М.А. Басараб¹, Б.С. Лунин², Е.А. Чуманкин³

1 Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (Москва, Россия),

2 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова (Москва, Россия),

3 ПАО «Арзамасское научно-производственное предприятие «Темп-Авиа» (г. Арзамас, Россия)

Постановка проблемы. Волновые твердотельные гироскопы (ВТГ) относят к наиболее современным навигационным приборам. Основанные на явлении прецессии упругих волн в тонкостенных осесимметричных телах, ВТГ имеют простую конструкцию, включающую 2–3 неподвижных детали, и обладают рядом преимуществ по сравнению с другими типами гироскопов. Разработка подобных датчиков требует решения ряда научно-технических задач. Поскольку все основные характеристики такого прибора определяются свойствами резонатора, его конструкции и технологии производства должно быть уделено особое внимание. Одна из наиболее сложных и дорогих операций в технологии ВТГ – балансировка резонатора, проводимая для устранения массового дисбаланса, который возникает при его изготовлении вследствие неизбежных отклонений от идеальной осесимметричной формы.

Цель. Рассмотреть балансировку металлических резонаторов по первым трем формам массового дефекта, пригодных для использования в производстве ВТГ общего применения.

Результаты. Рассмотрена процедура проведения балансировки металлического резонатора ВТГ общего применения по трем первым формам массового дефекта. Эти формы массового дефекта резонатора являются причиной снижения его добротности и возникновения значительного систематического дрейфа стоячей волны, нестабильность которого представляет собой основной источник погрешностей ВТГ. Разработанная технология балансировки включает в себя методику измерения первых трех форм массового дисбаланса, электрохимический способ удаления неуравновешенной массы и простой балансировочный алгоритм. Продемонстрировано, что после балансировки остаточный дисбаланс резонатора по трем первым формам массового дефекта составляет ∼1 мкг и ограничен точностью измерения параметров этих форм массового дефекта.

Практическая значимость. Разработанная технология балансировки металлических резонаторов ВТГ общего применения по трем первым формам массового дефекта улучшает точностные характеристики прибора.

Басараб М.А., Лунин Б.С., Чуманкин Е.А. Балансировка металлических резонаторов волновых твердотельных гироскопов общего применения // Динамика сложных систем. 2021. T. 15. № 1. С. 58−68. DOI: https://doi.org/10.18127/j19997493-202101-06

1. Chikovani V.V., Yatsenko Yu.A., Barabashov A.S. et al. Improved accuracy metallic resonator CVG. XV International Conference on Integrated Navigation Systems. 26–28 May 2008. St.-Petersburg. St.-Petersburg: Elektropribor. 2008. P. 28–31.
2. Egarmin N.E., Yurin V.E. Introduction to theory of vibratory gyroscopes. M.: Binom. 1993. 
3. Распопов В.Я., Волчихин И.А., Волчихин А.И., Ладонкин А.В., Лихошерст В.В., Матвеев В.В. Волновой твердотельный гироскоп с металлическим резонатором. 2018. Тула.: ТулГу. 189 с. 
4. Wang Z., Wu Y., Xi X., Zhang Y., Wu X. Analysis on Node Position of Imperfect Resonators for Cylindrical Shell Gyroscopes. Sensors. 2016. V. 16. P. 1206–1216. DOI: 10.3390/s16081206.
5. Чуманкин Е.А., Лунин Б.С., Басараб М.А. Особенности балансировки металлических резонаторов волновых твердотельных гироскопов // Динамика сложных систем – ХХI век. 2018. № 4. С. 85–95. DOI: 10.18127/j19997493-13.
6. Zhbanov Yu.K., Zhuravlev V.F. On balancing of the wave solid-state gyroscope. Izvestiia RAN. Mekhanika tverdogo tela. 1998. № 4. P. 4–16.
7. Loper E.J., Lynch D.D. Projected system performance based on recent HRG test results // IEEE/AIAA 5th Digital Avionics Systems Conference. Seattle, WA. October 31-November 3. 1983. Proc. P.18.1.1–18.1.6.
8. Patent (RF) 7G01C 19/56, RU 2147117. A method for balancing resonators of the wave solid-state gyroscope / B.P. Bodunov, V.M. Lopatin, B.S. Lunin. 1998.
9. Rosebury F. Handbook of Electron Tube and Vacuum Techniques. Addison-Wesley. 1965.
10. Matveev V.A., Lunin B.S., Basarab M.A., Chumankin E.A. Balancing of metal resonators for low-accuracy and middle-accuracy wave solid-state gyroscopes // Nauka i obrazovanie. Elektronnoe nauchno-tekhnicheskoe izdanie. 2013. № 06. DOI:10.7463/0613.0579179.