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

Національний технічний університет України «КПІ»

ІЗОЛЯЦІЯ НАВІГАЦІЙНИХ ПРИЛАДІВ ВІД АЕРОДИНАМІЧНОГО ШУМУ

Пропонуємо конструкція відноситься до інерціальної техніки, а саме, до поплавкових гіроскопів, і може бути використана у складі інерціальних навігаційних систем літаків, ракет та інших рухомих об’єктів, рушійні установки яких генерують в навколишнє середовище аеродинамічний шум високого рівня.

Відомий кріогенний гіроскоп, який містить частково заповнений зрідженим гелієм корпус з екранно-вакуумною ізоляцією і технологічними патрубками розміщений в корпусі сферичний ротор (гіровузол) з оптичним датчиком кута для визначення курсу, а також зв’язану з приводом крильчатку (А.с. СССР № 1810759, G 01С19/20, 1993).

Недолік цього гіроскопа полягає в складності конструкції.

Відомий також поплавковий гіроскоп (ПГ), який містить частково заповнений робочою рідиною корпус з сферичною внутрішньою поверхнею і розміщений в порожнині корпусу сферичний гіровузол (поплавок) з опорами у вигляді кронштейнів і датчиками кута і моментів для визначення курсу (А.С. СССР № 1779129, G 01С19/20, 1996).

Цей ПГ є найбільш близьким до пропонуємої конструкції за технічною суттю та досягаємим ефектом.

Відомий ПГ простіший від попереднього у виготовленні та експлуатації, але він недостатньо ефективно захищає гіровузол від збудження аеродинамічним шумом звукової частоти, що знижує точність вимірювань і є основним його недоліком.

Зазначений недолік обумовлений тим, що циліндрична поверхня порожнини корпусу та прилеглий до неї шар робочої рідини мають гладку сферичну форму, а, отже, і сталу (постійну) жорсткість, а тому, під дією звукових хвиль деформуються з підвищеними амплітудами пружних коливань (переміщень), які сприймаються гіровузлом за вхідний сигнал, який в дійсності є “хибним” (див., наприклад: 1) В.В. Карачун, В.Г. Лозовик, В.Н. Мельник. Дифракция звуковых волн на подвесе гироскопа. – К.: “Корнейчук”, 2000, с. 49, рис. 1.13, 1.14 та с. 11, рис. 1.3; 2) В.В. Карачун, В.Н. Мельник, В.Г. Лозовик, А.А. Одинцов. Погрешности гироскопического интегратора линейных ускорений в натурных условиях. - К.: “Корнейчук”, 2001, с. 117, табл. 3.1; с. 123, рис. 3.9).

В основу пропонуємої конструкції поставлена задача зменшення амплітуд генеруємих звуковими хвилями в стінках корпусу та робочій рідині коливань шляхом зміни форми зовнішньої поверхні корпусу.

Поставлена задача вирішується тим, що в ПГ, який містить частково заповнений робочою рідиною корпус з сферичною внутрішньою поверхнею і розташований в порожнині корпусу сферичний гіровузол з кронштейнами (опорами) і датчиками кута і моментів для визначення курсу, згідно корисної моделі новим є те, що зовнішня поверхня корпусу виконана у формі куба однаково зрізаними вершинами.

Виконання зовнішньої поверхні корпусу у формі куба зі зрізаними вершинами надає їй ламану, замість гладкої в найближчому аналогу, форму, змінює жорсткість його стінок в будь-якому з напрямків, а це зменшує амплітуди генеруємих звуковими хвилями коливань в стінках корпусу та робочій рідині, а, отже, і зменшує збурення ними гіровузла. Зменшення збурення гіровузла пройдешніми звуковими хвилями слугує зростанню точності визначення курсу.

На фіг. 1 схематично зображений пропонує мий ПГ, загальний вигляд; на фіг. 2 – вигляд зверху на фіг.1.

ПГ містить частково заповнений робочою рідиною корпус 1 із сферичною радіуса внутрішньою поверхнею і розташований в порожнині корпусу сферичний гіровузол 2 з кронштейнами 3, роторами 4 та статорами 5 датчиків кутів для визначення курсу та датчиками моментів. Зовнішня поверхня корпусу 1 виконану в формі куба зі сторонами “а”, який має однаково зрізані вершини 6.

Працює ПГ наступним чином.

При дії на корпус 1 звукового тиску 7 великого рівня його стінки набувають пружно-напруженого стану і приходять в коливальний рух 8. Оскільки стінки корпусу 1 в будь якому з напрямків мають багаторазово змінну товщину , замість сталої в найближчому аналогу, а, отже, і змінну жорсткість, то амплітуди, збуджуючих гіровузол 2 і його датчики генеруємих звуковими хвилями коливань зменшуються (див., наприклад: 1) В.В. Карачун, В.М. Мельник. Рухомі міражі. – К.: “Корнейчук”, 2009, с. 54, рис. 2.9 та с. 9 рис. 1.2; 2) Карачун В.В., Каюк Я.Ф., Мельник В.Н. Волновые задачи поплавкового гироскопа. – К. “Корнейчук”, 2007, с. 79 – 203). Зменшення амплітуд генеруємих звуковими хвилями коливань в будь якому з напрямків, що відсутнє в найближчому аналогу внаслідок сталої товщини (жорсткості) стінок, знижує збурення гідровузла і підвищує точність вимірювань, тобто точність визначення ПГ курсу рухомого об’єкта.