DE2856286C2 - Mit Überschallgeschwindigkeit fliegendes Geschoß - Google Patents

Description

führenden Abzweigleitung verbunden ist, wird schon bei kleinsten Änderungen der Anslrömrichtung trägheitslos die volle Funktion der stabilisierenden Querkraft ausgelöst, so daß in besonders vorteilhafter Weise der Winkelbereich nahezu indifferenten Stabilisierungsverhaltens des Geschosses sehr klein ist. Dadurch, daß die Größe der stabilisierenden Querkrafi von der Größe des Anstellwinkels entkoppelt ist, werden harmonische Schwingungen unterdrückt, wobei durch das aus der Querkraft resultierende Moment das Geschoß stabilisiert und dit Pendelung um die Sollage unbedeutend wird.

Aufgrund dieser vorteilhaften Eigenschaften, können derartige Geschosse gegenüber bisher bekannten mit großer Querschnittsbelastung ohne Drall und ohne Leitwerk sowie mit einer geringeren Streuung und aufgrund eines geringeren Luftwiderstandes mit größerer Reichweite verschossen werden.

Ein derartiges flugstabiiisiertes Geschoß kann mit ei-

stellt, die Anströmrichtung 24 der das Geschoß anströmenden Luft einen bestimmten Winkel gegenüber der Geschoßachse einnimmt, entsteht am Eingang der oberen Druckleitung 18 ein höherer Druck als am Eingang der unteren Druckleitung 18. Dieser höhere bzw. niedrigere Druck pflanzt sich bis zur Mündung der Druckleitungen 18 in den Abzweigleitungen 14 fort, so daß die Strömung umschlägt und ein abgelenkter Strahl 28 in die Abzweigleitung 14 auf der Seite des geringeren Druckes strömt. Aus den Düsen 16 treten Luftstrahlen 30 aus, die stromauf einen schiefen VerdichtungsstoG 32 bewirken.

Zwischen dem schiefen Verdichtungsstoß 32 und dem entsprechenden Bereich des Mantels des Geschoßkörpers 2 entsteht ein Bereich höheren Druckes 34, durch welchen die gewünschte, auf das Geschoß wirkende Querkraft erzeugt wird, die, da sie mit Abstand zum Schwerpunkt 5 angreift, ein Rückstellmoment erzeugt, welches so lange wirksam ist, bis die Anströmrichtung

ner einfachen geschlossenen Geschoßform hergestellt 20 24 wieder mit der Geschoßachse übereinstimmt, werden, welche einen sehr geringen Luftwiderstand auf- Die durch die Abzweigleitungen 14, den zentralen

weist, wobei dieser Luftwiderstand besonders gering ist, wenn das Geschoß als luftdurchströmtes Geschoß ausKanal 8, die Schneiden 20 und die Druckleitungen 18 gebildeten Fluidics sind besonders schnell wirkende Steuerelemente, die mit sehr geringem Energieaufwand

Die Erfindung wird anhand mehrerer in der Zeich- 25 angesteuert werden können. Sie können ferner in ihren nung dargestellter Ausführungsbeispiele des näheren Abmessungen sehr klein sein und, wie dargestellt, in der

Spitze eines luftdurchströmten Geschosses angeordnet sein.

Um die stabilisierende Wirkung zu erhöhen, können, wie in F i g. 4 dargestellt, entsprechende Fluidics im Geschoßheck angeordnet sein. In diesem Falle ist im Geschoßheck keine Ausströmdüse, sondern eine Ausströmöffnung 36 angeordnet, die zusammen mit den Abzweigleitungen 14 die scharfen Schneiden 20 bildet. Um

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des Geschoß- 35 im Bereich des Geschoßhecks Druckunterschiede in mit hccks des in F i g. 1 dargestellten luftdurchströmten Ge- den Abzweigleitungen 14 verbundenen Druckleitungen

38 zu erreichen, ist im Bereich des Geschoßhecks eine Einschnürung 40 vorgesehen, von wo die Druckleitungen 38 ausgehen. Da jedoch die stabilisierende Querkraft im Geschoßheck auf der gleichen Seite angreifen muß, auf der die Auslenkung der Geschoßachse auftritt, mündet jeweils eine Druckleitung 38 in einer Abzweigleitung 14, die der Einströmöffnung der Druckleitung 38 im Bereich der Einschnürung 40 diametral gegenüber-

per 2 eine Kegelstumpfspitze 4 und ein Kegelstumpf- 45 liegt. Im übrigen ist die Wirkungsweise der in Fig.4 heck 6 auf. Der Geschoßkörper 2 ist mit einem zentralen dargestellten Vorrichtung die gleiche wie die bezüglich Kanal 8 versehen, mit einem als Überschalldiffusor wir- der Fig. 1 bis 3 beschriebene und es kann eine erfinkenden, kegeligen Einlauf 10 und einer Ausströmdüse dungsgemäße Vorrichtung sowohl in der Geschoßspitze 12. Im vorderen Bereich des zentralen Kanals 8 sind als auch im Geschoßheck oder in der Geschoßspitze sechs regelmäßig auf dem Umfang verteilte Abzweiglei- 50 oder im Geschoßheck angeordnet sein, lungen 14 vorgesehen, die einen etwa rechteckigen In Fig. 5 ist ein Geschoß dargestellt, das nicht luft-

Qucrschnitt aufweisen und zu Düsengruppen 16 führen, durchströmt ist und einen sehr massiven Geschoßkördie in Sektoren auf dem Umfang des Geschoßkörper- per 42 mit einem zentralen Kanal 44 verhältnismäßig mantels 2 angeordnet sind. Von jeder Abzweigleitung geringen Durchmessers aufweist. Der zentrale Kanal 44 14 führt eine Druckleitung 18 in den Bereich der Kegel- 55 geht im Bereich des Geschoßhecks in eine kegelige Erstumpfspitze 4. Die Abzweigleitungen 14 sind durch Weiterung 46 über.

Stege 22 voneinander getrennt und verlaufen ge- Der Geschoßkörper 42 besteht aus Schwermetall und

Schwüngen unter einem sehr spitzen Winkel gegenüber ist mit einer als Ogive ausgebildeten Geschoßspitze 48 dem zentralen Kanal 8, wobei der Übergang vom zen- versehen, die zum Beispiel aus Leichtmetall bestehen tralen Kanal 8 in die Abzweigleitungen 14 durch scharfe 60 kann. In der Geschoßspitze 48 ist eine Kammer 50 mit

gebildet ist.

erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein luftdurchströmtes Geschoß mit einer als Sensor wirkenden Leitung in der Geschoßspitze,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der in Fig. 1 dargestellten Geschoßspitze,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der in Fig. 2 mit H-Il gekennzeichneten Linie,

Schosses,

F i g. 5 einen Längsschnitt durch ein zweites Geschoß mit der in der Geschoßspitze angeordneten und als Sensor fungierenden Leitung,

F i g. b eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Geschosses teilweise im Schnitt mit einer im Heck angeordneten und als Sensor fungierenden Leitung.

Gemäß Fig. 1 weist ein rohrförmiger Geschoßkör-

Schneiden 20 gebildet wird.

Die Abzweigleitungen 14 wirken mit dem zentralen Kanal 8 nach Art eines Fluidics zusammen. Dies bedeutet, daß der Strahl 26 aus im Überschalldiffusor 10 ver-

einem Brennsatz angeordnet, dessen Brenngase über eine Düse 52 in den zentralen Kanal 44 austreten. Unmittelbar im Anschluß an die Düse 52, sind Abzweigleitunge,. 14 angeordnet, die zu Düsen 16 führen und über

dichteter Luft normalerweise gerade durch den zentra- 65 Druckleitungen 18 mit öffnungen im vorderen Bereich

lcn Kanal 8 strömt und nur geringe Luftmengen aus der Geschoßspitze 48 verbunden sind. Die durch die

dem Randbereich des Strahls 26 in alle Abzweigleitun- Abzweigleitungen 14, die Druckleitungen 18, Schneiden

gen 14 gelangen. Sobald jedoch, wie in Fig. 2 darge- 20 und Stege 22 gebildeten Fluidics arbeiten in genau

der gleichen Weise wie die schon bezüglich der Fig. i bis 4 beschriebenen, mit dem Unterschied, daß das die Abzweigleitungen 14 und den zentralen Kanal 44 durchströmende Gas keine von außen eingeströmte Luft ist, sondern durch den Brennsatz in der Kammer 50 erzeugte Brenngase.

Das in F i g. 6 dargestellte Geschoß ist ein Langgeschoß mit einem Geschoßkörper 54, in dessen Heckteil ein Druckgasbehälter 56 angeordnet ist. Vom Druckgasbehälter 56 führt eine Druckgasleitung 58 zu Steuerbaren Ventilen 62, die eine gesteuerte Verbindung zwischen der Druckgasleitung 58 und jeweils einem der Verteilerräume 60 herzustellen gestatten. Von den Verteilerräumen 60 gehen Düsengruppen 16 aus, die im wesentlichen radial aus der Geschoßmantelfläche austreten.

Die Ansteuerung der steuerbaren Ventile 62 erfolgt durch jedem steuerbaren Ventil 62 zugeordnete Ventilsteuerungen 64, die über als Drucksensoren ausgebildete Leitungen 66 mit einer Einschnürung 40 im Bereich des Geschoßhecks verbunden sind. Tritt eine Neigung der Geschoßachse gegenüber der Anströmrichtung der Luft auf, so ergibt sich bei einer entsprechend liegenden Leitung 66 ein Druckanstieg, der über die Ventilsteuerung 64 ein öffnen des entsprechenden steuerbaren Ventils 62 bewirkt, so daß Druckgas aus dem Druckgasbehälter 56 über die Druckgasleitung 58 in den entsprechenden Verteilerraum 60 und von da aus durch die Düsen 16 nach außen gelangt und in der vorher schon beschriebenen Weise das Entstehen eines stromaufliegenden, örtlich begrenzten, schrägen Verdichtungsstoßes bewirkt, so daß die für die Stabilisierung erforderliche Querkraft entsteht.

Wie man erkennen kann, nimmt eine derartige Steuereinrichtung nur einen kleinen Raum im Geschoßheck ein. wobei dieser Bereich aus einem anderen Material als der übrige Teil des Geschoßkörpers 54 bestehen kann.

Auch bei den Ausführungsformen gemäß der F i g. 1 bis 5 kann die Steuereinrichtung klein gegenüber dem Geschoßkörper ausgebildet werden, wobei nur entscheidend ist. daß das durch die Querkraft erzeugte, stabilisierende Drehmoment größer ist als die destabilisierenden Momente, insbesondere als die destabilisierenden Momente der an der Geschoßspitze angreifenden Kräfte.

Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, die Düsen 16 so nahe es eben geht an die Geschoßspitze bzw. an das Geschoßheck zu legen, um den Abstand vom Geschoßschwerpunkt 5so groß wie möglich zu machen.

Zu bemerken ist noch, daß aus den Düsen 16 sowohl Gas als auch Flüssigkeit mit der gleichen Wirkung ausströmen kann, und es ist möglich, als Druckgas bzw. Druckflüssigkeit ein brennbares Gas bzw. eine brennbare Flüssigkeit zu verwenden, die beim Austritt aus den Düsen 16 entzündet werden, um die Wirkung zu erhöhen. Ebenso ist es möglich, bei einem luftdurchströmten Geschoß gemäß Fig. 1 im zentralen Kanal 8 ein ringförmiges Festbrennstoff-Element anzuordnen, welches mit der hochbespannten Luft verbrennt und dadurch ω den Schub erhöht, so daß auf diese Weise entweder der Widerstand des Geschosses vollständig ausgeglichen wird und das Geschoß mit gleichbleibender Geschwindigkeit fliegt oder aber die Geschwindigkeit und somit die Reichweite des Geschosses noch erhöht werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Mit Überschallgeschwindigkeit fliegendes Geschoß mit rings um den Umfang des Geschoßmantels angeordneten, zu sektorartigen Gruppen zusammengefaßten radial oder nahezu radial gerichteten Düsen bzw. durchgehenden Schlitzen, wobei jede Gruppe einem Verteilerraum zugeordnet ist, der mittels einer Sensoranordnung über ein einen jeweiligen Strömungsumschlag erzeugendes Steuerungselement mit einer Druckgas- bzw. Druckflüssigkeitsquelle im Innern des Geschoßkörpers verbindbar ist, nach DE-PS 2846372, dadurch gekenn·

P zeichnet, daß die Gruppen von Düsen (16) bzw.

fö die durchgehenden Schlitze im Bereich vor und/oder

M hinter dem Schwerpunkt (S) des Geschoßkörpers (2,

g 42, 54) angeordnet sind, und daß im Bereich einer

f{ Durchmesseränderung von einem geringeren auf

* den vollen Durchmesser des Geschoßmantels öff- > nungen vorhanden sind, die zum Steuern des Strömungsumschlages über durch den Geschoßkörper (2, 42, 54) hindurchgehende Leitungen (18, 38, 66)

" mit den zu den Düsengruppen bzw. zu den Schlitzen

J führenden Abzweigleitungen (14) verbunden sind.

2. Geschoß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Anordnung der Düsengruppen bzw. Schlitze vor dem Schwerpunkt (S) des Geschoßkörpers (2, 42) die öffnungen der Leitungen (18) innerhalb eines kegelstumpfförmigen Bereiches der Geschoßspitze (4) angeordnet sind.

3. Geschoß nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Anordnung der Düsengruppen bzw. Schlitze hinter dem dem Schwerpunkt (S) des Geschoßkörpers (2, 54) die öffnungen der Leitungen (38, 66) in einer Einschnürung (40) des Geschoßheckmantels angeordnet sind.

4. Geschoß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine geradzahlige Anzahl vorzugsweise sechs oder acht Gruppen von Düsen (16) bzw. Schlitze und ihnen zugeordnete mit einer je-

' weiligen Leitung (18, 38, 66) verbundene Verteiler-

;.·■ räume.

:

5. Geschoß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da-

- durch gekennzeichnet, daß die Abzweigleitungen

(14) jeweils al« Verteilerräume für die Düsengruppen bzw. Schlitze und als von den Leitungen (18, 38)

• gesteuerte, den Strömungsumschlag des Druckgases bzw. der Druckflüssigkeit nach dem Coandacffekt

.';·■■. bewirkende Fluidics ausgebildet sind.

;

6. Geschoß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da-

[·' durch gekennzeichnet, daß die Druckgasquelle

durch einen Brennsatz gebildet wird, dessen Druck-

; raum vor einem zentral liegenden und öffnungen

der Abzweigleitungen (14) enthaltenden Kanal (44)

angeordnet ist.

7. Geschoß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß die Druckgasquelle durch einen mit Öffnungen der Abzweigleitungen (14) versehenen zentral angeordneten Kanal (8) gebildet wird, dem im Bereich der Geschoßspitze ein Überschalldiffusor (10) zugeordnet ist.

8. Geschoß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckgas- bzw. Druckflüssigkeitsquelle durch einen von der Leitung (66) steuerbaren Druckbehälter (56) gebildet wird.

Die Erfindung betrifft ein Geschoß mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 nach DE-PS 28 46 372. Nach dem Hauptpatent ist es gelungen, zur radialen Schubimpulssteuerung eines mit Überschall fliegenden Geschosses eine Düsen- und Steuerungsanordnung zu schaffen, die bei einer leichten Steuerbarkeit und einer kurzen Systemreaktionszeit die Flugbahnlenkung mit geringem eigenen Energieaufwand durchzuführen gestattet In eigenenergiesparender Weise wird dabei während des für Endphasenlenkung erforderlichen Schubimpulses die Querkraft eines vor der Düsenanordnung sich durch die um das Geschoß herumfließende Überschallströmung ausbildenden Verdichtungsstoßes ausgenutzt. Zur Schubimpulssteuerung

t5 des aus einer jeweils radial gerichteten Düsengruppe bzw. eines Schlitzes austretenden Druckgases bzw. Druckflüssigkeit werden als Sensoranordnung Zieldetektoren verwendet.
Eine derartige Lenkung kann jedoch durch um die Sollage des Geschosses auftretende Pendelbewegungen erschwert werden, weil beispielsweise leitwerkstabilisierte Geschosse im Fluge um ihre Querachsen pendeln können. Diese Pendelung ist bei kleinen Winkelausschlägen nicht genügend gedämpft, da durch Heckleitwerke aerodynamisch pfeilstabilisierte Geschosse in einem mehr oder minder kleinen Winkelber<?ich nahezu indifferente« Verhalten aufweisen, so daß das Geschoß sich mit einer kleinen Anstellung seiner Geschoßachse zur Bahntangente bewegt, ohne daß die stabilisierenden Momente der Leitwerksflächen genügend wirksam werden. Erst wenn größere Anstellwinkel der Geschoßachse zur Bahntangente erreicht sind, werden stärkere Rückstellkräfte wirksam, die dann etwa proportional dem Anstellwinkel sind. Das Geschoß pendelt somit über einen großen Winkelbereich um seine Sollage, wobei harmonische, ungedämpfte Schwingungen des Geschosses um seine Gleichgewichtslage auftreten können. Durch das Pendeln des Geschosses erhöht sich sein Luftwiderstand, so daß die Reichweite verringert wird, weiterhin erhöht sich die ballistische Streuung und es wird die Endphasenlenkung erschwer;.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Verwendung des Prinzips, nämlich von einer Sensoranordnung beeinflußter Steuerdüsen rings am Umfang eines Geschosses, die Lenkung derartig zu verbessern, daß ein Stabilisieren und Vermindern der Pendelung eines Geschosses oder Flugkörpers erreicht wird. Die Steuerung soll selbsttätig und ohne komplizierte Steuervorrichtungen wirksam der Pendelung entgegenwirken, wobei die äußere

so Geschoßform durch die Steuervorrichtung nicht verändert und eine Widerstandsverminderung durch Wegfall eines Leitwerks und durch die Möglichkeit einer aerodynamisch günstigen Formgebung erreicht werden soll. Die Erfindung wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Unteransprüche nennen weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.

Durch die Anordnung der Düsengruppen bzw. Schlitze zur kurzfristigen Erzeugung einer für die Lenkung eines schnellfliegenden Wuchtgeschosses eigenenergiesparenden Querkraft vor und/oder hinter dem Schwerpunkt S des Geschoßkörpers und durch die Steuerung der aus den Düsengruppen austretenden Gas- bzw. Flüssigkeitsströmung durch eine jeweilige Leitung, die mit einer im Bereich einer Durchmesscrvcränderung von einem geringeren auf den vollen Durchmesser des Geschoßmantels angeordneten Öffnung und mit der zu einer Düsengruppe bzw. zu einem Schlitz