[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verminderung des aerodynamischen Widerstandes
eines Schleppkörpers.
[0002] Aus EP 0 911 601 B1 ist ein Schleppkörper zur Luftzieldarstellung bekannt. In der
Nase dieses Schleppkörpers ist ein Heizelement angeordnet mittels welchem die thermische
Signatur eines Zielflugkörpers simuliert werden kann. Durch die Verwendung von Heizplatten
ist der Schleppkörper im Bereich der Nase üblicherweise eben ausgeführt. Ein Nachteil
dieser stumpfen Nase ist ihre aerodynamisch ungünstige Formgebung, wodurch der aerodynamische
Widerstand des Schleppkörpers stark ansteigt. Dieser hohe aerodynamische Widerstand
des Schleppkörpers bedingt ein belastbareres Schleppseil, das üblicherweise einen
größeren Durchmesser und damit selbst einen höheren aerodynamischen Widerstand aufweist,
so dass der Gesamtwiderstand zusätzlich ansteigt.
[0003] Zur Verminderung des aerodynamischen Widerstandes des Schleppkörpers ist es z.B.
möglich, bei gegebenem Rumpfdurchmesser den Durchmesser des ebenen Teils der stumpfen
Nase zu verringern und den Bereich des Schleppkörpers zwischen Nase und Rumpf mit
einem Übergangsradius zu versehen. Ein Nachteil hierbei ist allerdings, dass sich
dadurch auch die thermische Abstrahlfläche verringert, was nachteilige Auswirkung
auf die Simulation der thermischen Signatur von Zielflugkörpern hat.
[0004] Es ist somit Aufgabe der Erfindung den aerodynamische Widerstand eines Schleppkörpers
zu verringern.
[0005] Diese Aufgabe wird mit der Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
[0006] Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung zur Verringerung des aerodynamischen Widerstandes
eines Schleppkörpers eine auf den Schleppkörper aufbringbare Hülse mit einer vorgebbaren
Wanddicke, welche stromaufwärts einen Kantenradius aufweist. Dadurch wird zwar der
Durchmesser des Schleppkörpers und damit die projizierte Fläche im vorderen Bugsegment
vergrößert, durch den Kantenradius allerdings wird der Beiwert des aerodynamischen
Widerstandes und damit der aerodynamische Widerstand selbst wesentlich verringert.
[0007] Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden im
folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- einen Teilausschnitt einer erfindungsgemäßen Hülse im Querschnitt entlang der Längsachse
eines Schleppkörpers,
- Fig. 2
- den Verlauf des cw-Wertes eines Schleppkörpers mit einer erfindungsgemäßen Hülse bezogen
auf den cw-Wert eines Schleppkörper ohne Hülse in Abhängigkeit vom Anstellwinkel des
Schleppkörpers.
[0008] Fig. 1 zeigt einen Teilausschnitt einer erfindungsgemäßen Hülse im Querschnitt entlang
der Längsachse eines Schleppkörpers.
Der Schleppkörper 1 weist im vorderen Bereich eine stumpfe Nase 2 auf. Nicht dargestellt
sind die in der stumpfen Nase 2 des Schleppkörpers 1 angeordneten Heizelemente zur
Simulation der thermischen Signatur von Zielflugkörpern, z.B. Flugzeugen.
Die erfindungsgemäße Hülse 4 liegt vorteilhaft am Außenumfang 3 des Schleppkörpers
1 an. Der Schleppkörper 1 ist typischerweise zylindrisch ausgeführt. Selbstverständlich
ist es aber auch möglich, dass der Schleppkörper 1 andere sich in Längsrichtung erstreckende
Profile, z.B. Rechteckprofil aufweist. Die erfindungsgemäße Hülse 4 ist dabei vorteilhaft
im vorderen Rumpfsegment des Schleppkörpers 1 angeordnet.
[0009] Im vorderen Bereich (stromaufwärts) der Hülse 4 weist die Hülse 4 einen Kantenradius
5 auf. Dieser Kantenradius 5 beträgt vorteilhaft 10% des Durchmessers des Schleppkörpers.
Durch den Kantenradius 5 wird die Hülse 4 vom Innendurchmesser der Hülse 4 bis zum
maximalen Außendurchmesser der Hülse 4 aufgebaut. Am maximalen Außendurchmesser weist
die Hülse 4 eine Wanddicke W von 10% des Durchmessers des Schleppkörpers 1 auf, also
dem Kantenradius 5.
Durch die Hülse 4 wird zwar die projizierte Fläche der stumpfen Nase 2 des Schleppkörpers
1 in Anströmrichtung vergrößert, durch den Kantenradius 5 wird allerdings der Beiwert
(cw-Wert) des aerodynamischen Widerstandes verringert, was resultierend zu einer Reduktion
des aerodynamischen Widerstandes führt. Durch die Verringerung des Ablösegebietes
am Übergang von der Nasen- zur Rumpfsektion des Schleppkörpers, das durch Wirbelstrukturen
und damit durch Druckfluktuationen charakterisiert ist, werden Induktionen auf stromabwärts
angebrachte akustische Sensoren verringert bzw. vermieden.
[0010] Im weiteren Strömungsverlauf weist die Hülse 4 vorteilhaft einen Bereich 8 mit konstanter
Wanddicke W auf. Dieser Bereich 8 befindet sich bevorzugt stromabwärts direkt nach
dem Kantenradius 5.
[0011] Im weiteren Strömungsverlauf weist die Hülse 4 vorteilhaft einen Bereich 9 auf, in
welchem die Kontur der Hülse 4 mit einem Gefälle G von weniger als 10%, insbesondere
mit 7%, stromabwärts ausläuft. Dabei wird die Wanddicke W der Hülse 4 vom Außendurchmesser
bis zum Innendurchmesser der Hülse abgebaut. Durch diesen Verlauf der Hülsenkontur
wird verhindert, dass in diesem Bereich 9 und in stromabwärts befindlichen Bereichen
die den Schleppkörper 1 umgebende Strömung ablöst und zusätzlicher Druckwiderstand
entsteht.
Die Gesamtlänge L der Hülse 4 ergibt sich somit konsequenterweise aus dem Kantenradius
5, dem Bereich 8 konstanter Wanddicke W und dem konischen Bereich 9.
[0012] Fig. 2 zeigt den Verlauf des cw-Wertes eines Schleppkörpers mit einer erfindungsgemäßen
Hülse bezogen auf den cw-Wert eines Schleppkörper ohne Hülse in Abhängigkeit vom Anstellwinkel
des Schleppkörpers.
Auf der Abszisse ist der Anstellwinkel des Schleppkörpers aufgetragen. Ein Anstellwinkel
von 0° bedeutet hierbei, dass die Strömung unter einem Winkel von 90° auf die ebene
Nase des Schleppkörpers auftrifft.
Auf der Ordinate ist der cw-Wertes eines Schleppkörpers mit einer erfindungsgemäßen
Hülse bezogen auf den cw-Wert eines Schleppkörpers ohne Hülse aufgetragen. Das Diagramm
zeigt für den Schleppkörper mit einer erfindungsgemäßen Hülse bei einem Anstellwinkel
von 0° einen cw-Wertes von ca. 45% und bei einem Anstellwinkel von +/- 20° einen cw-Wertes
von ca. 90% bezogen auf den cw-Wert des Schleppkörpers ohne Hülse an.
1. Vorrichtung zur Verminderung des aerodynamischen Widerstandes eines Schleppkörpers
zur Zieldarstellung,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorrichtung eine auf den Schleppkörper (1) aufbringbare Hülse (4) mit einer vorgebbaren
Wanddicke W ist, welche stromaufwärts einen Kantenradius (5) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die maximale Wanddicke W und der Kantenradius (5)
10% des Durchmessers des Schleppkörpers (1) betragen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kontur (9) der Hülse (4) stromabwärts
mit einem Gefälle G von weniger als 10% ausläuft.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Gefälle G 7% beträgt.
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hülse (4) stromabwärts
einen Bereich (8) konstanter Wandstärke W aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hülse (4) am Außenumfang
des Schleppkörpers (1) anliegt.
7. Schleppkörper zur Zieldarstellung mit einer Vorrichtung (4) gemäß einem der vorangehenden
Ansprüche, wobei der Schleppkörper (1) eine stumpfe Nasenkontur (2) aufweist.
8. Schleppkörper nach Anspruch 7, wobei die Vorrichtung (4) im vorderen Rumpfsegment
des Schleppkörpers (1) angeordnet ist.
9. Schleppkörper nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Schleppkörper zylindrisch ist.