DE694533C

DE694533C - Device for controlling rockets, in particular rocket projectiles

Info

Publication number: DE694533C
Application number: DE1930694533D
Authority: DE
Inventors: Max Greller
Original assignee: Siemens APP und Maschinen GmbH
Current assignee: Siemens APP und Maschinen GmbH
Priority date: 1930-03-04
Filing date: 1930-03-04
Publication date: 1940-08-03

Description

Einrichtung zur Steuerung von Raketen, insbesondere Raketengeschossen Die Erfindung betrifft die Steuerung von Raketen und ähnlichen sich selbsttätig im Raume, Luft oder Wasser, bewegenden Körpern mittels, an der Rakete angeordnete: Steuerflächen, wobei. die Steuerung vorzugsweise aus der Ferne betätigt werden soll, je- doch auch durch eine in der Rakete @eingebaute selbsttätige. Steuerung erfolgen- kann. In jedem Falle ist es erforderlich, .daß die Steuerung richtungsbestimmt, also mit Bezug auf ein Erdkoordinatensystem- vorgenommen. werden kann. Dies kann in bekannter Weise dadurch erzielt werden, daß der gesamte Raketenkörper mittels einer in ihm eingebrauten Kreiselanlage stabilisiert wird, was jedoch überaus schwere und viel Energie verbrauchende Steuerungs- .und Stabilisierungseinrichtungen erfordert. Ein anderer Vorschlag, die Steuerung der mit der Rakete rotierenden und §ich mit ihr im Rauure verschwenkenden Steuerflächen von einem in der Rakete kardanisch aufgehängten Steuerkreisel aus erfolgen zu lassen, ist einmal infolge der Schwierigkeiten der- Verstellung der Steuer-Flächen von einem Kreiselhorizont aus und ferner - deswegen nicht ausführbar, weil @es einen gegen die in der Rakete auftretenden Beschleunigungen auf die Dauer unempfindlichen Kreiselhorizont nicht gibt. Die Erfindung sucht die Steuerung der Rakete mittels Steuerflächen dadurch zu ermöglichen, daß lediglich die Verstellvorrichtung für die Steuerflächen bzw. nur der die Steuerflächen tragende Teil der Rakete mittels Arbeitskreisel, d. h. solche Kreisel, die kein Schwerpunktsmonnent haben, stabilisiert ist. Dadurch wird .die Verwendung kleinerer, darum leichterer und wenig Energie verbrauchender Einrichtungen zur Steuerung' derartiger Raketen ermöglicht. Es können erfindungsgem;äß nur die örtlich oder fernbetätigten Steuerorgane innerhalb der rotierenden Rakete im Erdsystem stabilisiert sein, wobei -die mit der Rakete rotierenden Steuerflächen von diesen Steuerorganen Über ein die Drehung zwischen der Rakete und den stabilisierten Steuerorganen ermöglichendes Getriebe eingestellt werden. Eine Stabiliesierung Jer Steuervorrichtung hinsichtlich der Längs- und Querachse der Rakete kann auch dadurch erzielt werden, daß die Steuerflächen mitsamt den sie einstellenden Steuerorganen an bzw. in einem besonderen Teil der Rakete angeordnet sind, der mit der übrigen Rakete durch ein in ihrer Längsrichtung angeordnetes Wellenlager verbunden ist, Eine in diesem Steuerteil der Rakete angeordnete Kreiselanlage verhindert dann, daß die Steuervorrichtung an der Drehung der Rakete teilnimmt.Device for controlling rockets, in particular rocket projectiles The invention relates to the control of rockets and similar objects that move automatically in space, in air or water, by means of control surfaces arranged on the rocket. the controller should preferably be actuated from a distance, but also by a JE in the rocket @eingebaute automatic. Control can take place. In any case, it is necessary that the control is directional, that is, made with reference to an earth coordinate system. can be. This can be achieved in a known manner in that the entire rocket body is stabilized by means of a gyro system built into it, which, however, requires extremely heavy and energy-consuming control and stabilization devices. Another suggestion to have the control surfaces rotating with the rocket and pivoting with it in the room from a control gyro suspended in the rocket is due to the difficulties involved in adjusting the control surfaces from a top horizon and furthermore - not feasible because @es does not give a gyro horizon that is insensitive to the accelerations occurring in the rocket in the long run. The invention seeks to enable the rocket to be controlled by means of control surfaces in that only the adjustment device for the control surfaces or only the part of the rocket carrying the control surfaces is stabilized by means of working gyroscopes, ie gyroscopes that have no center of gravity. This makes it possible to use smaller, therefore lighter and less energy-consuming devices to control such missiles. According to the invention, only the locally or remotely operated control elements within the rotating rocket can be stabilized in the earth system, the control surfaces rotating with the rocket being adjusted by these control elements via a gear mechanism that enables rotation between the rocket and the stabilized control elements. A stabilization of the control device with regard to the longitudinal and transverse axis of the rocket can also be achieved in that the control surfaces together with the control elements adjusting them are arranged on or in a special part of the rocket, which is connected to the rest of the rocket by a shaft bearing arranged in its longitudinal direction A gyro system arranged in this control part of the rocket then prevents the control device from participating in the rotation of the rocket.

In der schematischen Zeichnung ist die Erfindung an einigen Ausführungsbeispielen veranschaulicht.In the schematic drawing, the invention is based on some exemplary embodiments illustrated.

Abb. i zeigt eine Rakete, bei der ein mit dem Raketenkörper durch ein Wellenlager verbundener Zusatzkörper sämtliche Steuerorgane trägt.Fig. I shows a missile in which one with the missile body through an additional body connected to a shaft bearing carries all control elements.

Abb.2 zeigt den gleichen Raketenkörper mit den in diesem eingebauten Steuerorganen, die über ein in Abb.3 dargestelltes Getriebe die mit dern Raketenkörper verbundenen - Steuerflächen einstellen.Fig.2 shows the same missile body with the ones built into it Control organs connected to the rocket body via a transmission shown in Fig connected - adjust control surfaces.

In Abb. i ist mit I( der rotierende Teil einer Rakete bezeichnet, der mit Treibstoff gefüllt ist und durch die aus den schräg stehenden Düsen D, ausströmenden Gase oder Flüssigkeiten angetrieben wird. Der die Steuerorgane tragende Zusatzkörper Z ist mit dem rotierenden Teil durch ein zweckmäßig in Kugeln laufendes und in der Längsachse der Rakete angeordnetes Wellenlager C verbunden, so daß der Teil Z zwar stets mit dem eigentlichen Raketenkörper I( gleichgerichtet ist, "jedoch durch eine im RauimA eingebaute Kreiselanlage ;gegen die Drehung des Körpers I( stabilisiert ist. Der Zusatzkörper Z trägt die Höhenrichtsteuer H H und die zu deren Ebene senkrecht angeordneten Seitensteuerflächen S S. Die Einstellung der Steuerflächen erfolgt von den Steuerorganen im Raume B, die in an sich bekannter Weise selbsttätig entsprechend der zu beschreibenden Kurvenbahn verstellt oder ferngesteuert werden. Zum Antrieb der Kreiselanlage und der Steuerorgane ist eine Energiequelle im Raume E, Batterie, Preßluftbehälter o.. dgl., vorgesehen.In Fig. I, the rotating part of a rocket is designated by I (, which is filled with fuel and is propelled by the gases or liquids flowing out of the inclined nozzles D. The additional body Z carrying the control elements is connected to the rotating part Shaft bearing C, which is expediently connected in balls and arranged in the longitudinal axis of the rocket, so that part Z is always in the same direction as the actual rocket body I (, but is stabilized against the rotation of body I (by a gyro system built into the RauimA). The additional body Z carries the leveling control HH and the lateral control surfaces S S arranged perpendicular to its plane. The setting of the control surfaces is carried out by the control elements in space B, which are automatically adjusted or remotely controlled in a manner known per se according to the curved path to be described The gyro system and the control organs is an energy source in the room E, battery, P air reservoir or the like., Provided.

In Abb. 2 ist in dem Raketenkörper I( ein drehbeweglich gelagerter Teil C :eingebaut, der eine Stabilisiereinrichtung und die Steuerorgane enthält. Mit E ist wieder der die Energiequelle, Batterie, enthaltende Raum bezeichnet, der in diesem Falle in dem; rotierenden Raketenkörper I( angeordnet ist. Ebenso sind die Steuerflächen S' S' und H' H' an, dem rotierenden Raketenkörper drehbar befestigt. Als erdgerichtete, nicht rotierende Massen sind hier :also lediglich die Kreiselanlage und die steuernden Organe vorhandjen; dadurch wird das Gewicht und der Platzbedarf der Kreiselanlage sowie der Energiebedarf auf das anzustrebende Mindestmaß beschränkt. Überdies besteht hierbei der Vorteil, daß der Außenkörper vollständig starr ist, so daß dessen Bewegungswiderstand., Luft- oder Wasserwiderstand, stets nur gering ist.In Fig. 2, a rotatably mounted part C: is installed in the rocket body I (and contains a stabilizing device and the control elements. E again denotes the space containing the energy source, the battery, which in this case is in the rotating rocket body I. (is arranged. Likewise, the control surfaces S 'S' and H 'H' are rotatably attached to the rotating rocket body. As earth-directed, non-rotating masses are here: so only the gyroscopic system and the steering organs are present; thereby the weight and the The space requirement of the gyroscope system and the energy requirement are limited to the desired minimum, and there is also the advantage that the outer body is completely rigid so that its resistance to movement, air or water resistance, is always only low.

Eine Einrichtung, die es ermöglicht, die mit dem Raketenkörper nach Abb. 2 rotierenden Steuerflächen von den stabilisierenden Steuerorganen aus zu verstellen, ist in Abb. 3 schematisch ,angegeben.A facility that allows that with the missile body after Fig. 2 to adjust rotating control surfaces from the stabilizing control elements, is shown schematically in Fig. 3.

Ein nicht dargestelltes, selbsttätig wirkendes oder ferngesteuertes Stabilisierungsgetriebe, Kreiselanlage, bewirkt .die Bewegung der Steuerstange l deraxt, daß diese bei Seitensteuerung in Richtung der Pfeile k und bei Höhensteuerung in Richtung der Pfeile v bewegt wird, wobei die Pfeile die Richtung des Erdkoordinatensystems angeben. Eine Steuerstange i ist durch eine Kugellagerung 2 mit dem vorderen Ende einer Welle 3 derart verbunden, daß die Welle 3 stets mit der Stange i gleichgerichtet ist. Das hintere Ende der Welle 3 ist als Spitze ausgeführt und auf einer Gelenkpfanne q. des rotierenden Körpers l( (Abb.2) gelagert. Die in zwei zueinander rechtwinkligen Ebenen angeordneten Steuerflächen 6, 6 bzw. 7, 7 sind an dem rotierenden Körper I( angelenkt, wobei sie urn die Achsen W W und T T verstellbar sind.An automatic or remote-controlled stabilization gear, gyro system, not shown, causes the control rod l to move in the direction of the arrows k for lateral control and in the direction of arrows v for height control, the arrows indicating the direction of the earth coordinate system. A control rod i is connected by a ball bearing 2 to the front end of a shaft 3 in such a way that the shaft 3 is always aligned with the rod i. The rear end of the shaft 3 is designed as a point and on a joint socket q. of the rotating body 1 ((Fig.2). The control surfaces 6, 6 and 7, 7, which are arranged in two mutually perpendicular planes, are articulated on the rotating body I (, whereby they are adjustable about the axes WW and TT.

Die Einstellung der Steuerflächen erfolgt von der auf der Welle 3 gelagerten Scheibe 5 mit Schlitzen,, in denen die Lenkarme der Steuerflächen geführt sind. Die Steuerscheibe 5 ist auf der Lenkerstange 3, beispielsweise mittels einer Buchse, geführt, so daß von dieser Stange.lediglich die Ebene der Scheibe 5 geschwenkt werden kann. Im übrigen können sich die Steuerflächen jedoch frei einstellen. Wenn also die Rakete rotiert und gleichzeitig die Richtung der Steuerstange i mit der Längsachse der Rakete zusammenfällt, d. h. wenn keine Steuerwirkung auf die Steuerflächen ausgeübt werden soll, so werden die Steuerflächen H und S sich von selbst um gleiche Winkel schräg stellen, und zwar so viel, daß die Richtung der Steuerflächen mit der aus der Drehgeschwindigkeit und der Fluggeschwindigkeit der Rakete resultierenden Strömungsrichtung zusammenfällt.The control surfaces are adjusted from the one on shaft 3 mounted disc 5 with slots, in which the steering arms of the control surfaces are guided are. The control disk 5 is on the handlebar 3, for example by means of a Bush, guided so that only the plane of the disk 5 is pivoted from this rod can be. Otherwise, however, the control surfaces can adjust freely. if so the rocket rotates and at the same time the direction of the control rod i with the The longitudinal axis of the missile coincides, d. H. if no tax effect on the control surfaces is to be exercised, the control surfaces H and S automatically become the same Set the angle at an angle, so much that the direction of the control surfaces with the one resulting from the rotational speed and the flight speed of the rocket Direction of flow coincides.

Wird nun die nicht mitrotierende Steuerstange i durch die Kreiselanlage zwecks Auslösung einer Steuerwirkung aus .der gezeichneten Nullage in Richtung It-It oder v-v geschwenkt, so wird Entsprechend die Ebene der Steuerscheibe 5 gegenüber einer zur Längsachse der Rakete rechtwinkligen Ebene schräg gestellt. Da der Drehpunkt, um welchen die Ebene der Scheibe 5 geschwenkt wird, bei q. liegt, werden bei einer Auslenkung der Stange i, beispielsweise in Richtüng stets diejenigen Steuerflächen zusätzlich verschwenkt, die außerhalb der Horizontalebene liegen, im gezeichneten Falle also die Steuerflächen 6. Die in horizontaler Lage dargestellten Steuerflächen 7 bleiben indessen von dieser Steuerbewegung unbeeinflußt; erst wenn .diese Steuerflächen 7 sich weiterdrehen, werden auch sie zwangsläufig eine zusätzliche Verstellung entsprechend .der Auslenkung der Stange z iethalten, die dann 'am größten ist, wenn die Steuerflächen 7 die gezeichnete Stellung der Steuerflächen 6 .erreicht haben. Die Wirkungsweise ist also derart; daß sämtliche Steuerflächen sich völlig frei um ;gleiche Winkel in die jeweilige Strömungsrichtung einstellen können, daß aber eine Auslenkung der Stange i eine zwangsläufige zusätzliche Verstellung der Steuerflächen relativ zueinander zur Folge hat, wodurch die gewünschte Steuerwirkung .erzielt wird.Now the non-rotating control rod i becomes through the gyro system for the purpose of triggering a tax effect from .the drawn zero position in the direction of It-It or v-v pivoted, the plane of the control disk 5 is accordingly opposite inclined to a plane perpendicular to the longitudinal axis of the missile. As the fulcrum, around which the plane of the disc 5 is pivoted, at q. will be with one Deflection of the rod i, for example in the direction always those control surfaces additionally pivoted, which lie outside the horizontal plane, in the drawn So fall the control surfaces 6. The control surfaces shown in a horizontal position 7 remain unaffected by this tax movement; first if . These control surfaces 7 continue to rotate, they will inevitably be an additional one Adjustment according to the deflection of the rod, which is then the greatest is when the control surfaces 7 reached the position of the control surfaces 6 to have. So the mode of action is like this; that all control surfaces are completely freely around; can set the same angle in the respective flow direction that but a deflection of the rod i an inevitable additional adjustment of the Control surfaces relative to each other has the consequence, whereby the desired control effect . is achieved.

An Stelle von Raketen können selbstverständlich ,auch ähnlich gebaute Körper, beispielsweise Torpedos, durch in der oben bezeichneten Weise ausgebildete und stabilisierte Steuerungsgetriebe gesteuert werden.Instead of missiles, of course, similarly built Body, for example torpedoes, formed by in the manner described above and stabilized steering gears are controlled.

Claims

PATENT CLAIMS i. Device for controlling missiles, in particular Rocket shot by means of control surfaces arranged on the outside of the rocket characterized in that the adjusting device for the control surfaces or the entire Control bearing part of the rocket is stabilized by means of a working gyro. a. Facility .According to claim i, da- @ characterized in that the preferably - remote-controlled Control organs arranged within the rotating rocket in a stabilized manner in the earth system and the control surfaces rotating with the rocket are above, a rotation between enabling the missile and the stabilized controls. Adjust transmission. 3. Device according to claim i and a, characterized in that the control surfaces in radial slots one rotating with the rocket and on: one in the longitudinal direction of the rocket arranged shaft freely rotatably mounted disc are performed, and that this wave to bring about a control effect of the stabilized control organs from the longitudinal direction 4 rocket is pivotable. q .. Device according to claim i, characterized in that the control members m one special with the actual rocket through a longitudinal ängeor Dnetes shaft bearing connected rocket part are provided, the control surfaces carries and through built-in gyroscopes; against the rotation around the longitudinal axis of the Missile is stabilized.