ES2709655T3 - Sistema de guiado de proyectil terrestre - Google Patents
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Abstract
Un sistema de unidad de guiado para un proyectil lanzado desde el suelo, que comprende: un proyectil lanzado desde el suelo (115) que tiene un eje longitudinal (A); y una unidad de guiado (110) que se puede acoplar al proyectil lanzado desde el suelo (115), comprendiendo la citada unidad de guiado (110): una región de acoplamiento (310) para acoplar la unidad de guiado (110) al proyectil lanzado desde el suelo (115); y una carcasa delantera (305), en el que la carcasa delantera (305) está configurada para rotar con respecto a la región de acoplamiento (310) alrededor del eje longitudinal (A), comprendiendo la citada carcasa delantera (305): al menos dos aletas estabilizadoras (320) unidas a la carcasa delantera (305); un motor (605) que está contenido dentro de la carcasa delantera (305) y que está acoplado mecánicamente a las aletas estabilizadoras (320) por medio de un árbol de accionamiento (610), estando orientado el citado árbol de accionamiento (610) perpendicular al eje longitudinal (A); y un cojinete (630) que rodea el motor (605), el cojinete: está unido rígidamente a la carcasa delantera (305) de manera que el motor (605) realiza un movimiento rotativo con la carcasa delantera (305) alrededor del eje longitudinal (A); y evita el movimiento de rotación del motor (605) en relación con la carcasa delantera (305), protegiendo así al motor de los efectos de las cargas de inercia experimentadas por la carcasa delantera (305) durante el lanzamiento
Description
DESCRIPCION
Sistema de guiado de proyectil terrestre
Antecedentes
La presente divulgacion se refiere a proyectiles no guiados, lanzados desde el suelo y, en particular se refiere a un sistema para guiar con precision proyectiles terrestres tales como bombas de mortero y granadas de artillena. Muchas entidades fabrican tales proyectiles no guiados en varios tamanos y formas. Las fuerzas armadas de todo el mundo mantienen grandes inventarios de estas municiones. Por su naturaleza, los proyectiles no guiados son "no inteligentes" en el sentido de que no son guiados con precision hacia un objetivo. Como resultado, el uso con exito de tales proyectiles depende en gran medida de la habilidad particular y el nivel de experiencia de la persona que lanza el proyectil.
El documento WO 2010/039322 describe un dispositivo de Control de Navegacion y Guiado (GNC) para ser usado con un proyectil, que incluye un cojinete de aislamiento de balanceo.
Sumario
En vista de lo que antecede, existe la necesidad de un sistema que pueda usarse para guiar con precision los proyectiles lanzados desde el suelo, tales como bombas de mortero y granadas de artillena. En la presente memoria descriptiva se describe un dispositivo configurado para convertir un proyectil no guiado, tal como una bomba de mortero o granada de artillena, en un proyectil guiado de precision. El dispositivo se puede usar para aumentar el alcance efectivo de un proyectil previamente no guiado y tambien aumentar la capacidad del proyectil para alcanzar de manera optima un objetivo.
El sistema de unidad de guiado de acuerdo con la invencion esta configurado como se establece en la reivindicacion 1. Otras caractensticas y ventajas debenan ser evidentes a partir de la divulgacion que sigue de varias realizaciones, que ilustran, a modo de ejemplo, los principios de la invencion.
Breve descripcion de los dibujos
La figura 1 muestra una vista en perspectiva de una unidad de guiado que se acopla a un proyectil.
La figura 2 muestra la unidad de guiado desacoplada del proyectil.
La figura 3 muestra una vista ampliada de la unidad de guiado.
La figura 4 muestra una forma aerodinamica de una aleta estabilizadora curvada.
La figura 5 muestra una forma aerodinamica de una aleta estabilizadora simetrica.
Las figuras 6A y 6B muestran una vista en perspectiva de una parte de la carcasa delantera en seccion transversal parcial.
La figura 7 ilustra como un proyectil puede ser guiado por la deflexion diferencial de las aletas estabilizadoras.
Descripcion detallada
En la presente memoria descriptiva se describe un dispositivo configurado para convertir un proyectil no guiado, tal como una bomba de mortero o granada de artillena, en un proyectil guiado de precision. El dispositivo se puede usar para aumentar el alcance efectivo de un proyectil previamente no guiado y tambien aumentar la capacidad del proyectil para atacar de manera optima un objetivo. De acuerdo con la reivindicacion 1, el dispositivo incluye un motor que esta protegido contra las altas cargas que rtpicamente experimentan tales proyectiles durante el lanzamiento y el movimiento balfstico. El motor esta configurado de manera ventajosa para proporcionar una actuacion proporcional de una o mas superficies de control (tales como aletas estabilizadoras) del proyectil.
La figura 1 muestra una vista en perspectiva de una unidad de guiado 110 acoplada a un proyectil 115 lanzado desde el suelo. La figura 2 muestra la unidad de guiado 110 desacoplada del proyectil 115. El proyectil 115 es un proyectil no guiado en el sentido de que el propio proyectil no incluye ningun componente que grne el proyectil 115 a un objetivo. Como se muestra en la figura 2, la unidad de guiado 110 esta unida al proyectil 115 para convertir el proyectil 115 en un proyectil guiado de precision, como se describe en detalle mas abajo. En la realizacion ilustrada, la unidad de guiado 110 se acopla al extremo mas delantero del proyectil 115. A este respecto, la unidad de guiado 110 tiene una carcasa exterior que forma una punta con forma de bala tal que, cuando esta acoplada al proyectil 115, la unidad de guiado 110 y el proyectil 115 forman colectivamente un cuerpo aerodinamico. Se debe apreciar que la forma del proyectil y de la unidad de guiado puede variar con respecto a lo que se muestra en las figuras.
La unidad de guiado 110 puede estar equipada con una memoria legible por ordenador que esta cargada con una o mas aplicaciones de software para controlar el guiado del proyectil 115. Ademas, la unidad de guiado 110 puede estar equipada con cualquiera de una variedad de componentes electromecanicos para efectuar el guiado y la operacion del proyectil. Los componentes para efectuar el guiado pueden variar y pueden incluir, por ejemplo, un sistema de posicionamiento global (GPS), un sistema de guiado por laser, un seguimiento de imagen, etc. La unidad de guiado 110 tambien puede incluir un sistema integrado de fusibles de guiado para armar y proteger con fusibles un explosivo acoplado al proyectil 115.
La configuracion del proyectil 115 puede variar. Por ejemplo, el proyectil 115 puede ser un proyectil estabilizado con una aleta de cola (TSP), tal como una bomba de mortero o un proyectil de artillena. Una realizacion de este tipo de un proyectil incluye una o mas aletas unidas fijamente a la cola del proyectil. En otro ejemplo, el proyectil 115 es un proyectil estabilizado por espm (SSP). Se debe apreciar que el proyectil 115 puede variar en tipo y configuracion. La figura 3 muestra una vista ampliada de la unidad de guiado 110. Como se ha mencionado, la unidad de guiado 110 incluye una carcasa delantera 305 que forma una punta con forma de bala, aunque la forma puede variar. Una region de acoplamiento 310 esta posicionada en una region trasera de la unidad de guiado 110. La region de acoplamiento 310 se puede acoplar, unir o asegurar de otro modo al proyectil 115 (figuras 1 y 2) tal como en una region delantera del proyectil. La carcasa delantera 305 y su contenido estan montados de manera rotativa en la region de acoplamiento 310 de manera que la carcasa 305 (y su contenido) puede rotar alrededor de un eje, tal como un eje perpendicular al eje longitudinal A con respecto a la region de acoplamiento 310, como se describe en detalle a continuacion. La rotacion alrededor de otros ejes, tal como alrededor del eje A, tambien es posible. El eje longitudinal se extiende a traves del centro de la unidad 110. En la realizacion ilustrada, la region de acoplamiento 310 tiene roscas exteriores de tal manera que la region de acoplamiento se puede roscar en una region roscada complementaria del proyectil 115. Sin embargo, se debe apreciar que otras formas de acoplar la unidad de guiado 110 al proyectil 115 estan dentro del alcance de esta divulgacion.
Haciendo referencia todavfa a la figura 3, dos o mas superficies de control, tales como las aletas estabilizadoras 320, se colocan en la carcasa delantera 305 de la unidad de guiado 110. Las aletas estabilizadoras estan configuradas para ser accionadas proporcionalmente para producir un guiado preciso del proyectil 115 durante el uso, como se describe con mas detalle a continuacion. Es decir, un motor interno en la carcasa 305 esta configurado para mover las aletas estabilizadoras de forma controlada para proporcionar control sobre la trayectoria del proyectil 115. Las aletas estabilizadoras 320 estan configuradas para controlar aerodinamicamente el guiado de balanceo y de inclinacion del proyectil 115 con respecto a un marco de referencia de la tierra. A este respecto, las aletas estabilizadoras pueden ser curvadas como se muestra en la figura 4 o las aletas estabilizadoras pueden ser simetricas como se muestra en la figura 5. La superficie aerodinamica curvada se puede usar para bombas de mortero y granadas de artillena estabilizadas con aleta de cola, mientras que la superficie aerodinamica simetrica se puede utilizar para proyectiles estabilizados por espm. Cualquiera de una variedad de configuraciones de superficies aerodinamicas esta dentro del alcance de esta divulgacion.
La unidad de guiado 110 esta configurada para lograr una actuacion proporcional de manera que la unidad de guiado 110 sea capaz de sobrevivir a las cargas extremadamente altas asociadas con un proyectil lanzado por un canon. A este respecto, se monta un motor dentro de la carcasa delantera dentro de un cojinete que esta rtgidamente unido a la carcasa, como se describe a continuacion. El cojinete proporciona efectivamente una proteccion inercial sobre el motor, de modo que el motor puede girar libremente en relacion con el cuerpo del mortero sobre el eje longitudinal A. Esta configuracion reduce o elimina de manera ventajosa que las cargas inerciales que se experimentan durante el lanzamiento y / o el vuelo se transfieran al motor. Sin un escudo inercial de este tipo, el motor podna experimentar cargas durante el lanzamiento que se ha demostrado que aumentan la probabilidad de danos o destruccion del motor.
La figura 6A muestra una vista en perspectiva de una parte de la carcasa delantera 305 de la unidad de guiado 110. La figura 6A muestra la unidad de guiado 110 en una seccion transversal parcial con una parte del dispositivo que se muestra transparente para mayor claridad de referencia. La figura 6B muestra la unidad de guiado en seccion transversal parcial. Como se ha explicado mas arriba, las aletas estabilizadoras 320 estan montadas en la carcasa exterior 305. Un motor 605 esta situado en el interior de la carcasa 305 dentro de un cojinete 630, que protege al motor 605 de las cargas inerciales durante el lanzamiento, como se describe a continuacion. En la realizacion ilustrada, el motor 605 es un motor plano aunque el tipo de motor puede variar. El motor 605 acciona un arbol de accionamiento 610 haciendo que el arbol de accionamiento 610 rote.
El motor 605 esta acoplado mecanicamente a las aletas estabilizadoras 320 por medio del arbol de accionamiento 610 y una placa engranada 615. La placa 615 esta acoplada mecanicamente al arbol de accionamiento 610 por medio de una disposicion de dientes engranados. De esta manera, la placa 615 traslada el movimiento de rotacion del arbol de transmision 610 a un movimiento de rotacion correspondiente de un arbol 625. El arbol 625 esta acoplado a las aletas estabilizadoras 320. El motor 615 puede operarse para mover las aletas estabilizadoras 320 de una manera deseada tal como para lograr una actuacion proporcional de cada aleta estabilizadora 320.
Con referencia todavfa a las figuras 6A y 6B, el motor 605 esta posicionado dentro de un cojinete 630 que esta unido de manera rtgida y fija a la carcasa 305. Es decir, el cojinete 630 esta unido a la carcasa 305 de tal manera que
cualquier rotacion de la carcasa 305 es transferida al cojinete 630. Por lo tanto, cuando la carcasa 305 realiza un movimiento rotativo como resultado de las cargas experimentadas durante el lanzamiento, el cojinete tambien realiza un movimiento rotativo junto con la carcasa 305. Sin embargo, el motor 630 no necesariamente realiza un movimiento rotativo puesto que el cojinete 630 evita o reduce el movimiento de rotacion y que las cargas correspondientes se transfieran al motor 630. La disposicion de los cojinetes protege de esta manera al motor 605 de las cargas en la carcasa 305 durante el lanzamiento y el movimiento balfstico. Se ha observado que los proyectiles lanzados desde el suelo pueden experimentar cargas del orden de 10.000 a 25.000 durante el lanzamiento. La configuracion de la unidad de guiado protege ventajosamente el motor contra tales cargas.
Guiado de proyectil estabilizado por aleta de cola
Como se ha mencionado, la unidad de guiado 110 esta configurada para proporcionar control sobre un TSP. En este sentido, la unidad de guiado 110 controla un TSP utilizando el guiado de balanceo a giro accionando de manera diferente las aletas estabilizadoras 320 para lograr un movimiento diferencial entre una aleta estabilizadora y otra aleta estabilizadora en el proyectil 115. Se puede usar una actuacion proporcional de este tipo de las aletas estabilizadoras para lograr una posicion de balanceo deseada mientras se activan colectivamente las aletas estabilizadoras para aplicar un momento de de inclinacion para lograr un angulo de ataque y de elevacion deseados. La forma curvada (figura 4) del perfil aerodinamico de la aleta estabilizadora maximiza el angulo de ataque que se puede conseguir. Se ha demostrado que aproximadamente 8 a 10 grados de angulo de ataque produce una relacion maxima de elevacion a arrastre, lo que maximiza la relacion de planeo del proyectil, extendiendo asf su rango. Guiado de proyectil estabilizado en espm
La unidad de guiado esta configurada ademas para proporcionar control sobre un SSP. El hardware ffsico de la unidad de guiado para un SSP puede ser identico al utilizado para un TSP. Como se ha mencionado, el perfil aerodinamico tambien puede diferir entre el SSP y el TSP. El software de guiado utilizado para el guiado de un SSP tambien se puede configurar de manera diferente. Para el guiado de un SSP, la unidad de guiado 110 esta orientada alternativamente en una orientacion vertical y horizontal, como se muestra en la figura 7, por deflexion diferencial de las aletas estabilizadoras. Una vez que se establece la unidad de guiado en una posicion vertical u horizontal, el motor 605 es operado para desviar las aletas estabilizadoras proporcionalmente para aplicar la cantidad requerida de fuerza vertical u horizontal para conducir el proyectil de tal manera que se mantenga continuamente alineado a lo largo de una trayectoria predeterminada al objetivo. La cantidad de tiempo empleado en cada una de estas orientaciones y la magnitud del desvfo durante ese penodo son determinadas en el software de acuerdo con la posicion detectada y las desviaciones de velocidad de la trayectoria deseada.
En uso, el proyectil 115 con la unidad de guiado 110 se lanza desde un tubo de mortero estandar. La unidad de guiado 110 controla su trayectoria hacia el objetivo de acuerdo con las leyes de guiado que aseguran el uso optimo de la energfa disponible impartida en el lanzamiento para alcanzar el rango maximo y lograr atacar el objetivo con un angulo elevado. Emplea un guiado de balanceo para girar para conducirlo lateralmente hacia el objetivo y controlar la orientacion de la unidad con respecto a la tierra para optimizar la configuracion de la trayectoria en elevacion. Durante el ascenso y la porcion de ingreso de la trayectoria, las aletas estabilizadoras curvadas se desvfan diferencialmente para establecer y mantener la unidad de control en posicion vertical (angulo de balanceo = 0). La deflexion colectiva de las aletas sirve para hacer que la bomba de mortero asuma un angulo de ataque correspondiente a la relacion maxima de elevacion a resistencia, lo cual se traduce en la relacion de planeo mas plana (distancia recorrida con relacion a la altura perdida) con el fin de extender al maximo el rango del disparo. Esta condicion se mantiene hasta que el angulo de la lmea de vision con el objetivo se aproxima a un angulo de picado de ataque al objetivo preestablecido, en cuyo punto las aletas se desvfan de nuevo diferencialmente para hacer que la unidad de control se invierta (angulo de balanceo = 180 grados) y se desvfen colectivamente para hacer que el proyectil se desplace hacia abajo en el angulo requerido hacia el objetivo. Debido al poderoso control permitido por las aletas curvadas de gran elevacion orientadas en la posicion invertida, la inclinacion hacia abajo se produce muy rapidamente, lo que minimiza el tiempo y la distancia requeridos para lograr el elevado angulo de ataque deseado con el objetivo. Una vez que se logra el angulo de trayectoria deseado, las aletas estabilizadoras balancean la unidad hacia la orientacion vertical y el proyectil continua volando hacia el objetivo con la unidad de guiado en esa posicion.
Aunque esta memoria descriptiva contiene muchos detalles espedficos, estos no se deben interpretar como limitaciones del alcance de la invencion reivindicada, sino como descripciones de detalles espedficos de realizaciones particulares. Ciertas caractensticas que se describen en esta memoria descriptiva en el contexto de realizaciones separadas tambien pueden ser implementadas en combinacion en una unica realizacion. A la inversa, varias caractensticas que se describen en el contexto de una unica realizacion tambien pueden ser implementadas en multiples realizaciones por separado o en cualquier sub-combinacion adecuada.
Claims (6)
1. Un sistema de unidad de guiado para un proyectil lanzado desde el suelo, que comprende:
un proyectil lanzado desde el suelo (115) que tiene un eje longitudinal (A);
y
una unidad de guiado (110) que se puede acoplar al proyectil lanzado desde el suelo (115), comprendiendo la citada unidad de guiado (110):
una region de acoplamiento (310) para acoplar la unidad de guiado (110) al proyectil lanzado desde el suelo (115); y
una carcasa delantera (305),
en el que la carcasa delantera (305) esta configurada para rotar con respecto a la region de acoplamiento (310) alrededor del eje longitudinal (A),
comprendiendo la citada carcasa delantera (305):
al menos dos aletas estabilizadoras (320) unidas a la carcasa delantera (305);
un motor (605) que esta contenido dentro de la carcasa delantera (305) y que esta acoplado mecanicamente a las aletas estabilizadoras (320) por medio de un arbol de accionamiento (610), estando orientado el citado arbol de accionamiento (610) perpendicular al eje longitudinal (A); y un cojinete (630) que rodea el motor (605), el cojinete:
esta unido ngidamente a la carcasa delantera (305) de manera que el motor (605) realiza un movimiento rotativo con la carcasa delantera (305) alrededor del eje longitudinal (A); y evita el movimiento de rotacion del motor (605) en relacion con la carcasa delantera (305), protegiendo asf al motor de los efectos de las cargas de inercia experimentadas por la carcasa delantera (305) durante el lanzamiento.
2. El sistema de guiado de la reivindicacion 1, en el que el motor esta configurado para actuar proporcionalmente sobre las aletas estabilizadoras.
3. El sistema de guiado de la reivindicacion 2, que comprende ademas un servo - actuador de alto par para actuar sobre las aletas estabilizadoras.
4. El sistema de guiado de cualquier reivindicacion precedente, en el que las aletas estabilizadoras son curvadas.
5. El sistema de guiado de la reivindicacion 4, en el que las aletas estabilizadoras estan configuradas para compensarse en un angulo de ataque correspondiente a una relacion maxima de elevacion a resistencia.
6. El sistema de guiado de cualquier reivindicacion precedente, que comprende ademas un proyectil, en el que el proyectil incluye al menos una cola estabilizadora.
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