DE3721512C1 - Flugkoerper mit ueberkalibrigem Leitwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Flugkörper mit überkalibrigem Leitwerk gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Die gattungsbildende Einrichtung ist aus der DE-OS 34 32 614 bekannt, wo ein topfförmiges Halteelement bei eingeklappten Flügeln in stirn­ seitige Ausnehmungen eingreift. Zum Lösen dieser Arretierung, also zur Freigabe des Ausklappens der Flügel, muß der Flugkörper eigens einen Druckgasbehälter mit sich führen, dessen Verschluß mittels einer pyrotechnischen Zündkapsel beseitigt werden muß, um das hochge­ spannte Gas in einen zentralen Druckkanal einströmen zu lassen, in dem ein Schieber zur Verlagerung der topfförmigen Halterung aus den Flügel-Stirnausnehmungen heraus geführt ist. Dann wird über diesen Druckkanal ein zwischen den Flügeln angeordneter Ballon aufge­ blasen, um durch dessen Querschnittsvergrößerung die Flügel aus der Flugkörper-Struktur herauszudrücken, also seitlich aufzustellen. Diese Anordnung ist aber nachteilig, weil in der Flugkörperstruktur ein erheblicher Raumbedarf für die Aufnahme des Gasbehälters und für das Aufblasen des Ballons besteht und darüber hinaus das Einsetzen der Entriegelung und des Herausdrückens der Flügel von der zeitlich und funktionell korrekten Ansteuerung und Funktion einer Zündkapsel für das Öffnen des Druckgasbehälters abhängt.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung gattungsgemäßer Art unter Sicherstellung gleichzeitiger Entriegelung aller Flügel wesentlich kleinbauender und in Hinblick auf die Start­ gegebenheiten eines solchen Flugkörpers zugleich funktionssicherer in dem Sinne zu realisieren, daß die überkalibrige Betriebsstellung der Flügel erst nach Beendigung des Start- bzw. Abschußvorganges eingenommen wird, ohne dafür also besonders funktionskritische und raumaufwendige Zusatzeinrichtungen zu benötigen.

Aus der DE-OS 35 07 677 ist es bekannt, einen Flugkörper mit einge­ klappten Ruderblättern in ein Vorderlader-Waffenrohr einzuführen, um ihn daraus nach Art von Mörsermunition zu verschießen; wobei schon mit Einsetzen der Abschußbeschleunigung den einzelnen Ruder­ blättern zugeordnete Sicherungsbolzen entriegeln, so daß die Ruder­ blätter zunächst bis zur Anlage gegen die Innenmantelfläche des Abschußrohres ausschwenken und dann mit Verlassen des Rohres voll­ ständig in die radial ausgestellte Funktionsstellung übergehen. Bei Flugkörpern, die mit höherer Präzision aus einem Abschußrohr gestartet werden, können die Abgangsstörungen aber nicht zugelassen werden, die durch Abstützung der freigegebenen Ruderblätter an der Rohr-Innenmantelfläche auftreten, ganz abgesehen von der Komplikation bei einem gezogenen Rohr, um den Flugkörper mit einem gewissen Drall zu starten. Solche Flugkörper sind als endphasengelenkte Artillerie­ munition aus WEHRTECHNIK Heft 9/1986 Seite 47 rechts unten bekannt. Hier verbietet es sich also aus Gründen der Funktionssicherheit und der Abgangssicherheit des Flugkörpers, daß die Ruderblätter vor Verlassen der Starteinrichtung freigegeben werden; und bei Freigabe der Ruderblätter nach Abbau der Startbeschleunigung muß sicherge­ stellt sein, daß alle Ruderblätter gleichzeitig ausschwenken, weil sonst die ganz erhebliche Gefahr besteht, daß nicht mehr steuerungs­ technisch auszugleichende Ablieferungsfehler eintreten, die Effektivität des Flugkörpers also erheblich beeinträchtigt wird.

Dagegen wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der gattungsgemäße Flugkörper gemäß dem Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 ausgelegt ist.

Nach dieser Lösung wird, bei und aufgrund des Abschusses aus der Starteinrichtung, die Sicherungseinrichtung zur Arretierung der Ruderblätter in der unterkalibrig-eingeklappten Stellung zunächst nur vorentriegelt, während die Freigabe aller Ruderblätter gleich­ zeitig erst nach Gewährleistung einer Vorrohrsicherheitsspanne erfolgt, nämlich bei und aufgrund hinreichenden Abbaus der Startbeschleunigung. Hierfür sind keine voluminösen und tatsächlich nur für die Startphase benötigten Hilfseinrichtungen im Flugkörper mitzuführen, vielmehr ist die Funktion der nicht zu frühen und dann gleichzeitig einsetzenden Freigabe zum Herausklappen aller Ruderblätter durch kleinbauende und funktionsunkritische konstruktive Maßnahmen gewährleistet. Denn vor der beim Start auftretenden Axialbeschleunigung sind alle Ruder­ blätter lagerfähig und transportfähig gesichert, und durch die Axial­ beschleunigung beim Start wird diese Sicherung noch nicht freigegeben, sondern sogar noch funktionell unterstützt, weil die dabei auftretenden Kräfte den Sicherungseingriff noch fördern. Die beim Start auftretende Beschleunigung wird lediglich zum Aufbrechen einer Arretierung ausge­ nutzt, um die spätere Freigabe der Ruderblätter vorzubereiten, die dann tatsächlich erst bei hinreichendem Abbau der Startbeschleunigung erfolgt, also mit Sicherheit erst im Freiflug in hinreichendem Ab­ stand vor der Starteinrichtung.

Auch für das dann erfolgende Ausklappen der freigegebenen Ruder­ blätter bedarf es nicht des konstruktiven Aufwandes, einen Gasvorrat zum Aufblasen eines Ausdrück-Ballons mitzuführen und in Funktion zu versetzten. Es genügt, durch entsprechende Anordnung der Ruder­ blatt-Klappachsen dafür zu sorgen, daß der verbleibende Axialschub, eventuell unterstützt durch Zentrifugalkräfte aufgrund in Abgangs­ rotation befindlichen Flugkörpers, die dann entsicherten Ruderblätter in die radial abgespreizte Stellung überführt. Die Einrichtung zur Fixierung der Ruderblätter in der eingeklappten Stellung, die nun ja ohne Funktion für die freigegebenen Ruderblätter ist, kann aber zugleich Führungsfunktion für den Übergang in die herausge­ klappte Flügelstellung aufweisen; so daß auch bezüglich dieser Teil­ funktion die erfindungsgemäße Maßnahme eine funktional und räumlich optimierte Lösung darstellt.

Zusätzliche Vorteile und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesent­ liche stark abstrahiert und nicht ganz maßstabsgerecht skizzierten, insbesondere auch wesentlich kompakter realisierbaren Ausführungs­ beispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 im Axial-Längsschnitt durch die Flugkörper-Struktur bei abgebrochener Darstellung den stirnseitigen Ruderblatt-Eingriff der Sicherungseinrichtung in ihrer arretierten Stellung,

Fig. 2 entsprechend einem Ausschnitt aus der Darstellung nach Fig. 1 eine hinsichtlich der Arretierung abge­ wandelte Ausführungsform der Sicherungseinrichtung,

Fig. 3 die gelöste Sicherungseinrichtung nach Fig. 2,

Fig. 4 die Sicherungseinrichtung nach Fig. 2/Fig. 3 in der Ruder-Freigabestellung und

Fig. 5 die Flugkörper-Struktur in Querschnittsdarstellung mit gegenüber den eingeklappten Ruderblättern azimutal verschwenkt angeordneter Sicherungseinrichtung nach einer der vorangehenden Figuren.

Ein Flugkörper 9 ist im heckseitigen Bereich seiner Struktur 10 in rechtwinkelig gekreuzten Ebenen mit Schlitzen 11 ausgestattet, durch die rückwärtig angelenkte (in der Zeichnung nicht berücksichtigt) Ruderblätter 12 während der Lagerung und des Transports sowie gege­ benenfalls für den Start bzw. Abschuß aus einem Rohr wenigstens teilweise ins Innere der Flugkörper-Struktur 10 hineingeklappt sind, um den wirksamen Außendurchmesser der Gesamtanordnung gegenüber der ausgeklappten Wirk-Stellung der Ruderblätter 12 zu verringern. Der Halterung der Ruderblätter 12 in dieser eingeklappten Stellung dient eine Sicherungseinrichtung 13, die im wesentlichen aus einem in Richtung der Struktur-Achse 14 verschiebbar geführten Stempel 15 besteht, von dem aus eine Krone 16 achsparallel in Einstiche 17 an den freien Stirnkanten 18 der Ruderblätter 12 eingreift. Diese Krone 16 kann wie dargestellt topfförmig, also als Hohlzylinder-Wandung umlaufend an den Stempel 15 angeformt sein; oder es sind einzelne rückwärts vom Stempel 15 vorstehende Klauen für den Eingriff in die Einstiche 17 ausgebildet (in der Zeichnung nicht berücksichtigt).

Die Längsführung des Stempels 15 mit seiner Krone 16 erfolgt längs der Innenwandung 19 des Gehäuses 20 der Sicherungseinrichtung 13. In der in Fig. 1 dargestellten gesicherten Stellung mit Eingriff der Stempel-Krone 16 in die Ruderblätter 12 ist der Stempel 15 durch einen Scherstift 21 arretiert, damit dieser Sicherungseingriff in die Ruderblätter 12 auch unter Handhabungsgegebenheiten zuverlässig aufrechterhalten bleibt.

Beim Start des Flugkörpers 9, beispielsweise Abschuß mittels einer Treibladung aus einem Waffenrohr, in Startrichtung 22 wird der Stift 21 von einer Trägheitsmasse abgeschert, als die im Beispielsfalle der Fig. 1 eine gesonderte Manschette 23, im Falle der Fig. 2 bis Fig. 4 der Kronen-Stempel 15 selbst vorgesehen ist. Relativ zur Flugkörper-Struktur 10 wird diese Manschette 23 also unter Abscherung des Stiftes 21 der Startrichtung 22 entgegen verlagert. Eine Dämpfungs­ feder 24 mündet den Aufprall-Impuls dieser Trägheits-Abschermanschette 23 gegen den Montageflansch 25 für den Einbau der Sicherungsein­ richtung 13 in die Flugkörper-Struktur 10.

Aufgrund seiner Masseträgheit tendiert auch der Sicherungs-Stempel 15 zu einer Relativverlagerung der Startrichtung 22 entgegen. Er wird daran jedoch gehindert bzw. in seiner Bewegung begrenzt durch die gestauchte Länge von Zylinder-Vorschubfedern 26, die zwischen dem Montageflansch 25 und Stempelflanschen 27 eingespannt sind. Zur Bewegungsarretierung kann statt dessen oder zusätzlich auch eine in ihrer Länge entsprechend dimensionierte Stützhülse 28 vorgesehen sein, von der die jeweilige Vorschubfeder 26 umgeben ist. Im darge­ stellten Beispielsfalle der Fig. 1 dient eine Stützhülse 28 zugleich als Innenführung für die zylindrische Dämpfungsfeder 24. Durch die Begrenzung der Bewegungsmöglichkeit des Stempels 15 und damit seiner Krone 16 entgegen der Startrichtung 22 ist bei entsprechend tiefer Dimensionierung der Stirn-Einstiche 17 sichergestellt, daß keine Stützkräfte in Längsrichtung der Ruderblätter 12 aufgenommen und von deren weiter rückwärts gelegenen Schwenkachsen abgefangen werden müssen, die Ruderblätter 12 also über ihre Masseträgheit hinaus keine zusätzliche mechanische Beanspruchung beim Abschuß erfahren.

In Serie mit den Vorschubfedern 26 liegen Federbolzen 29, die einstückig mit den Stützhülsen 28 ausgebildet sein können. Eine Variation der axialen Länge der Federbolzen 29 ermöglicht größere konstruktive Freizügigkeit bei der Auslegung der Federkennlinie der jeweiligen Vorschubfeder 26. Diese Auslegung erfolgt derart, daß der Kronen­ stempel 15 unter Einwirkung der Federkräfte in Startrichtung 22 verlagert wird, wenn die Start- bzw. Abschußbeschleunigung (beispiels­ weise aufgrund ausgebrannten Starttriebwerkes oder aufgrund Verlassens eines Waffenrohres) einen missionstypischen Wert unterschritten hat. Aufgrund Verlagerung der Krone 16 in Startrichtung 22, also aus den Ruderblatt-Einstichen 17 heraus, sind die Ruderblätter 12 freigegeben. Die Anordnung ihrer Schwenkachsen relativ zu ihren Schwerpunkten (in der Zeichnung nicht ausgeführt) ist derart gewählt, daß sich trägheitsbedingt ein Drehmoment zum Ausklappen der Ruder­ blätter 12 durch die Schlitze 11 aus der Struktur 9 heraus in die radial ausgestellte Funktionsstellung, in der eine Funktions-Arretierung erfolgt (zeichnerisch nicht dargestellt), ergibt. Missionshinderliche Drehmomente auf den Flugkörper 9 treten dabei nicht auf, weil die Sicherungskrone 16 konstruktionsbedingt alle vier Ruderblätter gleich­ zeitig freigibt.

Für den Fall eines Abschusses des Flugkörpers 9 aus einem Waffenrohr kann bei entsprechender Masseauslegung des Kronenstempels auch auf die Vorschubfedern 26 verzichtet werden. Denn die von der Treibladung im Waffenrohr hervorgerufene Startbeschleunigung bricht schlagartig zusammen, wenn das Heck des Flugkörpers 9 das Waffenrohr verläßt.

Dieser Einbruch in der Startbeschleunigung, also die Verzögerung im Zuge der Bewegung in Startrichtung 22, führt zu einer auf den Kronenstempel 15 einwirkenden Kraft in Startrichtung 22 und damit in Wirkrichtung der Vorschubfedern 26, so daß diese bei einer ent­ sprechenden Kraft-Masse-Auslegung also sogar für die Freigabe der Ruderblatt-Sicherung entfallen können. Eine Begrenzung der Bewegung des Kronenstempels 15 in Start- und Freigaberichtung 22 erfolgt im dargestellten Beispielsfalle durch einen Gehäusedeckel 30 der Sicherungseinrichtung 13.

Bei der abgewandelten Ausführung gemäß Fig. 2 bis Fig. 4 ist die freie axiale Tiefe des Ruderblatt-Einstiches 17 so groß gewählt, daß der Arretierstift 21 durch Rückwärts-Verlagerung des Kronenstempels 15 erfolgen kann, ohne daß die Stirn der Krone 16 auf die Ruderblätter 12 aufsetzt. Um diese Abscher-Bewegung des Kronenstempels 15 - im dargestellten Beispielsfalle auch der von ihm mitgeführten Stützhülse 28 samt Federbolzen 29 - zu ermöglichen, ist in der arretierten Stellung (Fig. 2) die jeweilige Vorschubfeder 26 nicht auf Windungs- Anlage gestaucht und hinter der Öffnung der Stützhülse 28 ein ent­ sprechender axialer Freiraum 31 ausgespart, der dann als Begrenzung der Abscherbewegung (Fig. 3) dient.

Im Interesse großer erforderlicher Abscherkräfte sind für den Arretier­ stift 21 zwei Scherstellen 32, 33 vorgesehen, indem der Stift 21 durch die Stützhülse 28 bzw. ihren Federbolzen 29 ganz hindurch, in einen gegenüberliegenden Eingriffsraum 34 geschlagen ist.

Um Verkantungen zu vermeiden, sind schließlich in der Ausführung nach Fig. 2 bis Fig. 4 gehäusefeste Axial-Führungsbolzen 35 vorgesehen, die durch Eingriff in den hohlzylindrischen Innenraum der Vorschub­ federn 26 ein Ausknicken der Federn 26 aufgrund der hohen Beschleunigungs­ krafteinwirkungen verhindern.

Aus der aufgrund abgescherten Stiftes 21 gelösten Stellung der Sicherungs­ einrichtung 13 gemäß Fig. 3 erfolgt dann der Übergang in die Ruder­ blatt-Freigabestellung gemäß Fig. 4 nach Abbau der Startbeschleunigung, im Falle des Vorhandenseins von Vorschubfedern 26 unterstützt durch deren in Startrichtung 22 wirkende Federkraft. Mit Anlage des Kronen­ stempel 15 gegen den Gehäusedeckel 30 sind also die Ruderblätter 12 zum seitlichen Ausschwenken durch die Struktur-Schlitze (Fig. 1) freigegeben.

Zur Vereinfachung einer übersichtlichen Darstellung sind in Fig. 1 bis Fig. 4 die beiden Vorschubfedern 26 in der Längsschnitt-Ebene zweier einander diametral gegenüberliegender Ruderblätter 12 gezeichnet. Zur Raumersparnis erfolgt die praktische Realisierung jedoch zweck­ mäßigerweise gemäß Fig. 5 mit einer schmetterlingsflügelförmigen Konfiguration des Montageflansches 25, dessen Mittenachse 36 etwa in der Winkelhalbierenden zwischen zwei einander azimutal benach­ barten Ruderblättern 12 liegt.

Entgegen der Beispiels-Darstellung in der Zeichnung ist es nicht erforderlich, die Vorschubfedern 26 als Druckfedern in Startrichtung 22 wirken zu lassen. Wenn aus funktionalen oder konstruktiven Gründen in Querschnittsrichtung der Einbauraum begrenzt ist, kann anstelle der in der Zeichnung dargestellten beiden einander diametral gegenüber­ liegenden Vorschubfedern 26 auch eine einzige Zugfeder vorgesehen sein, die beispielsweise in der Flugkörper-Längsachse 14 auf der von der Krone 16 gegenüberliegenden Seite des Stempels 15 (an den Gehäusedeckel 30 befestigt oder durch diesen hindurchgreifend) gelegen ist und unmittelbar oder über ein Gestänge in Richtung 22 am Stempel 15 angreift.

Claims (10)

1. Flugkörper (9) mit überkalibrigem Leitwerk, dessen Ruderblätter (12) in die Flugkörper-Struktur (10) eingeklappt und dort von einer in alle Ruderblätter (12) gleichzeitig eingreifenden, gegenüber der Struktur (10) in Startrichtung (22) axial verlager­ baren Sicherungseinrichtung (13) stirnseitig arretiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungseinrichtung (13) als Eingriffselement einen in Startrichtung (22) von einem gegenüber der Struktur (10) arretierten Kraftelement beaufschlagten Stempel (15) aufweist, wobei die Arretierung dafür ausgelegt ist, unter Startbeschleunigungsgegebenheiten das Kraftelement freizugeben, welches seinerseits dafür bemessen ist, nach Abbau der Startbeschleunigung den Stempel (15) in Startrichtung (22) außer Eingriff mit den Ruderblättern (12) zu verlagern.

2. Flugkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ruderblätter (12) mit derart angeordneten Klappachsen an der Struktur (10) gehaltert sind, daß sie durch den verbliebenen Axialschub des gestarteten Flugkörpers (9), gegebenenfalls unter­ stützt durch Zentrifugalkräfte, aus der freigegebenen Stellung in die radial abgespreizte Stellung überführt werden.

3. Flugkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftelement eine Vorschubfeder (26) ist, die in einer Stempel-Stützhülse (28) geführt ist.

4. Flugkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (15) am Gehäuse (20) durch einen Scherstift (21) arretiert ist.

5. Flugkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine relativ zum Stempel (15) und entgegen der Startrichtung (22) verlagerbare Abschermasse (Manschette 23) vorgesehen ist.

6. Flugkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bewegungsweg der Manschette (23) ein Dämpfungsglied (Dämpfungs­ feder 24) vorgesehen ist.

7. Flugkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (15) zugleich als Abschermasse für den Arretier­ stift (21) durch Verlagerung der Startrichtung (22) entgegen ausgelegt ist.

8. Flugkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eingeklappten Ruderblätter (12) und die Sicherungseinrichtung (13) sich in Richtung der Projektil-Längsachse (14) wenigstens teilweise überlappen, mit Eingriff der Sicherungseinrichtung (13) zwischen zwei einander azimutal benachbart eingeklappte Ruderblätter (12).

9. Flugkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungseinrichtung (13) zugleich als Stützeinrichtung für in Startrichtung (22) vor den Ruderblättern (12) angelenkte, in die Struktur (10) eingeklappte Gleitflügel ausgelegt ist.

10. Flugkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stempel (26) als Kraftelement der Gasdruck eines mittels Aufschlagzündung initiierbaren pyrotechnischen Elementes angreift.