ITTO20000977A1

ITTO20000977A1 - Meccanismo di bloccaggio per le alette di un missile.

Info

Publication number: ITTO20000977A1
Application number: IT2000TO000977A
Authority: IT
Inventors: William W Hsu; Duncan D Bragg
Original assignee: Hr Textron Inc
Priority date: 1999-10-18
Filing date: 2000-10-18
Publication date: 2002-04-18
Also published as: ITTO20000977A0; GB2355440A; IL139066A0; IT1320708B1; GB2355440B; GB0024968D0; US6250584B1; IL139066A

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo·. "Meccanismo di bloccaggio per le alette di un missile"

DESCRIZIONE

Campo dell'invenzione

La presente invenzione si riferisce ad alette di controllo mobili per missili trasportati su aeromobili e più in particolare ad un sistema per bloccare l'aletta contro l'azione dì carichi aerodinamici ed evitare la trasmissione di questi carichi attraverso il gruppo di trasmissione.

Descrizione della tecnica anteriore

Sono stati diffusamente utilizzati sistemi di controllo di volo di moti tipi differenti. Essi includono generalmente una superficie di controllo e, nel caso di un missile, la superficie di controllo è tipicamente una aletta.Generalmente la superficie di controllo o aletta è mobile per funzioni di controllo di volo. L'albero dell'aletta è generalmente collegato, attraverso un albero di uscita che è fatto ruotare mediante collegamento ad un gruppo di trasmissione appropriato, ad una sorgente di moto.

Durante il volo prima del lancio, quando il missile è posizionato all'esterno dell'aeromobile, l'aletta è soggetta ad elevati carichi aerodinamici. Questi carichi fanno sì che l'aletta si muova nella direzione del carico e ciò a sua volta fa in modo che l'albero dell'aletta ruoti, e questa rotazione è trasmessa attraverso il gruppo di trasmissione provocando rotture per fatica e vibrazione. Ciò avviene anche quando si utilizza un meccanismo frenante nel tentativo di bloccare la rotazione dell'albero dell'aletta o dell'albero di uscita.

Come risultato di questo carico aerodinamico· indesiderabile del gruppo di trasmissione, sono stati fatti vari tentativi di realizzare un dispositivo di bloccaggio che elimini il carico aerodinamico.Esempi di tali dispositivi di bloccaggio destinati in particolare ad essere utilizzati su missili che fanno uso di alette di controllo sono descritti nei Brevetti statunitensi nn. 4.759.110, 5.409.185 e 5.505.408. Sfortunatamente, la maggior parte dei dispositivi di bloccaggio per superfici di controllo, quali alette su missili, si sono dimostrati inefficaci sotto numerosi aspetti. Ad esempio, alcuni dei dispositivi di bloccaggio erano soggetti a bloccarsi o altrimenti non liberarsi su comando in un modo sostanzialmente senza attrito.Alcuni dispositivi di bloccaggio erano soggetti ad uno sbloccaggio involontario a causa di vibrazioni durante il funzionamento normale. Altri meccanismi di bloccaggio sono abbastanza complessi ed includono un gran numero di componenti, che devono tutti funzionare correttamente per evitare un difetto di funzionamento.

Sommario dell'invenzione

La presente invenzione è diretta ad un meccanismo di bloccaggio destinato ad essere utilizzato su un missile avente una molteplicità di alette di controllo mobili estendentisi da una sua superficie esterna, in cui il meccanismo di bloccaggio comprende un perno di bloccaggio per ciascuna delle alette di controllo mobili che è destinato ad estendersi attraverso la superficie esterna del missile entro una apertura nell'aletta di controllo per mantenere l'aletta di controllo in una posizione fissa prima del lancio, un organo a slitta mobile tra una posizione di estensione dei perni ed una posizione di estrazione dei perni, con una molteplicità di braccetti, ciascuno dei quali collega uno dei perni alla slitta. Quando l'organo a slitta si trova nella sua posizione di estensione dei perni, ciascuno dei braccetti è disposto in una posizione sostanzialmente di punto morto. Sono previsti mezzi per iniziare il movimento di allontanamento dell'organo a slitta dalla sua posizione di estensione dei perni e sono previsti mezzi addizionali per far muovere positivamente l'organo a slitta dalla sua posizione di estensione dei perni alla sua posizione di estrazione dei perni in modo da estrarre ciascuno dei perni dall'apertura nella rispettiva aletta di controllo mobile.

Breve descrizione dei disegni

La figura 1 rappresenta una illustrazione schematica di un missile che può utilizzare un meccanismo di bloccaggio per le sue alette di controllo costruito in conformità con i principi della presente invenzione;

la figura 2 rappresenta una vista da dietro in sezione trasversale parziale di un meccanismo di bloccaggio costruito in conformità con la presente invenzione, rappresentato nella suà posizione di bloccaggio;

la figura 3 rappresenta una vista in sezione trasversale parziale del dispositivo illustrato nella figura 2, lungo le linee 3-3 di quest'ultima;

la figura 4 rappresenta una vista simile alla figura 3, ma che mostra il meccanismo di bloccaggio nella sua posizione di sbloccaggio.

La figura 5 rappresenta una vista simile alla figura 2, senza i perni e con il coperchio rimosso; e

la figura 6 rappresenta una vista in sezione trasversale parziale lungo la linea 6-6 della figura 5.

Descrizione dettagliata dell'invenzione

Con (10) nella figura 1 è rappresentato in generale un missile (12) che può essere trasportato mediante opportuni attacchi (non rappresentati) sotto l'ala di un aeromobile per il lancio finale su un bersaglio. Ad una superficie esterna (14) del missile è fissata una molteplicità di alette (16-22) che, come illustrato, sono distanziate di 90° intorno alla circonferenza del missile.Benché siano rappresentate quattro di tali alette di controllo in questo disegno particolare, si comprenderà che è possibile utilizzarne un numero maggiore o minore in funzione del missile particolare e delle missioni per esso previste. Tutte o alcune delle alette (16-22) possono essere mobili per funzioni di controllo della direzione di volo sia in imbardata sia in beccheggio in conformità con un meccanismo di guida incluso nel missile. Ad esempio, un meccanismo di guida di questo tipo può utilizzare segnali di un Sistema di Posizionamento Globale {"Global Positioning System" - GPS), come è ben noto, per dirigere il missile su un bersaglio desiderato che è stato preprogrammato entro il sistema di guida del missile. Così, dopo il lancio, i segnali GPS sono utilizzati per produrre il movimento di un meccanismo di comando appropriato che è collegato attraverso un gruppo di trasmissione ad un albero su cui sono montate le alette (16-22) per provocare il movimento di una o più delle alette controllando così la traiettoria di volo del missile.

Come precedentemente indicato,mentre il missile (12) è fissato all'esterno dell'aeromobile e prima del lancio, le alette (16-20) sono sottoposte a carichi aerodinamici mentre l'aeromobile che trasporta il missile attraversa l'atmosfera. Questi carichi aerodinamici possono provocare un movimento delle alette facendo così in modo che esse dirigano in modo non corretto la traiettoria di volo del missile (12) dopo il lancio o alternativamente possono applicare tali carichi al gruppo di trasmissione compromettendone il funzionamento e provocando la rottura del missile come risultato di fatica, sollecitazione o rottura del gruppo di trasmissione come conseguenza dell'applicazione dei carichi aerodinamici.

Come è illustrato in particolare nella figura 2, una molteplicità di perni di bloccaggio, ad esempio come indicato in 24, uno per ciascuna delle alette (16-22), sono destinati ad estendersi verso.l'esterno dalla superficie esterna (14) del missile (12) ed in impegno con una apertura (26) che è prevista all'interno dell'aletta di controllo (16). Mediante l'impiego del perno (24) e provocandone l'inserimento entro una apertura, come indicato in 26, l'aletta (16) è trattenuta rigidamente a posto nella sua posizione neutra fino al momento in cui il perno (24) non è estratto dall'apertura (26). Analogamente sono rappresentati perni di bloccaggio (28), (30) e (32) in impegno in aperture appropriate all'interno delle alette (18), (20) e (22).Ciascuno dei perni di bloccaggio (24), (28), (30) e (32) è collegato mediante un opportuno meccanismo di collegamento, ad esempio quello illustrato in (34), ad un organo a slitta (36) che è disposto all'interno di una guida (38) per un movimento tra una posizione di estensione dei perni come illustrato nella figura 3 ed una posizione di estrazione dei perni come illustrato nella figura 4. L'organo a slitta (36) è montato all'interno della guida (38) su una molteplicità di sfere (40) che permettono un movimento sostanzialmente senza attrito dell'organo a slitta (36) all'interno della guida (38) tra le posizioni di estensione e di estrazione. Un organo di vincolo appropriato si impegna con la slitta (36) quando si trova nella sua posizione di estensione dei perni per impedire un azionamento involontario del sistema come risultato di carichi di vibrazione o simili che potrebbero tendere a provocare accidentalmente il movimento della slitta dalla sua posizione di estensione dei perni come illustrato nelle figure 2 e 3 alla posizione di estrazione dei perni come illustrato nella figura 4. Un solenoide (42) è utilizzato per liberare il vincolo sulla slitta (36) in risposta ad un comando di sbloccaggio ad essa applicato da un controllore appropriato azionato dal pilota dell'aeromobile o dall'autopilota in preparazione per il lancio del missile.

Con riférimento ora più in particolare alla figura 3, è rappresentata più in dettaglio la struttura illustrata nella figura 2. Come è rappresentato in questa figura, alberi (44) e (46) delle alette sono collegati ad un opportuno gruppo di trasmissione (48) che fornisce energia motrice agli alberi delle alette (44) e (46) per far ruotare gli alberi in modo da ottenere un controllo direzionale appropriato per il missile. Gli alberi (44) e (46) terminano rispettivamente con attacchi (50) e (52), a cui è possibile fissare alette simili a quelle illustrate in (16) e (20); per facilità di illustrazione e chiarezza di descrizione, le alette sono state eliminate dalle figure 3 e 4. Come è illustrato nella figura 3, il braccetto (34) è fissato attraverso un perno di articolazione del braccetto (76) al perno di bloccaggio (24). Alla giunzione tra il braccetto (34) ed il perno di bloccaggio (24), è previsto uno scodellino per molla (54), ed inoltre intorno al perno (24) ed adiacente alla superficie (14) vi è uno scodellino per molla (56) addizionale. Tra gli scodellini (54) e (56) è disposta una molla (58) che, come sarà descritto più dettagliatamente nel seguito, è posta in compressione quando l'organo a slitta (36) si trova nella sua posizione di estensione dei perni come illustrato nella figura 3. Come è anche illustrato, l'organo a slitta (36) forma nel suo interno un foro (60) che riceve una molla in compressione (62) che è posta in compressione quando la slitta si trova nella sua posizione di estensione dei perni come illustrato neila figura 3. Un meccanismo di arresto appropriato (64) è disposto sull'estremità (66) dell'organo di guida (38) per arrestare il movimento della slitta (36) quando si muove verso la sua posizione di estrazione dei perni.

Come è anche illustrato, il braccetto (34) è collegato in corrispondenza del perno (68) all'organo a slitta (36). Si vede perciò che il braccetto collega il perno (24) alla slitta (36) facendo così in modo che il perno (24) si muova con moto alternativo tra la sua posizione di estensione e la sua posizione di estrazione mentre la slitta si muove tra la sua posizione di estensione dei perni e la sua posizione di estrazione dei perni. Si deve anche notare che 0-ring (70) e (72) possono circondare il perno (24) appena sotto la superficie (14) del missile.

In alcune condizioni una aletta può essere fissata al missile ma non utilizzata per il controllo della traiettoria di volo del missile, ma invece come aletta stabilizzatrice. In tali condizioni, un perno come quello indicato in (74) può estendersi verso l'esterno attraverso un'apertura prevista nella superficie (14) del missile e può anche avere un 0-ring (76) estendentesi intorno ad esso. Tuttavia il perno (74) non potrà essere ritirato ma rimarrà nella posizione fissa come illustrato nelle figure 3 e 4 in ogni momento dopo l'assemblaggio, anche dopo il lancio.

Con riferimento ora alla figura 5, la slitta (36) è rappresentata disposta all'interno della guida (38) e con le sfere (40) disposte tra loro per facilitare il movimento alternativo della slitta (36) all'interno della guida (38) nel piano e fuori dal piano del disegno, come rappresentato nella figura 5. Come è illustrato, ciascuno dei braccetti, come indicato in (34), è collegato mediante un perno di articolazione appropriato, come rappresentato in (68), alla slitta (36).

La figura 6 mostra inoltre la guida (36) nella sua posizione di bloccaggio dei perni nella loro posizione di estensione dei perni, con le sfere (40) che scorrono nelle piste (78-80). Come è anche chiaramente illustrato nella figura 6, l'organo di vincolo (82) si estende entro una apertura (84) prevista, nella slitta (36) per trattenerla quando si trova nella posizione illustrata nella figura 6 e come precedentemente descritto.

Nel funzionamento di un meccanismo di bloccaggio delle alette costruito in conformità con i principi della presente invenzione, il missile sarà assemblato con le alette nella loro posizione di bloccaggio. In altre parole, all'assemblaggio del missile le alette saranno fissate agli organi (50) e (52) e saranno quindi posizionate in modo che l'apertura, come indicato ad esempio in (26), sia immediatamente adiacente all'apertura nella superficie (14) attraverso cui si estenderà il perno (24). La slitta (36) può allora essere spinta nella sua posizione di estensione dei perni come illustrato nella figura 3, facendo così in modo che i perni, ad esempio (24), (28), (30) e (32), si estendano attraverso le aperture nella superficie (14) ed entro le aperture nelle alette (16), (18), (20) e (22). Il meccanismo di vincolo sarà allora inserito per assicurare che l'organo a slitta (36) rimanga nella sua posizione di estensione dei perni. Si deve notare che, quando la slitta (36) è fatta muovere attraverso la sua posizione di estensione dei perni, i braccetti, come (34), sono disposti nella loro posizione vicino al punto morto esercitando così una forza nulla sull'organo a slitta (36). Si deve anche notare che, quando la slitta (36) è fatta muovere nella sua posizione di estensione dei perni, le molle (58) e (62) sono portate nella loro posizione di compressione completa. In conformità con i principi della presente invenzione, la molla che crea la massima forza è la molla (58) che sarà utilizzata per assicurare positivamente che la slitta (36) si muova nella sua posizione di estrazione dei perni quando riceve il segnale di comando appropriato. Tuttavia, poiché i braccetti, come quello indicato in (34), si trovano sostanzialmente in una posizione di punto morto, la semplice eliminazione della forza di vincolo dalla slitta (36) non ne provocherà necessariamente l'inizio del movimento verso la posizione di estrazione dei perni. Pertanto, è prevista la molla (62) che, come illustrato, è inserita all'interno del foro (60) dell'organo a slitta (62) ed appoggia contro l'organo di guida (38), sollecitando così in continuazione la slitta (36) verso la sua posizione di estrazione dei perni; tuttavia, poiché l'organo di vincolo è stato attivato, la slitta (36) non può muoversi finché non viene eliminato il vincolo.

Dopo l'assemblaggio delle alette nella loro posizione di bloccaggio come precedentemente descritto, il missile (12) sarà caricato sull'aeromobile e l'aeromobile decollerà verso l'area predeterminata in modo da poter svolgere la sua missione. Alla rilevazione del bersaglio desiderato, sia che si tratti di un bersaglio di superficie sia che si tratti di un bersaglio in aria, in funzione della missione particolare del missile utilizzato, e all'istante desiderato di lancio, un segnale di controllo appropriato dal controllore sarà applicato al solenoide (42) disinserendo il dispositivo di vincolo dall'impegno con l'organo a slitta (36). Quando viene ricevuto il comando di sbloccaggio ed il solenoide è attivato per eliminare il vincolo sulla slitta (36), la molla (62) solleciterà allora la slitta verso la sua posizione di estrazione dei perni. Appena la slitta inizia a muoversi sulle sfere (40) verso sinistra rispetto alla figura 3, i braccetti (34) sono spostati dalla loro posizione vicino al punto morto. Subito dopo che i braccetti hanno oltrepassato la posizione di punto morto, le molle (58), che, come precedentemente indicato, generano la massima forza, sono attivate e spostano a forza i braccetti verso il basso rispetto alle figure 3 e 4, e, come illustrato in particolare nella figura 4, fanno così muovere positivamente la slitta (36) verso sinistra rispetto alle figure 3 e 4. Poiché tutti braccetti sono collegati alla slitta, i braccetti saranno fatti muovere simultaneamente estraendo così positivamente i perni dalle aperture nelle alette. In questa condizione i segnali di controllo ricevuti dal sistema di guida nel missile possono far muovere in modo appropriato gli alberi, come illustrato in (44) e (46), facendo in modo che le alette si muovano in modo appropriato per controllare la traiettoria di volo del missile.

E' stato così descritto un meccanismo di bloccaggio utilizzabile su un missile per bloccare alette di controllo mobili estendentisi dalla sua superficie in posizioni neutre eliminando così l'applicazione di carichi aerodinamici al gruppo di trasmissione del missile .

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Meccanismo di bloccaggio utilizzabile su un missile avente una molteplicità di alette di controllo mobili estendentisi da una sua superficie esterna, in cui il meccanismo suddetto comprende: un perno di bloccaggio per ciascuna aletta di controllo mobile destinato ad estendersi attraverso la superficie esterna suddetta entro una apertura nell'aletta di controllo suddetta per trattenere l'aletta di controllo suddetta in una posizione fissa prima dell'attivazione del missile suddetto,· un organo a slitta mobile tra una posizione di estensione dei perni ed una posizione di estrazione dei perni; una molteplicità di braccetti, uno per ciascun perno di bloccaggio, che collegano ciascun perno suddetto alla slitta suddetta; in cui ciascuno dei braccetti suddetti è disposto sostanzialmente in una posizione di punto morto quando l'organo a slitta suddetto si trova nella sua posizione di estensione dei perni; mezzi per iniziare il movimento di allontanamento dell'organo a slitta suddetto dalla sua posizione di estensione dei perni; e mezzi per far muovere positivamente l'organo a slitta suddetto dalla sua posizione di estensione dei perni alla sua posizione di estrazione dei perni in modo da estrarre ciascun perno suddetto da ciascuna apertura suddetta nella rispettiva aletta di controllo mobile.
2. Meccanismo di bloccaggio secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre una guida dell'organo a slitta, in cui l'organo a slitta suddetto è inserito all'interno della guida suddetta per un movimento in quest'ultima tra le posizioni suddette.
3. Meccanismo di bloccaggio secondo la rivendicazione 2, comprendente inoltre mezzi per fissare in modo sganciabile l'organo a slitta suddetto nella sua posizione di estensione dei perni.
4 . Meccanismo di bloccaggio secondo la rivendicazione 3, in cui i mezzi suddetti per iniziare il movimento dell'organo a slitta suddetto comprendono un solenoide che, alla ricezione di un segnale di comando, disattiva i mezzi suddetti di fissaggio sganciabile .
5. Meccanismo di bloccaggio secondo la rivendicazione 4, in cui i mezzi suddetti per far muovere positivamente l'organo a slitta suddetto comprendono un primo mezzo elasticamente deformabile che sollecita in modo positivo l'organo a slitta suddetto verso la sua posizione di estrazione dei perni.
6. Meccanismo di bloccaggio secondo la rivendicazione 5, comprendente inoltre mezzi per sollecitare in modo continuo ciascun perno suddetto dalla sua posizione di estensione verso la sua posizione di estrazione, disposto in corrispondenza di ciascun perno suddetto.
7. Meccanismo di bloccaggio secondo,la rivendicazione 6, in cui i mezzi suddetti per sollecitare ciascun perno suddetto comprendono una molla separata collegata a ciascun braccetto suddetto.
8. Meccanismo di bloccaggio secondo la rivendicazione 2, comprendente inoltre una molteplicità di sfere disposte tra l'organo a slitta suddetto e la guida suddetta dell'organo a slitta per ridurre l'attrito tra loro.
9. Meccanismo di bloccaggio secondo la rivendicazione 5, in cui l'organo a slitta suddetto forma un foro nel suo interno ed il primo organo elasticamente deformabile suddetto è una prima molla inserita all'interno del foro suddetto.
10. Meccanismo di bloccaggio secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre un perno di articolazione a ciascuna estremità di ciascun braccetto suddetto per fissare in modo articolato ciascun braccetto suddetto tra l'organo a slitta suddetto ed un rispettivo perno tra i perni di bloccaggio suddetti.