Мельник В.М., Карачун В.В., Косова В.П.

Національний технічний університет України «КПІ»

ПАСИВНІ МЕТОДИ РОЗСІЯННЯ ЕНЕРГІЇ ЗВУКОВИХ ХВИЛЬ

Пропонуєма конструкція може бути використана у складі інерціальних навігаційних систем гіперзвукових високоточних ракет і надзвукової авіації.

Відомий поплавковий гіроскоп (ПГ), який містить сферичний корпус із сферичною, частково заповненою робочою рідиною, порожниною і розміщений в корпусі гіровузол (поплавок) з опорами і датчиками кута і моментів.

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

Найбільш близьким до пропонуємої конструкції за технічною сутністю і досягаємим ефектом є прийнятий за аналог ПГ, який містить розміщений в тепловому кожусі циліндричний корпус з внутрішньою циліндричною, частково заповненою робочою рідиною, порожниною і розміщений в порожнині корпусу герметичний гіровузол з опорами і датчиками кута і моментів для визначення курсу. Разом з тим, він недостатньо ефективно захищає гіровузол від збурення проникаючими потужними ударними звуковими хвилями, що знижує точність вимірювань і є основним його недоліком.

Зазначений недолік обумовлений тим, що робоча рідина рідинностатичної складової підвісу вже початково слугує добрим транслятором звукових хвиль. Нагріваючись із середини від гіромотора, рідина зменшує швидкість проникаючих із зовні звукових хвиль, і, тим самим, знижує збурення поверхні поплавкового підвісу і породжене цим небажане явище дифракції звукових хвиль із значним підвищенням амплітуди вимушених пружних коливань його поверхні, які сприймаються гіровузлом за вхідний сигнал, в дійсності будучи “хибним”. Іншою причиною зниження точності вимірювань ПГ є те, що тепловий кожух віддаючи назовні, в оточуюче середовище, надлишкове тепло підігріває повітря поза корпусом і, тим самим, підвищує швидкість проникаючих із зовні акустичних хвиль, що збільшує амплітуду збурених коливань поверхні корпусу ПГ і, відповідно, поплавкового підвісу, що знижує точність вимірювань.

В основу пропонуємої конструкції поставлена задача зменшення амплітуд генеруємих звуковими хвилями в стінках корпусу та в робочій рідині коливань шляхом зміни конструкції теплового кожуха і надання його поверхні дискретно-неперервно перфорованої форми у вигляді наскрізних радіальних отворів однакової площі поперечного перетину, які закінчуються сферичиними повітряними порожнинами, що зменшить збурення гіровузла енергією звукових хвиль і призведе до зростання точності вимірювань курсу.

Поставлена задача вирішується тим, що в ПГ, який містить розміщений в тепловому кожуху циліндричний корпус з внутрішньою циліндричною, частково заповненою робочою рідиною, порожниною і розміщеним в порожнині корпусу герметичним гіровузлом з опорами і датчиками кута і моментів для визначення курсу, згідно корисної моделі новим є те, що поверхня теплового кожуха виконана дискретно-неперервно перфорованою наскрізними радіальними отворами однакової площі поперечного перетину, які закінчуються сферичними повітряними порожнинами, утвореними співпадаючими напівсферами теплового кожуха і корпуса.

Зазначені відмітні ознаки забезпечують зміну циліндричної форми бічної поверхні теплового кожуха з гладкої, що має місце в найближчому аналогу, на дискретно-неперервно перфоровану, що, за інших рівних з найближчим аналогом умов, створює додаткове розсіяння енергії проникаючих із зовні потужних ударних звукових хвиль при льотній експлуатації гіперзвукових літальних апаратів, а це знижує збурення ними гіровузла і призводить до зростання точності визначення курса об’єкта.

На кресленні схематично зображений заявляемий ПГ в поздовжньому (рис. 1) та поперечному А-А перерізі (рис. 2).

ПГ містить корпус 1 з циліндричною, діаметром D, порожниною 2, яка частково заповнена робочою рідиною 3. В порожнині 2 корпусу 1, розташований поплавковий підвіс 4 з гіромотором 5, який встановлюється на опорах 6 і має датчик кута 7 і датчик моментів 8 для визначення курсу. На зовнішній поверхні 9 корпуса 1 розміщений тепловий кожух 10, зовнішня поверхня 11 якого дискретно-неперервно перфорована наскрізними радіальними отворами 12 однакової площі поперечного перетину, які закінчуються сферичними повітряними порожнинами 14.

Працює ПГ наступним чином. При дії на корпус 1 звукових хвиль 13, його стінки набувають пружно-деформованого стану і приходять в коливальний рух. Оскільки, на зовнішній поверхні 9 корпуса 1 встановлений тепловий кожух 10 з перфорацією радіальними наскрізними отворами 12 однакової площі поперечного перетину, замість неперфорованої поверхні в найближчому аналогу, відбувається ефективне розсіювання енергії звукових хвиль 13 спричиняємим ними коливальним рухом маси повітря в отворах перфорації 12 на пружній поверхні повітряних сферичних порожнин 14 в кінці наскрізних отворів , а, отже, і зменшується амплітуда генеруємих в корпусі 1 пружних коливань, що, в свою чергу, послабляє пружно-напружений стан поверхні поплавка 4 пройдешньою, значно ослабленою, акустичною хвилею. За рахунок перфорації поверхні теплового кожуха, забезпечується розсіювання енергії звукових хвиль спричиняемим ними коливальним рухом маси повітря в отворах перфорації на пружній поверхні повітряних сферичних порожнин в кінці наскрізних отворів і послаблення рівня проникаючого всередину поплавкового гіроскопа випромінювання, що знижує збурення гіровузла і спричиняє росту точності вимірювань.