DE3546442A1 - Flugkörper - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf um die Längsachse umlaufende Flugkörper, bei denen die Drehgeschwindig­ keit während des Fluges geändert werden muß. Die Er­ findung findet insbesondere Anwendung wenn ein durch Drehung um die Längsachse stabilisiertes Projektil hinsichtlich seiner Drehgeschwindigkeit vermindert werden muß. Jedoch ist die Erfindung natürlich auch dort anwendbar, wo die Drehgeschwindigkeit erhöht werden muß. Das Erfordernis einer Herabsetzung der Drehzahl tritt dann auf, wenn ein Suchkopf aktiviert wird, um den Boden abzutasten und danach ein Absink­ manöver einzuleiten.

Es ist bekannt, die Drehgeschwindigkeit von Flugkörpern während des Fluges durch Schubstrahlen zu ändern, die von Schuberzeugern die versetzt gegenüber der Drehachse sind so ausgeübt werden, daß ein Drehmoment um die Achse ausgeübt wird. Wenn jedoch jenes Drehmoment proportional zu der jeweils herrschenden Drehgeschwindigkeit sein muß (diese kann sich ändern) ist es oft schwierig oder unerwünscht, komplizierte Anordnungen zu treffen, um ein solches Ergebnis zu erzielen. So müssen beispiels­ weise Sensoren für die Drehgeschwindigkeit vorgesehen werden und außerdem Ausflußdrosseln zur Veränderung der Schubleistung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und wirksame Vorrichtung zur Veränderung der Drehge­ schwindigkeit gemäß einer herrschenden Drehgeschwindig­ keit zu erzielen.

Die Erfindung geht aus von einem Flugkörper, bei­ spielsweise von einem Projektil, das sich im Flug um die Längsachse dreht und eine Druckmittelquelle sowie eine Ausstoßvorrichtung in Strömungsverbindung mit der Druckquelle aufweist, wobei der Auslaß wenig­ stens zwei Düsen umfaßt, die symmetrisch um die Dreh­ achse herum angeordnet sind. Hierbei wird gemäß der Erfindung die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß die beiden Düsen schwenkbar am Flugkörper angelenkt sind, daß Mittel auf die herrschende Drehgeschwindig­ keit ansprechen, um eine Verschwenkung der Düsen derart vorzunehmen, daß der wirksame Radius, der um die Drehachse zentriert ist, und bei der der erzeugte Schub der die Düsen verlassenden Abgase betriebsmäßig geändert werden kann. Durch diese Anordnung wird er­ reicht, daß das auf den Flugkörper um die Drehachse erzeugte Drehmoment geändert werden kann, ohne daß es notwendig wäre, die Drehgeschwindigkeit zu messen oder den Ausfluß der Düsen zu drosseln.

Vorzugsweise ist jede Düse mit einer Masse versehen, die so gegenüber der Schwenkachse versetzt ist, daß der Massenmittelpunkt jeder Düse selbst derart ver­ setzt ist, daß die auf den Massenmittelpunkt einwirken­ den Zentrifugalkräfte eine Drehung der Düsen um die Dreh­ achse bewirken. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird eine vorbestimmte Vorspannung vorgesehen, die gegen die Zen­ trifugalkraft einwirkt, derart, daß bei einer gegebenen Drehgeschwindigkeit die Düsen einen gegebenen Winkel gegenüber dem Flugkörper einnehmen.

Wenn es erwünscht ist, ein relativ konstantes Dreh­ moment auf den Flugkörper unabhängig von nachfolgen­ den Drehgeschwindigkeiten desselben zu bewirken, dann können Mittel vorgesehen werden, um jede Düse in der Winkelstellung festzulegen, die sie gemäß der anfänglich herrschenden Drehgeschwindigkeit ein­ genommen hat.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Flugkörpers in der Längsachse, die mit der Dreh­ achse zusammenfällt;

Fig. 2 in größerem Maßstab eine Ansicht des in Fig. 1 mit dem Kreis II umschriebenen Bereichs;

Fig. 3 in größerem Maßstab eine Querschnitts­ ansicht geschnitten nach der Linie III-III gemäß Fig. 1;

Fig. 4 eine nochmals vergrößerte Schnittansicht des in Fig. 3 mit der Linie IV umschlossenen Bereichs.

Ein Projektil, welches geeignet ist von einem Geschütz abgefeuert zu werden, umfaßt einen Flug­ körper 1, der eine Abteilung 2 mit einem Suchkopf 3 und Schubvorrichtungen 4 für ein Landemanöver, die durch eine Ringladung 5 betrieben werden, sowie einen Gefechtskopf 6 aufweist, der eine Hohlladung 6a aufweist. Weiter sind Schubvorrichtungen 7 zur Herabsetzung des Dralls vorgesehen, die durch eine Ringladung 8 angetrieben werden.

Ein rohrförmiger Körper 10 erstreckt sich in Längs­ richtung zwischen dem Abteil 2 für den Suchkopf und dem Abteil 6 für die Sprengladung. Das Projektil besitzt eine Längsachse X-X, um die es im Flug ro­ tiert.

Im Betrieb wird das Projektil durch Drall mit Raten bis zu 270 Hz stabilisiert, aber diese Drehgeschwindig­ keit muß nach einer gegebenen Flugzeit, d. h. beim Nie­ dergehen erheblich vermindert werden, damit der Such­ kopf 3 den Boden abtasten kann. Aus diesem Grunde sind Schubvorrichtungen 7 zur Verminderung des Dralls vor­ gesehen. Diese umfassen zwei Düsen, wobei jeweils eine Düse 11 des Paares symmetrisch und diametral gegenüber­ liegend der Achse X-X angeordnet sind. Jede Düse weist einen Zapfen 12 auf, der sowohl drehbar um eine Achse X′-X′ ist und längs dieser bewegt werden kann. Diese Achse X′-X′ liegt parallel zur Achse X-X und die La­ gerung erfolgt in einer Querwand 13 der Kammer, die die Ladung 8 enthält. Der Bereich des Drehzapfens 12 steht in die die Ladung 8 enthaltende Kammer ein. Dieser Bereich 12 besitzt einen Kanal 14, der nicht nur in die Kammer hinein verläuft, sondern sich auch längs der Achse X′-X′ erstreckt und dann rechtwink­ lig umgelenkt ist, um eine Konvergent-Divergent-Düse 15 zu bilden. Da sich die Düse 11 um die Achse X′-X′ dreht, kann der Ausfluß der Düse 15 im Winkel geändert werden. Diametral gegenüber der Düse 15 ist integral mit dem Düsenkörper ein Block 16 sorgfältig bemessener Masse angeordnet. Dies gewährleistet, daß der Massen­ mittelpunkt des Düsenkörpers 11 (der Massenmittelpunkt ist in Fig. 4 mit M bezeichnet) gegenüber der Achse X′-X′ versetzt ist.

Von dem dem Drehzapfen 12 gegenüberliegenden Ende des Düsenkörpers steht ein kegelstumpfförmiger Bereich 17 koaxial zum Drehzapfen und der Achse X′-X′ vor, der eine Lagerfunktion hat, indem er in eine konische Aus­ nehmung 18 einsteht, die in einer weiteren Querwand 19 vorhanden ist und außerdem hat er eine weitere Funktion, die später beschrieben wird.

Um den Drehzapfen 12 ist eine Schraubenfeder 20 ange­ ordnet, die zwischen der Stirnwand 13 und dem Düsen­ körper 11 verläuft. Die Enden der Schraubenfedern ruhen jeweils in axialen Ausnehmungen, die in der Stirnwand (nicht dargestellt) und in dem Düsenkörper bei 21 der­ art vorgesehen sind, daß ein Drehmoment auf den Düsen­ körper ausgeübt wird, der eine Drehung um den Flugkörper zur Folge hat. Das Drehmoment ist so gewählt, daß es den Düsenkörper im Uhrzeigersinn, d. h. nach außerhalb des Flugkörpers vorspannt.

Ein Anschlag 22 begrenzt die Gegenuhrzeigersinn- Drehung des Körpers an einer Stelle, wo die Düse 15 ihren Ausfluß tangential zu einem gedachten Kreis ausstößt, der um die Achse X-X geschlagen ist.

Eine Tellerfeder 23 liegt zwischen einer Endfläche des kegelstumpfförmigen Bereichs 17 und einem Basis­ bereich der Ausnehmung 18. Wie ersichtlich, sind die Düsenkörper 11 in den Flugkörper eingesetzt und es sind daher ausgeschnittene Bereiche 25 im Flugkörper vorgesehen, die eine unbehinderte tangentiale Aus­ strömung ermöglichen. Die ausgeschnittenen Abschnitte 25 und demgemäß die Düsenkörper 11 werden durch Ver­ kleidungen 24 abgedeckt, wenn die Düsen in Tangential­ stellung befindlich sind. Die Verkleidungen gehen in die äußere Kontur des Flugkörpers über, wenn sie in ihrer Abschlußstellung befindlich sind.

Im Betrieb wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 das Pro­ jektil von einem Geschütz abgeschossen, wobei die Düsen 11 in Tangentialstellung befindlich sind, wie in der oberen Hälfte von Fig. 3 dargestellt. Die Verkleidungen 24 liegen in ihrer Abdeckstellung und das Projektil dreht sich mit einer Drehgeschwindigkeit, die so ge­ wählt ist, daß eine Drallstabilität erzeugt wird, d. h. zum Beispiel mit W1. Dieser Drall verläuft im Gegenuhrzeigersinn um die Achse X-X. Wenn eine Drehzahlverminderung notwendig ist, dann werden die Verkleidungen 24 entfernt und abgeworfen, und die Düsenkörper 11 können sich im Uhrzeigersinn von den Anschlägen 22 unter der Wirkung der Schraubenfedern 20 wegbewegen, die über Punkte 21 angreifen, welche von den Achsen X′-X′ versetzt sind. Dieser Wirkung wirkt die Zentrifugalkraft FR entgegen, die von der Drehgeschwindigkeit auf die Düsenkörper 11 ausgeübt wird, deren Massenmittelpunkte M von den Achsen X′-X′ versetzt sind, so daß eine Drehung der Düsen­ körper 11 im Gegenuhrzeigersinn hervorgerufen wird. Die Drehmomente, die auf die Düsenkörper einwirken sind so gewählt, daß bei gleichen Winkelversetzungen A gegenüber den Achsen Z-Z eine Gleichgewichtsbe­ dingung erreicht wird, wobei die Einstellung A von der herrschenden Drehgeschwindigkeit abhängt.

Dann wird die Ladung 8 gezündet und das Strömungs­ mittel strömt über die Düsen 15 derart aus, daß das erwünschte Gegendrehmoment erzeugt wird, welches auf den Flugkörper um die Achse X-X wirkt. Das Gegen­ drehmoment ist eine Funktion des Düsenschubs FM und des Kosinus des Winkels A, so daß bei richtiger Wahl der Masse der Düsenkörper 11 und der Lage ihrer Mittel­ punkte M ein Kosinus A erhalten werden kann, der etwa proportional der Drehgeschwindigkeit W1 ist.

In Fig. 4 ist der effektive Radius, bei dem der durch den Ausfluß aus den Düsen erzeugte Schub wirksam ist, mit R bezeichnet, wenn sich die Düsen­ körper 11 in der Tangentialstellung befinden, aus­ gerichtet auf die Achsen Z-Z. Mit R′ ist der Radius bezeichnet, der dann wirksam ist, wenn die Düsenkörper 11 in der Gleichgewichtsstellung be­ findlich ist, die durch die Winkel A gekennzeichnet ist.

Die entsprechende Verminderung der Drehgeschwindigkeit schafft normalerweise die Möglichkeit, daß sich die Düsenkörper in eine Stellung drehen, in der ihre Schubrichtung sogar weiter weg von der Tangential­ stellung mit maximalem Drehmoment liegt, so daß wenn der Schub nicht vergrößert wird, das Gegendrehmoment progressiv vermindert würde. Da es unerwünscht ist, derartige Komplikationen bei variablem Schub in Kauf zu nehmen, ist eine Anordnung vorgesehen, die unab­ hängig von der folgenden Drehgeschwindigkeit die Düsen­ körper in ihrer ursprünglichen Gegendrehmomentsstel­ lung hält, während der Strömungsmitteldruck sich ent­ wickelt. Demgemäß ist vorgesehen, daß der Strömungs­ mitteldruck, der auf jeden Düsenkörper 11 ausgeübt wird, derart ist, daß er axial gegen die Vorspannung der Tellerfedern 23 wirkt und die Düsen weiter in die Ausnehmung 18 drückt, bis eine Keilwirkung auftritt. Die Düsenkörper 11 sind dann unter einem Winkel A ver­ riegelt, so lange der Strömungsmitteldruck anhält.

Bei dem beschriebenen und dargestellten Ausführungs­ beispiel war eine anfängliche Drehgeschwindigkeit von 270 Hz (1700 rad/sec) vorhanden, mit der ge­ wünschten Drehzahl von Null nach zwei Sekunden, wo­ bei der Gesamtschub der Düsen in der Größenordnung von 2000 N liegen muß.

Claims (4)

1. Flugkörper, der sich während des Fluges um seine Längsachse dreht, mit einer Druck­ quelle und einer hiermit in Verbindung stehenden Strömungsverbindung und mit einem Auslaß, der wenigstens zwei Düsen umfaßt, die symmetrisch um die Längsachse herum angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Düse schwenk­ bar auf dem Flugkörper angeordnet ist, und daß Mittel vorgesehen sind, die auf die herrschende Drehgeschwindigkeit ansprechen, um die Düsen derart zu verschwenken, daß der wirksame Radius, der um die Längsachse zentriert ist und bei der der vom Ausfluß der Düsen erzeugte Schub wirksam geändert werden kann, wodurch das auf den Flug­ körper um die Drehachse erzeugte Drehmoment ge­ ändert werden kann, ohne daß es notwendig wäre, die Drehgeschwindigkeit zu messen oder eine Drosselung des Ausflusses vorzunehmen.

2. Flugkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Düse mit einer Masse versehen ist, die derart gegenüber der Schwenkachse versetzt ist, daß der Massen­ mittelpunkt jeder Düse seinerseits so versetzt ist, daß die auf den Massenmittelpunkt wirkende Zentrifugalkraft eine Drehung der Düse um ihre Schwenkachse bewirkt.

3. Flugkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Vorspannmittel vorgesehen sind, um eine vorbestimmte Vorspannung auszuüben, die der Zentrifugalkraft entgegenwirkt, derart, daß bei gegebener Drehgeschwindigkeit die Düse einen gegebenen Winkel gegenüber dem Flug­ körper einnimmt.

4. Flugkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um jede Düse in der Winkelstellung fest­ zulegen, die sie gemäß einer anfänglich vorhandenen Drehgeschwindigkeit einnimmt, so daß ein relativ konstantes Drehmoment auf den Flugkörper unabhängig von nachfolgenden Drehgeschwindigkeiten bewirkt wird.