-
Gegenstand
dieser Erfindung ist eine Vorrichtung zum Befestigen einer Nutzlast
an einem Luftfahrzeug.
-
Eine
solche Vorrichtung ist im Dokument
FR-A-2623163 offenbart.
-
Man
interessiert sich für
Befestigungsvorrichtungen, die eine Möglichkeit zum Abwerfen der Nutzlast
im Flug beinhalten. Sie müssen
die Verbindung dieser Nutzlast mit einer vorbestimmten Vorspannung
gewährleisten,
um die Nutzlast mit einem erhöhten
Sicherheitsniveau festzuhalten, und die Entriegelung unter dieser
Vorspannung ermöglichen.
-
Die
Verriegelungseinrichtung kann eine Hülse umfassen, die an ihrem
Umfang einen Kranz von Kugeln trägt
und in der ein Kolben gleitet, der sukzessiv zwei verschiedene Querschnitte
aufweist, die es ermöglichen,
die Kugel aus der Hülse
heraus vorstehen zu lassen bzw. es ihnen zu ermöglichen, dort hineinzugelangen.
Das Ende der Hülse
und die Kugeln treten in eine Aufnahme ein, die in der Nutzlast
vorgesehen ist. Wenn die Kugeln vorstehen, erstrecken sie sich unter
einen Kragen an der Öffnung
der Aufnahme, halten dort die Hülse,
erlauben jedoch deren Freigabe, wenn sie zurückgezogen sind. Die Vorspannung
wird durch die elastische Verformung sichergestellt, die erhalten
wird, wenn man an der Hülse
im vorstehenden Zustand der Kugeln zieht, wenn sie in der Aufnahme
sind und wenn die Nutzlast auf festen umgebenden Abstützungen
ruht: die in der Hülse
ausgeübte
Zugkraft gelangt über
die Kugeln, den Kragen und die Umhüllung der Nutzlast bis zu den
Abstützungen.
-
Bei
dieser Technik beobachtet man, dass es schwierig ist, eine Vorspannung
bei einem vorbestimmten Wert zu produzieren, welche den festen Halt
der Nutzlast sicherstellt, es ihr jedoch ermöglicht, entriegelt zu werden,
und dass das momentane System zum Halten der Verriegelung der Nutzlast während des
Flugs ebenfalls nicht vollständig
zufriedenstellend ist.
-
Eine
bekannte Vorrichtung zum Unter-Vorspannung-Setzen umfaßt eine
zur Hülse
koaxiale Mutter, deren Rotation selbige aufgrund einer gegenseitigen
Gewindeverbindung anhebt. Eine Endlosschraube wird verwendet, um
einen äußeren Zugang zu
geben und es zu ermöglichen,
die Bewegung der Mutter zu bewirken. Selbst wenn man einen Drehmomentschlüssel verwendet,
um die Schraube zu drehen, kann der Bediener die zwischen den Kugeln
und dem Kragen der Nutzlast ausgeübte Vorspannung nicht mit ausreichender
Präzision
bestimmen, da diese Vorspannung nicht nur von der Kraft oder von
der Verlagerung abhängt,
die der Bediener auf die Endlosschraube ausübt, sondern auch vom aufzuholenden
Spiel, von Reibungskräften
etc. in dem zur Nutzlast führenden
Mechanismus und auch von der Verformung der Nutzlast selbst, wenn
sie der Vorspannung ausgesetzt wird. All diese Faktoren können nur schwierig
oder unmöglich
mit Präzision
in Erfahrung gebracht werden, sie sind von einem Befestigungssystem
zu einem anderen nicht gleich, und sie können sich außerdem bei
ein und demselben System je nach thermischen Beanspruchungen oder
dem Kriechen der eingesetzten Materialien verändern.
-
Ein
herkömmliches
Verriegelungssystem umfaßt
einen Kugelmechanismus, der einen Kniehebel in Anlage an einer Anschlagfläche bildet.
Eine Feder hält
die Anlage, indem sie den Kniehebel in die Anschlagposition drückt. Der
Kolben ist mit einem Kipphebel verbunden, dessen anderes Ende in
Eingriff im Kniehebel ist, derart, dass eine Entriegelung unmöglich gemacht
ist, solange der Anschlag des Kniehebels beibehalten wird. Dennoch
kann einer der Kugeln des Kniehebels eine seitliche Bewegung auferlegt
werden, um den Druck der Feder zu besiegen, den Anschlag aufzuheben
und schließlich
ein Auslösen
des Kniehebels zu bewirken, welches den Hebel befreit und die Entriegelung
erlaubt. Es ist jedoch zu befürchten,
dass beispielsweise ein Stoß zufällig das
gleiche Resultat bewirkt.
-
Ziel
der Erfindung ist eine verbesserte Vorrichtung zum Befestigen einer
Nutzlast an einem Luftfahrzeug, wo die Vorspannung in sicherer Weise durch
einen neuen Mechanismus bei einem guten Wert sichergestellt ist.
Genauer gesagt ist die Mutter zum Anheben der Hülse nicht mehr in direkter
Gewindeverbindung mit der Hülse
selbst, sondern mit einer Muffe mit einer oberen Platte, die eine
Kompressionsfeder trägt,
und ein mit der Hülse
verbundener Deckel überdeckt
die Kompressionsfeder.
-
Ferner
ist der Entriegelungsmechanismus insbesondere dahingehend neuartig,
dass die Verlagerung des Kolbens in der Hülse durch eine Ausziehplatte
mit einer schrägen
Rille sichergestellt ist, die in Eingriff in einer Einkerbung der
Hülse ist
und einen Zapfen aufnimmt, der am Kolben befestigt ist. Dieser Mechanismus
ist im Hinblick auf Schwingungen und Stöße perfekt steif und ändert seinen
Zustand nur nach einer großen
Verlagerungsbewegung, die durch den zu diesem Zweck vorgesehenen
Mechanismus gesteuert wird, mit deutlich geringeren Unfallrisiken.
-
Die
Erfindung wird nun in Verbindung mit den Figuren beschrieben werden. 1 zeigt
die Anordnung der Vorrichtung zur Befestigung der Nutzlast und des
Luftfahrzeugs, und die 2, 3 und 4 stellen
drei verschiedene Ansichten der Befestigungsvorrichtung selbst dar.
-
Es
wird Bezug auf 1 genommen. Ein Luftfahrzeug 1 transportiert
unter sich mit Hilfe eines Befestigungskörpers 3 eine Nutzlast
wie zum Beispiel eine Rakete 2. Der Befestigungskörper 3 ist
am Luftfahrzeug 1 mittels eines Paars von Riegeln 4 abgehängt, und
die Nutzlast 2 ist am Befestigungskörper 3 mittels eines
Paars von anderen Riegeln 5 abgehängt. Gemäß 2 umfassen
die Riegel 4 und 5 alle eine Hülse 6, die in eine
Aufnahme des Befestigungskörpers 3 bzw.
der Nutzlast 2 eingreift, sowie einen Kranz von Kugeln 7,
die in Bohrungen 46 aufgenommen sind, welche die Hülse 6 durchsetzen, und
dazu ausgelegt sind, aus der Hülse 6 heraus
vorzustehen, um die Verriegelung mit Hilfe eines speziellen Mechanismus
zu gewährleisten.
Die unteren Riegel 5, auf die sich die Erfindung insbesondere
bezieht, sind mit Vorspannmechanismen 8 versehen, die die
Hülsen 6 nach
oben ziehen. Wie man in 4 sieht, umfaßt jede
Aufnahme 9 der Nutzlast 2, in die das Ende der
Hülse 6 eingesetzt
ist, einen Kragen 10, unter den die Kugeln 7 in
einen Eingriff gelangen, und der Befestigungskörper 3 umfaßt seitliche
Klauen 11 auf jeder Seite der Nutzlast 2, damit
sich ihre Oberfläche
auf beiden Seiten der Aufnahme 9 an ihnen abstützt. Diese
Anordnung garantiert die Entriegelung der Nutzlast 2, wobei
der Kragen 10 die Kugeln 7 in die Hülse 6 eintreten
läßt, sobald
sich die Vorspannung befreien kann.
-
Das
Interesse gilt nun den 2, 3 und 4.
Ein Kolben 12 gleitet in der Hülse 6. Er umfaßt einen
unteren verdickten Abschnitt 13 und einen höheren verdünnten Abschnitt 14.
Wenn man den Kolben 12 durch Translation in der Hülse 6 verlagert,
und zwar mit Hilfe eines Entriegelungsmechanismus 15, wird
einer der Abschnitte 13 oder 14 in dem Kreis von Kugeln 7 platziert,
um sie aus der Hülse 6 heraus
vorstehen zu lassen, oder es ihnen zu ermöglichen, dort wieder einzutreten.
Der Entriegelungsmechanismus 15 umfaßt eine Ausziehplatte 16,
die mit einer schrägen
Rille 17 versehen ist, welche durch zwei horizontale Bereiche
mit unterschiedlichen Niveaus begrenzt ist. Ein Zapfen 18 des
Kolbens 12 dringt in die Rille 17 ein und gleitet
dort. Eine Stange 19 mit einem Ende, welches in Eingriff
in einem Auge 20 der Ausziehplatte 16 ist, kann
deren Bewegung steuern, um den Zapfen 18 von einem Ende
der Rille zum anderen gelangen zu lassen und um den verdünnten Bereich 14 vor
die Kugeln 7 zu setzen, beispielsweise unter dem Impuls
eines Gaszylinders 21 mit einer Kammer, die durch die Verbrennungsgase
einer pyrotechnischen Ladung 22 versorgt wird. Die Stange 19 ist
an der Stange des Zylinders 21 angelenkt, um das Auftreten einer
Biegung zu verhindern. Wie man in 4 sieht, durchsetzt
die Ausziehplatte 16 Rillen der Hülse 6 und des Kolbens 12 und
wird somit perfekt in Position gehalten.
-
Nun
gilt das Interesse dem Mechanismus 8, der die Vorspannung
erzeugt. Eine Mutter 23 ist im Befestigungskörper 3 aufgenommen.
Sie ist koaxial zur Hülse 6,
aber eine Muffe 24 ist zwischen ihnen eingefügt. Eine
Gewindeverbindung ist zwischen der Mutter 23 und der Muffe 24 vorhanden.
Die Muffe 24 gleitet frei entlang der Hülse 6. Sie ist an
der Spitze mit einer oberen Platte 25 versehen. Die obere
Platte 25 trägt
eine Kompressionsfeder 26, die hier gebildet ist durch
einen Stapel von elastischen Tellerfedern. Ein Deckel 27 ist
auf den Stapel gesetzt und trägt dazu
bei, sie zu komprimieren. Er wird von einer Muffe 28 überragt,
die unter der Spitze der Hülse 6 mit Hilfe
einer Mutternkappe 29 gehalten wird. Außerdem ist die obere Platte 25 nach
oben durch eine Zwinge 30 verlängert, die die Kompressionsfeder 26 umgibt.
An der Spitze der Zwinge 30 ist ein Deckel 31 durch
Verschrauben montiert und isoliert das Innere der Vorrichtung.
-
Eine
Endlosschraube 32 treibt die Mutter 23 an. Sie
mündet
nach außen
und umfaßt
eine Vertiefung 33 zur Drehung mit Hilfe eines Drehmomentschlüssels. Sie
umfaßt
eine Bremse 34, deren Hauptteil ein polygonaler Kopf 35 ist,
der im Befestigungskörper 3 gleiten
kann, jedoch gegen Rotation gesichert ist mittels eines Stifts 36,
der in ein Paar gegenüberliegender
Rillen 37 des Befestigungskörpers 3 eintritt.
Eine einzige der Rillen 37 ist dargestellt.
-
Wenn
die Endlosschraube 32 losgelassen wird, dringt der polygonale
Kopf 35 in eine komplementär geformte Vertiefung der Endlosschraube 32 ein
und sichert sie gegen eine Rotation. Wenn der Schlüssel in
die Vertiefung 33 eingeführt wird, wird die Bremse 34 weggedrückt, was
den polygonalen Kopf 35 aus seiner Vertiefung heraustreten
läßt, wobei
der Stift 36 in den Rillen 37 zirkuliert und die
Endlosschraube 32 befreit wird. Eine nicht dargestellte Feder
bringt schließlich
die Bremse 34 in die Blockierposition. Wenn sich die Endlosschraube 32 dreht,
läßt sie die
Mutter 23 drehen und verlagert die Muffe 24 entlang
der Hülse 6.
Die Platte 25 hebt sich mit der Kompressionsfeder 26.
Der Deckel 27 und die Hülse 6,
die an ihm abgehängt
ist, heben sich frei, bis die Kugeln 7 den Kragen 10 berühren. Die
anschließende
Bewegung der Platte 25 bewirkt eine Kompression der Feder 26,
deren Wert mit einer gut bestimmten Vorspannung korreliert sein
kann, die zwischen den Kugeln 7 und dem Kragen 10 ausgeübt wird.
Eine Kontrolleinrichtung für
eine kalibrierte Vorspannung ist hinzugefügt. Sie umfaßt einen
Beschlag 38, der beispielsweise an der Muffe 30 befestigt
und mit einem Finger 39 ausgestattet ist, der durch eine nicht
dargestellte Feder durch eine Öffnung
der Muffe 30 hindurch zur Achse der Vorrichtung zurückgedrückt wird.
Wenn sich die Platte 25 dem Deckel 27 um einen
vorbestimmten Wert genähert
hat, gelangt der an der Muffe 30 befestigte Finger 39 in
eine Stellung gegenüber
einer Öffnung 40,
die in dem Deckel 28 vorgesehen ist, und dringt dort ein,
was vom Bediener wahrgenommen wird und ihn dazu veranlaßt, die
auf die Endlosschraube 32 ausgeübte Bewegung zu stoppen. Selbstverständlich kann
man die Verwendung eines Drehmomentschlüssels beibehalten, um übermäßige Kräfte für die Vorrichtung
zu vermeiden.
-
Die
Mutter 23 wird in einer konstanten Höhe zwischen zwei Schultern 41 und 42 des
Befestigungskörpers 3 erhalten.
Die obere Platte 25 und der Deckel 26 sind mit
einem Kranz aus vertikalen Krallenzähnen 43 versehen,
die um die Hülse 6 herum
ineinandergreifen und ihre gegenseitige Rotation verhindern. Außerdem ist
der Deckel 27 mit einem Paar von gegenüberliegenden Nasen 44 versehen,
die in einen äußeren Käfig 45 eindringen,
der mit dem Befestigungskörper 3 verbunden
ist, um dessen Rotation zu verhindern.
-
Die
beschriebene Vorrichtung umfaßt
in direkter Wirkung ohne Vermittler die Kompressionsfeder 26 in
Kontakt auf der Hülse 6 somit
ohne Reibungsverlust.
-
Sie
kann an andere Formen zur Aufnahme der Nutzlast, beispielsweise
rechteckige, angepaßt werden.
In diesem Fall werden die Hülse 6 und
der Kolben 12 rechteckig, und die Kugeln 7 werden
zylindrische Rollen. Für
eine zylindrische Aufnahme 9 der Nutzlast ist es ebenfalls
möglich,
die Kugeln durch Walzen zu ersetzen.
-
Schließlich ist
sie ebenfalls anwendbar auf die Riegel 4 zur Verbindung
zwischen dem Befestigungskörper 3 und
dem Luftfahrzeug 1, was das Erfordernis der Vorspannung
betrifft, wobei die Entriegelungsfunktion manuell gesteuert sein
kann.