DE69611889T2 - Mechanische und aerodynamische Trennvorrichtung für mehrstufige Flugkörper - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zum Trennen von Raketenstufen mit mechanischer Entriegelung, das die Entkopplung zweier Stufen einer Rakete ermöglicht.
• Eine solche Trennung von zwei Stufen ist beispielsweise im Fall eines Flugkörpers aus mehreren Teilen erforderlich, wenn eines dieser Teile seine Aufgabe erfüllt hat.
• Es gibt zahlreiche Systeme, die das Abtrennen oder Entkoppeln bei einer Rakete während ihres Flugs gewährleisten. Unter diesen können die Trennschnüre, die aufblasbaren Absprengkissen oder die pyrotechnischen Kammern mit Aufsprengen der Hülse angeführt werden.
• Ein weiteres System, das im US-Patent Nr. 5 318 255 beschrieben ist, besteht darin, auf jeder Stufe einander gegenüberliegend einen kreisförmigen Flansch vorzusehen und diese Flansche durch eine umfängliche Klemmschelle zusammenzuhalten. Diese wird durch einen Sprengbolzen, der deren beiden Enden verbindet, zusammengezwängt. Das Brechen dieses Bolzens lockert diese Schelle und gibt die beiden Flansche frei, wodurch die Trennung der zwei Stufen ermöglicht wird.
• Jedoch weisen diese Systeme einen großen Nachteil auf, der darin besteht, daß die Erzeugung einer Stoßwelle auf die Rakete diese selbst und ihre Sensoren stören oder beschädigen kann. Zum anderen verursachen diese Systeme das Ausschleudern von Splittern in die Umgebung. Dies ist im Hinblick auf die Lagerungssicherheit im Fall eines unbeabsichtigten Auslösens ein Nachteil. Eine Aufgabe der Erfindung ist folglich ein Trennsystem, das diese Nachteile dank der Verwendung von Mikrostellzylindern, die durch einen pyrotechnischen Gaserzeuger betätigt werden, nicht aufweist.
• Erfindungsgemäß wird daher ein System zum Trennen von Raketenstufen mit mechanischer Entriegelung, das die Entkopplung zweier Stufen einer Rakete ermöglicht, geschaffen, dadurch gekennzeichnet ist, daß es umfaßt:
• - eine Nabe, die mehrere radial angeordnete Mikrostellzylinder umfaßt, wobei die Nabe mit einer der Stufen fest verbunden ist;
• - eine zylindrische Hülse, die das Ende der anderen Stufe verlängert und mit radialen Aufnahmesitzen durchsetzt ist, um in der zusammengefügten Position die nach außen gerichteten Zapfen der Mikrostellzylinder aufzunehmen;
• - eine ringförmige Kammer, die um die Mikrostellzylinder angeordnet ist, um den Druck, der auf die Mikrostellzylinder wirkt, gleichmäßig zu verteilen; und
• - pyrotechnische Mittel, um in der Kammer einen Druck zu erzeugen, der die Mikrostellzylinder betätigt, um die Zapfen nach innen zurückzuziehen und somit die beiden Stufen zu entkoppeln.
• Somit sind alle Risiken für die Rakete aufgrund des Fehlens einer Stoßwelle sowie die Risiken bei der Lagerung der Rakete, die sich im Fall eines unbeabsichtigten Auslösens durch das Ausschleudern von Splittern in die Umgebung ergeben, beseitigt.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine aerodynamische Hemmung bei der Trennung der Stufen mittels aerodynamischer Klappen, die auf einer der Stufen freigebbar angebracht sind, gewährleistet.
• Die Erfindung wird besser verstanden und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung, worin:
• Fig. 1 eine Draufsicht einer mit einem erfindungsgemäßen System ausgestatteten Rakete ist;
• die Fig. 2 und 3 Schnittansichten sind, die das erfindungsgemäße System spezifizieren;
• Fig. 4 eine schematische perspektivische Ansicht einer Rakete mit dem erfindungsgemäßen System ist; und
• Fig. 5 eine Einzelheit des erfindungsgemäßen Systems als Teilausschnitt zeigt.
• In Fig. 1 ist eine Rakete gezeigt, die wenigstens zwei Stufen 1 und 2 umfaßt, wobei die Stufe 2 beispielsweise der hintere Teil ist. Wie in den Fig. 2 bis 5, wovon Fig. 2 ein Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 1 ist und Fig. 3 ein Schnitt längs der Linie B-B ist, deutlicher zu sehen ist, befindet sich das erfindungsgemäße Trennsystem zwischen den zwei Stufen 1 und 2. Es umfaßt ein Teil in Form einer mit der Stufe 1 fest verbundenen Nabe 13, in der Mikrostellzylinder 3 radial angeordnet sind. Die Zapfen 7 der Mikrostellzylinder sind nach außen gerichtet und werden von entsprechenden radialen Aufnahmen 15 einer zylindrischen Hülse 14 aufgenommen, die die andere Stufe 2 verlängert. Diese Zapfen 7 halten folglich die zwei Stufen fest zusammen, solange die Mikrostellzylinder nicht betätigt werden.
• Um die Nabe 13 und die Mikrostellzylinder 3 ist eine ringförmige Kammer 4 vorgesehen, die dazu bestimmt ist, den in der Kammer herrschenden Druck gleichmäßig auf die Mikrostellzylinder zu verteilen.
• In der Nabe 13 ist die Aufnahme 12 für eine pyrotechnische Kartusche 8 vorgesehen. Diese Aufnahme steht mit der Kammer 4 in Verbindung.
• Wenn die Funktion der Kartusche 8 ausgelöst wird, betätigt das erzeugte und unter Druck stehende Gas die Mikrostellzylinder 3, deren Zapfen 7 sich nach innen zurückschieben und somit die beiden Stufen 1 und 2 entriegeln.
• Um die Trennung der beiden Stufen bei ihrer Entriegelung sicherzustellen, umfaßt das System außerdem aerodynamische Klappen 5, hier in der Anzahl zwei, die bei der Entriegelung freigebbar sind. Diese Klappen sind über ein Gelenk 10 um eine tangentiale Querachse 11 an der Stufe 2 angebracht. Sie sind in der eingefahrenen Position am Zapfen 7 eines Mikrostellzylinders 3 einander gegenüberliegend mittels einer Sollbruchschraube 9 befestigt.
• Somit stellt die Einfahrbewegung der Zapfen 7 bei der Entriegelung den Bruch der Schrauben 9 sicher, wodurch die Klappen 5 freigegeben werden. Diese nehmen dann die in Fig. 2 punktiert gezeigte Position ein. Die Stufe 1 setzt ihre Bewegung infolge der Anfangsgeschwindigkeit der Rakete fort, während die Stufe 2 durch die Klappen 5 aerodynamisch gebremst wird, wodurch die wirksame Trennung der beiden Stufen gewährleistet ist.
• Für den Zusammenbau der verschiedenen Elemente des Systems ist ein axiales Spiel erforderlich. Um dieses nach dem Zusammenbau auszugleichen, kann ein Umfangssegment 6 (Fig. 4 und 5) vorgesehen sein, deren Seitenflächen geneigt sind und komplementären geneigten Seitenflächen der Hülsen der Stufen 1 und 2 gegenüberliegen. Das Segment verstrebt und verkeilt die zwei Hülsen mittels Stellschrauben, die in herkömmlicher Weise angeordnet sind.
• Die vorteilhaften Prinzipien eines solchen Trennsystems gemäß der Erfindung wurden bereits oben erwähnt. Es kann hinzugefügt werden, daß die Verwendung des Segments 6 eine gute mechanische Kraftübertragung sicherstellt, die nachstellbar ist, und daß das System auf ein einziges Ereignis hin gleichzeitig das Entriegeln der Verbindung zwischen den beiden Stufen und das Freigeben der aerodynamischen Klappen ermöglicht.

Claims (4)

1. System zum Trennen von Raketenstufen mit mechanischer Entriegelung, das die Entkopplung zweier Stufen (1, 2) einer Rakete ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt:

- eine Nabe (13), die mehrere radial angeordnete Mikrostellzylinder (3) umfaßt, wobei die Nabe mit einer der Stufen (1) fest verbunden ist;

eine zylindrische Hülse (14), die das Ende der anderen Stufe (2) verlängert und mit radialen Aufnahmesitzen (15) durchsetzt ist, um in der zusammengefügten Position die nach außen gerichteten Zapfen (7) der Mikrostellzylinder aufzunehmen;

- eine ringförmige Kammer (4), die um die Mikrostellzylinder angeordnet ist, um den Druck, der auf die Mikrostellzylinder wirkt, gleichmäßig zu verteilen; und

- pyrotechnische Mittel (8, 12), um in der Kammer einen Druck zu erzeugen, der die Mikrostellzylinder betätigt, um die Zapfen (7) nach innen zurückzuziehen und somit die beiden Stufen (1, 2) zu entkoppeln.

2. Trennsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Enden der Hülsen der beiden Stufen (1, 2) ein Umfangssegment (6) vorgesehen ist, das geneigte Seitenflächen besitzt, die zu Seitenflächen gegenüber den Hülsen komplementär sind, so daß das Segment auf die Hülsen eine axiale Kraftkomponente ausüben kann, die die axialen Spiele zwischen den zusammengefügten Stufen ausgleicht.

3. Trennsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem aerodynamische Klappen (5) umfaßt, die bei der Trennung der beiden Stufen freigebbar und an einer der Stufen (2) angebracht sind, um bei der Trennung eine aerodynamische Bremsung auf die Stufe auszuüben.

4. Trennsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Klappen (5) an der Stufe (2) angebracht ist, an der sie über ein Gelenk (10, 11) um eine tangentiale Achse befestigt ist, und daß sie in der eingefahrenen Position am Zapfen (7) eines der Mikrostellzylinder (3) durch eine Sollbruchschraube (9) befestigt ist, deren Bruch durch die Einfahrbewegung des Mikrostellzylinders sichergestellt ist.