Поплавковий гіроскоп

Реферат: Винахід належить до точного машинобудування, а саме до поплавкових гіроскопів. Поплавковий гіроскоп 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. Корпус поплавкового гіроскопа ззовні обладнаний циліндричною сорочкою на оболонковій частині з дискретно-неперервними, визначеної повторності, трикутної форми в перерізі, ребрами вздовж утворюючої циліндра, виготовленими з акустично м'якого матеріалу, розміщеною усередині теплового кожуха. Винахід дозволяє зменшити амплітуду вимушених UA 109592 C2 (12) UA 109592 C2 коливань корпусу, усунути небезпеку виникнення хвильового співпадання і збурення рідиннофазної складової підвісу, а потому і зменшити похибку визначення кутової швидкості літального апарата. UA 109592 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 використаний у складі інерціальних навігаційних систем гіперзвукових високоточних протикорабельних крилатих ракет, надзвукової авіації, літаючих роботів та інших гіперзвукових літальних апаратів, які при льотній експлуатації підвладні дії потужного ультразвукового випромінювання. 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 кожусі циліндричний корпус з внутрішньою циліндричною, заповненою робочою рідиною, порожниною і розміщений в порожнині корпусу герметичний гіровузол з опорами і датчиками кута і моментів для визначення кутової швидкості літального апарата [2, 3]. Внутрішня порожнина поплавка зазвичай заповнена гелієм. Поплавок спирається на каменеві підшипники і знаходиться у зваженому стані в робочій рідині. Товщина шару 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 ультразвуковим випромінюванням гіперзвукового польоту. 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 зменшення амплітуд генерованих звуковими хвилями в стінках корпусу поплавкового гіроскопа та в рідинностатичній частині підвісу коливань шляхом обладнання корпуса поплавкового гіроскопа ззовні циліндричною сорочкою на його оболонковій частині з дискретно-неперервними, визначеної повторності, трикутної форми в перерізі, ребрами вздовж утворюючої циліндра, виготовленими з акустично м'якого матеріалу, розміщеною усередині теплового кожуха, що зменшить збурення корпуса поплавкового гіроскопа, а також рідинностатичної складової підвісу і, відповідно, гіровузла, енергією звукових хвиль, що призведе до зменшення похибок вимірювання кутової швидкості. 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 робочою рідиною, порожниною і розташованими в порожнині корпуса герметичним поплавковим підвісом з промотором та датчиками кута і моментів для визначення кутової швидкості літального апарата, 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 обладнаний циліндричною сорочкою на оболонковій частині з дискретно-неперервними, визначеної повторності, трикутної форми в перерізі, ребрами вздовж утворюючої циліндра, виготовленими з акустично м'якого матеріалу, розміщеною усередині 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 аналогу. Технічний результат від використання заявленого поплавкового гіроскопа забезпечується шляхом обладнання корпуса поплавкового гіроскопа ззовні циліндричною сорочкою на його оболонковій частині з дискретно-перервними, визначеної повторності, трикутної форми в перерізі, ребрами вздовж утворюючої циліндра, виготовленими з акустично м'якого матеріалу, розміщеною усередині теплового кожуха, що за інших, рівних з найближчим аналогом умов, 1 UA 109592 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 створює додаткове розсіяння енергії проникаючого ззовні ультразвукового променя, ліквідує загрозу виникнення хвильового співпадання сліду генерованої колової швидкості коливань корпуса і хвилі ультразвукового променя і породженої цим явищем "акустичної прозорості", яка проявляється тільки за фіксованого значення кута падіння звукової хвилі, а це знижує збурення рідинностатичної складової підвісу і гіровузла, що призводить до зменшення похибок визначення кутової швидкості літального апарата. 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. Заявлений поплавковий гіроскоп (фіг. 1) використовується у складі інерціальних навігаційних систем літальних апаратів, які при льотній експлуатації підвладні дії потужного ультразвукового випромінювання, і містить корпус 1 з циліндричною, діаметром D, порожниною 2, яка частково заповнена робочою рідиною 3. В порожнині 2 корпусу 1, розташований гіровузол 4 з промотором 5, який встановлюється на опорах 6 і має датчик кута 7 і датчик моментів 8 для визначення кутової швидкості літального апарата. На зовнішній поверхні 9 корпуса 1 розміщена циліндрична сорочка 10 з дискретно-неперервними ребрами 11 трикутної форми в перерізі, на яку надітий тепловий кожух 12 з діаметром D1 внутрішньої поверхні. Робота заявленого поплавкового гіроскопа здійснюється наступним чином. При дії на поплавковий гіроскоп ультразвукового променя 13, частина його 12 відбивається від поверхні теплового кожуха, а інша частка проходить крізь тепловий кожух 12 і падає на трикутні ребра жорсткості 11, де втрачає ще частину звукової енергії в повітряному проміжку та внаслідок відбиття, зміни напряму руху та поглинання коливань акустично м'якою поверхнею ребер 11. Резонанс генерованих ультразвуковим променем колових коливань в корпусі 1 поплавкового гіроскопа (хвильове співпадання або геометричний резонанс) з падаючою звуковою хвилею може статися лише за певного для конструкції кута падіння і породити явище "акустичної прозорості", коли ультразвуковий промінь буде проходити без перешкод всередину поплавкового гіроскопа, тому треба виключити можливість виникнення такої ситуації, саме це і дозволяє зробити сорочку поплавкового гіроскопа з пружними ребрами [4, 5]. За рахунок сорочки з ребрами трикутної форми з акустично м'якого матеріалу забезпечується ефективна дисипація звукової енергії в проміжку між тепловим кожухом і сорочкою, а вибрана геометрія і розташування ребер виключать навіть можливість частки ультразвукового випромінювання надійти по поверхні корпуса 1 під кутом співпадання і викликати співпадання сліду генерованих в корпусі колових коливань і падаючої хвилі 13. Таким чином, використання заявленого поплавкового гіроскопа дозволить, за допомогою нових властивостей, збільшити інтенсивність розсіяння енергії ультразвукового випромінювання і забезпечити ефективний захист гіровузла від збурення звуковими хвилями, що суттєво зменшить похибки вимірювань кутової швидкості гіперзвукових літальних апаратів. 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. Шендеров Е.Л. Волновые задачи гидроакустики [Текст]: моногр./ Е.Л. Шендеров - Л.: Судостроение, 1972. - 352 с. 5. Мельник В.Н. Гипезвуковые технологии и некоторые проблемы навигации [Текст]: моногр./ В.Н. Мельник, В.В. Карачун: - К.: Корнейчук, 2013. - 135 с. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 55 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 обладнаний циліндричною сорочкою на оболонковій частині з дискретно-неперервними, визначеної 2 UA 109592 C2 повторності, трикутної форми в перерізі, ребрами вздовж утворюючої циліндра, виготовленими з акустично м'якого матеріалу, розміщеною усередині теплового кожуха. Комп’ютерна верстка М. Шамоніна 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