Библиографическое описание:

Шибецкий В. Ю. Влияние гауссовой кривизны подвеса поплавкового гироскопа на упругую податливость в акустическом поле // Молодой ученый. — 2012. — №12. — С. 116-120.

Летательные аппараты, такие как Тактическая Палубная Авиация (ТПА), Стратегическая бомбардировочная авиация (СБА), ракеты класса "воздух-воздух", зенитные управляемые ракеты, ракеты класса "вода-воздух", движущихся по пониженным траекториям со сверхзвуковой скоростью, и другие реактивные аппараты образуют аэродинамический поток, который порождает звуковой удар [1].

Доказано, что при пространственном волновом воздействии на подвес, например, проникающего акустического излучения высокой интенсивности, механические системы переходят в разряд импедансных и возникающее упруго-напряженное состояние подвеса гироскопа воспринимается им как полезный сигнал, на самом деле являясь ложным. Объяснения природы этого явления базируется на необходимости учета одновременного действия не менее двух факторов - например, проникающего акустического излучения и кинематической возмущения, действующего на прибор со стороны фюзеляжа [2]. Отсюда и расчетные модели получают особенности, обусловленные имеющимся соотношением длины полуволны пространственного возмущения и габаритных размеров элемента. Очевидной становится необходимость учета также таких явлений как парусность и остаточная плавучесть, зон каустик и т. п.

Нулевая гауссова кривизна является причиной возникновения значительных колебательных процессов на поверхности подвеса по трем направлениям. Очевидно, что имеет место взаимное влияние колебаний [3].

Уменьшение амплитуд генерируемых колебаний приведет к изменению напряженного состояния подвеса и, следовательно, к уменьшению ложной угловой скорости, которая является следствием этого состояния.

Целью данного исследования является анализ влияния гауссовой кривизны подвеса поплавкового гироскопа на уровень генерируемых в подвесе колебательных процессов. Для конкретности форма поплавкового подвеса выполнена в виде катеноида.

Количественный анализ динамики поверхности поплавкового подвеса в акустическом поле проведено для случая плоской монохроматической волны избыточного давления. Результаты взаимодействия с плоской волной могут быть легко обобщены на случай диффузного акустического поля операцией усреднения по Пэрису.

Для численного анализа используется расчетная модель, аналогом которой служит датчик угловых скоростей класса ДУС с жидкостатическим подвесом, который изготавливается серийно авиационной промышленностью [4]. Для конкретности принято:

Радиус будет функцией координаты , т.е.

,

где – прогиб образующей цилиндра в среднем шпангоуте; – безразмерная координата протяженности подвеса.

Для конкретности принято: , .

Вариативные составляющие:

от до с шагом ;

от до с шагом ;

то до с шагом .

Расчеты проводились с использованием пакета Mathcad. В соответствии с расчетной моделью была разработана программа обработки данных.

Значение максимальных упругих перемещений , , приведены в табл. 1, табл. 2, табл. 3 соответственно.


Таблица 1

Максимальные упругие перемещения

,

,

600

0,473·10-8

0,946·10-8

1,419·10-8

1,892·10-8

1200

0,4344·10-8

0,8688·10-8

1,3032·10-8

1,7376·10-8

1800

0,3734·10-8

0,7468·10-8

1,1202·10-8

1,4936·10-8

2400

0,295·10-8

0,59·10-8

0,885·10-8

1,18·10-8

3000

0,2052·10-8

0,4104·10-8

0,6156·10-8

0,8208·10-8

3600

0,1106·10-8

0,2212·10-8

0,3318·10-8

0,4424·10-8

4200

-0,02501·10-8

-0,05002·10-8

-0,07503·10-8

-0,10004·10-8

4800

-0,06607·10-8

-0,13214·10-8

-0,19821·10-8

-0,26428·10-8

5400

-0,137·10-8

-0,274·10-8

-0,411·10-8

-0,548·10-8

6000

-0,191·10-8

-0,382·10-8

-0,573·10-8

-0,764·10-8


Таблица 2

Максимальные упругие перемещения

,

,

600

1,252·10-8

2,504·10-8

3,756·10-8

5,008·10-8

1200

1,246·10-8

2,492·10-8

3,738·10-8

4,984·10-8

1800

1,237·10-8

2,474·10-8

3,711·10-8

4,948·10-8

2400

1,225·10-8

2,45·10-8

3,675·10-8

4,9·10-8

3000

1,212·10-8

2,424·10-8

3,636·10-8

4,848·10-8

3600

1,198·10-8

2,396·10-8

3,594·10-8

4,792·10-8

4200

1,185·10-8

2,37·10-8

3,555·10-8

4,74·10-8

4800

1,173·10-8

2,346·10-8

3,519·10-8

4,692·10-8

5400

1,163·10-8

2,326·10-8

3,489·10-8

4,652·10-8

6000

1,154·10-8

2,308·10-8

3,462·10-8

4,616·10-8


Таблица 3

Максимальные упругие перемещения

,

,

600

0,7837·10-8

1,5674·10-8

2,3511·10-8

3,1348·10-8

1200

0,7817·10-8

1,5634·10-8

2,3451·10-8

3,1268·10-8

1800

0,7785·10-8

1,557·10-8

2,3355·10-8

3,114·10-8

2400

0,7743·10-8

1,5486·10-8

2,3229·10-8

3,0972·10-8

3000

0,7694·10-8

1,5388·10-8

2,3082·10-8

3,0776·10-8

3600

0,7639·10-8

1,5278·10-8

2,2917·10-8

3,0556·10-8

4200

0,7582·10-8

1,5164·10-8

2,2746·10-8

3,0328·10-8

4800

0,7526·10-8

1,5052·10-8

2,2578·10-8

3,0104·10-8

5400

0,7471·10-8

1,4942·10-8

2,2413·10-8

2,9884·10-8

6000

0,7412·10-8

1,4824·10-8

2,2236·10-8

2,9648·10-8


Как видно из приведенного, для гауссовой кривизны максимальные значения упругих перемещений поверхности вдоль параллели и вдоль протяжности подвеса под действием плоской акустической волны практически такие же, как и для классического кругового цилиндра. В то же время, значение прогибов в плоскости шпангоута уменьшились практически в два раза и составили при , при , при и при .

Максимальные значения упругих перемещений вдоль протяженности равны на частоте звуковой волны соответственно при , при , при и при .

Максимальные перемещения на частоте достигают значений – при , при , при и при .

Внешний вид упруго-деформируемой поверхности подвеса для стационарной задачи , , изображенный на рис. 1.


Рис. 1. Поверхность поплавкового подвеса в форме катеноида в аксонометрии
и фронтальной плоскости при а) , б) , в)


Внешний вид подвеса катеноидной формы для значений акустического давления в изображен на рис. 2.

Рис. 2. Поверхность подвеса под действием различных уровней акустического давления при : а) б) в)


Очевидно, что повышение уровня избыточного давления приводит к увеличению упругих перемещений поверхности подвеса поплавкового гироскопа и, как следствие, к росту напряженного состояния поверхности поплавка, воспринимаемого гироскопом как полезный сигнал

Литература:
  1. Ишлинский, А. Ю. Ориентация, гироскопы и инерциальная навигация [Текст] / Ин-т проблем механики Российской акад. наук. – М. : Наука, 1976. – 671 с. – Библиогр. : с. 661-666.

  2. Карачун, В.В. Дифракция звуковых волн на подвесе гироскопа / В.В.Карачун, В. Г. Лозовик, В. Н. Мельник ; Нац. техн. ун-т Укр. «КПИ». – К. : «Корнейчук», 2000. – 176с. – Библиогр. : с.153-155.

  3. Шендеров, Е. Л. Прохождение звуковой волны через упругую цилиндрическую оболочку [Текст] // Акустический журнал. – 1963. – 9. – Вып. 2. – С. 47-49.

  4. Карачун, В.В. Задачі супроводу та маскування рухомих об’єктів [Текст] / В. В. Карачун, В. Н. Мельник ; Нац. техн. ун-т Укр. «КПИ». – К. : «Корнейчук», 2011. – 263 с. – Библиогр. : с. 261-263.

Основные термины: подвеса поплавкового гироскопа, акустическом поле, поплавкового подвеса, гауссовой кривизны подвеса, кривизны подвеса поплавкового, поверхности подвеса, диффузном акустическом поле, деформации поплавкового подвеса, упругих перемещений поверхности, Упругие деформации поплавкового, значения упругих перемещений, поле центробежных сил, акустического излучения, состояние подвеса гироскопа, акустического давления, поверхности поплавкового подвеса, перемещений поверхности подвеса, напряженного состояния подвеса, избыточного давления, звуковой волны

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle