EP3032212B1 - Rudersystem - Google Patents

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Publication number
EP3032212B1
EP3032212B1 EP15003425.4A EP15003425A EP3032212B1 EP 3032212 B1 EP3032212 B1 EP 3032212B1 EP 15003425 A EP15003425 A EP 15003425A EP 3032212 B1 EP3032212 B1 EP 3032212B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rudder
leg
housing
foldable
locking device
Prior art date
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Active
Application number
EP15003425.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3032212A1 (de
Inventor
Jörg Lutzenberger
Bernd Käbitz
Robert Kroyer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MBDA Deutschland GmbH
Original Assignee
MBDA Deutschland GmbH
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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102015004702.7A external-priority patent/DE102015004702A1/de
Application filed by MBDA Deutschland GmbH filed Critical MBDA Deutschland GmbH
Publication of EP3032212A1 publication Critical patent/EP3032212A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3032212B1 publication Critical patent/EP3032212B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B10/00—Means for influencing, e.g. improving, the aerodynamic properties of projectiles or missiles; Arrangements on projectiles or missiles for stabilising, steering, range-reducing, range-increasing or fall-retarding
    • F42B10/60—Steering arrangements
    • F42B10/62—Steering by movement of flight surfaces
    • F42B10/64—Steering by movement of flight surfaces of fins
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B10/00—Means for influencing, e.g. improving, the aerodynamic properties of projectiles or missiles; Arrangements on projectiles or missiles for stabilising, steering, range-reducing, range-increasing or fall-retarding
    • F42B10/02—Stabilising arrangements
    • F42B10/14—Stabilising arrangements using fins spread or deployed after launch, e.g. after leaving the barrel

Definitions

  • the subject of this invention is the rowing system described below, in particular a self-locking folding powder, which has been realized with the objectives of robustness, reliability and minimization of the production costs. This is achieved by the use of as few components as possible, a functional and production-optimized design of the production parts and the use of standard components.
  • Flip-flop systems are known in the art.
  • rudder systems are according to the preamble of claim 1 of the US 6,092,264 A and the EP 1 249 680 A the latter being considered as the closest prior art.
  • These folding spray systems are commonly used in guided missiles launched from a launch tube. Once the missile has left the launch tube, the folding powder is unfolded to control the missile can. In the folded state, the missile has a nearly cylindrical shape, so that it can be stored in the launch tube.
  • the kinematics of known folding spray systems is very complicated and therefore expensive.
  • known Klapprudersysteme for each missile individually to develop, as they are not adaptable or scalable.
  • a rudder system having a foldable rudder part, a rudder housing and an elastic locking device.
  • the hinged rudder member is rotatably mounted on the rudder housing, wherein the foldable rudder member is movable from a retracted position to a deployed position. The movement between the folded position and the unfolded position takes place relative to the rudder housing.
  • the resilient locking device is held in a biased position by the foldable rudder member when the foldable rudder member is in the retracted position.
  • the elastic locking device can be transferred from the pretensioned position by relaxation into an at least partially relaxed position.
  • the elastic locking device in the at least partially relaxed position blocks a movement of the folding rudder part relative to the rudder housing.
  • the foldable rudder part in the unfolded position is completely surrounded by the rudder housing and the elastic locking device.
  • a first elastic element is provided, which is mounted on an axle.
  • the axle is connected to the rudder housing and stores in particular the folding rudder part.
  • a movement of the folding rudder part relative to the rudder housing takes place by rotation of the folding rudder part about the axis.
  • a spring force of the first elastic element urges the folding rudder part in the unfolded position.
  • the rudder system is seklappbar, so that an external force is required to hold the folding rudder part in the folded position.
  • the first elastic element is particularly advantageously a first leg spring.
  • the elastic locking device comprises a second elastic element, in particular a second leg spring.
  • the second elastic element in particular the second elastic leg spring, is advantageously oriented perpendicular to the first elastic element, in particular to the first leg spring.
  • each leg spring has a characteristic plane which runs parallel to the legs of the leg spring.
  • each leg spring has an axis of rotation which is perpendicular to the characteristic plane and about which the legs of the leg spring are rotatable. If two torsion springs are oriented perpendicular to one another, it is provided in particular that both the characteristic planes and the axes of rotation are oriented perpendicular to one another.
  • the elastic locking device comprises a movable first leg and an at least partially attached to the rudder housing second leg.
  • the first leg is in particular rotatable about the axis of rotation of the leg spring of the elastic locking device.
  • the second leg is held frictionally in particular between two cylinder pins. It is provided that the second leg rests against a wall of the rudder housing, so that the elastic locking device can be supported by the second leg on the rudder housing.
  • the foldable rudder part has a rudder foot mounted on the rudder housing and a rudder blade attached to the rudder foot. It is provided that the rudder rest in the unfolded position of the folding rudder part of the rudder housing and the movable leg, so that a movement of the rudder foot is blocked relative to the rudder housing.
  • the rudder housing itself blocks movement of the rudder foot, which is generated by the elastic spring force of the first elastic member, while the movable leg blocks movement of the rudder foot, which is oriented against the spring force of the first elastic member.
  • the elastic device is mounted on the retaining element via a retaining element. It is provided that the holding element parallel to the Rotary axis of the leg spring of the elastic locking device is oriented.
  • the first leg of the resilient locking device is rotatable about the support member for movement between the biased position and the at least partially relaxed position.
  • the rudder housing has a recess.
  • the recess is in particular a bag.
  • the first leg engages when it is in the at least partially relaxed position. In this way, an additional support of the first leg is provided, so that the first leg can effectively block a movement of the rudder foot of the folding rudder part relative to the rudder housing.
  • one end of the first leg which faces away from the holding element, engages in the recess, so that one end of the first leg is fixed by the holding element to the rudder housing, and the other end through the recess.
  • the recess has a tapering region and an end region.
  • the end region has parallel flanks. It is provided that the tapering serves to allow the first leg can easily engage in the recess. Thus, it is particularly avoided that the first leg engages past the recess and thus could not be transferred into the at least partially relaxed position.
  • the end region serves to guide the first leg into the at least partially relaxed position.
  • the first leg thus engages in the end region of the recess when the first leg is in the at least partially relaxed position.
  • an inner dimension of the end region which is defined in particular by a distance between the parallel flanks of the end region, corresponds to an outer dimension of the first leg.
  • the inner dimension and the outer dimension correspond to one another, if this maximum deviation of 5% exhibit.
  • the rudder foot has a bevel.
  • the chamfer is mounted on the rudder foot such that the first leg is pressed against the chamfer by the relaxation of the resilient locking device when the foldable rudder member is between the folded position and the deployed position.
  • an additional force is applied to the rudder foot and thus to the foldable rudder member, the additional force amplifying deployment of the foldable rudder member, i.e., movement to the deployed position.
  • a quick unfolding of the folding rudder part is ensured.
  • the rudder system advantageously also has an axle receptacle, via which the entire rudder system can be mounted on an actuator axle.
  • the rudder system does not penetrate the shell of the missile, whereby the rudder system is flexible on a variety of missiles or can be adapted to the missile.
  • the rudder foot also advantageously has a groove.
  • the first elastic element is advantageously a second leg spring, so that one leg of the second leg spring engages in the groove of the rudder foot, while the other leg rests against the rudder housing. Since the second leg spring is mounted in particular on the same axis on which the foldable rudder part is mounted, thus a simple and reliable power transmission between the second leg spring and hinged rudder part is possible.
  • the folding powder is characterized by the possibility of scaling and simple adaptation to other missiles, since the rudders are only applied externally to the rudder axis of the actuator system and do not interfere with the shell of the missile.
  • FIGS. 1 to 3 show various views of the rudder system 11 according to an embodiment of the invention.
  • the rudder system 11 is in FIG FIG. 1 and 3 unfolded, in FIG. 2 collapsed.
  • the rudder system 11 has a folding rudder part 18, which is rotatably mounted on a rudder housing 3 via an axle 4.
  • the folding rudder member 18 To the hinged rudder part 18 between the in FIG. 1 and 3 shown unfolded position and in FIG. 2 To move shown folded position, the folding rudder member 18 must be rotated about the axis 4 relative to the rudder housing 3.
  • the hinged rudder part 18 has a rudder blade 5 and a rudder foot 13.
  • the rudder foot is mounted on the axle 4 on the rudder housing 3, while the rudder blade 5 serves as an aerodynamic control surface. So that the movable rudder part 18 can be moved independently from the folded-in position into the unfolded position, the rudder system 11 has a first elastic element 1.
  • the first elastic element 1 is in particular a first leg spring 1.
  • a first leg of the first leg spring 1 is biased inserted into the groove 14 of the rudder foot 13, a second leg is supported on the rudder housing 3 from.
  • the spring body of the first leg spring 1 finds place in a recess of the rudder foot 13 and is centered by the axis 4, which also represents the articulated connection between hinged rudder member 18 and rudder housing 3. This is pressed after inserting the first leg spring 1 in the rudder housing 3.
  • the foldable rudder member 18 is thus independently in the unfolded position can be transferred.
  • the foldable rudder member 18 must be held by an external force to hold the folding rudder member 18 in the folded position.
  • a second leg spring 2 is used, of which a leg itself acts as a bolt.
  • the second leg spring 2 comprises a first leg 8 and a second leg 9.
  • the first leg 8 is movable and serves in particular as a bolt for reaching said lock.
  • the second leg 9 is preferably attached to a wall of the rudder housing 3. Furthermore, the second leg spring 2 has a spring body.
  • the spring body of the second leg spring 2 is characterized by a holding element 7, in particular by a pressed-in pin with collar (see. Fig. 5 ), or a screw, mounted on the rudder housing 3. On the spring body of the second leg spring 2 no force may be applied, since the second leg spring 2 must remain free.
  • the second leg 9 of the second leg spring 2 is supported on the housing wall of the rudder housing 3 and is held between two cylinder pins 6 pressed into the rudder housing 3, so that its position is fixed under prestressing.
  • the first leg 8 of the second leg spring 2 is supported in the folded state of the foldable rudder part 18 on the rudder foot 13.
  • the rudder foot 13 slides on the first leg 8 until it has sufficient space to reduce the pretension by rotation. In this way, the relaxation of the elastic locking device, whereby a rotation 100 of the first leg 8 is generated.
  • the case delivered torque additionally supports the unfolding of the hinged rudder part 18 when the first leg 8 under the rudder 13, in particular on a chamfer 21 of the rudder foot 13 engages.
  • a recess or pocket 10 which tapers in a tapering region 19 upwards and finally in a vertical region without edge slope, the end portion 20 passes. This serves to "catch" the first leg 8 of the second leg spring 2 and to guide it into the at least partially relaxed position.
  • first leg 8 In the vertical pitch-free region of the pocket flanks, ie in the end region 20, there is a geometric blocking of the first leg 8, ie, a force applied by the folding rudder member 18 on the acting as a cross bar first leg 8 force loads the first leg 8 at the two outer edges of the leg leg of the first leg 8 only to shear. Dodge of acting as a locking first leg 8 is excluded.
  • a second leg spring 2 is such that it maintains a balance of preload in the end position defined by the bag 10, i.e., in the partially relaxed position, to always ensure compliance with the situation.
  • the rudder housing 3 has an axle receptacle 12.
  • the axle receptacle 12 is used for connecting the rudder system 11 to an actuator, so that the rudder system 11 is movable by the actuator. It can be seen that the rudder system 11 can be attached to the actuator in a very simple manner. In particular, the rudder system 11 does not have to penetrate the outer shell of a missile.
  • FIG. 4 shows the axis 4 of the rudder system 11.
  • the axis 4 has a first region 22 and a second region 23. It is provided that the first portion 22 for supporting the first leg spring 1, that is, for supporting the first elastic member 1, serves, while the second portion 23 for supporting the rudder foot 13 of the folding rudder portion 18 is used.
  • FIG. 5 schematically shows the holding device 7 for connecting the second leg spring 2, that is, which is selected on the actuator system.
  • the axle 12 serves to tie the rudder housing 3 and thus the entire Rudder system 11 to an actuator.
  • the rudder housing 3 and thus the rudder system 11 is movable, whereby a flow of the rudder blade 5 is variable. This leads to a movement change of the missile.
  • elastic locking device 2 to the rudder housing 3.
  • the retaining element 7 is a retaining pin, wherein the retaining element can also be a screw.
  • FIG. 6 schematically shows the hinged rudder part 18.
  • the foldable rudder member 18 has, in addition to the rudder 13 a rudder blade 5, wherein the rudder blade 5 serves as an aerodynamic control surface.
  • a groove 14 is present, which serves to receive a leg of the first leg spring 1, that is, for receiving the first elastic element 1.
  • FIG. 7 shows a schematic view of the rudder housing.
  • FIG. 8 shows a sectional view through the rudder housing 3.
  • the rudder housing 3 has a recess or pocket 10, which has a tapering portion 19 and an end portion 20. The function of the tapering portion 19 and the end portion 20 has previously been described in detail.
  • the rudder housing 3 has a retaining element receptacle 17.
  • the holding element receptacle 17 can be a thread if the holding element 7 is a screw or can be a bore if the holding element 7 is a holding pin.
  • the rudder housing 3 also has two pin receivers 16, which are in particular holes.
  • the cylindrical pins 6 can be pressed into the pin receptacle 16.
  • the rudder housing 3 has an axle bearing receptacle 15, on which the axle 4 can be coupled to the rudder housing 3.
  • the axle 4 can be pressed into the axle bearing receptacle 15 of the rudder housing 3, so that the axle 4 is rotationally connected to the rudder housing 3.
  • the rudder housing 3 has an axle receptacle 12.
  • the axle receptacle 12 is in this embodiment, in particular a threaded hole, so that an actuator axis in the axle 12 is screwed.
  • the execution of the axle can also be performed as a simple bore when an adhesive connection for connecting the rudder

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Description

  • Gegenstand dieser Erfindung ist das nachfolgend beschriebene Rudersystem, insbesondere ein selbstverriegelndes Klappruder, welches mit den Zielen Robustheit, Zuverlässigkeit und Minimierung der Herstellungskosten realisiert wurde. Dies wird erreicht durch die Verwendung möglichst weniger Komponenten, eine Funktions- und auf Fertigung optimierte Gestaltung der Fertigungsteile und den Einsatz von Standardkomponenten.
  • Klapprudersysteme sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise sind Rudersysteme gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aus der US 6,092,264 A und der EP 1 249 680 A bekannt, wobei letztere als nächstliegender Stand der Technik angesehen wird. Diese Klapprudersysteme werden üblicherweise bei Lenkflugkörpern verwendet, die aus einem Startrohr gestartet werden. Sobald der Lenkflugkörper das Startrohr verlassen hat, wird das Klappruder ausgeklappt, um den Flugkörper steuern zu können. Im eingeklappten Zustand weist der Flugkörper eine nahezu zylindrische Form auf, so dass dieser in dem Startrohr gelagert werden kann. Die Kinematik von bekannten Klapprudersystemen ist jedoch sehr aufwendig und damit teuer. Außerdem sind bekannte Klapprudersysteme für jeden Flugkörper einzeln zu entwickeln, da diese nicht adaptierbar oder skalierbar sind.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Rudersystem bereitzustellen, das bei einfacher und kostengünstiger Herstellung und Montage einfach und kostengünstig auf verschiedene Flugkörpersysteme adaptierbar ist.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Somit wird die Aufgabe gelöst durch ein Rudersystem, das ein klappbares Ruderteil, ein Rudergehäuse und eine elastische Verriegelungsvorrichtung aufweist. Das klappbare Ruderteil ist an dem Rudergehäuse drehbar gelagert, wobei das klappbare Ruderteil von einer eingeklappten Position in eine ausgeklappte Position bewegbar ist. Die Bewegung zwischen der eingeklappten Position und der ausgeklappten Position erfolgt dabei relativ zu dem Rudergehäuse. Die elastische Verriegelungsvorrichtung ist von dem klappbaren Ruderteil in einer vorgespannten Position gehalten, wenn sich das klappbare Ruderteil in der eingeklappten Position befindet. Befindet sich das klappbare Ruderteil hingegen in der ausgeklappten Position, so ist die elastische Verriegelungsvorrichtung von der vorgespannten Position durch Entspannung in eine zumindest teilweise entspannte Position überführbar. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die elastische Verriegelungsvorrichtung in der zumindest teilweise entspannten Position eine Bewegung des klappbaren Ruderteils relativ zu dem Rudergehäuse blockiert. Insbesondere ist vorgesehen, dass das klappbare Ruderteil in der ausgeklappten Position vollständig von dem Rudergehäuse und der elastischen Verriegelungsvorrichtung umgeben ist. Somit ist insbesondere ein Einklappen des klappbaren Ruderteils verhindert, wodurch sichergestellt ist, dass das klappbare Ruderteil ausgeklappt bleibt. Wird das Rudersystem an einem Lenkflugkörper verwendet, so ist sichergestellt, dass das Rudersystem stets im ausgeklappten Zustand verbleibt. Eine sichere und zuverlässige Steuerung des Flugkörpers ist damit sichergestellt.
  • Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
  • Bevorzugt ist ein erstes elastisches Element vorgesehen, das auf einer Achse gelagert ist. Die Achse ist mit dem Rudergehäuse verbunden und lagert insbesondere auch das klappbare Ruderteil. Somit ist insbesondere vorgesehen, dass eine Bewegung des klappbaren Ruderteils relativ zu dem Rudergehäuse durch Rotation des klappbaren Ruderteils um die Achse erfolgt. Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass eine Federkraft des ersten elastischen Elements das klappbare Ruderteil in die ausgeklappte Position drängt. Somit ist das Rudersystem selbstausklappbar, so dass eine von außen wirkende Kraft erforderlich ist, um das klappbare Ruderteil in der eingeklappten Position zu halten. Das erste elastische Element ist besonders vorteilhaft eine erste Schenkelfeder.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die elastische Verriegelungsvorrichtung ein zweites elastisches Element, insbesondere eine zweite Schenkelfeder, umfasst. Das zweite elastische Element, insbesondere die zweite elastische Schenkelfeder, ist vorteilhafterweise senkrecht zu dem ersten elastischen Element, insbesondere zu der ersten Schenkelfeder, orientiert. Dabei ist vorgesehen, dass jede Schenkelfeder eine charakteristische Ebene aufweist, die parallel zu den Schenkeln der Schenkelfeder verläuft. Weiterhin weist jede Schenkelfeder eine Drehachse auf, die senkrecht auf der charakteristischen Ebene steht und um die die Schenkel der Schenkelfeder rotierbar sind. Sind zwei Schenkelfedern senkrecht zueinander orientiert, so ist insbesondere vorgesehen, dass sowohl die charakteristischen Ebenen als auch die Drehachsen senkrecht zueinander orientiert sind.
  • Besonders vorteilhaft umfasst die elastische Verriegelungsvorrichtung einen beweglichen ersten Schenkel und einen zumindest teilweise an dem Rudergehäuse befestigten zweiten Schenkel. Der erste Schenkel ist insbesondere um die Drehachse der Schenkelfeder der elastischen Verriegelungsvorrichtung rotierbar. Der zweite Schenkel ist insbesondere zwischen zwei Zylinderstiften kraftschlüssig gehalten. Dabei ist vorgesehen, dass der zweite Schenkel an einer Wand des Rudergehäuses anliegt, so dass die elastische Verriegelungsvorrichtung durch den zweiten Schenkel an dem Rudergehäuse abstützbar ist.
  • Vorteilhafterweise weist der klappbare Ruderteil einen an dem Rudergehäuse gelagerten Ruderfuß und ein an dem Ruderfuß befestigtes Ruderblatt auf. Dabei ist vorgesehen, dass der Ruderfuß in der ausgeklappten Position des klappbaren Ruderteils an dem Rudergehäuse und dem beweglichen Schenkel anliegt, so dass eine Bewegung des Ruderfußes relativ zu dem Rudergehäuse blockiert ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Rudergehäuse selbst eine Bewegung des Ruderfußes blockiert, die durch die elastische Federkraft des ersten elastischen Elements erzeugt ist, während der bewegliche Schenkel eine Bewegung des Ruderfußes blockiert, die entgegen der Federkraft des ersten elastischen Elements orientiert ist.
  • Vorteilhafterweise ist die elastische Vorrichtung über ein Halteelement an dem Rudergehäuse gelagert. Dabei ist vorgesehen, dass das Halteelement parallel zu der Drehachse der Schenkelfeder der elastischen Verriegelungsvorrichtung orientiert ist. Der erste Schenkel der elastischen Verriegelungsvorrichtung ist zum Bewegen zwischen der vorgespannten Position und der zumindest teilweise entspannten Position um das Halteelement rotierbar.
  • Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass das Rudergehäuse eine Ausnehmung aufweist. Die Ausnehmung ist insbesondere eine Tasche. In die Ausnehmung greift der erste Schenkel ein, wenn sich dieser in der zumindest teilweise entspannten Position befindet. Auf diese Weise ist eine zusätzliche Halterung des ersten Schenkels vorgesehen, so dass der erste Schenkel eine Bewegung des Ruderfußes des klappbaren Ruderteils relativ zu dem Rudergehäuse wirksam blockieren kann. Insbesondere ist vorgesehen, dass ein Ende des ersten Schenkels, das von dem Halteelement wegweist, in die Ausnehmung eingreift, so dass ein Ende des ersten Schenkels durch das Halteelement an dem Rudergehäuse befestigt ist, und das andere Ende durch die Ausnehmung.
  • Bevorzugt ist außerdem vorgesehen, dass die Ausnehmung einen Verjüngungsbereich und einen Endbereich aufweist. Der Endbereich weist dabei parallel verlaufende Flanken auf. Dabei ist vorgesehen, dass der Verjüngungsbereich dazu dient, dass der erste Schenkel vereinfacht in die Ausnehmung eingreifen kann. Somit ist insbesondere vermieden, dass der erste Schenkel an der Ausnehmung vorbeigreift und somit nicht in die zumindest teilweise entspannte Position überführbar wäre. Der Endbereich dient zum Führen des ersten Schenkels in die zumindest teilweise entspannte Position.
  • Besonders vorteilhaft greift der erste Schenkel somit in den Endbereich der Ausnehmung ein, wenn sich der erste Schenkel in der zumindest teilweise entspannten Position befindet. Es ist insbesondere vorgesehen, dass eine Innenabmessung des Endbereichs, die sich insbesondere durch einen Abstand der parallelen Flanken des Endbereichs definiert, einer Außenabmessung des ersten Schenkels entspricht. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass sich Innenabmaß und Außenabmaß entsprechen, wenn diese maximal eine Abweichung von 5% aufweisen. Somit ist der erste Schenkel teilweise formschlüssig in der Ausnehmung aufgenommen. Insbesondere erlaubt dieser teilweise Formschluss nur eine Bewegung des ersten Schenkels in Richtung des Verjüngungsbereichs. Somit ist sichergestellt, dass die Blockierwirkung des ersten Schenkels nur darauf beruht, dass der erste Schenkel auf Schub belastet ist. Durch die Beschränkung auf reine Schubbelastungen ist somit der erste Schenkel sehr stabil, wodurch eine sichere Blockierung der Bewegung des Ruderfußes des klappbaren Ruderteils ermöglicht ist.
  • Schließlich ist bevorzugt vorgesehen, dass der Ruderfuß eine Abschrägung aufweist. Die Abschrägung ist derart an dem Ruderfuß angebracht, dass der erste Schenkel durch die Entspannung der elastischen Verriegelungsvorrichtung an die Abschrägung gepresst ist, wenn sich der klappbare Ruderteil zwischen der eingeklappten Position und der ausgeklappten Position befindet. Auf diese Weise wird eine zusätzliche Kraft auf den Ruderfuß und damit auf das klappbare Ruderteil aufgebracht, wobei die zusätzliche Kraft ein Ausklappen des klappbaren Ruderteils, d.h., ein Bewegen in die ausgeklappte Position, verstärkt. Somit ist ein rasches Ausklappen des klappbaren Ruderteils sichergestellt.
  • Das Rudersystem weist vorteilhafterweise außerdem eine Achsaufnahme auf, über die das gesamte Rudersystem an einer Aktuatorachse lagerbar ist. Somit durchgreift das Rudersystem die Hülle des Flugkörpers nicht, wodurch das Rudersystem flexibel auf einer Vielzahl von Flugkörpern einsetzbar ist oder an die Flugkörper anpassbar ist. Um das Ausklappen des klappbaren Ruderteils durch das erste elastische Element zu vereinfachen, weist der Ruderfuß außerdem vorteilhafterweise eine Nut auf. Das erste elastische Element ist vorteilhafterweise eine zweite Schenkelfeder, so dass ein Schenkel der zweiten Schenkelfeder in die Nut des Ruderfußes eingreift, während der andere Schenkel an dem Rudergehäuse anliegt. Da die zweite Schenkelfeder insbesondere auf derselben Achse gelagert ist, auf der auch das klappbare Ruderteil gelagert ist, ist somit eine einfache und zuverlässige Kraftübertragung zwischen zweiter Schenkelfeder und klappbarem Ruderteil ermöglicht.
  • Das Klappruder zeichnet sich neben der Robustheit und Zuverlässigkeit durch die Möglichkeit der Skalierung und einfachen Adaption an andere Flugkörper aus, da die Ruder nur außen auf die Ruderachse des Aktuatorsystems aufgebracht werden und nicht in die Hülle des Flugkörpers eingreifen.
  • Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben. In den Zeichnungen ist:
    • Figur 1
    eine schematische Ansicht eines Rudersystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit ausgeklapptem klappbaren Ruderteil,
    Figur 2
    eine schematische Ansicht des Rudersystems gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit eingeklapptem klappbaren Ruderteil,
    Figur 3
    eine weitere schematische Ansicht des Rudersystems gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit ausgeklapptem klappbaren Ruderteil,
    Figur 4
    eine schematische Ansicht der Achse des Rudersystems gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    Figur 5
    eine schematische Ansicht des Halteelements des Rudersystems gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    Figur 6
    eine schematische Ansicht des klappbaren Ruderteils des Rudersystems gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    Figur 7
    eine schematische Ansicht des Rudergehäuses des Rudersystems gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
    Figur 8
    eine schematische Schnittansicht des Rudergehäuses des Rudersystems gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Die Figuren 1 bis 3 zeigen verschiedene Ansichten des Rudersystems 11 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei ist das Rudersystem 11 in Figur 1 und 3 ausgeklappt, in Figur 2 eingeklappt. Zum Einklappen und Ausklappen weist das Rudersystem 11 ein klappbares Ruderteil 18 auf, das über eine Achse 4 drehbar an einem Rudergehäuse 3 gelagert ist. Um das klappbare Ruderteil 18 zwischen der in Figur 1 und 3 gezeigten ausgeklappten Position und der in Figur 2 gezeigten eingeklappten Position zu bewegen, muss das klappbare Ruderteil 18 um die Achse 4 relativ zu dem Rudergehäuse 3 rotiert werden.
  • Das klappbare Ruderteil 18 weist ein Ruderblatt 5 und einen Ruderfuß 13 auf. Der Ruderfuß ist über die Achse 4 an dem Rudergehäuse 3 gelagert, während das Ruderblatt 5 als aerodynamische Steuerfläche dient. Damit das bewegbare Ruderteil 18 von der eingeklappten Position in die ausgeklappte Position selbstständig bewegbar ist, weist das Rudersystem 11 ein erstes elastisches Element 1 auf. Das erste elastische Element 1 ist insbesondere eine erste Schenkelfeder 1.
  • Ein erster Schenkel der ersten Schenkelfeder 1 wird vorgespannt in die Nut 14 des Ruderfußes 13 eingelegt, ein zweiter Schenkel stützt sich am Rudergehäuse 3 ab. Der Federkörper der ersten Schenkelfeder 1 findet in einer Aussparung des Ruderfußes 13 Platz und wird von der Achse 4 zentriert, die außerdem die gelenkige Verbindung zwischen klappbarem Ruderteil 18 und Rudergehäuse 3 darstellt. Diese wird nach dem Einlegen der ersten Schenkelfeder 1 in das Rudergehäuse 3 eingepresst.
  • Das klappbare Ruderteil 18 ist somit selbstständig in die ausgeklappte Position überführbar. Somit muss das klappbare Ruderteil 18 durch eine äußere Kraft festgehalten werden, um das klappbare Ruderteil 18 in der eingeklappten Position zu halten.
  • Wird das klappbare Ruderteil 18 freigegeben, bewirkt das Drehmoment der ersten Schenkelfeder 1 ein Aufrichten des klappbaren Ruderteils 18, bis der Ruderfuß 13 in der Endstellung am Rudergehäuse 3 anschlägt. Die Endstellung des klappbaren Ruderteils 18 ist erreicht, wenn sich das klappbare Ruderteil 18 in der ausgeklappten Position befindet. Zur Verriegelung wird eine elastische Verriegelungsvorrichtung, insbesondere eine zweite Schenkelfeder 2, verwendet, von der ein Schenkel selbst als Riegel wirkt.
  • Die zweite Schenkelfeder 2 umfasst einen ersten Schenkel 8 und einen zweiten Schenkel 9. Der erste Schenkel 8 ist dabei beweglich und dient insbesondere als Riegel zum Erreichen der genannten Verriegelung. Der zweite Schenkel 9 ist bevorzugt an einer Wand des Rudergehäuses 3 befestigt. Weiterhin weist die zweite Schenkelfeder 2 einen Federkörper auf.
  • Der Federkörper der zweiten Schenkelfeder 2 wird durch ein Halteelement 7, insbesondere durch einen eingepressten Stift mit Bund (vgl. Fig. 5), oder eine Schraube, am Rudergehäuse 3 montiert. Auf den Federkörper der zweiten Schenkelfeder 2 darf dabei keine Kraft aufgebracht werden, da die zweite Schenkelfeder 2 freigängig bleiben muss. Der zweite Schenkel 9 der zweiten Schenkelfeder 2 stützt sich an der Gehäusewand des Rudergehäuses 3 ab und wird zwischen zwei in das Rudergehäuse 3 eingepresste Zylinderstifte 6 gehalten, so dass dessen Lage unter Vorspannung fixiert ist. Der erste Schenkel 8 der zweiten Schenkelfeder 2 stützt sich im eingeklappten Zustand des klappbaren Ruderteils 18 am Ruderfuß 13 ab. Richtet sich das klappbare Ruderteil 18 auf, gleitet der Ruderfuß 13 am ersten Schenkel 8, bis diesem genügend Raum zur Verfügung steht, um seinerseits durch Rotation die Vorspannung abzubauen. Auf diese Weise entsteht die Entspannung der elastischen Verriegelungsvorrichtung, wodurch eine Rotation 100 des ersten Schenkels 8 generiert wird.
  • Das dabei abgegebene Drehmoment unterstützt zusätzlich das Ausklappen des klappbaren Ruderteils 18, wenn der erste Schenkel 8 unter dem Ruderfuß 13, insbesondere an einer Abschrägung 21 des Ruderfußes 13, greift. In der den Zylinderstiften 6 gegenüberliegenden Wand des Rudergehäuses 3 befindet sich eine Ausnehmung oder Tasche 10, die sich in einem Verjüngungsbereich 19 nach oben verjüngt und schließlich in einen vertikalen Bereich ohne Flankensteigung, den Endbereich 20, übergeht. Diese dient dazu, den ersten Schenkel 8 der zweiten Schenkelfeder 2 "einzufangen" und in die zumindest teilweise entspannte Position zu führen. Im vertikalen steigungsfreien Bereich der Taschenflanken, d.h. im Endbereich 20, findet eine geometrische Blockierung des ersten Schenkels 8 statt, d.h., eine vom klappbaren Ruderteil 18 auf den als Querriegel wirkenden ersten Schenkel 8 aufgebrachte Kraft belastet den ersten Schenkel 8 an den beiden Außenkanten des Schenkelfußes des ersten Schenkels 8 lediglich auf Scherung. Ein Ausweichen des als Verriegelung wirkenden ersten Schenkels 8 ist ausgeschlossen.
  • Eine zweite Schenkelfeder 2 ist dergestalt, dass sie in der durch die Tasche 10 festgelegten Endposition, d.h., in der teilweise entspannten Position, einen Rest an Vorspannung behält, um die Einhaltung der Lage stets sicherzustellen.
  • Aus Figur 3 ist schließlich zu erkennen, dass das Rudergehäuse 3 eine Achsaufnahme 12 aufweist. Die Achsaufnahme 12 dient zum Anbinden des Rudersystems 11 an einen Aktuator, so dass das Rudersystem 11 von dem Aktuator bewegbar ist. Dabei ist ersichtlich, dass das Rudersystem 11 auf eine sehr einfache Art und Weise an dem Aktuator befestigt werden kann. Insbesondere muss das Rudersystem 11 nicht die Außenhülle eines Flugkörpers durchdringen.
  • Figur 4 zeigt die Achse 4 des Rudersystems 11. Die Achse 4 weist einen ersten Bereich 22 und einen zweiten Bereich 23 auf. Dabei ist vorgesehen, dass der erste Bereich 22 zur Lagerung der ersten Schenkelfeder 1, d.h., zur Lagerung des ersten elastischen Elements 1, dient, während der zweite Bereich 23 zur Lagerung des Ruderfußes 13 des klappbaren Ruderteils 18 dient.
  • Figur 5 zeigt schematisch die Haltevorrichtung 7 zur Anbindung der zweiten Schenkelfeder 2, d.h., der an das Aktuatorsystem gewählt wird. Die Achsaufnahme 12 dient zum Anbinden des Rudergehäuses 3 und damit des gesamten Rudersystems 11 an einen Aktuator. Über den Aktuator ist das Rudergehäuse 3 und damit das Rudersystem 11 bewegbar, wodurch eine Anströmung des Ruderblattes 5 veränderbar ist. Dies führt zu einer Bewegungsänderung des Flugkörpers. elastischen Verriegelungsvorrichtung 2, an das Rudergehäuse 3. In der in Figur 5 gezeigten Form ist das Halteelement 7 ein Haltestift, wobei das Halteelement auch eine Schraube sein kann.
  • Figur 6 zeigt schematisch das klappbare Ruderteil 18. Das klappbare Ruderteil 18 weist neben dem Ruderfuß 13 ein Ruderblatt 5 auf, wobei das Ruderblatt 5 als aerodynamische Steuerfläche dient. In dem Ruderfuß 13 ist eine Nut 14 vorhanden, die zur Aufnahme eines Schenkels der ersten Schenkelfeder 1, d.h. zur Aufnahme des ersten elastischen Elements 1, dient.
  • Figur 7 zeigt eine schematische Ansicht des Rudergehäuses 3. Figur 8 zeigt eine Schnittansicht durch das Rudergehäuse 3. Wie aus diesen Figuren entnehmbar ist, weist das Rudergehäuse 3 eine Ausnehmung oder Tasche 10 auf, die einen Verjüngungsbereich 19 und einen Endbereich 20 aufweist. Die Funktion des Verjüngungsbereichs 19 und des Endbereichs 20 wurde zuvor eingehend beschrieben. Außerdem weist das Rudergehäuse 3 eine Halteelementaufnahme 17 auf. Die Halteelementaufnahme 17 kann ein Gewinde sein, wenn das Halteelement 7 eine Schraube ist oder kann eine Bohrung sein, wenn das Halteelement 7 ein Haltestift ist.
  • Zur Aufnahme der Zylinderstifte 6 weist das Rudergehäuse 3 außerdem zwei Stiftaufnahmen 16 auf, die insbesondere Bohrungen sind. Dabei sind die Zylinderstifte 6 in die Stiftaufnahme 16 einpressbar. Ebenso weist das Rudergehäuse 3 eine Achsenlageraufnahme 15 auf, an der die Achse 4 mit dem Rudergehäuse 3 koppelbar ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Achse 4 in die Achsenlageraufnahme 15 des Rudergehäuses 3 einpressbar ist, so dass die Achse 4 verdrehfest mit dem Rudergehäuse 3 verbunden ist.
  • Schließlich weist das Rudergehäuse 3 eine Achsaufnahme 12 auf. Die Achsaufnahme 12 ist in diesem Ausführungsbeispiel insbesondere eine Gewindebohrung, so dass eine Aktuatorachse in die Achsaufnahme 12 einschraubbar ist. Die Ausführung der Achsaufnahme kann auch als einfache Bohrung ausgeführt werden, wenn eine Klebeverbindung zur Anbindung des Ruders
  • Neben der vorstehenden schriftlichen Offenbarung wird hiermit zur weiteren Offenbarung der Erfindung ergänzend ausdrücklich auf die Darstellung in den Figuren 1 bis 8 Bezug genommen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    erstes elastisches Element (erste Schenkelfeder)
    2
    elastische Verriegelungsvorrichtung (zweite Schenkelfeder)
    3
    Rudergehäuse
    4
    Achse
    5
    Ruderblatt
    6
    Zylinderstifte
    7
    Halteelement (Haltestift, Schraube)
    8
    erster Schenkel
    9
    zweiter Schenkel
    10
    Ausnehmung (Tasche)
    11
    Ruder
    12
    Achsaufnahme
    13
    Ruderfuß
    14
    Nut
    15
    Achsenlageraufnahme
    16
    Stiftaufnahme
    17
    Halteelementaufnahme
    18
    klappbarer Ruderteil
    19
    Verjüngungsbereich
    20
    Endbereich
    21
    Abschrägung
    22
    erster Bereich der Achse
    23
    zweiter Bereich der Achse
    100
    Rotation

Claims (9)

  1. Rudersystem (11), umfassend:
    - einen klappbaren Ruderteil (18),
    - ein Rudergehäuse (3), an dem das klappbare Ruderteil (18) drehbar gelagert ist,
    - ein erstes elastisches Element (1), das auf einer am Rudergehäuse (3) befestigten Achse (4) gelagert ist, wobei eine Federkraft des ersten elastischen Elements (1) das klappbare Ruderteil (18) in die ausgeklappte Position drängt,
    - eine elastische Verriegelungsvorrichtung (2),
    - wobei das klappbare Ruderteil (18) relativ zu dem Rudergehäuse (3) von einer eingeklappten Position in eine ausgeklappte Position bewegbar ist,
    - wobei die elastische Verriegelungsvorrichtung (2) von dem klappbaren Ruderteil (18) in einer vorgespannten Position gehalten ist, wenn sich das klappbare Ruderteil (18) in der eingeklappten Position befindet,
    - wobei die elastische Verriegelungsvorrichtung (2) von der vorgespannten Position durch Entspannung in eine zumindest teilweise entspannte Position überführbar ist, wenn sich das klappbare Ruderteil (18) in der ausgeklappten Position befindet, und
    - wobei die elastische Verriegelungsvorrichtung (2) in der zumindest teilweise entspannten Position eine Bewegung des klappbaren Ruderteils (18) relativ zu dem Rudergehäuse (3) blockiert,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die elastische Verriegelungsvorrichtung (2) ein als Schenkelfeder ausgebildetes zweites elastisches Element umfasst, wobei die elastische Verriegelungsvorrichtung (2) einen beweglichen ersten Schenkel (8) und einen zumindest teilweise an dem Rudergehäuse (3) befestigten zweiten Schenkel (9) aufweist.
  2. Rudersystem (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das klappbare Ruderteil (18) auf der Achse (4) gelagert ist.
  3. Rudersystem (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste elastische Element (1) eine erste Schenkelfeder umfasst.
  4. Rudersystem (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das klappbare Ruderteil (18) einen an dem Rudergehäuse (3) gelagerten Ruderfuß (13) und ein an dem Ruderfuß (13) befestigtes Ruderblatt (5) aufweist, wobei der Ruderfuß (13) in der ausgeklappten Position des klappbaren Ruderteils (18) an dem Rudergehäuse (3) und dem ersten Schenkel (8) anliegt, so dass eine Bewegung des Ruderfußes (13) relativ zu dem Rudergehäuse (3) blockiert ist.
  5. Rudersystem (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Verriegelungsvorrichtung (2) über ein Halteelement (7) an dem Rudergehäuse (3) gelagert ist, wobei der erste Schenkel (8) zum Bewegen zwischen der vorgespannten Position und der zumindest teilweise entspannten Position um das Halteelement (7) rotierbar ist.
  6. Rudersystem (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rudergehäuse (3) eine Ausnehmung (10) aufweist, in die der erste Schenkel (8) in der zumindest teilweise entspannten Position eingreift.
  7. Rudersystem (11) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (10) einen Verjüngungsbereich (19) und einen Endbereich (20) aufweist, wobei der Endbereich parallele Flanken umfasst.
  8. Rudersystem (11) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schenkel in der zumindest teilweise entspannten Position in den Endbereich (20) eingreift, wobei eine Innenabmessung des Endbereichs (20), insbesondere ein Abstand der parallelen Flanken, einer Außenabmessung des ersten Schenkels (8) entspricht.
  9. Rudersystem (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ruderfuß (13) eine Abschrägung (21) aufweist, wobei der erste Schenkel (8) durch die Entspannung der elastischen Verriegelungsvorrichtung (2) an die Abschrägung (21) gepresst ist, wenn sich der klappbare Ruderteil (18) zwischen eingeklappter Position und ausgeklappter Position befindet.
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