Карачун В.В.

Національний технічний університет України «КПІ ім. Ігоря Сікорського»

ВИНИКНЕННЯ РЕЗОНАНСНОЇ СИТУАЦІЇ В ОБОЛОНКОВІЙ ЧАСТИНІ ПОЛІАГРЕГАТНОГО ПІДВІСУ ГІРОСКОПА

Експлуатаційні умови широкого класу літальних виробів породжують низку збурюючих чинників, які в тій чи іншій, мірі впливають на тактико-технічні характеристики. Цей вплив завжди погіршує можливості управління рухом як пілотованих, так і безпілотних апаратів. Найбільш небезпечними постають резонансні прояви бортової апаратури.

Так, гіперзвукові технології формують потужну вібрацію фюзеляжу, надвисоку температуру (біля 2000 ⁰С), проникаюче акустичне випромінювання, N-хвиля тощо [1].

Як приклад, проаналізуємо вплив проникаючого акустичного випромінювання на створення резонансу в поліагрегатному підвісі двостепеневого гіроскопа з рідинно-статичним підвісом.

Розглянемо два режими – частота акустичного випромінювання вища за граничну частоту і другий режим – частота нижча за граничну.

Двостепеневий гіроскоп являє собою коловий циліндричний корпус і гіроагрегат, заповнений інертним газом. Рухома частина, поплавок, знаходиться усередині циліндричного корпуса у зваженому стані.

Отже, падаюча звукова хвиля генерує в поверхні корпуса приладу згинні та поздовжні (колові) хвилі. Перші – результат дії складової зовнішнього випромінювання з частотою, вищу за граничну. Навпаки, поздовжні коливання формуються зовнішнім збуренням на частотах нижчих за граничну.

За умови, що хвильовий розмір корпуса значно перевищує одиницю, на плоскій моделі можна виявити резонансну ситуацію в підвісі, яка створюється згинними коливаннями, так званий геометричний резонанс, чи хвильове співпадання, коли слід падаючої і згинної хвилі співпадають (явище обгрунтоване Л. Кремером)

,

де - довжина звуковой хвилі на зовнішній стороні корпуса ДУСУ; довжина згинної хвилі у елементарній ділянці корпусу.

Прояв резонансу на частотах нижчих за граничну формується поздовжніми коливаннями але на інших кутах падіння акустичного випромінювання.

Для ілюстрації виконаємо кількісну оцінку явища. Приймемо для алюмінієвого корпусу . Тоді

;

;

; .

Отже, “акустично прозорим” корпус приладу стає за кутів падіння хвилі (в цьому випадку інтенсивна перекачка звукової енергії здійснюється згинною хвилею корпуса і цілком залежить від частоти f акустичного випромінювання), а також за кутів (в цьому випадку інтенсивну трансляцію звукової енергії здійснює колова (уздовж паралелі) швидкість, яка не залежить від частоти випромінювання).

Обидва ці значення кута найбільш небезпечні, бо слугують практично безперешкодному проходженню усередину приладу, точніше в рідинностатичну частину підвісу, акустичного випромінювання ззовні.

В тому випадку, коли хвильовий розмір невеликий, слід аналізувати явище взаємодії акустичного випромінювання з оболонковою частиною приладу. Для вже розгялнутого прикладу підтверджується наявність хвильового співпадання для згинних і поздовжніх хвиль але крім цього з’являється можливість визначити ще один резонанс на частотах нижчих за граничну, резонанс колової хвилі - рівність сліду довжини кола шпангоута і довжини колової хвилі на площину, що паралельна до фронту падаючої хвилі

Наявність на високих чи низьких частотах хвильового співпадання призводить до формування «акустичної прозорості» корпуса приладу і породження турбулентного стану рідинностатичної частини підвісу, що незмінно призводить до появи значної систематичної похибки інерціального сенсора.

Таким чином, слід вирішувати питання звукоізоляції інерціальних сенсорів в експлуатаційних умовах [2, 3].

Література

1. V.V. Karachun, V.N.Mel’nick, I. Korobiichuk, M. Nowicki, R. Szewczyk, S. Kobzar The Additional Error of Inertial Sensors Induced by Hypersonic Flight Conditions // Sensors – 2016, 16 (3), 299; doi: 10.3390/9 16030299.

2. Карачун В.В., Мельник В.Н. Возникновение резонанса в акустической среде подвеса поплавкового гироскопа// Восточно-Европейский журнал передовых технологий. – 2016. - № 1/7 (79). – С. 39-44. DOI: 10.15587/1729-4061.2016.59892

3. Патент України на винахід № 110911 - Поплавковий гіроскоп / Карачун В.В., Мельник В.М., Фесенко С.В. МПК: G01C 19/20 (2006.01), a201504665 від 14.05.2015, опубліковано 25.02.2016, бюл. № 4/2016.