Мельник В.Н., Карачун В.В.

Национальный технический университет Украины «КПИ»

ОСОБЕННОСТИ ЦИКЛИЧЕСКОГО НАГРУЖЕНИЯ ЖИДКОСТАТИЧЕСКОГО ПОДВЕСА ГИРОСКОПА

Примем звуковое давление в падающей волне равным:

(1)

где - давление в падающей волне; - волновой вектор; - скорость звука; - единичный вектор направления распространения волны; - радиус-вектор точки поверхности поплавкового подвеса. Тогда, звуковые давления в падающей, отраженной и прошедшей волнах будут описываться соотношениями –

(2)

(3)

(4)

Внешнее динамическое воздействие на поплавок в осевом, окружном и поперечном направлениях будет определяться выражениями:

(5)

(6)

(7)

а координатные функции подвеса будут строиться в виде:

(8)

(9)

(10)

здесь коэффициенты .

Изучая влияние дифракционных явлений на подвес гироскопа, ограничимся рассмотрением только смешанной краевой задачи, т.е. изучением дифракционных явлений на импедансной поверхности, как представляющей наибольший практический интерес. Результаты полунатурных стендовых испытаний на установке “Сирена” Института проблем прочности им. Г.С. Писаренко Национальной академии наук Украины подтвердили правильность этого выбора. Поплавковый подвес не является абсолютно мягким (задача Дирихле), но и не обладает абсолютно жесткой поверхностью (задача Неймана). При акустических давлениях в 150 дБ и выше, поверхность подвеса переходит из абсолютно твердой в разряд импедансной, т.е. такой, на поверхности которой под действием силового воздействия со стороны проникающего излучения возникают упругие перемещения поверхности в трех направлениях – вдоль протяженности поплавка (координата ), в окружном направлении (по параллели, координата ) и в поперечном направлении (в плоскости шпангоута, координата ).

До тех пор, пока поверхность подвеса может считаться абсолютно твердой, все свойства поплавка очерчены одним параметром – моментом инерции. Отсюда следует и механизм описания погрешности прибора.

Если же поверхность становится импедансной, и совершает вынужденные упругие перемещения, то в силу инерциальных свойств гироскопа, упруго-напряженное состояние подвеса будет восприниматься прибором как входная величина и порождать дополнительную погрешность измерений в виде реакции на “ложную” угловую скорость корпуса летательного аппарата. Так как поверхность поплавкового подвеса достаточно велика, то и интегральная погрешность будет достигать значительных величин. Причем опасны не столько периодические ее составляющие, сколько имеющие место систематические компоненты.

Глубокое изучение явления убедительно подтвердило тот тезис, что нежелательны не столько упругие перемещения поверхности подвеса, сколько совокупное одновременное действие на прибор кинематического возмущения со стороны корпуса летательного аппарата в виде его углового движения и упругих перемещений поверхности подвеса под влиянием прошедшего акустического излучения и вызванных им дифракционных эффектов. Должным образом должен настораживать и тот факт, что жидкостатический подвес является прекрасным проводником звуковых волн и ни коим образом не служит рассеянию энергии прошедшего поля. В итоге, сама идея поплавкового подвеса в этих условиях переходит на зыбкую почву ненадежности бортовой аппаратуры при эксплуатационном использовании летательных аппаратов различного класса.