gyroscopyГироскопия и навигацияGiroskopiya i Navigatsiya / Gyroscopy and Navigation0869-70352075-0927AO «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор»10.17285/0869-7035.2016.24.4.014-024gyroscopy-371Research ArticleСтатьиВлияние неоднородности толщины оболочки волнового твердотельного гироскопа на параметры дебалансаInfluence of the Nonuniform Thickness of the Hemispherical Resonator Gyro Shell on its Unbalance ParametersБасарабМ. А.BasarabM. A.

Басараб Михаил Алексеевич, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник. 

МатвеевВ. А.MatveevV. A.

Матвеев Валерий Александрович, доктор технических наук, профессор, руководитель научно-учебного комплекса «Информатика и системы управления». 

ЛунинБ. С.LuninB. S.

Лунин Борис Сергеевич, доктор технических наук, ведущий научный сотрудник. 

ФетисовС. В.FetisovS. V.

Фетисов Сергей Васильевич, инженер-конструктор. 

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана.РоссияBauman Moscow State Technical UniversityRussian FederationМосковский государственный университет им. М.В. Ломоносова. химический факультет.РоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian FederationЗАО «Инерциальные технологии «Технокомплекса» (г. Раменское).РоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian Federation2016031220252441424Copyright © Басараб М.А., Матвеев В.А., Лунин Б.С., Фетисов С.В., 20252025Басараб М.А., Матвеев В.А., Лунин Б.С., Фетисов С.В.Basarab M.A., Matveev V.A., Lunin B.S., Fetisov S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.gyroscopy.ru/jour/article/view/371

Получены выражения для компонент дебалансов полусферического волнового твердотельного гироскопа (ВТГ) с резонатором в виде оболочки неравномерной толщины в меридиональном направлении. Рассмотрены различные зависимости уменьшения толщины резонатора от полюса к краю. Показано, что при возбуждении по второй форме колебаний относительная погрешность в определении компонент дебаланса, связанная с пренебрежением такой неравномерностью и рассмотрением оболочки равномерной толщины, может достигать 10-15 %. Учет закона изменения толщины оболочки может существенно повысить точность балансировки ВТГ, которая является важнейшим процессом при изготовлении приборов средней и высокой точности.

Formulas for the unbalance components of the hemispherical resonator gyro (HRG) with a shell of thickness variable in the meridional direction are obtained. Various laws of thickness reduction from the pole to the edge are considered. It is shown that for the second form of excited oscillations, relative error in unbalance components (with the thickness variation neglected) can reach 10-15%. The obtained formulas for unbalance components, taking into account the variable thickness of the shell, can significantly improve the accuracy of HRG balancing, which is the most important process in the manufacture of medium and high precision devices.

Ключевые слова: волновой твердотельный гироскопполусферический резонатордебаланс.Solid-state wave gyrohemispherical resonatorunbalanceReferencesЖбанов Ю.К., Каленова Н.В. Поверхностный дебаланс волнового твердотельного гироскопа // Изв. РАН. Механика твердого тела. 2001. № 3. С. 11–18.Zhbanov Yu.K. and Kalenova, N.V. Surface imbalance hemispherical resonator gyro // Izvestiya RAN, Mekhanika tverdogo tela. 2001. No. 3. P. 11–18.Матвеев В.А., Басараб М.А., Лунин Б.С. Аппроксимация распределения плотности резонатора волнового твердотельного гироскопа по измеренным параметрам дебаланса // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2015. № 10. С. 9–16.Matveev V.A., Basarab M.A., and Lunin B.S., Approximation of density distribution of solidstate wave gyro resonator with respect to measured disbalance parameters // Pribory i sistemy. Upravlenie, kontrol, diagnostika. 2015. No. 10. P. 9–16.Lynch D.D. Bell gyro and improved means for operating same // Патент США. НКИ 73/505. No. 3656354. (1972).Lynch D.D. Bell gyro and improved means for operating same. U.S. Patent 3656354, 1972.Матвеев В.А., Лунин Б.С., Басараб М.А. Навигационные системы на волновых твердотельных гироскопах. М.: Физматлит, 2008. 240 с.Matveev V.A., Lunin B.S., and Basarab M.A. Navigatsionnye sistemy na volnovykh tverdotel'nykh giroskopakh (Navigation Systems Based on Solid-State Wave Gyroscopes). Moscow: Fizmatlit, 2008.Меркурьев И.В., Подалков В.В. Динамика микромеханического и волнового твердотельного гироскопов. М.: Физматлит, 2009. 228 с.Merkuryev I.V. and Podalkov V.V. Dinamika mikromekhanicheskogo i volnovogo tverdotel'nogo giroskopov (Dynamics of Micromechanical and Solid-State Wave Gyroscopes). Moscow: Fizmatlit, 2009.Вахлярский Д.С., Гуськов А.М., Басараб М.А., Матвеев В.А. Использование метода конечных элементов совместно с методом возмущений в задаче вычисления расщепления частоты оболочки с дефектом формы срединной поверхности // Наука и образование. Электронное научно-техническое издание. Май 2016. № 05. DOI: 10.7463/0516.0839190.Vakhlyarskiy D.S., Gus’kov A.M., Basarab M.A., and Matveev V.A. Using a combination of FEM and perturbation method in frequency split calculation of a nearly axisymmetric shell with middle surface shape defect // Nauka i obrazovanie. May 2016. No. 05. P. 152–174. DOI: 10.7463/0516.0839190.Басараб М.А., Кравченко В.Ф., Матвеев В.А., Пустовойт В.И. Атомарные функции в задаче определения функций Рэлея и коэффициента прецессии резонатора волнового твердотельного гироскопа // Доклады РАН. 2001. Т. 376. № 4. С.474–479.Basarab M.A., Kravchenko V.F., Matveev V.A., and Pustovoit V.I. Atomic functions in the problem of evaluating the Rayleigh functions and the precession coefficient for the resonator of a wave solid-state gyroscope // Doklady Physics. 2001. Vol. 46. No. 2. P. 113–118.Новожилов В.В. Теория тонких оболочек. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2010. 380 с.Novozhilov V.V. The Theory of Thin Shells. P. Noordhoff, 1964. Enlarged second edition. 9. Zhbanov Yu.K. and Zhuravlev V.F. On balancing a hemispherical resonator gyro // Izvestiya RAN. Mekhanika tverdogo tela. 1998. No. 4. P. 4–16.Жбанов Ю.К., Журавлев В.Ф. О балансировке волнового твердотельного гироскопа // Изв. РАН. Механика твердого тела. 1998. № 4. С. 4–16.Basarab M.A., Lunin B.S., Matveev V.A., and Chumankin E.A., Balancing of hemispherical resonator gyros by chemical etching // Gyroscopy and Navigation. 2015. Vol. 88. No. 1. P. 21–224. DOI: 10.17285/0869- 7035.2015.23.1.061-070.Басараб М.А., Лунин Б.С., Матвеев В.А., Чуманкин Е.А. Балансировка полусферических резонаторов волновых твердотельных гироскопов методом химического травления // Гироскопия и навигация. 2015.Т. 88. № 1. С. 61–70.Meyer D. and Rozelle D. Milli-HRG inertial navigation system // Gyroscopy and Navigation. 2012. Vol. 3. No. 4. P. 227–234.Мейер Д., Розелле Д. Инерциальная навигационная система на основе миниатюрного волнового твердотельного гироскопа // Гироскопия и навигация. 2012. № 3. (78). С. 45–54.Jeanroy A., Bouvet A., and Remillieux G. HRG and marine applications // Gyroscopy and Navigation. 2014. Vol.5. No. 2. P. 67–74.Жанруа А., Буве А., Ремиллье Ж. Волновой твердотельный гироскоп и его применение в морском приборостроении // Гироскопия и навигация. 2013. № 4 (83). С. 24–34.Жанруа А., Буве А., Ремиллье Ж. Волновой твердотельный гироскоп и его применение в морском приборостроении // Гироскопия и навигация. 2013. № 4 (83). С. 24–34.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.