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Schwenkbare Anordnung eines Leitwerks, insbesondere bei
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Flugkörpern oder Geschossen (Zusatz zu Patent ........., Patentanmeldung
P 28 41 773.4) Die Erfindung bezieht sich auf eine schwenkbare Anordnung eines Leitwerkes,
insbesondere bei Flugkörpern oder Geschossen, mit klappbaren, jeweils an einem Leitwerksflügelträger
befestigten Leitwerksflügeln, die aus ihrer Ruhestellung in einer innerhalb der
Flugkörper- bzw.
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Geschoßkontur liegenden Sehnenebene um eine dazu senkrechte erste
Schwenkachse in eine Übergangsstellung und aus dieser um eine zweite Schwenkachse
in die Flugstellung in einer die Flugkörper- bzw. Geschoßlängsachse enthaltenden
Radialebene mit einem kulissengesteuerten Stellglied gesteuert derart schwenkbar
sind, daß die Leitwerksflügel während des Schwenkvorgangs ständig in einer Sehnenebene
liegen, nach Patent ....... (Patentanmeldung P 28 41 773.4).
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Eine derartige Anordnung eines Klappleitwerkes ermöglicht die Unterbringung
sehr hoher und damit aerodynamischer wirksamer Leitwerksflügel noch innerhalb der
Flugkörpem bzw.
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Geschoßkontur. Die Leitwerksflügel liegen in Ruhestellung entweder
an einem unterkalibrigen Bereich des Flugkörpers bzw. Geschosses an oder sind im
Gehäuse des Flugkörpers bzw. Geschosses in entsprechenden, jeweils in einer Sehnenebene
verlaufenden Schlitzen gelagert. Zum Ausschwenken der einzelnen Leitwerksflügel
sind im Flugkörpergehäuse nur verhältnismäßig schmale Schlitze mit einer Breite
etwas größer als die Flügeldicke erforderlich, so daß keine nennenswerte Schwächung
des Außengehäuses in dieser Hinsicht
gegeben ist. Ein besonderer
Vorteil ist darin zu sehen, daß mit der erfindungsgemäßen Anordnung hohe und zusätzlich
starre Leitwerksflügel verwendet werden können. Damit wird eine hohe Flugstabilität
für den Flugkörper, insbesondere für gelenkte Flugkörper garantiert.
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Zum Ausschwenken der einzelnen Leitwerksflügel ist für jeden Flügel
ein kulissengesteuertes Stellglied vorgesehen, mit dem die Flügel zuerst in die
Übergangs stellung und danach in die Flugstellung geschwenkt werden,und zwar derart,
daß die Flügelebenen während des Schwenkvorganges ständig in Sehnenebenen oder dazu
parallelen Ebenen liegen, bis sie in der Flugstellung in Radialebenen verriegelt
werden. Dies hat den Vorteil, daß bei einer angenommenen Anströmung des Flugkkörpers
bzw. Geschosses von vorne die Flügel während des gesamten Schwenkvorganges ständig
in Windrichtung liegen, so daß auf den Flugkörper bzw. das Geschoß keine Drehmomente
ausgeübt werden, diezu Flugabweichungen führen könnten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anordnung der Schwenklager
mit den Schwenkachsen und des kulissengesteuerten Stellgliedes konstruktiv weiter
zu vereinfachen und zu verfeinern, insbesondere um den Raumbedarf für diese Teile
zu verringern und die Fertigungskosten zu senken.
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Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß jeder Leitwerksflügel
eine Schwenkhülse aufweist, auf der der Leitwerksflügel um die erste Schwenkachse
schwenkbar gelagert ist, aaß die Schwenkhülse auf einer flugkörper bzw.
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geschoß festen Lagerbüchse um die zweite Schwenkachse drehbar gelagert
ist,und daß die Lagerbüchse als Kulisse ausgebildet ist und eine konzentrisch um
die zweite Schwenkachse verlaufende Kulissenbahn zum kombinierten Schwenken des
Leitwerksflügels um die erste Schwenkachse und zum Drehen der Schwenkhülse um die
Lagerbüchse aufweist.
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Die Schwenklager und die Steuerungsmechanik für die Leitwerksflügel
sind nicht mehr separate Baueinheiten, sondern in einer einzigen -kompakten Anordnung
integriert. Durch diese Anordnung der Schwenklager der Leitwerksflügel quasi um
die Kulissensteuerung herum ist der Raumbedarf für die gesamte Schwenk- und Steuermechanik
nur sehr gering, da der Raum praktisch optimal ausgenutzt wird. Durch die Verringerung
der bewegten und ineinandergreifenden Einzelteile werden neben der Raumersparnis
auch die Fertigungskosten gesenkt und schließlich auch die Funktionssicherheit der
gesamten Anordnung erhöht.
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Vorzugsweise weist die Kulisse einen Kulissenbahnabschnitt mit einer
bestimmten festzulegenden Kurvensteigung gegenüber der zweiten Schwenkachse auf.
In diesem Bahnabschnitt sind die Schwenkbewegungen um die beiden Schwenkachsen überlagert.
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Gleichzeitig wird hierdurch der Schwenkbereich größenmäßig bestimmt.
Der Antrieb der Schwenkung geschieht vorzugsweise über federgetriebene Bolzen; selbstverständlich
sind auch hydraulische oder mit Gas arbeitende Antriebe möglich, wobei im letzten
Fall etwa das Gas von dem Triebwerk des Flugkörpers geliefert wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind alle Antriebe
bzw. federgetriebenen Bolzen mit einem gemeinsamen Zugring verbunden. Hiermit wird
sichergestellt, daß alle Bolzen sich synchron bewegen und dadurch alle Leitwerksflügel
synchron ausgeklappt werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind alle Leitwerksflügelträger
auf einem gemeinsamen, mit dem Flugkörper bzw. dem Geschoß verbindbaren Leitwerksträgerring
befestigt. Dies hat den Vorteil, daß das gesamte Klappleitwerk als Einheit gefertigt
werden kann, die anschließend mit dem Flugkörper bzw. dem Geschoß verbunden wird.
Auch dadurch
wird die Fertigung des Klappleitwerks und dessen Verbindung
mit dem Flugkörper bzw. Geschoß wesentlich vereinfacht.
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Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung
näher erläutert. In der Zeichnung stellen dar: Figur 1 eine teilweise geschnittene
bzw. aufgebrochene Ansicht eines Flugkörperhecks mit einem Klappleitwerk gemäß der
Erfindung; Figur 2 eine Aufsicht bzw. einen Querschnitt auf jeweils einem Teil des
Flugkörperhecks mit einer Darstellung verschiedener Stellungen des Klappleitwerks;
Figur 3 eine teilweise perspektivische Ansicht einer Lagerung mit Kurvensteuerung
für einen Leitwerksflügel des Klappleitwerks.
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In Figur 1 ist voneinem Flugkörper lediglich ein Teil des Gehäuses
3 eines Flugkörpers mit einem :Äußenmantel 3a gezeigt. Am Heckende sind um den Umfang
verteilt vier Leitwerksflügel 1 jeweils an einem Leitwerksflügelträger 2 befestigt
und liegen in ihrer Ruhestellung X in einem Schlitz bzw. einer Ausnehmung 14 innerhalb
der Flugkörperkontur mit ihrer Flügelhöhe H in Richtung der Flugkörperlängsachse
G und mit ihrerFlügeltiefe T in einer Sehnenebene SE(X), die parallel zur Flugkörperlängsachse
G verläuft. Die Leitwerks flügel 1 sind im Flügelträger 2 um zwei zueinander senkrechte
Schwenkachsen A und B verschwenkbar, wobei die erste Schwenkachse A in Ruhestellung
des Flugkörpers senkrecht auf der Sehnenebene SE(X) steht und die zweite Schwenkachse
B parallel zur Flugkörperlängsachse G verläuft.
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Die Leitwerksflügel 1 werden nun zunächst um die erste Schwenkachse
A in der Sehnenebene SE(X) aus dem Gehäuse 3 des
Flugkörpers in
eine Übergangsstellung Y geschwenkt, und zwar so weit, daß die Flügel bei der anschließenden
Schwenkbewegung um die Schwenkachse B nicht durch Teile der Flugkörper- bzw. Geschoßkontur
behindert werden. Diese Schwenkbewegung ist in Figur 1 für den in Aufsicht gezeigten
Leitwerksflügel 1 (X) mit dem Pfeil P1 angedeutet. In dieser Ubergangsstellung Y
befinden sich die Leitwerksflügel weiterhin in der Sehnenebene SE(X).
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Aus dieser Übergangsstellung Y werden die Leitwerksflügel 1 einmal
weiterhin um die erste Schwenkachse A und auch um die zweite Schwenkachse B geschwenkt,
so daß tangentiale und radiale Schwenkbewegungen überlagert sind. Die Flügel werden
so jeweils in Flugstellung Z geschwenkt, wobei sie dann in einer die Flugkörperlängsachse
E enthaltenden Radialebene RE liegen (vgl. Figur 2).
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Wie besonders aus Figur 2 hervorgeht, sind die Leitwerksflügel 1 des
Klappleitwerks mitsamt den Flügelträgern 2 auf einem Ring 21 befestigt, der auf
dem Heck des Flugkörpers montiert ist. Der Ring weist vier sich radial erstreckende
Ansätze 23 auf, die im Abstand von jeweils 900 in Umfangsrichtung zwischen zwei
],enach: arten Flügelträgern 2 angeordnet sind . Auf diesen Ansätzen 23 stützen
sich Druckfedern 24 ab, die mit ihren anderen Enden an einem gemeinsamen Druckring
25 anliegen (Figur 1). In Ruhestellung des Klappleitwerks liegt dieser Druckring
25 direkt an einer radialen Schulter 26 des Ringes 21 an, wobei dann die Druckfedern
25 zusammengepreßt sind. Der Druckring 25 ist ferner über jeweils einen Zugbolzen
27 mit einem Flügelträger 2 verbunden, über den die Verschwenkung der Leitwerksflügel
1 aus der Ruhestellung in die Flugstellung und die Verriegelung der Leitwerksflügel
eingeleitet wird.
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In Figur 3 ist der Flügelträger 2 dargestellt, der eine integrierte
Baueinheit der Schwenklager für die Leitwerksflügel
und einer Kulissensteuerung
ist. Der Flügelträger 2 weist eine Lagerbüchse 28 auf, die mit der erwähnten Schulter
26 des Ringes 21 starr verbunden ist und den Zugbolzen 27 umgreift. Die Lagerbüchse
28 weist eine Kulissenbahn 29 auf, in die ein Mitnehmerstift 30 des Zugbolzens 27
eingreift. Die Kulissenbahn 29 weist einen ersten geraden Abschnitt 29a auf, der
in der durch einen Pfeil P3 gekennzeichneten Zugrichtung des Zugbolzens 27 verläuft.
An diesen Abschnitt schließt sich ein zweiter Abschnitt 29b an, der in Umfangsrichtung
der Lagerbüchse 28 etwa um einen Winkel von etwa 900 verläuft. An diesen Abschnitt
schließt sich ein dritter Abschnitt 29c an, der wiederum in Zugrichtung P3 des Zugbolzens
27 ausgerichtet ist.
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Die Lagerbüchse 28 ist von einer Schwenkhülse 31 umgeben, die auf
der Lagerbüchse 28 verdreht werden kann. Die Schwenkhülse 31 weist eine gerade Führungsbahn
32 für den Mitnehmerstift 30 des Zugbolzens 27 auf, die in Zugrichtung P3 des Zugbolzens
27 verläuft. Die Länge der Führungsbahn überdeckt den axialen Abstand zwischen den
Endpunkten der Kulissenbahn 29. Auf einem seitlichen Ansatz 33 der Schwenkhülse
31 ist außerhalb der Führungsbahn 32 ein Gabelträger 34 um die senkrecht zur Zugrichtung
P3 verlaufende erste Schwenkachse A mittels eines Drehzapfens 35 gelagert. Mit dem
Gabelträger 34 ist der Leitwerksflügel 1 verbunden. Der Gabelträger 34 weist einen
Führungsschlitz 36 für den Mitnehmerstift 30 des Zugbolzens auf, der in der gezeigten
Stellung des beschriebenen Flügelträgers, die mit der Ruhestellung des Leitwerksflügels
übereinstimmt, etwa senkrecht zu der Führungsbahn 32 der Schwenkhülse 31 und dem
geraden Anteil 29a der Kulissenbahn 29 der Lagerbüchse 28 verläuft.
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Der Gabelträger 34 umfaßt das in der Figur hintere Ende der Schwenkhülse
31 und ist so ausgebildet, daß er in der Ebene
der Leitwerksflügel
um die Schwenkllülse in dem gewünschten Rahmen unter Steuerung der einzelnen Kulissen
geschwenkt werden kann.
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Es sei noch darauf hingewiesen, daß die in Figur 3 nicht sichtbare
Unterseite des Flügelträgers 2 identisch ausgebildet ist, so daß in der Lagerbüchse
eine in Umfangsrichtung um 1800 versetzte Kulissenbahn, in der Schwenkhülse eine
zugeordnete Führungsbahn und in dem Gabel träger ein entsprechender Führungsschlitz
sowie Drehzapfen und ferner am Zugbolzen ein weiterer Mitnehmerstift vorgesehen
sind, um die mechanische Stabilität und die Führungssicherheit bei dem zu beschreibenden
Schwenkvorgang zu verbessern.
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In der in Figur 3 gezeigten Ruhestellung des Leitwerksflügels ist
der Zugbolzen 27 in die Lagerbüchse 28 vollständig eingeschoben, wobei dann der
Druckring 25 an den Ring 21 anliegt. Der Mitnehmerstift 30 des Zugbolzens liegt
am hinteren Ende der Kulissenbahn 29 und dem hinteren Ende der Führungsbahn 32 an
und greift etwa in der Mitte des Führungsschlitzes 36 in diesen ein. Wird der Zugbolzen
27 unter Wirkung der Druckfedern 24 in Richtung des Pfeiles P 3 gezogen, so wird
während des Gleitens des Mitnehmerstiftes 30 in dem geraden Abschnitt 29a der Kulissenbahn
29 und dem darüberliegenden Abschnitt der Führungsbahn 32 der Leitwerksflügel 1
in seiner, der Sehnenebene SE(X) entsprechenden Flügelebene in Pfeilrichtung P1
aus dem Gehäuse 3 des Flugkörpers bis in die Übergangsstellung Y geschwenkt. Der
Leitwerksflügel bewegt sich dabei so, daß das in Figur 3 linke Ende des Führungsschlitzes
36 sich auf den Mitnehmerstift zubewegt. Wird der Zugbolzen 27 weitergezogen, so
wird er in der Kulissenbahn 29 längs des gekrümmten Abschnitts 29b geführt. Da die
Führungsbahn 32 der Schwenkhülse weiterhin gerade verläuft, wird die Schwenkhülse
um die Lagerbüchse 28 gedreht, da der Mitnehmerstift 30 ständig in der Kulissenbahn
29,
der Führungsbahn 32 und dem Führungsschlitz 36 verbleibt. Der gekrümmte Abschnitt
29b der Kulissenbahn ist dabei so ausgestaltet, daß der Schwenkung in Umfangsrichtung
um die Schwenkachse B noch eine Schwenkbewegung in Sehnenebene um die Schwenkachse
A überlagert ist. Der Grad der überlagerung hängt von der Anstellung des gekrümmten
Abschnitts 29b gegenüber der zweiten Schwenkachse B ab.
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Bei der Führung des Mitnehmerstifts in dem in Umfangs richtung der
Lagerbüchse 28 verlaufenden Abschnitt 29b der Kulisse bahn 29 wird der Zugbolzen
27 um seine mit der zweiten Schwenkachse B zusammenfallende Längsachse gedreht;
um dies zu ermöglichen, ist der Zugbolzen 27 in dem Druckring 25 in einem Drehlager
37 gelagert (vgl. Figur 1).
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Während des Verlaufs des Mitnehmerstifts 30 in dem gekrümmten Abschnitt
29b der Kulissenbahn 29 bewegt sich der Leitwerksflügel 1 aus der übergangsstellung
Y in die Radialebene RE, die von dem Leitwerksflügel 1 erreicht wird, wenn sich
der Mitnehmerstift 30 am Ende dieses gekrümmten Abschnittes befindet. Anschließend
wird der Mitnehmerstift 30 in den wiederum geraden, axial verlaufenden Abschnitt
29c der Kulissenbahn 29 gezogen, so daß der Leitwerksflügel über den Mitnehmerstift
und den Führungsschlitz 36 nochmals in der Radialebene RE verschwenkt wird. Durch
diesen Abschnitt 29c der Kulissenbahn 29 kann z.B. die gewünschte Endpfeilung des
Leitwerksflügels eingestellt werden. In dieser Endstellung, in der der Mitnehmerstift
30 am Ende der Kulissenbahn 29, der Führungsbahn 32 und in der Figur 3 am rechten
Ende des Führungsschlitzes 36 anliegt, wird der Leitwerksflügel verriegelt.
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Durch den allen Zugbolzen 27 gemeinsamen Druckring 25 werden alle
Leitwerksflügel 1 synchron ausgeschwenkt und in der Endstellung verriegelt. Diese
Endstellung ist für einen Flügel in der Figur 1 dargestellt, wobei hier die Längsachse
des Leitwerksflügels senkrecht auf der Flugkörperlängsachse
G
steht. Selbstverständlich sind bei entsprechenden Ausführungen der Kulissenbahn
29 auch andere Anstellungen bzw. Pfeilungen der Leitwerksflügel möglich.
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In der Figur 1 ist auch schematisch die Lage von Kulissenbahn, Führungsbahn
und Führungsschlitz in der Endstellung der Leitwerksflügel dargestellt.
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Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel eines Klappleitwerkes liegen
die Leitwerksflügel im eingeklappten Zustand vor dem Flügelträger und zeigen in
Richtung Flugkörperspitze, so daß sie nach hinten in Richtung Flugkörperheck ausgeschwenkt
werden. Selbstverständlich ist auch eine Anordnung möglich, bei der die Flügelspitzen
im eingeklappten Zustand gegen das Flugkörperheck ausgerichtet sind, so daß sie
in ?ichtung auf die Flugkörperspitze ausgeklappt werden. Unabhängig von der gewählten
Anordnung liegt der Kern der Erfindung jedoch darin, die Schwenklager für die Leitwerksflügel
und die Steuerung zum Ausklappen der Flügel in die Flug stellung in einer Baueinheit
zu integrieren.
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