Амортизатор системы виброзащиты навигационной системы Российский патент 2025 года по МПК G01C23/00 F16F15/126 

Изобретение относится к средствам защиты от вибрационных и ударных нагрузок, воздействующих на инерциальные навигационные системы (ИНС) в процессе эксплуатации воздушного судна.

Известен амортизатор системы виброзащиты инерциальной навигационной системы, который включает втулку с осевым каналом, установленный на втулку упругий элемент, имеющий форму тела вращения. При этом на упругом элементе выполнена кольцевая оправка, имеющая, по меньшей мере, две точки крепления, равноудаленные от центральной оси амортизатора, обеспечивающие его надежное и жесткое крепление к корпусу блока чувствительных элементов (БЧЭ), а внутренняя поверхность упругого элемента, контактирующая с ответной частью втулки, в продольном осевом сечении сформирована из встречно направленных симметрично усеченных участков, переходящих в промежуточный цилиндрический участок со стороны своих малых оснований. Наружная поверхность упругого элемента в продольном осевом сечении сформирована из симметрично усеченных конических участков, сопряженных со стороны своих больших оснований с образованием по поперечной плоскости симметрии наружной кольцевой проточки под ответную поверхность кольцевой оправки (патент РФ №2774216).

Основным недостатком известного амортизатора является его неравножесткость между осевым и радиальным направлениями, что приводит к влиянию различных внешних факторов, воздействующих на точностные параметры БЧЭ, а следовательно, и на ИНС в целом.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании равножесткого амортизатора для системы амортизации (СА), применяемой в ИНС, имеющего равнозначное влияние воздействующих факторов в пространственной системе координат во всех трех направлениях (X, Y, Z) и обладающего характеристиками, удовлетворяющими эксплуатационным условиям работы ИНС.

Так же заявленное изобретение направлено на обеспечение сохранения точностных характеристик чувствительных элементов, входящих в состав БЧЭ, таких как лазерные гироскопы и кварцевые акселерометры, при их совместной работе в заданных условиях эксплуатации ИНС.

Поставленные задачи решаются за счет амортизатора системы виброзащиты ИНС, включающего втулку с осевым каналом, установленный на втулку упругий элемент, имеющий форму тела вращения. При этом на упругом элементе, имеющем оригинальный профиль, симметрично относительно его краев выполнена кольцевая оправа, имеющая три равноудаленные от центральной оси точки крепления к корпусу БЧЭ, и внутренняя поверхность упругого элемента, контактирующая с ответной частью втулки, в продольном осевом сечении сформирована из встречно направленных симметрично усеченных участков, переходящих со стороны малых оснований в цилиндрический участок, а поверхность заднего концевого цилиндрического участка втулки относительно продольной оси составляет 0,33 поверхности переднего концевого цилиндрического участка втулки. Наружная поверхность упругого элемента в продольном осевом сечении сформирована из симметричных участков, сопряженных с образованием по поперечной плоскости симметрии наружной кольцевой проточки под ответную поверхность кольцевой оправки.

При этом поверхность большего основания конического участка втулки составляет 0,74 внешней поверхности упругого элемента относительно поперечной оси, максимальное расширение упругого элемента составляет 0,78 поверхности втулки относительно продольной оси.

Кольцевая проточка под ответную поверхность кольцевой оправки представляет собой тело вращения, состоящее из симметричных амортизирующих элементов, образующих Y-образный посадочный паз для кольцевой оправы. При этом толщина амортизирующих элементов составляет 0,61 минимальной ширины Y-образного посадочного паза.

Приведенная совокупность технических элементов конструкции амортизатора, в частности, геометрическая форма внутреннего контура оправы, центральной оси, выполненной в виде втулки, предлагаемый профиль упругого элемента, позволяет получить равножесткий амортизатор в осевом и радиальном направлениях, что обеспечивает равнозначное воздействие внешних факторов на БЧЭ в пространственной системе координат.

При использовании заявленного равножесткого амортизатора заданная рабочая резонансная частота равнозначна в направлениях X, Y, Z и составляет порядка 60-65 Гц.

Все вышеперечисленное сводит к минимуму погрешности работы ИНС, связанные с неравножесткостью амортизаторов виброзащиты, и улучшает ее точностные характеристики.

Разница между частотами в осевом и радиальном направлениях для заявленного амортизатора не превышает 2-3 Гц, тогда как для известного из RU 2774216 разница может достигать 10-15 Гц.

Сущность настоящего изобретения поясняется следующими фигурами (нумерация обозначений сквозная):

Фигуры 1, 2 представляют общий вид амортизатора спереди и сзади.

Предлагаемый амортизатор выполнен в форме «бочонка» и имеет оригинальную конструкцию, включающую в себя упругий элемент, металлическую оправу и центральную втулку, на передней части которой предусмотрено четыре отверстия, предназначенных для стопорения ограничителями при закреплении амортизатора в корпусе ИНС, что предотвращает возникновение внутренних напряжений в упругом элементе и увеличивает ресурс работы всей СА.

Амортизатор системы виброзащиты изготавливают из отечественных материалов: ось в виде внутренней втулки и оправу - из стали, упругий элемент - из резины ИРП-1354 НТА (ТУ 38.0051166-2015). Резина обладает высокой температурной устойчивостью (от -60 до +150°С), имеет повышенные механические свойства, с выбранной твердостью, величина которой составляет 56-60 ед. Шор А. Сталь выбирается из коррозионностойких жаропрочных, например, 14Х17Н2, что позволяет получить более высокую стабильность технических параметров и размеров оправы амортизатора, а также дает возможность наиболее технологично проводить установку амортизатора на БЧЭ.

Амортизатор имеет малые габариты (30×15×23) мм и малый вес - не более 35 г. Его эксплуатируют при температуре от - 60 до +85°С. Номинальная нагрузка при ходе амортизатора до 0,62 мм в зависимости от исполнения составляет 5 кг.

Фигура 3 поясняет конструкцию амортизатора (в продольном разрезе).

На продольную ось, выполненную в виде металлической втулки 1 с осевым каналом 2, установлен упругий элемент 3, имеющий форму тела вращения. На упругий элемент 3 установлена кольцевая оправа 4, также имеющая форму тела вращения, с тремя равноудаленными от центральной оси точками крепления 5 к корпусу БЧЭ. На наружной поверхности упругого элемента 3, имеющей оригинальные внешние углубления 6, сформирована кольцевая проточка 7 под ответную поверхность кольцевой оправы 4, представляющая собой тело вращения, состоящее из симметричных амортизирующих элементов, образующих Y-образный посадочный паз 9 для кольцевой оправы 4.

Формы плоскости оправы 4, втулки 1 и упругого элемента 3 определяют частотные характеристики амортизатора, обеспечивающие при последующих нагрузках существенное снижение свободных колебаний БЧЭ, и поглощение ударов, действующих на систему ИНС.

Изготовление амортизатора, имеющего неразборную конструкцию, осуществляется следующим образом: после вулканизации резиновая смесь помещается между оправой 4 и втулкой 1, поверхности которых, соприкасающиеся с резиной, предварительно обработаны клеящим составом, и резиновая смесь принимает форму определенной конфигурации, образуя упругий элемент 3, обеспечивая при последующих нагрузках существенное снижение свободных колебаний БЧЭ и поглощение ударов, действующих на ИНС.

Изготовленный амортизатор проходит режим стабилизации по техническим требованиям, указанным в сборочном чертеже на изделие. Амортизаторы, соответствующие техническим требованиям, и удовлетворяющие техническим условиям, комплектуются в группы, образуя таким образом СА, и с использованием специальных ограничителей и винтов через отверстия закрепляются на восьми крепежных площадках (по четыре с каждой из двух противоположных сторон корпуса) БЧЭ системы ИНС летательного аппарата.

Это обеспечивает защиту БЧЭ и его лучшую работоспособность.

Фигура 4 представляет узел крепления амортизатора к БЧЭ и корпусу ИНС в продольном разрезе.

Амортизатор крепится к корпусу БЧЭ 10 металлической оправой 4 через точки крепления 5, а через втулку 1 - к корпусу ИНС 11, обеспечивая возможность перемещения БЧЭ внутри ИНС в пределах ±3 мм. На передней части втулки предусмотрено четыре отверстия, предназначенных для стопорения ограничителями 12 при закреплении амортизатора в корпусе ИНС.

На каждой боковой стенке корпуса ИНС с внешней стороны установлено по четыре герметичных заглушки 13, закрывающих стальные базовые втулки, которые являются опорными поверхностями для амортизаторов, закрепленных своими корпусами на БЧЭ на крепежных площадках, и обеспечивающими установку блока в корпус ИНС.

Изобретение относится к средствам защиты от вибрационных и ударных нагрузок, воздействующих на инерциальные навигационные системы (ИНС) воздушного судна. Сущность заявленного устройства заключается в том, что кольцевая оправа на упругом элементе, имеющем внешние углубления, размещена симметрично относительно его краев, при этом поверхность заднего концевого цилиндрического участка втулки относительно продольной оси составляет 0,33 поверхности переднего концевого цилиндрического участка втулки; поверхность большего основания конического участка втулки составляет 0,74 внешней поверхности упругого элемента относительно поперечной оси; максимальное расширение упругого элемента составляет 0,78 поверхности втулки относительно продольной оси; кольцевая проточка под ответную поверхность кольцевой оправы представляет собой тело вращения, состоящее из симметричных амортизирующих элементов, образующих Y-образный посадочный паз для кольцевой оправы, причем толщина амортизирующих элементов составляет 0,61 минимальной ширины Y-образного посадочного паза. Техническим результатом является получение равножесткого амортизатора в осевом и радиальном направлениях и, как следствие, обеспечение равнозначного воздействия внешних факторов на блок чувствительных элементов ИНС. 4 ил.

Амортизатор системы виброзащиты инерциальной навигационной системы, включающий втулку с осевым каналом, установленный на втулку упругий элемент, имеющий форму тела вращения, на котором выполнена кольцевая оправа, имеющая три равноудаленные от центральной оси точки крепления к корпусу БЧЭ, и внутренняя поверхность упругого элемента, контактирующая с ответной частью втулки, в продольном осевом сечении сформирована из встречно направленных симметрично усеченных участков, переходящих в промежуточный цилиндрический участок со стороны своих малых оснований, а наружная поверхность упругого элемента в продольном осевом сечении сформирована из симметричных участков, сопряженных с образованием по поперечной плоскости симметрии наружной кольцевой проточки под ответную поверхность кольцевой оправки, отличающийся тем, что кольцевая оправа на упругом элементе, имеющем оригинальные внешние углубления, размещена симметрично относительно его краев, при этом поверхность заднего концевого цилиндрического участка втулки относительно продольной оси составляет 0,33 поверхности переднего концевого цилиндрического участка втулки; поверхность большего основания конического участка втулки составляет 0,74 внешней поверхности упругого элемента относительно поперечной оси; максимальное расширение упругого элемента составляет 0,78 поверхности втулки относительно продольной оси; кольцевая проточка под ответную поверхность кольцевой оправы представляет собой тело вращения, состоящее из симметричных амортизирующих элементов, образующих Y-образный посадочный паз для кольцевой оправы, причем толщина амортизирующих элементов составляет 0,61 минимальной ширины Y-образного посадочного паза.