EP2083238B1 - Klappflügel mit Entfaltvorrichtung - Google Patents

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EP2083238B1
EP2083238B1 EP20090000744 EP09000744A EP2083238B1 EP 2083238 B1 EP2083238 B1 EP 2083238B1 EP 20090000744 EP20090000744 EP 20090000744 EP 09000744 A EP09000744 A EP 09000744A EP 2083238 B1 EP2083238 B1 EP 2083238B1
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EP
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fin
folding
root
wing
traction cable
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Klaus Baumgartner
Herbert Gleisinger
Jürgen Rühe
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MBDA Deutschland GmbH
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MBDA Deutschland GmbH
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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
    • F42B10/02—Stabilising arrangements
    • F42B10/14—Stabilising arrangements using fins spread or deployed after launch, e.g. after leaving the barrel
    • F42B10/16—Wrap-around fins
    • 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
    • F42B10/02—Stabilising arrangements
    • F42B10/14—Stabilising arrangements using fins spread or deployed after launch, e.g. after leaving the barrel

Definitions

  • the invention relates to a folding wing with an actuating means arranged within the folding wing, which is connected to a pull rope, which is guided via at least one device for changing direction and which is fastened at the other end to a part of the folding wing.
  • Missiles are usually stored in a launcher until their launch.
  • This launcher is dimensioned in the dimensioning of the interior so that the missile can only be accommodated therein with hinged wings or tail wings. This has led to the development of various embodiments of folding wings and corresponding devices for the deployment of the folding wings.
  • a deployment system for folding wings in which an actuator causes a pulling operation on a rope, whereby the pivotally mounted part of the folding wing is transferred from the transport to the functional position.
  • the actuator works hydraulically or electromagnetically.
  • the triggering of the actuator leads to a linear movement of an actuating means, wherein the pull rope is deflected both at the free end of the actuating means and on a deflection roller.
  • the proposed actuator requires in any case additional installation space for the required for triggering other facilities.
  • this is the reservoir for the hydraulic fluid and the means for generating the required pressure.
  • an appropriately sized power source must be provided.
  • the folding wing consists of a wing root, an inner wing surface and an outer wing surface, wherein the wing root is connected to the trunk via a rotating device, that the inner wing surface at its root via a first axis of rotation with the wing root is connected, that the outer wing surface is articulated via a further axis of rotation at the outer edge of the inner wing surface, both axes of rotation approximately parallel to each other and in the direction of flight, that a coil spring to which a pull rope is fixed, biased in the rest position of the folding wing in the inner wing surface is arranged, that the traction cable is guided by the coil spring via a first guide roller which is connected transversely but not longitudinally movable by means of a first fastening means with the wing root, and is then guided over a second deflection roller welc he he he means of a second fastener is transverse but not longitudinally movably attached to the root of the outer wing surface
  • Such a device for folding wing unfolding can be easily integrated in the interior of a part of the folding wing due to their flat and compact design.
  • the device also requires no additional resources that would otherwise have to be accommodated in the folding wing or in the fuselage.
  • this device is also much easier than known embodiments. It is only a device for releasing the prestressed coil spring required. Thus, it is easily possible to accommodate this device in a slim folding wing. It continues advantageous that this device requires no auxiliary devices for energy storage and thus is easier than known devices. This can be avoided especially in aerodynamic active surfaces unwanted additional weight.
  • FIG. 1 shows a folding wing for a missile according to the invention in the rest position in which it would be in the installed state before the start. For the sake of clarity parts belonging to the missile have been completely omitted.
  • the mechanical connection between the missile body and the wing root 13 is accomplished by means of a robust rotator 6, which will not be further described here.
  • the inner wing surface 12 of the folding wing is articulated and fixed by means of an external axis of rotation 10, which is aligned approximately in the direction of flight.
  • a further, also external axis of rotation 11 forms in the same way the connection between the inner wing surface 12 and the outer wing surface 9.
  • the unfolding device for the folding wing is housed substantially in the interior of the inner wing surface 12. To illustrate their installation position is in the FIG. 1 the side wing panel has been removed. Inside is the drive device 1, which is shown without the coil spring 20, which in FIG. 3 is reproduced. The drive means is together with the coil spring 20 in the illustrated position of the flap in a biased state. Here, the drive device 1 is not locked, but the folding wing is with a simple releasable attachment 5, which at the outer edge of the outer wing surface 9 (see. FIG. 3 ) is held until the appropriate time. The drive device thus remains under bias until it is triggered.
  • the first deflection roller 2 is fastened to the wing root 13 by means of a first fastening means 31.
  • the attachment means 31 is, for example, a wire rope which, although flexible in the transverse direction, is not extensible in the longitudinal direction. The same applies to the further attachment means 32, with which the further deflection roller 3 is fastened to the root of the outer folding wing 9.
  • the coil spring has the advantage of a long spring travel, with the help from the triggering of the attachment 5 of the folding wing, the traction cable is pulled and wound in the drive device 1.
  • a uniform force train on the pull cable 21 acts on the two pulleys 2, 3.
  • the wound up by the drive device 1 path length of the pull rope 21 is distributed to the pulleys so that each of both about a quarter of the distance traveled by the traction cable on the moved to another pulley.
  • the thereby exerted by the pulleys 2, 3 on the fastening means 31, 32 force increases inversely proportional. In this way, a strong train between the attachment points 18, 19 of the two fastening means 31, 32.
  • This tensile force is sufficient for the deployment of the folding wing 9, 12, 13 in any case. This applies to environmental conditions, such as air and water.
  • the bias and the path length of the coil spring and the pull rope are sufficiently dimensioned so that in all circumstances the working position of the folding wing, in the FIGS. 2 and 3 is achieved is achieved.
  • the latches 7, 8 snap between the wing root and the inner wing surface on the one hand and the inner and outer wing surface on the other hand.
  • the latches can be designed, for example, in the form of slides, which engage in corresponding openings in the respective counterpart spring-driven 14, 15.
  • angles 109 ° and 35 ° between the individual parts 13, 12, 9 of the folding leaf are specified. These angles have been found in practice to be particularly favorable for the compact application of the folding wing to the missile fuselage. Since the angles of the respective outer dimensions of the inner and the outer wing surface are dependent, deviations from these angles may also result depending on the dimensions.
  • FIG. 2 In the FIG. 2 is the fully unfolded folding wings 9, 12, 13 shown from its opposite side.
  • the outer axes of rotation 10 and 11 are clearly visible, which make the connection between the wing root 13 and the inner wing surface 12 on the one hand and the inner wing surface 12 and the outer wing surface 9 on the other.
  • the releasable attachment 5 for the hinged folding wing As shown in the FIG. 1 is shown arranged. This corresponds to a corresponding unlockable part in the area of the missile fuselage, which is actuated at the start of the missile after leaving the launching tube and thus releases the unfolding process.
  • FIG. 3 finally shows the fully unfolded folding wing from the view side as in FIG. 1 ,
  • the coil spring 20 and a part of the traction cable 21 have been angled to the drive device 1 during the unfolding process and are still under pretension.
  • the latches 7, 8 are locked.
  • the pulleys 2, 3 are located locally much closer together than in the FIG. 1 ,
  • the unfolded folding wing is in a stable, resilient and without aids no longer reversible locking state.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Klappflügel mit einem innerhalb des Klappflügels angeordneten Betätigungsmittel, welches mit einem Zugseil verbunden ist, das über wenigstens eine Vorrichtung zur Richtungsänderung geführt wird und das am anderen Ende an einem Teil des Klappflügels befestigt ist.
  • Flugkörper sind üblicherweise bis zu ihrem Start in einer Abschussvorrichtung gelagert. Diese Abschussvorrichtung ist bei der Dimensionierung des Innenraums so bemessen, dass der Flugkörper nur mit angeklappten Tragflügeln oder Leitwerksflügeln darin untergebracht werden kann. Dies hat zur Entwicklung verschiedenartiger Ausführungsformen von Klappflügeln und entsprechenden Einrichtungen zur Entfaltung der Klappflügel geführt.
  • Aus der GB 2 369 177 A ist ein Entfaltungssystem für Klappflügel bekannt geworden, bei dem ein Aktuator einen Zugvorgang an einem Seil bewirkt, wodurch der schwenkbar gelagerte Teil des Klappflügels von der Transport- in die Funktionsstellung übergeführt wird. Der Aktuator arbeitet hydraulisch oder elektromagnetisch. Die Auslösung des Aktuators führt zu einer Linearbewegung eines Betätigungsmittels, wobei das Zugseil sowohl am freien Ende des Betätigungsmittels als auch an einer Umlenkrolle umgelenkt wird. Mittels der Umlenkung am freien Ende des Betätigungsmittels wird die Länge des Zugweges bezüglich des aufzurichtenden Teils des Klappflügels annähernd verdoppelt und die Zugkraft annähernd halbiert.
  • Außerdem benötigt der vorgeschlagene Aktuator in jedem Fall zusätzlichen Einbauraum für die zur Auslösung benötigten weiteren Einrichtungen. Im Fall eines hydraulischen Aktuators ist dies der Vorratsraum für die Hydraulikflüssigkeit und die Einrichtung zur Erzeugung des benötigten Druckes. Im Fall des elektromagnetischen Aktuators muss eine entsprechend dimensionierte Energiequelle bereitgestellt werden. Darüber hinaus kann der durch die Art der Umlenkung bedingte Verlust an Zugkraft sich im praktischen Betrieb nachteilig auswirken,
  • Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine besonders kompakte und funktionssichere Einrichtung für die Klappflügelentfaltung bereit zu stellen, welche die vorgenannten Nachteile vermeidet.
  • Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, dass der Klappflügel aus einer Flügelwurzel, einer inneren Flügelfläche und einer äußeren Flügelfläche besteht, wobei die Flügelwurzel mit dem Rumpf über eine Dreheinrichtung verbunden ist, dass die innere Flügelfläche an ihrer Wurzel über eine erste Drehachse mit der Flügelwurzel verbunden ist, dass die äußere Flügelfläche über eine weitere Drehachse am äußeren Rand der inneren Flügelfläche angelenkt ist, wobei beide Drehachsen etwa zueinander parallel und in Flugrichtung verlaufen, dass eine Spiralfeder, an der ein Zugseil befestigt ist, in der Ruhestellung des Klappflügels vorgespannt in der inneren Flügelfläche angeordnet ist, dass das Zugseil von der Spiralfeder kommend über eine erste Umlenkrolle geführt wird, welche mittels eines ersten Befestigungsmittels quer- aber nicht längsbeweglich mit der Flügelwurzel verbunden ist, und anschließend über eine zweite Umlenkrolle geführt wird, welche mittels eines zweiten Befestigungsmittels queraber nicht längsbeweglich an der Wurzel der äußeren Flügelfläche befestigt ist, und wobei das freie Ende des Zugseils fest mit der inneren Flügelfläche verbunden ist.
  • Eine derartige Einrichtung zur Klappflügelentfaltung kann aufgrund ihrer flachen und kompakten Bauweise leicht im Inneren eines Teils des Klappflügels baulich integriert werden. Die Einrichtung benötigt darüber hinaus keine zusätzlichen Betriebsmittel, die sonst im Klappflügel oder im Rumpf untergebracht werden müssten. Damit ist diese Einrichtung auch wesentlich leichter als bekannte Ausführungsformen. Es ist lediglich eine Vorrichtung zur Freigabe der vorgespannten Spiralfeder erforderlich. Somit ist es leicht möglich, diese Einrichtung auch in einem schlanken Klappflügel unterzubringen. Weiterhin ist es von Vorteil, dass diese Einrichtung ohne Hilfseinrichtungen für die Energiespeicherung auskommt und somit leichter als bekannte Einrichtungen ist. Damit kann gerade in aerodynamischen Wirkflächen unerwünschtes Zusatzgewicht vermieden werden.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1: einen geöffneten Klappflügel in der Ruhestellung,
    • Fig. 2: einen Klappflügel in der entfalteten Stellung,
    • Fig. 3: einen teilweise geöffneten Klappflügel in der entfalteten Stellung.
  • Die Figur 1 zeigt einen Klappflügel für einen Flugkörper gemäß der Erfindung in der Ruhestellung, in der er sich im eingebauten Zustand vor dem Start befinden würde. Der Übersichtlichkeit wegen sind zum Flugkörper gehörende Teile vollständig weggelassen worden. Die mechanische Verbindung zwischen dem Flugkörperrumpf und der Flügelwurzel 13 wird mittels einer robusten Dreheinrichtung 6 vollzogen, die hier nicht weiter beschrieben wird. An der Flügelwurzel 13 ist mittels einer außen liegenden Drehachse 10, die etwa in Flugrichtung ausgerichtet ist, die innere Flügelfläche 12 des Klappflügels angelenkt und befestigt.
  • Eine weitere, ebenfalls außen liegende Drehachse 11 bildet in gleicher Weise die Verbindung zwischen der inneren Flügelfläche 12 und der äußeren Flügelfläche 9. Nach Entfaltung des Klappflügels erfolgt bei Erreichen der Arbeitsstellung, die in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist, eine Verriegelung zwischen der Flügelwurzel 13 und der inneren Flügelfläche 12 und auch zwischen der inneren Flügelfläche 12 und der äußeren Flügelfläche 9 jeweils mittels einer Verriegelungsvorrichtung 8, 7, die mittels Federn 15, 14 angetrieben werden.
  • Die Entfaltvorrichtung für den Klappflügel ist im Wesentlichen im Innenraum der inneren Flügelfläche 12 untergebracht. Zur Veranschaulichung deren Einbaulage ist in der Figur 1 die seitliche Flügelverkleidung abgenommen worden. Im Inneren befindet sich die Antriebseinrichtung 1, die ohne die Spiralfeder 20 dargestellt ist, welche in Figur 3 wiedergegeben ist. Die Antriebseinrichtung befindet sich zusammen mit der Spiralfeder 20 in der dargestellten Position des Klappflügels in einem vorgespannten Zustand. Hierbei wird nicht die Antriebseinrichtung 1 gesperrt, sondern der Klappflügel wird mit einer einfachen lösbaren Befestigung 5, welche am äußeren Rand der äußeren Flügelfläche 9 (vgl. Figur 3) angeordnet ist, bis zum geeigneten Zeitpunkt gehalten. Die Antriebseinrichtung verbleibt somit bis zur Auslösung unter Vorspannung.
  • An der Spiralfeder 20 ist ein Zugseil 21 befestigt, welches nacheinander über die Umlenkrollen 2, 3 nach Art eines Flaschenzuges geführt wird und schließlich etwa in der Mitte der inneren Flügelfläche an einem geeigneten Punkt beispielsweise verschraubt 30 wird. Die erste Umlenkrolle 2 ist mittels eines ersten Befestigungsmittels 31 an der Flügelwurzel 13 befestigt 19. Als Befestigungsmittel 31 eignet sich beispielsweise ein Drahtseil, das zwar in Querrichtung flexibel, aber in Längsrichtung nicht dehnbar ist. Das Gleiche gilt auch für das weitere Befestigungsmittel 32, mit dem die weitere Umlenkrolle 3 an der Wurzel des äußeren Klappflügels 9 befestigt 18 ist.
  • Die Spiralfeder weist den Vorteil eines langen Federweges auf, mit dessen Hilfe ab der Auslösung der Befestigung 5 des Klappflügels das Zugseil eingezogen und in der Antriebsvorrichtung 1 aufgewickelt wird. Dabei wirkt ein gleichmäßiger kräftiger Zug über das Zugseil 21 auf die beiden Umlenkrollen 2, 3. Die von der Antriebseinrichtung 1 aufgewickelte Weglänge des Zugseils 21 verteilt sich derart auf die Umlenkrollen, dass jede von beiden sich etwa ein Viertel des vom Zugseil zurückgelegten Wegs auf die andere Umlenkrolle zu bewegt. Die dabei von den Umlenkrollen 2, 3 auf die Befestigungsmittel 31, 32 ausgeübte Kraft erhöht sich dabei umgekehrt proportional. Auf diese Weise entsteht ein kräftiger Zug zwischen den Befestigungspunkte 18, 19 der beiden Befestigungsmittel 31, 32.
  • Diese Zugkraft reicht zur Entfaltung des Klappflügels 9, 12, 13 in jedem Fall aus. Dies gilt für Umgebungsbedingungen sowohl wie Luft als auch Wasser.
  • Die Vorspannung und die Weglänge der Spiralfeder und des Zugseils sind so ausreichend dimensioniert, dass unter allen Umständen die Arbeitsstellung des Klappflügels, die in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist, erreicht wird. Beim Erreichen dieser Stellung rasten die Verriegelungen 7, 8 zwischen der Flügelwurzel und der inneren Flügelfläche einerseits und der inneren und der äußeren Flügelfläche andererseits ein. Die Verriegelungen können beispielsweise in der Form von Schiebern gestaltet sein, die in korrespondierende Öffnungen im jeweiligen Gegenstück federgetrieben 14, 15 einrasten.
  • Es wird noch darauf hingewiesen, dass in der Figur 1 Angaben über die Winkel 109° und 35° zwischen den einzelnen Teilen 13, 12, 9 des Klappflügels angegeben sind. Diese Winkel haben sich in der Praxis als besonders günstig für das kompakte Anlegen des Klappflügels an den Flugkörperrumpf herausgestellt. Da die Winkel von den jeweiligen Außenmaßen der inneren und des äußeren Flügelfläche abhängig sind, können sich je nach Dimensionierung auch Abweichungen von diesen Winkelangaben ergeben.
  • In der Figur 2 ist der vollständig entfaltete Klappflügel 9, 12, 13 von seiner gegenüberliegenden Seite her dargestellt. Auf dieser Seite sind die außen liegenden Drehachsen 10 und 11 gut zu erkennen, welche die Verbindung zwischen der Flügelwurzel 13und der inneren Flügelfläche 12 einerseits und der inneren Flügelfläche 12 und der äußeren Flügelfläche 9 andererseits herstellen. Im Bereich des Außenrands 4 der äußeren Flügelfläche 9 ist die lösbare Befestigung 5 für den angeklappten Klappflügel, wie er in der Figur 1 dargestellt ist, angeordnet. Diese korrespondiert mit einem entsprechenden entriegelbaren Teil im Bereich des Flugkörperrumpfes, welches beim Start des Flugkörpers nach dem Verlassen des Abschussrohres betätigt wird und damit den Entfaltungsvorgang freigibt.
  • Die Figur 3 zeigt schließlich den vollständig entfalteten Klappflügel von der Ansichtsseite wie in Figur 1. Die Spiralfeder 20 und ein Teil des Zugseils 21 sind während des Entfaltvorganges auf die Antriebseinrichtung 1 aufgewinkelt worden und befinden sich immer noch unter Vorspannung. Die Verriegelungen 7, 8 sind eingerastet. Die Umlenkrollen 2, 3 befinden sich örtlich wesentlich näher aneinander als in der Figur 1. Der entfaltete Klappflügel befindet sich in einem stabilen, belastbaren und ohne Hilfsmittel nicht mehr reversiblen Verriegelungszustand.

Claims (2)

  1. Klappflügel mit einem innerhalb des Klappflügels angeordneten Betätigungsmittel, welches mit einem Zugseil verbunden ist, das über wenigstens eine Vorrichtung zur Richtungsänderung geführt wird und das am anderen Ende an einem Teil des Klappflügels befestigt ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass der Klappflügel aus einer Flügelwurzel (13), einer inneren Flügelfläche (12) und einer äußeren Flügelfläche (9) besteht, wobei die Flügelwurzel (13) mit dem Rumpf über eine Dreheinrichtung (6) verbunden ist,
    - dass die innere Flügelfläche (12) an ihrer Wurzel über eine erste Drehachse (10) mit der Flügelwurzel (13) verbunden ist,
    - dass die äußere Flügelfläche (9) über eine weitere Drehachse (11) am äußeren Rand der inneren Flügelfläche (12) angelenkt ist, wobei beide Drehachsen (10, 11) etwa zueinander parallel und in Flugrichtung verlaufen,
    - dass in der Ruhestellung des Klappflügels eine Spiralfeder (20), an der ein Zugseil (21) befestigt ist, vorgespannt in der inneren Flügelfläche (12) angeordnet ist,
    - dass das Zugseil (21) von der Spiralfeder (20) kommend über eine erste Umlenkrolle (2) geführt wird, welche mittels eines ersten Befestigungsmittels (31) mit der Flügelwurzel (13) verbunden (19) ist, und anschließend über eine zweite Umlenkrolle (3) geführt wird, welche mittels eines zweiten Befestigungsmittels (32) im Bereich der Wurzel der äußeren Flügelfläche (9) befestigt (18) ist, wobei das freie Ende des Zugseils (21) mit der inneren Flügelfläche (12) verbunden (30) ist.
  2. Klappflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Klappflügel in der Ruhestellung mittels einer am der äußeren Flügelfläche (9) angeordneten lösbaren Befestigungsvorrichtung (5) gehalten wird.
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