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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Flügelverriegelungssysteme für Raketen
gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1. Ein solches System ist in der JP 10-253300 beschrieben.
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Beschreibung
des zutreffenden Standes der Technik
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Typischerweise
müssen
die Flügel
einer Rakete während
der Beförderung
auf einem Flugzeug oder einem anderen Abschussvehikel verriegelt
sein. Zur Abschusszeit jedoch müssen
sie rasch entriegelt werden, um für den Flug der Rakete bereitzustehen. Beispielsweise
sind bei einer Rakete, welche von einem F-16 Flugzeug mitgeführt wird,
die Flügel
vor dem Abschuss entriegelt. Wenn der Pilot sich für den Abschuss
der Rakete fertig macht, dann wird aus dem Cockpit ein Signal gesendet,
welches die Batterie der Rakete startet. Wenn das Cockpit die Bestätigung erhält, dass
die Rakete eingeschaltet ist, dann signalisiert es der Rakete, die
Flügel
zu entriegeln und sie auszufahren, um sie in Funktion zu bringen. Wenn
die Flügelfreigabe
und ihre Funktionsfähigkeit bestätigt ist,
dann signalisiert das Cockpit zu der Raketenabschussvorrichtung,
dass eine Entriegelung und ein Abschuss der Rakete erfolgt.
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In
einer Gefechtssituation, in welcher der Zeitfaktor kritisch ist,
ist es wesentlich, dass die Flügel
so rasch wie möglich
entriegelt werden. Der geringe Durchmesser (typischerweise 12,5
Zentimeter) vieler Raketen stellt jedoch ein Hindernis zur Konstruktion
eines Flügelentriegelungssystems
für eine rasche
Auslösung
dar.
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Frühere Lösungsversuche
umfassen ein kompliziertes System unter Verwendung eines Gasgenerators.
Zum Bewirken der Flügelauslösung sammelt
dieses bekannte System Gas an und verteilt es durch ein Anschlusssystem
zu jedem Flügelkolben, der
Druck ausübt,
um den Flügel
freizugeben. Dieses System hat viele Teile und ist bezüglich der
Entriegelung der Flügel
langsam, wobei er in der Größenordnung
von 70 ms zur Entriegelung der Flügel benötigt. Außerdem ist es schwierig den
Druck in dem einen großen
Behälter
aufrechtzuerhalten, da das Gas ausleckt. Unerwünschte Auslösungen oder Abschüsse sind
ein Problem bei diesem System und es kann aufgrund von Verunreinigung
nicht wieder verwendet werden.
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Eine
andere bisherige Lösung
verwendet einen Abscherstift, welcher zur Entriegelung der Flügel durchtrennt
wird. Dieses System erfordert einen hohen Energieeingang von einem
elektrischen Motor. Das System ist außerdem anfällig für Fehler und Verunreinigung
durch Abfallpartikel. Explodierende Bolzen wurden auch verwendet,
doch auch hierbei entstehen Probleme durch Verunreinigungen.
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Die
JP 10-253300 offenbart ein Leitwerk oder einen Leitwerkflügel für ein fliegendes
Objekt. Ein feststehendes Teil eines hinteren Randes des Flügels ist
durch eine Klaue fixiert und zur Zeit des Abschusses des Flugkörpers wird
die Klaue von dem feststehenden Teil des Flügels zurück gezogen.
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Die
JP 04-158198 offenbart eine Leitwerksverriegelungsvorrichtung für eine Rakete.
Ein Festhalteteil wird durch eine Feder fest gegen den Außenumfang
eines Flugkörperrahmens
gedrückt.
Das Festhalteteil steht in Eingriff mit dem Leitwerksflügel zum
Verhindern einer Verdrehung des Flügels. Nach Abschuss der Rakete
kollabiert die Feder durch die erzeugte Schubkraft oder die Abgashitze
und das Festhalteteil wird von dem Flugkörperrahmen getrennt.
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Die
GB 2 240 954 A offenbart
eine Verrieglungseinrichtung für
Rakten-Steuerflügel oder
Leitwerksflügel,
welche einen vorstehenden Verriegelungsstift zum Eingriff in eine
passende Öffnung
in einem Leitwerksflügel
enthält.
Der Stift ist durch eine druckmittelbeaufschlagte Betätigungseinrichtung
mit einem Steuerkolben in einem Zylinder und einem Ausgleichskolben
in einem Zylinder bewegbar. Die Verriegelungsmittel stehen von der äußeren Oberfläche der
Rakete vor.
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Es
verbleibt also der Bedarf im Stande der Technik an einem weniger
komplizierten, zuverlässigeren
System, welches die Flügel
einer Rakete kleinen Durchmessers verriegeln kann und doch diese Flügel sehr
rasch für
den Abschuss entriegeln kann.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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An
den Bedarf im Stande der Technik richtet sich die vorliegende Erfindung,
durch welche eine Flügelverrieglungseinrichtung
für eine
Rakete geschaffen wird, wobei die Einrichtung folgendes enthält:
einen
Mechanismus zur Verriegelung eines Raketenflügels durch Erfassen eines Randes
des Flügels
und einen Mechanismus zum Zurückziehen
des genannten Verriegelungsmechanismus zur Freigabe des Flügels,
dadurch
gekennzeichnet, dass der genannte Verriegelungsmechanismus einen
Kolben zum Hervorstehen aus einem Gehäuserahmen der Rakete enthält,
wobei
der Kolben einen Ausschnitt enthält,
um den genannten Flügelrand
aufzunehmen und wobei der Kolben in einem Gehäuse gelegen ist, dass sich
innerhalb des Gehäuserahmens
befindet, und
der genannte Mechanismus zum Zurückziehen
dazu dient, eine Zurückziehung
des genannten Kolbens in den Gehäuserahmen
zu verursachen.
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In
einer spezifischen Ausführungsform
wird der Kolben zur Freigabe des Raketenflügels durch Abbrennen eines
pyrotechnischen Pulvers in einem Raum nahe dem Kolben zurückgezogen,
um diesen Raum mit Gas zu erfüllen
und eine Druckdifferenz zu erzeugen, welche den Kolben von dem Raketenflügel wegzieht.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Rakete bezüglich eines Quadranten unter
Verwendung des Flügelverriegelungssystems
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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2a und 2b zeigen
eine Seitenansicht bzw. eine Endansicht des Raketenteiles in einem
Quadranten mit dem Flügelverriegelungssystem nach
der vorliegenden Erfindung in der Verriegelungsposition.
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3a und 3b zeigen
eine Seitenansicht bzw. Endansicht des Raketenteils in einem Quadranten
mit dem Flügelverriegelungssystem nach
der vorliegenden Erfindung in der entriegelten Position.
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4 ist
eine Endansicht des Flügelverriegelungssystem
nach der vorliegenden Erfindung.
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5 ist
eine aufgeschnittene Endansicht des Flügelverriegelungssystems gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
erläuternde
Ausführungsform
wird nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben,
um die vorteilhafte Lehre nach der vorliegenden Erfindung darzulegen.
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Die
Erfindung besteht in einer einzelnen Flügelverriegelungseinrichtung
zur Freigabe eines einzelnen Flügels.
Der Kolben in der Einrichtung steht aus dem Gehäuserahmen oder dem Gehäusekörper hervor
und hält
den Flügel
sicher an seinem Platz, bis die Einrichtung einen Zündimpuls
empfängt
und der Kolben den Flügel
freigibt. Die Einrichtung hat nur ein einziges bewegtes Teil, nämlich den
Kolben, und arbeitet zuverlässig
im Sinne einer bedeutend schnelleren Freigabe des Flügels im
Vergleich zu bekannten Einrichtungen.
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1 zeigt
einen Quadranten 10 einer im übrigen nicht gezeigten Rakete
kleinen Durchmessers. Die Rakete hat mehrere Flügel, von denen in 1 nur
ein Flügel 14 gezeigt
ist. Jeder Flügel
ist mit dem Gehäusekörper oder
Gehäuserahmen 16 der
Rakete verbunden. Gemäß der hier
angegebenen Lehre ist der Flügel 14 gegen
Bewegung durch die erfindungsgemäße Flügelverriegelungseinrichtung 12 festgelegt.
Die Flügelverrieglungseinrichtung 12 ragt
durch den Gehäuserahmen 16 vor,
wie in 1 dargestellt ist.
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Die 2a und 2b zeigen
eine Seitenansicht bzw. eine Endansicht des Raketenquadranten 10 mit
dem Flügel 14 in
verriegelter Position. Der Kolben 18 der Flügelverriegelungseinrichtung 12 ist durch
den Gehäuserahmen 16 vorgeschoben
und hält
die äußere Fläche des
Flügels 14 in
verriegelter Position an seinem inneren hinteren Ende fest. In dieser
Konfiguration ist der Flügel 14 für den Transport auf
seinem Träger
oder seiner Abschusseinrichtung festgehalten.
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Die 3a und 3b zeigen
eine Seitenansicht bzw. Endansicht des Raketenquadranten 10 bei
in entriegelter Position befindlichem Flügel 14. Der Kolben 18 ist
nicht sichtbar und ist durch den Gehäuserahmen 16 zurückgezogen,
um den Flügel 14 freizugeben.
In dieser Konfiguration ist die Rakete für den Flügelfunktionscheck und den nachfolgenden Abschuss
vorbereitet.
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4 zeigt
eine Endansicht der Flügelverriegelungseinrichtung 12 nach
der vorliegenden Erfindung. Der Kolben 18 ist in Verriegelungsstellung
vorgeschoben. Bei einer typischen Rakete kleinen Durchmessers mit
vier Flügeln
wäre eine
Verriegelungseinrichtung vorzusehen, die zur Verriegelung jedes
Flügels
dient, so dass insgesamt vier unabhängige Flügelverrieglungseinrichtungen 12 vorgesehen sind.
Die Einrichtungen sind leicht zu installieren und erfordern nur
vier mechanische Schraubenverbindungen (nicht dargestellt) sowie
eine elektrische Verbindung mit zwei Steckstiften (nicht dargestellt).
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5 zeigt
eine Schnittendansicht einer beispielsweisen Ausführungsform
der Flügelverriegelungseinrichtung 12 nach
der vorliegenden Erfindung. In der erläuternden Ausführungsform
ist der Kolben 18 aus Stahl oder einem anderen geeigneten Material
hergestellt. Der Kolben 18 hat eine Kerbe 20 an
seinem oberen Ende, welche so ausgebildet ist, dass sie in Eingriff
mit dem Flügel 14 gemäß 1 kommen
kann. Der Kolben 18 ist in 5 in der
Flügelverriegelungsposition
gezeigt und befindet sich in einem Gehäuse 36, welches aus
Stahl oder einem anderen geeigneten Material gefertigt ist.
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Zur
Freigabe des Flügels
wird ein Freigabesignal durch einen zweipoligen Verbinder 30 in
herkömmlicher
Weise zugeleitet. Das Signal veranlasst einen Auslöser 32 zur
Zündung
eines rasch abbrennenden pyrotechnischen Pulvers, beispielsweise
eines Schießpulvers,
innerhalb der Auslösekammer 42.
Wenn das Pulver abbrennt, füllt
sich die Auslösekammer 42 mit
Gas und die Expansion des Gases drängt den Kolben 18 zur
Abwärtsbewegung
in die Auslasskammer 40 hinein, was aufgrund eines Druckdifferentials
geschieht. Wenn der Kolben 18 sich bis zum Boden der Auslasskammer 40 bewegt hat,
steht er nicht mehr aus dem Gehäuserahmen oder
dem Gehäusekörper hervor.
Der Flügel
wird somit rasch freigegeben und ist bereit für seine Funktion.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass die Einrichtung vollständig durch
O-Ringe 34 abgedichtet ist, welche den Kolben niederhalten
und irgendwelche Verunreinigungen daran hindern aus der Einrichtung
auszutreten. Das abgedichtete System besitzt auch eine längere Lagerungs-Lebensdauer, da
Rost und korrodierende Bestandteile während der Lagerung nicht eintreten
können.
Zusätzlich
hält ein Sperrstift 38 aus
Stahl (berechnet auf 40 Pfund in der bevorzugten Ausführungsform)
den Kolben in der Verriegelungsstellung vor der Zündung, was
eine ungewollte Freigabe des Flügels
verhindert, wobei der Stift jedoch leicht abgeschert wird, wenn
die Einrichtung betätigt
wird.
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Die
vorliegende Erfindung hat somit viele Vorteile gegenüber dem
Stande der Technik. Die Einrichtung ist zuverlässiger und bedeutend weniger kompliziert,
nachdem sie nur ein bewegtes Teil hat. Da sie nur eine kleinere
Kammer aufweist, welche sich rascher füllt, arbeitet die Einrichtung
bedeutend schneller als bisherige Systeme. Die abgedichtete Einrichtung
verhindert eine Verunreinigung und ermöglicht eine Wiederverwendung.