DE1623359A1

DE1623359A1 - Gyro with gimbal mounted rotor

Info

Publication number: DE1623359A1
Application number: DE19671623359
Authority: DE
Inventors: Ernst Gruber; Schreiber Dipl-Ing Hans
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1967-04-21
Filing date: 1967-04-21
Publication date: 1971-01-28
Also published as: GB1180546A; FR1573211A

Description

Gyroscope with gimbal mounted rotor

Die Erfindung betrifft einen Kreisel mit einem kardanisch gelagerten Rotor, der für seinen kurzzeitigen Antrieb eine von einem elektrischen Zünder auslösbare Pulverladung aufweist.The invention relates to a gyro with a gimbal mounted Rotor, which has a powder charge that can be triggered by an electric igniter for its brief drive.

Derartige Kreisel, wie sie beispielsweise als Referenzgeber für rückstoßgetriebene Plugkörper verwendet werden, müssen bekanntlich vor dem Start des Flugkörpers in kürzester Zeit auf ihre Solljärehzahl beschleunigt werden, um dann ohne Antrieb während djsr Flugzeit des Flugkörpers als Referenzsignalgeber Wirksam vtbrden zu können. It is known that such gyroscopes, as used, for example, as reference generators for recoil-driven plug bodies, must be accelerated to their target number in the shortest possible time before the launch of the missile, in order to be able to act as a reference signal generator without a drive during the flight time of the missile.

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Durch die Anordnung der Pulverladung im Rotor kann, in Gegensatz zu Kreiseln, bei denen die Pulverle-dung in Form einer Kartusche oder Patrone in einer außerhalb des Kreisels angeordneten Brennkammer vorgesehen ist und die Brenngase den Kreiseirotor über eine Düse anblasen, die Baugröide sehr günstig beeinflußt werden, was für viele Anwendungszv/ecke 'erwünscht ist. Darüberhinaus bietet eine derartige Speicherung der Antriebsenergie den Vorteil eines günstigen Massenträgheitsmomentes, da die Masse des Rotors relativ weit von der Schwereachse entfernt ist, vras sich auf die Auslaufcharakteristik positiv auswirkt. Erhebliche Schwierigkeiten bereitet bei derartigen Kreiseln jedoch die Zuführung der Zündenergie für den die Pulverladung auslösenden Zünder. Bei einem bekannten Kreisel ist hierzu ein elektrisches Zündkabel von einer außerhalb des Kreisels angeordneten Stromquelle zwischen den Kardanrahmen hindurch zu dem im Rotor angeordneten Zünder geführt.Due to the arrangement of the powder charge in the rotor, in contrast to gyros, in which the powder charge is provided in the form of a cartridge in a combustion chamber arranged outside the gyro and the combustion gases blow the circular rotor through a nozzle, the construction oil can be influenced very favorably what is desired for many applications. In addition, such storage of the drive energy offers the advantage of a favorable mass moment of inertia, since the mass of the rotor is relatively far away from the axis of gravity, which has a positive effect on the coasting characteristics. In such gyroscopes, however, the supply of ignition energy for the detonator that triggers the powder charge causes considerable difficulties. In a known gyro, an electrical ignition cable is passed from a power source arranged outside the gyro between the gimbal frame to the igniter arranged in the rotor.

Abgesehen davon, daß dieses Zündkabel im zusammengebauten Zustand des Kreisels Funktionsprüfungen verhindert, muß es nach der Zündung in eine solche Lage gebracht v/erden, daß es weder die freie Bewegung des Rotors noch die der Kardanrahmen behindert. Da das Trennen des Zündkabels vom Rotor durch die von der Pulverladung erzeugten Heißgase erfolgt,, das Kabel also abbrennt, ist der Trennvorgang nicht eindeutig reproduzierbar. Größere oder kleinere' Kabelenden sind also während der Missionszeit · ·■ Apart from the fact that this ignition cable prevents functional tests in the assembled state of the gyro, it must be placed in such a position after ignition that it does not hinder the free movement of the rotor or that of the gimbals. Since the ignition cable is separated from the rotor by the hot gases generated by the powder charge, the cable burns down, the separation process cannot be clearly reproduced. Larger or smaller 'cable ends are therefore · · ■ during the mission time

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des .Kreisels nicht mit Sicherheit aus dem Bewegungsbereich des Rotors und der Kardanrahmen herauszuhalten. Darüberhinaus besteht die Gefahr, daß durch das Trennen des Zündkabels ein Drehmoment ί-uf den lireiselrotor c-usgeübt wird und dieser infolgedessen aus seiner Referenzrichtung gebracht wird.of the .Gyro not out of the range of motion with certainty of the rotor and the gimbal frame. Furthermore there is a risk that the disconnection of the ignition cable will exert a torque ί-uf the lireiselrotor c-us and this as a result is brought out of its reference direction.

Eine weitere Schwierigkeit besteht ferner darin, da.? bei 1-curz- ^eiti^; angetriebenen Kreiseln die den Kreiselrotor lagernden Ki-.rdt-nrahmen während der Antriebsphase festzulegen sind, um nicht die' 'geforderte Referenzrichtung während der Antriebsphase su verändern. Auch eine solche die Kardanrahmen blockierende Einrichtung darf in ihrer Punktion durch das Zündkabel nicht beeinträchtigt werden.Another difficulty is that. at 1-short ^ eiti ^; driven gyroscopes which support the gyro rotor Ki-.rdt-nrahmen are to be set during the drive phase in order to do not change the '' required reference direction during the drive phase see below. Also one that blocks the gimbals The puncture of the device must not be impaired by the ignition cable.

Hier setzt nun.die Erfindung ein, deren Aufgabe es ist, Kreisel mit einem kardanisch gelagerten, eine von einem elektrischen Zünder auslösbare Pulverladung umschließenden Motor zu verbessern, insbesondere die Zündeinrichtung bzw. die Zuführung der ZUndenergie für die Pulverladung so zu verbessern, daß durch die Zündmittel eine Behinderung der freien Bewegung des Rotors und der Kardanrahmen sowohl bei Kontroll- und Meßaufgaben als auch im Betrieb unter besonderer Beachtung der Blockierung der Kardanrahmen bis zum Beginn der Ilissionszeit nicht eintreten kann.This is where the invention comes in, the task of which is to produce gyroscopes with a gimbal-mounted motor enclosing a powder charge that can be triggered by an electric igniter, in particular the ignition device or the supply of the To improve the final energy for the powder charge so that the ignition means hinder the free movement of the rotor and the gimbal frame both for control and measuring tasks as well as in operation with special attention to the blocking of the Do not enter the gimbal frame until the start of the mission time can.

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Ausgehend von einem Kreisel mit kardanisch gelagertem Rotor, der eine ihn antreibende mittels eines elektrischen Zünders auslösbare Pulverladung enthält, und einer die Kardanlagerung bis zur erfolgten Rotorbeschleunigung blockierende Einrichtung, ist diese Aufgabe nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Einrichtung als ein zweiarmiger in einem die Kardanrahmen und den Rotor umgebenden Gehäuse schwenkbar gelagerter, federbelasteter Hebel ausgebildet ist, dessen am inneren Kardanrahmen koaxial angreifender Hebela.rm den Zündstrom zuführende Kontaktelemente aufweist-, die mit entsprechenden koaxial zum Rotorlager angeordneten und zum Zünder führenden Kontaktelementen korrespondieren.Based on a gyro with a gimbal mounted rotor, which contains a powder charge that drives it by means of an electric igniter, and one contains the cardan mount Blocking device until the rotor has accelerated, this object is achieved according to the invention in that the Device as a two-armed, spring-loaded one pivotably mounted in a housing surrounding the gimbal frame and the rotor Lever is formed, the coaxially engaging Hebela.rm on the inner gimbal frame which supplies the ignition current Has contact elements, which are arranged with corresponding contact elements arranged coaxially to the rotor bearing and leading to the igniter correspond.

Es ist zwar,eine Einrichtung zur Verriegelung der Kardanrahmen aus der deutschen Auslegeschrift 1 222 2Jk bekannt, die aus einem zweiarmigen, federbelasteten Hebel besteht, dessen einer Hebelarm schwenkbar auf einer im Gehäuse vorgesehenen Achse gelagert ist und dessen anderer Hebelarm auf einem kegelig vorstehenden Zapfen des inneren Kardanrahmens, koaxial zur Rotorachse einrastet. In dieser Sperrstellung wird der Hebel durch einen an seinem dem Gehäuse zugewandten Ende angreifenden axial beweglichen Verriegelungsstift während der Antriebsphase gehalten und zwar solange, bis der Verriegelungsstift beim Absinken des über einen Steuerkolben auf ihn einwirkenden Druckes der Antriebsgase ausrastet, d.h. bis der Kreisel seine Solldrehzahl erreicht. In seiner Ruhelage ist der Hebel durch denA device for locking the cardan frame is known from German Auslegeschrift 1 222 2Jk , which consists of a two-armed, spring-loaded lever, one lever arm of which is pivotably mounted on an axis provided in the housing and the other lever arm on a conically projecting pin of the inner cardan frame, engages coaxially to the rotor axis. In this locking position, the lever is held during the drive phase by an axially movable locking pin engaging its end facing the housing, until the locking pin disengages when the pressure of the drive gases acting on it via a control piston drops, i.e. until the gyro reaches its target speed . In its rest position, the lever is through the

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nunmehr in einer zweiten Stellung einrastenden Verriegelungsstift ebenfalls festgelegt. Hier handelt es sich jedoch um einen Kreisel, bei dem die Pulverladung in einer außerhalb des Kreisels angeordneten Brennkammer vorgesehen ist/now also set locking pin engaging in a second position. However, this is a gyro, in which the powder charge is provided in a combustion chamber arranged outside the gyro /

Demgegenüber wird es bei einem Kreisel der hier infragestehenden Art erstmals ermöglicht., einen Teil der Arretiervorrichtung gleichzeitig als Zuführung für die Zündenergie auszunutzen. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß alle Meß- und Kontrollaufgaben vor Inbetriebnahme des Kreisels so durchführ-· bar sind, xvie sie bei Kreiseln mit separatem Antrieb möglich sind. Außerdem hat dies den Vorteil, daß die Zündkontakte für die Pulverladung mit ihren vom Gehäuse zur Rotorachse, geführten Leitungen bei Entriegelung des Hebels aus dem Bevfegungsbereich der .{ardanrahmen und des Rotors ebenfalls her aus ge schwenkt werden, so daß jede Behinderung entfällt, der Kreisel also in seiner Referenzrichtung nicht mehr ungünstig beeinflußt wird.In contrast, it is possible for the first time in a gyroscope of the type in question here, a part of the locking device at the same time to be used as a feed for the ignition energy. Another advantage is that all measurement and Carry out control tasks before starting up the gyro as they are possible with rotors with a separate drive. This also has the advantage that the ignition contacts for the powder charge is guided from the housing to the rotor axis Lines can also be swiveled out of the movement area of the ardan frame and the rotor when the lever is unlocked, so that there is no obstruction and the gyro is no longer adversely affected in its reference direction.

Mach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist auf der dem Rotor abgewandten Seite des Gehäuses eine pyrotechnisch beaufschlagte Sperre in Form eines federnd in seiner Sperrstellung gehaltenen U-förmlgen Bügels angeordnet, dessen eines Ende dem pyrotechnisches Schaltelement zugeordnet ist, während sein anderes Ende ■ in an sich bekannter Weise jeweils Anschläge für den Hebel in seiner Sperr- und Ruhestellung bildet. Mach a further feature of the invention is arranged on the side of the housing facing away from the rotor, a pyrotechnically actuated lock in the form of a resilient U-shaped bracket held in its locking position, one end of which is assigned to the pyrotechnic switching element, while its other end is in itself known way each forms stops for the lever in its locked and rest position.

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Der bauliche Aufwand für die Zuführung der Zündenergie und die Arretierung der Kardanrahmen ist besonders gering, wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Kontaktelemente auf einem mit dem zugeordneten Ende des Hebels drehbeweglich verbundenen Träger angeordnet sind und der Hebel eine die Kontaktelemente umgebende zylindrische öffnung zur Aufnahme eines zylinderförmigen Portsatzes des inneren Kardanrahniens aufweist. Auf diese Weise können beim Blockieren der Kardanrahmen die Kontaktelemente sich den Gegenkontakteleraenten im Rotorlager anpassen und sind gegen direkten Zugriff geschützt.The structural effort for the supply of ignition energy and the locking of the gimbals is particularly low when According to a further feature of the invention, the contact elements are rotatable on one end of the lever associated with it connected carrier are arranged and the lever has a cylindrical opening surrounding the contact elements for receiving a having cylindrical port set of the inner Kardanrahniens. In this way, when blocking the gimbals, the Contact elements to the Gegenkontakteleraenten in the rotor bearing adapt and are protected against direct access.

Vorteilhaft ist auch, den elektrischen Zünder koaxial zur Rotorachse anzuordnen, so daß das Zündkabel auf kürzestem Wege zur Rotorachse geführt werden kann.It is also advantageous to have the electric igniter coaxial with the rotor axis to be arranged so that the ignition cable can be routed to the rotor axis by the shortest possible route.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in den,Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated below with reference to one in the drawings illustrated embodiment explained in more detail. Show it:

Figur 1 einen Schnitt durch die Arretier- undFigure 1 is a section through the locking and

Zündeinrichtung in einer Draufsicht auf das nur teilweise dargestellte zylindrische Kreiselgehäuse,Ignition device in a plan view of the only partially shown cylindrical Gyro housing,

Figur 2 die teilweise im Schnitt dargestellte Stirnseite des Kreiselgehäuses mit der pyrοtechnischen Sperre und FIG. 2 shows the end face of the gyro housing, shown partially in section , with the pyrotechnic lock and

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Figur J> eine Draufsicht auf die Kontaktvorrichtung. Figure J> a plan view of the contact device.

Ein als Heißgas-Generator ausgebildeter rotationssymmetrischer Rotor 2 umschließt eine Pulverladung 8 und weist zwei einander-Cegsnüberliegende, zueinander versetzt angeordnete Schubdüsen und 10 auf. Hit seiner verlängerten Achse j/ ist der Rotor 2 zu beiden Seiten in je einem als Kugellager ausgebildeten Lager, z.3. ilen Lager -¹I-, eines inneren Kardanrahmens 5 gelagert. Der innere Kardanrahmen weist auf der dem Rotor abgewandten Seite einen nach außen gerichteten zylinderförmigen Fortsatz 5 Mit einer Eindrehung ^a. an seinem Umfang auf. Zur Zündung der Pulverladung S ist in einer zylindrischen Ausnehmung 11 in der Rotorwandung unter Zwischenschaltung eines Isolierringes 12 ein elektrischer Zünder 14 koaxial zur Rotorachse j? vorgesehen, der mit nach Art eines Koaxialstecker ausgebildeten und die Rotorachse durchsetzenden Kontakten 17 und l8 zusammenwirkt, die relativ zueinander und in bezug auf die Rotorachse 3 elektrisch isoliert sind, vgl. Figur 3· Der Zündstrom wird diesen Kontakten über je zwei federnde Kontakteleinente 19 und 20 zugeführt, von denen die äußeren Kontaktelemente 20 den äußeren Kontakt 13 des Koaxialsteckers tangential berühren und die inneren Kontaktelemente 19 den weiter nach außen vorstehenden inneren Kontakt 17 berühren. Mittels eines Trägers 22 sind die Konta-ctelemente 19 und 20 an einem Ende eines von einer Drehfeder 16 federbelasteten Hebels 23? drehbeweglich angeordnet.A rotationally symmetrical rotor 2, designed as a hot gas generator, encloses a powder charge 8 and has two thrust nozzles 10 and 10, which lie one above the other and are offset from one another. Hit its extended axis j / is the rotor 2 on both sides in a bearing designed as a ball bearing, z.3. ilen bearings - ¹ I-, an inner gimbal frame 5 supported. The inner cardan frame has on the side facing away from the rotor an outwardly directed cylindrical extension 5 with a recess ^ a. at its scope. To ignite the powder charge S, an electric igniter 14 is located in a cylindrical recess 11 in the rotor wall with the interposition of an insulating ring 12, coaxially to the rotor axis j? which cooperates with contacts 17 and 18, designed in the manner of a coaxial connector and penetrating the rotor axis, which are electrically isolated relative to one another and with respect to the rotor axis 3, see FIG 20, of which the outer contact elements 20 touch the outer contact 13 of the coaxial plug tangentially and the inner contact elements 19 touch the inner contact 17 protruding further outward. By means of a carrier 22, the contact elements 19 and 20 are attached to one end of a lever 23 which is spring-loaded by a torsion spring 16? rotatably arranged.

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Die Kontaktelemente sind ferner durch eine zylindrische öffnung 7 am zugeordneten Ende des Hebels 23 geführt, deren Kante Ja. an der Eindrehung 5& des Fortsatzes 5 anliegt, so daß die Kardanlagerung ausreichend blockiert ist. Zum freien Ende des Hebels 22 sind in nur angedeuteter Weise die Zündleitungen 24'geführt. Der Hebel 23 ist in einem Lagerbock 25 schwenkbar gelagert, der an einer den äußeren Kardanrahmen 26 tragenden Platte 27 befestigt ist und ragt mit seinem einen Ende durch einen Durchbruch 29 der Platte 27. Auf der dem Rotor abgewandten Seite dieser Platte, die gleichzeitig die stirnseitige Abdeckung eines den Kreisel umschließenden, im wesentlichen zylindrischen Gehäuses 28 bildet,, ist eine mit dem Hqbel 23 zusammenwirkende pyrotechnische Sperre 30 angeordnet.The contact elements are also passed through a cylindrical opening 7 at the associated end of the lever 23, the edge of which is Yes. rests against the recess 5 & of the extension 5, so that the cardan mount is sufficiently blocked. The ignition lines 24 ′ are led to the free end of the lever 22 in a manner that is only indicated. The lever 23 is pivotably mounted in a bearing block 25 which is attached to a plate 27 carrying the outer cardan frame 26 and protrudes with one end through an opening 29 of the plate 27. On the side of this plate facing away from the rotor, which is at the same time the end face Covering a substantially cylindrical housing 28 enclosing the gyro, a pyrotechnic barrier 30 cooperating with the Hqbel 23 is arranged.

Diese besteht, wie aus Figur 2 hervorgeht, aus einem pyrotechnischen Element 31* das über einen nicht dargestellten , innerhalb des pyrotechnischen Elements angeordneten Zünder £ gezündet werden kann. Mit dem pyro technischen Element wirkt ein U-fb'rmiger Bügel 34 mit ungleich langen Schenkeln 35 und J>6 zusammen« Der U-förmige Bügel ist in zwei nicht näher bezeichneten Boh- ■ rungen eines auf der Platte 27 befestigten Lackerbockes 40 geführt. Der kürzere Schenkel 35 weist an seinem freien Ende einen Ansatz 41 auf, an dem ein von dem pyrotechnischen Element 31 beaufschlagter Bolzen 42 aufliegt. Zwischen dem Ansatz 41 und dem Lagerbock 4o ist eine Feder 44 eingespannt, die das Bestreben hat, den Bügel in der in Figur 2 dargestellten SperrstellungAs can be seen from FIG. 2, this consists of a pyrotechnic element 31 * which can be ignited via an igniter (not shown) arranged within the pyrotechnic element. A U-shaped bracket 34 with legs 35 and J> 6 of unequal length cooperates with the pyro technical element. The shorter leg 35 has at its free end a shoulder 41 on which a bolt 42 acted upon by the pyrotechnic element 31 rests. Between the extension 41 and the bearing block 4o, a spring 44 is clamped, which tends to keep the bracket in the locking position shown in FIG

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zu halten. Das freie Ende des langen Schenkels 3β greift in der Verriegelstellung hinter das Ende 23a des Hebels 23 und hält diesen entgegen der Kraft der Drehfeder ΐβ in der in Figur 1 dargestellten Sperrlage. Wird - nach erfolgter Beschleunigung des Kreiselrotors auf seine Solldrehaahl das pyrotechnische Element 30 gezündet, so wird der Bolzen 42 durch den entstehenden Gasdruck gegen den Ansatz 4l des Bügels 34 gedrückt, so daß der Bügel das Ende 23a des Hebels 23 schlagartig für kurze Zeit freigibt. Die Feder ·ΐβ kann nun den Hebel 23 ausschwenken, wodurch die Kardanlagerung freigegeben und die Leitungsverbindung aum Zünder gelöst wird. Sobald der Hebel 23 seine andere nicht dargestellte Endlage erreicht hat, drückt die gespannte Feder 44 den U-förmigen Bügel Jk in die in Figur 2 dargestellte Ruhelage zurück, so daß der 'Schenkel nunmehr hinter das Ende 2j5a des Hebels 2> greifen kann und ihn dabei in seiner ausgeschwenkten Lage verriegelt.to keep. The free end of the long leg 3β engages behind the end 23a of the lever 23 in the locking position and holds it against the force of the torsion spring ΐβ in the blocking position shown in FIG. If the pyrotechnic element 30 is ignited after the gyro rotor has been accelerated to its desired rotational speed, the bolt 42 is pressed by the resulting gas pressure against the extension 4l of the bracket 34, so that the bracket suddenly releases the end 23a of the lever 23 for a short time. The spring can now swing the lever 23 out, thereby releasing the cardan mount and releasing the line connection to the igniter. As soon as the lever 23 has reached its other end position, not shown, the tensioned spring 44 pushes the U-shaped bracket Jk back into the rest position shown in FIG locked in its swiveled-out position.

j,- . Patentansprüche: j, -. Patent claims:

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Claims

1. gyro with a gimbal-mounted rotor, which includes a driving it releasable by means of an electrical igniter powder charge, and the gimbal until the actual rotor acceleration blocking device, characterized in that da3 the device in esa known V / else than a two-arm in a the gimbal frame (β, 26) and the housing (28) surrounding the rotor (2) is designed pivotably mounted, spring-loaded lever (23) whose lever arm acting coaxially on the inner gimbal frame (G) learns the contacts that supply the ignition current (19, 20) which correspond to corresponding contact elements (17 * l8) arranged coaxially with the rotor bearing (5) and leading to the igniter (14).

2. Gyro according to claim 1, characterized in that on the side of the housing (28) facing away from the rotor (2) there is a pyrotechnically actuated lock (30)

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in the form of a resiliently held in its locked position U-shaped bracket (j4) is arranged, whose one leg (3> 5) the pyrotechnic switching element (j51) is assigned, while his other Legs (36) in a manner known per se .Anlagen forms for the lever 23 in. Its locked and rest position.

Gyroscope according to Claims 1 and 2, characterized in that Ic e η η ζ e i c h η e t that the contact elements (19 * 20) on one with the associated end of the lever (235) rotatably connected carrier (20) are arranged and the lever is a cylindrical one surrounding the contact elements Opening (7) for receiving a cylindrical Has extension (5) of the inner cardan frame (6). '

Gyroscope according to claims 1 to ^ * thereby g e Ic e η η ζ e i c h η e t that the electric detonator (l4) is arranged coaxially to the rotor axis (4).

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