DE60220476T2 - Anordnung einer Ausgangswelle für das Steuersystem einer Rakete - Google Patents

Anordnung einer Ausgangswelle für das Steuersystem einer Rakete Download PDF

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DE60220476T2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42AMMUNITION; BLASTING
    • F42BEXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B10/00Means for influencing, e.g. improving, the aerodynamic properties of projectiles or missiles; Arrangements on projectiles or missiles for stabilising, steering, range-reducing, range-increasing or fall-retarding
    • F42B10/60Steering arrangements
    • F42B10/62Steering by movement of flight surfaces
    • F42B10/64Steering by movement of flight surfaces of fins

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  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Support Of The Bearing (AREA)
  • Mutual Connection Of Rods And Tubes (AREA)
  • Mounting Of Bearings Or Others (AREA)

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Leitwerkssteuerantriebe und im einzelnen eine Ausgangswelle einer Leitwerkssteuerantriebseinheit. Noch genauer definiert betrifft die vorliegende Erfindung eine entfernbare Ausgangswelle eines Raketenflügelantriebs in einer Raketen-Leitwerkssteuereinheit.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Raketenleitwerksflügel sind im allgemeinen durch Betätigungseinrichtungen positionierbar, welche innerhalb des Raketenkörpers angeordnet sind. Jeder Leitwerksflügel ist im allgemeinen mit einem entsprechenden Betätigungsantrieb über eine zylindrische Ausgangswelle gekoppelt. Der Betätigungsantrieb übt über die Ausgangswelle ein entsprechendes Drehmoment aus und steuert den Leitwerksflügel, so dass eine Lenkung der Rakete erreicht wird. Im allgemeinen ist für den Betätigungsantrieb und seine Ausgangswelle ein hoher Grad von Torsionsfestigkeit und Biegefestigkeit erforderlich. Die Betätigungsantriebe können elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigt sein, wie in der Technik bekannt ist.
  • Ein herkömmlicher Betätigungsantrieb hat ein großes äußeres Lager und ein wesentlich kleineres inneres Lager. Die Lager sind mit einem Abstand D längs der Ausgangswelle des Betätigungsantriebs beabstandet. Diese Lager gestatten eine Freidrehung der Welle und reagieren auf Belastungen, die auf die Ausgangswelle aufgrund aerodynamischer Belastungen des Leitwerksflügels wirken. Bei herkömmlichen Betätigungsantrieben ist der Abstand D der minimale Lagerabstand, der mit der maximal zulässigen Lagerbelastung jeweils verträglich ist. Diese Lagerbelastungen werden auf das Betätigungsantriebsgehäuse übertragen und erfahren eine Reaktion durch den Raketenkörper, um die gewünschte Raketenlenkung (beispielsweise Raketenstellung) zu erreichen.
  • Ein Nachteil einer solchen herkömmlichen Antriebskonstruktion besteht darin, dass die Biegesteifigkeit, welche bezüglich der Anforderungen hinsichtlich des Flatterns benötigt wird, durch den kleinen Durchmesser des inneren Lagers begrenzt ist. Wie oben bemerkt, ist der Durchmesser des inneren Lagers wesentlich kleiner als der Durchmesser des äußeren Lagers. Die begrenzte Biegesteifigkeit resultiert beispielsweise in dem Einsatz einer aerodynamischen Instabilität (Flattern) bei verminderten Luftgeschwindigkeiten.
  • Ein weiterer Nachteil einer solchen herkömmlichen Antriebskonstruktion besteht darin, dass die resultierende verminderte Biegebelastbarkeit in einer Verminderung der Manövrierbarkeit der Rakete durch Verminderung der Belastungen resultiert, welche über die Ausgangswelle auf die Lager übertragen werden können.
  • Wiederum ein anderer Nachteil herkömmlicher Betätigungsantriebskonstruktionen ist das Erfordernis hoher Herstellungstoleranzen. Solche hohen Herstellungstoleranzen beruhen zum Teil auf der einkörperlichen Konstruktion des Betätigungseinheitsgehäuses.
  • Das herkömmliche Gehäuse ist im allgemeinen ein fester Körper aus Aluminium, in welchen verschiedene Bohrungen eingebracht werden, um jede Antriebseinheit und die entsprechende Ausgangswelle aufzunehmen. Eine Gegenbohrung ist erforderlich, um eine Halteschulter vorzusehen, um das kleinere innere Lager zu halten. Bisher konnte eine Gegenbohrung dieser Art nicht automatisch durch ein computergesteuertes Bohrwerk hergestellt werden. Es war notwendig, die Bohrung von Hand vorzunehmen, was die Herstellungskosten erhöhte. Zusätzlich machte es die einkörperliche Konstruktion schwierig, die Ausgangswellen außerhalb der Werkstatt zu warten. Dies machte es erforderlich, dass die gesamte Rakete für die Wartung zum Hersteller zurückgeschickt werden musste.
  • Weiter macht es die einstückige Konstruktion des Antriebseinheitsgehäuses schwierig, die Antriebe in den zusammengebauten Einheiten in der erforderlichen Weise zu prüfen, bevor die Auslieferung an einen Kunden erfolgt. Zusätzlich macht es die einstückige Konstruktion schwierig, neue Raketenleitwerksflügel-Befestigungsansätze zu prüfen. In jeder dieser Art von Prüfungen muss die Raketenbetätigungseinheit im wesentlichen auseinander genommen werden.
  • Die US-Patentschrift 5,255,882 offenbart eine Einstellungseinrichtung für das Leitwerk eines Projektils, welche eine antreibbare Spindel oder eine Betätigungsschraubspindel enthält, welche durch ein Mutterstück geschraubt ist, welches gegen Verdrehung gesichert ist.
  • Es besteht also der Bedarf an einer Verbesserung der Konstruktion einer Antriebseinheit zur Verminderung der Kosten, welche mit dem Gebrauch, der Herstellung, der Prüfung und der Wartung der Ausgangswelle einer Raketenleitwerks-Antriebseinheit verbunden sind, wobei kostspielige Korrekturmaßnahmen als Folge hiervon vermieden werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung schafft eine Ausgangswelle für einen Raketenleitwerksantrieb in einer Raketensteuerantriebseinheit, welche die zuvor erwähnten Bedürfnisse befriedigt.
  • Demgemäß schafft die vorliegende Erfindung eine Wellenanordnung zur Kopplung eines Leitwerksflügels mit einer Rakete, wobei die Wellenanordnung folgendes enthält:
    eine Welle, welche ihrerseits folgendes aufweist:
    einen inneren Wellenteil; und
    einen äußeren Wellenteil, welcher mit dem inneren Wellenteil gekoppelt ist;
    und gekennzeichnet durch
    ein Paar von Spannmuttern, welche über Gewinde in Eingriff mit der Welle an deren jeweiligen gegenüberliegenden Enden stehen, wobei
    der innere Wellenteil einen Flügelbefestigungsansatz längs einer Achse der Welle aufweist und
    das Paar von Spannmuttern relativ zu dem Flügelbefestigungsansatz axial einstellbar ist.
  • Der äußere Wellenteil und der innere Wellenteil können lösbar gekoppelt sein, was die Entfernung eines der Wellenteile ermöglicht, während der andere Wellenteil in der Rakete verbleibt. In einer beispielsweisen Ausführungsform ist der innere Wellenteil, an welchem der Leitwerksflügel befestigt ist, entfernbar. Das Paar von Spannmuttern dient zur Einstellung der Position des Leitwerksflügels relativ zu der Außenhaut der Rakete sowie zur Erzeugung der notwendigen Lagervorspannung. Die Vorspannungsmuttern oder Spannmuttern können beispielsweise an gegenüberliegenden Gewindeenden des äußeren Wellenteils abgestützt sein.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Wellenteile über eine Befestigungseinrichtung oder eine Schraube gekoppelt. Die Wellenanordnung kann ein Paar von Lagern enthalten, wobei das näher an der Mittellinie der Rakete gelegene Lager im wesentlichen denselben Durchmesser wie das Lager weiter weg von der Mitte der Rakete hat.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung enthält die Wellenanordnung einen inneren Wellenteil, welcher mit einem äußeren Wellenteil gekoppelt ist und die Spannmuttern sind mit dem äußeren Wellenteil verschraubt.
  • Der äußere Wellenteil kann abnehmbar mit dem inneren Wellenteil gekoppelt sein und ein Paar von Lager kann mit dem äußeren Wellenteil gekoppelt sein, um eine Drehung des äußeren Wellenteils gegenüber der Rakete zu ermöglichen.
  • Die folgende Beschreibung und die anliegenden Zeichnungen stellen im einzelnen bestimmte beispielsweisen Ausführungsformen der Erfindung vor. Diese Ausführungsformen zeigen jedoch nur einige wenige verschiedene Möglichkeiten auf, durch welche die Grundsätze der Erfindung verwirklicht werden können. Andere Zwecke, Vorteile und neue Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen deutlich.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • In den anliegenden Zeichnungen stellen dar:
  • 1 eine perspektivische Ansicht einer Leitwerkssteuerbetätigungseinheit einer Rakete mit vier Raketen-Leitwerksflügeln, welche die Rakete unter Verwendung von Wellenanordnungen gemäß der vorliegenden Erfindung manövrieren;
  • 2 eine perspektivische Explosionsansicht einer Wellenanordnung von 1; und
  • 3 und 4 perspektivische Schnittansichten der Wellenanordnung von 1 in ihrer Anbringung innerhalb eines Gehäuses einer Rakete.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Es sei zunächst auf 1 Bezug genommen. Hier ist eine Raketen-Leitwerksbetätigungseinheit 6 gezeigt, welche Teil eines Raketenkörpers 8 ist oder an einem Teil eines Raketenkörpers befestigt ist. Die Raketen-Leitwerksbetätigungseinheit 6 kann an einem Ende oder einem Zwischenteil der Rakete 8 angeordnet sein. Die Betätigungseinheit oder Antriebseinheit 6 hält und dreht eine Anzahl von Leitwerksflügeln F1 bis F3 der Rakete. Während in 1 nur drei Leitwerksflügel F1 bis F3 sichtbar sind, erkennt man, dass die Leitwerksflügel im allgemeinen gleichmäßig um den Umfang des Raketenkörpers 8 verteilt sind und dass daher die Raketen-Leitwerksbetätigungseinheit 6 einen vierten Leitwerksflügel F4 enthält, welcher für den Betrachter verborgen ist. Für jeden der Leitwerksflügel F1 bis F4 enthält die Leitwerksantriebseinheit 6 eine Wellenanordnung, beispielsweise die Wellenanordnung 10, mit welcher der betreffende Leitwerksflügel gekoppelt ist (oder einstückig damit verbunden ist) und welcher teilweise in eine Raketen-Leitwerksbetätigungseinheit 12 eingesetzt ist und sich von ihr nach auswärts erstreckt. Die Wellenanordnung 10 ist in dem Körper 12 in geeigneter Weise angeordnet, um eine Drehung um eine Achse 14 der Wellenanordnung zuzulassen. Wie dargestellt erstreckt sich die Achse 14 im wesentlichen normal zu der Außenhaut des Körpers 12. Die Wellenanordnung 10 kann einen Flügelbefestigungsansatz 18 zur Aufnahme und zur Befestigung eines der Leitwerksflügel F1 bis F4 aufweisen. Alternativ kann einer der Leitwerksflügel, wie oben erwähnt, einstückig mit der Wellenanordnung ausgebildet sein.
  • Wie nachfolgend mehr im einzelnen erläutert hat die Wellenanordnung 10 mehrfache Wellenteile, welche den Zusammenbau und das Auseinandernehmen der Leitwerksbetätigungseinheit 6 erleichtern und insbesondere ein leichtes Entfernen und Ersetzen sämtlicher Teile der Wellenanordnung oder einen teilweisen Ersatz der Wellenanordnung in der Leitwerksbetätigungseinheit erleichtern. Weiterhin sind die mehrfachen Wellenteile der Wellenanordnung 10 durch einen Stift miteinander gekoppelt, der in vorteilhafter Weise ein geringes Ausgangsspiel der Anordnung ermöglicht. Zusätzlich enthält die Wellenanordnung 10 Einstellmittel (ein Paar von Lagerspannmuttern) zur Einstellung der Position des Flügelbefestigungsansatzes 18 und des Flügels relativ zu der Außenhaut 16 des Körpers 12. Die Spannmuttern können eine „Rücken an Rücken"-Vorspannung auf die Lager ausüben, was bezüglich der Erhöhung der Biegesteifigkeit der Ausgangswelle vorteilhaft ist.
  • Jede der Wellenanordnungen dreht sich entsprechend der Steuerung durch einen Lenksteuerrechner, um hierdurch den zugehörigen Leitwerksflügel zu verdrehen, was der Rakete ein Manövrieren ermöglicht. In der beispielsweisen Ausführungsform sind vier Raketen-Leitwerksflügel im wesentlichen symmetrisch um den Umfang der Rakete 8 verteilt. Der Lenksteuerrechner kann dazu verwendet werden, einen Drehmomentbefehl für die Drehung jedes Leitwerksflügels jeweils gesondert entsprechend einem bekannten Verfolgungsalgorithmus zu erzeugen. Alternativ oder zusätzlich kann der Lenksteuerrechner dazu verwendet werden, einen Verdrehungsbefehl für die gemeinsame Drehung eines Paares einander gegenüberliegender Leitwerksflügel zu erzeugen.
  • Es sei nun auf die 2 bis 4 Bezug genommen, in welchen Einzelheiten der Wellenanordnung 10 gezeigt sind. Die Wellenanordnung 10 enthält eine Welle 19, welche aus einem äußeren Wellenteil 20 (auch als äußere Welle bezeichnet) und einen inneren Wellenteil 22 (auch als innere Welle bezeichnet) besteht. Wie weiter unten genauer beschrieben findet der innere Wellenteil 22 Aufnahme in der äußeren Welle und ist lösbar mit ihr verbunden.
  • In der folgenden Beschreibung werden die Ausdrücke „außen" und „innen" im allgemeinen unter Bezugnahme auf den relativen Abstand von der Achse 14 der Wellenanordnung 10 verwendet. Im Gegensatz hierzu werden die Ausdrücke „entfernt" und „nahe" im allgemeinen unter Bezugnahme auf den relativen Abstand von der Achse des Raketenkörpers 8 verwendet.
  • Der Flügelbefestigungsansatz 18 ist an der inneren Welle 22 zur Aufnahme und zur Befestigung eines Leitwerksflügels längs der Achse 14 feststehend angefügt. Man erkennt, dass der Flügelbefestigungsansatz 18 entweder ein einstückiger Teil der inneren Welle 22 sein kann oder ein gesondertes Teil sein kann, welches an der inneren Welle angefügt oder in anderer Weise mit ihr gekuppelt ist. Alternativ können, wie oben erwähnt ein Leitwerksflügel und die innere Welle einstückig ausgebildet sein.
  • Die innere Welle 22 besitzt einen zylindrischen Teil 24, welcher ein offenes, nicht zugängliches axiales Ende 26 besitzt. Das offene Ende 26 befindet sich innerhalb des Körpers 12 auf der Innenseite der Außenhaut 16, wenn die innere Welle 22 demontierbar mit der äußeren Welle 20 verbunden ist und die Wellenanordnung 10 in dem Raketenkörper installiert ist. Das offene Ende 26 kann eine kreisförmige Öffnung um die Achse 14 der Wellenanordnung 10 aufweisen. Der zylindrische Teil 24 hat eine äußere zylindrische Oberfläche, welche im wesentlichen koaxial zu einer inneren zylindrischen Oberfläche 28 der äußeren Welle 20 ist und darin verschiebbar oder gleitbar ist. Der zylindrische Teil 24 der inneren Welle 22 und die innere zylindrische Oberfläche 28 der äußeren Welle 20 sind längs der Achse 14 miteinander ausgerichtet, wenn die innere Welle abnehmbar mit der äußeren Welle verbunden ist.
  • Der zylindrische Teil 24 der inneren Welle 22 hat ein Paar diametral einander gegenüberliegender Öffnungen 30 und 32 (auch als Bohrungen bezeichnet). Die Öffnung 30 hat ein Innengewinde. Wie unten beschrieben werden die Öffnungen 30 und 32 dazu verwendet, die äußere Welle 20 demontierbar mit der inneren Welle 22 zu verbinden.
  • Eine entfernte oder äußere Spannmutter 34 hat eine zentrale, im wesentlichen kreisförmige Öffnung 36, welche etwas größer im Durchmesser als der zylindrische Teil 24 der inneren Welle 22 ist. Der zylindrische Teil 24 erstreckt sich zentrisch durch die entfernte oder äußere Spannmutter 34 ohne hiermit in Berührung zu sein, wenn die innere Welle 22 über die äußere oder entfernte Spannmutter 34 in die äußere Welle 20 eingesetzt ist. Die äußere Spannmutter 34 hat eine mit Innengewinde versehene Oberfläche 38, welche mit einem mit Außengewinde versehenen Ende 40 der äußeren Welle 20 in Eingriff steht. Der Eingriff zwischen der äußeren Spannmutter 34 und dem mit Gewinde versehenen Ende 40 dient zur Einstellung der Position des Flügelbefestigungsansatzes 18 und genauer gesagt, des Leitwerksflügels relativ zu der Außenhaut 16. Dieser Einstellungsvorgang wird unten mehr ins Einzelne gehend beschrieben.
  • Die Wellenanordnung 10 hat ein äußeres oder entferntes Lager 44, welches einen inneren Laufring 46, einen äußeren Laufring 48 und eine Anzahl von Lagerkugeln 50 zwischen den Laufringen enthält, um eine Verdrehung der Laufringe relativ zueinander zu ermöglichen. Der innere Laufring 46 ist einer zylindrischen äußeren Lager-Absatzoberfläche 52 der äußeren Welle 20 zugeordnet und dreht sich mit ihr. Der äußere Laufring 48 ist einer zylindrischen Oberfläche 54 eines äußeren Gehäuseteiles 56 zugeordnet und zu dieser Fläche stillstehend, wobei die Wellenanordnung 10 in den äußeren Gehäuseteil 56 eingesetzt ist. Das äußere oder entfernte Lager 44 befindet sich also radial zwischen der zylindrischen Oberfläche 52 und der zylindrischen Oberfläche 54 und gestattet eine Drehung unter niedriger Reibung der äußeren Welle 20 relativ zu dem äußeren oder entfernten Gehäuseteil 56.
  • Die äußere Welle 20 bestimmt eine im wesentlichen runde Hülse 58, welche koaxial zu der Achse 14 ist, wobei in die Hülse die innere Welle 22 eingesetzt ist. Die innere Welle 22 erstreckt sich zentrisch in die Hülse 58 hinein und wird von ihr umgeben, so dass sowohl die innere Welle 22 also auch die äußere Welle 20 koaxial längs der Achse 14 gehalten sind.
  • Die Hülse 58 enthält eine zylindrische Innenfläche 28, welche offene Enden 60 und 62 an den jeweils einander gegenüberliegenden Enden der äußeren Welle 20 hat. Das offene Ende 60 befindet sich in einer Richtung nach außen, entfernt von der Achse des Körpers 12. Das offene Ende 60 ist, wenn die innere Welle 22 abgenommen und aus der äußeren Welle 20 entfernt ist, in zugänglichem Zustand und es ist das offene Ende 60, in welches die innere Welle für den Zusammenbau der Wellenanordnung 10 eingeführt wird. Das offene Ende 62 liegt relativ zu dem offenen Ende 60 weiter innen.
  • Die äußere Welle 20 hat ein mit Außengewinde versehenes Ende 66, um das offene Ende 60 herum, wobei das mit Außengewinde versehene Ende 66 an eine zylindrische Oberfläche 68 angrenzt. Die zylindrische Oberfläche 68 ist im Durchmesser größer als das offene Ende 62 und erstreckt sich von hier auf das offene Ende 60 über einen wesentlichen Teil des Abstandes zwischen diesen Teilen. Zwischen den zylindrischen Oberflächen 52 und 68 hat die äußere Welle 20 ein einstückig angeformtes Zahnradsegment 70. Wenn die Wellenanordnung 10 installiert ist, ist das Zahnradsegment 70 wirkungsmäßig mit anderen Getriebemitteln und Komponenten gekuppelt, um die Wellenanordnung zu verdrehen. In einer beispielsweisen Ausführungsform hat das Zahnradsegment 70 eine winkelmäßige Ausdehnung von etwa 80° Grad.
  • Das Zahnradsegment 70 hat eine Aufnahmeöffnung oder Bohrung 72 und eine Durchgangsöffnung oder Bohrung 74, welche diametral der Aufnahmeöffnung 72 gegenüberliegt. Die Durchgangsöffnung 74 ist an der Außenseite der äußeren Welle 20 gegengebohrt. Die Öffnungen 72 und 74 in Verbindung mit den Öffnungen 30 und 32 der inneren Welle 22 werden zur lösbaren Kupplung der inneren Welle mit der äußeren Welle 20 verwendet. Ein Befestigungselement, beispielsweise eine Schraube oder ein Spannelement 76, wird gleitend durch die Öffnungen 30, 32 72 und 74 geführt. Die Schraube 76 hat einen mit Außengewinde versehenen Teil 78, welcher in die Gewindegänge der mit Innengewinde versehenen Öffnung 30 eingreift. Die Schraube 76 hat einen Schraubenkopf 80, welcher sich außerhalb der Öffnung 74 befindet. Der Schraubenkopf 80 ist durchmessermäßig größer als der Rest der Schraube 76 und kann so gestaltet sein, dass er in Eingriff mit einem entsprechenden Antriebswerkzeug für das Verdrehen der Schraube in Eingriff gebracht wird. Die Schraube 76 kann unter Verwendung eines Sicherheitsgerätes, beispielsweise eines Sperrringes 82 befestigt werden, welcher in einer geeigneten Ringnut der Schraube Aufnahme findet, die sich nahe der Öffnung 32 der inneren Welle 22 befindet. Dieser Sperrring 82 dient zum Halten der Schraube 76, so dass die äußere Welle 20 und die innere Welle 22 zusammengekuppelt bleiben.
  • Man erkennt, dass eine Vielfalt anderer geeigneter Maßnahmen für das lösbare Kuppeln der Wellen 20 und 22 alternativ ergriffen werden kann.
  • Ein inneres Lager 84 dient zur reibungsarmen Drehverbindung der äußeren Welle 20 relativ zu dem inneren Gehäuseteil 85. Das innere Lager 84 enthält einen inneren Laufring 86 und einen äußeren Laufring 88 sowie eine Anzahl von Lagerkugeln 90 zur Abstützung der Laufringe für eine Drehung relativ zueinander. Der innere Laufring 86 ist dem zylindrischen äußeren Lagerabsatz 68 zugeordnet und dreht sich mit ihm. Das innere Lager 84 ist radial zwischen der zylindrischen Oberfläche 68 und einer zylindrischen Innenfläche 92 des inneren Gehäuseteiles 85 angeordnet. Eine Innenfläche 93 des inneren Laufringes 86 und die äußere Oberfläche 68 der äußeren Welle 20 sind aneinander angepasst und liegen aneinander an.
  • In entsprechender Weise sind eine äußere Oberfläche 95 des äußeren Laufringes 88 und die innere Oberfläche des inneren Gehäuseteiles 84 aneinander angepasst und liegen aneinander an.
  • Das innere Lager 84 hat einen Durchmesser entsprechend dem äußeren Lager 44, doch erkennt man, dass auch andere Konfigurationen gewählt werden können.
  • Eine innere Spannmutter 96 besitzt eine mittige Öffnung 98, welche wiederum eine mit Innengewinde versehene Innenfläche 100 aufweist. Die mit Gewinde versehene Oberfläche 100 greift in das mit Außengewinde versehene Ende 66 der äußeren Welle 20 ein. Die innere Spannmutter 96 stützt sich gegen den inneren Laufring 86 des inneren Lagers 84 ab. In entsprechender Weise stützt sich die äußere Spannmutter 34 gegen den inneren Laufring 46 des äußeren Lager 44 ab. Somit bestimmt die Position der Spannmuttern 34 und 96 relativ zu (längs) der äußeren Welle 20 die Position der Wellenanordnung 10 relativ zu der Außenhaut 16. Durch Einstellen der Position der Spannmuttern 34 und 96 längs der äußeren Welle 20 kann die Position des Flügelbefestigungsansatzes 18 und somit des entsprechenden Leitwerksflügels relativ zu der Außenhaut 16 eingestellt werden. Man erkennt, dass die Einstellung der Position der Spannmuttern 34 und 96 längs der Außenwelle 20 durch Verdrehen der Mutter und/oder durch Rotation der Außenwelle bewirkt werden kann. Somit kann die gewünschte Einstellung der Leitwerksflügelposition relativ zu der Außenhaut 16 leicht vorgenommen werden. Eine solche Einstellung ist beispielsweise wünschenswert, um das Betriebsverhalten zu variieren oder um unvermeidliche Abweichungen der Herstellungstoleranzen zum kompensieren. Man erkennt, dass die leichte Einstellbarkeit der Leitwerksflügelposition die Flexibilität bei der Verwendung der Rakete erhöht und erweiterte Herstellungstoleranzen zulässt, so dass Mittel zur Erleichterung der Fabrikation und zur Verminderung der Herstellungskosten geschaffen werden.
  • An diesem Punkt sei unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 der Zusammenbau und der Betrieb der Wellanordnung 10 kurz nochmals betrachtet. Vor dem Einsetzen der inneren Welle 22 werden die Lager 44 und 84 relativ zu der äußeren Welle 20 unter Verwendung der Spannmuttern 34 und 96 befestigt. Hierbei wird die äußere Spannmutter 34 in der richtigen Richtung gedreht, um die mit Innengewinde versehe Oberfläche 38 mit dem mit Außengewinde versehenen Ende 40 in Eingriff zu bringen, bis ein richtiges Einspannen des inneren Laufrings 46 erfolgt. Als nächstes wird die innere Spannmutter 96 in der richtigen Richtung gedreht, um ihre mit Innengewinde versehene Oberfläche 100 mit dem mit Außengewinde versehene Ende 66 in Eingriff zu bringen, bis ein richtiges Einspannen des inneren Laufringes 86 erreicht ist. Die innere Spannmutter 96 wird mit einem geeigneten Drehmoment festgezogen, um eine gewünschte Lagervorspannung „Rücken an Rücken" zu erzeugen.
  • Dann wird, wobei einer der Leitwerksflügel F1 von dem Körper 12 der Raketenleitwerksbetätigungseinheit 6 abgenommen ist, die entsprechende innere Welle 22, welche an dem Leitwerksflügel befestigt ist, mit der entsprechenden Achse 14 ausgerichtet und um diese herum so positioniert, dass die Achse der Bohrungen 72 und 74 der äußeren Welle auf die Bohrungen 30 und 32 der inneren Welle 22 ausgerichtet sind, wenn die innere Welle 22 in der Hülse 58 Aufnahme gefunden hat. Die innere Welle 22 wird dann in die Hülse 58 eingesetzt, bis die Bohrungen 30 und 32 in Ausrichtungsstellung mit den Bohrungen 70 und 72 gelangen. Die Schraube 76 wird dann auf die entsprechenden Achsen der Öffnungen 72 und 74 der äußeren Welle 22 und der Öffnungen 30 und 32 der inneren Welle 22 ausgerichtet. Die Schraube 76 wird nun durch die Öffnungen oder Bohrungen eingesetzt, bis der mit Gewinde versehene Teil 78 die Gewindegänge der Gewindebohrung 30 erreicht. Die Schraube 76 wird dann in der richtigen Richtung gedreht, um den mit Gewinde versehenen Abschnitt 78 in Eingriff mit der Gewindebohrung 30 zu bringen und den Schraubenkopf 80 in Anlage an die Oberfläche 64 zu ziehen. Es ist verständlich, dass die Bohrungen 72, 74, 30 und 32 nur mit dem Schraubenteil 78 in Eingriff kommen können, wenn die äußere Welle 20 und die innere Welle 22 so positioniert sind, dass die Bohrungen aufeinander ausgerichtet sind. Eine weitere Drehung der Schraube 76 bewirkt eine sichere Befestigung der äußeren Welle 20 und der inneren Welle 22, so dass der Flügelbefestigungsansatz 18 und der Leitwerksflügel F1 daran fest längs der Achse 14 und in Winkelstellung um die Achse 14 mit Bezug auf die äußere Welle 20 positioniert sind.
  • Es versteht sich, dass die äußere Spannmutter 34 und die innere Spannmutter 96 selektiv mit der äußeren Welle 20 in Eingriff zu bringen sind und verdrehbar sind, um den Leitwerksflügel F1 nach außen und nach innen relativ zu der Außenhaut 16 des Körpers 12 zu bewegen.
  • Wenn gewünscht wird, einen der Leitwerksflügel F1 bis F4 abzunehmen, dann wird die entsprechende Schraube 76 in der entgegengesetzten Richtung gegenüber der Richtung bei der Anbringung des Leitwerksflügels gedreht und wird aus den Bohrungen 30, 32, 72 und 74 entfernt. Der Flügelbefestigungsansatz 18 und die innere Welle 22 werden so gegenüber der äußeren Welle 20 freigegeben, so dass die innere Welle 22 aus der Hülse 58 herausgezogen werden kann. Wenn die innere Welle 22 aus der Hülse 58 entfernt ist, dann können die Lager 44 und 84 in einfacher Weise von der Hülse 26 entfernt werden, indem die Spannmuttern 34 und 96 in entgegengesetzter Richtung gegenüber der Richtung bei der Anbringung der Spannmuttern an der äußeren Welle 20 gedreht werden.
  • Die Erfindung wurde zwar hier unter Bezugnahme auf eine bestimmte Ausführungsform oder bestimmte Ausführungsformen beschrieben, doch ist offenbar, dass äquivalente Änderungen und Modifikationen den Fachleuten auf diesem Gebiet nach Lektüre und Verständnis der Beschreibung und der zugehörigen Zeichnungen gegeben sind.

Claims (10)

  1. Wellenanordnung (10) zur Kopplung eines Leitwerkflügels mit einer Rakete, wobei die Wellenanordnung folgendes enthält: eine Welle (19), welche ihrerseits folgendes aufweist: einen inneren Wellenteil (22); und einen äußeren Wellenteil (20), welcher mit dem inneren Wellenteil (22) gekoppelt ist; gekennzeichnet durch ein Paar von Spannmuttern (34 und 96), welche über Gewinde in Eingriff mit der Welle an deren jeweiligen gegenüberliegenden Enden stehen, wobei der innere Wellenteil (22) einen Flügelbefestigungsansatz (18) längs einer Achse (14) der Welle aufweist und das Paar von Spannmuttern (34, 96) relativ zu dem Flügelbefestigungsansatz axial einstellbar ist.
  2. Wellenanordnung nach Anspruch 1, welche weiter ein inneres Lager (84) und ein äußeres Lager (44) aufweist, wobei jedes der Lager mit der Welle gekoppelt ist.
  3. Wellenanordnung nach Anspruch 2, wobei der Durchmesser des inneren Lagers gleich dem Durchmesser des äußeren Lagers ist.
  4. Wellenanordnung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, bei welcher die Spannmuttern Druck gegen die inneren Laufringe (46, 86) der jeweiligen Lager (44, 84) ausüben.
  5. Wellenanordnung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, welche weiter ein Zahnradsegment (70) enthält, das wirkungsmäßig mit der Welle gekoppelt ist, wobei das Zahnradsegment funktionsmäßig so ausgebildet ist, dass es mit einem Steuersystem der Rakete gekoppelt ist, um eine Drehung der Welle und des Leitwerkflügels relativ zu der Rakete zu bewirken.
  6. Wellenanordnung nach Anspruch 5, bei welcher das Zahnradsegment einstückig an einen Teil der Welle angeformt ist.
  7. Wellenanordnung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher die Spannmuttern über Gewinde in Eingriff mit dem äußeren Wellenteil stehen.
  8. Wellenanordnung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher der innere Wellenteil ein Paar einander diametral gegenüberliegender Öffnungen (30 und 32) aufweist, die durch ihn hindurch reichen und dass der äußere Wellenteil eine Durchgangsbohrung (74) und eine Aufnahmebohrung (72) aufweist, welche der Durchgangsbohrung diametral gegenüberliegt, und dass weiter ein Befestigungsmittel (76) vorgesehen ist, welches durch die einander diametral gegenüberliegenden Öffnungen und die Durchgangsbohrungen geschoben ist und in die Aufnahmebohrung eingesetzt ist, um hierdurch die Wellenteile demontierbar miteinander zu koppeln, wobei eine der einander diametral gegenüberliegenden Öff nungen mit Innengewinde (30) versehen ist und das Befestigungsmittel einen Gewindeteil aufweist, welcher in das Innengewinde der entsprechenden der diametral gegenüberliegenden Bohrungen eingreift.
  9. Wellenanordnung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, bei welcher das Zahnradsegment eine winkelmäßige Ausdehnung von annähernd 80° hat.
  10. Raketen-Leitwerkbetätigungseinheit (6), welche einen Raketen-Leitwerkbetätigungseinheitskörper (12) und eine Wellenanordnung gemäß irgendeinem der vorausgehenden Ansprüche aufweist, wobei die Wellenanordnung in dem Körper angeordnet ist; und wobei das Einstellen der Position der Spannmuttern längs der Welle die Position des Leitwerkflügel-Befestigungsansatzes relativ zu der Außenhaut (16) des Körpers bestimmt.
DE60220476T 2001-05-11 2002-05-09 Anordnung einer Ausgangswelle für das Steuersystem einer Rakete Expired - Lifetime DE60220476T2 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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