, sind die Flugkörper
mit Leitflächen versehen. Durch die Wirkung der Leitflächen wird dem Flugkörper
eine Drehung um die horizontale Querachse
gegeben. Die Winkelgeschwindigkeit
dieser Drehung ist aber nun größer als die Winkelaeschwindigkeit der Bahnneigung.
Der Flugkörper dreht sich infolgedessen über die zu erstrebende Lage, bei der die
Längsachse des Flugkörpers mit der Tangente an die Flugbahn zusammenfällt, hinaus
und wird durch das Leitwerk wieder zurückgesteuert, d.h. es tritt ein Pendeln des
Flugkörpers um die waagerechte Querachse ein. Beim Gegenstand des Hauptpatentes
wiM, um diesen Einschwingvorgang zu vermeiden oder weitgehend abzuschwächen, dem
Flugkörper im Augenblick des Verlassens der Führungsvorrichtung eine Winkelgeschwindigkeit
um die horizontale Querachse gegeben, die der Winkelgeschwindigkeit zur Bahnneigung
entsprechen soll. Dabei wurde von der Annahme ausgegangen, daß eine günstige Wirkung
erzielt wird, wenn die Abstande der beiden Führungen vom Schwerpunkt so gewählt
sind, daß die Winkelqeschwindigkeit der Achse des Flugkörpers beim Verlassen der
Fiihrungsvorrichtung mindestens annähernd gleich der Winkelgeschwindigkeit der Bahnneigung
bei Beqinn des freien Fluges ist.
-
Aus der Tatsache, daß der absolute Betrag der Winkelgeschwindig keit
der Bahnneigung bei gering beschleunigten Flugkörpern stark und bei hoch beschleuniqten
Flugkörpern weniger stark abnimmt, ergibt sich, daß die Winkelgeschwindigkeit js
der Abkippbewegung gleich einem Produkt O - sein soll, wobei 0 eine Zahl ist, die
unter Berücksichtigung der Dämpfungseigenschaften des Flugkörpers in Abhängigkeit
von seiner Geschwindigkeit unter Voraussetzung minimaler Pendelung der Flugkörperachse
gegenüber der Bahntangente bestimmbar ist, und ;O die Winkelgeschwindigkeit der
Bahnneigung bei Beginn des freien Fluges ist.
-
Im allgemeinen ergibt sich, daß ii kleiner als 1,
kleiner als » SIO ist.
-
Im Hauptpatent wurde vorgesehen, daß die Winkelgeschwindigkeit der
Abkipobewegung, unter Berficksichtigung der Geschwindigkeit des Flugkörpers durch
den Abstand der beiden Führungen vom
Schwerpunkt festgelegt werden
kann. Gemäß der weiteren Erfinduna kann diese Abkippbewegung dadurch nocht weiter
beeinflußt werden, daß die Fiihrung für das hintere Führungselement verlängert und/oder
die Führung für das vordere Führungselement verkürzt ist.
-
Die vorliegende Zusatzanmeldung wird anhand der Figuren erläutert.
-
Figur 1 entspricht der Figur 1 der Hauptanmeldung und zeigt schematisch
das Pendeln des Flugkörpers, wenn kein Abkippeffekt eintritt, d.h. wenn vorderes
und hinteres Führungselement gleichzeitig die Führungsvorrichtung verlassen.
-
Figur 2 zeigt schematisch die Bewegung des Flugkörpers mit Abkippeffekt,
wobei gemäß der Zusatzerfindung die Winkelgeschwindigkeit der Abkippbewegung kleiner
ist als die Winkelgeschwindigkeit der Bahntangente bei Beginn des freien Fluges.
-
Die Figuren 3 bis 7 zeigen schematisch wie der Abkippeffekt durch
Verlängerung und/oder Verkürzung der Führungen beeinflußt werden kann.
-
In Figur 1 ist der Winkel der Tangente gegen die Horizontale mit t
, der Winkel der Längsachse des Flugkörners augen die Horizontale mit zg bezeichnet.
dCo ist der flrte'.l'j'.nkel der Führungsvorrichtung. In dem Augenblick, in welchem
der Flugkörper die Führungsvorrichtung verläßt und damit unter der Einwirkung der
Schwerkraft zu fallen beginnt, beginnt der Winkel γ kleiner zu werden, während
der Flugkörper aufgrund der Trägheit bestrebt ist, den Neigungswinkel /z? beizubehalten
und ihn durch den Einfluß des Leitwerkes ändert, womit der dargestellte Einschwingvorgang
einsetzt.
-
Nimmt der Bahntangentenwinkel γ bei Beginn der freien Flugbahn
zuerst rasch ab, d.h. ist am Anfang der Flugbahn die Bahntangentenwinkelgeschwindigkeit
k groß, um nach kurzer Zeit
eingn sehr viel kleineren Wert anzunehmen,
so würde, wenn bei Beginn des freien Flugesfi ware, eine Übersteuerung eintreten
und der Flugkörper würde ebenso starke Pendelbewegungen wegungen ausführen, wie
bei einem Führunassystem ohne Abkippffekt. Die Figur' zeigt, daß eine erhebliche
Verbesserung des Einschwingvorganges erzielt werden kann, wenn 4 kleiner ist als
als Geht man davon aus, daß, wie beim Hauptpatent, vordere und hintere Führung bis
zum Ende der Führungsvorrichtung geführt werden, so müßten, um eine geringere Abkippwirkung
zu erreichen, die Führungen näher aneinander gerückt werden. Dies ist aber wieder
unerwünscht, weil die Lage der Längsachse des Flugkörpers umso besser definiert
ist, je weiter die beiden Führungen auseinander sind, und mit dem Zusammenrücken
der beiden Führungen abnimmt.
-
In den Figuren 3 bis 7 ist stets der gleiche Abstand der Führungselemente
1 und 2 vom Schwerpunkt 5 vorausgesetzt.
-
In Figur 3 enden, wie beim Gegenstand des Hauptpatentes vorausgesetzt,
vordere und hintere Führung an der gleichen Stelle.
-
Die Abkippbewegung des Flugkörpers beginnt, wenn die vordere Führung
1 die Führungsvorrichtung verläßt und endet, wenn die hintere Führung 2 die Führungsvorrichtung
verläßt.
-
In Figur 4 bis 7 ist angenommen, daß die vordere Führung 1 durch
eine Führungsvorrichtung 4 und die hintere Führung 2 durch eine Führung 5 geführt
wird, wobei die beiden Führungen 4 und 5 voneinander unabhängig sind. Endet, wie
in Figur 4 dargestellt, die Führung 5 an der gleichen Stelle wie die Führung 4,
so liegen die gleichen Verhältnisse vor, wie bei der Anordnung nach Figur 3, d.h.
es tritt auch der gleiche Abkippeffekt ein.
-
Bei der Anordnung nach Figur 5 ist die Führungsvorrichtung für die
hintere Führung 2 kürzer als bei der Anordnung nach Figur 4. Das Abkippen beginnt,
wenn die vordere Führung 1 die
Führungsvorrichtung 4 verläßt, die
hintere Führung 2 wird durch die verkürzte Führungsvorrichtung 5 noch geführt, während
sich der Flugkörper um die Strecke K weiterbewegt, d.h. es tritt ein Abkippeffekt
ein, der aber kleiner ist als bei den Anordnungen nach den Figuren 3 und 4.
-
Bei der Anordnung nach Figur 6 ist die Führungsvorrichtung 4 für die
vordere Führung weniger als die Führungsvorrichtung 5 für die hintere Führung verkürzt.
Das Abkipen beginnt, wenn die Führung 1 die Führungsvorrichtunq 4 verläßt. Von diesem
Augenblick an hat die hintere Führung noch die Streckt 1 zurtickzulegen, d h. der
Abkippeffekt ist hier arößer als bei der Anordnung nach Figur 5.
-
Figur 7 schließlich zeigt eine Anordnung, bei der vordere und hintere
Führungsvorrichtung so verkürzt sind, daß die beiden Führungen gleichzeitig ihre
Führungsvorrichtung verlassen In diesem Fall ist der Abkippeffekt gleich 0. Es zeigt
sich somit, daß, ohne den Abstand der Führungsvorrichtungen 1 und 2 vom Schwerpunkt
S zu verändern, jeder beliebige Abkippeffekt von Null bis zu dem den Abstand der
beiden Führungen entsprechenden Maximalwert eingestellt werden kann.
-
Wird dagegen nur die vordere Führung 4 verkiirzt, während bei der
Führung 5 die volle Länge wie in Abb. 4 beibehalten wird, so wird der Abkippeffekt
vergrößert.
-
Dadurch ist es möglich, ein Optimum bezüglich der Gesamtführungslänge
des Führungssystems bei minimalem Abgangsfehler und minimaler Pendelung zu erzielen.
-
Patentansprüche