БОЙКО Г.В., аспірант

Національний технічний університет України «КПІ»

ПОПЛАВКОВИЙ ГІРОСКОП В ТЕПЛОВОМУ ФАКЕЛІ

Конструкція належить до точного машинобудування, а саме до поплавкових гіроскопів, і може бути використаною в складі пілотажно-навігаційного обладнання гіперзвукової авіаційної техніки, яка при льотній експлуатації підвладна дії надвисоких температур, близько 2000⁰С, суборбітальних і атмосферних технологій.

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 [А.с. СССР № 1779129, G01С19/20, 1996].

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 суттю і досягаємим ефектом є прийнятий за найближчий аналог ПГ, який містить циліндричний корпус з внутрішньою циліндричною, частково заповненою робочою рідиною, порожниною і розташованим в порожнині корпусу герметичним поплавковим підвісом з гіромотором та датчиками кута і моментів для визначення курсу, встановленим на опорах в торцях корпусу, на зовнішній частині корпуса розміщено тепловий кожух (див., наприклад: 1) Ригли У., Холлистер У., Денхард У. Теория, проектирование и испытание гироскопов. – М.: Мир, 1972, с. 339, с. 102-104; 2) Данилин В.П. Гироскопические приборы. – М.: Высш. шк., 1965, с. 406, рис. 56.3).

Відомий ПГ простіший у виготовленні та балансуванні, але він недостатньо ефективно захищає герметичний поплавковий підвіс з гіромотором та датчиками кута і моментів від збурення надвисокими температурами гіперзвукового польоту, які через тепловий кожух і корпус надходять до частково заповненої робочою рідиною порожнини і розташованого в порожнині корпусу герметичного поплавкового підвісу з гіромотором та датчиками кута і моментів, породжують збурення герметичного поплавкового підвісу з гіромотором та датчиками кута і моментів, примусово обертають його навколо опор і слугуватимуть появі додаткових похибок вимірювань, що являється основним його недоліком, особливо в разі інтегруючого гіроскопа.

Зазначений недолік обумовлений тим, що робоча рідина з боку дії теплового збурення додатково нагрівається і створює рух теплових висхідних потоків в сторону більш прохолодних шарів, що порушує вихідний статичний стан робочої рідини і переводить її в нестаціонарний, неоднорідний за температурою, потік. Дія цього несиметричного потоку на поверхню поплавкового підвісу викликає його захоплення теплими висхідними потоками, які примусово обертають його навколо опор, що породжує додаткові похибки вимірювань (див., наприклад 1) Ригли У., Холлистер У., Денхард У. Теория, проектирование и испытание гироскопов. – М.: Мир, 1972, с. 339, с. 102-104; 2) Данилин В.П. Гироскопические приборы. – М.: Высш. шк., 1965, с. 406, рис. 56.3).

В основу пропонуємої моделі поставлена задача зменшення впливу на герметичний поплавковий підвіс з гіромотором та датчиками кута і моментів збурення надвисокими температурами гіперзвукового польоту шляхом дискретно-неперервного обладнання зовнішньої поверхні оболонкової частини герметичного поплавкового підвісу розміщеними в радіальних площинах однаковими поздовжніми плоскими ребрами заданого типорозміру, що зменшить збурення герметичного поплавкового підвісу з гіромотором та датчиками кута і моментів, ліквідує його примусовий обертальний рух навколо опор і слугуватиме зменшенню додаткових похибок вимірювань.

Поставлена задача вирішується тим, що в ПГ, який містить циліндричний корпус з внутрішньою циліндричною, частково заповненою робочою рідиною, порожниною і розташованим в порожнині корпусу герметичним поплавковим підвісом з гіромотором та датчиками кута і моментів для визначення курсу, встановленим на опорах в торцях корпусу, на зовнішній частині корпуса розміщено тепловий кожух, новим є те, що зовнішня поверхня оболонкової частини герметичного поплавкового підвісу дискретно-неперервно обладнана розміщеними в радіальних площинах однаковими поздовжніми плоскими ребрами заданого типорозміру.

Зазначені відмітні ознаки забезпечують зміну форми оболонкової поверхні герметичного поплавкового підвісу з гіромотором та датчиками кута і моментів з гладкої, що має місце в найближчому аналогу, на дискретно-неперервно обладнану розміщеними в радіальних площинах однаковими поздовжніми ребрами заданого типорозміру, що за інших рівних з найближчим аналогом умов, зменшить збурення герметичного поплавкового підвісу з гіромотором та датчиками кута і моментів, ліквідує його примусовий обертальний рух навколо опор і слугуватиме зменшенню додаткових похибок вимірювань.

На кресленні схематично зображений ПГ в поздовжньому перерізі (рис. 1) та поперечному 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 герметичний 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 оболонкової частини герметичного поплавкового підвісу 4 дискретно-неперервно обладнана розміщеними в радіальних площинах однаковими поздовжніми плоскими ребрами 12 заданого типорозміру.

Рис. 1

.

Рис. 2

При дії на поплавковий гіроскоп теплового факелу 13, частина його відбивається від поверхні теплового кожуха 10 і прямує в протилежний від поплавкового гіроскопа бік, а інша частка проходить крізь тепловий кожух 10 і потрапляє на зовнішню поверхню 9 корпуса 1 віддаючи йому частку теплової енергії. Пройдешня частина прямує далі в середину порожнини 2 корпуса 1, заповненою робочою рідиною 3, нагріває її нижні шари, які, внаслідок цього, починають рухатися вгору, у бік прохолодних верхніх шарів, у вигляді висхідних теплових потоків 14 і 15. Потрапляючи на плоскі ребра 12, висхідні теплові потоки 14 намагатимуться повернути герметичний поплавковий підвіс 4 відносно опор 6 проти ходу стрілки годинника, а теплові потоки 15, навпаки, будуть прагнути повернути герметичний поплавковий підвіс 4 відносно опор 6 в напрямку ходу стрілки годинника і, тим самим, ліквідують його примусовий обертальний рух у переважному напрямку.

Таким чином, пропонуємий ПГ за допомогою нових властивостей, за інших рівних з найближчим аналогом умов, перешкодить захопленню поплавкового підвісу теплими висхідними потоками внаслідок дії надвисоких температур гіперзвукового польоту і зменшить збурення герметичного поплавкового підвісу з гіромотором та датчиками кута і моментів, ліквідує його примусовий обертальний рух навколо опор і слугуватиме зменшенню додаткових похибок вимірювань.