DE2835436C2

DE2835436C2 - Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Anzahl elektrischer Lasten aus einer Gleichstromquelle

Info

Publication number: DE2835436C2
Application number: DE19782835436
Authority: DE
Inventors: Andreas 8069 Steinkirchen Heindl; Fritz Dipl.-Ing. 8000 München Hofmann
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1978-08-12
Filing date: 1978-08-12
Publication date: 1982-04-08
Also published as: FR2433259B3; DE2835436A1; GB2028030A; FR2433259A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betrieb von vier elektrischen Rudermaschinen für ein aus vier getrennt schwenkbaren Flächen bestehendes Kreuzleitwerk eines Flugkörpers mit einer Gleichstromquelle, die an je einer Brückendiagonale mindestens einer, aus steuerbaren elektrischen Ventilen aufgebauten Brückenschaltung anliegt, wobei mindestens je eine Rudermaschine in der anderen Brückendiagonale angeordnet ist.

Derartige Brückenschaltungen werden beispielsweise zum Betrieb von Gleichstrommotoren verwendet, um deren Betrieb für beide Drehrichtungen zu ermöglichen. Die Brückenschaltiing kann dann entweder aus einfachen Schaltern aufgebaut sein, welche den Motor entsprechend der gewünschten Drehrichtung mit den Polen der Gleichstromquelle verbinden, bzw. von diesen trennen. Die Brückenschaltung kann jedoch auch aus steuerbaren Leistungsverstärkern aufgebaut sein, durch welche die Motoren nicht nur ein bzw. ausgeschaltet werden, sondern auch deren Leistungsaufnahme (Drehzahl) steuerbar ist.

Für den Beirieb von elektrischen Lasten mit Hilfe derartiger Brückenschaltungen sind pro Brückenschaltung vier steuerbare elektrische Ventile notwendig. Für den Fall, daß eine größere Anzahl elektrischer Lasten entsprechend betrieben werden soll, wird deshalb der Aufwand an steuerbaren elektrischen Ventilen sowohl kosten- als auch gewichtsmäßig sehr groß.

Eine Schaltungsanordnung zum Betrieb zweier Rudermaschinen für die Höhen- u. Seitensteuerung eines Flugzeugs ist aus der »Funkschau« 1967, Heft 20, S. 631 bis 634 bekannt, bei der die Rudermaschinen über je zwei steuerbare elektrische Ventile in Mittelpunktschaltung mit einer Gleichstromquelle verbunden sind. Die pro Rudermaschine bereitzustellende Kapazität der Gleichstromquelle entspricht dabei der doppelten Nennleistung der Maschine, da für beide Drehrichtungen die volle Leistung aus dem Gleichstromnetz vorhanden sein muß.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung zum Betrieb von vier elektrischen Rudermaschinen für ein aus vier getrennt schwenkbaren Flächen bestehendes Kreuzleitwerk eines Flugkörpers zu schaffen, welche einmal mit einer möglichst geringen Anzahl steuerbarer elektrischer Ventile auskommt; zum anderen soll sie es ermöglichen, die maximal notwendige Kapazität der Gleichstromquelle und damit deren Gewicht möglichst gering zu halten.
Diese Aufgabe v/ird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dall die Rudermaschinen der jeweils gegenüberliegenden Flächen paarweise in der jeweils einen Brückendiagonale von zwei Brückenschaltungen angeordnet sind, daß die Brückenschaltungen über die jeweils andere Brückerdiagonale parallel geschaltet und die Verbindungspunkte der beiden Rudermaschinenpaare miteinander verbunden sind.

Durch eine derartige Schaltungsanordnung wird erreicht, daß mit je vier steuerbaren elektrischen Ventilen je zwei Rudermaschinen gleichzeitig — also beispielsweise die beiden Seitenruder einerseits und die beiden Höhenruder andererseits -,jedoch unabhängig voneinander betrieben werden können, ohne daß die Kapazität der Gleichstromquelle auf die doppelte Nennleistung der Maschinen ausgelegt werden muß.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ermöglicht es, die Rudermaschinen bezüglich der über einen längeren Zeitraum gemittelten Stromentnahmerichtung so anzuordnen, daß die Gleichstromquelle zu beiden Seiten des Mittelabgriffs im zeitlichen Mittel gleichmäßig belastet wird. Für den zeitlich begrenzten Betrieb der Rddermaschinen eines Flugkörpers aus einer Batterie kann deren Kapazität und somit deren Gewicht auf ein Minimum beschränkt werden; Gleichstromgeneratoren mit Mittelabgriff können entsprechend schwäeher und somit leichter ausgelegt werden.

Bei einem Flugkörper mit einem aus vier getrennt schwenkbaren Flächen bestehenden Kreuzleitwerk stellt die Durchführung eines Rollkommandos eine besondere Belastung der Gleichstromquelle dar, da in diesem Fall sämtliche Rudermaschinen gleichzeitig betrieben werden. Für eine bestimmte Art der Flugkörperlenkung ist die Rollage von besonderer Bedeutung, so daß Lenkkommandos zur Regelung der Rollage besonders häufig sind. In derartigen Fällen sind die Rudermaschinen bezüglich ihres Drehsinns derart geschaltet, daß bei der Durchführung von Lenkkommandos in zumindest einer Lenkachse, also beispielsweise von Rollkommandos, die Slromaufnahme der beiden Brückenschaltungen vom Mittelabgriff der Gleichstromquelle im zeitlichen Mittel gleich groß ist und die Stromflüsse entgegengesetzt gerichtet sind. Für den Fall, daß andere Lenkkommandos als die eben erwähnten Rollkommandos bei der Mission eines Flugkörpers dominieren, wird die eben erwähnte Optimierung bei der Belastung der Gleichstromquelle auf die entsprechend häufig betätigten Rudermaschinenpaare ausgelegt.

Bedingt durch Toleranzen insbesondere der zur

Anwendung kommenden elektrischen Bauteile kann trotz der oben erwähnten optimierten Verschaltung der elektrischen Lasten eine im zeitlichen Mittel ungleichmäßige Belastung der Gleichstromquelle auftreten. Für diesen Fall ist es vorteilhaft, wenn der Mittelpunktstrom meßbar und einem Kommandoverteiiler als Eingangsgröße zuführbar ist Der Kommandoverteiler verändert dann den Stromfluß in den entsprechenden elektrischen Ventilen derart, daß der Mittelpunktstrom für bestimmte, häufig auftretende Lenkkommandos zu Null wird.

Die Erfindung soll anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Anzahl von elektrischen Rudermaschinen für ein aus vier getrennt schwenkbaren Flächen bestehendes Kreuzleitwerk eines Flugkörpers. Die Stromversorgung von vier Rudermaschinen Mi bis Mt erfolgt dabei aus einer 3atterie mit Mittelabgriff (O). — Anstelle der Batterie kann selbstverständlich auch ein Gleichs'romgenerator mit Mittelabgriff verwendet werden —.

Mi und M2 seien die Rudermaschinen zur Seitensteuerung, Mj und M4 diejenigen zur Höhensteuerung. Die Rudermaschinenpaare Mi und M2 bzw. M3 und M₄ sind jeweils in der Brückendiagonale Q, D\ bzw. C2, Di zweier Brückenschaltungen angeordnet. Jede Brücke weist vier Leistungsverstärker Tn bis T14 bzw. T21 bis 7^₄ auf. Die Leistungsverstärker können beispielsweise von der bei Tietze, Schenk »Halbleiterschaltungstechnik«, 3. Auflage, S. 374 gezeigten Art sein. Die Leistungsverstärker werden in den Punkten I bis IV durch Richtung und Größe der von einem Kommandoverteiler KV ausgehenden Steuerspannungen gesteuert. So wird beispielsweise die Leistungsaufnahme und die Drehrichtung von Mi durch die Leistungsverstärker Tu und T12 bestimmt. Der Anschluß der beiden Brückenschaltungen an die Batterie wird durch Verbindung der Punkte A\ und A2 mit dem Plus-Pol, B\ und Bi mit dem Minus-Pol sowie P\ und P2 mit dem Mittelabgriff O hergestellt. Die Rudermaschine M\ bis M₄ sind bezüglich ihres Drehsinnes so geschaltet, daß beispielsweise bei der Durchführung eines Rollkommandos mit Rechtsdrehung um die Rollachse die Mittelpunktströme I_n in beiden Brückenschaltungen gleich groß, jedoch entgegengesetzt gerichtet sind, so daß die Gesamtstromentnähme vom Mittelabgriff der Batterie zu Null wird. Für den Fall eines Rollkommandos mit Linksdrehung um die Rollachse fließen die Mittelpunktströme l_ri in der gestrichelt gezeichneten Richtung.

Da die Rudermaschinen Mi und Mi bzw. M3 und M₄ stets gleichzeitig betrieben werden und Seiten- und Höhenlenkkommandos während einer Flugkörpermission in etwa statistisch verteilt sind, wird die Batterie zu beiden Seiten des Mittelabgrif/s weitgehend gleichmäßig belastet, so daß deren Kapazität, d. h. deren Gewicht aut ein Minimum beschränkt werden kann.

Da, wie vorher erwähnt durch Toleranzen oder Unsymmetrien, insbesondere in den elektrischen Bauteilen, dennoch eine einseitige Belastung der Gleichstromquelle auftreten könnte, wird der Mittelpunktstrom hip über einen Meßwiderstand Rm gemessen und dem Kommandoverteiler zugeführt Zusätzlich zu dem Stromsignal Imp erhält der Kommandoverteiler Nick-, Roll- und Giersignale Um, Ur und Uc von entsprechenden Reglern N, R und C. Aus diesen vier Eingangsgrößen errechnet der Kommandoverteiler die Ausgangsgrößen Ui bis Uiv, welche zur Steuerung der Leistungsverstärker Tn bis Ti₄ und T21 bis T2₄ dienen.

Die Steuerspannungen lh bis Uw zur Durchführung eines Lenkkommandos werden allgemein aus folgendem Gleichungssystem errechnet:

U, = U_n+ Ur, U_n = U_n- Ur₂ Um =Ug+Ur, Uw = Uc- Ur₄.

Für die Durchführung eines Rollkommandos gelten folgende Bedingungen:

Ur₁+ Ur₂+ Ur₃+ Ur₄= Ur. (1)

Da bei einem Rollkommando kein Nickmoment auftreten darf, gilt als zweite Bestimmungsgleichung:

\Ur,\ = \Ur₂\. (2)

Da weiterhin auch kein Giermoment auftreten darf, gilt als 3. Bestimmungsgleichung:

I rf I III I /o\

Eine vierte Bestimmungsgleichung ergibt sich daraus, daß die Summe der Mittelpunktströme beider Brückenschaltungen, also der Gesamtmittelpunktstrom Imp, zu Null werdensoll.

Aus diesen vier Bestimmungsgleichungen lassen sich die vier Steuerspannungen U\ bis Uw eindeutig errechnen, so daß das beabsichtigte Lenkkommando bei gleichmäßiger Belastung der Batterie durchgeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Betrieb von vier elektrischen Rudermaschinen für ein aus vier getrennt schwenkbaren Flächen bestehendes Kreuzleitwerk eines Flugkörpers mit einer Gleichstromquelle, die an je einer Brückendiagonale mindestens einer, aus steuerbaren elektrischen Ventilen aufgebauten Brückenschaltung anliegt, wobei mindestens je eine Rudermaschine in der anderen Brückendiagonale angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rudermaschinen (Mu Mi; M3, VW₄) der jeweils gegenüberliegenden Flächen paarweise in der jeweils einen Brückendiagonale (C\D\, C2D2) von zwei Brückenschaltungen angeordnet sind, daß die Brückenschaltungen über die jeweils andere Brückendiagonale parallel (A\Bu A2B2) geschaltet und die Verbindungspunkte (P\, Pi) der beiden Rudermaschinenpaare (M], Λί>; Μι, JVZ₄) miteinander verbunden sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rudermaschinen (M) bis Mi) bezüglich ihres Drehsinnes derart geschaltet sind, daß bei der Durchführung von Lenkkommandos in zumindest einer Lenkachse die Stromaufnahme der beiden Brückenschaltungen vom Mittelabgriff (O) der Gleichstromquelle im zeitlichen Mittel gleich groß ist und die Stromflüsse (I_rn Ι_Γί) entgegengesetzt gerichtet sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunktstrom (Imp) meßbar und einem Kommandoverteiler (KV) als Eingangsgröße zuführbar ist.