DE68916147T2

DE68916147T2 - Vorrichtung für die Korrektur einer Flugbahn.

Info

Publication number: DE68916147T2
Application number: DE68916147T
Authority: DE
Inventors: Lee Miller
Original assignee: British Aerospace PLC
Current assignee: MBDA UK Ltd
Priority date: 1988-09-22
Filing date: 1989-09-11
Publication date: 1994-10-20
Anticipated expiration: 2009-09-12
Also published as: DK462589D0; DK173225B1; US4982913A; EP0361724A2; NO893758L; ES2055082T3; NO171331C; EP0361724A3; GB8822282D0; ATE107410T1; EP0361724B1; DE68916147D1; NO171331B; DK462589A; NO893758D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Kurskorrektur insbesondere, aber nicht ausschließlich, zur Benutzung bei einem drallstabilisierten ferngelenkten Geschoß.
Ein drallstabilisiertes Geschoß wird üblicherweise längs einer Sichtlinie auf ein Ziel gestartet. Unter Benutzung beispielsweise eines Apparates, der eine Nachführung auf dem Strahl bewirkt, kann das Geschoß seine Lage innerhalb eines Sichtfeldes bestimmen, und falls erforderlich können Maßnahmen getroffen werden, um seinen Kurs zu korrigieren, damit das Geschoß im Ziel auftrifft.
Es besteht ein Problem im Hinblick auf die Kurskorrektur bei relativ kleinen Geschossen. Um den Kurs zu korrigieren, muß ein genügend großes Moment erzeugt werden, um die erforderliche Abweichung zu erzielen. Das Moment kann allgemein durch eine Massenströmung von Gas durch eine Öffnung oder durch einen Strahl erzeugt werden. Die Massenströmungsrate ist direkt proportional zu dem Druck des Gases und zur Fläche der Öffnung oder des Strahls. Bei einem kleinen Geschoß bestehen Begrenzungen hinsichtlich der Vergrößerung der Fläche der Öffnung. Deshalb muß zur Erhöhung der Massenströmungsrate der Druck erhöht werden. Es ist oft sehr schwierig, diese erforderlichen hohen Drücke herzustellen und zu steuern und die Öffnung in dem Moment freizulegen, wenn der Druck den gewünschten Wert erreicht hat und die Öffnung in die erforderliche Richtung weist. Es ist außerdem schwierig, die Öffnung unter dem Druck, der erzeugt werden kann, geschlossen zu halten.
Eine Möglichkeit der Kurskorrektur kann durch Zünden von Bonkerstrahlen bewirkt werden, die allgemein in Umfangsrichtung im Abstand um den Körper des Geschosses herum angeordnet sind. Im Hinblick auf diese Kurskorrektur besteht jedoch ein Problem infolge der Tatsache, daß bei hohen Drehgeschwindigkeiten die Bonkerstrahlen über bis zu einer vollständigen Umdrehung des Geschosses ausgestoßen werden können. Dadurch kann natürlich keine Kurskorrektur bewirkt werden.
Die US-A-3316719 beschreibt eine Reaktionsvorrichtung für Raumfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Vorrichtung weist einen sich verjüngenden entfernbaren Stopfen auf, der aus einer Brennkammer ausgestoßen wird, nachdem sich darin ein bestimmter Druck aufgebaut hat. Die US-A-3028807 beschreibt eine ähnliche Vorrichtung, um einen seitlichen Schub auf ein Luftfahrzeug auszuüben.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Kurskorrekturgerät zu schaffen, das einen hohen Schub über einen nur kleinen Winkelbereich der Umdrehung erzeugen kann.
Die Erfindung geht aus von einem Kurskorrekturgerät, welches folgende Teile umfaßt:
- eine Brennkammer, die eine Treibladung enthält, die Gas freigibt, wenn das Kurskorrekturgerät in Betrieb befindlich ist;
- einen Ventilkörper mit nicht gleichförmigem Querschnitt mit verjüngten Seiten, wobei der Ventikörper innerhalb der Brennkammer angeordnet ist;
- eine zerbrechbare Sicherungseinrichtung, die den Ventilkörper geschlossen hält, bis ein vorbestimmter Gasdruck in der Kammer erreicht ist.
Dieses Kurskorrekturgerät ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper innerhalb der Kammer so angeordnet ist, daß seine verjüngten Seiten über die volle Höhe der Brennkammer verlaufen, wobei diese Höhe gemessen wird parallel zur Schubrichtung, so daß nur die verjüngten Seiten des Ventilkörpers den freigegebenen Gasen im Betrieb ausgesetzt sind, bis infolge der Tatsache, daß die Gasdruckkraftkomponente auf die verjüngten Seiten einwirkt, die Sicherheitseinrichtung bricht und der Ventilkörper aus der Brennkammer ausgeblasen wird.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm einer Ausführungsform eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Motors mit hohem zeitlich begrenztem Schub (THT-Motor),
Fig. 2 ein Diagramm einer zweiten Ausführungsform eines ähnlichen THT-Motors, und
Fig. 3 eine Querschnittsansicht des Motors gemäß Fig. 1.
Der THT-Motor, der allgemein mit dem Bezugszeichen 1 versehen ist, weist ein Gehäuse 2 auf, das zwei Treibladungskammern 3 und ein verjüngtes Ventil 4 besitzt. Das Ventil 4 ist massiv ausgebildet, mit Ausnahme von mehreren querverlaufenden Kanälen 5, die den Druckausgleich in den beiden Kammern 3 unterstützen, und der Ventilkörper 4 wird beispielsweise durch einen Scherstift 6 an Ort und Stelle gehalten. Der Scherstift 6 ist so ausgebildet, daß er bei einem genau definierten Druck bricht.
Damit der Motor 1 arbeitet, wird die Treibladung innerhalb der Treibladungskammer 3 durch irgendein geeignetes Verfahren gezündet. Wenn die Treibladung innerhalb der Kammer 3 brennt, dann steigt der Druck innerhalb der Kammer an. Die auf das Ventil ausgeübte Kraft ist in Fig. 3 dargestellt. Infolge der Tatsache, daß der Druck senkrecht auf eine Oberfläche einwirkt, gibt es eine große horizontale Komponente 8, die auf das Ventil in jeder Richtung von links nach rechts und von rechts nach links aus den jeweiligen Kammern einwirkt, und es gibt noch eine kleinere Vertikalkomponente 9. Die Wirkung der Horizontalkomponente wird unabhängig vom Druck im wesentlichen ausgelöscht, aber wenn der Druck ansteigt, dann steigt auch die Kraft an, die durch die vertikale Komponente erzeugt wird. Es ist die Vertikalkomponente, die bei einem vorbestimmten Druckwert bewirkt, daß der Scherstift 6 bricht, indem auf die schräg verlaufenden Ränder 10 des Ventils 4 eingewirkt wird.
Zu diesem Zeitpunkt ist der Druck in der Kammer ganz beträchtlich, und der Ventilkörper 4 wird zusammen mit dem Gas, das sich beim Brennen der Treibladung ausgebildet hat, nach außen gedrückt. Die Geschwindigkeit, mit der der Ventilkörper herausgeschleudert wird, kann erhöht werden, indem gewährleistet wird, daß die Basis des verjüngten Ventilkörpers flach ist. Hierdurch wird die Möglichkeit geschaffen, daß das Hochdruckgas eine größere vertikale Kraftkomponente ausübt. Dies bewirkt einen hohen Übergangsschub, der benutzt wird, um den Kurs des Geschosses zu korrigieren.
Es ist klar, daß mehrere der oben beschriebenen Motore in einem Geschoß untergebracht werden können, wobei die äußere Oberfläche 11 des Gehäuses und der verjüngte Ventilkörper mit den Wänden des Geschosses fluchten.
Statt dessen kann eine ringsumlaufende Einheit (nicht dargestellt) im Geschoß eingebaut sein, die mehrere Segmente aufweist. Jedes Segment ist von den anderen Segmenten getrennt und besitzt eigene Ventile.
Ein zweites Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 umfaßt eine zylindrische Kammer 12 und ein nagelartig gestaltetes Ventil 13. Das Ventil 13 wird in seiner Lage beispielsweise durch einen nicht dargestellten Scherstift gehalten. Die Kammer ist mit einer Treibladung gefüllt, die bei Zündung einen Gasdruck erzeugt. Wenn der Gasdruck ansteigt, dann steigt auch die vertikale Komponente der vom Druck erzeugten Kraft an, bis diese Kraft ausreicht, um den Scherstift zu brechen. An dieser Stelle werden sowohl der Scherstift als auch das Gas, das bei Verbrennung der Treibladung erzeugt wird, aus der Kammer ausgeschleudert, wodurch die erforderliche Kurskorrektur erfolgt.
Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel können mehrere Vorrichtungen gemäß Fig. 2 in Umfangsrichtung um das Projektil herum angeordnet werden, wobei die äußere Oberfläche 14 mit den Wänden des Geschosses fluchtet.
Bei jedem Ausführungsbeispiel ist es möglich, den Scherstift durch eine Schwächungsverbindung zu ersetzen. Beispielsweise kann eine thermische Einrichtung benutzt werden, die bei einer bestimmten Temperatur bricht und dadurch das Ventil freigibt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine druckabhängige Vorrichtung zu benutzen, die bei einem vorbestimmten Druck bricht. Statt dessen kann ein Stift mit einer einfachen Explosivladung benutzt werden, solange wie die Explosion gesteuert wird und die Kammer nicht beschädigt.
Es ist klar, daß die Verbindungen dem Gas ausgesetzt werden müssen, wenn die Treibladung brennt, damit die Hitze oder der Druck auf die "Schwächungsverbindungen" einwirken kann. Dies kann dadurch erreicht werden, daß zusätzlich ein Spalt zwischen dem Gehäuse und dem Ventil im Bereich des Scherstiftes vorgesehen wird.
Es ist klar, daß auch anders gestaltete Motoren so ausgebildet werden können, daß sie in jeden verfügbaren Raum einpassen, und daß das Gerät irgendeine geeignete Abmessung aufweisen kann.

Claims

1. Kurskorrekturgerät mit den folgenden Teilen:

- eine Brennkammer (3), die eine Treibladung enthält, welche Gas freigibt, wenn das Kurskorrekturgerät in Benutzung befindlich ist;

- ein Ventilkörper (4) mit ungleichförmigem Querschnitt und sich verjüngenden Seiten, wobei der Ventilkörper innerhalb der Brennkammer (3) angeordnet ist, und

- eine zerbrechbare Sicherheitseinrichtung (6), welche den Ventilkörper (4) geschlossen hält, bis in der Kammer ein vorbestimmter Gasdruck erreicht wird,

dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (4) innerhalb der Kammer (3) derart angeordnet ist, daß seine verjüngten Seiten über die volle Höhe der Brennkammer verlaufen, wobei die Höhe parallel zu einer Schubrichtung gemessen ist, so daß nur die verjüngten Seiten des Ventilkörpers den freigegebenen Gasen im Betrieb ausgesetzt werden, bis die Sicherungseinrichtung (6) bricht, weil die vom Gasdruck erzeugte Kraftkomponente (9) auf die verjüngten Seiten einwirkt, und es wird der Ventilkörper (4) aus der Brennkammer ausgeblasen.

2. Kurskorrekturgerät nach Anspruch 1, bei welchem der Ventilkörper (4) einen Kanal (5) aufweist, um die Gasdrücke auf den beiden verjüngten Seiten auszugleichen.

3. Kurskorrekturgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Ventilkörper (4) eine flache Basisfläche aufweist.

4. Kurskorrekturgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die aufbrechbare Sicherungseinrichtung (6) ein Scherstift ist.