8/22/2019 High Speed Aerial Tow Target (1957)

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2 , 9 3 0 , 6 1 9arch 2 9 , 1960 M . H . GREENWOODHIGH SPEED AERIAL TOW TARGETFiled March 2 5 , 1957

INVENTOR

M a r v i n H r e e n w a o dATTORNEYS

WM

8/22/2019 High Speed Aerial Tow Target (1957)

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United S t a t e s P a t e n t 02,930,619-

HIGH SPEED AERIAL TOW TARGETM a r v i n H . G r e e n w o o d , H o u s t o n , T e x . , a s s i g n o r t o A n d e rs o n , Greenwood & Company, H o u s t o n , T e x . , a c o r p or a t i o n o f Texas

A p p l i c a t i o n M a r c h 2 5 , 1 9 5 7 , S e r i a l N o . 6 4 8 , 2 6 91 C l a i m . ( C l . 273-1053)

T h i s i n v e n t i o n r e l a t e s t o t o w t a r g e t s , a n d p a r t i c u l a r l yt o t a r g e t s a d a p t e d t o b e t o w e d b e h i n d modern h i g h - s p e e daircraft. .

The t a r g e t c o m p r i s e s a n o n - r i g i d s t r e a m l i n e d body e nv e l o p e i n t h e form o f a s u r f a c e o f r e v o l u t i o n an d co ns t r u c t e d o f a i r - i m p e r v i ou s , f a b r i c - l i k e m a t e r i a l w i t h v e r yl i t t l e s t r e t c h s o con?gured a s t o o f f e r a m i n i m u m o f d r a g .The f o r w a r d e n d o f t h e body i s d e ? n e d by a r i g i d a e r od y n a m i c a l l y r e ? n e d e n t r a n c e o p e n i n g w h e r e b y m o v e m e n tt h r o u g h t h e a i r c a u s e s a i r t o e n t e r t h e body e n v e l o p e ,a n d h i g h v e l o c i t y b u i l d s s u ? i c i e n t a i r p r e s s u r e i n t h et a r g e t body t o m a i n t a i n t h e same i n f u l l y d i s t e n d e d c o nd i t i o n , w h e r e b y i t a c t s e s s e n t i a l l y a s a r i g i d b o d y . Thet a r g e t f u r t h e r i n c l u d e s a p l u r a l i t y o f l i g h t w e i g h t g u i d i n g? n s n e a r t h e t a i l o f t h e t a r g e t , which i s c l o s e d , t o r e n d e rt h e t a r g e t h i g h l y s t a b l e d u r i n g i t s h i g h - s p e e d m o v e m e n t s .To s t a b i l i z e t h e t a r g e t e f f e c t i v e l y , i t i s n e c e s s a r y t h a t t h ec e n t e r o f p r e s s u r e o f t h e a i r on t h e o u t e r s u r f a c e o f t h et a r g e t , i n c l u d i n g t h e ? n s , b e l o c a t e d a s f a r t o t h e r e a r o ft h e c e n t e r o f g r a v i t y a s p o s s i b l e , an d t h e i n v e n t i o n comp r i s e s r e c o g n i t i o n o f t h e i m p o r t a n c e o f t h e r e l a t i v e l o c at i o n o f c e n t e r o f g r a v i t y , c e n t e r o f p r e s s u r e , and towp o i n t , a n d n o v e l f e a t u r e s f o r p r o d u c i n g t h e d e s i r e d r e l a t i o n s h i p s . The i n v e n t i o n a l s o c o m p r i s e s t h e means o fo b t a i n i n g p r o p e r i n ? a t i o n a n d m a i n t a i n i n g t h i s i n ? a t i o n .I t i s , t h e r e f o r e , a n o b j e c t o f t h i s i n v e n t i o n t o p r o v i d ea h i g h - s p e e d a e r i a l tow t a r g e t o f e c o n o m i c a l c o n s t r u c t i o n ,r e l i a b l e i n o p e r a t i o n , a n d s t a b l e i n v e r y h i g h s p e e d ? i g h t .I t i s a n o t h e r o b j e c t o f t h i s i n v e n t i o n t o p r o v i d e a h i g hs p e e d a e r i a l tow t a r g e t h a v i n g a m inimum o f i n t e r n a ls t r u c t u r e a n d a ? e x i b l e e n v e l o p e whereby t c a n b e f o l d e do r r o l l e d i n t o a r e l a t i v e l y c o m p a c t p a c k a g e f o r s t o r a g ean d h a n d l i n g , and which a c t s a s an e l o n g a t e d , s u b s t a nt i a l l y r i g i d b o d y w h e n i n o p e r a t i o n .

I t i s s t i l l a n o t h e r o b j e c t o f t h i s i n v e n t i o n t o p r o v i d e atow t a r g e t s o d e s i g n e d an d proportioned a s t o be u nu s u a l l y s t a b l e i n o p e r a t i o n , w h e r e b y i t w i l l a t a l l t i m e sp r o p e r l y t r a i l i n t h e d i r e c t i o n o f ? i g h t .A u r t h e r o b j e c t o f t h i s i n v e n t i o n i s t o p r o v i d e a towt a r g e t h a v i n g t h e a b o v e - n o t e d c h a r a c t e r i s t i c s , a n d w h i c hi s y e t i n e x p e n s i v e t o p r o d u c e , a n d t h e r e b y e x p e n d a b l e .A t i l l f u r t h e r o b j e c t o f t h e i n v e n t i o n i s t o p r o v i d e a

n o n - r i g i d a n d c o l l a p s i b l e t o w t a r g e t f o r h i g h - s p e e d o pe r a t i o n , and which u t i l i z e s ram a i r f o r i n ? a t i o n an dr i g i d i t y .

S t i l l f u r t h e r o b j e c t s a n d a d v a n t a g e s w i l l b e c o m e a pp a r e n t t o t h o s e s k i l l e d i n t h e a r t a s t h e d e s c r i p t i o n p r oc e e d s i n c o n n e c t i o n w i t h t h e a c c o m p a n y i n g d r a w i n g s ,w h e r e i n :

F i g . 1 i s a p e r s p e c t i v e v i e w i l l u s t r a t i n g a tow t a r g e t o ft h e p r e s e n t i n v e n t i o n i n ? i g h t ;F i g . 2 i s a l o n g i t u d i n a l , v e r t i c a l , s e c t i o n a l v i e w o f t h et a r g e t o f F i g . 1 ; a n dF i g . 3 i s a t r a n s v e r s e , s e c t i o n a l v i e w t a k e n s u b s t a n t i a l l ya l o n g t h e l i n e 3 - 3 f F i g . 2 .R e f e r r i n g n ow t o t h e d r a w i n g s , t h e t a r g e t o f t h e p r e s

e n t i n v e n t i o n c o m p r i s e s a n e l o n g a t e d t e a r d r o p b o d y 2 o f? e x i b l e m i n i m u m - s t r e t c h m a t e r i a l w h i c h may b e a n y s u i t

1 0

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3 5

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5 0

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2 , 9 3 0 , 6 1 9P a t e n t e d M a r . 2 9 , 1 9 6 02

a b l e f a b r i c . H o w e v e r , t h e m a t e r i a l f r o m w h i c h t h e b o d ye n v e l o p e 2 i s made s s u b s t a n t i a l l y i m p e r v i o u s t o a i r , a lthough r e a d i l y ? e x i b l e . I t m ay b e a co n v e n t i o n a l wovenf a b r i c r e n d e r e d i m p e r v i o u s t o a i r by a n y c o n v e n t i o n a l o rw e l l - k n o w n m e t h o d , s u c h a s f o r i n s t a n c e b y i m p r e g n a t i n gt h e same w i t h r e s i n o u s m a t e r i a l o r w i t h r u b b e r , o r i t m ayb e t h e w e l l - k n o w n , o i l c l o t h o f c o m m e r c e . P r e f e r a b l y ,t h e a i r - i m p e r v i o u s f a b r i c i s a r r a n g e d t o h a v e a smoothe x t e r i o r s u r f a c e whereby t o o f f e r a m i n i m u m d r a g o rr e s i s t a n c e t o movement t h r o u g h t h e a i r . Some l e a k a g eo f a i r , c o r r e s p o n d i n g t o a r e a s o n a b l e number o f b u l l e th o l e s , c a n b e t o l e r a t e d . H o w e v e r , i t i s r e c o g n i z e d t h a tu n l e s s t h e f a b r i c i s n e a r l y c o m p l e t e l y i m p e r v i o u s i t w i l l n o t r e t a i n s u ? i c i e n t p r e s s u r e t o a c t a s a r i g i d b o d y . Thisi s true b e ca u s e of the low -drag d e s i g n . g ,

The t a r g e t ' b o d y 2 i s shown a s b e i n g p r o v i d e d w i t h ar e a r w a r d l y - t a p e r e d , g e n e r a l l y c o n i c a l , c l o s e d r e a r p o r t i o n "3 w h i c h m ay b e a n i n t e g r a l c o n t i n u a t i o n o f t h e body 2 ,o r i t m ay be a s e p a r a t e c o n i c a l p o r t i o n i f d e s i r e d .As t s f o r w a r d e n d , t h e o p e n e n d o f t h e f a b r i c e n v e l o p e2 i s r e c e s s e d i n t o an d permanently ?xed t o an a n n u l a r .n o s e r i n g 4 . The n o s e r i n g 4 i s p r e f e r a b l y o f f a i r l y h e a v y vm a t e r i a l , such a s m e t a l o r a d e n s e w o o d o r t h e l i k e , forap u r p o s e t o b e d e s c r i b e d l a t e r . The n o s e p i e c e 4 , h o w e v e r , vi s f a i r e d o r s t r e a m l i n e d a s a t 6 an d S , an d i s p r o v i d e dw i t h a c e n t r a l ' a x i a l o p e n i n g 1 0 t h e r e t h r o u g h . A u i t a b l etow l i n e 1 2 i s a t t a c h e d t o a b r i d l e 14 c o m p r i s i n g a gene r a l l y V - s h a p e d l o o p o f w i r e , c a b l e , o r t h e l i k e , ? x e d va t 1 6 t o d i a m e t r i c a l l y o p p o s e d p o r t i o n s o f t h e n o s e p i e c e ,4 . The tow i n e 1 2 , w h i c h m ay b e o f a n y d e s i r e d l e n g t h , , 'i s s u i t a b l y a t t a c h e d t o a t o w i n g a i r c r a f t ( n o t s h o w n ) . " I t "w i l l b e o b v i o u s t h a t t h e movement o f t h e t o w i n g a i r c r a f tw i l l c a u s e t h e a i r t o e n t e r an d p a s s t h r o u g h t h e c e n t r a lo p e n i n g 1 0 o f ' t h e n o s e p i e c e 4 i n t o t h e a i r t i g h t i n t e r i o r o ft h e b o d y e n v e l o p e 2 . At t h e h i g h s p e e d s c o n t e m p l a t e d ,t h e ram e f f e c t o f t h e a i r e n t e r i n g opening 10 c a u s e s as u b s t a n t i a l a i r p r e s s u r e t o b e b u i l t up an d r e t a i n e d i ns i d e t h e b o d y 2 , an d t h u s i n ? a t e s t h e b o d y e n v e l o p e a n dm a i n t a i n s t h e same i n a s u b s t a n t i a l l y r i g i d c o n d i t i o n ,w h e r e b y , d u r i n g u s e , t h e t a r g e t r e s p o n d s t o p r e s s u r e ont h e g u i d e ? n s an d a c t s a s though i t were a r i g i d bodyh a v i n g a r i g i d f r a m e w o r k e x t e n d i n g t h e r e t h r o u g h f r o mend t o e n d .

Near i t s c l o s e d r e a r e n d , t h e t a r g e t i s p r o v i d e d w i t ha number o f g u i d i n g ? n s 2 0 , 2 2 , 2 4 , a n d 2 6 , a n d e a c hm ay c o m p r i s e a s i n g l e b o a r d o r o t h e r ? a t s h e e t o f l i g h tw e i g h t m a t e r i a l , w h i c h may b e b a l s a w o o d , h o n e y c o m bc o r e s t r u c t u r e o r t h e l i k e . The g u i d i n g ? n s 2 0 , 2 2 , 2 4 ,a n d 2 6 a r e a r r a n g e d i n r a d i a l p l a n e s , w h e r e b y t h e y e n g a g et h e a i r t h r o u g h w h i c h t h e t a r g e t moves t o e x e r t t h e i rs t a b i l i z i n g o r g u i d i n g i n ? u e n c e . T h e g u i d i n g ? n s 2 0 , 2 2 ,2 4 , and 26 a r e s e c u r e d t o t h e f a b r i c 2 , i n any s u i t a b l e o rd e s i r a b l e m a n n e r , s u c h a s b y b e i n g p r o v i d e d w i t h b a s e s28 cemented o r g l u e d t o t h e f a b r i c 2 .

As p r e v i o u s l y s t a t e d , t h e t o w t a r g e t o f t h e p r e s e n t i nv e n t i o n i s r e l a t i v e l y l o n g a n d n a r r o w , a n d i s p r o v i d e dw i t h a smooth e x t e r i o r t o m i n i m i z e d r a g a n d t h u s p e r m i th i g h o p e r a t i o n a l s p e e d s w i t h o u t u n d u e t e n s i o n i n t h e t o wl i n e 1 2 . S u c h a d e v i c e t e n d s t o become u n s t a b l e , i . e . ,t e n d s t o o s c i l l a t e i n ? i g h t , u n l e s s d e s i g n e d i n s u c h a m ann e r t h a t s t a b i l i t y d o e s n o t depend on s k i n f r i c t i o n o rd r a g . The t o w t a r g e t o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n i s d e s i g n e df o r s t a b i l i t y b y b e i n g s o a r r a n g e d t h a t t h e c e n t e r o fg r a v i t y t h e r e o f i s m a r k e d l y f o r w a r d l y o f t h e c e n t e r o fp r e s s u r e . By c e n t e r o f p r e s s u r e i s m e a n t . t h a t p o i n tw i t h i n t h e t r a n s v e r s e o u t l i n e o f t h e a s s e m b l y a t w h i c ha l l f o r c e s due t o a i r p r e s s u r e on t h e s i d e s o f t h e t a r g e tcan be c o n s i d e r e d t o be c o n c e n t r a t e d a s a s i n g l e f o r c e .T h u s , i f t h e t a r g e t were t o assume a t r a n s v e r s e o r p a r t l yt r a n s v e r s e a t t i t u d e w i t h r e l a t i o n t o i t s d i r e c t i o n o f m ov ement d u r i n g ? i g h t , t h e a i r p r e s s u r e on i t s f o r e m o s t s i d es u r f a c e s would a c t t h e r e o n a s l t h o u g h t h e f o r c e s on a l l

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2 , 9 3 0 , 6 1 9, 3i n c r e m e n t a l p o r t i o n s o f t h e S u r f a c e a r e a were a s i n g l ef b f c c o n c e n t r a t e d a t t h e C e n t e r O f p r e s s u r e . The p r ov i s i o n o f t h e g u i d i n g t a i l ? n s 2 t ) , 2 2 , 2 4 , a n d 2 6 h a s t h ee ? E e c t o f moving t h e c e n t e r o f p r e s s u r e r e a r w a r d l y o f t h ep o s i t i o n i t w o u l d h a v e w i t h o u t ' t h o s e ' ? n s .

I t i s w e l l known t h a t a n y f o r c e a p p l i e d t o a f r e e bodyt e n d s t o c a u s e t h a t body t o r o t a t e a b o u t i t s c e n t e r o fg r a v i t y . T h e r e f o r e , i t i s n e c e s s a r y t h a t t h e c e n t e r o fp r e s s u r e o f t h e t a r g e t b e l o c a t e d r e a r w a r d l y o f t h e c e n t e rof g r a v i t y t o i n s u r e t h a t p r e s s u r e f o r c e s due t o a misa l i g n m e n t o f t h e t a r g e t w i t h t h e d i r e c t i o n o f ? i g h t t e n dt o r e t u r n t h e t a r g e t t o t h e p r o p e r o r i e n t a t i o n r e l a t i v e t ot h e d i r e c t i o n o f ? i g h t . T o i n s u r e t h a t t h e c e n t e r o f g r a v i t yo f t h e t a r g e t b e f o r w a r d o f t h e c e n t e r o f p r e s s u r e , t h eg u i d i n g ? n s 2 0 , 2 2 , 2 4 , a n d 2 6 a r e made a s l i g h t W e i g h ta s p o s s i b l e . For t h e same r e a s o n t h e n o s e p i e c e 4 i smade o f r a t h e r s u b s t a n t i a l volume a n d o f r e l a t i v e l y h e a v ymaterial. . a sI t i s a l s o r e c o g n i z e d a s i m p o r ' t ' a ' n t t h a t t h e t a r g e t b etowed from a p o i n t a s n e a r ' t o t h e c e n t e r o f g r a v i t y asp h y s i c a l l y p o s s i b l e s o t h a t v a r i a t i o n i n t h e - m a g n i t u d e o rd i r e c t i o n o f t h e t o w i n g f o r c e d o e s n o t c a u s e a t u r n i n g o ry a w i n g o f t h e t a r g e t a b o u t i t s c e n t e r o f g r a v i t y . T h i s i sa f u r t h e r r e a s o n f o r a forward c e n t e r o f g r a v i t y whichh a s b e e n a c h i e v e d b y s p e n d i n g w e i g h t g e n e r o u s l y i n t h ec o n s t r u c t i o n o f t h e n o s e a i r e n t r y o r w e i g h t i n g t h e n o s e a i r e n t r y and by b e i n g a s e c o n o m i c a l o f w e i g h t a s p o ss i b l e i n t h e r e s t of t h e s t r u c t u r e .When t h e t a r g e t i s b e i n g t o w e d a t h i g h s p e e d s , i t i sm a i n t a i n e d i n a n i n ? a t e d an d s u b s t a n t i a l l y r i g i d c o n d it i o n a s h e r e t o f o r e d e s c r i b e d , a n d t h e e n t i r e t a r g e t t h e r e b yh a s a ?xed and d e t e r m i n a t e c e n t e r o f g r a v i t y a s i n d i c a t e di n - F i g . 2 . By e m p l o y i n g s u b s t a n t i a l l y n o n - s t r e t c h a b l em a t e r i a l f o r t h e e n v e l o p e 2 , t h e t a r g e t i s a s s u r e d t h e c h a r

10

i . 14' .a c t e r i s t i c o f r i g i d i t y when i n ? a t e d i n t h e manner d e s c r i b e d .' W h i l e ' a s i n g l e s p e c i ? c embodiment o f t h e i n v e n t i o n h a sb e e n shown a n d d e s c r i b e d h e r e i n , t h e same s m e r e l y i l l u st r a t i v e an d n o t l i m i t i n g . I t i s i n t e n d e d t h a t t h e i n v e n t i o ne m b r a c e a l l m o d i ? c a t i o n s f a l l i n g f a i r l y w i t h i n t h e s c o p eo f t h e a p p e n d e d c l a i m .I c l a i m :An e r i a l tow t a r g e t f o r u s e a t h i g h s p e e d c o m p r i s i n g ;a n e l o n g a t e d , n o n - r i g i d , s t r e a m l i n e d b o d y o f ? e x i b l e , m i ni m u r n - s ' t r e t c h , s u b s t a n t i a l l y a i r - i m p e r v i o u s m a t e r i a l ; s a i dbody c o n s i s t i n g o f an e n v e l o p e h a v i n g an open f o r w a r dend and a c l o s e d r e a r e n d , a r e l a t i v e l y heavy a n n u l a r n o s er i n g s e c u r e d i n t h e open e n d an d a r r a n g e d t o a d m i t a i rt o i n ? a t e an d m a i n t a i n t h e i n ? a t i o n o f t h e body e n v e l o p e ,a n d i n d i v i d u a l r i g i d g u i d i n g ? n s o f l i g h t w e i g h t m a t e r i a li n d i v i d u a l l y a n d s e p a r a t e l y s e c u r e d t o a n d e x t e n d i n g o u tw a r d l y f r o m s p a c e d p o r t i o n s o f s a i d b o d y a d j a c e n t t h er e a r e n d t h e r e o f , s a i d n o s e r i n g , b o d y , a n d g u i d i n g ? n s

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b e i n g s o r p r o p o r t i o n e d a n d p o s i t i o n e d t h a t t h e c e n t e r j o fg r a v i t y o f s a i d t a r g e t i s s u b s t a n t i a l l y f o r w a r d o f t h e c e nt e r o f p r e s s u r e t h e r e o f , t h e m a t e r i a l o f t h e n o s e r i n gb e i n g r e l a t i v e l y h e a v y a n d t h e m a t e r i a l s o f t h e b o d y a n d? n s b e i n g r e l a t i v e l y l i g h t s o a s t o p o s i t i o n t h e c e n t e r o fg r a v i t y o f t h e t a r g e t a s f a r forward a s p o s s i b l e , an d meansa d j a c e n t t h e f o r w a r d e n d o f s a i d t a r g e t , c l o s e l y a d j a c e n ts a i d c e n t e r o f g r a v i t y , f o r t h e a t t a c h m e n t o f a tow l i n et h e r e t o .

R e f e r e n c e s C i t e d i n t h e ? l e o f t h i s p a t e n tUNITED STATES PATENTS

1,860,982 Binnie _______________ _ May 1 , 19322,667,351 McKinney ____________ _ J a n . 2 6 , 19542,821,396 Seeley ________________ __ Jan. 2 8 , 1958