ES2336975T3 - Sistema de toberas para el control de la trayectoria de un objeto movil. - Google Patents
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Abstract
Sistema de toberas para el control de la trayectoria de un móvil (M) movido a reacción y que presenta un eje longitudinal (L) en la intersección del plano longitudinal mediano horizontal (H) y del plano longitudinal mediano vertical (V) de dicho móvil, sistema en el que: - cada una de dichas toberas incluye una garganta (3) prolongada por un pabellón divergente (4), presentando la garganta de cada tobera un eje de garganta (l) paralelo ha dicho eje longitudinal del móvil y que está montado de forma rotatoria, respecto a dicho móvil, alrededor de dicho eje de garganta, mientras que el pabellón (4) de cada tobera presenta un eje de pabellón (p) inclinado un ángulo predeterminado fijo (α) respecto a dicho eje de garganta correspondiente, formando el eje de garganta y el eje del pabellón de una tobera un plano de simetría para esta; - está asociado a cada tobera un accionador apto para hacer girar dicha tobera alrededor del eje de garganta correspondiente; y - están previstos unos medios (14) para controlar la orientación de dichas toberas mediante dichos accionadores, Caracterizado porque: - Dicho sistema incluye un único par de toberas (N1, N2) diametralmente opuestas respecto a dicho eje longitudinal (L) del móvil (M), estando dispuestos los ejes (l) de las gargantas de las dos toberas en dicho plano longitudinal mediano horizontal (H) del móvil; - cuando dicho móvil está en crucero, dicho plano longitudinal mediano horizontal (H) está dispuesto horizontalmente y los planos de simetría (S1, S2) de las dos toberas (N1, N2) se confunden con dicho plano longitudinal mediano horizontal (H), estando las toberas dirigidas en sentidos opuestos; y - a partir de esta configuración de crucero, se obtiene una desviación de dicho misil en una dirección (T) transversal a dicho eje longitudinal (L): - mediante una rotación en rollido previa alrededor de dicho eje longitudinal (L) que lleva dicho plano longitudinal mediano horizontal (H) del móvil (M) a una posición al menos sensiblemente ortogonal a dicha dirección transversal (T), y - mediante una deflexión resultante de una orientación simétrica de los planos de simetría (S1, S2) de las dos toberas respecto a dicho plano longitudinal mediano vertical (V) de dicho móvil (M), estando dirigidas dichas toberas en conjunto en el sentido opuesto a dicha desviación.
Description
\global\parskip0.950000\baselineskip
Sistema de toberas para el control de la
trayectoria de un objeto móvil.
El presente invento tiene como objeto un sistema
de toberas para el control de la trayectoria de un objeto móvil
como un misil, un torpedo, un satélite, etc. Aunque no
exclusivamente, es particularmente apropiado para el guiado de
misiles provistos de un acelerador de empuje, durante la fase de
lanzamiento de dichos misiles.
Se sabe que, para los móviles movidos a
reacción, es habitual controlar la trayectoria de dichos móviles
mediante la orientación del empuje. Se sabe además que el guiado de
dicho móvil debe poder ser realizado en los cuatro sentidos de dos
direcciones ortogonales (hacia arriba, hacia abajo, a la derecha y a
la izquierda), de manera que se prevén generalmente sistemas de
articulaciones complejas para las toberas, como por ejemplo rótulas
estancas o cojinetes elásticos deformables, y numerosos
\hbox{accionadores para orientar dichas toberas (generalmente
dos accionadores por tobera).}
La complejidad de dichos sistemas de
articulación aumenta todavía más por el hecho de que, estando
sometidos a un calentamiento importante por los gases de
propulsión, tienen que estar adaptados para resistir las elevadas
temperaturas.
Sin embargo, en la patente FR-1
246 339, se describe un sistema para el control de la trayectoria de
un misil, que incluye tres toberas dispuestas en la cima de un
triángulo equilátero alrededor del eje longitudinal de dicho misil.
En este sistema conocido, el pabellón divergente de cada tobera está
inclinado respecto a la garganta de la tobera correspondiente y
cada garganta de la tobera está montada en rotación respecto a dicho
misil como si fuera un árbol en un cojinete cilíndrico, alrededor
de un eje paralelo a dicho eje longitudinal.
De esta forma se evitan los sistemas de
articulación complicados, más aún teniendo en cuenta que dichos
cojinetes no están en contacto directo con los flujos calientes que
atraviesan las toberas y trabajan pues en unas condiciones de
temperatura menos elevadas. Además, la estanquidad de un cojinete
cilíndrico se logra fácilmente y un único accionador puede ser
utilizado para hacer girar cada tobera.
El sistema de la patente FR-1
246 339 presenta pues ciertamente ventajas respecto al resto de la
técnica anterior. No obstante, presenta el inconveniente de
utilizar tres toberas.
El presente invento tiene como objeto remediar
este inconveniente perfeccionando el sistema de la patente
FR-1 246 339.
Con este fin, según el invento, el sistema de
toberas para el control de la trayectoria de un móvil movido a
reacción y que presenta un eje longitudinal en la intersección del
plano longitudinal mediano horizontal y del plano longitudinal
mediano vertical de dicho móvil, es un sistema en el que:
- -
- cada una de dichas toberas incluye una garganta que se prolonga por un pabellón divergente, presentando la garganta de cada tobera un eje de garganta paralela a dicho eje longitudinal del móvil y estando montada de forma rotatoria, respecto a dicho móvil, alrededor de dicho eje de garganta, mientras que el pabellón de cada tobera presenta un eje de pabellón inclinado un ángulo fijo predeterminado respecto a dicho eje de garganta correspondiente, el eje de garganta y el eje de pabellón de una tobera forman un plano de simetría para esta;
- -
- se asocia a cada tobera un accionador apto para hacer girar dicha tobera alrededor del eje de garganta correspondiente; y
- -
- se prevén unos medios para controlar la orientación de dichas toberas mediante dichos accionadores,
Es digno de mención porque:
- -
- dicho sistema incluye un único par de toberas diametralmente opuestas respecto a dicho eje longitudinal del móvil, estando dispuestos los ejes de las gargantas de las dos toberas en dicho plano longitudinal mediano horizontal del móvil;
- -
- cuando dicho móvil está en crucero, dicho plano longitudinal mediano horizontal está dispuesto horizontalmente y los planos de simetría de las dos toberas se confunden con dicho plano longitudinal mediano horizontal, estando las toberas dirigidas en sentidos opuestos;
Y
- -
- a partir de esta configuración de crucero, se obtiene una desviación de dicho misil en una dirección transversal a dicho eje longitudinal:
- -
- mediante una rotación en rollido previa alrededor de dicho eje longitudinal que lleva dicho plano longitudinal mediano horizontal del móvil a una posición al menos sensiblemente ortogonal a dicha dirección transversal, y
\newpage
\global\parskip1.000000\baselineskip
- -
- mediante una deflexión resultante de una orientación simétrica de los planos de simetría de dos toberas respecto a dicho plano longitudinal mediano vertical de dicho móvil, estando las toberas dirigidas de forma conjunta en el sentido opuesto a dicha desviación.
Así, gracias al presente invento, el sistema de
toberas puede utilizar únicamente dos toberas, lo que permite
realizar ahorros de peso, de espacio y de costes.
Por supuesto, la amplitud de dicha deflexión es
mayor si los componentes de empuje de las dos toberas, en paralelo
a dicha dirección transversal, son más grandes. Así, en la deflexión
que sigue a la rotación en rollido, es ventajoso llevar los planos
de simetría de las dos toberas en paralelo al plano longitudinal
mediano vertical del móvil.
La garganta de cada tobera puede incluir un
anillo transversal que sobresale periféricamente y puede ser
montado en un cojinete, que es solidario a dicho móvil y que incluye
medios de rodamiento que presionan dicho anillo entre ambos. Se
obtiene así un montaje, a la vez mecánicamente resistente y
particularmente apto para la rotación.
Ventajosamente el pabellón de cada tobera es
devuelto a la garganta correspondiente recubriéndolo al menos en
parte y tiene una corona periférica externa que coopera con el
accionador correspondiente. Este puede ser del tipo un tornillo sin
fin.
Las figuras del dibujo adjunto servirán para
comprender cómo puede ser realizado el invento. En estas figuras,
referencias idénticas designan elementos similares.
La figura 1 muestra, en corte axial según el
plano de corte I-I de la figura 2, la parte
posterior de un misil dotado del sistema de toberas conforme al
presente invento.
La figura 2 es una vista en perspectiva trasera
de la parte posterior del misil mostrado en la figura 1.
La figura 3 es una vista en corte agrandada de
una tobera para el sistema de toberas de las figuras 1 y 2, el
corte corresponde al plano de simetría de dicha tobera.
Las figuras 4 a 8 ilustran esquemáticamente
varias configuraciones posibles para el sistema de toberas de las
figuras 1 y 2.
Las figuras 9A y 9D ilustran esquemáticamente la
realización de un giro del misil dotado del sistema de toberas de
las figuras 1 y 2.
La parte posterior 1 del misil M, representada
en las figuras 1 y 2, incluye dos toberas N1 y N2 destinadas a
propulsar dicho misil a reacción y montadas en el fondo 2 de dicha
parte posterior 1. Ésta presenta un plano longitudinal mediano
horizontal H (con el que se confunde el plano de corte
I-I) y un plano longitudinal mediano vertical V,
dichos planos longitudinales se cortan ortogonalmente para definir
el eje longitudinal L de dicho misil M.
Tal y como lo muestra a mayor escala la figura
3, cada tobera N1, N2 incluye una garganta 3 prolongada mediante un
pabellón divergente 4. El eje l de la garganta 3 de cada tobera N1,
N2 es paralelo al eje longitudinal L del misil M (ver la figura 1)
y está dispuesto en el plano longitudinal mediano horizontal H. Cada
garganta 3 está montada de forma rotatoria alrededor de su eje l
respecto a dicho fondo 2, de una forma que se explica a
continuación con más detalle. El eje p del pabellón 4 de cada tobera
N1, N2 está inclinado un ángulo predeterminado fijo \alpha, por
ejemplo igual a 10º, respecto al eje l de la garganta
correspondiente, de manera que el eje l y el eje p de cada tobera
N1, N2 definan un plano de simetría S1 o S2, respectivamente, para
la tobera.
Cada tobera N1, N2 está por tanto montada en
rotación respecto al fondo 2, alrededor del eje l de la garganta 3
correspondiente. Con este fin, unos cojinetes B1 y B2, solidarios a
dicho fondo 2 reciben la garganta 3 de las toberas N1 o N2,
respectivamente.
Cada garganta 3 incluye un anillo transversal
periférico que sobresale y cada cojinete B1 y B2 incluye rodamientos
de agujas 6 y 7 que presionan el anillo correspondiente entre sí.
Un rodamiento de agujas suplementario 8 guía y soporta la rotación
de la tobera N1, N2 alrededor de dicho eje l. Una tuerca de bloqueo
9 permite bloquear los rodamientos 6, 7 y 8 respecto al cojinete
B1, B2 y a la garganta 3. Una junta 10 asegura la estanqueidad
entre el cojinete B1, B2 y la garganta 3 correspondiente.
El pabellón 4 de cada tobera N1, N2 es llevado
mediante atornillado sobre la garganta 3 correspondiente e incluye
un reborde 11 que recubre exteriormente la parte del cojinete B1, B2
opuesta al fondo 2. El reborde 11 tiene una corona periférica
externa 12, que sirve al arrastre en rotación de la tobera N1, N2
alrededor del eje correspondiente.
En la cara exterior del fondo 2 se encuentran
montados dos accionadores A1 y A2, provistos cada uno con un
tornillo sin fin 13 respectivamente unido con la corona periférica
externa 12 (con rosca de forma apropiada) de la tobera N1 o N2 (ver
la figura 2). Los accionadores A1 y A2 están controlados mediante un
dispositivo 14 que recibe las órdenes de control 15.
Así, cada tobera N1, N2 puede girar alrededor
del eje l de su garganta 3 mediante la acción del accionador A1, A2
asociado.
En la figura 3, con fines de claridad, se ha
representado la unión del tornillo sin fin 13 con la corona 12
correspondiente. Se tendrá en cuenta sin embargo que con todo el
rigor, este tornillo sin fin 13 no es visible en la figura 3 si se
hace referencia en la figura 2.
El funcionamiento del sistema de toberas N1, N2,
conforme al presente invento, se explica a continuación haciendo
uso de las figuras 4 a 8 y 9A a 9D que representan esquemáticamente
el misil M visto por detrás y en las que los empujes que
corresponden a las toberas N1, N2 están simbolizados mediante las
flechas P1 yP2, respectivamente, mientras que las reacciones de
estos empujes sobre el misil M están respectivamente simbolizadas
mediante las flechas R1 y R2.
En el momento del lanzamiento del misil M y
durante el vuelo de crucero (ver la figura 4), el plano longitudinal
mediano horizontal H está dispuesto horizontalmente y los planos de
simetría S1 y S2 de las toberas N1 y N2 se confunden con dicho
plano longitudinal estando dirigidas las toberas N1 y N2 en sentidos
opuestos. Se obtiene que los empujes P1 y P2 son en sí mismos
opuestos, así como las reacciones R1 y R2. El misil está por tanto
en vuelo horizontal estabilizado.
Si las órdenes de control 15 corresponden a un
rollido alrededor del eje longitudinal L, los accionadores A1 y A2
llevan los planos de simetría S1 y S2 de las toberas N1 y N2
paralelas una respecto de la otra (y preferentemente igualmente
paralelas al plano longitudinal mediano vertical V, como se ha
representado en las figuras 5 y 6), con las toberas N1 y N2
dirigidas en sentidos opuestos. Los empujes P1 y P2, así como las
reacciones R1 y R2, son por tanto en sí mismos opuestos y se obtiene
la aparición de un par que hace girar el misil M alrededor del eje
longitudinal L. según la orientación respectiva de las toberas N1 y
N2, dicho misil M gira en el sentido de las agujas de un reloj
(figura 5) o en el sentido inverso (figura 6).
Si a partir de la posición de vuelo estabilizado
de la figura 4, las órdenes de control 15 corresponden a un ascenso
(figura 7) o a un descenso (figura 8), los accionadores A1 y A2
llevan los planos de simetría S1 y S2 de las toberas N1 y N2 a
posiciones simétricas respecto al plano longitudinal mediano
vertical V (dichos planos de simetría S1 y S2 son llevados
preferentemente en paralelo a dicho plano longitudinal mediano
vertical V), con las toberas N1 y N2 orientadas en el mismo
sentido. Según el sentido común de orientación de dichas toberas N1
y N2, las reacciones R1 y R2 hacen subir (figura 7) o bajar (figura
8) dicho misil M.
En las figuras 9A a 9D, se han ilustrado cuatro
etapas del funcionamiento de las toberas N1 y N2 que llevan al
misil M a efectuar un giro en una dirección T transversal a su
trayectoria.
La figura 9A, similar a la figura 4, representa
el misil M en vuelo horizontal estabilizado. A partir de esta
posición, las órdenes 15 controlan el rollido del misil M en el
sentido de la dirección T, de forma idéntica a lo que se ha
explicado con ayuda de las figuras 5 ó 6(ver la figura 9B).
El misil M gira entonces alrededor del eje longitudinal L hasta que
su plano longitudinal mediano horizontal H sea ortogonal a la
dirección transversal T (figura 9C). En esta posición inclinada en
rollido, el vuelo puede ser estabilizado eventualmente mediante la
oposición de los empujes P1 y P2, de forma idéntica a la situación
de las figuras 4 y 9A. A partir de la posición, eventualmente
estabilizada, para la que el plano horizontal mediano horizontal H
es ortogonal a la dirección transversal, él misil M es desplazado
en la dirección T, mediante una maniobra idéntica a la descrita con
ayuda de las figuras 7 o 8(ver la figura 9D), es decir
llevando los planos de simetría S1 y S2 de las toberas N1 y N2 a
posiciones simétricas, y preferentemente paralelas, respecto al
plano longitudinal mediano vertical V, con dichas toberas
orientadas a la vez en sentido inverso a la deflexión simbolizada
mediante la flecha T.
Así, según el invento, el giro se realiza
mediante una rotación en rollido seguido por una deflexión.
Claims (5)
1. Sistema de toberas para el control de la
trayectoria de un móvil (M) movido a reacción y que presenta un eje
longitudinal (L) en la intersección del plano longitudinal mediano
horizontal (H) y del plano longitudinal mediano vertical (V) de
dicho móvil, sistema en el que:
- -
- cada una de dichas toberas incluye una garganta (3) prolongada por un pabellón divergente (4), presentando la garganta de cada tobera un eje de garganta (l) paralelo ha dicho eje longitudinal del móvil y que está montado de forma rotatoria, respecto a dicho móvil, alrededor de dicho eje de garganta, mientras que el pabellón (4) de cada tobera presenta un eje de pabellón (p) inclinado un ángulo predeterminado fijo (\alpha) respecto a dicho eje de garganta correspondiente, formando el eje de garganta y el eje del pabellón de una tobera un plano de simetría para esta;
- -
- está asociado a cada tobera un accionador apto para hacer girar dicha tobera alrededor del eje de garganta correspondiente; y
- -
- están previstos unos medios (14) para controlar la orientación de dichas toberas mediante dichos accionadores,
Caracterizado porque:
- -
- Dicho sistema incluye un único par de toberas (N1, N2) diametralmente opuestas respecto a dicho eje longitudinal (L) del móvil (M), estando dispuestos los ejes (l) de las gargantas de las dos toberas en dicho plano longitudinal mediano horizontal (H) del móvil;
- -
- cuando dicho móvil está en crucero, dicho plano longitudinal mediano horizontal (H) está dispuesto horizontalmente y los planos de simetría (S1, S2) de las dos toberas (N1, N2) se confunden con dicho plano longitudinal mediano horizontal (H), estando las toberas dirigidas en sentidos opuestos; y
- -
- a partir de esta configuración de crucero, se obtiene una desviación de dicho misil en una dirección (T) transversal a dicho eje longitudinal (L):
- -
- mediante una rotación en rollido previa alrededor de dicho eje longitudinal (L) que lleva dicho plano longitudinal mediano horizontal (H) del móvil (M) a una posición al menos sensiblemente ortogonal a dicha dirección transversal (T), y
- -
- mediante una deflexión resultante de una orientación simétrica de los planos de simetría (S1, S2) de las dos toberas respecto a dicho plano longitudinal mediano vertical (V) de dicho móvil (M), estando dirigidas dichas toberas en conjunto en el sentido opuesto a dicha desviación.
2. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque, en dicha deflexión según la rotación en
rollido, los planos de simetría (S1, S2) de las dos toberas son
paralelos a dicho plano longitudinal mediano vertical (V) de dicho
móvil.
3. Sistema según una de las reivindicaciones 1 ó
2, caracterizado porque la garganta (3) de cada tobera (N1,
N2) incluye un anillo transversal que sobresale periféricamente (5)
y que está montado en un cojinete (B1, B2), que es solidario ha
dicho móvil (M) y que incluye medios de rodamiento (6, 7) que
presionan dicho anillo (5) entre sí.
4. Sistema según una de las reivindicaciones 1 a
3, caracterizado porque el pabellón (4) de cada tobera (N1,
N2) es llevado a la garganta (3) correspondiente recubriendo al
menos en parte el cojinete asociado y tiene una corona periférica
externa (12) que coopera con el accionador (A1, A2)
correspondiente.
5. Sistema según una de las reivindicaciones 1 a
4, caracterizado porque cada accionador (A1, A2) es del tipo
un tornillo sin fin.
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| FR2911676B1 (fr) | 2009-04-03 |
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