Поплавковий гіроскоп

Реферат: Винахід належить до точного машинобудування, а саме до поплавкових гіроскопів, і може бути використаним в складі пілотажно-навігаційного обладнання надводних, підводних апаратів, а також авіаційної техніки, які при льотній експлуатації підвладні дії акустичного випромінювання в діапазоні частот від 100 до 10000 Гц. Поплавковий гіроскоп містить корпус, оснащений ззовні циліндричними кільцями і жорстко установлений у внутрішній повітряній порожнині теплового кожуха. Технічним результатом винаходу є ліквідація небезпеки виникнення комбінованого резонансу в корпусі поплавкового гіроскопа під дією акустичного випромінювання і породженого ним збурення рідинно-статичної складової підвісу і гіровузла внаслідок наявної "акустичної прозорості" корпуса за фіксованого кута падіння звукової хвилі та зменшення похибки визначення кутової швидкості рухомого об'єкта. UA 109366 C2 (12) UA 109366 C2 UA 109366 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до точного машинобудування, а саме до поплавкових гіроскопів, і може бути використаним в складі пілотажно-навігаційного обладнання надводних, підводних апаратів, а також авіаційної техніки, які при льотній експлуатації підвладні дії акустичного випромінювання в діапазоні частот від 100 до 10000 Гц. Відомий поплавковий гіроскоп, який містить сферичний корпус із сферичною, частково заповненою робочою рідиною, порожниною і розміщений в корпусі гіровузол з опорами і датчиками кута і моментів [1]. Компенсація швидкості теплового дрейфу гіроскопа здійснюється за рахунок рівності конвективного моменту від Архімедових сил, які викликають на роторах датчиків кута і датчиків моментів, завдяки установці роторів датчика кута і датчика моментів на гіровузлі сферичної форми за допомогою кронштейнів заданої довжини. Умова забезпечення рівності маси гіровузла і виштовхуючої сили не реалізується, а розвантаження опор карданового підвісу виконується тільки шляхом вибору параметрів рідини. Недолік цього технічного рішення полягає в складності виготовлення та балансировки підвісу внаслідок наявності в його конструкції деталей з поверхнями сферичної форми, а також у відсутності ефективних технічних рішень по зменшенню дії проникаючого акустичного випромінювання. Відомий також поплавковий гіроскоп, який містить розміщений в тепловому кожуху циліндричний, корпус з внутрішньою циліндричною, заповненою важкою рідиною, порожниною і розміщений в порожнині корпусу герметичний гіровузол з опорами і датчиками кута і моментів для визначення кутової швидкості рухомого об'єкту [2, 3]. Внутрішня порожнина поплавка зазвичай заповнена гелієм. Поплавок спирається на каменеві підшипники і знаходиться у зваженому стані у важкій рідині. Товщина слою рідини між корпусом гіроскопа і поплавком становить приблизно 0,2 мм. Велика густина робочої рідини і мала величина робочого зазору дозволяють отримати необхідний коефіцієнт демпфірування. Недолік цього технічного рішення полягає у недостатньо ефективному захисті гіровузла від збурення підвісу гіроскопа проникаючим акустичним випромінюванням низької звукової частоти - до 10000 Гц. Цей поплавковий гіроскоп є найбільш близьким до заявленого за технічною суттю та досягуваним ефектом і може бути визнаним за найближчий аналог. В основу заявленого винаходу поставлена задача ліквідації загрози виникнення комбінованого резонансу в корпусі поплавкового гіроскопа під дією акустичного випромінювання і породженого ним збурення рідинно-статичної складової підвісу і гіровузла шляхом дискретнонеперервного оснащення корпуса поплавкового гіроскопа ззовні циліндричними кільцями заданого типорозміру і жорстко встановленого у внутрішній повітряній порожнині теплового кожуха, що ліквідує загрозу виникнення резонансу генеруємих в корпусі колових хвиль на низьких звукових частотах та, відповідно, зводить нанівець небажане збурення рідинностатичної складової підвісу і гіровузла енергією звукових хвиль і, таким чином, призводить до зменшення похибок вимірювання кутової швидкості рухомого об'єкта в експлуатаційних умовах. Поставлена задача вирішується тим, що заявлюваний винахід усуває недоліки відомого рішення, прийнятого за найближчий аналог, і пропонує нове ефективне технічне рішення з новим технічним результатом. Заявлений поплавковий гіроскоп містить циліндричний корпус з внутрішньою циліндричною, частково заповненою важкою рідиною, порожниною і розташованими в порожнині корпуса герметичним поплавковим підвісом з промотором та датчиками кута і моментів для визначення кутової швидкості рухомого об'єкта, встановленим на опорах в торцях корпусу, на зовнішній частині корпуса розміщено тепловий кожух, згідно з заявленим винаходом, новим є те, що корпус поплавкового гіроскопа ззовні дискретно-неперервно оснащений циліндричними кільцями заданого типорозміру і жорстко встановлений у внутрішній повітряній порожнині теплового кожуха. Аналіз причинно-наслідкових зв'язків дає підстави дійти висновку, що наведені ознаки заявленого поплавкового гіроскопа належать до суттєвих, бо забезпечують досягнення нового технічного результату, вигідно відрізняючи заявлений винахід від відомих аналогів і найближчого аналога. Технічний результат від використання заявленого поплавкового гіроскопа забезпечується шляхом оснащення корпуса поплавкового гіроскопа ззовні дискретно-неперервно циліндричними кільцями заданого типорозміру і жорстко встановленого у внутрішній повітряній порожнині теплового кожуха, що за інших, рівних з найближчим аналогом умов, ліквідує загрозу виникнення комбінованого резонансу в корпусі поплавкового гіроскопа під дією акустичного 1 UA 109366 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 випромінювання і породженого ним збурення рідинно-статичної складової підвісу і гіровузла внаслідок наявної "акустичної прозорості" корпуса за фіксованого кута  падіння звукової хвилі і виникаючої при цьому рівності сліду довжини кола шпангоута корпуса і сліду довжини колової хвилі в корпусі на площину, що паралельна до фронту падаючої хвилі [3]. Досягувана рівність  нулю кута  між хвильовим вектором k 0 і площиною шпангоута корпуса зводить нанівець збурення рідинностатичної частини підвісу і, відповідно, гідровузла, акустичним випромінюванням і підвищує точність виміру кутової швидкості рухомого об'єкта. Сукупність наведених ознак заявленого поплавкового гіроскопа забезпечує досягнення нового технічного результату. Далі суть заявлюваного винаходу пояснюється відповідним описом та кресленнями, де: на фіг. 1 схематично зображений заявлюваний поплавковий гіроскоп в поздовжньому перерізі; на фіг. 2 показаний переріз А-А на фіг. 1; на фіг. 3 показана дія акустичної хвилі на корпус поплавкового гіроскопа. Заявлений поплавковий гіроскоп (фіг. 1) використовується в складі пілотажно-навігаційного обладнання надводних, підводних апаратів, а також авіаційної техніки, які при льотній експлуатації підвладні дії акустичного випромінювання в діапазоні частот від 100 до 10000 Гц і містить корпус 1 з циліндричною, діаметром D, порожниною 2, яка частково заповнена важкою 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 кутової швидкості рухомого об'єкта. Зовнішня поверхня 9 корпуса 1 поплавкового гіроскопа дискретнонеперервно оснащена циліндричними кільцями 10 заданого типорозміру і корпус жорстко установлений у внутрішній повітряній порожнині 12 діаметра D1 теплового кожуха 13 (фіг. 2). Робота заявленого поплавкового гіроскопа здійснюється наступним чином. При дії на поплавковий гіроскоп акустичного випромінювання 14, частина його відбивається від поверхні теплового кожуха 13, а інша частка проходить крізь тепловий кожух 13 і потрапляє на зовнішню поверхню 9 корпуса 1 втративши певну частку звукової енергії на реверберацію і дифракційні явища. Пройдешня частка акустичного випромінювання 14 генерує низькочастотні колові хвилі в поверхні корпуса 1 і за виконання умови [4]    sin2  корпус поплавкового гіроскопа стає "акустично прозорим", а в циліндричному корпусі f  40764Гц виникає на низьких частотах (менших за граничну частоту гр ) хвильове співпадання тільки для колових хвиль. Зрозуміло, що при значенні   0 рівність частоти акустичного випромінювання  (   100  10000Гц ) і частоти радіальних власних коливань кільця c    D 2, ( c - швидкість колових хвиль в шпангоуті) стає неможливою (фіг. 3), Із зменшенням значення кута  , за якого можливий ефект хвильового співпадання, зменшується і частота співпадання. Проміжки між кільцями 10 забезпечать виконання вимоги   0 і неможливість прояву комбінованого резонансу, який можна розглядати також як рівність сліду довжини кола шпангоута і сліду довжини колової хвилі на площину, паралельну до фронта хвилі [4]. Таким чином, використання заявленого поплавкового гіроскопа дозволить, за допомогою нових властивостей, ліквідувати загрозу виникнення резонансу в корпусі на низьких звукових частотах, ліквідувати небажане збурення рідинно-статичної складової підвісу і гіровузла в експлуатаційних умовах і зменшити похибки вимірювань кутової швидкості рухомих об'єктів. Джерела інформації: 1. А.с. СССР № 1779129, Поплавковий гіроскоп [Текст]/ G01C19/20, 1996. 2. Данилин, В.П. Гироскопические приборы [Текст]: уч. Пособие / В.П. Данилин. - М: Высш. шк., 1965. - 539 с. 3. Ригли, У. Теория, проектирование и испытание гироскопов [Текст]: пер. с анг./ У. Ригли, У. Холлистер, У. Денхард. - М.: Мир, 1972. - 416 с. 4. Заборов, В.И. Теория звукоизоляции ограждающих конструкций [Текст]: моногр./ В.И. Заборов. - М: Изд-во литературы по строительству, 1969. - 185 с. (рис. 19, рис. 20, стр. 46-48). 2 UA 109366 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 Поплавковий гіроскоп, який містить циліндричний корпус з внутрішньою циліндричною, частково заповненою робочою рідиною, порожниною і розташованим в порожнині корпуса герметичним поплавковим підвісом з гіромотором та датчиками кута і моментів для визначення курсу, встановленим на опорах в торцях корпуса, на зовнішній частині корпуса розміщено тепловий кожух, який відрізняється тим, що корпус поплавкового гіроскопа ззовні оснащений циліндричними кільцями з однаковими проміжками між ними і жорстко установлений у внутрішній повітряній порожнині теплового кожуха. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3