DE2254626C3 - Vorrichtung zur Lageregelung eines Flugkörpers mit vier Steuertriebwerken - Google Patents

Description

die Steuersignale (a, b, c, d) für die Steuertriebwerke gebildet werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste binäre Signal (α) der Steuerung einer Winkelbewegung des Flugkörpers um die Längsachse zugeordnet ist und daß die zwei anderen Signale (ß und γ) jeweils der Steuerung einer kombinierten Nick-Gier-Bewegung im Bereich von einer der zwei Winkelhalbierenden Ebenen der zwei Hauptebenen entsprechen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vier Gruppen (20 bis 23) von elektrischen Schaltungen jeder ein Steuersignal (a, b, c, d) führenden Ausgangsleitung zugeordnet sind und daß die Eingangssignale (λ, β, γ) diesen elektrischen Schaltungen über drei Steuerleitungen (25, 26, 27) zugeführt sind und an jeder Ausgangssignalleitung ein Signal der Form ehe durch die zwei Inversionsgatter gebildet werden, daß jedes Zwischengatter (42) das Ausgangssignal eines zugeordneten Primärgatters (55) empfängt und seinen Ausgang an ein zugeordnetes Ausgangsgatter (32) liefert und daß jedes Ausgangsgatter (32) als Eingangssignal das Signal eines Primärgatters (52) empfängt, welches in bezug auf das zugehörige Zwischengatter (42) gekreuzt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Organe aus pneumatischen Organen bestehen und die logische Schaltvorrichtung ebenfalls als pneumatische Schaltung ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Schaltvorrichtung Stufenverteiler (100) aufweist.

bereitgestellt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der vier Gruppen von elektrischen Schaltungen_(20 bis 23)jdne beliebige der Signalleitungen βγ, βγ, βγ und βγ unter Ausschluß der jeweils anderen vorhanden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine beliebige Leitung (8)_paral-

IeI zu zwei Leitungen (9 und 10) (xß, αγ),(αβ. «y), (<xβ, <χγ) oder («^ af) geschaltet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Schaltvorrichtung so aus UND-Gattern oder ODER-Gattern aufgebaut ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Schaltvorrichtung auf der Basis eines einzigen NOR-Gatters (32 bis 37) aufgebaut ist.

8. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß vier Ausgangsgatter (32 bis 35), vier Zwischengatter (42 bis 45), vier Primärgatter (52 bis 55) und zwei Inversionsgatter (56 und 57) vorgesehen sind, daß das Signal α einen Eingang jedes der vier Zwischengatter (42) speist, daß die symmetrischen Signale β und γ gleichzeitig ein erstes Primärgatter (52) speisen und jeweils ein Inversionsgatter (56), daß ein zweites '53) und_ein drittes (54) Primärgatter jeweils die Signale βγ und βγ empfangen und das vierte Prinärgatter (55) die Eingänge /5\md γ empfängt, wel-Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lageregelung eines Flugkörpers mit vier Steuertriebwerken, mit denen die Lage des Flugkörpers in bezug auf seine drei Hauptachsen beliebig veränderbar ist, sowie mit drei zur Erfassung der Lage des Flugkörpers dienenden Meßwertgebern.

Bei den Steuertriebwerken kann es sich sowohl um Ejektordüsen als auch um aerodynamische Leitwerke handeln, die entweder vor oder hinter dem Schwerpunkt des Flugkörpers angeordnet sind.

Aus der US-PS 30 70 330 ist eine Vorrichtung der eingangs angeführten Art bekannt, bei welcher der Schub von vier Steuertriebwerken derart verändert wird, daß das gewünschte Steuermoment um den Schwerpunkt des Flugkörpers erreicht wird. Die Funktion zwischen den Signalen der Meßwertaufnehmer, mit welchen die Lageabweichungen erfaßt werden, und dem Schub eines jeden Steuertriebwerks ist dabei im wesentlichen kontinuierlich, wenn auch nicht unbedingt linear. Nachteilig bei dieser bekannten Vorrichtung ist vor allem ihr relativ komplizierter Aufbau und die daraus resultierende Störungsanfälligkeit, die wiederum nur durch weitere Erhöhung des Aufwands in den erforderlichen Grenzen gehalten werden kann.

Aus der US-PS 32 49 325 ist eine mechanisch pneumatische Einrichtung bekannt, die eine Lageregelung in bezug auf zwei Achsen ermöglicht. Diese bekannte, mit mechanischen Elementen arbeitende Anordnung kann die Forderung nach beliebiger Lageveränderung eines Flugkörpers bezüglich seiner drei Hauptachsen nicht erfüllen.

Aus der DT-PS 11 09 534 ist ein Verfahren zur Steuerung und Stabilisierung von Flugkörpern mit kreuzweise angeordneten Flügeln bekannt, wobei jeder Flügel ein Steuerorgan zur Beeinflussung der Flugbahn aufweist. Des weiteren ist dabei eine Einrichtung zum Empfang von Fernsignalen sowie eine Stabilisierungseinrichtung für Drehbewegungen um die Längsachse vorgesehen. Die an jedem Flügel vorgesehenen Steuerorgane zur Beeinflussung der Flugbahn werden dabei ständig angesteuert und betätigt, wobei Frequenz und Amplitude der Ausschläge dieser Steuerorgane über eine Drahtleitung gesteuert werden.

Aus der Zeitschrift »Electronics« vom 21. Oktober 1960, S. 60 bis 64, ist ein Autopilotsystem für Raketen bekannt, das analog arbeitet und zur Erzielung von Gewichtsersparnis aus Mikromodul-Einheiten aufge-

jaut ist. Auch dieses bekannte Syrern ist jedoch schal- zwei Stellungen, welche im Strahl jedes Leitwerkes an-

tungsiechnisch überaus aufwendig und damit prinzipiell geordnet ist, lenkt in Abhängigkeit davon, ob sie in der

itörungsanfällig. einen oder in der anderen Stellung angeordnet ist, die

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Kraft des Strahls entweder in die Richtung des in

Lageregelung eines Flugkörpers der eingangs ge- 5 durchgezogener Linie dargestellten Pfeils /1 oder in

nannten Art zu schaffen, welche bei außerordentlich die entgegengesetzte Richtung des gestrichelt darge-

einfachem und robustem Aufbau zugleich eine beson- stellten Pfeils /2.

ders exakte und zuverlässige Lageregelung gewährlei- Die Stellung jeder Ablenkeinrichtung wird durch ein

stet binäres Signal gesteuert, beispielsweise das Signal 1 für

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch ge- ίο die Stellung des Pfeils /1, das Signal 0 für die Stellung

löst, daß die Meßwertgeber den Roll-, Nick- und Gier- des Pfeils /2.

abweichungen entsprecheEde Signale liefern, daß die Es ist ersichtlich, daß die Leitwerke 2 bis 5 vorzugs-Signale in Binärform einer logischen Schaltvorrichtung weise an den vier Ecken eines mit dem Flugkörper verzuführbar sind, in der über eine Boolesche Verknüp- bundenen Quadrates angeordnet sind, wobei die Richtung der Form 15 tungsstrahlen vorzugsweise normal in bezug auf die α {β + γ) + (β · γ) entsprechende Hauptebene des Flugkörpers angeordnet

sind, welche durch die Ablenkeinrichtung hindurch-

die Steuersignale für die Steuertriebwerke gebildet geht.

werden. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wer-

Durch die Maßnahme, von den drei erforderlichen 20 den nur acht Kombinationen von Richtungsstrahlen

Meßwertgebern über eine entsprechende logische verwendet, indem paarweise ein erstes und ein drittes

Schaltung bis zu den Steuertriebwerken mit rein binär Leitwerk angeordnet wird, um durch Kippung die

kodierten Meß- und Steuersignalen zu arbeiten, wird Achse des Flugkörpers in der einen oder der entgegen-

mit einem Minimum an gerätetechnischem Aufwand gesetzten Richtung in einer von zwei orthogonalen

und mittels besonders robusten und zuverlässigen EIe- 25 Hauptebenen zu richten, welche mit dem Flugkörper

menten eine hohe Genauigkeit erreicht. Durch die Er- verbunden sind, wobei das zweite und das vierte Leit-

findung wird demgemäß eine wenig störanfällige Vor- werk in jeden der vier Kippzustände gesteuert wird

richtung geschaffen, die ein Höchstmaß an Zuverlässig- derart, daß in dem einen oder dem anderen Sinne um

keit und Robustheit gewährleistet und auf Grund der die Achse des Flugkörpers ein Rotationsmoment

verwendeten äußerst einfachen Technologie wirtschaft- 30 ausgeübt wird, um in ordnungsgemäßer Weise in bezug

lieh gefertigt werden kann. auf eine Bezugsebene im Raum die vorgegebenen Be-

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin- zugspositionen für diese Hauptebenen des Flugkörpers

dung sind in den Unteransprüchen angegeben. einzustellen.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise an Es ist in den Fällen der F i g. 3, 5, 7 und 9 ersichtlich,

Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt 35 daß die parallel verlaufenden und in dieselbe Richtung

F i g. 1 eine schematische Vorderansicht der An- /3, /5, /7 und /9 weisenden Kräfte eine Resultierende

Ordnung der Leitwerke an einem Flugkörper in einer aufweisen, welche jeweils eine Drehung des Flugkör-

ersten Ausführungsfonn, pers nach links bewirken, um eine Drehung nach rechts

Fig. 2 eine Seitenansicht gemäß H-II der Fig. 1, zu bevirken oder ein Aufrichten, wenn die Ebene

F i g. 3 bis 10 Funktionsschemata einer Leitwerks- 4° {XX') (ZZ') vertikal verläuft, während die zwei ande-

anordnung in einer ersten Ausführungsform, ren Kräfte jeder Anordnung der vier Leitwerke im

F i g. 11 ein Schema der elektrischen Steuerschal- Falle der F i g. 3, 5, 7 und 9 ein Drehmoment in einer

tungsanordnung der Einrichtung der F i g. 1, ersten Drehrichtung um die Achse XX' liefern, welche

F i g. 12 ein analoges Schema einer elektronischen die Symmetrieachse des Flugkörpers ist, und im Falle

Schaltung, 45 der entsprechenden F i g. 4, 6, 8 und 10 ein Drehmo-

F i g. 13 ein analoges Schema einer pneumatischen ment in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung be-

oder hydraulischen Schaltung, wirken.

F i g. 14 einen Aufriß eines Flugkörpers in einer Acht Vierfach-Anordnungen der vier entsprechenden zweiten Ausführungsfonn im Abwärtsfiug, binären Ausgangssignale a,b,c,d steuern die Leitwerke, Fig. 15 einen Grundriß des Flugkörpers der 5° welche somit acht Dreifach-Anordnungen von drei F i g 14 in einer Rechtskurve auf der Bahn, binären Eingangs-Steuersignalen α, β und γ entspre-F i g. 16 bis 19 schematische Vorderansichten ge- chen können, wie es aus der Tabelle I im Prinzip ermaß III-III der F i g. 14 der Anordnung der Strahl- sichtlich ist.

leitflächen, Eine erste Ausführungsform der Erfindung ist in

Fig. 20 bis 23 analoge Ansichten in der Rollbe- 55 der elektrischen Schaltung der F i g. 11 dargestellt, wel-

wegung, und zwar im Uhrzeigersinn und ehe dem in der F i g. 10 dargestellten Zustand der Leit-

F i g. 24 eine Darstellung einer elektrischen Steuer- werke entspricht.

schaltung gemäß der zweiten Ausführungsform. Eine Stromquelle 24 zwischen den Leitungen 6 und 7

In einer ersten Ausführungsform ist in der F i g. 1 speist die Flip-Flops der Leitwerke 2, 3, 4 und 5, welein Flugkörper 1 dargestellt, welcher vier Düsenleit- 60 ehe vom Durchlaßtyp sein können oder auch ein nicht

werke 2 bis 5 aufweist, von denen jedes unabhängig und durchlassender Typ, und zwar über zwölf Schaltungen

in beliebiger Weise in dem einen oder dem anderen 8 bis 19, welche in vier Gruppen 20 bis 23 aufgeteilt

Sinne um die Achse XX' des Flugkörpers ein Rotations- sind.

moment ausüben kann. Es sind drei Leitungen 25, 26 und 27 von paarweise Die Leitwerke sind in einer Ebene (YY') (ZZ') an- 65 angeordneten Unterbrechern zu sehen, welche in den

geordnet, welche durch einen Punkt O verläuft, welcher Schaltungen 8 bis 19 derart angeordnet sind, wie es

beispielsweise hinter dem Schwerpunkt G des Flugkör- nachfolgend im einzelnen erläutert wird,

ners eewählt ist. Eine Strahlablenkeinrichtung mit Gemäß der Position der Bezugszeichen 29,30 und

vor der Bezeichnung Ja oder der Bezeichnung Nein wird in die vier Gruppen 20 bis 23 der elektrischen Schaltungen der F i g. 11 ein Signal der Form (λ, β, γ) eingespeist.

In der Position der drei Bezugszeichen vor den Bezeichnungen Ja der F i g. 11 erhält man die Anordnung gemäß der Tabelle II, welche den Erregungen α', ß' und y' auf jeder Gruppe 20 bis 23 der F i g. 10 entspricht.

Im Gegensatz dazu sind in der Position der Bezugszeichen 29, 30 und 31, welche gestrichelt dargestellt ist, vor der Bezeichnung Nein alle Schalter in der umgekehrten Stellung, und man erhält die entgegengesetzte Anordnung gemäß der Tabelle III.

Indem die Elemente miteinander kombiniert werden, welche durch die Tabellen II und III geliefert werden, indem weiterhin α, β und γ die Befehle 0 genannt werden (welche der Bezeichnung Ja entsprechen) oder 1 (entsprechend der Bezeichnung Nein), erhält man für alle möglichen Anordnungen der drei paarweise angeordneten Leitungen 25, 26 und 27 die Tabelle IV.

Mit der Booleschen Bezeichnungsweise läßt sich dieses Steuersystem mit den vier Signalen a, b, c und rf, die jeweils auf die Leitwerke 2, 3,4 und 5 gegeben werden, durch die folgende Formel ausdrücken:

ö" = 0 wenn α = 1

Mit der Booleschen Bezeichnungsweise läßt sich dieses Steuersystem der vier Signale a, b, c und rf, die jeweils auf die Leitwerke 2, 3, 4 und 5 gegeben werden, durch die folgenden Formeln ausdrücken:

α = b = c =
rf =

4°

45

wobei das negative Vorzeichen das Komplement bedeutet, d.h.:

/9 = 1 _> ß = O,ß = O-*J= l,y = l->y = 0 und

y =0-*y = 1,

wobei das Multiplikationszeichen das Produkt und das Piaszeichen die Booleschen Addition bedeutet:

β + γ = 0 nur dann, wenn zugleich β und y gleich 0 sind, und

β + γ — 1 in den drei übrigen Fällen.

Im Falle der F i g. 10 und 11 (Tabelle II) ist nämlich die Anwendung der Formeln der Booleschen Algebra gegeben:

a = « (β + γ) + OTy)=O b = «(J? + y) + (ßj)=0 c = α(β + γ) +

Ebenso ergibt sich im Falle der anderen Anordnungen:

Fig. 3 α =»(β + γ) + (βγ) = 1

c = «OJ + y) + OSy)=O

d = « (β + 50 + OSy) = 1 F ig. 4 a = λ (£+y) +(/Jy) = I

b = λ 09 + γ) + (βγ) = 0

rf = ä (/9 + y) + (βγ) = 0

F i g. 5 a = α (β_ + γ) + (βγ) = 1

b = « (β + γ) + (βγ) = 1

rf = «0S"+y) + 0?y)=0

Fig. 6 σ =«0? +y) +OJy)=O A = λ (β_+ γ) + OSy) = I C = « (β+ γ) + OSy)=O rf = λ (β + γ) + OSy)=O

Fig. 7 α =a(ß + y) + (ßy)=0 b = <χ(β_+γ) + (βγ) = 1 C = « (/J + γ) + (βγ) = 1

rf = « OS + γ) + (βγ) = 1

F i g. 8 α = 5"(ρ + y) + OSy) = 0 ft =« 09+ 50 + OSy) = O C = «09 + γ) + OPy) = I

rf = « 09 + ν) + OSy) = 0

Fig. 9 α = λ 01+y) +050 = 1

ft = « OS + JO + 0*)0 = 0 C =oc (β_+ γ) + (βγ) = 1 d = <χ (β + γ) + (/Sy) = 1

Es läßt sich der Wert der Signale a, b, c und d in der Anordnung, welche jeder Figur entspricht, auch mittels der Tabelle V ausdrücken, mach welcher α ein Rollbefehlssignal ist.

Aus der Tabelle V ist ersichtlich, daß die Determinanten \a, b, c, d\, welche jedem Wert von « entsprechen, in bezug auf die Diagonalen symmetrisch aufgebaut sind, wobei jedes der Signale b, c, a, rf jeweils die eine der vier Diagonalen bildet.

Es ist weiterhin ersichtlich, daß das Signal:

55

6ο die Form aufweist:

ET+ OU(a = [« ET(ßOUy] OUlfiETyJ) weil es ausreichend ist, daß

JiF +7 = 0 damit a = 0 gilt

und daß

β oder y = 0

damit a — öl gilt

Es läßt sich somit ein Elektronenrechner erreichen, indem ODER-Gatter und UND-Gatter in geeigneter Weise miteinander kombiniert werden, oder es läßt sich vor*Mgi weise autli «La dckhOoischer

ner erreichen, indem mehrere Gatter eines einheitlichen Typs, nämlkh NOR-Gatter, in Reihe und parallel angeordnet werden, welche sich gegenseitig derart steuern, um die Steuerung von acht Kombinationen unter den sechzehn möglichen Quadrupolen zu lösen, und zwar für vier Leitwerke in zwei Positionen mit Hilfe von acht Triplets von drei binären Befehlssignalen α, β und y.

Die acht Schalter de* Beispiels der F i g. 11 können somit vorteilhafterweise durch die Kombination der vierzehn NOR-Gatter ersetzt werden, d. h. beispielsweise durch derart polarisierte Gatter, daß der Ausgang blockiert ist, wenn ein Eingang erregt ist (oder in umgekehrter V/eise, daß der Ausgang erregt ist, wenn die zwei Gatter blockiert sind).

Es ist ersichtlich, daß das Beispiel der Schaltung der F i g. 12, wo die geeigneten Signale auf alle Leitungen gegeben sind, und zwar für die Kombination der Eingangssignale : _

(ο

auf den Ausgängen 2, 3, 4 und 5 der Position der Leitwerke der F i g. 7 entspricht.

Es genügt dazu, auf den vier Ausgangsgattem 32, 33, 34 und 35 die Signale der vier Zwischengatter 42, 43, 44 und 45 einzuspeisen, wobei das andere Eingangssignal das Ausgangssignal des einen der vier entsprechenden Pri'Jiärgatter 52, 53, 54 und 55 ist, wobei die Zwischengatter jeweils auf einem Eingang das Signal α und auf dem anderen Eingang die gekreuzten Ausgangssignale der entsprechenden Primärgatter 55, 54, 53 und 52 empfangen.

Die Eingangssignale von einem der zwei entgegengesetzten Primärgatter 52 oder 55 sind die Signale/! und ■/, und die Eingangssignale des anderen entgegengesetzten Primärgatters 55 oder 52 sind die entgegengesetzten Signale β und ψ, welche durch die invertierten Polarisationsgatter 56 und 57 geliefert werden, und die Eingangssignale der zwei gestaffelten Gatter 53 und 54 werden jeweils invertiert als β γ und βγ.

Eine dritte Ausführungsform, welche eine pneumatische oder hydraulische Schaltung verwendet, ist in der F i g. 13 dargestellt.

Sie umfaßt vier Stufenschieber oder Verteiler 100, welche jeweils vier gleitbare Dichtungsverbindungen 112,116,118 und 120 aufweisen, deren aufeinanderfolgende Durchmesser der verschieblichen Teile, wenn als Bezugsdurchmesser derjenige genommen wird, welcher dem oberen beweglichen Teil 112 emspricht,jcweUs für das darunterliegende Teil im Verhältnis \2, V3 und yijS stehen.

Für die vier Verteiler 100 werden die Hohlräume, welche zwischen der oberen Wand 113 des festen Teils, dem oberen Teil 114 des beweglichen Teils und der oberen Fläche der oberen Dichtverbindung 112 begrenzt sind, entweder der freien Atmosphäre ausgesetzt, wenn der Wert des binären Eingangssignals gleich 0 ist, oder sie werden von einer Quelle mit einem Relativdruck P beaufschlagt, wenn das Steuersignal α dem Wert 1 entspricht. Es sind Systeme bekannt, welche beispielsweise Kugelventile verwenden, die dazu in der Lage sind, dasselbe Rohr entweder mit der freien Atmosphäre oder mit einer Druckq«Ue zu verbinden, und zwar in Abhängigkeit von einem binaren Eingangssignal.

Das binäre Eingangssignal an jedem Verteiler bewirkt verschiedene binäre Ausgangssignale a, b, c und d, a- Leitwerke sanero, beispielsweise, Ladern direkt die Verteiler mit Hebeln verbunden werden, welche auf die mechanischen Steuerorgane der Leitwerke einwirken.

Die Hohlräume 115, welche unmittelbar unter dem Hohlraum angeordnet sind, in welchem der Druck herrscht, welcher durch das Binärsignal λ bestimmt ist, d. h., welcher durch die Unterseite der oberen Dichtungsverbindung 112 mit dem Bezugsdurchmesser begrenzt ist sowie durch die Oberseite der Dichtungsverbindung 116, deren Durchmesser im Verhältnis \2 in bezug auf denjenigen der Dichtungsverbindung 112 steht, werden entweder durch die Quelle mit dem Druck P oder von der freien Atmosphäre beaufschlagt, und zwar gemäß dem Wert des binären Steuersignals β in folgender Weise: Die entsprechenden Hohlräume 115 der Verteiler 100, deren Position die Binärausgänge α und c bestimmt, werden gespeist, wenn β = I, und werden mit der freien Atmosphäre verbunden, wenn β == 0, und die entsprechenden Hohlräume der-

ao jenigen Verteiler, deren Position die Binärausgänge b und d bestimmt, werden hingegen dann gespeist, wenn /3 = 0, und mit der freien Atmosphäre verbunden, wenn β == 1, und zwar mit Hilfe von bekannten Systemen, beispielsweise mit den obengenannten Kugelventilen.

Die Hohlräume 117, welche unmittelbar unterhalb von den vorhergehenden Hohlräumen 115 angeordnet sind, wo derjenige Druck herrscht, welcher durch das binäre Signal β bestimmt ist, d. h., welche durch die Unterseite der Dichtungsverbindung 116 begrenzt sind, deren Durchmesser des gleitbaren Teils im Verhältnis y 2 in bezug auf die obere Bezugsdichtverbindung 112 steht, und weiterhin durch die Oberseite der Dichtungsverbindung 118 begrenzt sind, deren Durchmesser des gleitbaren Teils im Verhältnis y T in bezug auf die Dichtungsverbindung 112 besteht, diese Hohlräume sind jeweils gemäß dem Wert 0 oder 1 des variablen binären Eingangssignals γ beaufschlagt: Die entsprechenden Hohlräume der Verteiler, deren Position die binären Ausgangssignale α und b bestimmt, werden durch die Druckquelle gespeist, wenn γ = 1, und werden der freien Atmosphäre ausgesetzt, wenn γ = 0. Hingegen werden die entsprechenden Hohlräume auf den Verteilern, deren Position die binären Ausgänge c und d bestimmt, der freien Atmosphäre ausgesetzt, wenn γ = 0, und werden gespeist, wenn γ = 1.

Schließlich bleiben für die vier Verteiler 100 die unteren Hohlräume 111, d. h. diejenigen Hohlräume, welche zwischen den Dichtungsverbindungen 118 und 120 eingeschlossen sind, bei welchen die Durchmesser der gleitbaren Teile in den Verhältnissen y/J und γ\£ in bezug auf den Durchmesser des Bezugsteils stehen, fortwährend durch die Druckquelle gespeist, während das untere Ende jedes Verteilers dauernd der freien

Atmosphäre ausgesetzt ist

Die resultierende Kraft, von welcher jeder der via Verteiler beaufschlagt wird, weist folgende Form auf:

[P (3 - 1,5) -Pa-Pg (ou Pf) - P₇I(Ou

wobei P_n P ff und P_r jeweils gleich P sind, wenn α, / oder γ = 1 gilt, und gleich 0 sind, wenn jeweils α, / oder γ = 0 gflt, und in derselben Weise Pp = P, wem /J = I, Pp=O, wenn β = 0, P₇ = P₃ wenn γ = 1 und Ργ = 0, wenny = 0.

Wenn mit F«, Fb, F_e und Fi die auf den Verteilen resultierenden Kräfte bezeichnet werden, deren Ein gangs- oder Ausgangspositionen den Wert 0 oder 1 be

stimmen, und zwar für die binären Veränderlichen a, b, reagiert, um das binäre Steuersignal λ zu ermitteln,

c oder d, so ergibt sich: weiterhin ein zweites System, welches auf die Winkel-

E- _ ,-ρ ι ρ _l ρ ι <: p) i. bewegung oder die Seitenbewegung im Bereich von

F - (P I P-I P - ι ' p\ l· ^{einer der zwei winkel}ha'bierenden Ebenen zwischen

tb — (A + Γβ + F_v 1,5 · F) k ₅ den zwei Hauptebenen reagiert, die jeweils zwei ein-

Fc = (P_x + Pß + Py — 1,5 · P) k ander diametral gegenüberstehende Leitwerke enthal-

Fd = (P* + Pß+ Ργ — 1,5 · P) k ten sowie die Längsachse des Flugkörpers, um das

binäre Eingangssignal β zu ermitteln, und schließlich

Daraus ergibt sich die Tabelle VI. ein drittes System, welches auf die Winkelbewegungen

Daraus ergeben sich die Vorzeichen sP_a, sP_b, sP_c io oder Seitenbewegungen in der anderen winkelhalbieren-

und sP_d der Kräfte P₀, P₆, P₀ und P_d, welche mit den den Ebene reagiert und welches dazu dient, das binäre

drei Eingangsveränderlichen durch die Tabelle VII ver- Eingangssignal γ zu ermitteln.

knüpft sind. Insbesondere unter Bezugnahme auf die Tabellen

Weiterhin kann der binären Veränderlichen 0 das IV und VIII in Verbindung mit den F i g. 3 bis 10 ernegative Vorzeichen und der binären Veränderlichen 1 i₅ gibt sich, daß der Sinn des resultierenden Rollmcmendas positive Vorzeichen entsprechen, wie es aus der tes, welches durch die kombinierten Ausschläge der Tabelle VIII hervorgeht. vier Leitwerke hervorgerufen wird, in einem Sinne

Die Position des Verteilers ist somit hoch oder gerichtet ist, welcher in eindeutiger Weise mit dem

tief, und zwar in Abhängigkeit von dem Vorzeichen Wert der binären Veränderlichen <x verknüpft ist

der resultierenden Kraft, mit welcher er beaufschlagt *o [F i g. 3, 5, 7, 9: « = 1 und das Rollmoment entgegen

ist, und die Anordnung erfolgt gemäß einer Zu- dem Uhrzeigersinn- Fig 4 6 8 10-a=0unddas

Ordnungstabelle VIII, die zur Tabelle IV analog ist. Rollmoment im Uhrzeigersinn 1 '

Es versteht sich von selbst, daß auch andere Typen Im allgemeinen sind die Werte für die Amplitude der pneumatischer oder hydraulischer Schaltungen sich als vier Ruderkräfte im Absolutwert deich und im Voräquivalent mit den oben beschriebenen elektrischen 25 zeichen entgegengesetzt, und zwar für zwei Signale, wel- und elektronischen Schalungen erweisen können. ehe demselben Leitwerk entsprechen. Jedenfalls wird

Eine vorteilhafte Ausfuhrungsform der Erfindung man in bestimmten Anwendungsfällen die nichtsvmme-

besteh dann, das binare Eingangssignal « nach der irischen Werte zu verwenden haben, um beispielsweise

^ffiK Winkelabweichungen des Flugkörpers ein Störmoment zu kompensieren/als bekannte vor-

in der Rollbewegung zu bilden (d. h um seme Längs- 30 läufige Maßnahme, und zwar durch einen Ausschlag,

achse) und die zwei werteren Steuerbefehle /»und γ nach während einer im wesentlichen gleichen Dauer in jeder

der Ermittlung der Winkelabweichungen oder der seit- der zwei Positionen bleiben

liehen Verlagerungen des Flugkörpers im Bereich der In einer zweiten Ausführung™ ist aus F i g. 16 zwei Winkelhalbierenden Ebenen zwischen den zwe, ersichtlich, wie die Leitwerke 2 3 4 und 5 eines Flug-Hauptebenen zu bilden, welche jeweils zwei diametral 35 körpers 101 gemäß der Erfindung auf einer festen

bierenden Ebene liegen, führt stets zu einer resultieren- Wie bei der eZI I _f f f ' ■ „ r

den Wirkung, welche in einer Hauptebene verläuft JS £ etu^rt^aß imtÄTi iTöSe
Diese Wirkung wird somit durch die zwei Leitwerke k % rdiic ucr r 1 g. luu«-

des vorgeschlagenen Systems ausgeführt, we.che eine „ ^

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sä;? sssis fKrs^{im 8}T

Rollens des Flugkörpers dienen, und zwar ohne' eS J₁^ _und eZ sS ^ Tv
Restwirkung auf die Gier-Nick-Bewegung. um Im nicht π H ^βΒ-«^£ "f ^h,^links

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Es si_Dd iJreUs Systeme zur Ennittfunlder Winkel- ₅o STiÄ^^STS S^
bewegung mit binärem Ausgangssignal bekannt, und Es ist ersirhtHriT η η · a ⁰³^¹⁶¹I¹ ... , ·

zwar solche, welche entweder innerhalb des Flugkör- in drei H?unS?' f ™ T ™ ??, ^g'J I pers angebracht sind und Kreiseleinrichtungen und to RuJK^? ^d,^aJ^^stellt7 ^Fall^^r *

Beschleunigungsmesser verwenden, oder solche, wel ufgesSSeJ Li? ?^OiP?ti
ehe mit Hilfe einer externen Beobachtung der externen 55 TufS^^^^lVi^SSS Verlagerungen des Flugkörpers in seitlicher Richtung AOF erfordert? , ? T- u °u ^fS oder um seinen Schwerpunkt arbeiten, beispielsweise die KonS™ ? ? ^Un£5^ugle'^ch «sreicheiid ist daß mit Hilfe von Infrarot-Goniometern, welche Abwe? v,^! _er LeSen 2 hl% Th" ^- ΐί" ·'? nt chungen in der Richtung des Flugkörpers messen, und Sale Snrirht ^ ^T? ^A^^weichUf·!,⁵;

welche ebenfalls Verbindungsschaltungen aufweisen 60 füf Γ inTem ^Vo 7." gemäß der Konvention können, so daß die Anzeige, welche xnit'einem Bezugs- SiL^ !l^Si ^
wert verghchen wird, beispielsweise in einer elektronisehen Vergleichseinrichtung, dazu geeignet ist, um in der

vor. welches am die Rollbewegungen des Flugkörners ek ^mär— * w~ », · , . .
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r — O und im Falle der F i g. 20 bis 23 auf ein binäres Abweichungssignal in der Rollbewegung r = 1 anspricht.

Weiterhin ist ersichtlich, daß in der Konfiguration der F i g. 17 bis 21 die Kraft /12 die Maschine aufrichte f und nach links führt, was folgenden Signalen entspricht: Der Flugkörper richtet sich auf und kommt nach rechts, welche beispielsweise durch gyroskopische oder durch Beschleunigungs-Aufnehmer geliefert werden:

in der Nickbewegung t = 1,

in der Gierbewegung / = 0.

In derselben Weise entspricht die Kippkraft /13 der F i g. 18 und 22 den Signalen:

in der Nickbewegung t = 1,
in der Gierbewegung / = 1.

Schließlich entspricht die Kippkraft /14 der F i g. 19 und 23 den Signalen:

in der Nickbewegung / = 0,
in der Gierbewegung / = 1.

Folglich läßt sich die Lage des Flugkörpers in permanenter Weise mit Hilfe von vier Düsenleitwerken 2 bis 5 automatisch korrigieren, indem diese permanent gespeist werden, und zwar entweder in einem Sinne, wie er für die vier Leitwerke in der F i g. 16 in durchgezogener Linie dargestellt ist oder in einem gestrichelt dargestellten entgegengesetzten Sinne.

Beim Rollen muß nämlich die Drehbewegung um die Achse xx' des Flugkörpers im Bereich von XX' der Ordinatenrichtung beendet werden können, indem mit einem (nicht dargestellten) Kreisel oder einem Beschleunigungsmesser ein Korrektursignal ausgelöst wird, welches die Bezugsachse ZZ' des Flugkörpers auf die Bezugsachse ZZ' des Raumes zurückführt.

In derselben Weise muß in der Längsrichtung jegliche unbeabsichtigte Kippbewegung um die Achse v.v' des Flugkörpers früher oder später durch ein Ansprechen des Nickgebers und in der Querrichtung jegliche unbeabsichtigte Bewegung des Flugkörpers um seine vertikale Achse zz' durch ein Ansprechen des entsprechenden Gebers korrigierbar sein.

Folglich wird durch die Anordnung von Leitwerken, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, der Flugkörper in jedem Augenblick einer Korrekturkraft /11, /12, /13 oder /14 unterworfen, welche zugleich seine nicht korrekte Lage in der Längsrichtung und in der Querrichtung korrigiert.

Um eine ordnungsgemäße Flugbahn des Flugkörpers zu erreichen, und zwar mit Hilfe von Impulsen, welche den Flugkörper auf einer fein gewickelten Schraubenlinie um die vorgegebene Flugbahn herum führen, ist es ausreichend, die Elemente der Tabelle IV anzuwenden, beispielsweise, indem in jedem Falle die Kräfte /11 bis /14 mit der Korrekturwirkung der geeigneten Fluglage in Reaktion auf die Signale »r«, »r«, »/« in Übereinstimmung gebracht werden, welche nachfolgend als α, β und γ bezeichnet werden, um in Übereinstimmung mit der obigen Bezeichnungsweise zu sein.

Eine entsprechende Zusammenstellung ist in der Tabelle IX wiedergegeben.

Mit der Booleschen Bezeichnungsweise läßt sich

""Lueses SteuefsTotCS?*'^"'.. "ftT »an vier SfgUSlS**·¹·*' * drucken, und zwar mit den Signalen a, b, c, d, die jeweils auf die Leitwerke 2, 3, 4, 5 gegeben werden, und zwar durch die Formel:

«(ß + υ) + (ßyl

wobei «" = 0, wenn α -- 1
und λ + β = 1, da
cc = 1 und/oder /3 = 1.

Die F i g. 24 liefert ein Ausführungsbeispiel des einfachsten elektrischen Schaltschemas, welches dem Zustand der Leitwerke entspricht, wie er in der F i g. 18 dargestellt ist.

Eine Stromquelle 24 zwischen den Leitungen 6 und 7 speist die Flip-Flops der Leitwerke 2, 3, 4 und 5, welche entweder vom durchlässigen oder vom nichtdurchlässigen Typ sein können, und zwar über zwölf Schaltungen 108 und 119, welche in vier Gruppen 120 bis 123 aufgeteilt sind.

Es sind drei paarweise Unterbrecherleitungen 25, 26 und 27 zu sehen, welche auf den Schaltungen 108 bis 119 in der Weise angeordnet sind, wie es nachfolgend im einzelnen beschrieben wird.

Gemäß der Position der Bezugszeichen 29, 30 und 31 vor dem Bezugszeichen Ja oder dem Bezugszeichen Nein erfolgt in den vier Gruppen 120 bis 123 der elektrischen Schaltungen der F i g. 24 ein Sienal der Form ί^β.γΐ

In der Position der drei Bezugszeichen vor den Bezeichnungen Nein der F i g. 24 erhält man die Anordnung gemäß der Tabelle X, und zwar entsprechend den Erregungen λ,' β' und γ', auf jeder Gruppe 120 bis 123, was dem Fall der Konfiguration der Düsen in der F i c. 18 entspricht.

Hingegen erhält man in der Position der Bezugszeichen 29 bis 31, welche gestrichelt vor der Bezeichnung Ja in der Zeichnung angegeben sind, wobei die Schalter in der umgekehrten Stellung sind, die entgegengesetzte Anordnung gemäß Tabelle XI, was der Konfiguration der Düsen in der F i g. 20 entspricht.

Weiterhin ist ersichtlich, daß die Tabelle IX dem Fall der anderen Anordnungen entspricht.

Es versteht sich, daß das gesuchte Resultat ebenso erreicht werden kann, indem ODER-Gatter und UND-Gatter oder NOR-Gatter eines elektronischen Analogrechners mit der Anordnung der F i g. 12 kombiniert werden können, während auch eine pneumatische oder hydraulische Schaltung gemäß F i g. 13 verwendet werden kann.

Tabelle I

Eingangsbefchlssignalc
« ß y

Ausgangssignale
übe

0
0
1
1
0
0

1
0
1
0

0
0
0

1
1
1

0
0

1
0
1
1

0
1
0
0
1
0

■- ■*■»w.

13

Tabelle!! Tabelle VII Gruppe Befehlssignale

Ausgangsleitung

Leit- Auswerk gangssignal

Befehlssignale

Ausgangssignale sP„ sP_b sP_e

20	0	0	0
21	0	1	0
22	0	0	1
23	O	1	1

a b c d

2 3

4 5

0 0 0

Tabellelll

s o

0 0 0

ίο 1 1 1

0
1
0
1
0
1
0
1

ι

Gruppe Befehlssignale

Aus- Leit- Ausgangs- werk gangs- „ Tabelle VIII leitung signal

20	1	1	1
21	1	0	1
22	1	1	0
23	1	0	0

a b c d

Tabelle IV

Befchlssignale *' β y

Ausgangssignale auf die

Leitwerke

3 4

Fig. 3 Fig. 4 Fig. 5 Fig. 6 Fig. 7 F ig. 8 F ig. 9 F i g. 10

Tabelle V

1
0
1
0
1
0
1
0

0
1
1
0
0
1
1
0

1
1
1
1
0
0
0
0

1 0 0 0 1 0

1 0 1 1 1 0 0 0

0 0 1 0 1 1 1 0

1 0 0 0 1 0 1 1

ßy

ßy

ßy

ßY

Fig. 3 Fig.5 Fig.7 Fig. 8

F ig. 4 Fig.6 Fig. 8 F i g. 10

b	a	d	C
a	b	C	d
d	C	b	a
C	d	a	b
a	b	C	d
b	a	d	C
C	d	a	b
d	C	b	a

Tabelle VI

Befehlssignale λ β γ

Ausgangssignale Fajk FbIk

Fc/k FdIk

0	0	0
0	0	1
0	1	0
0	1	1
1	0	0
1	0	1
1	1	0
1	1	1

-1,5

-0,5

-0,5

0,5

-0,5

0,5

0,5

1,5

-0,5 -1,5

0,5 -1,5

0,5 -0,5

1,5

0,5

-0,5 0,5

-1,5

-0,5 0,5 1,5

-0,5 0,5

0,5

-0,5

-0,5

-1,5

1,5

0,5

0,5

-0,5

Befehlssignale Ausgangssignale

so — 0 0 0 0

»5 1 1 1

0 0 1 1 0 0 1 1

0 0 0 1 0 1 1 1

0 0

1 0 1 O 1 1

0 1 0 0 1 1 0 1

1 0 0 0 1 1 1 0

Fig.lC Fig.8 Fig.6 Fig. Fig.7 Fig. F ig. Fig.5

Tabelle IX Befehlssignale

Ausgangssignale auf die Leitwerke

35

F i g. F i g. F i g. F i g. Fig. F i g. F i g. Fig.

Tabelle X

50 120 121 122 123

0
0
1

1
1
1
0
0

0
0
0
0

1
1
1
1

1 1 1 0 0 0 1 0

1 0 1 1 1 0 0 0

0 0 1 0 1 1 1 0

Gruppe	Befehlssignale	Aus	Leit	Aus
		gangs-	werk	gangs
		leitung		signal
	α' ß' /

0
1
1
0

0
0
1
1

α b c d

2 3 4 5

1 1 1

55

Tabelle XI

60

Gruppe	Befehlssignale	Aus	Leit	Aus
		gangs-	werk	gang:
		leitung		Signa
	«' ß' V'

120 121 122 123

1 0 0 1

1 1 0 0

a	2	1
b	3	0
C	4	0
d	5	0

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1, Vorrichtung zur Lageregelung eines Flugkörpers mit vier Steuertriebwerken, mit denen die Lage des Flugkörpers in bezug auf seine drei Hauptachsen beliebig veränderbar ist, sowie mit drei zur Erfassung der Lage des Flugkörpers dienenden Meßwertgebern, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertgeber den Roll-, Nick- und Gierabweichungen entsprechende Signale (r, t, I) liefern, daß diese Signale in Binärfonn einer logischen Schaltvorrichtung zuführbar sind, in der über eine Boolesche Verknüpfung der Form