EP1054231B1 - Stelleinrichtung für Ruder eines Flugkörpers - Google Patents

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EP1054231B1
EP1054231B1 EP00110018A EP00110018A EP1054231B1 EP 1054231 B1 EP1054231 B1 EP 1054231B1 EP 00110018 A EP00110018 A EP 00110018A EP 00110018 A EP00110018 A EP 00110018A EP 1054231 B1 EP1054231 B1 EP 1054231B1
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EP
European Patent Office
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control
control device
supporting housing
missile
motors
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EP1054231A3 (de
Inventor
Werner Dipl.-Ing. Schröppel
Josef Dipl.-Ing. Dommer
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Diehl Defence GmbH and Co KG
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Diehl BGT Defence GmbH and Co KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B10/00—Means 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
    • F42B10/60—Steering arrangements
    • F42B10/62—Steering by movement of flight surfaces
    • F42B10/64—Steering by movement of flight surfaces of fins

Definitions

  • the invention relates to an adjusting device for rudders a missile, with the rudders of servomotors over Thrust spindles adjustable and the servomotors in one arranged in the rear of the missile carrier housing are.
  • Such a control device is in the DE 43 35 785 A1.
  • Another adjusting device for rudder one steerable projectile is in DE 34 41 533 C2 described. There is a favorable Coupling device between the rudder and a Linear actuator specified. This can be by means of presetting an adjusting device.
  • a bearing assembly for the pivotable rudder blade a steerable missile, in particular a means Propellant charge gas pressure bullet, is known from DE 34 41 534 A1.
  • the object of the invention is an adjusting device of initially mentioned type with a particularly compact design propose.
  • the stators of the servomotors in the carrier housing are self-installed, spare themselves own Motor housing, which saves space and a Weight reduction means. Even in a cramped Missile tail can be two servomotors with parallel Axles are installed side by side. So it is not necessary, the servomotors staggered in the longitudinal direction in the Rear to arrange, which would increase the overall length.
  • a servomotor serves to adjust a pair of rudders.
  • the other servomotor serves to adjust the other Rowing pair.
  • a small length is also possible because of the Engage spindles in the internal thread of the motor shafts.
  • the compact design is with a weight reduction connected.
  • the extremely small and lightweight Actuator is particularly suitable for a a projectile capable of firing a mortar (mortar round), has the rudder.
  • a short length of the actuator is characterized supports that the internal thread into which the Thrust spindle engages within a motor shaft bearing rolling bearing is located.
  • the carrier housing is so designed that it arranged in the rear area, the Rear area of the projectile against radial forces, especially Gayak instruction supported. This is enough one reduced wall thickness of the rear area, creating a Weight savings and an installation space with enlarged Inner diameter is possible.
  • the inner ring and the outer ring supports one the motor shaft bearing rolling bearing at a Launch acceleration of the missile in the carrier housing from.
  • this is in the carrier housing a Disc provided.
  • a projectile which can be fired by means of a propellant charge (Mortar round) carries in the rear area 1 a pair of oars Rowing 2 and a rowing couple with oars 3.
  • the oars 2.3 can be folded out about axes A (see Fig.4 with Fig.1) and by means of an adjusting device about rudder axes B pivotable.
  • the adjusting device has a carrier housing 4, which is inserted in the rear area 1.
  • the dimensionally stable carrier housing 4 supports the rear area. 1 radially to the projectile longitudinal axis F and decreases while the Launching resulting radial compressive forces, so that the Wall thickness of the rear area 1, where it is from Carrier housing 4 is supported, smaller than usual can. This increases the usable space in the interior of the Rear area 1.
  • a Servomotor 5 for adjusting the one rudder pair and a Actuator 6 for adjusting the other pair of rudders intended.
  • the motors 5,6 are next to each other (see. Fig.3,4). Their motor shafts run parallel to each other. Both motors 5,6 are the same structure and in the same Way connected to the associated rudder pair. in the The following is for simplicity only the one engine and its coupling to its rudder pair described. For the other engine applies accordingly.
  • the engine is brushless and without housings. His stator 7 is inserted directly into the carrier housing 4, glued, for example. His rotor 8 sits on the Motor shaft 9.
  • the motor shaft 9 is at both ends by means in the Carrier housing 4 used rolling bearings 10, For example, angular contact ball bearings stored.
  • rolling bearings 10 For example, angular contact ball bearings stored.
  • a disc 11th intended.
  • the outer ring 12 of the Rolling bearing 10 At this is the outer ring 12 of the Rolling bearing 10 on.
  • the Disc 11 In the region of the inner ring 13, the Disc 11 a step 40 with respect to the rolling bearing 10 well-defined game between inner ring 13 and Outer ring 12 on.
  • the inner ring 13 of the solves deformed elastically by the firing acceleration Bearing again from the disc 11, so that the inner ring 13th free is.
  • the Motor shaft 9 an internal thread 14, in which an axial movable, secured against rotation thrust spindle 15 engages with an external thread 16.
  • an engagement nut 18 At the other end of the thrust spindle 15 sits on an external thread 17 an engagement nut 18, with one attached to the axis B of a pair of oars Mit Cyprus lever 19 is coupled.
  • the Engagement nut 18 By twisting the Engagement nut 18 can be the position of the rudder axis Adjust B relative to the push spindle 15.
  • the Adjustment position is by means of a lock screw 20th fixable.
  • the specified actuator is small and comparatively easy. Few moving parts are enough for a smooth-running gear train.
  • an arm 21 is attached to the an actuator 22 of a linear potentiometer 23rd attacks.
  • the linear potentiometer 23 is connected to one in the room 24 arranged control electronics connected.
  • the Linear potentiometer 23 is in a recess 25 (see. 3) of the carrier housing 4 is arranged.
  • about the Linear potentiometer 23 is the control electronics, the actual position reported the respective rowing couple.
  • Linear potentiometers can also be used for other measures Detecting the actual position of the rudder be provided.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung für Ruder eines Flugkörpers, wobei die Ruder von Stellmotoren über Schubspindeln verstellbar und die Stellmotoren in einem im Flugkörperheck angeordneten Trägergehäuse angeordnet sind.
Eine derartige Stelleinrichtung ist in der DE 43 35 785 A1 beschrieben. Dort sind die Stellmotoren mit eigenen Gehäusen versehen und am Trägergehäuse pendelnd gelagert. Dieser Aufbau beansprucht einen vergleichsweise großen Bauraum.
Eine weitere Stelleinrichtung für Steuerruder eines lenkbaren Geschosses ist in der DE 34 41 533 C2 beschrieben. Dort ist eine vorteilhafte Kopplungseinrichtung zwischen dem Steuerruder und einem Linear-Stellglied angegeben. Diese läßt sich mittels einer Justiereinrichtung voreinstellen.
Eine Lageranordnung für das verschwenkbare Ruderblatt eines lenkbaren Flugkörpers, insbesondere eines mittels Treibladungs-Gasdruckes verschießbaren Geschosses, ist aus der DE 34 41 534 A1 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stelleinrichtung der eingangs genannten Art mit besonders kompaktem Aufbau vorzuschlagen.
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe dadurch gelöst, daß die Statoren der Motoren unmittelbar im Trägergehäuse angeordnet sind und daß die Schubspindel in ein Innengewinde der Motorwelle eingreift.
Da die Statoren der Stellmotoren in das Trägergehäuse selbst eingebaut sind, erübrigen sich eigene Motorengehäuse, was eine Platzersparnis und eine Gewichtsreduzierung bedeutet. Auch in ein beengtes Flugkörperheck können zwei Stellmotoren mit parallelen Achsen nebeneinander eingebaut werden. Es ist also nicht nötig, die Stellmotoren in Längsrichtung gestaffelt im Heck anzuordnen, was die Baulänge vergrößern würde. Der eine Stellmotor dient zur Verstellung eines Ruderpaares. Der andere Stellmotor dient der Verstellung des anderen Ruderpaares.
Eine kleine Baulänge ist auch ermöglicht, weil die Schubspindeln in Innengewinde der Motorwellen eingreifen. Die kompakte Bauweise ist mit einer Gewichtsreduzierung verbunden. Die extrem klein bauende und leichte Stelleinrichtung eignet sich insbesondere für ein mit einer Treibladung verschießbares Geschoß (Mörsergeschoß), das Steuerruder aufweist.
Eine kurze Baulänge der Stelleinrichtung wird dadurch unterstützt, daß das Innengewinde, in das die Schubspindel eingreift, innerhalb eines die Motorwelle lagernden Wälzlagers liegt.
In Ausgestaltung der Erfindung ist das Trägergehäuse so gestaltet, daß es im Heckbereich angeordnet, den Heckbereich des Geschosses gegen radiale Kräfte, insbesondere Gadruckkräfte, abstützt. Dadurch genügt eine verringerte Wandstärke des Heckbereichs, wodurch eine Gewichtsersparnis und ein Einbauraum mit vergrößertem Innendurchmesser ermöglicht ist.
Um die Stelleinrichtung besonders beschleunigungsfest zu machen, stützt sich der Innenring und der Außenring eines die Motorwelle lagernden Wälzlagers bei einer Abschußbeschleunigung des Flugkörpers im Trägergehäuse ab. Vorzugsweise ist hierfür im Trägergehäuse eine Scheibe vorgesehen.
Unempfindlich gegen Beschleunigungen ist die Stelleinrichtung auch dadurch, daß der Motor ein bürstenloser Motor ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen:
  • Figur 1 eine Stelleinrichtung im Heck eines Geschosses im Längsschnitt,
  • Figur 2 eine schematische Darstellung des Getriebezugs der Stelleinrichtung,
  • Figur 3 einen Querschnitt der Stelleinrichtung und
  • Figur 4 einen weiteren Längsschnitt.
    • Ein mittels einer Treibladung verschießbares Geschoß (Mörsergeschoß) trägt im Heckbereich 1 ein Ruderpaar mit Rudern 2 und ein Ruderpaar mit Rudern 3. Die Ruder 2,3 sind um Achsen A ausklappbar (vgl. Fig.4 mit Fig.1) und mittels einer Stelleinrichtung um Ruderachsen B schwenkbar.
    Die Stelleinrichtung weist ein Trägergehäuse 4 auf, welches in den Heckbereich 1 eingesetzt ist. Das formstabile Trägergehäuse 4 stützt den Heckbereich 1 radial zur Geschoßlängsachse F ab und nimmt dabei beim Abschuß entstehende radiale Druckkräfte auf, so daß die Wandstärke des Heckbereichs 1 dort, wo er vom Trägergehäuse 4 gestützt ist, kleiner als sonst sein kann. Dies vergrößert den nutzbaren Bauraum im Innern des Heckbereichs 1. In dem Trägergehäuse 4 sind ein Stellmotor 5 zur Verstellung des einen Ruderpaars und ein Stellmotor 6 zur Verstellung des anderen Ruderpaars vorgesehen. Die Motoren 5,6 liegen nebeneinander (vgl. Fig.3,4). Ihre Motorwellen verlaufen parallel zueinander. Beide Motoren 5,6 sind gleich aufgebaut und in gleicher Weise mit dem zugeordneten Ruderpaar verbunden. Im folgenden ist zur Vereinfachung nur der eine Motor und dessen Ankopplung an sein Ruderpaar beschrieben. Für den anderen Motor gilt entsprechendes.
    Der Motor ist bürstenlos und gehäuselos. Sein Stator 7 ist unmittelbar in das Trägergehäuse 4 eingesetzt, beispielsweise eingeklebt. Sein Rotor 8 sitzt auf der Motorwelle 9.
    Die Motorwelle 9 ist beidendig mittels in das Trägergehäuse 4 eingesetzten Wälzlagern 10, beispielsweise Schrägkugellagern, gelagert. Um zu verhindern, daß durch die bei der Abschußbeschleunigung auftretenden Axialkräfte das tragende Wälzlager zerstört wird, ist beim heckseitigen Wälzlager 10 eine Scheibe 11 vorgesehen. An dieser liegt der Außenring 12 des Wälzlagers 10 an. Im Bereich des Innenrings 13 weist die Scheibe 11 eine Stufe 40 mit im Hinblick auf das Wälzlager 10 genau definiertem Spiel zwischen Innenring 13 und Außenring 12 auf. Bei der Abschußbeschleunigung, vor Überschreiten der für das Wälzlager 10 zulässigen Axialkraft, setzt sich der Innenring 13 des Wälzlagers 10 auf die Scheibe 11, auf der der Außenring 12 aufsteht. Dadurch wird die auf das Wälzlager 10 wirkende Axialkraft derart begrenzt, daß das Wälzlager 10 nicht zerstört wird. Nach dem Abschuß löst sich der Innenring 13 des durch die Abschußbeschleunigung elastisch verformten Lagers wieder von der Scheibe 11, so daß der Innenring 13 frei ist.
    Innerhalb des heckseitigen Wälzlagers 10 weist die Motorwelle 9 ein Innengewinde 14 auf, in das eine axial bewegliche, gegen Verdrehen gesicherte Schubspindel 15 mit einem Außengewinde 16 greift. Durch den innerhalb des Wälzlagers 10 liegenden Gewindeeingriff ergibt sich eine kurze Baulänge. Am anderen Ende der Schubspindel 15 sitzt an einem Außengewinde 17 eine Eingriffsmutter 18, die mit einem an der Achse B des einen Ruderpaars befestigten Mitnahmehebel 19 gekoppelt ist. Durch Verdrehen der Eingriffsmutter 18 läßt sich die Stellung der Ruderachse B bezogen auf die Schubspindel 15 justieren. Die Justierstellung ist mittels einer Konterschraube 20 festlegbar.
    Die Umsetzung der Drehbewegung des Rotors 8 in die Schwenkbewegung der Ruderachse B geschieht folgendermaßen:
    Durch rotatorische Bewegung r1 (vgl. Fig.2) der Motorwelle 9 wird über die Gewindepaarung 14,16 die Schubspindel 15 in Richtung t translatorisch bewegt. Dadurch wird über den Mitnahmehebel 19 die Ruderachse B rotatorisch r2 (vgl. Fig.2) bewegt. Die bei der Bewegungsumsetzung entstehenden radialen Reaktionskräfte werden von den Wälzlagern 10 aufgenommen. Es tritt dabei nur eine geringe Reibung auf, was den Wirkungsgrad des Getriebezugs erhöht. Das geringe Gewicht und das geringe Trägheitsmoment der beweglichen Teile ermöglicht eine hohe Dynamik (Bandbreite) der Bewegung. Der Getriebezug erlaubt eine hohe Übersetzung auf kleinstem Raum. Ein Kugelgewindetrieb zwischen der Motorwelle 9 und der Schubspindel 15 ist nicht erforderlich. Es genügt ein metrisches Gewinde.
    Die angegebene Stelleinrichtung ist kleinbauend und vergleichsweise leicht. Wenige bewegliche Teile genügen für einen leichtgängigen Getriebezug.
    An der Schubspindel 15 ist ein Arm 21 befestigt, der an einem Stellglied 22 eines Linearpotentiometers 23 angreift. Das Linearpotentiometer 23 ist an eine im Raum 24 angeordnete Regelelektronik angeschlossen. Das Linearpotentiometer 23 ist in einer Ausnehmung 25 (vgl. Fig.3) des Trägergehäuses 4 angeordnet. über das Linearpotentiometer 23 wird der Regelelektronik die Ist-Lage des jeweiligen Ruderpaars gemeldet. Anstelle des Linearpotentiometers können auch andere Maßnahmen zur Erfassung der Ist-Stellung der Ruder vorgesehen sein.

    Claims (10)

    1. Stelleinrichtung für Ruder eines Flugkörpers, wobei die Ruder von Stellmotoren über Schubspindeln verstellbar sind und die Stellmotoren in einem im Flugkörper angeordneten Trägergehäuse vorgesehen sind,
      dadurch gekennzeichnet, daß die Statoren(7) der Stellmotoren(5,6) unmittelbar im Trägergehäuse(4) angeordnet sind und daß die Schubspindel (15) in ein Innengewinde(14) der Motorwelle(9) eingreift.
    2. Stelleinrichtung nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, daß das Innengewinde(14), in das die Schubspindel(15) eingreift, innerhalb eines die Motorwelle(9) lagernden Wälzlagers(10) liegt.
    3. Stelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
      dadurch gekennzeichnet, daß ein die Motorwelle(9) lagerndes Wälzlager(10) einen Innenring(13) und einen Außenring(12) aufweist und daß der Innenring(13) und der Außenring(12) bei einer Abschußbeschleunigung des Flugkörpers sich im Trägergehäuse(4) abstützt.
    4. Stelleinrichtung nach Anspruch 3,
      dadurch gekennzeichnet, daß eine Scheibe(11) im Trägergehäuse(4) angeordnet ist, an dem sich der Außenring(12) und bei einer Abschußbeschleunigung auch der Innenring(13) abstützt.
    5. Stelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, daß das Wälzlager(10) ein Schrägkugellager ist.
    6. Stelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwellen(9) im Trägergehäuse(4) parallel zueinander und nebeneinander liegen.
    7. Stelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmotoren bürstenlose Motoren sind.
    8. Stelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, daß das Trägergehäuse(4) den Heckbereich(1) des Flugkörpers gegen radiale Kräfte abstützt.
    9. Stelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Ruder bezogen auf die Schubspindel(15) justierbar ist.
    10. Stelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, daß ein Potentiometer(23) zur Rückmeldung der Ruderlage an eine Steuerelektronik vorgesehen ist und daß ein Stellglied(22) des Potentiometers(23) mit der Schubspindel(15) verbunden ist.
    EP00110018A 1999-05-18 2000-05-12 Stelleinrichtung für Ruder eines Flugkörpers Expired - Lifetime EP1054231B1 (de)

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    DE19922693 1999-05-18
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    Publication Number Publication Date
    EP1054231A2 EP1054231A2 (de) 2000-11-22
    EP1054231A3 EP1054231A3 (de) 2002-06-12
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    ID=7908347

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