Мельник В.М., Тривайло М.С., Карачун В.В.

Національний технічний університет України “КПІ”

ЗМЕНШЕННЯ ВПЛИВУ ДИФРАКЦІЙНИХ ЕФЕКТІВ НА ПОПЛАВКОВИЙ ГІРОСКОП

Корисна модель відноситься до інерціальної техніки, а саме, до поплавкових гіроскопів, і може бути використана в складі інерціальних навігаційних систем літаків, ракет та інших рухомих об’єктів, рушійні установки яких генерують в навколишнє середовище аеродинамічний шум високого рівня.

Відомий поплавковий гіроскоп (ПГ), який містить сферичний корпус з сферичної, частково заповненою робочою рідиною, порожниною і розміщений в корпусі гіровузол (поплавок) з опорами і датчиками кута і моментів (А.с. СССР № 1779/29, 1996).

Недолік відомого ПГ полягає в складності виготовлення та балансировки внаслідок наявності в його конструкції деталей з поверхнями сферичної форми.

Найбільш близьким до корисної моделі за технічною сутністю і досягаємим ефектом є прийнятий за найближчий аналог ПГ, який містить ціліндричний корпус з ціліндричною, частково заповненою робочою рідиною порожниною і розміщений в порожнині корпусу гіровузол (поплавок) з опорами і датчиками кута і моментів для визначення курсу (див., наприклад, В.В. Ягодкин, Г.А. Хлебников. Гироприборы баллистических ракет. М., Военное издательство, 1967, с. 126, рис. 53; 2) Данилин В.П. Гироскопические приборы. – М.: Высш. шк., 1965, с. 404, рис. 56.1).

Основний недолік відомого ПГ полягає в тому, що його корпус недостатньо захищає гіровузол від впливу зовнішнього аеродинамічного шуму високого рівня, що вносить зайву похибку у вимірювання і знижує їх надійність та достовірність навігаційної інформації в цілому. Зазначений недолік обумовлений сталою товщиною стінок корпусу в поздовжньому напрямку, що стимулює виникнення в ній коливальних процесів і не сприяє розсіюванню звукової енергії, а це підсилює збурення гіровузла проникаючим акустичним випромінюванням і знижує певність навігаційної інформації.

В основу корисної моделі поставлена задача поменшення похибок вимірювань шляхом зменшення рівня збурення гіровузла звуковими хвилями, що підвищує певність і надійність навігаційної інформації.

Поставлена задача вирішується тим, що в ПГ, який містить корпус з циліндричною, частково заповненою робочою рідиною порожниною і розташований в порожнині корпусу гіровузол (поплавок) з опорами і датчиками вимірювань відхилень від заданого курсу, згідно корисної моделі новим є те, що зовнішня поверхня корпусу в поздовжньому напрямку має бочкоподібну форму.

Зазначена відмітна ознака зменшує імовірність утворення звуковими хвилями пружних коливань в тілі корпусу, а, отже, знижує рівень збурення ними гіровузла, що підвищує певність і надійність навігаційної інформації.

На рис. 1 схематично зображений пропонуємий ПГ в поздовжньому перерізі.

Рис. 1

ПГ містить корпус 1 з циліндричною радіуса R порожниною 2, яка частково заповнена робочою рідиною 3. В порожнині 2 корпусу 1 розташований гіровузол 4 з опорами 5 та датчиками контролю курсу 6, 7 (6 – датчик кута, 7 – датчик моментів). Зовнішня оболонкова поверхня 8 корпусу 1 має бочкоподібну форму з лінією меридіану, що задовольняє аналітичній умові взаємозв’язку наступних параметрів корпусу –

,

де R – радіус внутрішньої поверхні корпусу; – максимальне відхилення лінії меридіану від внутрішньої циліндричної поверхні радіуса , яке реалізується на однаковій відстані від торців; – поточна поздовжня координата корпусу.

Працює ПГ наступним чином.

При дії на корпус 1 звукового тиску 9 великого рівня його поверхня і матеріал стінок внаслідок дифракційних ефектів набувають пружно-деформованого стану, що призводить до трансляції звукової енергії всередину приладу крізь рідину 3 з наступним збуренням гіровузла 4 у вигляді виникаючих нелінійних коливань його елементної бази, які у своїй сукупності породжують пружно-напружений стан підвісу з притаманим ризиком виникнення особливостей резонансного змісту – просторово-частотний резонанс, хвильове співпадання – і сприймаємий гіроскопом як вхідний сигнал, будучи в дійсності “хибним”, що слугує причиною появи додаткових похибок навігаційної інформації (див., Карачун В.В., Каюк Я.Ф., Мельник В.Н. Волновые задачи поплавкового гироскопа. – К.: «Корнейчук», 2007, с. 79-203).

Оскільки корпус 1 має змінну товщину h_е стінок по його довжині l, замість сталої товщини в найближчому аналозі, то імовірність утворення резонансних коливань часток поверхні знижується, що зменшує інтенсивність збурення гіровузла енергією звукових хвиль, а це зменшує похибки вимірювань.

Зменшення похибок вимірювань слугує підвищенню певності і надійності курсовказування рухомого об’єкту.