DE3645077C2 - Vorrichtung zum Steuern von Flugkörpern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Steuern von Flugkörpern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus der US-PS 31 11 088 ist eine derartige Vorrichtung bekannt, bei der mehrere Steuerflügel fest mit einem Rotor an der Flugkörperspitze verbunden sind. Hierbei sind vier Steuerflügel vorgesehen, die mit dem Rotor fest verbunden und so angeordnet sind, daß der Rotor um seine Drehachse rotiert. Wird der Rotor durch das Bremssystem festgehalten, so wird auf den Flugkörper eine Querkraft ausgeübt. Durch entsprechendes Festhalten des Rotors in gewünschten Drehstellungen kann die Querkraft beliebig gerichtet werden. Ein Nullkommando, d. h. keine Steuerung des Flugkörpers, kann nur durch beständiges Drehen des Rotors erreicht werden. Um dabei keine Störkräfte auf den Flugkörper auszuüben, muß der Rotor sehr schnell rotieren und entsprechend trägheitsarm sein.

Aus der US-PS 43 73 688 ist ein rotierendes Geschoß bekannt, welches in der Flugkörperspitze mit einem Rotor versehen ist, an dem neben festen Steuerflügeln zumindest ein verstellbarer Steuerflügel angebracht ist. Beim Abschuß rotiert der Rotor noch mit dem übrigen Geschoßkörper, wobei anschließend diese Rotation abgebremst und der Rotor im wesentlichen in bezug auf die Erdkoordinaten drehfest gehalten wird. In dieser Stellung kann der Flugkörper dann mit Hilfe der beweglichen Steuerflügel gesteuert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der in Rede stehenden Art zur Steuerung von Flugkörpern anzugeben, mit denen der Flugkörper mit geringem Aufwand gesteuert werden kann. Insbesondere soll auch ein einfaches Nullkommando erzeugt werden können.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Demgemäß liegt die Drehachse des Rotors außerhalb der Flugkörperachse, und die Steuerflügel liegen auf gegenüberliegenden Seiten der Drehachse und sind gegeneinander verschränkt. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Steuerflügel, wenn der Rotor in zumindest einer definierten Drehlage gehalten wird, keine Querkraft auf den Flugkörper ausüben. Da der Rotor zudem sehr trägheitsarm gebaut werden kann, kann ein Steuerkommando durch Freigeben des Rotors, der dann sehr schnell anläuft, und anschließendes Festhalten des Rotors in der gewünschten Drehlage ausgeführt werden. Ist das Steuerkommando ausgeführt, so wird der Rotor freigegeben und in der Stellung festgehalten, in der die Steuerflügel keine Querkraft auf den Flugkörper ausüben.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. Die Erfindung ist in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser stellen dar:

Fig. 1a und 1b schematisch jeweils einen Querschnitt durch die Spitze eines Flugkörpers mit einem gegenüber der Flugkörperlängsachse geneigten Rotor mit zwei gegeneinander verschränkten Steuerflügeln in unterschiedlichen Stellungen des Rotors;

Fig. 2 eine Variante des in den Fig. 1a und 1b gezeigten Flugkörpers, bei dem zusätzlich die Spitze des Flugkörpers gegenüber dem übrigen Flugkörpergehäuse drehbar ist;

Fig. 3a bis 3d Querschnitte bzw. Vorderansichten eines Flugkörpers mit einem parallel zur Flugkörperlängsache angeordneten und ein verschränktes Steuerflügelpaar tragenden Rotor;

Fig. 4a und 4b eine Aufsicht auf eine teilweise aufgebrochene Flugkörperspitze mit einem ein verschränktes Steuerflügelpaar tragenden Rotor.

Gemäß den Fig. 1a und 1b ist in der Spitze eines Flugkörpers 1 ein schlanker, gerader Rotor 2 gelagert, dessen Drehachse gegenüber der Flugkörperlängsachse A geneigt ist. Der Rotor trägt an seinem vorderen Ende, das etwa in der Flugkörperlängsachse liegt, ein verschränktes Flügelpaar 3, so daß der Rotor beim Flug des Flugkörpers in schnelle Rotation versetzt wird, sofern er nicht festgehalten wird.

Soll in einer bestimmten Richtung auf den Flugkörper eine Querkraft ausgeübt werden, dann wird der Rotor 2 mit Hilfe eines Bremssystemes 4 gestoppt, das aus einem Magneten 5 und einer gezahnten Bremsscheibe 7′ besteht, die mit einem Zahnrad 11 am flugkörperseitigen Ende des Rotors 2 kämmt. Das jetzt festgehaltene verschränkte Flügelpaar 3 übt entsprechend Fig. 1b eine Querkraft auf den Flugkörper 1 aus, wobei die Raumrichtung dieser Querkraft entsprechend der gehaltenen Stellung des Rotors bestimmt werden kann. Mit diesem System ist ein Vollkommando jeweils nur einmal während einer Rotation des Flugkörpers 1 möglich, sofern dieser rotiert.

Bei dieser Steuervorrichtung ist der Rotor trägheitsarm ausgebildet. Bei einem Nullkommando zielt die Flächenebene des Ruderpaares durch die Flugkörperlängsachse (Fig. 3a), so daß die Bremswirkung auf den Flugkörper gering ist. Bei einer Kommandogabe bildet die Flächenebene des Ruderpaares einen Winkel mit der Flugkörperlängsachse.

Die Steuervorrichtung gemäß Fig. 2 ähnelt derjenigen gemäß den Fig. 3a und 3b, weist demnach wiederum einen Rotor mit einem Winkel zur Flugkörperlängsachse auf, der vorne ein verschränktes Steuerflügelpaar 3 trägt, und an seinem hinteren Ende mit einem Zahnrad 11 versehen ist, das mit einer gezahnten Bremsscheibe 7′ kämmt. Die Bremsscheibe wirkt mit einem Elektromagneten 5 des Bremssystemes 4 zusammen. Rotor 2 und Bremssystem 4 sind ihrerseits in einem Drehteil 12 aufgenommen, das einen Teil der Flugkörperspitze bildet. Dieses Drehteil ist gegenüber dem übrigen Flugkörper 1 abgestützt. Im Flugkörpergehäuse 1 ist ein Ringmagnet 13 vorgesehen, dem auf Seiten des Drehteiles 12 eine Bremsscheibe 14 zugeordnet ist. Der Ringmagnet 13 und diese Bremsscheibe 14 bilden ein weiteres Bremssystem 15. Das Drehteil selbst wird durch verschränkte Flügel 16 ständig in Drehung gehalten, sofern das zweite Bremssystem 15 nicht betätigt ist. Mit dieser Konstruktion kann ständig eine raumfeste Querkraft auf den Flugkörper ausgeübt werden, und zwar auch dann, wenn der Flugkörper rotiert. Anstelle des Bremssystemes 15 kann auch ein Elektromotor zwischen dem Drehteil 12 und dem übrigen Flugkörpergehäuse 1 vorgesehen werden, so daß das Drehteil aktiv angetrieben werden kann.

Grundsätzlich verringert sich die notwendige Ruderfläche der verschränkten Ruder mit zunehmendem Abstand vom Flugkörperschwerpunkt; dadurch verringert sich das Ruder-Trägheitsmoment, und der Umschaltvorgang zwischen Nullkommando und Kommando bzw. Kommando und Nullkommando geht schneller vonstatten. Ebenso kann dadurch die Querkraft durch kleine Ruderflächen geliefert werden. Es ist möglich, den Rotor 2, z. B. nach dem Abschuß des Flugkörpers aus einem Abschußrohr, herauszuschieben, wozu z. B. die Verzögerung des Flugkörpers herangezogen werden kann. In einem solchen Falle hindert der ansonsten aus der Flugkörperspitze herausragende Rotor nicht die Manipulation des Flugkörpers. Es sei noch erwähnt, daß auch der Rotor in jedem Falle selbst auftriebserzeugend ist, wodurch zusätzlich die Ruderfläche verkleinert werden kann.

Bei einem Flugkörper 1 gemäß den Fig. 3a bis 3d ist der Rotor 2 parallel zur Flugkörperlängsachse A gelagert, wobei der Rotor durch ein verschränktes Flügel- bzw. Spoilerpaar 3 an der Spitze in Rotation versetzt wird. An der anderen Seite des Rotors 2 im Flugkörperinneren ist wiederum ein Zahnrad 11 vorgesehen, das mit einer gezahnten Bremsscheibe 7′ kämmt. Die gezahnte Bremsscheibe 7′ ist Teil eines Bremssystems 4 mit einem Elektromagneten 5 entsprechend Fig. 1. Bei einem Kommando von 100% wird das verschränkte Spoilerpaar 3 entsprechend den Fig. 3a und 3b in einer Ebene parallel zur Flugkörperquerebene festgehalten; bei einem Nullkommando wird das Spoilerpaar in der Vertikalebene des Flugkörpers gehalten; vgl. Fig. 3c und 3d. Bei einem Vollkommando gemäß den Fig. 3a und 3b prallt die anströmende ruft auf die als Prallfläche ausgebildete Frontfläche des Flugkörpers und wird andererseits an dem Spoilerpaar 3 vorbeigeleitet, so daß sich in dem gezeigten Beispiel ein Nickkommando einstellt. Bei dem Nullkommando gemäß den Fig. 3c und 3d wird der Flugkörper relativ symmetrisch umströmt und lediglich der über die Außenkontur des Flugkörpers herausragende Teil des Spoilerpaares bildet einen geringen Widerstand.

In den Fig. 4a und 4b ist eine Aufsicht auf die Spitze eines Flugkörpers 1 dargestellt, wobei wegen der Übersichtlichkeit Teile weggebrochen sind. Ein als gedrehtes Blechband ausgebildeter Spoiler 3′ ist auf einem Spoilerträger 21 montiert und in der in Fig. 4a gezeigten Stellung am Außenumfang des Flugkörpers 1 gelegen. Mit dem Spoilerträger 21 ist ein als Anker ausgebildetes Zahnrad 22 verbunden, das um die Drehachse D des Spoilerträgers 21 rotiert. Dieses Anker-Zahnrad kämmt mit einem weiteren Zahnrad 23, das mit einem Bremsmagneten 5 flugkörperseits fest verbunden ist. Von dem Bremsmagneten sind Magnetpole 24 angedeutet. Diese Konstruktion kann als eine Art Planetengetriebe angesehen werden. Durch entsprechende Verdrehung des Spoilerträgers 21 und Ablaufen der einzelnen Zahnräder aufeinander kann der Spoiler 3′ auf einer gewünschten Raumkurve von der Stellung gemäß Fig. 4a in eine flugkörpermittige Stellung gemäß Fig. 4b überführt werden. Diese Stellung entspricht dem Nullkommando, die Stellung gemäß Fig. 4a einem Vollkommando.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Steuern von Flugkörpern, die an der Spitze einen Rotor aufweisen, an dem Steuerflügel fest angeordnet sind, wobei die Steuerflügel den Rotor beim Flug des Flugkörpers durch die Anströmung der ruft in Rotation versetzen, und ein Bremssystem zwischen Flugkörper und Rotor zum Festhalten des Rotors, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des Rotors (2) zur Flugkörperlängsachse (A) versetzt angeordnet ist, und daß die Steuerflügel (3) auf gegenüberliegenden Seiten der Drehachse des Rotors (2) liegen und gegeneinander verschränkt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des Rotors (2) einen Winkel in bezug zur Flugkörperlängsachse (A) bildet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (2) parallel zur Flugkörperlängsachse (A) gelegen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerflügel (3′) auf einem Planetenrad (21) eines Planetengetriebes (21 bis 23) gelegen sind, und daß zumindest ein Planetenrad mit dem Bremssystem (4) gekoppelt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerflügel (3′) ein gedrehtes Blechband sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Bremssystem (4) und Rotor (2) in einem, einen Teil der Flugkörperspitze bildenden Drehteil (12) gelegen sind, das um die Flugkörperlängsachse (A) rotierend gelagert ist, und daß zwischen Drehteil (12) und Flugkörper (1) ein weiteres Bremssystem (15) vorgesehen ist.