DE3608109A1 - Bremseinrichtung fuer ein drallstabilisiertes projektil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine Bremseinrichtung gattungsgemäßer Art ist aus der DE-OS 33 35 997 für ein drallfreies Übungsgeschoß bekannt, bei dem der wirksame Schwerpunkt flugzeitabhängig so weit verlagert wird, daß das Projektil nach einer gewissen Flugzeit aus seiner stabilen Fluglage in eine instabile Querlage abkippt und infolge der dadurch vergrößerten Luftangriffskräfte rasch abgebremst wird.

Gattungsähnliche Bremseinrichtungen beruhen darauf, wie etwa aus der DE-OS 34 21 140 oder aus der DE-OS 32 28 461 für endphasenge­ lenkte Abwurfmunition bekannt, am Projektil-Heckbereich einen Brems­ fallschirm oder einen Brems-Ballon vorzusehen, der über eine Zeit- Steuerungseinrichtung zur Entfaltung, also zur Wirksamkeit freigegeben wird. Die Funktion solcher Bremsmittel ist aber bei hohen Drall aufweisenden Projektilen nicht mit der wünschenswerten Funktionssicher­ heit gewährleistbar. Nachteilig ist beim Einsatz von solchen aero­ dynamischen Bremsmitteln darüberhinaus, daß diese, um den Rohrab­ schuß eines Projektils nicht zu behindern, in der Spitze oder im Bodenteil des Geschosses untergebracht und verankert sein müssen. Ein Brems-Angriff an der Projektil-Spitze führt aber, sobald das Bremsmittel wirksam wird, zu einer schlagartigen Umkehr der Flug­ körper-Orientierung in Bezug auf die bisherige Bewegungsrichtung, was aus apparativen und aus aerodynamischen Gründen häufig nicht zugelassen werden kann. Außerdem läßt der Raumbedarf für Such- und Zündsensorik oft in der Spitze keinen Einbauraum für aerodynamische Bremsmittel. Die ausbringbare Unterbringung und Befestigung im Bereiche des Geschoß-Bodenteiles andererseits ist aus konstruktiven Gründen oft nicht möglich, weil beim Rohr-Abschuß vom Bodenteil die ganz erheblichen Kräfte aufgenommen werden müssen, um dem Projektil seine Längs- und Drallbewegung zu verleihen.

In Erkenntnis dieser Schwierigkeiten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Bremseinrichtung gattungsgemäßer Art zu schaffen, die hinsichtlich ihrer Unterbringung und ihrer Funktion weniger kritisch in ein drallstabilisiertes Projektil integrierbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Bremseinrichtung im wesentlichen dadurch gelöst, daß sie gemäß dem Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 ausgestaltet ist.

Nach dieser Lösung liegt der Angriffspunkt der Bremseinrichtung an das Projektil sowie auch der Ort der Unterbringung der Bremsein­ richtung im Projektil in einem Bereich, der aerodynamisch weniger kritisch als die Projektil-Spitze und konstruktiv weniger kritisch als der Projektil-Heckbereich ist, nämlich im Mittenbereich der zylindrischen Projektil-Mantelfläche. Diese ist beim Projektil-Ab­ schuß relativ wenig beansprucht, weshalb es durchaus üblich ist, zur Gewichtsverminderung und Schwerpunkts-Abstimmung den Projektil- Mantel im Mittenbereich auszudrehen und durch leichtere Materialien, etwa Kunststoff-Gußmaterialien, wieder auf die aerodynamisch ge­ wünschte Außenkontur zu bringen.

Die erfindungsgemäße Lösung beruht somit auf der Erkenntnis, daß mittels eines fliehkraftabhängig radial ausstellbaren Bremssegels Bremseffekte hervorgerufen werden können, die mindestens die Größen­ ordnung derjenigen konstruktiv realisierbarer Bremsfallschirme oder Bremsballons haben; wobei über die geometrische Abstimmung der Fläche und Flächenverteilung des Bremssegels längs der Projektil-Peripherie und über die Bremssegel-Angriffspunkte relativ zum Projektil-Schwer­ punkt das Flugverhalten des Projektils ab Einwirkung der Bremskräfte in weiten Grenzen konstruktiv vorherbestimmbar ist. Insbesondere ist durch die Anzahl und Größe der an dem Außenrand des ausgestellten Bremssegels und dessen radiale Erstreckung außerhalb der Projektil- Mantelfläche in weiten Grenzen konstruktiv vorgebbar, wie rasch der Abbau der Längsbewegung und des Dralls eintritt; mit der Folge, daß nach hinreichendem Drall-Abbau die achsparallele Luftanströmung zu einer Anlage des nicht mehr radial gespannten Bremssegels an den hinteren Bereich der Projektil-Mantelfläche führt und das Projektil wieder angenähert aerodynamische Flugeigenschaften, wenn auch nun mit stark reduzierten Bewegungskomponenten und gegebenenfalls mit geänderter Orientierung gegenüber der bisherigen Fluglage, annimmt.

Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und, auch unter Berücksichtigung der Darlegungen in der Zusammen­ fassung, aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche stark vereinfacht und nicht maß­ stabsgerecht skizzierten bevorzugten Realisierungsbeispiels zur erfindungsgemäßen Lösung. Es zeigt:

Fig. 1 ein drallstabilisiert fliegendes Projektil in Seiten­ ansicht, teilweise aufgeschnitten,

Fig. 2 den aufgeschnittenen Bereich aus Fig. 1 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 2 bei ausgestelltem Brems­ segel und

Fig 4 das Projektil gemäß Fig. 3 in Stirnansicht.

Das in Fig. 1 skizzierte drallstabilisierte Projektil 11 weist in seinem Mantel 12 in einem Bereich, der zwischen der Spitze 13 und dem Bodenteil 14 gelegen ist, wenigstens einen peripher sich er­ streckenden Einstich 15 zur Aufnahme eines zunächst noch eingefalteten Bremssegels 16 auf. In der Kontur des Mantels 12 ist der Einstich 15 von gewölbten Deckeln 17 verschlossen. Das eingefaltete Tuch des Bremssegels 16 ist einerseits an der Struktur des Projektils 11, also indirekt an seinem Mantel 12 befestigt und andererseits mit wenigstens zwei, vorzugsweise mindestens drei peripher gegen­ einander versetzten Fliehmassen 18 ausgestattet, die vorzugsweise strömungsgünstig profiliert und beispielsweise als kleine Metallkugeln ausgeführt sind. Der Befestigungsbereich 19 des Bremssegels 16 um­ schlingt eine ringförmige Haltestange 20, die im dargestellten Bei­ spielsfalle von einer flexiblen Halterung 21 getragen wird. In Richtung parallel zur Längs- und Flug-Achse 22, also parallel zum hohlzylin­ drischen Projektil-Mantel 12, ist die ringförmige Haltestange 20 durch ihre Einpassung in den schmalen Einstich 15 gegen ungewünschte Verlagerung im Zuge der Abschuß-Beschleunigung des Projektils 11 mechanisch festgelegt. Zur peripheren Festlegung, also gegen Verdrehen aufgrund des Dralls 23 des Projektils 11, ist die ringförmige Halte­ stange 20 vorzugsweise in einzelne Kreisabschnitte 20.1, 20.2, ... (vgl. Fig. 4) unterteilt, die jeweils stirnseitig gegen periphere Verlagerung an radial sich erstreckenden Zwischenwänden 24 abgestützt sind, mittels derer der radial innenliegende Teil des Einstiches 15 in peripher gegeneinander versetzte Kammern 25.1, 25.2, ... unter­ teilt ist.

Dementsprechend sind die Fliehmassen 18, und erforderlichenfalls auch die Bogenstücke der Haltestangen 20, gegen periphere und axiale Verlagerung formschlüssig im Bereiche des Projektil-Mantels 12, vorzugsweise nahe den Teilungsbereichen 26 der Deckel 17, festgelegt, wie in Fig. 2 zeichnerisch zum Ausdruck gebracht.

Nach einer gewissen Flugzeit des Projektils 11 wird die Arretierung der Deckel 17 gelöst. Das kann (in der Zeichnung nicht näher darge­ stellt) mittels einer elektrischen oder pyrotechnischen Zeitschaltung geschehen, die mittels etwa eines elektromagnetischen oder eines pyrotechnischen Kraftelementes einen Arretierbolzen zieht; das kann aber auch beispielsweise durch Abbrand einer Haltelasche 27 am Projek­ til-Mantel 12 erfolgen, die infolge der Luftanströmung 28 zu kinematisch definiertem Zeitpunkt aufheizt und ihre bisherige mechanische Stabilität und/oder geometrische Form verändert.

Jedenfalls kommt im Fluge des Projektils 11 der Zeitpunkt, an dem die Deckel 17 aus ihrer ursprünglichen konstruktiven Arretierung freigegeben werden und infolge der vom Drall 23 hervorgerufenen Fliehkräfte in radialer Richtung 29 abgeschleudert werden. Damit werden die Fliehmassen 18 freigegeben und ebenfalls in radialer Richtung 29 ausgeschleudert, wobei sie das in den Einstich 15 bzw. dessen Kammern 25 eingefaltete Tuch des Bremssegels 16 aus der Kontur des Projektil-Mantels 12 radial herausziehen und unter dem Einfluß der Zentrifugalkräfte 30 (Fig. 3) quer zur Projektil-Achse 22, also radial aufspannen. Um dabei Beschädigungen an der ringförmigen Öffnung 31 im Projektil-Mantel 12 zu vermeiden, ist im zeichnerisch skizzierten Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß die flexible Halterung 21 für die ringabschnittförmigen Haltestangen 20 eine radiale Verlagerung der Haltestangen 20 aus der Öffnung 31 heraus bis in einen Bereich radial außerhalb des Mantels 12 zuläßt, wo die Zentrifugalkraft 30 vom Bremssegel-Befestigungsbereich 19 aufgenommen wird. Die Um­ luft-Anströmung 28, die sich im radial ausgestellten Bremssegel 16 fängt, führt ein wenig zu dessen konvexer Auswölbung in Richtung entgegen der Projektil-Flugrichtung 32; aber aufgrund des zumindest anfangs sehr starken Dralles 23 des Projektils 11 überwiegt die Kraftkomponente der Zentrifugalkraft 30, und das Bremssegel 16 wird im wesentlichen in Form eines radial breiten Ringes peripher um den Projektil-Mantel 12 herum ausgestellt, wie in Fig. 3 und Fig. 4 skizziert.

Dieses ausgestellte Bremssegel 16 erstreckt sich um so gleichförmiger um das Projektil 11, je mehr diskrete Fliehmassen 18 vorgesehen sind. Vorzugsweise ist das Tuch des Bremssegels 16 so geschnitten, daß die radial ausgeschleuderten Fliehmassen 18 bei aufgespanntem Bremssegel 16 auf einem konzentrisch zur Projektil-Achse 22 liegenden Kreis 33 angeordnet sind, damit sich ein axial-symmetrischer Brems­ kraft-Angriff der Anströmung 28 am Projektil 11 einstellt. Eine weitere Beeinflussung des Flugverhaltens des durch das ausgestellte Bremssegel 16 abgebremsten Projektils 11 ist konstruktiv möglich durch Vorgabe der Lage der Angriffspunkte 34 der Bremssegel-Halterungen 21 in Relation zur Lage des dynamischen Schwerpunktes 35 des Projektils 11 (vgl. Fig. 1). So führt es zum Abkippen des Projektils 11 aus dem stabilen Flug in einen instabilen Flugzustand, wenn die Brems­ segel-Angriffspunkte 34 vor jenem Schwerpunkt 35 liegen.

Die durch die Zentrifugalkräfte 30 erfolgende Aufspannung des Brems­ segels 16 führt zu einer sehr starken Verringerung der bisherigen Geschwindigkeit in Flugrichtung 32, mit einem Absacken oder Abkippen des Projektils 11 (je nach den Schwerpunkts-Gegebenheiten) aus der momentanen Fluglage. Die Vergrößerung des Massenträgheitsmomentes aufgrund der am Tuch des Bremssegels 16 gefesselten, radial ausge­ fahrenen Fliehmassen 18 überlagert diesem translatorischen Bremseffekt einen raschen Abbau des Drall 23, was zu einer entsprechenden Ver­ minderung der Zentrifugalkräfte 30, also der am Tuch des Bremssegels 16 angreifenden radialen Spannkräfte führt.

Schon nach relativ kurzer Zeit können dadurch die Zentrifugalkräfte 30 so klein geworden sein, daß trotz abgebremster Längsbewegung die entgegen der Bewegungs-Längsrichtung 32 am Segel 16 angreifenden Kräfte der Luftanströmung 28 zu einem Anlegen des Segels 16 in Richtung 36 (Fig. 3) an den Bodenteil 14 des Projektils 11 führen.

Damit sind dann die Kräfte, die bisher den Drall 23 und die Geschwindig­ keit in Längsrichtung 32 reduzierten, praktisch unwirksam geworden; und das Projektil 11 bewegt sich mit verringerter Dreh- und Längs­ geschwindigkeit, sowie eventuell längs einer abgeänderten Flugbahn, weiter. Bei entsprechender Ausstattung mit Zündsensoren und/oder aerodynamischen Steuerungseinrichtungen (in der Zeichnung nicht berücksichtigt) kann das Projektil 11 jetzt als Suchzünder-Munition bzw. als endphasen-manövrierbare zielsuchende Munition eingesetzt werden, weil die Längs- und Drehgeschwindigkeiten auf ein entsprechend funktionsgerechtes Maß abgebaut wurden. Bei Einsatz des Projektils 11 als Übungsmunition können die Bremssegel-Angriffspunkte 34 in Bezug auf den Projektil-Schwerpunkt 35 so gewählt sein, daß das Projektil unmittelbar nach Fortschleudern der Einstich-Deckel 17 unter Überführung in eine instabile Fluglage so stark abgebremst wird, daß es steil zu Boden stürzt, also beispielsweise nach bisher rein ballistischer Flugbahn innerhalb des Übungs-Sicherheitsraumes zuverlässig abgefangen wird.

Claims (9)

1. Bremseinrichtung, für ein drallstabilisiertes Projektil (11), mit flugzeitabhängig auslösbarer Vergrößerung der Luftangriffs- Wirkfläche am Projektil (11), dadurch gekennzeichnet, daß ein von Fliehmassen (18) radial aufspannbares Bremssegel (16) vorgesehen ist.

2. Bremseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tuch des noch nicht radial ausgespannten Bremssegels (16) in peripher um den Projektil-Mantel (12) vorgesehenen Ein­ stichen (15) angeordnet ist.

3. Bremseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der den Fliehmassen (18) entgegengesetzte Befestigungsbereich (19) des Bremssegels (16) an bogenförmigen Haltestangen (20) befestigt ist, die im Bereiche der Mantel-Einstiche (15) gehaltert sind.

4. Bremseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Projektil-Mantel (12) radial entfernbare Deckel (17) über Einstichen (15) mit dem eingefalteten Tuch des Bremssegels (16) vorgesehen sind.

5. Bremseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die am Tuch des Bremssegels (16) befestigten Fliehmassen (18) im Bereiche des Projektil-Mantels (12) lösbar in axialer, peripherer und radialer Richtung bezüglich der Projektil-Längs­ achse (22) festgelegt sind.

6. Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Haltestangen (20) in Form von Ring-Abschnitten vorgesehen sind, die in den Einstichen (15) zwischen Kammer-Zwischenwänden (24) peripher arretiert sind.

7. Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltestangen (20) mittels flexibler Halterungen (21) am Projektil-Mantel (12) befestigt sind.

8. Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltestangen (20) in Einstich-Kammern (25) axial und peripher sowie mittels Deckeln (17) radial arretiert sind.

9. Bremseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremssegel-Angriffspunkt (34) am Projektil (11) in Flug­ richtung hinter dem dynamischen Projektil-Schwerpunkt (35) ge­ legen ist.