DK148728B - Projektil med en styremekanisme til aendring af dets vandringsbane - Google Patents

Description

i 148728

Opfindelsen omhandler et projektil med en styremekanisme til ændring af dets vandringsbane og af den i krav l's indledning angivne art.

Fra beskrivelsen til USA-patent nr. 3 388 003 kendes et roterende projektil af denne art, hvor udstødningsåb-5 ningerne er således orienterede, at reaktionskræfterne fra de gennem udstødningsåbningerne udstødte gasstrømme konvergerer i et punkt, der er beliggende foran projektilets tyngdepunkt. Såfremt der under projektilets flugt skulle optræde fremmede drejningsmomenter, der bevirker 10 en afdrift af projektilets længdeakse fra dets snurre- akse, tilvejebringer styremekanismen en sådan usymmetrisk gasudstødning gennem udstødningsåbningerne, at projektilets længdeakse drejes tilbage til sammenfald med dets snurreakse.

15 Opfindelsen har til formål at tilvejebringe et projektil af den indledningsvis angivne art, hvor styremekanismen ikke tilsigter en opretning af projektilets akseorientering, men en ændring af dets vandring'sbane.

Dette opnås ved at udforme styremekanismen som angivet i 20 krav l's kendetegnende del. Den herved frembragte tvær gående kraft påtrykkes her projektilets tyngdepunkt, hvorved dets indfaldsvinkel ikke ændres væsentligt, hvorimod dets vandringsbane ændres svarende til den acceleration, projektilet tildeles, så længe kraften opretholdes.

25 Opfindelsen forklares nærmere nedenfor i forbindelse med tegningen, hvor fig. 1 viser et snit gennem et missil med en styremekanisme ifølge opfindelsen, fig. 2 er et forstørret snit igennem styremekanismen iføl-30 ge opfindelsen langs linien II-II på fig. 3, 2- 148728 fig. 3 er et tværsnit igennem styremekanismen, set i retningen k på fig. 2, fig. 4 er et snit igennem strømfordelingsorganet i styremekanismen på fig. 1 - 3, og 5 fig. 5 er et diagram over retningerne af de af styremeka nismen på fig. 1-4 frembragte gasstrømme.

Fig. 1-5 viser en første udførelsesform for et missil 1 med en styremekanisme 2 ifølge opfindelsen, indrettet til at skabe en kraft på tværs af længdeaksen XX af missilet 10 1 og med et strømfordelingsorgan 9 til ændring af kraftens retning. Energikilden for styremekanismen 2 er anbragt tæt ved tyngdepunktet G af missilet 1 og omfatter to identiske gasgeneratorer 4a og 4b, der er anbragt symmetrisk på hver sin side af tyngdepunktet G koaksialt med missi-15 let 1. Gasgeneratorerne 4a og 4b kommunikerer indbyrdes, og der er tilvejebragt organer til at udlede gasserne bort fra missilet 1 i to retninger symmetrisk omkring missilets længdeakse XX. Som vist på fig. 5 kan disse retninger stå vinkelret på aksen XX (F1 og F2) eller hælde 20 imode denne akse (F3 og F4). De tilsvarende ikke viste re aktionskræfter går i de diametralt modsatte retninger. Det kan imidlertid antages, at F1 er kraften svarende til udstødningen af gasser i pileretningen F2, og omvendt. Kræfterne svarende til F3 og F4 med hældning i forhold til aksen XX 25 har er* komposant vinkelret på denne akse, henholdsvis F1 og F2 på fig. 5, og en komposant lig med og modsat rettet F5 koaksialt med missilet.1. I alle de viste tilfælde konvergerer kraftretningerne i et bestemt punkt på aksen XX, nemlig tyngdepunktet G.

30 Gasgeneratorerne 4a og 4b udgøres af to kamre indeholdende et fast drivmiddel 5, hvilke kamre er indbyrdes forbundet gennem to parallelle langsgående kanaler 6, og en dyseåb- 3 148728 ning 7 til udstrømning af forbrændingsgasserne er anbragt • imellem kanalerne 6 i væggen af kammeret 4b koaksialt med missilet 1. Dyseåbningen 7 kommunikerer med to divergerende kanaler til udstødning af gasserne igennem sideanbragte 3 åbninger 8, ud fra hvilke gasstrømme udstødes i to ret ninger liggende symmetrisk omkring missilets længdeakse XX, eksempelvis som angivet ved pilene F3 og F4 på fig. 5.

Som vist på fig. 2 og 4 er strømfordelingsorganet 9 monteret imellem de to kamre 4a og 4b til orientering af 10 forbrændingsgasserne i den ene eller den anden af de nævn te retninger. I den viste udførelsesform omfatter strømfordelingsorganet 9 en vinge 11, som er monteret drejelig omkring en aksel 12 vinkelret på missilets længdeakse XX, og som har en tilnærmelsesvis trekantet kontur med en af-15 rundet spids 13 i indgreb med dyseåbningen 7. Dyseåbnin gen 7 afgrænses af to sidelegemer 16 og af to plader 10 og 14, som er indført i missilets krop 15 parallelt med aksen XX imellem de to langsgående kanaler 6 forløbende på hver sin side af aksen XX. Sidelegemerne 16 er fast-20 gjort imellem pladerne 10 og 14 i de ledige hjørneområder imellem pladerne og kroppen 15 med et mellemrum imellem deres hosliggende kanter 16a til dannelse af dyseåbningen 7.

Sammen med de tilsvarende sider 11a af vingen 11 afgrænser 25 de sider af sidelegemerne 16, der forløber fra kanterne 16a og er beliggende over for vingen 11, de divergerende udløbskanaler for forbrændingsgasserne stammende fra kamrene 4a og 4b. Til dette formål er siderne 11a udgående fra spidsen 13 let konkave, så at tværsnitsarealet af kana-30 lerne forøges fra dyseåbningen 7 til mundingerne 8 til dannelsen af divergerende kanaler 17. Som vist på fig. 1 - 3 hælder de divergerende kanaler 17 i forhold til missilets længdeakse XX således, at retningen af de gasstrømme, der kan undslippe fra kanalerne, hælder i forhold til 35 aksen XX.

4 148728

Vingen 11 er forbundet med en styremekanisme 18, der kan bringe vingen til at svinge til den ene eller den anden side omkring akselen 12, så at de fra dyseåbningen 7 indløbende gasstrømme kan orienteres i den ene eller den an-5 den af de divergerende kanaler 17. Som vist på fig. 2 og * 4 omfatter styremekanismen 18 for vingen 11 en dobbeltvir- kende servoventil 19 med endeanbragte viklinger 21, der er forbundet med en dobbeltvirkende donkraft. Servoventi-len 19, der kan være pneumatisk eller hydraulisk, kommuni-10 kerer i sit centrale område med to vinkelbøjede rør 22, som udmunder ved de modstående ender af et langstrakt kammer 23, i hvilket et i forbindelse med vingen 11 stående stempel 24 kan svinge frem og tilbage.

Stemplet 24 er udformet som en prop, der kan reciprokere 15 i kammeret 23 ifølge styreimpulser stammende fra den ene eller den anden vikling 21, og stemplet 24 har en central udskæring 25, i hvilken der indgriber en tunge 26 i forbindelse med en streng 27 forbundet med den fra spidsen 13 bortvendende sideende 11b af vingen 11.

20 Når den ene vikling 21 aktiveres, bevæges stangen 28 til svarende, og der skabes en ubalance i trykkene ved de to endeflader af proppen 24, hvilken prop bevæges tilsvarende og over tungen 26 bringer vingen 11 til at svinge som angivet ved pile på fig. 4. Samtidigt strømmer fluidet i 25 kammeret 23 som følge af trykket fra stemplet 24 ud igen nem udløbsåbninger 90 og 91 i forbindelse med det rør 22, igennem hvilket fluidet trykkes ud som vist ved pile på fig. 4.

Hensigtsmæssigt er der tilvejebragt organer til at be-30 virke, at de kræfter, som forbrændingsgasserne påtrykker de partier af de konkave sider 11a, der ligger op imod spidsen 13, og som søger at få vingen 11 til at svinge i én retning (eksempelvis som angivet ved pilen H på fig.

5 148728 4), er i det væsentlige lig med de modsat rettede kræfter, der påtrykkes af forbrændingsgasserne på de dele af siderne 11a, der ligger fjernest fra spidsen 13. Som vist på fig. 4 vil de sidstnævnte kræfter søge at svinge vin-5 gen 11 omkring akselen 12 i den ved pilen 3 angivne ret ning, modsat svingningsretningen angivet ved pilen H. Dette kan hensigtsmæssigt opnås ved at anbringe omdrejningsakselen 12 således, at arealet af siderne 11a beliggende imellem spidsen 13 og højden af akselen 12 på figuren er 10 mindre end arealet af siderne 11a beliggende under højden af akselen 12 på figuren. Da gastrykket er mindre i partierne af de divergerende kanaler 17 omkring disses mundinger 8 end imellem spidsen 13 og højden af akselen 12, forstås det, at det ved en passende anbringelse af akse-15 len 12 er muligt at opnå en virtuel balance imellem de af gasserne frembragte modstående kræfter imod siderne 11a af vingen 11, og som søger at dreje denne i hver sin retning.

Heraf følger, at selv om der ikke opnås en fuldstændig af-20 balancering, er det kun nødvendigt at give styrelegemet for vingen 11 en lille aktiveringsimpuls for at bringe vingen til at svinge ud til den ene eller den anden af vingens to mulige stillinger imod sidelegemerne 16 til ledning af gasstrømmene i den tilsvarende ene eller anden af 25 de to divergerende kanaler 17.

Styremekanismen ifølge opfindelsen virker på følgende måde:

Efter udslyngningen af missilet 1 antændes drivladningerne 5 i gasgeneratorkamrene 4a og 4b på konventionel vis, og forbrændingsgasserne fra kammeret 4a vil strømme igennem 30 de langsgående kanaler 6 og blandes med forbrændingsgas serne fra drivmidlet i kammeret 4b, hvorefter gasblandingen vil strømme ud igennem dyseåbningen 7 som angivet ved pilene på fig. 1.

6 148728

Til orientering af forbrændingsgasstrømmene i den ene eller den anden af de to mulige retninger er det blot nødvendigt at tvinge omskiftervingen 11 omkring dennes aksel 12 således, at vingens spids 13 støder an imod kan-5 ten 16a af det ene eller det andet sidelegeme 16. Den di vergerende kanal 17 svarende til sidelegemet 16 i berø-ring med vingen 11 er da afspærret, så at gasserne må strømme langs den stadigt åbne kanal 17 og udstødes bort fra missilet 1 igennem den tilsvarende åbning 8. Vingen 10 11 indstilles i den aktuelle af de to mulige stillinger af vingens styremekanisme 18 ved aktivering af den passende vikling 21 for den ønskede stilling af vingen 11.

Den herved frembragte tværgående kraft (eksempelvis Fl, F2 eller kraften modsat F3) påtrykkes tyngdepunktet af 15 missilet 1, hvis vandringsbane ændres svarende til den accceleration, som missilet tildeles, så længe kraften opretholdes. Denne ændring af missilets vandringsbane medfører ingen væsentlig ændring af missilets indfaldsvinkel, da den forårsagende kraft påtrykkes lige i tyngdepunktet 20 G, hvilket er en væsentlig fordel ved opfindelsen i sam menligning med de kendte styremekanismer.

Gasstrømmenes hældning i forhold til aksen af dyseåbningen 7 (der fortrinsvis falder sammen med missilets længdeakse XX) efter omskiftningen kan variere inden for et 25 vidtstrakt område fra en retning vinkelret på aksen, så som Fl eller F2 (fig. 5) og en større eller mindre hældning i forhold til længdeaksen, såsom svarende til den med en punkteret linie viste pil F6 på fig. 5. For at frembringe gasstrømme med forskellige orienteringer i 30 forhold til aksen af dyseåbningen 7 er det nødvendigt at tilpasse profilet af de divergerende udstødskanaler 17 efter den ønskede hældning af gasstrømmene. Når gasstrømmene hælder i forhold til aksen af dyseåbningen 7 og missilets akse XX, har de en aksial komposant, som med fordel 1Λ8728 7 kan frembringe et langsgående drivtryk. Det er i alle tilfælde hensigtsmæssigt at lade de frembragte kræfter udstråle fra et punkt beliggende på missilets længdeakse XX, hvilket punkt i den viste udførelsesform er missi-5 lets tyngdepunkt G.

Den fra forbrændingen af drivmidlerne 5 frembragte tværgående kraft opretholdes lige så længe, som drivmidlerne brænder. Når tværkraften skal ophøre på et givet tidspunkt, kan dette gøres ved at svinge vingen 11 omkring 10 dens aksel 12 med korte tidsrum, så at gasstrømmen afbø jes skiftevis i de to divergerende kanaler 17, idet resultanten af de to kræfter i hver sin retning da er nul.

Missilet forbliver da i sin nye vandringsbane, så længe svingningen af omskiftervingen 11 opretholdes.

15 Anbringelsen af de to gasgeneratorkamre 4a-og 4b symme trisk omkring missilets tyngdepunkt G har en særlig fordel derved, at forbrændingen af drivmidlerne er den samme på hver sin side af tyngdepunktet G, så at massereduktionen af drivmidlerne er den samme i begge kamrene og 20 derfor ikke ændrer stillingen af tyngdepunktet G. Derved opretholdes ligevægten af missilet 1 under hele det tidsrum, hvor drivmidlerne 5 brænder.

Den beskrevne anbringelse af svingningsakselen 12 for vingen 11 er særlig fordelagtig, idet der kun behøves en me-25 get ringe impuls til at svinge vingen 11 ud til den ønske de stilling, hvilket kan opnås ved den på fig. 4 viste styremekanisme 18.

Den indbyrdes profilering af dyseåbningen 7 og spidsen 13 af vingen 11 er hensigtsmæssigt udformet således, at 30 strømmen af gasser igennem dyseåbningen forbliver kon stant uanset bevægelsen af vingen 11, idet det tværsnits-areal af dyseåbningen 7, der forbliver åbent til udstød- 148728 δ ning af gasserne, forbliver konstant uanset stillingen af vingen 11, hvorved man undgår de skadelige vibrationer, der ville forårsages ved en trykændring. En anden fordel ved styreanordningen ifølge opfindelsen er, at man undgår 5 tætningsringe til omdrejningsakselen 12 for vingen 11, idet akselen 12, som indgriber i pladen 14 og fastholdes imellem denne og pladen 10, helt og holdent er beliggende i den zone, hvor trykændringerne finder sted, uden at kræve tilgængelighed.

10 Stillingen af omskiftervingen 11 kan styres enten diskon tinuerligt eller kontinuerligt, idet gasstrømmene i sidstnævnte fald opdeles i forhold til den vinkel, til hvilken vingen 11 svinger ud imellem sidelegemerne 16 ved en konventionel servostyringsoperation. Gasserne udstødes da 15 samtidigt igennem åbningerne 8 af begge de divergerende kanaler 17. Hvis spidsen 13 af vingen 11 er beliggende lige langt fra kanterne 16a af sidelegemerne 16, er gasstrømmene lige store og frembringer to lige store tværgående kræfter i diametralt modsatte retninger, hvis re-20 sultant er nul. Missilet 1 opretholder da sin vandrings- bane, så længe gasstrømmene forbliver lige store.

Det er også muligt at anvende gasgeneratorer i stedet for kamre med faste drivstoffer, eksempelvis tanke med komprimeret gas. Man kan også forøge tykkelsen af siderne af 25 vingen 11 fra dennes spids til åbningerne for de to diverge rende kanaler 17 på fig. 2, men denne ændring er vanskeligere at udføre fra et teknisk synspunkt end at anbringe rotations-akselen 12 i en passende stilling til at afbalancere de modsat rettede kræfter. Det er også muligt at udforme kun 30 én eller et større antal forbindelseskanaler imellem driv middelkamrene eller imellem de to gasgeneratorer.