DE3014480C1

DE3014480C1 - Beschleunigungsfester Lagekreisel fuer Flugkoerper

Info

Publication number: DE3014480C1
Application number: DE19803014480
Authority: DE
Inventors: Ernst 8000 München Gruber
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1980-04-16
Filing date: 1980-04-16
Publication date: 1986-07-17
Also published as: GB2129554B; GB2129554A; FR2538540A1

Description

a) ein elastisch aufgehängtes Lager (3, 4, 5, 6, 8) mit vergleichsweise geringem Spiel der sich relativ zueinander drehenden Teile sowie

b) ein starres Stützlager (21, 22; Flächen 2.2, 7.3; 7.2,10.1) mit vergleichsweise großem Spiel (d\, ?, dz 7, di, io) der relativ zueinander bewegten Teile aufweist, wodurch das elastisch aufgehängte Lager bei Überschreiten vorbestimmter Beschleunigungswerte entlastet wird.

2. Lagekreisel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch weitere um senkrecht zueinander stehende Achsen (7.1) drehbare Rahmen (7) mit mindestens einem elastisch aufgehängten Lager (8), wobei die Rahmen (2, 7) an den jeweils benachbarten Seiten definierte Berührungsflächen (2.2,7.3) aufweisen, die im unbeschleunigten Zustand des Lagekreisels einen definierten Abstand (d% 7) voneinander aufweisen.

3. Lagekreisel nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (10), in welchem der äußere Rahmen (7) in mindestens einem elastisch aufgehängten Lager (8) drehbar gelagert ist, wobei das Gehäuse und der Rahmen definierte Berührungsflächen (7.2, 10.1) aufweisen, die im unbeschleunigten Zustand des Lagekreisels einen definierten Abstand (dj, 10) voneinander aufweisen.

4. Lagekreisel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Stützlager als Gleitlager (21,22) ausgebildet ist.

5. Lagekreisel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elastisch aufgehängten Lager (3, 4, 5, 6, 8) in radialer und/oder axialer Richtung beweglich sind.

6. Lagekreisel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elastisch aufgehängten Lager (3,4,5,6) Halterungen (16,17,18,19) aus zähelastischem Material aufweisen.

Die Erfindung betrifft einen beschleunigungsfesten Lagekreisel für Flugkörper mit einem kardanisch aufgehängten Kreiselläufer, der in einem Rahmen in Lagern gehalten ist und der Rahmen ebenfalls Lager zur Drehung um eine weitere Achse aufweist.

Bei Lagekreiseln dieser Art wird ein vergleichsweise kleiner, schwerer Kreiselläufer erst kurz vor oder mit dem Start des Flugkörpers in Rotation versetzt, was beispielsweise durch die Treibgase eines Brennsatzes geschehen kann, welche auf turbinenartige Schaufeln des Kreiselläufers einwirken und diesen in kurzer Zeit auf einige 1000 Umdrehungen pro Sekunde bringen. Während dieser Antriebsphase muß die kardanische Aufhängung des Kreiselläufers blockiert sein. Erst mit Erreichen der Solldrehzahl und mit Beendigung der Antriebsphase des Kreiselläufers wird die kardanische Aufhängung freigegeben. Diese Freigabe geschieht oft noch in einer Phase, in der der Flugkörper sehr hohen Startbeschleunigungen ausgesetzt ist; diese können in besonderen Fällen 10⁴ g überschreiten. Da die Beschleunigungskräfte lediglich über die Lager auf den Rahmen und den Kreiselläufer übertragen werden, müssen die Lager zur Vermeidung von Beschädigungen entsprechend überdimensioniert werden, wodurch jedoch die Empfindlichkeit des Kreisels leidet. Trotz entsprechender Überdimensionierung der Lager ist die Beschleunigungsfestigkeit bekannter Lagekreisel vergleichsweise gering.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen beschleunigungsfesten Lagekreisel für Flugkörper zu schaffen, welcher auch durch den Eingriff hoher Startbeschleunigungen diese Funktionsfähigkeit beibehält. Diese Aufgabe erfüllt ein nach Patentanspruch 1 ausgebildeter Lagekreisel, der in vorteilhafter Weise nach den Unteransprüchen weitergebildet sein kann.

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch einen beschleunigungsfesten Lagekreisel entlang der Kreiselläuferachse;

F i g. 2 einen Schnitt senkrecht zur Kreiselläuferachse.

Bei dem in den F i g. 1 und 2 dargestellten Lagekreisel ist ein Kreiselläufer 1 in einem ersten Rahmen 2 in Kugellagern 3 und 4 drehbar gelagert. Der Rahmen 2 ist seinerseits um eine zur Kreiselläuferachse 1.1 senkrechten Achse 2.2 ebenfalls in Kugellagern 5 und 6 innerhalb eines zweiten Rahmens 7 ebenfalls drehbar gelagert. Der zweite Rahmen 7 ist wiederum in Kugellagern 8 und 9 (F i g. 2) in einem Gehäuse 10 drehbar aufgehängt und mit einem Abgriff 11 versehen, der Winkeländerungen des Rahmens 7 in bezug auf das Gehäuse 10 anzeigt. In den Rahmen 2 und 7 sowie im Gehäuse 10 sind koaxiale zu einander verlaufende Bohrungen 12,13 und 14 vorgesehen, durch welche ein Treibgas aus einem Gasgenerator 15 in tangentialer Richtung auf den Kreiselläufer 1 geführt wird, und dort auf Leitschaufeln 1.1 auftrifft, die durch Ausfräsungen in der Mantelfläche des Kreiselläufers 1 entstanden sind.
Der Lagekreisel wird in einen Flugkörper so eingebaut, daß die Startbeschleunigungen (Pfeil b) in Richtung der Rahmenachse 7.1 in dem dargestellten Richtungssinn wirkt. Ein derart eingebauter Kreisel dient dann beispielsweise zur Rollstabilisierung des Flugkörpers.

Für den Fall, in dem die Beschleunigungskräfte in der gezeigten Richtung auf den Lagekreisel einwirken, sind die Lager des Kreiselläufers 3 und 4 sowie die Lager 5 und 6 des ersten Rahmens 2 in Ringe 16, 17,18 und 19 aus einem zähelastischen Material eingebettet. Dadurch können die an sich starren Radiallager 3 bis 6 unter dem Einfluß von Beschleunigungskräften jeweils senkrecht zur Lagerachse ausweichen.

Die Radiallager 8 und 9 des zweiten Rahmens 7 sind so in dem Gehäuse 10 bzw. an der Rahmenachse befestigt, daß eine Axialbewegung in einer zur Beschleunigung b entgegengesetzten Richtung möglich ist. Hierzu ist das Lager 8 in Axialrichtung durch eine Feder 20 elastisch abgestützt.
Die während eines Startes auftretenden hohen Beschleunigungskräfte in der gezeigten Richtung bewirken in dem Lagekreisel folgendes:

Unter dem Einfluß der Massenträgheit wird die Feder 20 gestaucht, bis die normalerweise in einem definierten

ORIGINAL INSPECTED

Abstand d₇, \₀ befindlichen Flächen 7.2 und 10.1 des zweiten Rahmens und des Gehäuses sich berühren. Die Flächen 7.2 und 10.1 haben eine definierte Rauhigkeit und Größe und somit eine berechenbare Reibung. Die Feder 20 sowie die Rauhigkeit und der Abstand d₇, _]0 der Flächen 7.2 und 10.1 sind so aufeinander abgestimmt, daß der Rahmen 7 bei Überschreitung eines vorbestimmten Beschleunigungswertes sicher durch das Gehäuse 10 abgestützt und blockiert wird.

Aufgrund der Trägheitskräfte werden sich weiterhin die zähelastischen Ringe 18 und 19 so weit deformieren, bis sich die normalerweise in einem definierten Abstand (J2,7 befindlichen Flächen 2.2 des ersten Rahmens und 7.3 des zweiten Rahmens ebenfalls berühren. Die elastischen Eigenschaften der Ringe 18 und 19 sowie der Abstand ofe, 7 sind so aufeinander abgestimmt, daß die Lager 5 und 6 über eine vorbestimmte Beschleunigungskraft nicht weiter belastet werden, da dann der Rahmen 2 vom Rahmen 7 über die Berührungsflächen 2.2 bzw. 7.3 mit ebenfalls definierter Rauhigkeit direkt gestützt wird.

Unter dem weiteren Einfluß der Beschleunigungskraft werden schließlich die zähelastischen Ringe 16 und 17 der Kreiselläuferlager 3 und 4 ebenfalls deformiert, bis die Kreiselläuferachsen 1.3 und 1.4 seitlich so weit versetzt werden, daß sie konzentrisch angeordnete Auflaufscheiben 21 und 22 berühren. Da während der Startphase des Flugkörpers der Kreiselläufer 1 durch den Gasgenerator 15 angeblasen, also in Rotation versetzt wird, sind die Auflaufscheiben 21 und 22 als Vergleichsweise großflächige Gleitlager ausgebildet, so daß der Kreiselläufer während der Beschleunigungsphase nur unwesentlich gebremst wird. Die elastischen Eigenschaften der Ringe 16 und 17 sowie das im unbeschleunigten Zustand vorhandene Spiel d\, ₂ zwischen den Auflaufscheiben und den Kreiselläuferachsen ist wiederum so aufeinander abgestimmt, daß die Lager 3 und 4 über vorbestimmte Beschleunigungskräfte hinaus nicht mehr belastet werden.

Mit dem Ende der Startphase geht die Beschleunigungskraft zurück, so daß sich die gezeigten Abstände d\, 2, ofe, 7 sowie d₇, 10 aufgrund der elastischen Eigenschaften der Ringe 16 bis 19 sowie der Feder 20 wieder einstellen. Da die Berührungsflächen 2.2 und 7.3 sowie 7.2 und 10.1 sowohl eine definierte Rauhigkeit als auch eine definierte Größe haben, kann der Beschleunigungswert, bei dem die Kreiselrahmen frei werden, exakt vorausbestimmt werden. So kann bei entsprechender Dimensionierung der elastischen Lagerungen und der Berührungsflächen sowie einer entsprechenden Aktionszeit des Gasgenerators 15 auf eine gesonderte Vorrichtung zur Blockierung der Kreiselrahmen während der Startphase verzichtet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Beschleunigungsfester Lagekreisel für Flugkörper mit einem kardanisch aufgehängten Kreiselläufer, der in einem Rahmen in Lagern gehalten ist und der Rahmen ebenfalls Lager zur Drehung um eine weitere Achse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager des Kreiselläufers (1) und des Rahmens (2,7) jeweils mindestens