КАРАЧУН В.В.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
УКРАИНЫ «КПИ»

ЩЕЛЕВАЯ ПЕРФОРАЦИЯ КАК СРЕДСТВО ГАШЕНИЯ ЗВУКОВЫХ ВОЛН НА РЕЗОНАНСНОМ УРОВНЕ

Жидкостатический подвес гироскопа служит прекрасным проводником звука. Нагреваясь изнутри от гиромотора, жидкость уменьшает скорость звуковых волн. С другой стороны, повышение температуры жидкости служит сигналом для системы терморегуляции, которая размещена в тепловом кожухе, вследствие чего жидкость будет охлаждаться до необходимой величины и, тем самым, способствовать увеличению скорости звука. Опять таки, отдавая тепло в окружающий прибор воздух, тепловой кожух увеличивает в нем скорость звука, что отрицательно скажется на погрешности измерений угловой скорости ЛА.

Ставя задачу уменьшения амплитуды генерируемых в корпусе и в поддерживающей жидкости акустических волн, резонно воспользоваться щелевыми резонаторами, как наиболее эффективными средствами шумогашения [1-5]. Для этого следует на внешней оболочечной части теплового кожуха соосно с корпусом установить перфорированный экран с продольными щелями заданных типоразмеров, а на торцах закрепить крышки с радиальными щелями тех же размеров по ширине. Между тепловым кожухом и перфорированным экраном должен быть воздушный зазор, выполняющий роль пружины на которой колеблется масса воздуха в щелевой перфорации. В каком то смысле, это соответствует известной конструкции резонатора Гельмгольца с перфорацией отверстиями. Такая техническая реализация создает дополнительное рассеяние энергии проникающих снаружи мощных ударных волн гиперзвукового полета и повышает точность измерений угловой скорости летательного аппарата в эксплуатационном использовании.

Поплавковый гироскоп содержит корпус 1 с цилиндрической полостью 2 диаметра D, которая заполнена тепловой взвешивающей жидкостью. В ней размещен поплавковый подвес 4 с гиромотором 5, установленный на опорах 6 в корпусе 1. Датчик угла 7 и датчик моментов 8 служит для измерения и трансляции выходного сигнала прибора (рис. 1). На внешней стороне 9

а)

б) в)

Рис. 1. Резонаторы со щелевой перфорацией

поверхности корпуса 1 размещен тепловой кожух 10 с крышками 11, которые перфорированы щелями 12 заданных типоразмеров и соединяют внутри экрана воздушный промежуток 15 между корпусом и внутренней поверхностью 13 крышек теплового кожуха. На внешней оболочечной части теплового кожуха 10, дополнительно установлен соосно цилиндрический перфорированный экран со щелями 14 одинаковых размеров. Экран 16 разделен с внешней поверхностью 17 теплового кожуха воздушной прослойкой 18.

При действии на корпус 1 звуковых волн 19, его стенки приобретают упруго-напряженное состояние и совершают колебательное движение, излучая в жидкость звуковые волны. Благодаря тому, что на внешней поверхности 17 оболочечной части теплового кожуха 10 установлен соосно цилиндрический, перфорированный сквозными щелями 14, экран 16, а торцевые крышки 11 перфорированы радиальными щелями 12, происходит эффективное поглощение энергии звуковых волн 19 генерируемым ими колебательным движением массы воздуха в щелях 14 на упругой воздушной подушке 18 между поверхностью 17 теплового кожуха 10 и экраном 16. То же самое происходит в торцах крышек 11. Сопротивление перфорацией 12 и 14 звуковым волнам 19 вследствие трения массы воздуха о стенки щелей, и таким образом, эффективность шумогашения можно регулировать количеством и размером щелей 12 и 14, а также изменением объема воздушных пустот 15 и 18.

Щелевой экран уменьшит упруго-напряженное состояние поплавкового подвеса 4 под действием сильно ослабленной звуковой волны 19, что приведет к уменьшению погрешностей поплавкового гироскопа в полете.

Литература

1. Karachun, V. The additional error of inertial sensors induced by hypersonic flight conditions [Текст]/ V. Karachun, V. Mel’nick, I. Korobiichuk, M. Nowicki, R. Szewczyk, S. Kobzar // Sensors (Switzerland). Volume: 16. Issue: 3. Year: 2016-02-26. EID: 2-s2.0-84959187681. Scopus ID: 84959187681. DOI: 10.3390/s16030299.

2. Mel’nick, V. The emergence of resonance within acoustic fields of the float gyroscope suspension [Текст]/ V. Mel’nick, V. Karachun // EasternEuropean Journal of Enterprise Technologies. ISSN: 17293774. Volume: 1. Issue: 7. Pages: 39-44. Year: 2016-01-01. EID: 2-s2.0-84960858488. Scopus ID: 84960858488. DOI: 10.15587/1729-4061.2016.59892

3. Karachun, V.V. Elastic stress state of a floating-type suspension in the acoustic field. Deviation of the spin axis [Текст]/ V.V. Karachun, V.N. Mel’nik // Strength of Materials. ISSN: 00392316. Volume: 44. Issue: 6. Pages: 668-677. Year: 2012-11-01. EID: 2-s2.0-84961216138. Scopus ID: 84961216138. DOI: 10.1007/s11223-012-9421-2.

4. Mel'nik, V.N. Determining gyroscopic integrator errors due to diffraction of sound waves [Текст]/ V.N. Mel’nik, V.V. Karachun // Prikladnaya Mekhanika. ISSN: 00328243. Volume: 40. Issue: 3. Pages: 109-120. Year: 2004-11-25. EID: 2-s2.0-8644291743. Scopus ID: 8644291743.

5. Karachun, V.V. Vibration of a plate under an acoustic load [Текст]/ V.V. Karachun // Soviet Applied Mechanics. ISSN: 00385298. Volume: 24. Issue: 11. Pages: 1110-1115. Year: 1988-11-01. EID: 2-s2.0-0024667525. Scopus ID: 0024667525. DOI: 10.1007/BF00889149