WO1994010036A1 - Einrichtung zum schwenken eines flugkörpers, mit zwei kreiseln - Google Patents

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WO1994010036A1 PCT/DE1993/000963 DE9300963W WO9410036A1 WO 1994010036 A1 WO1994010036 A1 WO 1994010036A1 DE 9300963 W DE9300963 W DE 9300963W WO 9410036 A1 WO9410036 A1 WO 9410036A1
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gyroscope
arrangement
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Thomas Eckardt
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Teldix Gmbh
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/24—Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control
    • B64G1/28—Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control using inertia or gyro effect
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/24—Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control
    • B64G1/244—Spacecraft control systems

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of patent claim 1.
  • This arrangement is called “skewed arrangement".
  • a characteristic of such a known arrangement is that acceleration and deceleration energy has to be used, and it can happen during operation that one of the gyroscopes has to be brought to zero speed. Then problems arise when restarting due to the static friction.
  • the noise spectrum structure-borne noise occurring at low speeds is particularly disruptive. This problem could be countered by magnetically mounted gyros.
  • the invention is set out in claim 1. It has the advantage that it can be realized with magnetically mounted gyroscopes, although these are only limited Angular range can be pivoted. Magnetic bearings meet the demand for extreme smoothness.
  • the invention has the advantage that it manages with fewer than three gyros, so that there is a less complex and less heavy construction.
  • the device according to the invention does not require that the gyro speed is controlled down to near zero, where there may still be deficits with the smoothness of operation with magnetically mounted gyroscopes.
  • a resultant angular momentum vector is generated by using two gyroscopes with opposite directions of rotation, at least one of which can be pivoted to a limited extent. By swiveling at least one of these gyros and (!) Suitably selected speeds, the resulting angular momentum vector can be swiveled in any spatial direction relative to the gyro attachment (e.g. satellite body). However, since the total angular momentum vector of a body, as described initially, is fixed in space, the satellite can be pivoted in any spatial direction.
  • Three gyros are preferably used which are arranged in the same orientation (at least in their starting position) and can be pivoted about two pivot axes which are arranged orthogonally to one another and to the axis of rotation (common in the starting position). Normally only two of the three gyros are in operation. The third is only used if one of the other gyroscopes fails.
  • the following gyro combinations are possible:
  • a gyroscope is not and another gyro pivotable about two pivot axes that are not parallel to each other and to the direction of the axes of rotation common in the starting position.
  • Two gyros are each pivotable about at least one pivot axis, with at least two of the pivot axes and the common direction of the axes of rotation not running parallel to one another.
  • Redundancy can be achieved by adding one or more additional gyros.
  • the invention is not concerned with active nutation damping, but with the pivoting of a missile, in particular satellites, for its alignment in space. It should not go unmentioned that it is already known for active nutation damping (DE 36 38 462 AI) to provide a swirl body in a double swirl satellite which can be swiveled briefly in one direction and immediately back again. Controlling the speed of a gyro is not used to swivel the satellite.
  • a gyroscope can be pivoted so actively with the aid of control means which contain a drive, and the speed of the same or the other gyroscope can be actively controlled such that the angular momentum vectors of the gyroscopes compensate one another at least partially in the long term.
  • This compensation state can be regarded as the initial state, from which the total angular momentum vector formed from the two angular momentum vectors can be changed in terms of magnitude and position by tilting a gyro and changing the speed of a gyro.
  • pivoting means In order to be able to actively pivot a gyro, means for tilting the axis of rotation of the gyroscope are provided as pivoting means.
  • the axis of rotation can be tilted in that instead of a gyroscope a gyro arrangement with two gyros is used, the speeds of which are controllable, while the axes of rotation are not tiltable but enclose an angle.
  • the amounts of the angular momentum vectors can be controlled by controlling the speeds.
  • the resulting angular momentum vector formed from both angular momentum vectors changes both its magnitude and its direction in space as a result of the speed changes.
  • the swiveling means for a gyro are preferably realized in that the axis of rotation (only) of a gyroscope is actually tilted, either by mechanically tilting the mounting of the gyroscope (for example in a universal joint) or by using magnetic forces in a known manner by magnetic forces a tilt of the axis of rotation is caused.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of the invention.
  • FIG. 2 shows a modification option for a swiveling gyro arrangement.
  • Figure 4 shows the preferred version with respect to the pivoting of a gyroscope.
  • Figure 1 shows two rotors 1 and 2, which are suspended with gimbal mobility, which can have limited movement angles.
  • the gyros rotate in opposite directions and generate angular momentum vectors H ⁇ and H 2 , from which a total angular momentum vector H g results.
  • the two moments (angular momentum vectors) H- ⁇ and H 2 can add up to zero or largely compensate each other.
  • the total moment, ie the total angular momentum vector H 1 can be directed in any desired direction.
  • at least one of the two gyroscopes is tilted and the same or the other gyroscope is rotationally accelerated or decelerated.
  • the missile F in particular satellite, in which the gyros are located, can be aligned in any desired direction in space, namely by the vector of the total moment H “of the satellite, which is stored in the gyros 1, 2, with respect to the Coordinate system of the satellite is tilted.
  • the satellite can be tilted in any direction without impairing the noise properties, because the gyros can be magnetically supported because they are only in must be tilted within a limited range, and they do not have to operate at low speeds if the total angular momentum vector H g is to take small values.
  • Redundancy can be achieved by means of a further gyroscope 3, which can also be suspended with limited gimbal mobility, and which can therefore be magnetically mounted.
  • the gyro 3 takes the place of one of the gyros 1, 2 in the event of failure. It is sufficient if one of the rotors 1, 2 is pivotable, preferably in the plane of the drawing and in a plane perpendicular to the plane of the drawing, which is also perpendicular to the connecting line between the two centers of gravity.
  • the third rotor 3 should also be pivotable, but its speed should also be controllable. At least one of the other two rotors 1 and 2 must be controllable in its speed.
  • the redundancy Gyroscope 3 can be swiveled in both planes, because it cannot be predicted which gyroscope 1 or 2 it will have to replace if necessary.
  • Each of the gyros 1 to 3 can also be understood as a gyro arrangement, each of which contains more than one gyro. If such a gyro arrangement 1 contains, for example, two gyros, the angular momentum vector H- ⁇ is to be understood as the resulting angular momentum vector of the two gyroscopes of the gyro arrangement 1.
  • FIG. 2 shows how such a gyroscope arrangement 1 with two gyroscopes 11 and 12, whose axes of rotation enclose an (in particular right) angle, can be designed as a gyroscope arrangement with a pivotable angular momentum vector H- ⁇ .
  • the rotors 11 and 12 are not pivotable, it results by speed control, ie change in the magnitude of the angular momentum vectors H 1; L and H 12, a resulting angular momentum vector E- ⁇ which is pivotable in its direction.
  • FIG. 3 again shows the three gyros 1 to 3 corresponding to FIG. 1. It is indicated that the gyro 2 is rigidly arranged.
  • the housings of the rotors 1 and 3, on the other hand, are each connected to a joint Gl or G3, so that they can be pivoted together with the respective rotors 1 and 3, respectively.
  • pivoting pivoting means are provided, each consisting of drive means AI or A3 for the free joint legs and control means S21 and S23.
  • Control means S12 and S13 are provided for speed control via motor inputs D2 and D3 of gyroscopes 2 and 3, respectively.

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Abstract

Flugkörper, insbesondere Satelliten, müssen bezüglich ihrer Orientierung im Raum stabilisiert werden. Dazu werden Kreiselanordnungen benutzt, die entweder schwenkbare Kreisel in Kardanrahmen oder fest in drei unterschiedlichen Richtungen angeordnete Kreisel mit steuerbaren Drehzahlen verwenden. Diese Konstruktionen sind aufwendig, schwer und unter Umständen ausfallträchtig. Die erfindungsgemäße Einrichtung kommt mit zwei Kreiseln (1, 2) aus, die mit beschränkter Kardanbeweglichkeit aufgehängt sein können, deren Drehachsen im Ausgangszustand übereinstimmen und deren Drehrichtung entgegengesetzt ist. Durch Kippen wenigstens eines Kreisels und Drehzahlveränderungen läßt sich jeder beliebige resultierende Drehmomenten-Vektor (Hg) und damit jede beliebige Drehung des Satelliten erreichen.

Description

Beschreibung
Einrichtung zum Schwenken eines Flugkörpers, mit zwei Kreiseln
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Die meisten derzeit im Einsatz befindlichen Raumflugkörper (meistens Satelliten) müssen bezüglich ihrer Orientierung im Raum stabilisiert werden. Dazu wird häufig die Tatsache genutzt, daß der Gesamtdrall eines Körpers nach Betrag und Richtung konstant ist, solange keine äußeren Drehmomente auf diesen Körper einwirken.
Bei vielen Satelliten wird, um diesen Sachverhalt zu nutzen, aber den Satelliten nicht rotieren lassen zu müssen, mindestens ein Kreisel eingebaut, in dem der Gesamtdrall des Satelliten gespeichert ist.
Durch Einbau schwenkbarer Kreisel, z.B. in Kardanrahmen, ist es möglich, ohne die Drehzahl von Kreiseln zu verändern, den Satelliten zu schwenken; denn durch vektorielle Addition ergibt sich ein resultierender Drallvektor (Drehimpuls), der immer noch raumfest ist, jedoch relativ zum Satelliten seine Lage geändert hat. Somit ist es möglich, den Satelliten im Raum zu schwenken, ohne daß ein äußeres Drehmoment nötig wäre (DE 40 26 624 AI, US 3,387,482). Kardanrahmen sind jedoch zusätzliche, schwere, ausfallträchtige Mechanismen, die zudem kaum ruckfrei (geräuschfrei) zu schwenken sind.
In einer anderen bekannten Anordnung (Europäische Patentanmeldung 0 424 937 A2) wird auf Kardangelenke verzichtet; stattdessen kann dort ein Kreisel mit Hilfe von mehreren Aktuatoren für linearen Vorschub um mehrere Achsen gekippt werden.
Bei Einbau von mindestens zwei Kreiseln, deren feste Drehachsen nicht parallel zueinander verlaufen, ist es möglich, den Satelliten zu schwenken, indem die Drehzahl der Kreisel verändert wird. Bei den bisherigen Problemlösungen, die es ermöglichen, einen Satelliten in jede beliebige Raumrichtung zu drehen, sind mindestens drei Kreisel vorgesehen, die jeweils eine feste Drehachse, jedoch eine veränderliche Drehzahl haben (DE 26 44 777 C2). Dabei sind die Drehachsen von mindestens drei dieser Kreisel nicht parallel zueinander. Wie oben beschrieben, läßt sich damit durch vektorielle Addition der Drehimpulse ein nach Betrag und Richtung beliebiger Drallvektor erzeugen. Da jeder Kreisel jedoch in einer anderen Orientierung montiert werden muß, ist die dazu notwendige Konstruktion sehr aufwendig und schwer. Diese Anordnung nennt sich im Englischen "skewed arrangement". Eine Eigenschaft einer solchen bekannten Anordnung besteht darin, daß Beschleunigungs- und Verzögerungsenergie aufgewendet werden muß, und es kann im Betrieb vorkommen, daß einer der Kreisel auf die Drehzahl Null gebracht werden muß. Dann ergeben sich Probleme beim Wiederanlaufen durch die Haftreibung. Außerdem stört das bei niedrigen Drehzahlen auftretende Geräuschspektrum (Körperschall) in besonderem Maße. Diesem Problem könnte man allerdings durch magnetisch gelagerte Kreisel begegnen.
Durch die Erfindung soll eine andere einfache Möglichkeit zum Schwenken eines Flugkörpers (z.B. Satelliten) geschaffen werden.
Die Erfindung ist in Anspruch 1 angegeben. Sie hat den Vorteil, daß sie mit magnetisch gelagerten Kreiseln realisiert werden kann, obwohl diese nur in einem eingeschränkten Winkelbereich geschwenkt werden können. Die magnetische Lagerung kommt der Forderung nach extremer Laufruhe entgegen.
Außerdem hat die Erfindung den Vorteil, daß sie mit weniger als drei Kreiseln auskommt, so daß sich eine weniger aufwendige und weniger schwere Konstruktion ergibt. Sie ermöglicht trotz der erwünschten Einsetzbarkeit von magnetisch gelagerten Kreiseln mit ihren Einschränkungen bezüglich des Schwenkbereiches ein Schwenken eines Flugkörpers in jede beliebige Raumrichtung. Weiterhin setzt die Einrichtung nach der Erfindung nicht voraus, daß die Kreiseldrehzahl bis in die Nähe von Null heruntergesteuert wird, wo es auch mit magnetisch gelagerten Kreiseln noch Defizite mit der Laufruhe geben kann.
Durch die Verwendung zweier Kreisel mit entgegengesetzter Drehrichtung, von denen mindestens einer begrenzt schwenkbar ist, wird ein resultierender Drehimpuls-Vektor erzeugt. Durch Schwenken von mindestens einem dieser Kreisel und ( ! ) geeignet gewählten Drehzahlen kann der resultierende Drehimpuls-Vektor in jede beliebige Raumrichtung relativ zur Kreiselbefestigung (z.B. Satellitenkörper) geschwenkt werden. Da der Gesamtdrehimpuls-Vektor eines Körpers, wie anfangs beschrieben, jedoch raumfest ist, kann somit der Satellit in jede Raumrichtung geschwenkt werden.
Bevorzugt werden drei Kreisel verwendet, die in der gleichen Orientierung (jedenfalls in ihrer Ausgangslage) angeordnet sind und um zwei Schwenkachsen geschwenkt werden können, die orthogonal zueinander und zur (in Ausgangslage gemeinsamen) Drehachse angeordnet sind. Im Normalfall sind nur zwei der drei Kreisel in Betrieb. Der dritte wird nur bei Ausfall eines der anderen Kreisel benutzt. Folgende Kreiselkombinationen sind möglich:
- Ein Kreisel ist nicht und ein weiterer um zwei Schwenkachsen schwenkbar, die nicht parallel zueinander und zu der in Ausgangslage gemeinsamen Richtung der Drehachsen verlaufen.
- Zwei Kreisel sind jeweils um mindestens eine Schwenkachse schwenkbar, wobei mindestens zwei der Schwenkachsen und die gemeinsame Richtung der Drehachsen nicht parallel zueinander verlaufen.
- Durch Hinzufügen eines oder mehrerer weiterer Kreisel kann jeweils Redundanz erreicht werden.
In den Unteransprüchen sind die bevorzugten Ausführungsformen angegeben.
Die Erfindung befaßt sich nicht mit aktiver Nutationsdämpfung, sondern mit dem Schwenken eines Flugkörpers, insbesondere Satelliten, zu seiner Ausrichtung im Raum. Es soll nicht unerwähnt bleiben, daß es zur aktiven Nutationsdämpf ng schon bekannt ist (DE 36 38 462 AI), in einem Doppeldrallsatelliten einen Drallkörper vorzusehen, der kurzzeitig in eine Richtung und sofort wieder zurück schwenkbar ist. Eine Steuerung der Drehzahl eines Kreisels wird dabei aber zum Schwenken des Satelliten nicht angewendet.
Zur passiven Nutationsdämpfung ist es bekannt (DE 21 10 405 AI), auf einem rotierenden Raumfahrzeug ein kippbares Kreiselschwungrad vorzusehen, das eine Drehrichtung aufweist, die der Drehrichtung des Raumfahrzeugs entgegengesetzt ist. Außerdem sind bei dieser bekannten Anordnung Dämpfungseinrichtungen zur Dämpfung der Kippbewegungen vorgesehen, die bei der zu dämpfenden Nutation auftreten. Eine aktive Steuerungsmöglichkeit der Kippbewegungen ist nicht vorgesehen. Im Gegensatz dazu dient die Einrichtung nach der Erfindung zum Schwenken eines Flugkörpers, insbesondere eines Satelliten, um ihn im Raum auszurichten. Die Einrichtung weist zwei Kreisel auf, von denen wenigstens einer gegenüber dem anderen schwenkbar ist. Ein Kreisel ist derart aktiv mit Hilfe von Steuermitteln, die einen Antrieb enthalten, schwenkbar, und die Drehzahl desselben oder des anderen Kreisels ist derart aktiv steuerbar, daß sich die Drehimpuls-Vektoren der Kreisel gegenseitig längerfristig mindestens teilweise kompensieren. Dieser Kompensationszustand kann als Ausgangszustand betrachtet werden, von welchem ausgehend der aus beiden Drehimpuls-Vektoren gebildete Gesamt-Drehimpuls-Vektor dadurch bezüglich Betrag und Lage verändert werden kann, daß ein Kreisel gekippt und die Drehzahl eines Kreisels verändert wird.
Um einen Kreisel aktiv schwenken zu können, sind als Schwenkmittel Mittel zum Kippen der Drehachse des Kreisels vorgesehen. Die Drehachse kann dadurch gekippt werden, daß anstelle eines Kreisels eine Kreiselanordnung mit zwei Kreiseln benutzt wird, deren Drehzahlen steuerbar sind, während die Drehachsen nicht kippbar sind, aber einen Winkel einschließen. Durch Steuerung der Drehzahlen können die Beträge der Drehimpuls-Vektoren gesteuert werden. Der aus beiden Drehimpuls-Vektoren gebildete resultierende Drehimpuls- Vektor ändert durch die Drehzahländerungen sowohl seinen Betrag als auch seine Richtung im Raum.
Bevorzugt werden die Schwenkmittel für einen Kreisel jedoch dadurch realisiert, daß die Drehachse (nur) eines Kreisels tatsächlich gekippt wird, und zwar indem entweder die Lagerung des Kreisels mechanisch gekippt wird (z.B. in einem Kardangelenk) oder indem bei magnetischer Lagerung durch Magnetkräfte in bekannter Weise eine Kippung der Drehachse hervorgerufen wird.
Figur 1 ist eine Prinzipdarstellung zur Erfindung. Figur 2 zeigt eine Abwandlungsmöglichkeit für eine schwenkbare Kreiselanordnung.
Figur 3 gibt nähere Details bezüglich der Steuerung wieder.
Figur 4 stellt die bevorzugte Version bezüglich der Schwenkung eines Kreisels dar.
Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Figur 1 zeigt zwei Kreisel 1 und 2, die mit Kardanbeweglichkeit aufgehängt sind, die eingeschränkte Bewegungswinkel haben kann. Die Kreisel drehen sich entgegengesetzt und erzeugen Drehimpuls-Vektoren H-^ und H2, aus denen sich ein Gesamt-Drehimpuls-Vektor Hg ergibt. In der nicht dargestellten Ausgangslage können sich die beiden Momente (Drehimpuls-Vektoren) H-^ und H2 zu Null ergänzen oder sich gegenseitig weitgehend kompensieren. Durch Schwenken der Kreisel 1 und/oder 2 und damit der Vektoren H-^ und/oder H2 (in der Zeichenebene und einer senkrecht dazu durch die Ursprünge der Vektoren H-_. und H2 verlaufenden Ebene) sowie Ändern der Drehzahl, also Ändern des Betrages wenigstens eines der Drehimpuls-Vektoren, kann das Gesamtmoment, also der Gesamt- Drehimpuls-Vektor H„ in jede gewünschte Richtung gelenkt werden. Dazu wird wenigstens einer der beiden Kreisel gekippt und derselbe oder der andere Kreisel wird drehbeschleunigt oder drehverzögert. Dadurch kann der Flugkörper F, insbesondere Satellit, in welchem sich die Kreisel befinden, in jede gewünschte Richtung im Raum ausgerichtet werden, indem nämlich der Vektor des Gesamtmomentes H„ des Satelliten, das in den Kreiseln 1, 2 gespeichert ist, in Bezug auf das Koordinatensystem des Satelliten geneigt wird. Dies bedeutet, daß der Satellit in jede Richtung geneigt werden kann, und zwar ohne die Geräuscheigenschaften zu verschlechtern, denn die Kreisel lassen sich magnetisch lagern, weil sie nur in einem beschränkten Bereich gekippt werden müssen, und sie müssen nicht bei niedrigen Drehzahlen arbeiten, wenn der Gesamtdrehimpuls-Vektor Hg kleine Werte annehmen soll.
Durch einen weiteren Kreisel 3, der ebenfalls mit beschränkter Kardanbeweglichkeit aufgehängt sein kann, der also magnetisch gelagert sein kann, läßt sich Redundanz erzielen, d.h. der Kreisel 3 tritt bei Ausfall eines der Kreisel 1, 2 an dessen Stelle. Es genügt, wenn einer der Kreisel 1, 2 schwenkbar ist, und zwar bevorzugt in der Zeichenebene und in einer senkrecht zur Zeichenebene stehenden Ebene, die auch senkrecht zur Verbindungslinie zwischen den beiden Kreiselschwerpunkten steht. Der dritte Kreisel 3 sollte auch schwenkbar, aber auch in seiner Drehzahl steuerbar sein. Von den beiden anderen Kreiseln 1 und 2 muß mindestens einer in seiner Drehzahl steuerbar sein.
Wenn beispielsweise der Kreisel 1 nur in der Zeichenebene schwenkbar und der Kreisel 2 senkrecht dazu schwenkbar ist (oder in einer Ebene, die durch die Verbindungslinie der Schwerpunkte der Kreisel 1 und 2 geht und einen Winkel mit der Zeichenebene einschließt), so sollte der Redundanz-Kreisel 3 in beiden Ebenen schwenkbar sein, weil ja nicht voraussehbar ist, welchen der Kreisel 1 oder 2 er notfalls ersetzen muß.
Jeder der Kreisel 1 bis 3 kann auch als Kreiselanordnung verstanden werden, die jeweils mehr als einen Kreisel enthält. Enthält eine solche Kreiselanordnung 1 beispielsweise zwei Kreisel, so ist der Drehimpuls-Vektor H-^ als resultierender Drehimpuls-Vektor der beiden Kreisel der Kreiselanordnung 1 zu verstehen.
Figur 2 zeigt, wie eine solche Kreiselanordnung 1 mit zwei Kreiseln 11 und 12, deren Drehachsen einen (insbesondere rechten) Winkel einschließen, als Kreiselanordnung mit schwenkbarem Drehimpuls-Vektor H-^ ausgebildet sein kann. Obwohl die Kreisel 11 und 12 nicht schwenkbar sind, ergibt sich durch Drehzahlsteuerung, also Betragsänderung der Drehimpuls-Vektoren H1;L und H12 ein in seiner Richtung schwenkbarer resultierender Drehimpuls-Vektor E-^ .
Figur 3 zeigt wieder die drei Kreisel 1 bis 3 entsprechend Figur 1. Es ist angedeutet, daß der Kreisel 2 starr angeordnet ist. Die Gehäuse der Kreisel 1 und 3 dagegen sind jeweils mit einem Gelenk Gl bzw. G3 verbunden, so daß sie mitsamt den jeweiligen Kreiseln 1 bzw. 3 schwenkbar sind. Zum Schwenken sind Schwenkmittel vorgesehen, die jeweils aus Antriebsmitteln AI bzw. A3 für die freien Gelenkschenkel und Steuermitteln S21 und S23 bestehen.
Zur Drehzahlsteuerung über Motoreingänge D2 bzw. D3 der Kreisel 2 bzw. 3 sind Steuermittel S12 bzw. S13 vorgesehen.
In Figur 4 ist der Fall angedeutet, daß der Kreisel 1 magnetisch gelagert ist. Steuermittel S2m wirken auf einen Eingang M des Magnetlagers ein, um Kippbewegungen (wie durch die Pfeile angedeutet) des Kreisels innerhalb seines Gehäuses zu bewirken. Für eine Schwenkung um mehrere Achsen sind entsprechend mehrere Eingänge M und Steuermittel S2m erforderlich. Das gilt entsprechend auch, wenn der magnetisch schwenkbare Kreisel als einer der Kreisel H11, H1 nach Figur 2 eingesetzt wird. Zum Schwenken von magnetisch gelagerten Kreiseln wird auf die deutsche Patentanmeldung P 38 19 205 (US Patent 5,155,402) verwiesen. Bezüglich der Möglichkeit der Schwenkung mit Hilfe eines mechanischen Gelenkes sei auf die deutsche Patentanmeldung 36 38 462 und die europäische Patentanmeldung 424 937 sowie die deutsche Patentanmeldung 40 26 624 hingewiesen.

Claims

Patentansprüche
1. Einrichtung, die in einen Flugkörper einbaubar ist, zum Schwenken des Flugkörpers (F) zu seiner Ausrichtung im Raum, mit einer ersten Kreiselanordnung mit wenigstens einem ersten Kreisel (2) zum Erzeugen eines ersten resultierenden Drehimpuls-Vektors (H2), gekennzeichnet durch eine zweite Kreiselanordnung mit wenigstens einem zweiten Kreisel (1) zum Erzeugen eines zweiten resultierenden und schwenkbaren Drehimpuls-Vektorε (H-L), der durch Schwenkmittel (S21, AI, G^- S23, A3, G2; S2m, M) schwenkbar ist, erste Steuermittel (S12, D2; S13, D3) zum Steuern der Drehzahl wenigstens eines Kreisels (2) der ersten und/oder der zweiten Kreiselanordnung in einem derartigen Drehzahlbereich, daß der Betrag des resultierenden Drehimpuls-Vektors (H2) der betreffenden Kreiselanordnung sowohl größer als auch gleich als auch kleiner werden kann als der Betrag des resultierenden Drehimpuls-Vektors (Hl) der jeweils anderen Kreiselanordnung (1), zweite Steuermittel (S21, S23) für die Schwenkmittel, zum Schwenken des zweiten resultierenden Drehimpuls-Vektors ( H-^ ) innerhalb eines Winkelbereiches, der eine Ausrichtung des zweiten resultiernden Drehimpuls-Vektors (H^ ) antiparallel zum ersten resultierenden Drehimpuls- Vektor (H2) einschließt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkmittel (S21, AI) als Mittel zum Kippen der Drehachse des zweiten Kreisels (H-^) ausgebildet sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kreisel (1) magnetisch gelagert ist und seine Drehachse durch die Schwenkmittel (S2m, M) magnetisch kippbar ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkmittel ein Gelenk (Gl, G3) mit Antriebsmitteln (AI, A3) zum Kippen des zweiten Kreisels aufweisen.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachsen der Kreisel (1, 2) aufeinander ausrichtbar sind.
6. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nur einer der Kreisel (1) um zwei Schwenkachsen schwenkbar ist, die nicht parallel zueinander und zu derjenigen Richtung verlaufen, welche die Drehachse des Kreisels einnimmt, wenn sich die beiden resultierenden Drehimpuls-Vektoren zu Null ergänzen.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Kreisel (1, 2) um jeweils mindestens eine Schwenkachse schwenkbar sind, wobei diese beiden Schwenkachsen und diejenige Richtung nicht parallel zueinander verlaufen, welche die Drehachse eines Kreisels einnimmt, wenn sich die beiden resultierenden Drehimpuls-Vektoren (Hlf H2) zu Null ergänzen.
8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Kreisel (1) magnetisch gelagert ist.
9. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kreiselanordnung nur den ersten Kreisel (2) aufweist.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kreiselanordnung nur den zweiten Kreisel (1) aufweist.
11. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Redundanz-Kreisel (3) vorgesehen ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkmittel dadurch realisiert sind, daß in der zweiten Kreiselanordnung (1) zwei Kreisel (11, 12) mit jeweils steuerbaren Drehzahlen und Drehachsen vorgesehen sind, die einen Winkel einschließen.
PCT/DE1993/000963 1992-10-27 1993-10-12 Einrichtung zum schwenken eines flugkörpers, mit zwei kreiseln WO1994010036A1 (de)

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