DE3026409A1

DE3026409A1 - Doppelwandiger ein- und selbsttaetig ausklappbarer geschossfluegel

Info

Publication number: DE3026409A1
Application number: DE19803026409
Authority: DE
Inventors: Inge Claremont Calif. Maudalm; Larry D. Mira Loma Calif. Wedertz; Kenneth M. Glendora Calif. Yost
Original assignee: General Dynamics Corp St Louis Mo; General Dynamics Corp
Current assignee: Hughes Missile Systems Co (a Delaware Corp) Can
Priority date: 1979-09-24
Filing date: 1980-07-11
Publication date: 1982-03-04
Also published as: GB2059023A; FR2465644A1; NO146828B; KR830003723A; DK150259C; KR840001056B1; DK150259B; US4351499A; SE8004650L; NL8003592A; JPS6136160B2; DE3026409C2; NL184382C; NO802088L; IT1218440B; IL60316A; CH636956A5; CA1146409A; JPS5646999A; DK299680A

Description

fNACHGEREiCHT

Doppelwandiger ein- und selbsttätig ausklappbarer Geschoßflügel

Die vorliegende Erfindung betrifft Geschosse und insbesondere einen einklappbaren und selbsttätig ausklappenden Flügel für ein Geschoß.

Zahlreiche Arten von Geschossen benutzen eine Anzahl unterschiedlicher Flächenelemente zur Auftriebserzeugung, Steuerung und Stabilisierung. Abhängig von der Art und Weise, auf die ein Geschoß gelagert oder abgeschossen wird, ist es oft erforderlich, einige oder alle dieser Trag- bzw. Steuer- oder Stabilisierungsflächen einziehbar auszuführen, um die Gesamtabmessungen des Geschosses zu reduzieren.

Einige dieser aerodynamischen Flächen liegen als Flügel vor, die auf den Geschoßkörper gefaltet werden können und so gekrümmt sind, daß sie sich der Körperkontur dicht anpassen können. Da sie im allgemeinen in der gleichen Richtung gekrümmt sind, um in den verfügbaren Raum zu passen, üben sie ausge-

IMACHQ-ZREiCHT j

fahren keinen symmetrischen Auftrieb aus und lassen sich daher nur zur Richtungsstabilisierung verwenden. Derartige Faltflügel verlaufen oft nicht bündig mit dem Körper und können daher bei hohen Geschwindigkeiten einen erheblichen Strömungswiderstand verursachen.

Andere Flügelarten falten sich in den Körper ein oder können

in ihn eingezogen werden und nehmen Innenraum ein, so ;

daß der Raum für die Nutzlast eingeschränkt wird. Für den ■ Flug mit hoher Geschwindigkeit brauchen diese Flächen nicht sehr groß zu sein und Kompromisse sind annehmbar. Bei niedrigen

Fluggeschwindigkeiten in der Größenordnung von 60 - 9o m/s J

X2oo - 3oo ft/sec) müssen diese Flächen jedoch ziemlich groß j

sein, um zu wirken, und werfen dann Unterbringungsprobleme ^j

auf. Man hat flexible Flächen verwendet, bei denen eine Membrane von einem Sparren oder einer Strebe getragen wird, die aus dem Körper herausgeschwenkt wird. Die normalerweise verwendete einzelne Tuchlage wird vom Halteelement zwar ge- ; streckt, fängt aber bei bestimmten Geschwindigkeiten und Strömungsverhältnissen an zu flattern. Dient sie als Auftriebsfläche, beult das Tuch sich aufwärts durch und bildet eine einflächige unterwölbte Tragfläche ("under cambered airfoil"), die zwar bei gleichmäßiger Belastung stabil genug ist; plötzliche Belastungsänderungen können jedoch dazu führen, daß die Fläche einfällt oder zu flattern beginnt.

Es ist daher eine Fläche erwünscht, die sich in der Art einer flexiblen Tragfläche in einen kleinen Raum einfalten läßt und eine einfache Tragkonstruktion aufweist, aber gegen Flattern und aerodynamisch unter sich ändernden Belastungs- und Strömungsverhältnissen stabil bleibt.

Ei' IfCHT j

Die vorliegende Erfindunq schafft ein Geschoß mit einem Lanqgestreckten Körper mit einer Außenwandung mit einer Vielzahl in ümfangsrichtung beabstandeter und längsverlaufender Schlitze_r in denen jeweils ein einklappbarer und selbsttätig ausklappbarer Flügel angeordnet ist, der jeweils eine flügeltragende Strebenanordnung, die betrieblich im Schlitz gelagert ist, um aus einer eingeklappten Lage im Körper in eine Ausklapplage sich zu bewegen, in der sie vom Körper absteht, ein Flügelelement aus flexiblem Tuchmaterial in Form einer doppelwandigen Tasche, das sich dem ausgeklappten Zustand der Strebenanordnung im wesentlichen anpaßt und mit dieser bewegbar ist, wobei das Flügelelement an der Außenwandung um den Schlitz herum befestigt ist, eine Halterung, die betrieblich auf dem Körper angeordnet ist, um den Flügel in einer eingeklappten Lage zu halten, in der die Strebenanordnung und das Flügelelement in den Schlitz eingefaltet sind, sowie eine Ausklappeinrichtung aufweist, die betrieblich am Körper angeordnet ist, um den Flügel auszuklappen.

Die hier beschriebene einklappbare Flügelkonstruktion erlaubt, einen Flügel mit verhältnismäßig großer Fläche in einem kleinen Raum in einer Geschoßzelle unterzubringen; ausgeklappt bietet diese Konstruktion einen stabilen und gegen Flattern widerstandsfähigen Flügel. Bei dem Flügel handelt es sich um eine doppelwandige Hohlkonstruktion aus flexiblem Tuchmaterial, die von einer Vorderkantenstrebe und einer Hinterkantenstrebe gehalten wird, die unter Federspannung, wenn freigegeben, ausklappen. Die zwischen den Tuchlagen befindliche Luft wirkt als Kissen oder Dämpfer gegen externe Druckschwankungen infolge aerodynamischer Belastungen und verhindert, daß sich Flatterbewegungen entwickeln.

Der Flügel läßt sich in einen Schlitz in der Außenwandung des

NACHQERHICHT

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Geschosses einfalten und erfordert nur wenig mehr Raum als die Tiefe der tragenden Streben. Mehrere um den Geschoßkörper herum verteilte Flügel lassen sich mit einer einfachen Verriegelung oder Rückhalterung im eingeklappten Zustand halten; die gleiche Verriegelung kann auch dazu dienen, um Abdeckungen über den Flügelöffnungen zu befestigen. Wird die Verriegelung freigegeben, fahren sämtliche Flügel selbsttätig aus.

Die vorliegende Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnung ausführlich erläutert werden.

Fig. 1 ist eine Perspektivdarstellung eines typischen Geschosses mit Flügeln;

Fig. 2 ist eine vergrößerte, teilweise weggeschnittene Seitenrißdarstellung des die Flügel tragenden Geschoßabschnitts;

Fig. 3 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung auf der Ebene 3-3 der Fig. 2;

Fig. 4 ist ein der Fig. 3 ähnliche Schnittdarstellung, die die Flügel jedoch eingeklappt und verriegelt zeigt;

Fig. 5 ist ein vergrößerter Schnitt auf der Ebene 5-5 der Fig. 2;

Fig. 6 ist ein Schnitt auf der Ebene 6-6 der Fig. 3;

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in 2 6 /ι ο π

Fig. 7 ist ein Schnitt ähnlich der Fig. 6, zeigt aber die Flügel eingeklappt und verriegelt;

Fig. 8 ist ein Schnitt auf der Ebene 8-8 der Fig. 7;

Fig. 9 ist eine Darstellung ähnlich einem Teil der Fig. 2 und zeigt eine alternative Strebenanordnung für die Flügel;

Fig. 1o ist eine der Fig. 9 ähnliche Darstellung und zeigt eine alternative Faltstrebe;

Fig. 11 ist eine vergrößerte Teildarstellung aus der Fig. und zeigt eine Verriegelung, die die Streben ausgeklappt hält; und

Fig. 12 ist eine Schnittdarstellung ähnlich der Fig. 5 und zeigt eine dicht abgeschlossene Flügelanordnung.

Das in Fig. 1 gezeigte Geschoß hat einen zylindrischen Körper 2o mit in Umfangsrichtung beabstandeten und längsverlaufenden Schlitzen 12, aus denen die selbstausklappenden Flügel 14 hervorragen. Eine kreuzförmige Anordnung aus vier Flügeln ist gezeigt; es ist aber jede andere geeignete Anzahl möglich. Das Geschoß kann mit einer gewünschten Anordnung aus Gefechtskopf, Leitsystem und Antrieb ausgeführt sein, die dem beabsichtigten Einsatzzweck genügt. Die Flügel sind untereinander identisch; deshalb wird der Aufbau und die Mechanik für nur einen Flügel beschrieben.

! NACHGERSiCHT I

Der Flügel 14 ist zwischen einem vorderen Schott 16 und einem hinteren Schott 18 angeordnet, die Teil der Konstruktion des Körpers 1o sind. Der Flügel hat eine Vorderkantenstrebe 2o und eine Hinterkantenstrebe 22. Die Vorderkantenstrebe 2o ist mit ihrem vorderen Ende schwebbar über einen Bolzen 24 am Schott 16 befestigt und kann vom Körper radial ausschwenken. Die Hinterkantenstrebe 22 ist analog schwenkbar mit einem Bolzen 26 am Schott 18 festgelegt. In der in den Fig. 2-8 gezeigten Anordnung handelt es sich bei der Hinterkantenstrebe 22 um ein C-Profilelement, während die Vorderkantenstrebe 2o massiv ist und im eingeklappten Zustand im Innenraum des C-Profils liegt; vergleiche Fig. 8. Die Vorderkantenstrebe 2o ist mittels mindestens einer Torsionsfeder 28 nach außen vorgespannt, während die mindestens eine Torsionsfeder 3o die Hinterkantenstrebe 22 nach außen vorspannt.

Die Flügeldecke 32 für den Flügel 14 besteht aus einer doppelwandigeri hohlen Tasche aus flexiblem Tuchmaterial wie beispielsweise verstärktem Kunststoff, mit Kunststoff oder Gummi imprägniertem Tuchgewebe oder dergleichen; das Material ist vorzugsweise luftundurchlässig. Die Grundkante 34 der Flügeldecke 32 ist um den Schlitz 12 herum an dessen Innenkante auf geeignete Weise festgelegt - beispielsweise aufgeklebt, aufgenietet, mit anderen Befestigern befestigt usw. In der ausgefahrenen Lage ist die Decke 32 straff gestreckt und wird von den federgespannten Streben 2o, 22 vollständig gestreckt gehalten. Die Dreiecksform ist einfach und wirkungsvoll; es sind mit geeigneten tragenden Elementen natürlich auch andere Flügelformen möglich. Im eingeklappten Zustand, den die Fig. 8 zeigt, ist die Decke 32 auf geeignete Weise neben den Streben eingefaltet. Die Decke kann auch unter die Streben zusammengefaltet und von diesen festgehalten werden. Der Flügel erfordert im eingeklappten Zustand nur wenig Raum und dieser liegt an der Außenkontur des Körpers, so daß der Nutzlastraum, wie

NACHGE, · IiCHT

bei 36 strichpunktiert dargestellt, so groß wie möglich bleibt.

Es lassen sich unterschiedliche Mittel anwenden, um die Flügel im eingeklappten Zustand zu halten und im Gebrauchsfall freizugeben - beispielsweise eine Hülse oder Abstreifdecke, die mit einem Zugfallschirm oder einer zeitgesteuerten Freigabemechanik freigegeben werden können. Eine dargestellte Anordnung beruht auf einer einfachen mechanischen Verriegelung, die sämtliche Flügel gleichzeitig und gegebenenfalls auch etwaige Abdeckungen von den Schlitzen 12 freigibt.

Die Verriegelung weist eine Riegelspinne 38 auf, die drehbar auf einem axialen Bolzen 4o auf dem hinteren Schott 18 sitzt und für jeden Flügel einen radialen Arm 42 aufweist. Jede Hinterkantenstrebe 22 ist mit einem rückwärts vorstehenden Finger 44 versehen, der im eingeklappten Zustand auf dem äußeren Ende des zugehörigen Arms 42 aufliegt, wie in den Fig. 4 und 7 gezeigt. Die Riegelspinne 38 ist von einer Torsionsfeder 48 auf dem Bolzen 4o, die sie auch am Anschlagbolzen 46 hält, in die Riegellage vorgespannt.

Die Riegelspinne 38 ist über einen kleinen Winkel in die Freigabelage mittels eines Stellelements 5o drehbar, das auf dem Schott 18 festgelegt und mit einem Arm 42 verbunden ist. Bei diesem Stellelement 5o handelt es sich um einen einfach wirkenden Kurzhub-Stellmotor, der von einem Elektromagneten, einer Feder, durch ein Druckmittel, eine Sprengkapsel oder andere derartige Einrichtung unter Steuerung durch einen Zeitgeber oder ein Steuersignal (abhängig von der Art des Geschosses) ausgelöst werden kann. Wenn die Riegelspinne dreht, laufen die Arme 42 unter den Fingern 44 hinweg, so daß die federvorge-

NACHGEREICHT

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spannten Streben ausschwenken können, wie die Fig. 3 und 6 zeigen.

In jedem Schlitz 12 befindet sich eine Tür oder Abdeckung 52, an deren hinterem Ende ein Sperrstutzen 54 einwärts durch ein Loch 56 im Körper 1o vorsteht. Auf dem Ende jedes Arms 42 befindet sich ein in Umfangsrichtung verlaufender Sperrstift 58, der durch ein Stiftloch 6o im Stutzen 54 paßt, wie die Fig. 4 zeigt, und die Abdeckung in der Schließlage hält. Das vordere ■ Ende der Abdeckung kann auf geeignete Weise festgelegt sein beispielsweise mit einer unter den Rand des Schlitzes 12 greifenden Lippe (nicht gezeigt). Dreht nun die Riegelspinne in die Freigabestellung, werden die Sperrstifte 58 aus dem Stutzen 54 gezogen, so daß die ausklappenden Flügel die Abdeckungen 52 abwerfen können.

Die Fig. 9 zeigt eine alternative Strebenkonstruktion, bei der die vordere Strebe 62 und die hintere Strebe 64 teleskopartig ausgeführt und mittels einer gradlinig sich verlängernden Einrichtung wie beispielsweise einer Feder 66 vorgespannt sind. Die beiden Streben sind schwenkbar über einer Kupplung 6 8 verbunden und liegen im eingezogenen Zustand koaxial, wie strichpunktiert dargestellt. Der Rest der Konstruktion entspricht den vorigen Erläuterungen; die Teile sind analog mit Bezugszeichen versehen.

Die Fig. 1o, 11 zeigen eine weitere Strebenanordnung. Dabei handelt es sich bei der Vorderkantenstrebe 7o um ein starres Stabelement, das über einen Scharnierstift 24 am Schott 16 festgelegt ist und das von einer Feder 28 auswärts vorgespannt wird. Die Hinterkantenstrebe 72 ist jedoch mit einem Glied 74 ausgeführt, das über eine Gelenkverbindung 76 am Ende der

NACH-aüi·.· 1!CHT

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Vorderkantenstrebe 7o verbunden ist. Im strichpunktiert dargestellten eingeklappten Zustand faltet sich das Glied 7·ι zwischen die Streben ein und erlaubt ihnen, sich übereinanderzulegen, wobei die Verbindungen bestehen bleiben.

Um die ausgeklappten Streben starr zu halten, ist die Hinterkantenstrebe mit einer Sperre versehen, die einen federvorgespannten Sperrstift 78 enthält, der in eine Kerbe 8o in der erweiterten Nabe 82 der Strebe eingreift, wie die Fig. 11 zeigt. Die Nabe 82 ist um einen Bolzen 84 im Schott 18 drehbar gelagert, während eine Feder 86 die Strebe nach außen zur Sperrlage hin vorspannt. Die Anordnung ist an die oben beschriebene Sperr- und Freigabemechanik oder jede andere geeignete Freigabeeinrichtung anpaßbar.

Während hier zwei Streben gezeigt sind, um sowohl die vordere als auch die hintere Kante des Flügels zu versteifen, ist einzusehen, daß in bestimmten Anwendungsfällen eine einzige Strebe unter Umständen ausreichen kann.

Im ausgeklappten Zustand schließt der Flügel eine Lufttasche ein, die als Kissen gegen die Luftströmung auf beiden Flügelseiten wirkt. Bei ungleichmässiger Strömung oder Turbulenz würde ein Flügel mit einer einzigen flexiblen Fläche flattern; dieses Luftkissen dämpft derartige Flatterbewegungen und verhindert sie. Man kann also verhältnismäßig große und leichte Flügel nun für Geschosse verwenden, in denen der Unterbringungsraum sehr begrenzt ist. In der Tasche herrscht natürlich der Geschoßinnendruck, was für die meisten Zwecke ausreicht.

NAOhGEREfGHT

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Falls zusätzliche Steife erforderlich ist, kann man den Flügel mit einer inneren Abschlußplatte 88 verschließen, die an der Grundkante 34 befestigt ist, wie die Fig. 12 zeigt. Auf diese Weise kann der Flügel in Grenzen unter Innendruck gesetzt oder die Lufttasche frei von DruckSchwankungen gehalten werden.

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Claims

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Telefon:030/»»»"J BERLIN - MÖNCHEN ^Tel"^0n:S/e4a»oe

Telegramm-Adrette: Teleanunm-Adreate·

Quadratur Berlin München, den 11. Juli 1980 Quadratur München

TELEX: 183786 TELEX: 522767

G 1648 A

GENERAL DYNAMICS CORPORATION, St. Louis, Missouri,/USA

Patentansprüche

1J Geschoß mit langgestrecktem Körper mit einer Außenwandung, die eine Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten und längsverlaufenden Schlitzen enthält, in denen jeweils ein einklappbarer und selbsttätig ausklappbarer Flügel gelagert ist, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Flügel eine tragende Strebenanordnung, die betrieblich im Schlitz aus einer eingeklappten Lage im Körper in eine Ausklapplage bewegbar gelagert ist, in der sie vom Körper absteht, ein Flügelelement aus flexiblem Tuchmaterial in Form einer doppelwandigen Tasche, die sich der Gestalt der ausgeklappten Strebenanordnung im wesentlichen anpaßt und mit dieser bewegt, wobei das Flügelelement an der Außenwandung um den Schlitz herum festgelegt ist, eine am Körper gelagerte Halteeinrichtung, die den Flügel im eingeklappten Zustand festhalten kann, in der die Strebenanordnung und das

Flügelelement in den Schlitz eingeklappt sind, und eine Ausklappeinrichtung aufweist, die betrieblich auf dem Körper angeordnet ist, um den Flügel auszuklappen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- j net, daß das Flügelelement aus luftundurchlässigem Ma- j terial besteht und im ausgeklappten Zustand eine Lufttasche j

enthält.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Flügelelement um den Schlitz herum innen dicht abgeschlossen ist und die Lufttasche dicht um- und ein- | schließt.
4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strebenanordnung in die Ausklapplage vorgespannt ist.
! 5. Anordnung nach Anspruch 1, 2,3 oder 4, dadurch g e ; kennzeichnet, daß die Strebenanordnung eine Vorderkantenstrebe, die im Körper am vorderen Ende des Schlitzes schwenkbar gelagert ist, sowie eine Hinterkantenstrebe aufweist, die im Körper am hinteren Schlitzende schwenkbar gelagert ist.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Streben so unter Vorspannung gesetzt ist, daß sie aus dem Körper herausschwenken kann.

NACHGErtGICHTJ

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7. Anordnung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß eine der Streben ein C-Profilelement und die andere Strebe ein Massivprofilelement ist, das in der eingeklappten Lage im Innenraum des C-Profilelements liegt.
8. Anordnung nach Anspruch 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Streben schwenkbar miteinander ', verbunden sind und eine der Streben ein faltbares Glied enthält, so daß die Streben aufeinandergelegt werden können.
9. Anordnung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Sperreinrichtung, die an mindestens einer der Streben angreift und diese im Ausklappzustand hält.
1o. Anordnung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Streben teleskopartig aufgebaut und die Teleskopabschnitte schwenkbar miteinander verbunden sind.
11. Anordnung nach Anspruch 4, 5, 6, 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Halteeinrichtung einen Finger an einer der Streben sowie einen Riegelarm aufweist, der am Finger angreifen kann, um die zugehörige Strebe im eingeklappten Zustand zu halten, und daß mit einem Stellelement der Riegelarm vom Finger gelöst werden kann.
12. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung einen von der

NACHQgRElCHT

riinterkantenstrebe abstehenden Finger, ein im Körper gelagertes Riegelelement mit Armen, die gleichzeitig in Eingriff mit den Fingern sämtlicher Flügel im eingeklappten Zustand stehen, und eine Stelleinrichtung aufweist, um das Riegelelement in die Freigabelage zu bewegen.
13. Anordnung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Abdeckung, die entfernbar in jedem der Schlitze angeordnet ist, wobei die Riegeleinrichtung Mittel aufweist, die im verriegelten Zustand an den Abdeckungen angreifen und sie in den.Schlitzen halten.
14. Anordnung nachAnspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Riegelelement in die Verriegelungslage vorgespant ist.