DE3332415A1

DE3332415A1 - Steuerbares stroemungsumlenksystem

Info

Publication number: DE3332415A1
Application number: DE19833332415
Authority: DE
Inventors: Walter 8021 Taufkirchen Kranz
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: LFK Lenkflugkoerpersysteme GmbH
Priority date: 1983-09-08
Filing date: 1983-09-08
Publication date: 1985-03-28
Also published as: GB2146299A; US4646991A; FR2551806A1; GB2146299B; DE3332415C2; FR2551806B1; GB8418814D0

Description

Patentabteilung ^942δ

Steuerbares Strömungsumlenksystem

Die Erfindung bezieht sich auf ein steuerbares stromungsumlenksystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 .

Ein solches steuerbares Strömungsumlenksystem wird dazu verwendet, eine z.B. aus einem Reservoir ausströmende Strömung eines Strömungsmittels in eine gewünschte Ausströmrichtung zu lenken. In der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung P 33 17 583.7 der Anmelderin ist ein schnellschaltendes steuerbares Strömungsumlenksystem angegeben, bei dem eine durch das Strömungsmittel angetriebene Drehdüse jeweils dann angehalten wird, wenn der aus der Düse austretende Schubstrahl die gewünschte Ausströmrichtung aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Strömungsumlenksystem der obigen Art anzugeben, welches eine einfache Konstruktion aufweist und bei dem die Stellung der Umlenkeinrichtung einfach kontrolliert werden kann.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Als Umlenkeinrichtung wird demgemäß ein einfacher Drehkörper mit zumindest einer Ausströmöffnung verwendet, der mit seiner Ausströmöffnung durch einen Antrieb in die gewünschte Drehlage gebracht und dort durch eine Bremseinrichtung angehalten werden kann, so daß das Strömungsmittel in die gewünschte Ausströmrichtung gelenkt wird.

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Die Ausströmöffnung verläuft z.B. in radialer Richtung in bezug zu der Drehachse des Drehkörpers, so daß das Ausströmen des Strömungsmittels auch kein Drehmoment auf den Drehkörper ausübt; vorteilhaft ist es auch, wenn die Ausströmöffnungen in einer radialen Ebene des Drehkörpers auf entgegengesetzten Seiten der Drehachse in gleichem Abstand von dieser liegen, so daß sich Drehmomente entgegengesetzter Richtung und gleichen Betrages ergeben. In beiden Fällen kann sichergestellt werden daß bei einer Abbremsung des Drehkörpers keine in bezug zu der Drehachse des Drehkörpers unsymmetrischen Kräfte auftreten. Die Bremseinrichtung kann aus diesem Grunde sehr einfach konstruiert sein.

Durch die Entkoppelung von Antrieb des Drehkörpers und Strömungsumlenkung können diese beiden Einrichtungen unabhängig voneinander betrieben werden, z.B. voneinander unabhängig geschaltete Einrichtungen sein. Ist z.B. die Strömung in die gewünschte Ausströmrichtung umgelenkt, so kann der Antrieb abgeschaltet werden. Ist andererseits z.B. während des Antriebes keine Strömung notwendig, so kann auch diese Strömung unterbrochen werden, z.B. indem die Ausströmöffnung in eine Stellung verdreht wird, in der sie von einer Abdeckung abgedich-

25 tet wird.

Selbstverständlich ist es möglich, den Drehkörper durch die Strömung des Strömungsmittels selbst anzutreiben oder diesen Antrieb zumindest durch die Strömung des Strömungsmittels zu unterstützen. Hierzu können Z..B. im Bereich der Ausströmungsoffnungen des Drehkörpers ümlenkflachen vorgesehen werden, die so angeordnet sind, daß auf den Drehkörper ein Antriebsdrehmoment durch das Strömungsmittel selbst ausgeübt wird. Anstatt separate Umlenkflächen vorzusehen, ist es auch möglich,

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den Verlauf der Ausströmöffnungen bz.w. der mit dem Reservoir für das Strömungsmittel kommunizierenden Kanäle entsprechend zu formen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt der Antrieb für den Drehkörper direkt in dessen Drehachse. Hierzu kann z.B. ein Federantrieb, ein Elektromotor, ein Windradantrieb oder eine Kombination aus Windradantrieb und Federantrieb vorgesehen werden. Andere Kombinationen sind selbstverständlich möglich. Durch solche Antriebe direkt in der Achse des Drehkörpers werden dynamische Unwuchten verhindert.

Der Antrieb für den Drehkörper und die Bremse können entweder getrennte Baueinheiten sein oder eine gemeinsame Einheit bilden. Der Antrieb kann dann z.B. als Schaltantrieb ausgebildet sein. Auch ein Antrieb mit umkehrbarer Antriebsrichtung ist vorteilhaft.

Mit einem Strömungsumlenksystem gemäß der Erfindung kann erreicht werden, daß der als Umlenkeinrichtung dienende Drehkörper praktisch ohne unwuchten umläuft. Hierdurch können unter anderem auch die Belastungen des Drehkörpers wesentlich reduziert werden. Bei diesem Strömungsumlenksystem wirkt die Energie direkt in der Ausströmrichtung, die beliebig ausgerichtet werden kann.

Die Erfindung ist in mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung stellen dar:

Figur 1 einen Querschnitt durch die Spitze eines Geschosses mit einem Strömungsumlenksystem gemäß der Erfindung zur Geschoßlenkung; 35

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Figuren

2 bis 6 jeweils schematische Querschnitte bzw. perspektivische Ansichten eines Drehkörpers in einem Strömungsumlenksystem gemäß der Erfindung.

In Figur 1 ist - teilweise geschnitten - die Spitze eines Geschosses 1 dargestellt, das mit einem Strömungsumlenksystem 2 zur Lenkung des Geschosses ausgerüstet ist. Dieses Umlenksystem weist einen Drehkörper 3 auf, der in einer zentralen Bohrung 4 um die Längsachse 5 des Geschosses drehbar gelagert ist. Der Drehkörper ist am oberen Ende in einer Kugellageranordnung 6 eingespannt. Der Drehkörper weist einen zylindrischen Teil 7 auf, der etwa die lichte Weite der zentralen Bohrung 4 hat, und einen oberen Halsteil 8, in dem der Drehkörper mit Hilfe der Kugellageranordnung 6 gehalten ist. In dem zylindrischen Teil 7 ist eine axiale Längsbohrung 9 vorgesehen, die in etwa einem rechten Winkel in eine radial nach außen führende Bohrung 10 übergeht, die als Ausströmöffnung für ein Strömungsmittel dient, das von einem nicht gezeigten Reservoir, z.B. einem Gasgenerator, geliefert wird, der mit dem Kanal 4 im Geschoß und den Bohrungen 9 bzw. 10 in dem Drehkörper kommuniziert. Die Strömungsrichtung des Gasgenerators im Kanal 4 ist mit P, die Ausströmrichtung aus dem Drehkörper mit Pl bezeichnet. In der Geschoßwand sind' längs des* Umfanges mehrere Ausblasöffnungen 11 angeordnet, die ins Freie führen. Wenn die Ausströmungsöffnung 10 mit einer der Ausblasöffnungen 11 kommuniziert, so wird der von dem Gasgenerator gelieferte Gasstrahl nach außen etwa horizontal in Richtung des Pfeiles P1 umgelenkt. Hierdurch wird zur Lenkung des Geschosses ein Querschub auf dieses ausgeübt.

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Mit dem Halsteil 8 des Drehkörpers 3 ist ein Antrieb 41 verbunden, mit dem der Drehkörper in Rotation um die Drehachse 5 versetzt werden kann. Mit dem Antrieb ist eine hier nicht näher dargestellte Bremseinrichtung verbunden, die z.B. eine Reibungskupplung sein kann. Ebenso kann hierfür der Antrieb 41 ein Schaltantrieb sein. Mit dem Antrieb 41 wird der Drehkörper 3 so weit gedreht, bis die Ausströmöffnung 10 in eine gewünschte Ausströmrichtung zeigt. In diesem Moment wird der Drehkörper durch die Bremseinrichtung angehalten.

Wie aus Figur 2 hervorgeht, verläuft die hier mit 10a bezeichnete Ausströmrichtung radial in dem Drehkörper; die hier mit 9a bezeichnete Längsbohrung ist koaxial zu der Drehachse 5 des Drehkörpers 3a.

In Figur 3 ist die Ausströmöffnung 10b ebenfalls radial ausgerichtet, hat jedoch eine Düsenform. Die Längsbohrung 9b verläuft wiederum koaxial zur Drehachse 5 des Drehkörpers 3b. An eine Seitenwand der düsenförmigen Ausströmöffnung 10b schließt sich eine Umlenkfläche 42 an, mit der der aus der Ausströmöffnung 10b ausströmende Strömungsmittelstrahl aus der radialen Richtung umgelenkt werden kann. Diese Umlenkfläche 42 kann dazu dienen, den Drehkörper 3b in Rotation zu versetzen, so daß ein separater Antrieb für den Drehkörper nicht notwendig ist, oder aber dazu, den Antrieb 41 für den Drehkörper zu unterstützen, um so z.B. einen schnellen Anlauf nach einer Abbremsung zu erhalten.

In Figur 4 weist der Drehkörper 3c eine zur Drehachse 5 koaxiale Längsbohrung 9c auf, von der sich in einer radialen Ebene des Drehkörpers eine geschwungen geformte Ausströmöffnung 10c erstreckt, deren Ausströmrichtung nicht durch die Drehachse 5, sondern azentrisch ver-

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läuft. Eine solche Konfiguration kann ebenso wie die Ausgestaltung gemäß Figur 3 dazu dienen, den Drehkörper in Rotation zu versetzen oder den Antrieb des Drehkörpers beim Anlaufen zu unterstützen.

In Figur 5 ist eine perspektivische Teilansicht eines Drehkörpers gezeigt. Der Drehkörper weist zwei in einer radialen Ebene liegende Ausströmöffnungen 1Od' und 10d" auf, die jeweils den gleichen Abstand von der Drehachse 5 aufweisen, jedoch auf entgegengesetzten Seiten der Drehachse angeordnet und in ihren Ausströmrichtungen entgegengerichtet sind. Das Strömungsmittel wird längs der Drehachse 5 entsprechend dem Pfeil P zentral dem Drehkörper 3d zugeführt und strömt aus den öffnungen 10d' und 10d" aus, wie durch die Pfeile P1' und P1" angedeutet. Der Drehkörper 3d kann über das angedeutete Halsteil 8d wiederum mit einem Antrieb verbunden werden. Bei der dargestellten Ausführung wirken auf den Drehkörper zwei entgegengerichtete, zur Drehachse 5 symme-0 trische Drehmomente, so daß für einen runden Lauf ohne Unwucht gesorgt ist. Wie bei den Ausfuhrungsformen gemäß den Figuren 3 und 4 können die auf den Drehkörper resultierenden Kräfte entweder selbst zum Antrieb des Drehkörpers oder zur Unterstützung des separaten Antriebes verwendet werden.

Der Drehkörper 3e gemäß Figur 6 weist eine zur Drehachse 5 koaxiale Längsbohrung 9e auf, die in eine radiale Ausströmöffnung 10e mündet, aus der das Strömungsmittel in Richtung des Pfeiles P1 radial austritt. Um den Umfang des Drehkörpers 3e sind schraubenförmige Kanäle 42 verteilt, durch die das längs der Drehachse 5 von dem Strömungsmittelreservoir gelieferte Strömungsmittel P strömt. Das durch diese schraubenförmigen Kanäle 42 geförderte Strömungsmittel versetzt den Drehkörper 3e in

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Drehung, wodurch wiederum der Drehkörper 3e angetrieben werden kann oder aber der mit dem Halsteil 8e verbundene Antrieb beim Anlaufen unterstützt wird.

Die Längsbohrung oder mehrere Längsbohrungen 9 können auch parallel zu der Drehachse 5 verlaufen, wenn z.B. die Lagerungsbedingungen dies erfordern.

Das Strömungsumlenksystem kann vielfältig eingesetzt werden. Neben der beschriebenen Anwendung in einem Flugkörperschubsy-stem kann hiermit z.B. auch ein Sekundärinjektionssystem oder ein Heißgasmotor, z.B. für einen Ruderantrieb ausgestattet werden, wie dieses im einzelnen in der oben genannten Patentanmeldung P 33 17 583.7 erläutert ist.

Als Strömungsmittel kann z. B. die Gasströmung aus einem Gasgenerator oder einem Triebwerk, eine Flüssigkeit oder Stauluft verwendet werden.
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Claims

Patentansprüche

M./Steuerbares Strömungsumlenksystem zum Lenken einer Strömung eines Strömungsmittels in eine gewünschte Ausströmrichtung mit einer mit diesem kommunizierenden gesteuerten Umlenkeinrichtung zum Umlenken der Strömung in die gewünschte Ausströmrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß die Umlenkeinrichtung einen Drehkörper (3) aufweist, der mit zumindest einer Ausströmöffnung (10) für das Strömungsmittel versehen ist, und daß für den Drehkörper ein Antrieb und eine Bremseinrichtung (41) zum Verdrehen in die Ausströmrichtung und zum Anhalten in der Ausströmrichtung vorgesehen sind.
2. Strömungsumlenksystem nach Anspruch 1, dadurch g e ■ kennzeichnet , daß die Strömungsmittelzuführung (9) im Drehkörper (3) axial um dessen Drehachse (5) bzw. parallel dazu verläuft.
3. Strömungsumlenksystem nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausströmöffnungen (10) in dem Drehkörper so angeordnet sind, daß durch das ausströmende Strömungsmittel kein Drehmoment auf den Drehkörper ausgeübt wird.

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4. Ströraungsumlenksystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausströmöffnungen (10) in radialer Richtung in bezug zu der Drehachse des Drehkörpers angeordnet sind.
5. Strömungsumlenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausströmöffnungen (1Od) für das Strömungsmittel in dem Drehkörper so angeordnet sind, daß sich zu beiden Seiten der Drehachse des Drehkörpers gleiche Drehmomente ergeben.
6. Strömungsumlenksystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausströmöffnungen (1Od) in einer radialen Ebene des Drehkörpers auf entgegengesetzten Seiten der Drehachse (5) in gleichem Abstand von dieser angeordnet und entgegengerichtet sind.
7. Strömungsumlenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Drehkörper (3) an seinem Umfang im Bereich der Ausströmöffnungen (10) Umlenkflächen (42) für das Strömungsmittel aufweist.
8. Strömungsumlenksystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Umlenkflächen (42) so angeordnet sind, daß auf den Drehkörper (3) ein Antriebsdrehmoment durch das Strömungsmittel ausgeübt wird.
9. Strömungsumlenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Antrieb für den Drehkörper durch das Strömungsmittel erfolgt.

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. 1
10. Strömungsumlenksystera nach einem, der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Antrieb (41) für den Drehkörper ein Federantrieb ist.
11. Strömungsumlenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Antrieb für den Drehkörper ein Elektromotor ist.
12. Strömungsumlenksystem nach einem der Ansprüche 1

bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Antrieb für den Drehkörper ein Windradantrieb ist.
13. Strömungsumlenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Antrieb Einrichtungen zur Umkehr der Drehrichtung des Drehkörpers aufweist.
14. Strömungsumlenksystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß der Antrieb ein reversierbarer Elektromotor ist.
15. Strömungsumlenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Antrieb ein Schaltantrieb ist.

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16. Strömungsumlenksystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß der Antrieb ein oder mehrere Magnetsysteme mit mehreren Stellungen aufweist.

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