Поплавковий гіроскоп

Реферат: Поплавковий гіроскоп містить 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. Поверхня гіровузла виконана у вигляді катеноїда. UA 80065 U (54) ПОПЛАВКОВИЙ ГІРОСКОП UA 80065 U UA 80065 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до точного машинобудування, а саме до поплавкових гіроскопів, і може бути використана у складі інерціальних навігаційних систем гіперзвукових високоточних ракет, надзвукової авіації, літаючих роботів та інших гіперзвукових літальних апаратів, які при льотній експлуатації підвладні дії потужних ударних звукових хвиль. 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, G01C19/20, 1996]. 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 суттю і досягуваним ефектом є прийнятий за найближчий аналог ПГ, який містить 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 (див., наприклад: 1) В.В. Ягодкин, Г.А. Хлебников. Гироприборы баллистических ракет. - Μ.: Воениздат, 1967. - С. 126, рис. 53; 2) В.П. Данилин. Гироскопические приборы. - М.: Высш. шк., 1965. - С. 404, рис. 56.1, рис. 56.3, рис. 56.6). 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 звукові хвилі генерують в поверхні корпуса акустичну вібрацію, яка через робочу рідину діє на поверхню гіровузла і призводить до виникнення в ній коливальних процесів визначеної амплітуди, які формують пружно-напружений стан усієї поверхні гіровузла, що сприймається гіроскопом за вхідний сигнал, який в дійсності є "хибним" (див., наприклад 1) В.Н. Мельник, В.В. Карачун. Нелинейные колебания в полиагрегатном подвесе гироскопа. - К.: "Корнейчук", 2008. - С. 10, рис. 1.1, с. 11, рис. 1.2, с. 14, рис. 1.5; 2) В.В. Карачун, В.Г. Лозовик, В.Н. Мельник. Дифракция звуковых волн на подвесе гироскопа. - К.: "Корнейчук", 2000. - С. 11, рис. 1.3, с. 49, рис. 1.13, рис. 1.14). Маючи в поперечній площині суттєво меншу жорсткість, в порівнянні з жорсткістю в коловому напрямку і в напрямку довжини, циліндрична поверхня гіровузла буде в значній мірі підвладна дії акустичних хвиль, а отже і виникненню значного пружно-напруженого стану гіровузла в цілому. Іншою причиною зниження точності вимірювань ПГ є те, що декілька форм збурених в матеріалі корпуса хвиль, наприклад колові і поперечні, які виходять з однієї точки внутрішньої поверхні, викликають коливання робочої рідини із формуванням в ній зон підвищеної концентрації енергії збуреного стану рідинностатичної частини підвісу, так званих зон каустик, які додатково підсилюють ефект негативної дії зовнішніх звукових хвиль на точність вимірювань (див., наприклад: В.Н. Мельник, В.В. Карачун. Нелинейные колебания в полиагрегатном подвесе гироскопа. - К.: "Корнейчук", 2008. - С. 66, рис. 6.1). В основу корисної моделі поставлена задача зменшення амплітуд генерованих звуковими хвилями в поверхні гіровузла коливань шляхом заміни поверхні гіровузла нульової гаусової кривизни на поверхню з ненульовою гаусовою кривизною у вигляді катеноїда, що зменшить збурення поверхні гіровузла енергією звукових хвиль і призведе до зростання точності вимірювань курсу. Поставлена задача вирішується тим, що в ПГ, який містить циліндричний корпус з внутрішньою циліндричною, частково заповненою робочою рідиною, порожниною і розміщеним в порожнині корпусу герметичним гіровузлом з опорами і датчиками кута і моментів для визначення курсу, згідно з корисною моделлю новим є те, що поверхня гіровузла виконана у вигляді катеноїда. Зазначені відмітні ознаки змінюють циліндричну форму бічної поверхні гіровузла, що має місце в найближчому аналогу, на катеноїдну, що за інших рівних з найближчим аналогом умов, чинить значно більший опір дії проникаючим із зовні потужним ударним звуковим хвилям при льотній експлуатації гіперзвукових літальних апаратів, а це знижує збурення ними гіровузла в цілому і призводить до зростання точності визначення курсу об'єкта. На кресленні схематично зображений заявлюваний ПГ в поздовжньому перерізі. ПГ містить корпус 1 з циліндричною, діаметром D, порожниною 2, яка частково заповнена робочою рідиною 3. В порожнині 2 корпусу 1 розташований гіровузол 4 з гіромотором 5, який встановлюється на опорах 6 і має датчик кута 7 і датчик моментів 8 для визначення курсу. Максимальний радіус поверхні 9 гіровузла дорівнює Rmax, а мінімальний у середньому перетині становить Rmin. Максимальна величина прогину твірної бічної частини поверхні сягає величини δ. Радіус бічної поверхні гіровузла змінюється вздовж протяжності z підвісу за законом [Rmaxδsin(z)]. 1 UA 80065 U 5 10 15 20 25 Працює ПГ наступним чином. При дії на корпус 1 звукових хвиль 10, в його поверхні генеруються хвильові процеси, які збурюють робочу рідину і надають їй коливального руху. Оскільки, порожнина 2 між стінкою корпусу 1 і зовнішньою поверхнею 9 гіровузла 4, разом з розташованим в ній шаром робочої рідини 2, має змінну площу поперечного перерізу в поздовжньому напрямку, замість сталої в найближчому аналогу, енергія пройдешніх звукових хвиль 10 буде згасати, що, в свою чергу, послабить її дію на поверхню гіровузла 4 і, відповідно, зменшить її пружно-напружений стан (див., наприклад: 1) В.В. Карачун, В.Ю. Шибецкий. Пассивные методы уменьшения погрешностей поплавкового гироскопа при действии N-волны // "Восточно-Европейский журнал передовых технологий".-2012. - № 5/7 (59). - С. 8-10; 2) А.Е. Колесников. Шум и вибрация. - Л.: Судостроение, 1988. - С. 140, рис. 4.15, с. 138, рис. 4.13; 3) Справочник по технической акустике. / Под ред. М. Хекла и Х.А. Мюллера; Пер. с нем. - Л.: Судостроение, 1980. - С. 310, рис. 15.8). 3 іншого боку, катеноїдна форма оболонкової частини гіровузла, маючи більшу жорсткість в поперечній площині в порівнянні з циліндричною формою, буде чинити суттєво більший опір діючим хвилям і, завдяки цьому, значно менше збурюватися. Зменшення, в порівнянні з найближчим аналогом, амплітуди генерованих звуковими хвилями коливань в робочій рідині, знизить збурення поверхні гіровузла аеродинамічним шумом, що призведе до росту точності вимірювань. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Поплавковий гіроскоп, який містить 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, який відрізняється тим, що поверхня гіровузла виконана у вигляді катеноїда. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2