Поплавковий гіроскоп з двошаровим герметичним гіровузлом

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 надзвукової авіаційної техніки, які при льотній експлуатації підвладні дії інтенсивного акустичного випромінювання. Поплавковий гіроскоп з двошаровим герметичним гіровузлом містить циліндричний корпус з внутрішньою циліндричною, частково заповненою важкою рідиною, порожниною і розміщений в порожнині корпуса герметичний гіровузол з опорами і датчиками кута і моментів для визначення кутової швидкості літальних апаратів, встановленим на опорах в торцях корпуса, на зовнішній частині корпуса розміщено тепловий кожух, згідно з заявленим винаходом, новим є те, що ззовні поверхня герметичного гіровузла співвісно і з радіальним зазором охоплена циліндричною оболонкою, виконаною з матеріалу з високим коефіцієнтом внутрішнього поглинання, тієї ж довжини, що і герметичний гіровузол, торці якої плоскими кільцями з отворами з'єднані з торцями герметичного гіровузла. Винахід дозволяє суттєво підвищити захист герметичного гіровузла від збурення зовнішнім проникаючим інтенсивним акустичним випромінюванням надзвукових літальних апаратів. UA 115936 C2 (12) UA 115936 C2 UA 115936 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до точного машинобудування, а саме до поплавкових гіроскопів, і може бути використаним в складі пілотажно-навігаційного обладнання надводних, підводних апаратів, а також надзвукової авіаційної техніки, які при льотній експлуатації підвладні дії інтенсивного акустичного випромінювання. Відомий поплавковий гіроскоп, який містить сферичний корпус із сферичною, частково заповненою важкою 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 балансування 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 циліндричний корпус з внутрішньою циліндричною, частково заповненою важкою рідиною, порожниною і розміщений в порожнині корпуса герметичний гіровузол з опорами і датчиками кута і моментів для визначення кутової швидкості літальних апаратів, встановленим на опорах в торцях корпуса, на зовнішній частині корпуса розміщено тепловий кожух [2, 3]. Внутрішня порожнина поплавка зазвичай заповнена гелієм. Поплавок спирається на каменеві підшипники і знаходиться у зваженому стані у важкій рідині. Товщина шару рідини між корпусом гіроскопа і поплавком становить приблизно 0,2 см у радіальному напрямку. Велика густина важкої рідини і мала величина робочого зазору дозволяють отримати необхідний коефіцієнт демпфірування. Недолік цього технічного рішення полягає у недостатньо дійовому захисті гіровузла від збурення проникаючим інтенсивним акустичним випромінюванням надзвукових літальних апаратів. 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 додаткових похибок поплавкового гіроскопа в експлуатаційних умовах надзвукового польоту внаслідок дії проникаючого інтенсивного акустичного випромінювання, яке генерує в поверхні герметичного гіровузла велику кількість коливань, в тому числі і резонансних, формуючи її пружнонапружений стан, який помилково сприймається гіроскопом за корисний сигнал. 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 з двошаровим герметичним гіровузлом містить циліндричний корпус з внутрішньою циліндричною, частково заповненою важкою рідиною, порожниною і розміщений в порожнині корпуса герметичний гіровузол з опорами і датчиками кута і моментів для визначення кутової швидкості літальних апаратів, встановленим на опорах в торцях корпуса, на зовнішній частині корпуса розміщено тепловий кожух, згідно з заявленим винаходом, новим є те, що ззовні поверхня герметичного гіровузла співвісно і з радіальним зазором охоплена циліндричною оболонкою, виконаною з матеріалу з високим коефіцієнтом внутрішнього поглинання, тієї ж довжини, що і герметичний гіровузол, торці якої плоскими кільцями з отворами з'єднані з торцями герметичного гіровузла. Аналіз причинно-наслідкових зв'язків дає підстави дійти висновку, що наведені ознаки заявленого поплавкового гіроскопа з двошаровим герметичним гіровузлом 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 з двошаровим герметичним гіровузлом забезпечується шляхом обладнання зовнішньої поверхні герметичного гіровузла співвісно і з радіальним зазором охоплюючою його циліндричною оболонкою, виконаною з матеріалу з високим коефіцієнтом внутрішнього поглинання, тієї ж довжини, що і герметичний гіровузол, торці якої плоскими кільцями з отворами з'єднані з торцями герметичного гіровузла, що за інших, рівних з найближчим аналогом умов, підвищує рівень 1 UA 115936 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 захисту поплавкового гіроскопа з двошаровим герметичним гіровузлом від збурення проникаючим інтенсивним акустичним випромінюванням надзвукових літальних апаратів. Проаналізуємо дію проникаючого інтенсивного акустичного випромінювання надзвукового польоту на поплавковий гіроскоп з двошаровим герметичним гіровузлом. Проникаюче всередину крізь корпус поплавкого гіроскопа акустичне випромінювання потрапляє в перший шар важкої рідини, між поверхнею порожнини корпуса і зовнішньою поверхнею оболонки, виконаної з матеріалу з високим коефіцієнтом внутрішнього поглинання, де втрачає значну частину своєї звукової енергії, а інша частина породжує в матеріалі оболонки стохастичні за структурою безліч форм коливань, в тому числі, і резонансних, надалі акустичне збурення надходить до другого шару важкої рідини, між внутрішньою поверхнею оболонки й поверхнею герметичного гіровузла. Внаслідок того, що оболонка з'єднана на торцях плоскими кільцями з отворами з герметичним гіровузлом, а вони, як відомо, мають достатньо високу жорсткість в своїй площині, буде практично відсутня ретрансляція енергії коливальних процесів з бічної поверхні оболонки через торцеві кільця, і, буде здійснюватися лише внутрішньою поверхнею охоплюючої оболонки. Значно ослаблене, зовнішнє збурення, надійде в другий шар важкої рідини, між внутрішньою поверхнею охоплюючої оболонки і поверхнею герметичного гіровузла, але вже не зможе суттєво вплинути на вихідний стаціонарний стан другого шару важкої рідини. Отже, оболонка буде виконувати функцію пасивного звукоізолюючого елемента [4]. Таким чином, наявність двох шарів важкої рідини і, відповідно, збільшення поверхні контакту підвісу з важкою рідиною, а саме між поверхнею внутрішньої порожнини корпуса і поверхнею оболонки, а також між внутрішньою поверхнею оболонки і поверхнею герметичного гіровузла, в порівнянні з найближчим аналогом, де має місце один шар важкої рідини, між поверхнею внутрішньої порожнини корпуса і поверхнею герметичного гіровузла, надає додаткову можливість для вибору бажаного коефіцієнта демпфірування підвісу, а також для забезпечення ефективної вібростійкості підвісу. Пропоноване технічне рішення дозволить підвищити рівень захисту двошарового герметичного гіровузла від збурення проникаючим інтенсивним акустичним випромінюванням надзвукових літальних апаратів. Сукупність наведених ознак заявленого поплавкового гіроскопа з двошаровим герметичним гіровузлом забезпечує досягнення нового технічного результату. Далі суть заявлюваного винаходу пояснюється відповідним описом та кресленнями, де: на фіг. 1 схематично зображений заявлюваний поплавковий гіроскоп з двошаровим герметичним гіровузлом в поздовжньому перерізі, збільшено; на фіг. 2 зображений вигляд А на фіг. 1, збільшено. Заявлений поплавковий гіроскоп з двошаровим герметичним гіровузлом (фіг. 1) використовується в складі пілотажно-навігаційного обладнання надводних, підводних апаратів, а також надзвукової авіаційної техніки, які при льотній експлуатації підвладні дії інтенсивного акустичного випромінювання, і містить циліндричний корпус 1 з внутрішньою циліндричною, діаметром D, порожниною 2, частково заповненою важкою рідиною 3. В порожнині 2 корпуса 1 розташований герметичний гіровузол 4, який встановлюється на опорах 5 в торцях корпуса 1 і має датчик кута 6 і датчик моментів 7 для визначення кутової швидкості літального апарата, на зовнішній частині корпуса 1 розміщено тепловий кожух 8 діаметра D). Ззовні поверхня герметичного гіровузла 4 співвісно і з радіальним зазором охоплена циліндричною оболонкою 9, виконаною з матеріалу з високим коефіцієнтом внутрішнього поглинання, тієї ж довжини, що і герметичний гіровузол 4, торці якої плоскими кільцями 10 з отворами 11 з'єднані з торцями герметичного гіровузла 4. Робота заявленого поплавкового гіроскопа з двошаровим герметичним гіровузлом здійснюється наступним чином. При дії на поплавковий гіроскоп зовнішнього проникаючого акустичного випромінювання 12, частина його відбивається від поверхні теплового кожуха 8, а інша частина проходить крізь тепловий кожух 8 і попадає на зовнішню поверхню корпуса 1. Надалі, проникаюче акустичне випромінювання 12 через корпус 1 надходить в перший шар 13 важкої рідини 3, між поверхнею порожнини 2 корпуса 1 і зовнішньою поверхнею 14 циліндричної оболонки 9, виконаною з матеріалу з високим коефіцієнтом внутрішнього поглинання, де втрачає значну частину своєї звукової енергії, а інша частина породжує в матеріалі циліндричної оболонки 9 стохастичні за структурою безліч форм коливань, в тому числі і резонансних. Надалі, акустичне збурення прямує до другого шару 15 важкої рідини 3, між внутрішньою поверхнею 16 циліндричної оболонки 9 и поверхнею 17 герметичного гіровузла 4. Внаслідок того, що циліндрична оболонка 9 з'єднана на торцях плоскими кільцями 10 (фіг. 2) з отворами 11 з герметичним гіровузлом 4, а 2 UA 115936 C2 5 10 15 20 25 30 вони, як відомо, мають достатньо високу жорсткість в своїй площині, буде практично відсутня трансляція енергії коливальних процесів циліндричної оболонки 9 через торці плоских кілець 10 до герметичного гіровузла 4, і, збурення буде передаватися поверхні 17 герметичного гіровузла 4 тільки внутрішньою поверхнею 16 циліндричної оболонки 9 з високим коефіцієнтом внутрішнього поглинання. Значно ослаблене, зовнішнє збурення, надійде в другий шар 15 важкої рідини 3, між внутрішньої поверхнею 16 охоплюючої циліндричної оболонки 9 і поверхнею 17 герметичного гіровузла 4, але вже не зможе суттєво вплинути на вихідний стаціонарний стан другого шару 15 важкої рідини 3, внаслідок вирішальної втрати енергії під час надходження на всьому шляху до герметичного гіровузла 4. Отже, циліндрична оболонка 9 буде виконувати функцію пасивного звукоізолюючого елемента [4]. Таким чином, наявність двох шарів 13 і 15 важкої рідини 3, а саме між поверхнею внутрішньої порожнини 2 корпуса 1 і зовнішньою поверхнею 14 циліндричної оболонки 9, а також між внутрішньою поверхнею 16 циліндричної оболонки 9 і поверхнею герметичного гіровузла 4, поетапно знизить рівень проникаючого акустичного збурення до небезпечного, в порівнянні з найближчим аналогом, де має місце лише один шар важкої рідини. Внаслідок цього здійснюється інтенсивна турбулізація важкої рідини 3 з наступним впливом її на поверхню герметичного гіровузла 4, породжуючи додаткові похибки вимірювань кутової швидкості літального апарата. Двошарова модель поплавкового гіроскопа, окрім зазначеного, надає додаткову можливість для створення бажаного коефіцієнта демпфірування підвісу, а також забезпечує ефективну віброізоляцію підвісу не тільки під час транспортування льотних виробів з ангару на відкриті стартові позиції, але, також, і в експлуатаційних умовах цільового призначення апарата. Отже, використання заявленого поплавкового гіроскопа з двошаровим герметичним гіровузлом дозволить, за допомогою нових властивостей, дієво підвищить захист герметичного гіровузла від збурення зовнішнім проникаючим інтенсивним акустичним випромінюванням надзвукових літальних апаратів. Джерела інформації: 1. А.с. СССР № 1779129, Поплавковий гіроскоп [Текст]/ G01С 19/20, 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. 35 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 Поплавковий гіроскоп з двошаровим герметичним гіровузлом, який містить циліндричний корпус з внутрішньою циліндричною, частково заповненою важкою рідиною, порожниною і розміщений в порожнині корпуса герметичний гіровузол з опорами і датчиками кута і моментів для визначення кутової швидкості літальних апаратів, встановленим на опорах в торцях корпуса, на зовнішній частині корпуса розміщено тепловий кожух, який відрізняється тим, що ззовні поверхня герметичного гіровузла співвісно і з радіальним зазором охоплена циліндричною оболонкою, виконаною з матеріалу з високим коефіцієнтом внутрішнього поглинання, тієї ж довжини, що і герметичний гіровузол, торці якої плоскими кільцями з отворами з'єднані з торцями герметичного гіровузла. 3 UA 115936 C2 Комп’ютерна верстка О. Рябко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4