ES2227386T3 - Grupo de control para aletas direccionales en misiles y/o granadas. - Google Patents

Abstract

Grupo de control para aletas direccionales en misiles y/o granadas comprendiendo un cuerpo de contención (15, 15¿, 15¿) que presenta en la parte exterior dos superficies de control en forma de aletas o semi-aletas (13, 14) siendo acharneladas (en 24, 25), direccionables y motorizadas, en el que dicho cuerpo de contención (15, 15¿, 15¿) tiene previstas dos carcasas (16), recibiendo cada una de ellas un motor eléctrico (17, 17¿) que controla, mediante un grupo de engranajes reductores (19, 29; 19¿, 29¿), la oscilación de un anillo de un par de anillos (21, 22) alrededor de un eje (Z) de dicho grupo de control, dispuestos en asientos anulares (31, 32) siendo dichos anillos en los que los elementos de unión extremos (26) de dichas aletas o semi-aletas (13, 14) se acoplan, caracterizado porque dichas aletas o semi-aletas (13, 14) están acharneladas diametralmente opuestas en otro anillo (20) dispuesto en un asiento anular (23) de dicho cuerpo de contención (15, 15¿, 15¿) quedando libre para girar alrededor de dicho eje y en ese anillo (20), estando caracterizado porque cada uno de dichos anillos (21, 22) presenta una ranura localizada (27) para recibir el accesorio de unión extremo (26) de una (13 ó 14) de dichas aletas o semi-aletas (13, 14) y una ranura (28) formada a lo largo de por lo menos un cuadrante de la circunferencia de cada uno de dichos anillos (21, 22), siendo dicha ranura (28) de una profundidad un poco mayor a la de un accesorio de unión extremo (26) y recibiendo el accesorio de unión extremo de la otra (14, 13) de dichas aletas o semi-aletas (13, 14), quedando dicha ranura (28) de un anillo (21 ó 22) frente a la ranura localizada (27) del otro anillo (22 ó 21).

Description

Grupo de control para aletas direccionales en misiles y/o granadas.

La presente invención se refiere a un grupo de control para aletas direccionales en misiles y/o granadas.

En el campo de los objetos volantes, tales como granadas y/o misiles, que durante el vuelo pueden dirigirse adecuadamente, se utilizan varias soluciones para poder variar dicha dirección.

Actualmente, las soluciones en uso en el campo anteriormente mencionado se pueden clasificar, de forma sumaria, según se indica a continuación, dependiendo del tipo de control que esté previsto.

Un primer ejemplo es el que consiste en un control del tipo denominado cartesiano.

Con este tipo de control, el objeto volante está equipado con cuatro superficies de aletas dispuestas en lados opuestos, con respecto a una dirección diametral de la sección del propio objeto volante. Moviendo las dos primeras superficies y las dos segundas superficies, que son opuestas entre sí, de una manera integral, el objeto volador, tal como un misil, controla los movimientos de guiñada y cabeceo.

La situación es diferente si el primer y el segundo par de la superficie de aletas se mueven de forma opuesta entre sí puesto que, de esta manera, el movimiento de balanceo también se puede controlar.

En dicha disposición con dos pares de superficies de aletas, para realizar el movimiento de las propias superficies de control, se necesitan varios motores; más concretamente, dos motores deben estar previstos en el caso de que los pares opuestos de superficies de aletas se junten, mientras que tres ó cuatro motores deben estar previstos en el caso de que se desee controlar la superficie de aletas individuales con control del eje de balanceo. En consecuencia, existe una cierta complicación en la disposición en fases de los motores, de las que están previstas un número importante.

Un segundo ejemplo es el que consiste en un control del tipo así denominado polar.

Con este tipo de control, solamente dos superficies de control están disponibles bajo la forma de superficies de aletas y estas superficies de aletas, según el plano en el que estén dispuestas, controlan los ejes de movimientos de guiñada y cabeceo del objeto volante. En este segundo caso, por lo menos dos motores son necesarios: el primer motor que controla la inclinación de las superficies de aletas de control y el segundo motor que dirige el plano de las propias superficies de aletas a lo largo del eje de balanceo.

Un tercer ejemplo consiste en un control del tipo denominado mixto.

En este caso, se disponen cuatro superficies de aletas, en grupos de dos de diferentes tipos dispuestos sucesivamente a lo largo del cuerpo del objeto volante. Por lo tanto, hay dos primeras superficies diferentes consecutivas que mueven el eje de balanceo del objeto volante, mientras que las restantes dos superficies diferentes consecutivas son relativas a los movimientos de guiñada y cabeceo.

También en este caso se necesitan por lo menos dos motores para mover los pares de superficie de control anteriormente mencionados.

Todos estos ejemplos, por una razón u otra, presentan algunos inconvenientes o carencias.

El primer ejemplo citado, conocido como control cartesiano, necesita de dos a cuatro motores para controlar las superficies de aletas de control. Además, teniendo cuatro superficies de aletas, presenta una alta resistencia aerodinámica.

En cuanto al segundo ejemplo, si, por un parte, presenta una mejor penetración aerodinámica, en el lado negativo su maniobra tiene lugar en dos pasos necesariamente sucesivos. En realidad, existe una primera etapa en la que es necesario dirigir el plano de las superficies de aletas de control y a continuación una segunda etapa que se utiliza para moverlas para poder dirigir el objeto volante. Todo esto provoca una respuesta negativa en la velocidad de respuesta del misil a una orden que se le envíe. Además, el sistema de control de la primera etapa exige que los servomotores tengan un par motor relevante para dirigir el plano de las aletas a lo largo del eje de balanceo.

Por último, el tercer ejemplo presenta también el inconveniente de tener dos etapas de secuencia de las que una consiste en dirigir la superficie y la otra en la maniobra. La presencia de estas dos etapas sucesivas ralentiza la capacidad de maniobra con respecto al primer ejemplo. Además, con respecto al segundo ejemplo, este tercer ejemplo presenta una resistencia más elevada aerodinámica con la previsión de cuatro superficies de aletas diferentes. El documento US-A-5975461 se refiere a un grupo de control, según el preámbulo de la reivindicación 1.

Un objetivo principal de la presente invención es especificar una solución diferente para el problema técnico anterior que tenga en cuenta lo que está previsto en la técnica anteriormente descrita.

Otra finalidad es realizar un grupo de control para aletas direccionales para misiles y/o granadas que permita la optimización de todos los problemas anteriormente referidos.

Otro objetivo de la invención es realizar un grupo de control para aletas direccionales en misiles y/o granadas que presente una estructura que sea extremadamente sencilla y que tampoco suponga un alto coste, pero siendo capaz de realizar cualquiera de las tareas que se le asignen de una manera óptima.

El último, pero no menos importante objetivo de la presente invención, es realizar un grupo de control para aletas direccionales en misiles y/o granadas que presente una alta maniobrabilidad destinada a ser capaz de seguir blancos de todo tipo y en todas las condiciones.

Estos objetivos según la presente invención se consiguen realizando un grupo de control para aletas direccionales en misiles y/o granadas según se describe en la reivindicación 1 adjunta.

Además, las características importantes y especiales de la presente invención están contenidas en las reivindicaciones subordinadas.

Otras características y ventajas de un grupo de control para aletas direccionales en misiles y/o granadas, según la presente invención, se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la siguiente descripción, dada a modo de ejemplo y no con fin limitativo, de una realización del grupo con referencia a las figuras adjuntas, en las que:

la figura 1 es una vista en perspectiva de una posible realización esquemática de un grupo de control, según la presente invención, para aletas direccionales aplicadas a un objeto volante, tales como un misil o similar, que se ilustra solamente en parte,

la figura 2 es una vista en sección longitudinal del grupo de control del objeto volante según la línea II-II de la figura 4,

la figura 3 es una vista en sección longitudinal del grupo de control del objeto volante según la línea III-III de la figura 4,

la figura 4 es una sección transversal del grupo de control del objeto volante según la línea IV-IV de la figura 2,

la figura 5 es una sección transversal del grupo de control del objeto volante según la línea V-V de la figura 2,

las figuras 6 y 7 ilustran, de forma muy esquemática, los ángulos de rotación de las semi-aletas y de los anillos que constituyen el grupo de control de la invención.

Con referencia a la figura 1, un objeto volante 11 está genéricamente indicado, tal como una granada, un misil y/o dispositivos similares, que está provisto de un grupo de control para aletas direccionales según la invención, en conjunto indicado con la referencia numérica 12.

El grupo de control 12 puede adaptarse con facilidad a cualquier tipo de objeto volante y permite que dicho objeto, moviéndose a velocidades supersónicas, sea maniobrado para hacerle incidir sobre un blanco designado. En realidad, este grupo permite una alta maniobrabilidad en la totalidad de su alcance operativo con el fin de seguir los movimientos del blanco incluso cuando esté próximo. La solución adoptada permite al sistema ser controlado también en presencia de un movimiento de balance del objeto volante.

El objeto volante 11 requiere una serie de movimientos definidos por un eje de cabeceo X, un eje de guiñada Y y un eje de balanceo Z, respectivamente.

Para una mejor comprensión de la presente invención, se ilustra en la figura 1 una representación esquemática del objeto volante 11 en forma de misil y de los movimientos referidos según los ejes anteriormente mencionados.

A este respecto, debe señalarse que un grupo de control 12, según la invención, es un control del tipo denominado polar, en el que solamente dos superficies de control están disponibles en forma de dos superficies de aletas o semi-aletas 13 y 14 que pueden dirigirse según la dirección que se desee para seguir con el objeto volante 11.

El grupo de control de la invención utiliza la fuerza aerodinámica para dirigir el plano de las superficies de aletas de control a lo largo del eje de balanceo Z. De esta manera se elude el impedimento de un alto par necesario para dirigir dicho plano directamente a través de un motor.

En la realización práctica ilustrada, debe destacarse que el grupo de control 12 comprende un cuerpo de contención 15, del tipo cilíndrico, en el que se forman dos alojamientos 16, con ejes paralelos al eje del cuerpo de contención 15, pero excéntricos y diametralmente opuestos. Cada carcasa 16 recibe el respectivo motor 17 y 17', que controla una rueda dentada extrema 19 y 19' mediante un eje relativo 18 y 18'.

Debe hacerse constar que coaxialmente al eje Z del objeto volante, alineado con el eje del cuerpo de contención 15, está prevista una serie de tres anillos 20, 21 y 22. El primer anillo 20 tiene libertad para girar alrededor de un eje Z insertado en un asiento anular 23 formado en una parte con un pequeño diámetro del propio cuerpo de contención 15. El primer anillo 20 presenta extensiones pivotantes 24 de las dos semi-aletas 13 y 14, sujetadas mediante elementos de bloqueo axial 25, pero libres para girar, que son así pivotados y dispuestos en un ángulo de 180º entre sí. En la parte posterior, las dos semi-aletas 13 y 14 presentan una pequeña extensión radial 34, situada frente a la parte interior del cuerpo 15, que se acopla en una ranura curvada 35 formada en una extensión 20' del anillo 20. De esta manera, como puede observarse claramente en la figura 1, cada semi-aleta 13 y 14 está guiada y tiene una oscilación limitada.

En la parte frontal, las semi-aletas 13 y 14 tienen cada una un elemento de unión 26 que puede hacerse oscilar mediante un acoplamiento adecuado con los anillos 21 y 22. Debe observarse cómo los dos anillos 21 y 22 están también dispuestos en sus respectivos asientos anulares ranurados 31 y 32, por lo menos parcialmente formados en dos partes separadas 15' y 15'' del cuerpo de contención 15 que a continuación se sujetan a dicho cuerpo mediante elementos de sujeción estables, tales como los pernos representados de forma esquemática en 33. De esta forma, el cuerpo de contención 15, 15' y 15'', una vez montado, se puede considerar como una sola pieza.

Las figuras 2 a 5 ilustran la realización del grupo de control de la presente invención. Por lo tanto, debe hacerse la observación de que el elemento de unión 26 de la primera semi-aleta 13 se inserta en la ranura localizada 27 del tercer anillo 22, de modo que una rotación de este último determina su oscilación alrededor del respectivo pivote 24 dispuesto en el primer anillo 20. Sin embargo, esta ranura localizada 27 sobresale en horquilla hacia el segundo anillo 21 insertándose por sí misma en una ranura 28 del segundo anillo, formado a lo largo de aproximadamente un cuarto de circunferencia o a lo largo de un cuadrante de la circunferencia del propio segundo anillo y presentando una profundidad de poco más que la de cada elemento de unión 26.

El tercer anillo 22, en una posición diametralmente opuesta a la mencionada ranura localizada 27, presenta también una ranura 28 formada a lo largo aproximadamente de un cuadrante de su circunferencia y con una profundidad ligeramente superior a la de cada elemento de unión 26. De esta forma, el elemento de unión 26 de la segunda semi-aleta 14 se inserta en una ranura localizada 27 del segundo anillo 21, que sobresale en horquilla hacia el tercer anillo 22 insertándose en la ranura 28. De esta manera, el elemento de unión 26 de la segunda semi-aleta 14 se inserta en la ranura localizada 27 del segundo anillo 21, de modo que la rotación determine su oscilación alrededor del respectivo pivote 24 también dispuesto en el primer anillo 20.

Para un mejor guiado en su posible oscilación o rotación, los anillos 21 y 22 presentan extensiones superficiales y perimétricas 21' y 22' que están alojadas en extensiones de superficies perimétricas de los respectivos asientos anulares 31 y 32.

Debe subrayarse que los dos anillos 21 y 22 están, a su vez, cada uno controlado por un respectivo motor eléctrico 17 y 17' que, como se indica, controla, mediante un eje 18 y 18' relativo, y una rueda dentada extrema 19 y 19'. Esta rueda dentada 19 y 19' se acopla, a su vez, en un engranaje de reducción 29 y 29' que, por último, se acopla en un sector dentado 30 y 30' formado dentro de cada uno de los dos anillos 21 y 22. En el engranaje de reducción 29 y 29' puede estar provisto de un husillo 36 que soporta un par de ruedas dentadas, de diferentes diámetros y montadas en el husillo, una de las cuales engrana con la rueda dentada 19 y 19' y la otra con el sector dentado 30 y 30' formado internamente en los respectivos anillos 21 y 22. Dicho husillo 36 se lleva a las dos partes separadas 15' y 15'' del propio cuerpo de contención 15.

De esta manera, cada motor eléctrico 17 y 17', a través de un grupo de engranajes reductores apropiado (constituido exclusivamente por ruedas cilíndricas 19, 29; 19', 29') es capaz de hacer que las semi-aletas 13 y 14 formen ángulos \delta_{1} y \delta_{2} con respecto al eje de la granada Z.

Las figuras 2, 4 y 5 ilustran la disposición normal de las semi-aletas 13 y 14 alineadas según el eje Z del cuerpo de contención 15 del grupo de control 12, mientras que la figura 1 ilustra una posición operativa oscilada de un determinado ángulo de las dos semi-aletas 13 y 14.

Las figuras 6 y 7, que son completamente esquemáticas, ayudan a conocer cuáles son los ángulos de rotación de las semi-aletas 13 y 14 y de los anillos 20, 21 y 22 que constituyen el grupo de control 12, según la presente invención.

La orden de mando con respecto al objeto volante 11, en su movimiento de cabeceo y/o guiñada, es igual a (\delta_{1} - \delta_{2})/2, mientas que la posición de balanceo está sujeta, mediante pares aerodinámicos, a la magnitud de (\delta_{1} - \delta_{2})/2. Dicho de otro modo, si las semi-aletas 13 y 14 se mueven simultáneamente como la misma pieza, el objeto volante maniobra con movimientos de cabeceo y/o guiñada, mientras que si las semi-aletas no se mueven simultáneamente, el sistema se dirige alrededor del eje de balanceo Z.

En un ejemplo, utilizando como símbolos de referencia \alpha, \beta y \gamma, solamente se ilustra el primero de los cuales, las rotaciones alrededor del eje de balanceo Z de los tres anillos 20, 21 y 22 y \tau una relación de transmisión genérica, puede observarse (mediante consideraciones cinemáticas) que las siguientes relaciones son válidas.

\delta_{1}= (\beta - \gamma) / \tau

\delta_{2}= (\alpha - \gamma) / \tau

(\delta_{1}+ \delta_{2})/2 = (\beta - \gamma) / 2 / \tau

orden de movimiento de balanceo/guiñada

(\delta_{1}+ \delta_{2})/2 = (\beta + \gamma = 2\alpha) / \tau orden de posición de balanceo.

La ventaja respecto a otros sistemas o grupos de control es que para moverse alrededor del eje de balanceo Z utiliza el par aerodinámico que se desarrolla cuando los ángulos de incidencia de las aletas \delta_{1} y \delta_{2} son diferentes, evitando así la necesidad de los servomotores 17, 17' para suministrar un alto par de torsión.

Esta solución propuesta evidentemente resulta de especial utilidad para el control de misiles, granadas y/o elementos similares mediante el movimiento de superficies de aletas de control adecuadas (13, 14). De este modo, se consigue el principal objetivo de la presente invención que es el de maniobrar un objeto, tal como un misil/una granada que se mueva a velocidad supersónica, de modo que se haga incidir sobre un blanco designado.

Evidentemente, se trata, de forma global, de conseguir una alta y fácil maniobrabilidad para poder ser capaz de proseguir los movimientos del blanco incluso cuando se esté próximo al propio blanco.

Con la solución de la presente invención anteriormente descrita, se posibilita el control del objeto volante también en presencia de un movimiento de balanceo del propio objeto volante.

El grupo de control de la presente invención, así diseñado, es evidentemente susceptible de numerosas modificaciones y variantes, todas ellas cubiertas por la propia invención.

Además, en la práctica, las piezas y los materiales usados, así como sus tamaños y componentes, pueden ser cualesquiera segundos requisitos técnicos específicos.

El ámbito de protección de la presente invención está definido, por lo tanto, por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (8)

1. Grupo de control para aletas direccionales en misiles y/o granadas comprendiendo un cuerpo de contención (15, 15', 15'') que presenta en la parte exterior dos superficies de control en forma de aletas o semi-aletas (13, 14) siendo acharneladas (en 24, 25), direccionables y motorizadas, en el que dicho cuerpo de contención (15, 15', 15'') tiene previstas dos carcasas (16), recibiendo cada una de ellas un motor eléctrico (17, 17') que controla, mediante un grupo de engranajes reductores (19, 29; 19', 29'), la oscilación de un anillo de un par de anillos (21, 22) alrededor de un eje (Z) de dicho grupo de control, dispuestos en asientos anulares (31, 32) siendo dichos anillos en los que los elementos de unión extremos (26) de dichas aletas o semi-aletas (13, 14) se acoplan, caracterizado porque dichas aletas o semi-aletas (13, 14) están acharneladas diametralmente opuestas en otro anillo (20) dispuesto en un asiento anular (23) de dicho cuerpo de contención (15, 15', 15'') quedando libre para girar alrededor de dicho eje y en ese anillo (20), estando caracterizado porque cada uno de dichos anillos (21, 22) presenta una ranura localizada (27) para recibir el accesorio de unión extremo (26) de una (13 ó 14) de dichas aletas o semi-aletas (13, 14) y una ranura (28) formada a lo largo de por lo menos un cuadrante de la circunferencia de cada uno de dichos anillos (21, 22), siendo dicha ranura (28) de una profundidad un poco mayor a la de un accesorio de unión extremo (26) y recibiendo el accesorio de unión extremo de la otra (14, 13) de dichas aletas o semi-aletas (13, 14), quedando dicha ranura (28) de un anillo (21 ó 22) frente a la ranura localizada (27) del otro anillo (22 ó 21).

2. Grupo de control según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha ranura localizada (27) de un anillo (21 ó 22) sobresale en horquilla hacia el otro anillo (22 ó 21) insertándose en dicha ranura (28) situada enfrente.

3. Grupo de control según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho grupo de engranajes reductores, asociado con dicho motor eléctrico (17, 17') comprende las ruedas dentadas (19, 29; 19', 29') que se acoplan a través de un engranaje reductor en un sector dentado (30, 30') formado internamente en cada uno de dichos dos anillos (21, 22).

4. Grupo de control según la reivindicación 3, caracterizado porque dicho engranaje reductor es un engranaje reductor dentado que comprende un husillo (36) que presenta un par de ruedas dentadas, con diferentes diámetros e instaladas en dicho husillo, una de las cuales se acopla con una rueda dentada (19, 19') integral con dicho motor (17, 17') y la otra con dicho sector dentado (30, 30') formado internamente en los respectivos anillos (21, 22), siendo dicho husillo (36) soportado sobre dos partes separadas (15', 15'') de dicho cuerpo de contención (15).

5. Grupo de control según la reivindicación 1, caracterizado porque cada una de dichas aletas o semi-aletas (13, 14) tiene prevista una extensión pivotada (24), sujeta mediante elementos de bloqueo axiales (25), pero con libertad para girar, en dicho anillo adicional (20), estando dichas dos aletas o semi-aletas (13, 14) dispuestas formando un ángulo de 180º entre sí.

6. Grupo de control según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho cuerpo de contención comprende tres partes separadas (15, 15', 15'') sujetas juntas mediante medios de sujeción estables (33), entre los cuales están localizados dichos asientos anulares ranurados (31, 32, 33).

7. Grupo de control según la reivindicación 1, caracterizado porque cada una de dichas aletas o semi-aletas (13, 14) tiene prevista, en su parte posterior, una pequeña extensión radial (34), situada frente a la parte interior de dicho cuerpo de contención (15, 15', 15'') que se acopla en una ranura curvada (35) formada en una extensión (20') del anillo adicional (20).

8. Grupo de control según la reivindicación 1, caracterizado porque cada uno de dichos pares de anillos (21, 22), dispuestos en los asientos anulares (31, 32), presenta una superficie y extensión perimétricas (21', 22') que está alojada en una extensión de superficie perimétrica de dichos asientos anulares (31, 32).