Ковалець О.Я.

Національний технічний університет України «КПІ»

ДРОТЯНИЙ ПІДВІС ГІРОСКОПА В

РЕВЕРБЕРАЦІЙНОМУ ОБ’ЄМІ

Девіація головної осі гіроскопа від заданого положення може бути викликана моментом сил тертя, моментами, що виникають при переміщенні його центра мас та іншими збуреннями. Зміщення центра ваги гіроскопа відносно осей у радіальному та осьовому напрямку обумовлене багатьма причинами, зокрема, люфтами в головних опорах та опорах підвісу, деформацією карданових валів, неточністю виготовлення деталей гіроскопа і таке інше.

Збільшення моменту сил тертя в головних опорах компенсується обертаючим моментом гіромотора. Моменти сил тертя в опорах підвісу гіроскопа і переміщення центру мас вздовж осей повинні бути зведені до мінімуму, бо при роботі в умовах вібрації, ударів, трясіння виникають значні динамічні зусилля, які можуть призвести до суттєвих похибок приладів.

Переміщення центру мас гіроскопа усувається шляхом зведення до мінімуму зазору в опорах, реалізацією рівножорсткі опор, збільшенням жорсткості карданних кілець, підвищенням точності виготовлення деталей гіроскопу і тому подібне. Опорами підвісу слугують шарикові підшипники, гнучкі, торсіонні, рідинні, газові та магнітні підвіси.

Механічна модель взаємодії. Як відзначалось, для створення приладів з високою точністю вимірювань, необхідно, по можливості, знизити до мінімуму тертя в опорах. Це досягається, зокрема, відомою технічною реалізацією торсіонного підвісу внутрішньої рамки гіроскопа (рис. 1, б). Торсіон складається з кількох тонких дротів, які розташовані по колу радіуса r і закріплені в зовнішньому кільці 1 гірокамери 2 (рис. 1, б). Проаналізуємо ступінь впливу акустичного випромінювання на тристепеневий астатичний гіроскоп. Головну увагу зосередимо на розсіюванні енергії звукового поля в дротяному підвісі з наступною оцінкою впливу динаміки дроту на виникнення

дрейфів гіроскопа.

Рис. 1. Дротяний підвіс:

а) загальний вигляд вільного астатичного гіроскопу; б) підвіс з трьох дротів;

в), г) переміщення точок кріплення підвісу під дією акустичної хвилі

Механізм пружної взаємодії акустичної хвилі з підвісом пояснюється моделлю, що наведена на рис. 1, в, г.

Нехай, під дією плоскої монохроматичної хвилі тиску в кожній з трьох дротів генеруються коливання, поперечні переміщення нижніх кінців яких позначимо відповідно , , (рис. 1, в). За прийнятого синфазного переміщення точок 1, 2, 3 по дотичній до кола радіуса , шляхом розкладання цих векторів на складові , легко з’ясувати, що акустична вібрація, що виникає при цьому, буде причиною виникнення крутильних коливань з кутовою швидкістю відносно поздовжньої осі дротяного підвісу (рис. 1, а). Крім того коливання дротів в поперечному напрямку призведуть також до виникнення поступальної акустичної вібрації вздовж осі підвісу. Якщо ж переміщення нижніх точок будуть радіальними, як показано на рис. 1, г, то розклавши вектори переміщень на складові , можна переконатись, що в цьому випадку буде мати місце зворотно-поступальне переміщення осі в двох взаємно перпендикулярних напрямках.

Звичайно, в дійсності картина проходження акустичної хвилі через дротяний підвіс буде включати в себе елементи обох цих випадків і збуджений рух підвісу гіроскопу буде являти собою суперпозицію поступальної вібрації вздовж осей та (рис. 1, г) та крутильних коливань відносно осі внутрішньої рамки з кутовою швидкістю та відносно зовнішньої - з кутовою швидкістю . Останні, як відомо, не викликають систематичного дрейфу гіроскопа, а коливання відносно внутрішньої осі (з кутовою швидкістю ) призведуть до дрейфу осі фігури. Таким чином, обчисливши величини прискорень нижніх кінців струн (рис. 1, в), можна визначити збурюючий момент:

який буде обумовлювати, згідно з теоремою Резаля, швидкість прецесії кінця вектора кінетичного моменту у напрямку вектора . Тут – момент інерції.

Отже, створені всі передумови для аналізу ступеня впливу акустичного випромінювання на бортову апаратуру рухомих об’єктів, зокрема на гіроскопічні прилади орієнтирних напрямків з дротяним підвісом.