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Leitwerk für Raketen
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Die Erfindung betrifft ein Leitwerk für Raketen mit radial ausklappbaren
Flächen.
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Für Raketen, welche aus kalibergleichen Rohren verschossen werden,
besteht die Notwendigkeit, die für die Stabilität der Rakete im Flug erforderlichen
Leitwerksflossen in geeigneter Weise so einzuklappen, daß sie über den Außendurchmesser
der Rakete nicht hinausragen. Bei beschränkter Baulänge bietet es sich an, die Flossen
in bekannter Weise schwenkbar auf der Düse zu lagern und radial, d.h. um eine zur
Längsachse der Rakete parallele Achse ein zuklappen. Nach Verlassen des Abschußrohres
werden die Flossen durch Federkraft ausgeklappt und in geeigneter Weise in dieser
Stellung arretiert, Bei dieser Bauweise ist die Größe der Flossen - gemessen in
Spannweitenrichtung - begrenzt. Da jedoch zunehmender Fluggeschwindigkeit eine größere
Leitwerksfläche erforderlich ist, mußten Möglichkeiten gesucht werden, die Spannweite
der Flossen zu erhöhen. Es ist bekannt, zu diesem Zweck z.B.
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das biegesteife Teil der Flosse mit einer zusätzlichen biegsamen Fläche,
einem sogenannten Federblech zu versehen, das im eingeklappen Zustand um die Düse
herumgebogen wird. Die geringe ,Steifigkeit dieser zusätzlichen Fläche hat aber
bei hohen Fluggeschwindigkeiten wie z.B. Mach 2 und größer eine unzureichende stabilisierende
Wirkung zur Folge. Es ist weiterhin bekannt, am äußeren Ende der Flosse eine weitere
einklappbare Fläche zu tefestigen, die ebenfalls durch Federkraft radial aufgerichtet
und
anschließend arretiert wird. An der Trennstelle dieser beiden Flachen entstehtidabei
aber ein Spalt, der zu einer ungünstigen Auftriebaverteilung führt. Außerdem bringen
die in den freien Luftstrom ragenden Gelenke und Federn des zusätzlichen Flügels
eine Widerstandserhöhung mit sich, die sich ungünstig auf die Reichweite auswirkt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden,
d.h. ein Leitwerk für Raketen mit radial ausklappbarren Flächen so auszubilden,
daß es bei einer möglichst großen Spannweite dennoch die geforderte Steifigkeit
und einen geringen Luftwiderstand aufweist. Weiterhin soll es einfach aufgebaut
und frei von aerodnzamischen oder anderen Störungen sein.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe entsprechend dem Kennzeichen des
Anspruchs 1 gelöst. Die zur Erzielung einer ausreichenden ;Flugstabilität der Rakete
zusätzlich erforderliche Flossenfläche wird in vorteilhafter Weise in Form einer
steifen Verlängerungsflosse in der hohlen radial ausklappbaren Fläche untergebracht,
so daß für die Verlängerung bei eingeklapptem Leitwerk kein zusätzlicher Raum in
Umfangsrichtung beansprucht wird. Beim Aus-;Rlappen des Leitwerkes werden dann die
hohle Flosse und die steife Verlängerung relativ zueinander auseinandergeschoben
bzw.
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j-gezogen, bis sie ihre Endstellung erreicht haben. Vorzugsweise ist
dabei die Anordnung so getroffen, daß die Verlängerung aus der schwenkbar gelagerten
hohlen Flosse bis gegen einen die Endstellung bestimmLnden Anschlag herausgeschoben
wird. Gegebenenfalls kann auch cie Verlängerung ihrerseits wieder hohl ausgebildet
sein und zur Unterbringung einer weiteren steifen Verilängerung usw. dienen. Dabei
ist dann durch entsprechend große Führungsflächen dafür zu sorgen, daß die einzelnen
Verlängerungselemente mit der hohlen Grundflosse auch im ausgefahrenen Zustand noch
in der geforderten Weise formsteif verbunden sind.
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Die Relativverschiebung zwischen der hohlen Flosse und der bzw.
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den steifen Verlängerungen kann beispielsweise durch Treibgas erfolgen,
das beim Ausklappen des Leitwerks mittels einer mechanisch
ausgelösten
Treibgaspatrone erzeugt wird und die Velängerungsfläche bzw. flächen in die Endstellung
verschiebt, in der sie z.B. durch Einrasten verriegelt werden. In vorteilhafter
Ausgestaltung der Erfindung ist statt dessen jedoch gemäß Al:-spruch 2 vorgesehen,
die Relativverschiebung mittels einer vorgespannten Feder vorzunehmen, die zweckmäßigerweise
so ausgelegt wird, daß sie auf das bzw. die verschoben Teile auch dann noch eine
Restkraft ausübt, wenn diese ihre Enistellung bereits erreicht haben, so daß die
Feder gleichzeitig die Teile in der Endstellung arretiert. Im eingeklappten Zustand
des Leitwerks stützen sich die unter der Federkraft stehenden Teile z.B. an der
Innenwand des Abschußrohres ab.
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Eine konstruktiv sehr einfache Ausführung der hohle Flossenbauteile
ist im Anspruch 3 angegeben. Die Verbindung zwischen dem.
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Blechbiegeteil und den Verstärkungen, die gleichzeitig als Führungen
für die relativ zueinander zu verschiebenden Teile dienen, erfolgt zweckmäßigerweise
durch Schweißen, könnte aber z.B. auch durch Kleben oder Nieten vorgenommen werden.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel gezeigt
und wird anhand dieses nachstehend noch näher erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 eine Rakete mit Leitwerk, Fig. 2a und b im größeren
Maßstab eine Flosse des Leitwerks in der Ansicht von hinten und in der Seitenansicht,
Fig. 3 die Flosse im Schnitt gemäß der Linie A - B in Fig. 2a, Fig. 4 die Flosse
mit eingeschobener Verlängerung in der Ansicht und tig zur die Anfangs- und Endstellung
der Flosse an der Rakete im Schnitt,
Fig. 1 zeigt eine Rakete mit
dem Nutzlastkopf 1, dem Raketenmotor 2 mit Düse 3 und vier auf der Diese 3 um Achsen
4 drehbar gelagerten Flossen 5, die durch Federn 6 aufgerichtet werden.
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Der Aufricht- und Arretiermechanismus ist nicht Gegenstand dieser
Erfindung und wird daher wie auch der Raketenmotor nicht näher beschrieben.
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Fig. 2a zeigt die Flosse 5 von hinten und Fig. 2b von der Seite.
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Aus der unteren hohlen Flosse 7 ist die formsteife Verlängerung 8
als zusätzliche Flossenfläche herausgeschoben. Die hohle Flosse 7 setzt sich im
wesentlichen aus der Hülle 9, dem vorderen Lager 10 und dem hinteren Lager 11 zusammen.
Diese drei Teile aus z.B.
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Stahl sind durch Punktschweißungen 12 miteinander verbunden. Das Profil
der Fläche 7 ist durch die Linie 13 angedeutet.
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Fig. 3 zeigt die hohle Flosse 7 mit der herausgeschobenen Verlängerung
8. Diese ist als biegesteifes Teil aus z.B. Stahl ausgebildet und besitzt zwei Ansätze
14 und 15, die als Führung und zum Anschlag gegen die umgebogenen Laschen 16 der
hohlen Flosse 7 dienen. Die hohle Flosse 7 weist die vordere und hintere massive
Verstärkung 17 und 18 auf, die je mit dem Lager 10 und 11 direkt verbunden sind.
Die Verlängerung 8 wird durch die Druckfeder 19 herausgeschoben, die sich auf der
Platte 20 abstützt, die ihrer-J'seits in der Hülle 9 durch zwei umgebogene Laschen
21 gehalten ist.
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Fig. 4 zeigt die gleiche Flosse 5 wie Fig. 2, jedoch mit eingeschobener
Verlängerung 8, die hier geringfügig aus der unteren hohlen Flosse 7 herausragt.
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Fig. 5 zeigt die Flosse 5 in ihrer Anfangsstellung an der Düse 3 einer
Rakete und in ihrer Endstellung entsprechend der Schnittebene C - D in Fig. 2b.
Im eingeklappten Anfangszustand wird die iFlosse 5 nach innen durch den maximalen
Durchmesser 22 der Düse 3 jund nach außen durch den Innendurchmesser 23 des Abschußrohres
begrenzt. In dieser Anfangsstellung ist die Verlängerung 8 in die untere hohle Flosse
7 eingeschoben, wobei die Druckfeder 19 zusammengedrückt ist. In der ausgeklappten
Endstellung ragt die
Verlängerung 8 aus der hohlen Fläche 7 heraus
wobei die Druck feder 19 nahezu entspannt ist.
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L e e r s e i t e