Мельник В.М., Тривайло М.С., Карачун В.В.

Національний технічний університет України «КПІ»

ІЗОЛЯЦІЯ ГІРОСКОПА ВІД АЕРОДИНАМІЧНОГО ШУМУ

За експлуатаційного використання літальних апаратів бортова апаратура, зокрема, прилади і системи інерціальної навігації, відчувають вплив кінематичного, вібраційного, теплового, акустичного та інших збурень, які слугують появі додаткових похибок вимірювань. Дія кінематичного – хитавиця фюзеляжа – та вібрації і теплового факелу на механічні системи підвісу гіроскопів достатньо вивчені і проаналізовані. Поза увагою залишився механізм взаємодії аеродинамічного шуму з приладами. З часом, стендові випробування підтвердили слушність думки щодо негативної дії аеродинамічного шуму звукової частоти на прилади інерційної навігації.

Мова йде про дію акустичного випромінювання високого рівня – 150 дБ і вище. Такі режими мають місце під час старту ракет-носіїв, літаків палубної авіації тощо.

Як з’ясувалося гіроскопи потребують комфортних акустичних умов.

Модель відноситься до інерціальної техніки, а саме, до поплавкових гіроскопів, які використовуються в складі інерціальних навігаційних систем літаків, ракет та інших рухомих об’єктів, рушійні установки яких генерують в навколишнє середовище аеродинамічний шум високого рівня.

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 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 ціліндричний корпус з ціліндричною, частково заповненою робочою рідиною порожниною і розміщений в порожнині корпусу гіровузол з опорами і датчиками кута і моментів для визначення курсу.

Основний недолік відомого ПГ полягає в тому, що його корпус недостатньо захищає гіровузол від впливу аеродинамічного шуму, що знижує точність вимірювань.

Зазначений недолік обумовлений тим, що зовнішня бокова поверхня корпусу має циліндричну форму, а, отже, і постійну жорсткість, а тому під дією звукових хвиль пружно деформується з підвищеними амплітудами згинних переміщень, які через робочу рідину передаються на гіровузол , збуджують його, що сприймається датчиками вимірювань як відхилення від заданого курсу.

В основу корисної моделі поставлена задача зниження амплітуд генеруємих звуковими хвилями в стінках корпусу коливань шляхом зміни форми зовнішньої поверхні корпусу, що зменшує небажане збурення гіровузла і спричиняє до росту точності вимірювань.

Поставлена задача вирішується тим, що в ПГ, який містить корпус з циліндричною, частково заповненою робочою рідиною порожниною і розташований в порожнині корпусу гіровузол з опорами і датчиками вимірювань відхилень від заданого курсу, згідно корисної моделі новим є те, що зовнішня поверхня корпусу в поздовжньому напрямку має бочкоподібну форму.

Надання зовнішній поверхні корпусу бочкоподібної, замість циліндричної в найближчому аналозі, форми забезпечує зростання жорсткості стінок корпусу, що за інших, рівних з найближчим аналогом умов, зменшує амплітуди генеруємих звуковими хвилями пружних коливань в стінках корпусу, а це знижує рівень збурення ними гіровузла і спричиняє до росту точності вимірювань.

На кресленні схематично зображений ПГ в поздовжньому перерізі.

ПГ містить корпус 1 з циліндричною радіуса R порожниною 2, яка частково заповнена робочою рідиною 3. В порожнині 2 корпусу 1 розташований гіровузол 4 з опорами 5 та датчиками вимірювань курсу 6, 7 (6 – датчик кута, 7 – датчики моментів). Зовнішня поверхня 8 корпусу 1 має бочкоподібну форму з радіусом бочки , центр якого розташований на однаковій відстані від торців корпусу.

Працює ПГ наступним чином.

При дії на корпус 1 звукового тиску 9 великого рівня його стінки набувають пружно-деформованого стану і приходять в коливальний рух.

Оскільки корпус 1 має змінну товщину стінок по його довжині l, замість сталої товщини в найближчому аналозі, то амплітуди генеруємих звуковими хвилями коливань часток поверхні зменшується, що знижує рівень збурення гіровузла енергією звукових хвиль. Зниження рівня збурення гіровузла звуковими хвилями приводить до зростання точності вимірювань.