DE2816079A1 - Vorrichtung zur erzeugung einer referenzrollbewegung in projektilen, flugkoerpern oder raketen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf in Projektilen, Flugkörpern und Raketen verwendete Trägheits- oder Bewegungsvorrichtungen zur Erzeugung einer Referenzrollbewegung oder Referenzquerneigung, d.h. zum Sichtbarmachen der Winkelstellung des Projektils, des Flugkörpers oder der Rakete bei der Drehung um ihre Längsachse gegenüber einem mit der Erde verbundenen Koordinatensystem.

Hinsichtlich bisher bekannter Vorrichtungen, die zur Ausübung dieser Funktion dienen, seien beispielsweise Gyroskope und Beschleunigungsmeßsysteme genannt. Derartige Vorrichtungen sind kompliziert, kostspielig und mit komplizierten und schwierigen Mechanismen oder Bauelementen versehen, die sie ungeeignet machen, die sehr beträchtlichen Beschleunigungen auszuhalten, denen sie beispielsweise bei einem von einem Geschütz aus abgeschossenen Projektil unterworfen sind.

Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung angegeben, die eine einfache und wenig kostspielige Winkelreferenz erzeugt und die darüber hinaus den Vorteil besitzt, daß sie auch unter sehr hohen aufgrund des Abschiessens entstehenden Beschleunigungen arbeiten kann sowie wei solchen, die während des Fluges auftreten und beispielsweise ihren Ursprung in Führungsvorgängen oder Vibrationen des Geschosses haben.

Die Erfindung verwendet das Prinzip der Trägheit bei einem Flugkörper, um in dem Projektil die Winkelbeständigkeit gegenüber dem Bezugssystem auf der Erde zu erzeugen. Die relative Winkelstellung des Projektils gegenüber dem Flugkörper wird mit bekannten Mitteln sichtbar gemacht: Die Abtastung der in regelmäßigen Abständen auf dem Flügel oder Stator angeordneten Gradeinteilung beispielsweise mit einer Photodiode. Der Flügel oder Stator wird bei der Rotation um eine Achse geführt, die parallel zu derjenigen verläuft und vorzugsweise mit ihr zusammenfällt, um die die Rollbewegung des Projektils stattfindet; die Masse des Flügels oder Stators erzeugt eine Trägheitskraft, die sich dem Rotations-

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antrieb widersetzt, der von den den Führungseinrichtungen innewohnenden Reibungskräften erzeugt wird.

Bei den verv/endeten Prinzip hängt die Präzision der Referenz von der Trägheitskraft und den Reibungskräften ab; das Verhältnis zwischen den Größen dieser beiden Kräftesysteme bringt den Grad der Genauigkeit der Vorrichtung zum Ausdruck. Da die Trägheitskraft vom Trägheitsmoment und somit von der Masse und dem Durchmesser des Flügels oder Stators abhängt, ist sie durch die zulässigen Werte der Masse und der Abmessungen des Projektils begrenzt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung einer Referenzrollbewegung in Projektilen, Raketen oder Flugkörpern ist es somit wesentlich, daß sie einen Flügel oder Stator aufweist, dessen Achse parallel zu derjenigen des Projektils verläuft und vorzugsweise mit ihr zusammenfällt, und daß der Flügel oder Stator an zwei Einrichtungen angeschlossen ist: nämlich einerseits an eine Führungs- oder Steuereinrichtung des Flügels oder Stators mit einem sehr niedrigen Reibungskoeffizienten, die seitlichen Beschleunigungen entgegen-wirkt, denen der Flügel oder Stator während des Abschiessens und dem Flug des Projektils ausgesetzt ist, und andererseits an eine Einrichtung, die den Wirkungen der Beschleunigung in Längsrichtung beim Abschiessen entgegenwirkt.

Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung besteht die Führungseinrichtung des Flügels oder Stators im wesentlichen aus einem Zapfen, der in einem Lager durch die Wirkungen des Druckes eines Fluids zentriert -ist, wobei das Fluid in das Spiel oder den Zwischenraum zwischen dem Lager und dem Zapfen durch eine Anordnung von in regelmäßigen Abständen angeordneten Rohransätzen oder Düsen zugeführt wird, welche zur Zentrierung des Zapfens im Lager in das Lager münden.

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Um einen quasi konstanten Durchsatz bzw. Zufuhr in den Rohransätzen oder Düsen zu erhalten, werden diese bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem hohen Druck durch Einrichtungen hindurch versorgt, bei denen es sich beispielsweise um kapillare Diaphragmen oder poröse /Abschlüsse oder Stopfen handeln kann, mit denen sich ein sehr hoher Druckabfall gegenüber den in dem Lager herrschenden Drucken herstellen läßt.

Daraus ergibt sich, daß die Veränderung des Druckabfalles aufgrund einer Dezentrierung nur Veränderungen zweiter Ordnung bei dem Versorgungsdurchsatz hervorrufen wird, der somit als konstant angesehen werden kann.

Um das unter hohem Druck stehende Fluid zu erhalten, wird gemäß der Erfindung, wenn die Vorrichtung die Ausrüstung eines Projektils darstellt, das bei einem Äbschiessen einer starken Beschleunigung ausgesetzt ist, die Verwendung von letzterer vorgesehen, um die erforderliche Kraft und Energie zur Kompression eines elastischen Systems zu erhalten, die die zur Versorgung des Lagers erforderliche Mencje an Fluid unter Druck setzt. Ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Mittel besteht darin, die erforderliche Energie dadurch zu sammeln, daß ein Gasvolumen von einem Kolben komprimiert wird, der durch die Trägheit infolge der Beschleunigung verschoben wird. Eine Verriegelung hält den Kolben am Ende der Bahn fest, um den Druck des Gases aufrechtzuerhalten, das dann während seiner gesamten Entspannung auf das Fluid einwirkt und dabei den Druck und den Durchsatz in gewünschter Form hervorruft.

Eine Ausführungsforin einer derartigen Einrichtung weist gemäß der Erfindung eine mit Gas gefüllte deformierbare Hülle auf, die durch eine elastische Wand in Kontakt mit dem Fluid abgeschlossen ist, das seinerseits in einem Volumen eingeschlossen ist, das mit der Leitung zur Versorgung des Lagers in Verbindung steht. Die deformierbare Hülle ist in einem Zylinder unter einem Kolben angeordnet, der von der Endfläche der Konstruktion

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gebildet wird, äie das gesamte Lager aufweist und den Flügel oder Stator trägt. Unter der Wirkung der Beschleunigung wird sich der Kolben cregen den Boden des Zylinders in die mit Gas gefüllte Hülle hineindrücken und dabei das Gas stark komprimieren. Nach der Verriegelung des Kolbens im Zylinder gewährleistet die elastische Wand, die das Fluid vom komprimierten Gas isoliert, die Übertragung der Kräfte, welche zur Versorgung des Lagers den Druck und das Herausdrücken des Fluids hervorrufen=

Die Art und Weise der Führung bei der Rotation des Flügels oder Stators wird von einem sehr geringen Reibungsmoment ausgeübt, da nur die Viskosität des Fluids bei der Bewegung auftritt. Die Verwendung von lediglich beispielhaft und nicht einschränkend genanntem leicht flüssigem Silikonöl ermöglicht durch die geringe Veränderung der Viskosität mit der Temperatur und die es kennzeichnende chemische Trägheit die Herstellung von präzisen Vorrichtungen, die sich in einem großen Temperaturbereich verwenden lassen und deren Eigenschaften durch die Lagerung nicht verändert v/erden.

Um die Freiheit bei der Rotations des Flügels oder Stators aufrechtzuerhalten, wenn die Vorrichtung einer hohen Längsbeschleunigung unterworfen wird, die beispielsweise beim Abschiessen des Projektils auftritt, wird gemäß der Erfindung eine Kombination des oben beschriebenen Lagers mit einer Einrichtung vorgenommen, die den Wirkungen dieser Längsbeschleunigung entgegenwirkt.

Diese Einrichtung kann beispielsweise aus einem hydraulischen Drucklager bestehen, das im wesentlichen einen Kolben aufweist, gegen den sich der Flügel oder Stator abstützt; der Kolben ist in einem Zylinder eingestellt und angeordnet, der dasselbe Fluid enthält, wie es für die Wirkungsweise des Lagers Verwendung findet.

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Die durch die Beschleunigung auf den Flügel oder Stator ausgeübten KrülLe werden vom Kolben auf daa Fluid übertragen, wobei der Kolben die Rolle des Anschlages ohne andere Reibungen als diejenigen spielt, die aufgrund der Viskosität des Fluids auftreten. Um den Druck in dem Fluid zu begrenzen, insbesondere wenn die Beschleunigungen hoch sind, wird der Durchmesser des Kolbens größer als derjenige des Lagers sein, wobei die einander gegenüberliegenden zylindrischen Flächen zwischen Kolben und Zylinder und infolgedessen die Reibung in gleichen Verhältnissen zunehmen. Da diese Reibung geeignet ist, die Präzision der Vorrichtung zu beeinträchtigen, wenn sie während der gesamten Flugdauer des Projektils aufrechterhalten bleibt, wird gemäß der Erfindung eine Einrichtung angegeben, die eine Entkopplung zwischen Kolben und Flügel oder Stator gewährleistet, sobald die Beschleunigung aufhört, damit die Reibung sich infolgedessen auf diejenige des Lagers begrenzt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird diese Entkopplung durch die Wirkung von Magnetkräften erhalten, die von einem Magneten auf einer magnetischen Anordnung erzeugt werden, der den Kolben am Ende der Beschleunigung vom Flügel oder Stator trennt; die Magnetkräfte werden weiterhin vor dem Betrieb der Vorrichtung dazu verwendet, den Kolben und den Flügel oder Stator in stabiler Position zu halten und eine Dichtigkeit zu erreichen, die jegliches Entweichen des Fluids aus der Vorrichtung verhindert.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sollen im folgenden anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende'Zeichnung näher erläutert werden, Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 einen Schnitt der erfindungsgemäßen Vor~

richtung vor dem Betrieb;

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Fig. 2 eine schematische Darstellung im Quer

schnitt eines Zapfens des Flügels oder Stators und seines Lagers auf der Höhe der Rohransätze;

Fig. 3 bis 5 schematische Darstellungen im Längsschnitt

der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erläuterung verschiedener Betriebsstellungen;

Fig. 6,7,6a und 7a verschiedene Darstellungen im Längsschnitt

einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in verschiedenen Betriebsstellungen; und in

Fig. 8 und 9 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Längsschnitt.

Im folgenden soll zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen werden.

Bei dieser Ausführungsform besitzt die Vorrichtung die generelle Form eines Kegelstumpfes, der beispielsweise für die Geschoßspitze eines Projektils geeignet ist.

Der Flügel oder Stator 10 ist mit einem Bund 12, der die Abstützung auf einem Kolben 14 gewährleistet, und einem Zapfen versehen, der in einem in einer Halterung 20 ausgebildeten Lager 18 geführt ist. Der Zapfen 16 ist in seinem Lager 18 durch die Wirkung des Druckes eines Fluids zentriert, das in das Spiel oder den Zwischenraum zwischen das Lager 18 und den Zapfen 16 eingeleitet wird, wie es" im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 2 noch näher erläutert werden soll.

In der in Fig. 1 dargestellten Ebene erkennt man eine Düse oder einen Rohransatz 22, der in das Lager 18 mündet und dieses über eine Leitung 26 mit einem unter Druck stehenden Fluid 24 versorgt. Man erzeugt somit einen Druckabfall mit Hilfe eines porö-

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sen Stopfens 28, der durch Sintern eines 14etallpulvers hergestellt ist.

Beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel wird das unter Druck stehende Fluid durch drei in regelmäßigen Abständen angeordneten Rohransätze 22 zugeführt und, nachdem es den Zwischenraum zwischen dem Zapfen 16 und dem Lager 18 in der nachstehend näher beschriebenen Weise durchlaufen hat, von zwei Rinnen oder Nuten 30 aufgefangen und gesammelt, die an nicht dargestellte Abführungskanäle angeschlossen sind.

Das für die Wirkungsweise des Lagers 18 verwendete Fluid 24 kann gemäß einem Ausführungsbeispiel Silikonöl sein. Es ist in einem einen Vorratsbehälter bildenden Hohlraum enthalten, der in die Basis 40 der Halterung 20 eingearbeitet ist, und wird durch eine elastische Viand 32 aus einer leichten Legierung abgeschlossen. Diese Wand 32 schließt ferner eine aus Metall bestehende deformierbare Kapsel 34, die mit unter atmosphärem Druck stehender Luft gefüllt ist.

Die Basis 40 der Halterung 20 spielt die Rolle eines Kolbens: unter der Wirkung einer inneren Beschleunigung γ hört die Verriegelung, die zur Halterung der die neuartige Vorrichtung bildenden Bauelemente in der in Fig. 1 wiedergegebenen Stellung dient und durch einen Wulst oder Ring 36 vorgenommen wird, auf, um erneut aufzutreten, wenn der Wulst oder Ring 36 in einer Stellung gegenüber einer Kehle, Rinne oder Nut 38 ankommt, die in die Basis 40 eingearbeitet ist. Aufgrund der unten näher beschriebenen Wirkungsweise stößt die in der Kapsel 34 stark komprimierte Luft die elastische Wand 32 zurück, um den für die Wirkungsweise des Lagers 18 erforderlichen Druck und Fluiddurchsatz hervorzurufen. ·

Die Basis 40 ist im Projektil befestigt, so daß die Rotationsachse des Flügels oder Stators mit derjenigen der Rollbewegung zusammenfällt.

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Der hydraulische Anschlag, der bei der neuartigen Vorrichtung den Wirkungen der Längsbeschleunigung entgegenwirken soll, wird durch den Kolben 14 gebildet, der sich auf dem in einem Zylinder 42 enthaltenen Silikonöl abstützt. Ein in Längsrichtung magnetisierter Magnet 44 ermöglicht die Entkopplung des hydraulischen Anschlages vom Flügel oder Stator, was im folgenden noch näher erläutert werden soll. Dieser Magnet 44, der unter Verwendung von seltenen Erden vom Typ des Samariumkobalts aufgebaut sein kann, ermöglicht die Erzielung von beträchtlichen Magnetkräften. Die Magnetanordnung 4G wird dadurch hergestellt, daß auf das Mittelteil des Flügels oder Stators 10 Ringe oder Scheiben aus Siliziumstahl aufgepreßt werden, um die Erzeugung von Foucau'.t-Strömen zu vermeiden. Beim Ausführungsbeispiel wird die Position des Flügels oder Stators 10 durch einen optoelektronischen Detektor 48 sichtbar gemacht, der jedesmal dann einen Impuls abgibt, wenn eine Gradeinteilung 50 vor der Optik des Detektors 48 vorbeiläuft.

Im folgenden soll auf Fig. 2 Bezug genommen werden, in der man den Zapfen 16 des Flügels oder Stators 10 und sein zur Führung dienendes Lagers 18 erkennt. Der Zapfen 16 ist in seinem Lager 18 durch die Wirkung des unter Druck stehenden Fluids zentriert, das durch die Düsen oder Rohransätze 22 und 22' in den Zwischenraum zwischen dem Lager 18 und dem Zapfen 16 eingeleitet wird. Der Einfachheit halber sind in der Fig. 2 der Zeichnung nur zwei Rohransätze 22 wiedergegeben, die mit unter Druck stehendem Fluid versorgt sind. Selbstverständlich werden für eine Zentrierung in zwei Richtungen mindestens drei derartige Rohransätze 22 benötigt.

In Fig. 2 ist der Zapfen 16 um den Betrag d aus dem Zentrum gegenüber dem Lager 18 ausgelenkt, wobei die Dezentrierung in dem Umfangs Zwischenraum zwei Schlitze S.. und S„ mit untergleichen Querschnitten hervorruft, wobei der Druckabfall in dem Schlitz S₁ größer als in dem Schlitz S₂ ist. Bei einer Versorgung mit

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konstantem Durchsatz durch die Rohransätze 22 werden in Abhängigkeit von und in Relation zu den Druckverlusten unterschiedliche Drucke in den Schlitzen S₁ und S„ erreicht. Aus diesen unterschiedlichen Drucken resultiert eine Kraft F auf den Zapfen 16, der versucht, die Dezentrierung oder Auslenkung d zu verringern und zu Null zu machen.

Im folgenden soll auf die Fig. 3, 4 und 5 Bezug genommen werden, um die Wirkungsweise der neuartigen Vorrichtung durch die Kombination eines Magneten 44 mit dem Kolben 14 und der magnetischen Anordnung 46 zu erläutern. Diese Fig. 3, 4 und 5 zeigen schematisch die zur Erläuterung erforderlichen Teile der neuartigen Vorrichtung.

Wie oben bereits erwähnt, weist der Flügel oder Stator 10 aus nicht magnetischem Material einen Bund 12 auf, der die Abstützung auf dem Kolben 14 gewährleistet. Der Kolben 14 und die an den Flügel oder Stator 10 angeschlossene Magnetanordnung 46 bestehen aus einem nicht remanenten ferromagnetischen Material. Die Halterung 20 ist mit dem Lage 18, in dem sich der als Achse ausgebildete Zapfen 16 des Flügels oder Stators 10 dreht, und dem Zylinder 42 versehen, der teilweise mit Fluid 42* gefüllt ist, auf dem sich der Kolben 14 abstützen wird. Der kreisförmige Magnet 44 ist auf der Halterung 20 stillgesetzt. Fig. 3 zeigt die Vorrichtung in der Lagerstellung, wobei die Anziehung des Magneten 44 auf die beiden ferromagnetisehen Teile 14 und 46 ausgeübt wird, jedoch wird diese Wirkung vorwiegend auf den Kolben 14 ausgeübt, der ihm näher liegt. Die Resultierende der Magnetkräfte zieht den Kolben 14 gegen den Magneten 44 und legt den Bund 12 gegen letzteren an; sie hält die beweglichen Teile in der" Stellung, die sie in Fig. 3 eingenommen haben, und verleiht dem Bund 12 die Rolle eines Schließorganes, welches das Entweichen von Fluid aus dem Zylinder 42 während der Lagerung verhindert.

Sobald eine Beschleunigung auftritt, bei der die Anordnung aus Flügel oder Stator 10 oder Kolben 14 einer wesentlich größeren

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Kraft als der vom Magneten 44 ausgeübten Kraft unterworfen wird, verschiebt sie sich schnell, bis der Kolben 14 mit dem Fluid in Kontakt kommt.

Fig. 4 zeigt die Stellung der beweglichen Teile, bevor die Beschleunigung y verschwunden ist; dabei ist der Kolben 14 aufgrund des Entweichens von Fluid in den Zylinder 42 abgesenkt, und die Magnetanordnung 46 ist in einer Stellung unterhalb der Mittelebene des Magneten 44 angekommen; während dieser Bewegung spielt der Kolben 14 die Rolle des hydraulischen Anschlags.

Fig. 5 zeigt die Stellung der beweglichen Teile nach dem Verschwinden der Beschleunigung U . Der Magnet 44 hat seine Anziehung auf die Magnetanordnung 46 ausgeübt und sie in eine Stellung mit einem geringfügigen Zwischenspalt angezogen; die Entkopplung zwischen Kolben 14 und dem Flügel oder Stator 10 ist erfolgt. In dieser Stellung übt der Magnet 44 seine maximale Anziehung auf die Magnetanordnung 46 aus, wobei diese Anziehung axiale Verschiebungen des Flügels oder Stators 10 unter der Wirkung von schwachen Beschleunigungen in Längsrichtung vermeidet, die während des Fluges des Proj ektiIs auftreten.

Bei einer Ausführungsform der neuartigen Vorrichtung ist die Magnetanordnung 46 in Form von ferromagnetischen Scheiben oder Plättchen ausgebildet, um zu vermeiden, daß sie den Sitz von Foucault-Strömen bildet, die die Freiheit des Flügels oder Stators beeinträchtigen könnten.

Nach einer anderen Ausführungsform der neuartigen Vorrichtung weist der Flügel oder Stator 10 für Referenzrollbewegungen einen Faden oder Draht auf, der durch die Wirkung der Anfangsbeschleunigung zwischen dem tragen Flügel oder Stator 10 und der Konstruktion des Projektils gespannt wird.

Bei einer anderen Ausführungsform der neuartigen Vorrichtung wird zumindest das eine Ende des Drahtes oder Fadens bei der Rollbewegung

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freigegeben, sobald die Beschleunigung durch das Abschiessen aufhört, wobei dieses Ende vorzugsweise mit dom Flügel oder Stator in Kontakt steht.

Die Fig. 6, 6a, 7 und 7a zeigen eine weitere Ausführungsform der neuartigen Vorrichtung. Dabei handelt es sich selbstverständlich lediglich um beispielhafte Ausführungsformen, so daß auch andere Konstruktionsanordnungen, Formen, Proportionen und Einrichtungen verwendet werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Fig. 6 zeigt eine mit einem Draht oder Faden ausgerüstete neuartige Vorrichtung in einer Stellung, die diese bei einer starken axialen Beschleunigung einnimmt.

Der Flügel oder Stator 10, der durch zwei Kugellager 52 auf einer rohrförmigen Achse 54 zentriert ist, stützt sich mittels zwei Ansätzen oder Vorsprüngen auf einem Teil 56 ab. Dieses Teil 56 ist durch einen Strang oder ein Kabel 58 gehalten, das seinerseits an seinem anderen Ende A an einem Konstruktionsteil 60 befestigt ist.

Somit wird bei axialer Beschleunigung die Rotationsbewegung des Projektils direkt auf das Ende A des Drahtes oder Kabels übertragen. Die Bewegung des Teiles 56, das am anderen Ende des Kabels befestigt ist, hängt von der Trägheit des Flügels oder Stators und der Konstitution des Kabels 58 ab. Man erkennt somit, daß die Bewegung des Flügels oder Stators 10 umso geringer sein wird, je größer seine Trägheit und je größer die Länge des Kabels ist.

Es ist auch möglich, die neuartige Vorrichtung derart auszubilden, daß am Ende der Beschleunigung die Rotation des Flügels oder Stators Null ist oder daß seine Winkelgeschwindigkeit Null ist oder aber das entgegengesetzte Vorzeichen wie die des Projektils aufweist. Zu diesem Zweck genügt es, dem Kabel in der Ruhestel-

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lung eine Verdrehung in der gleichen Richtung zu verleihen, die der Rotation des Projektils entspricht.

Somit hat das Kabel beim Auftreten der Beschleunigung die Tendenz, seine Gleichgewichtsstellung wieder einzunehmen, in der es keine Verdrehung oder Verdrillung aufweist. Diese Aufhebung der Verdrehung oder Entdrehung überträgt auf den Flügel oder Stator eine Bewegung in einer Richtung, die derjenigen des Geschosses entgegengesetzt ist. Durch diese Möglichkeit läßt sich im Mittel der Hauptteil von Wirkungen der Antriebsrollbewegungen oder Querneigungen kompensieren, die durch Reibungen während des Abschiessens und während des Fluges hervorgerufen werden, was die Abdrift oder das Vorhalten des Flügels oder Stators wesentlich verringert.

Fig. 7 zeigt die gleiche Vorrichtung nach dem Ende der Beschleunigung. Die Feder 62 hat die Anordnung aus Flügel und Kugellagern der Dämpfungsanordnung zurückgedrückt. Der Flügel ist damit nur noch vom Reibungsmoment der Kugellager angetrieben.

Diese Kugellager können mit sehr geringen Abmessungen ausgestattet sein, da sie ja während der starken Beschleunigung durch das Kabel geschützt sind. Daraus ergibt sich ein geringer Antrieb für den Flügel,zumindest für ausreichend kurze Zeiträume.

In den Fig. 6a und 7a ist der Teil der neuartigen Vorrichtung dieser Ausführungsform teilweise und in vergrößertem Maßstab dargestellt, der sich auf die Ankopplung und Entkopplung bezieht, welche jeweils durch die Beschleunigung beim Abschiessen und ihr anschließendes Nachlassen hervorgerufen werden.

Gemäß einer dritten Ausführungsform der neuartigen Vorrichtung zeigen die Fig. 8 und 9 eine mittlere Konfiguration zwischen den beiden oben beschriebenen Ausführungsformen.

In Fig. 8 erkennt man einen Trägheitskräften ausgesetzten Flügel, der wie im oben beschriebenen Falle durch zwei Kug-ellager geführt

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ist. Bei starker Beschleunigung stützt sich dieser Flügel auf einem hydraulischen Anschlag 66 ab, dessen Wirkungsweise mit derjenigen der Anschlaganordnung identisch sein kann, die irn Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurde.

Fig. 9 zeigt den gleichen Flügel nach dem Ende der Beschleunigung, und man erkennt dort das anhand der Fig. 7 beschriebene System.

In den in den Fig. 6 bis 9 schematisch wiedergegebenen Anordnungen ist ein Detektor 64 angedeutet, der den gleichen Aufbau besitzen kann wie der Detektor 48, der oben im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben worden ist.

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Claims (26)

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Erzeugung einer Referenzrollbewegung in Projektilen, Flugkörpern oder Raketen, dadurch g e k e η η zeichnet, daß sie einen Flügel oder Stator (10) aufweist, dessen Trägheit der Rotation entgegenwirkt und dessen Achse parallel zu der des Projektils verläuft und vorzugsweise mit ihr zusammenfällt, und daß der Flügel

(10) an zwei Einrichtungen angeschlossen ist, nämlich einerseits eine Führungseinrichtung (16,18) für den Flügel

(10) mit einem sehr niedrigen Reibungskoeffizienten, die

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seitlichen Beschleunigungen entgegenwirkt, denen der Flügel (10) während des Abschießens und des Fluges des Projektils ausgesetzt ist, und andererseits eine Einrichtung (12,14,42,42'), die den Wirkungen der Längsbeschleunigung beim Abschießen entgegenwirkt, und daß die Einrich-. tungen in einer solchen Anordnung angeordnet sind, daß mit einem Detektor (48,64) die Relativstellung des Flügels oder Stators (10) gegenüber dem Körper des Projektils abgetastet werden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß die Führungseinrichtung (16,18) des Flügels oder Stators (10) einen Zapfen (16) aufweist, der in einem Lager C18) zentriert und geführt ist, welches mit einem unter Druck stehenden Fluid (24) versorgt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das unter Druck stehende Fluid (24) in einen zwischen dem Lager (18) und dem Zapfen (16) vorgegebenen Zwischenraum (S₁, S-) mit Rohransätzen (22,22') eingeleitet wird, welche zum Zentrieren des Zapfens (16) im Lager (18) in das Lager (18) münden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgung mit dem Fluid (24) vor dem Durchlaufen der Rohransätze (22,22') durch eine Einrichtung (28) erfolgt, die einen höheren Druckabfall hervorruft als er in dem Lager (18) vorhanden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Druckabfall hervorrufende Einrichtung

(28) aus einem porösen Stopfen besteht, der vorzugsweise durch Sintern eines Metallpulvers hergestellt ist.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck und der Durchsatz des Fluids (24) zur Versorgung des Lagers (18) unter Verwendung der beim Abschießen des Projektils erzeugten Beschleunigung erzeugt werden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Kolben (14), der durch die beim Abschießen des Projektils auftretende Beschleunigung verschiebbar ist und der ein Gasvolumen in einer deformierbaren Hülle mit einer elastischen Wand (32) komprimiert, welche an einen das Fluid (24) enthaltenden Behälter (40) angrenzt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben von der Halterung (20) des Lagers

(18) gebildet wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (12,14,42,42')/ die den Wirkungen der Längsbeschleunigung entgegenwirkt, aus einem hydraulischen Anschlag (14,42') besteht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Anschlag (14,42') aus einem Kolben (14) besteht, auf dem sich der Flügel oder Stator (10) abstützt, und daß der Kolben (14) koaxial zum Zapfen (16) in einem unter Druck stehendes Fluid (42') enthaltenden Zylinder (42) angeordnet und eingestellt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entkopplung zwischen dem Kolben (14) und dem Flügel oder Stator (10) vorgesehen ist, sobald die Beschleunigung aufhört.

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12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkopplung durch die Wirkung von Magnetkräften erzielbar ist, die von einem Magneten (44) auf einer Magnetanordnung (46) erzeugt werden, der am Ende der Beschleunigung den Kolben (14) vom Flügel oder Stator (10) trennt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Teile (14,46) vor dem Betrieb durch die magnetische Anziehungskraft des Magneten (44) positioniert sind.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennz eic hnet , daß die' Dichtigkeit der Vorrichtung bei der Lagerung durch die magnetische Anziehungskraft eines Magneten (44) erhalten wird, der den Kolben (14) gegen einen an den Flügel oder Stator (10) angeschlossenen Bund (12) zieht, der mit dem Magneten (44) wie ein Ventil auf seinem Sitz zusammenwirkt.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Funktionen durch einen einzigen Magneten (44) erzielt werden, der vorzugsweise unter Verwendung von seltenen Erden nach Art des Samariumkobalts aufgebaut ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (44) den Flügel oder Stator (10) mittels einer vorzugsweise geschichteten Magnetanordnung (46) anzieht.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetanordnung (46) in Form eines Stapels von Ringen oder Scheiben aus Siliziumstahl aufgebaut ist, welche auf das Mittelteil des Flügels oder Stators

(10) aufgepreßt sind.

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18. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (i>2, 54, 56 , 58,60) , die den Wirkungen der LUngsbcschleunigung beim Abschießen entgegenwirkt, ein aus einem oder mehreren Fasern bestehendes Kabel (48) aufweist, das durch die Anfangsbeschleunigung zwischen dem Trägheitskräften ausgesetzten Flügel oder Stator (10) und der Konstruktion des Projektils in einer parallel zur Achse des Projektils verlaufenden Richtung gespannt wird.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die bei der Rollbewegung mindestens ein Ende des Kabels (58) freigibt, sobald die Beschleunigung beim Abschießen aufhört, wobei dieses Ende vorzugsweise das mit dem Flügel oder Stator (10) in Kontakt stehende Ende ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel (5 8) vorher verdreht oder verdrillt ist, um im Mittel den Hauptteil der Antriebswirkungen bei der Rollbewegung zu kompensieren, die durch Reibungskräfte während des Abschießens und während des Fluges hervorgerufen werden.

21. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkungen der Beschleunigung beim Abschießen durch einen hydraulischen Anschlag (14,42,42';66) zu Null gemacht werden, wobei Lager (52) der Halterung (54) die Führung des auf Trägheitskräfte ansprechenden Flügels oder Stators (10) gewährleisten.

22. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der auf Trägheitskräfte ansprechende Flügel oder Stator nach der Beschleunigung beim Abschießen nur mit den Lagern (52) der Halterung (54) in Kontakt steht.

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23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeich net, daß die Lager (52) der Halterung (54) des Flügels oder Stators (10) geringe Abmessungen und somit geringe Reibung aufweisen und gegen Wirkungen der Beschleunigung beim Abschießen entweder durch das Kabel (58) oder durch den hydraulischen Anschlag (14,42,42 ';66) geschützt sind.

24. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet , daß die Relativstellung des Flügels oder Stators (10) durch einen optoelektronischen Detektor {48,64) sichtbar gemacht wird.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeich net, daß der Flügel oder Stator (10) eine oder vorzugsweise mehrere Gradeinteilungen (50) aufweist, die dem optoelektronischen Detektor (48,64) das Abtasten der Relativsteilung des Flügels oder Stators (10) ermöglichen.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeich net, daß die Messung der Relativstellung des Flügels oder Stators (10) durch Zählen der Impulse, die dem Rythmus des Durchganges der Gradeinteilungen (50) vor dem optoelektronischen Detektor (48,64) entsprechen, vorgenommen wird.

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