DE3014480C1 - Acceleration-resistant gyroscope for missiles - Google Patents
Acceleration-resistant gyroscope for missilesInfo
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Description
a) ein elastisch aufgehängtes Lager (3, 4, 5, 6, 8) mit vergleichsweise geringem Spiel der sich relativ zueinander drehenden Teile sowiea) an elastically suspended bearing (3, 4, 5, 6, 8) with a relatively small amount of play rotating parts as well as
b) ein starres Stützlager (21, 22; Flächen 2.2, 7.3; 7.2,10.1) mit vergleichsweise großem Spiel (d\, ?, dz 7, di, io) der relativ zueinander bewegten Teile aufweist, wodurch das elastisch aufgehängte Lager bei Überschreiten vorbestimmter Beschleunigungswerte entlastet wird.b) has a rigid support bearing (21, 22; surfaces 2.2, 7.3; 7.2,10.1) with a comparatively large play (d \, ?, dz 7, di, io) of the parts moving relative to one another, whereby the elastically suspended bearing when exceeded predetermined acceleration values is relieved.
2. Lagekreisel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch weitere um senkrecht zueinander stehende Achsen (7.1) drehbare Rahmen (7) mit mindestens einem elastisch aufgehängten Lager (8), wobei die Rahmen (2, 7) an den jeweils benachbarten Seiten definierte Berührungsflächen (2.2,7.3) aufweisen, die im unbeschleunigten Zustand des Lagekreisels einen definierten Abstand (d% 7) voneinander aufweisen.2. A position gyro according to claim 1, characterized by further frames (7) rotatable about mutually perpendicular axes (7.1) with at least one elastically suspended bearing (8), the frames (2, 7) on the respective adjacent sides defined contact surfaces (2.2 , 7.3) that have a defined distance (d% 7) from one another in the non-accelerated state of the attitude gyro.
3. Lagekreisel nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (10), in welchem der äußere Rahmen (7) in mindestens einem elastisch aufgehängten Lager (8) drehbar gelagert ist, wobei das Gehäuse und der Rahmen definierte Berührungsflächen (7.2, 10.1) aufweisen, die im unbeschleunigten Zustand des Lagekreisels einen definierten Abstand (dj, 10) voneinander aufweisen.3. Location gyro according to claim 1 or 2, characterized by a housing (10) in which the outer frame (7) is rotatably mounted in at least one elastically suspended bearing (8), the housing and the frame having defined contact surfaces (7.2, 10.1 ) which have a defined distance (dj, 10) from one another in the non-accelerated state of the position gyro.
4. Lagekreisel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Stützlager als Gleitlager (21,22) ausgebildet ist.4. Location gyro according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least one of the Support bearing is designed as a slide bearing (21,22).
5. Lagekreisel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elastisch aufgehängten Lager (3, 4, 5, 6, 8) in radialer und/oder axialer Richtung beweglich sind.5. Position gyro according to one of claims 1 to 4, characterized in that the resiliently suspended Bearings (3, 4, 5, 6, 8) are movable in the radial and / or axial direction.
6. Lagekreisel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elastisch aufgehängten Lager (3,4,5,6) Halterungen (16,17,18,19) aus zähelastischem Material aufweisen.6. Location gyro according to one of claims 1 to 3, characterized in that the resiliently suspended Bearings (3,4,5,6) Brackets (16,17,18,19) made of tough elastic material.
Die Erfindung betrifft einen beschleunigungsfesten Lagekreisel für Flugkörper mit einem kardanisch aufgehängten Kreiselläufer, der in einem Rahmen in Lagern gehalten ist und der Rahmen ebenfalls Lager zur Drehung um eine weitere Achse aufweist.The invention relates to an acceleration-resistant attitude gyro for missiles with a gimbal-mounted one Centrifugal rotor, which is held in bearings in a frame and the frame also has bearings for rotation has about a further axis.
Bei Lagekreiseln dieser Art wird ein vergleichsweise kleiner, schwerer Kreiselläufer erst kurz vor oder mit dem Start des Flugkörpers in Rotation versetzt, was beispielsweise durch die Treibgase eines Brennsatzes geschehen kann, welche auf turbinenartige Schaufeln des Kreiselläufers einwirken und diesen in kurzer Zeit auf einige 1000 Umdrehungen pro Sekunde bringen. Während dieser Antriebsphase muß die kardanische Aufhängung des Kreiselläufers blockiert sein. Erst mit Erreichen der Solldrehzahl und mit Beendigung der Antriebsphase des Kreiselläufers wird die kardanische Aufhängung freigegeben. Diese Freigabe geschieht oft noch in einer Phase, in der der Flugkörper sehr hohen Startbeschleunigungen ausgesetzt ist; diese können in besonderen Fällen 104 g überschreiten. Da die Beschleunigungskräfte lediglich über die Lager auf den Rahmen und den Kreiselläufer übertragen werden, müssen die Lager zur Vermeidung von Beschädigungen entsprechend überdimensioniert werden, wodurch jedoch die Empfindlichkeit des Kreisels leidet. Trotz entsprechender Überdimensionierung der Lager ist die Beschleunigungsfestigkeit bekannter Lagekreisel vergleichsweise gering.In positional gyroscopes of this type, a comparatively small, heavy gyroscope is only set in rotation shortly before or with the launch of the missile, which can be done, for example, by the propellant gases of a fuel charge, which act on the turbine-like blades of the gyroscope and rotate it to a few 1000 revolutions in a short time bring per second. During this drive phase, the gimbal suspension of the rotor must be blocked. The cardanic suspension is only released when the target speed is reached and the drive phase of the rotary rotor has ended. This release often happens in a phase in which the missile is exposed to very high take-off accelerations; in special cases these can exceed 10 4 g. Since the acceleration forces are only transmitted to the frame and the rotor via the bearings, the bearings must be appropriately oversized to avoid damage, which, however, affects the sensitivity of the gyroscope. Despite the corresponding oversizing of the bearings, the acceleration resistance of known position gyros is comparatively low.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen beschleunigungsfesten Lagekreisel für Flugkörper zu schaffen, welcher auch durch den Eingriff hoher Startbeschleunigungen diese Funktionsfähigkeit beibehält. Diese Aufgabe erfüllt ein nach Patentanspruch 1 ausgebildeter Lagekreisel, der in vorteilhafter Weise nach den Unteransprüchen weitergebildet sein kann.It is the object of the invention to create an acceleration-resistant attitude gyro for missiles, which maintains this functionality even through the intervention of high starting accelerations. Fulfilled this task a trained according to claim 1 position gyro, which is advantageous according to the subclaims can be trained.
Im folgenden soll die Erfindung anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigtIn the following, the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the figures will. It shows
F i g. 1 einen Schnitt durch einen beschleunigungsfesten Lagekreisel entlang der Kreiselläuferachse;F i g. 1 shows a section through an acceleration-resistant position gyro along the rotor axis;
F i g. 2 einen Schnitt senkrecht zur Kreiselläuferachse. F i g. 2 a section perpendicular to the rotor axis.
Bei dem in den F i g. 1 und 2 dargestellten Lagekreisel ist ein Kreiselläufer 1 in einem ersten Rahmen 2 in Kugellagern
3 und 4 drehbar gelagert. Der Rahmen 2 ist seinerseits um eine zur Kreiselläuferachse 1.1 senkrechten
Achse 2.2 ebenfalls in Kugellagern 5 und 6 innerhalb eines zweiten Rahmens 7 ebenfalls drehbar gelagert.
Der zweite Rahmen 7 ist wiederum in Kugellagern 8 und 9 (F i g. 2) in einem Gehäuse 10 drehbar aufgehängt
und mit einem Abgriff 11 versehen, der Winkeländerungen des Rahmens 7 in bezug auf das Gehäuse 10 anzeigt.
In den Rahmen 2 und 7 sowie im Gehäuse 10 sind koaxiale zu einander verlaufende Bohrungen 12,13 und
14 vorgesehen, durch welche ein Treibgas aus einem Gasgenerator 15 in tangentialer Richtung auf den Kreiselläufer
1 geführt wird, und dort auf Leitschaufeln 1.1 auftrifft, die durch Ausfräsungen in der Mantelfläche
des Kreiselläufers 1 entstanden sind.
Der Lagekreisel wird in einen Flugkörper so eingebaut, daß die Startbeschleunigungen (Pfeil b) in Richtung
der Rahmenachse 7.1 in dem dargestellten Richtungssinn wirkt. Ein derart eingebauter Kreisel dient
dann beispielsweise zur Rollstabilisierung des Flugkörpers. In the case of the FIG. 1 and 2, a rotary rotor 1 is rotatably mounted in a first frame 2 in ball bearings 3 and 4. The frame 2 is in turn rotatably mounted about an axis 2.2 perpendicular to the rotor axis 1.1, likewise in ball bearings 5 and 6 within a second frame 7. The second frame 7 is in turn rotatably suspended in ball bearings 8 and 9 (FIG. 2) in a housing 10 and is provided with a tap 11 which indicates changes in the angle of the frame 7 with respect to the housing 10. In the frame 2 and 7 and in the housing 10, coaxial bores 12, 13 and 14 are provided through which a propellant gas from a gas generator 15 is guided in the tangential direction onto the rotary rotor 1, and there it strikes the guide vanes 1.1, which through Millings in the outer surface of the rotary rotor 1 have arisen.
The attitude gyro is installed in a missile in such a way that the take-off accelerations (arrow b) in the direction of the frame axis 7.1 act in the direction shown. A gyro installed in this way then serves, for example, to stabilize the missile's roll.
Für den Fall, in dem die Beschleunigungskräfte in der gezeigten Richtung auf den Lagekreisel einwirken, sind die Lager des Kreiselläufers 3 und 4 sowie die Lager 5 und 6 des ersten Rahmens 2 in Ringe 16, 17,18 und 19 aus einem zähelastischen Material eingebettet. Dadurch können die an sich starren Radiallager 3 bis 6 unter dem Einfluß von Beschleunigungskräften jeweils senkrecht zur Lagerachse ausweichen.For the case in which the acceleration forces act on the position gyro in the direction shown, are the bearings of the rotary rotor 3 and 4 and the bearings 5 and 6 of the first frame 2 in rings 16, 17, 18 and 19 embedded from a tough elastic material. This allows the rigid radial bearings 3 to 6 under the Dodge the influence of acceleration forces perpendicular to the bearing axis.
Die Radiallager 8 und 9 des zweiten Rahmens 7 sind so in dem Gehäuse 10 bzw. an der Rahmenachse befestigt,
daß eine Axialbewegung in einer zur Beschleunigung b entgegengesetzten Richtung möglich ist. Hierzu
ist das Lager 8 in Axialrichtung durch eine Feder 20 elastisch abgestützt.
Die während eines Startes auftretenden hohen Beschleunigungskräfte in der gezeigten Richtung bewirken
in dem Lagekreisel folgendes:The radial bearings 8 and 9 of the second frame 7 are fastened in the housing 10 or on the frame axis in such a way that an axial movement is possible in a direction opposite to the acceleration b. For this purpose, the bearing 8 is elastically supported in the axial direction by a spring 20.
The high acceleration forces occurring during take-off in the direction shown cause the following in the attitude gyro:
Unter dem Einfluß der Massenträgheit wird die Feder 20 gestaucht, bis die normalerweise in einem definiertenUnder the influence of inertia, the spring 20 is compressed until the normally defined in a
Abstand d7, \0 befindlichen Flächen 7.2 und 10.1 des zweiten Rahmens und des Gehäuses sich berühren. Die Flächen 7.2 und 10.1 haben eine definierte Rauhigkeit und Größe und somit eine berechenbare Reibung. Die Feder 20 sowie die Rauhigkeit und der Abstand d7, ]0 der Flächen 7.2 und 10.1 sind so aufeinander abgestimmt, daß der Rahmen 7 bei Überschreitung eines vorbestimmten Beschleunigungswertes sicher durch das Gehäuse 10 abgestützt und blockiert wird.Distance d 7 , \ 0 located surfaces 7.2 and 10.1 of the second frame and the housing touch. The surfaces 7.2 and 10.1 have a defined roughness and size and thus a calculable friction. The spring 20 as well as the roughness and the distance d 7 , ] 0 of the surfaces 7.2 and 10.1 are matched to one another in such a way that the frame 7 is securely supported and blocked by the housing 10 when a predetermined acceleration value is exceeded.
Aufgrund der Trägheitskräfte werden sich weiterhin die zähelastischen Ringe 18 und 19 so weit deformieren, bis sich die normalerweise in einem definierten Abstand (J2,7 befindlichen Flächen 2.2 des ersten Rahmens und 7.3 des zweiten Rahmens ebenfalls berühren. Die elastischen Eigenschaften der Ringe 18 und 19 sowie der Abstand ofe, 7 sind so aufeinander abgestimmt, daß die Lager 5 und 6 über eine vorbestimmte Beschleunigungskraft nicht weiter belastet werden, da dann der Rahmen 2 vom Rahmen 7 über die Berührungsflächen 2.2 bzw. 7.3 mit ebenfalls definierter Rauhigkeit direkt gestützt wird.Due to the inertia forces, the viscoplastic rings 18 and 19 will continue to deform until the surfaces 2.2 of the first frame and 7.3 of the second frame , which are normally located at a defined distance (J2,7), also touch. The elastic properties of the rings 18 and 19 and the distance ofe, 7 are coordinated so that the bearings 5 and 6 are not further loaded by a predetermined acceleration force, since the frame 2 is then directly supported by the frame 7 via the contact surfaces 2.2 and 7.3, also with a defined roughness.
Unter dem weiteren Einfluß der Beschleunigungskraft werden schließlich die zähelastischen Ringe 16 und 17 der Kreiselläuferlager 3 und 4 ebenfalls deformiert, bis die Kreiselläuferachsen 1.3 und 1.4 seitlich so weit versetzt werden, daß sie konzentrisch angeordnete Auflaufscheiben 21 und 22 berühren. Da während der Startphase des Flugkörpers der Kreiselläufer 1 durch den Gasgenerator 15 angeblasen, also in Rotation versetzt wird, sind die Auflaufscheiben 21 und 22 als Vergleichsweise großflächige Gleitlager ausgebildet, so daß der Kreiselläufer während der Beschleunigungsphase nur unwesentlich gebremst wird. Die elastischen Eigenschaften der Ringe 16 und 17 sowie das im unbeschleunigten Zustand vorhandene Spiel d\, 2 zwischen den Auflaufscheiben und den Kreiselläuferachsen ist wiederum so aufeinander abgestimmt, daß die Lager 3 und 4 über vorbestimmte Beschleunigungskräfte hinaus nicht mehr belastet werden.Finally, under the further influence of the acceleration force, the viscoplastic rings 16 and 17 of the rotor bearings 3 and 4 are also deformed until the rotor axes 1.3 and 1.4 are laterally displaced so far that they touch concentrically arranged run-up disks 21 and 22. Since the rotor 1 is blown by the gas generator 15 during the launch phase of the missile, that is, it is set in rotation, the run-up disks 21 and 22 are designed as comparatively large sliding bearings, so that the rotor is only slightly braked during the acceleration phase. The elastic properties of the rings 16 and 17 as well as the play d \, 2 between the run-up disks and the rotor axes in the non-accelerated state is in turn coordinated so that the bearings 3 and 4 are no longer loaded beyond predetermined acceleration forces.
Mit dem Ende der Startphase geht die Beschleunigungskraft zurück, so daß sich die gezeigten Abstände d\, 2, ofe, 7 sowie d7, 10 aufgrund der elastischen Eigenschaften der Ringe 16 bis 19 sowie der Feder 20 wieder einstellen. Da die Berührungsflächen 2.2 und 7.3 sowie 7.2 und 10.1 sowohl eine definierte Rauhigkeit als auch eine definierte Größe haben, kann der Beschleunigungswert, bei dem die Kreiselrahmen frei werden, exakt vorausbestimmt werden. So kann bei entsprechender Dimensionierung der elastischen Lagerungen und der Berührungsflächen sowie einer entsprechenden Aktionszeit des Gasgenerators 15 auf eine gesonderte Vorrichtung zur Blockierung der Kreiselrahmen während der Startphase verzichtet werden.At the end of the starting phase, the acceleration force decreases, so that the distances d 1, 2, ofe, 7 and d 7 , 10 shown are set again due to the elastic properties of the rings 16 to 19 and the spring 20. Since the contact surfaces 2.2 and 7.3 as well as 7.2 and 10.1 have both a defined roughness and a defined size, the acceleration value at which the gyro frames are free can be precisely determined in advance. With the appropriate dimensioning of the elastic mountings and the contact surfaces as well as a corresponding action time of the gas generator 15, a separate device for blocking the gyro frame during the starting phase can be dispensed with.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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Claims (1)
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