Карачун В.В., Мельник В.М.

Національний технічний університет України «КПІ»

перфораційний екран

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 корисної моделі за технічною сутністю і досягаємим ефектом є прийнятий за найближчий 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.

Відомий ПГ простіший у виготовленні та балансуванні, але 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 ізсередини від гіромотора, рідина зменшує швидкість проникаючих іззовні 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”. Підвищення температури рідини слугує сигналом для дії системи терморегуляції, що знаходиться в тепловому кожуху, і рідина буде охолоджуватися до необхідної температури, внаслідок чого буде зростати швидкість пройдешніх звукових хвиль і відповідно будуть рости амплітуди вимушених коливань поверхні підвісу і, відповідно, знижуватися точність вимірювань.

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 іззовні акустичних хвиль, що збільшує амплітуду збурених коливань поверхні корпусу ПГ і, відповідно, поплавкового підвісу, що також знижує точність вимірювань.

В основу корисної моделі поставлена задача зменшення амплітуд генеруємих звуковими хвилями в стінках корпусу та в робочій рідині коливань шляхом зміни конструкції теплового кожуха і надання поверхні його торцевих кришок дискретно-неперервно перфорованої форми.

Зазначені відмітні ознаки забезпечують зміну поверхні торцевих кришок теплового кожуха з гладкої, що має місце в найближчому аналогу, на дискретно-неперервно перфоровану наскрізними отворами однакової площі поперечного перетину і затягнутої із внутрішньої сторони (зі сторони торців корпуса ПГ) сіткою, яка відокремлює кінці отворів від повітряної порожнини між корпусом і кришками, що, за інших рівних з найближчим аналогом умов, створює додаткове розсіяння енергії проникаючих іззовні 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 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 з кришками 11, які дискретно-неперервно перфоровані наскрізними отворами 12 однакової площі поперечного перетину і затягнуті із внутрішньої сторони 13 (зі сторони торців корпуса 1) сіткою 14, яка відокремлює кінці отворів 12 від повітряної порожнини 15 між корпусом і внутрішньою поверхнею 13 кришок теплового кожуха.

Працює ПГ наступним чином. При дії на корпус 1 звукових хвиль 16, його стінки набувають пружно-деформованого стану і приходять в коливальний рух. Оскільки, на зовнішній поверхні 9 корпуса 1 встановлений тепловий кожух 10 з кришками 11, які дискретно-неперервно перфоровані наскрізними отворами 12 однакової площі поперечного перетину і затягнуті із внутрішньої сторони 13 (зі сторони торців корпуса 1) сіткою 14, замість гладкої поверхні в найближчому аналогу, відбувається ефективне поглинання енергії звукових хвиль 16 спричиняємим ними коливальним рухом маси повітря в отворах 12 перфорації на пружній поверхні повітряної порожнини 15 між внутрішньою поверхнею 13 торцевих кришок 11 і торцями корпуса 1, причому опір перфорації 12 звуковим хвилям 16, внаслідок тертя маси повітря о стінки наскрізних отворів, а отже і ефективність звукопоглинання, можна регулювати сіткою 14, таким чином зменшуючи амплітуду генеруємих в корпусі 1 пружних коливань, що, в свою чергу, послабляє пружно-напружений стан поверхні поплавкового підвісу 4 значно ослабленою акустичною хвилею 16 і призводить до росту точності вимірювань.