gyroscopyГироскопия и навигацияGiroskopiya i Navigatsiya / Gyroscopy and Navigation0869-70352075-0927AO «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор»XGGDXMgyroscopy-669Research ArticleСтатьиНавигационные акселерометры: опыт разработкиNavigation Accelerometers: Development ExperienceЛевинС. Л.LevinS. L.

Левин Сергей Львович. Кандидат технических наук, начальник отдела.

ВолобуевС. А.VolobuevS. А.

Волобуев Сергей Алексеевич. Главный специалист.

ЯкушинаЕ. А.YakushinaЕ. А.

Якушина Евгения Александровна. Младший научный сотрудник, аспирант.

АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» (С.-Петербург).РоссияConcern CSRI Elektropribor, JSC (St. Petersburg)Russian Federation202613072026342128150Copyright © Левин С.Л., Волобуев С.А., Якушина Е.А., 20262026Левин С.Л., Волобуев С.А., Якушина Е.А.Levin S.L., Volobuev S.А., Yakushina Е.А.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/669

В статье дан обзор и сравнительный анализ конструкций акселерометров, разработанных в АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» за последние десятилетия. Рассмотрены шесть видов таких устройств: поплавковые с жидкостной разгрузкой опор; «сухие» маятниковые компенсационные; с бесконтактным (магнитным и электростатическим) подвесом; криогенные и микромеханические. Для каждого вида описан принцип действия, а также конструктивные особенности, точностные характеристики и области применения. Показана эволюция подходов к снижению влияния механического трения – от гидростатической разгрузки до полного отказа от механического контакта. Отдельное внимание уделено перспективным разработкам: криогенным и электростатическим акселерометрам для космических научных экспериментов, а кроме того, современным микромеханическим датчикам для навигации и потребительской электроники. Приведены результаты сопоставления отечественных и зарубежных аналогов. Сделан вывод о рациональном сочетании различных типов акселерометров в зависимости от требуемой точности, условий эксплуатации и стоимости.

This article provides an overview and comparative analysis of accelerometer designs developed at Concern CSRI Elektropribor over the past decades. Six key technological trends are considered: floated accelerometers with pivot and jewel bearings, dry pendulum force-rebalanced accelerometers, accelerometers with contactless (magnetic and electrostatic) suspension, cryogenic and micromechanical (MEMS) accelerometers. The operating principles, design features, accuracy characteristics, and fields of application are described for each type. The evolution of approaches to reducing the impact of mechanical friction is demonstrated, from hydrostatic unloading to complete elimination of mechanical contact. Special attention is given to promising projects: cryogenic and electrostatic accelerometers for space research experiments, as well as modern micromechanical (MEMS) sensors for navigation and consumer electronics. A comparison of domestic and foreign counterparts is presented. The analysis has led to the conclusion on the rational integration of different types of accelerometers, depending on the required accuracy, operating conditions, and cost.

Акселерометркажущееся ускорениелинейное ускорение.Аccelerometerspecific forcelinear acceleration.ReferencesОпыт проектирования и изготовления блоков измерителей линейного ускорения на кварцевых маятниковых акселерометрах с аналоговой и цифровой системами управления / С. Ф. Нахов [и др.]. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2021. 240 с.Опыт проектирования и изготовления блоков измерителей линейного ускорения на кварцевых маятниковых акселерометрах с аналоговой и цифровой системами управления / С. Ф. Нахов [и др.]. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2021. 240 с.Коновалов С.Ф. Навигационные акселерометры : учеб. пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2023. 328 с.Коновалов С.Ф. Навигационные акселерометры : учеб. пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2023. 328 с.Анучин О.Н., Емельянцев Г.И. Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов / под общ. ред. чл.-кор. РАН В.Г. Пешехонова. Изд. 2-е, перераб. и испр. СПб.: АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 357 с.Анучин О.Н., Емельянцев Г.И. Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов / под общ. ред. чл.-кор. РАН В.Г. Пешехонова. Изд. 2-е, перераб. и испр. СПб.: АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 357 с.Aerospace sensors / ed. by A. Nebylov. New York : Momentumpress, LLC, 2013. 348 p.Aerospace sensors / ed. by A. Nebylov. New York : Momentumpress, LLC, 2013. 348 p.Волобуев С.А., Якушина Е.А., Драницина Е.В. Тунин И.С. Маятниковый компенсационный акселерометр: результаты разработки и испытаний // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2026. Т. 69. № 3. С. 242–252. DOI: 10.17586/0021-3454-2026-69-3-242-252.Волобуев С.А., Якушина Е.А., Драницина Е.В. Тунин И.С. Маятниковый компенсационный акселерометр: результаты разработки и испытаний // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2026. Т. 69. № 3. С. 242–252. DOI: 10.17586/0021-3454-2026-69-3-242-252.Синельников А.Е. Низкочастотные линейные акселерометры. Методы и средства проверки и градуировки. М. : Изд-во стандартов, 1979. 116 с.Синельников А.Е. Низкочастотные линейные акселерометры. Методы и средства проверки и градуировки. М. : Изд-во стандартов, 1979. 116 с.Мельников В.Е. Электромеханические преобразователи на базе кварцевого стекла. М.: Машиностроение, 1984. 160с.Мельников В.Е. Электромеханические преобразователи на базе кварцевого стекла. М.: Машиностроение, 1984. 160с.Патент RU 2859308 С1. Компенсационный маятниковый акселерометр / Волобуев С.А., Левин С.Л., Махаев Е.А., Святый В.В., Якушина Е.А.; заявитель и патентообладатель АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» (RU). № 2025133534; заявл. 01.12.2025; опубл. 31.03.2026. Бюл. №10.Патент RU 2859308 С1. Компенсационный маятниковый акселерометр / Волобуев С.А., Левин С.Л., Махаев Е.А., Святый В.В., Якушина Е.А.; заявитель и патентообладатель АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» (RU). № 2025133534; заявл. 01.12.2025; опубл. 31.03.2026. Бюл. №10.Якушина Е.А., Романенко С.Г. О влиянии конструктивных особенностей устройства автокомпенсации на погрешности прецизионного измерителя малых углов наклона // сб. материалов XXXI Санкт-Петербургской международной конференции по интегрированным навигационным системам. СПб. : АО «Концерн «ЦНИИ Электроприбор», 2025.Якушина Е.А., Романенко С.Г. О влиянии конструктивных особенностей устройства автокомпенсации на погрешности прецизионного измерителя малых углов наклона // сб. материалов XXXI Санкт-Петербургской международной конференции по интегрированным навигационным системам. СПб. : АО «Концерн «ЦНИИ Электроприбор», 2025.Матвеев В.В., Распопов В.Я. Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных систем. СПб.: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2009. 280 с.Матвеев В.В., Распопов В.Я. Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных систем. СПб.: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2009. 280 с.Технические характеристики акселерометров ПАО «МИЭА». URL: http://korpus64.ru/.Технические характеристики акселерометров ПАО «МИЭА». URL: http://korpus64.ru/.Технические характеристики акселерометров НПК «Электрооптика». URL: http://electrooptika.com/.Технические характеристики акселерометров НПК «Электрооптика». URL: http://electrooptika.com/.Технические характеристики акселерометров фирмы Honeywell. URL: http://Honeywell.com/.Технические характеристики акселерометров фирмы Honeywell. URL: http://Honeywell.com/.Технические характеристики акселерометров фирмы SENSSET. URL: http://sensset.ru/.Технические характеристики акселерометров фирмы SENSSET. URL: http://sensset.ru/.Технические характеристики акселерометров фирмы ERICCO. URL: http://ericcointernational.com/.Технические характеристики акселерометров фирмы ERICCO. URL: http://ericcointernational.com/.El-Sheimy, N., Youssef, A., Inertial sensors technologies for navigation applications: state of the art and future trends, Satell. Navig., 2020, vol. 1, no. 2, https://doi.org/10.1186/s43020-019-0001-5/.El-Sheimy, N., Youssef, A., Inertial sensors technologies for navigation applications: state of the art and future trends, Satell. Navig., 2020, vol. 1, no. 2, https://doi.org/10.1186/s43020-019-0001-5/.Titterton, D., Weston, J.L. Strapdown inertial navigation technology, 2nd ed. London: IET, 2011, vol. 17, 581 p.Titterton, D., Weston, J.L. Strapdown inertial navigation technology, 2nd ed. London: IET, 2011, vol. 17, 581 p.Патент RU 2082173 C1. Пространственный акселерометр с электромагнитным подвесом / Буравлев А.П., Дудницын Б.В., Левин Л.А., Мумин О.Л., Сумароков В. В.; заявитель и патентообладатель Мумин О. Л. № 9400796328; заявл. 02.03.1997; опубл. 20.06.1997. Бюл. №17.Патент RU 2082173 C1. Пространственный акселерометр с электромагнитным подвесом / Буравлев А.П., Дудницын Б.В., Левин Л.А., Мумин О.Л., Сумароков В. В.; заявитель и патентообладатель Мумин О. Л. № 9400796328; заявл. 02.03.1997; опубл. 20.06.1997. Бюл. №17.Дудницын Б.В., Мумин О.Л., Рябова Л.П., Сумароков В.В., Топчий А.И. Магнитный сферический трехкомпонентный акселерометр с цифровым выходом // Гироскопия и навигация. 2003. № 1 (40). С. 82–88.Дудницын Б.В., Мумин О.Л., Рябова Л.П., Сумароков В.В., Топчий А.И. Магнитный сферический трехкомпонентный акселерометр с цифровым выходом // Гироскопия и навигация. 2003. № 1 (40). С. 82–88.Boudon, Y. Barlier, F., Bernard, A., Juillerat, R., Mainguy, A.M., Walch, J.J., Synthesis of flight results of the Cactus accelerometer for accelerations below 10–9g, Acta Astronautica, 1979, vol. 6, no. 11, рр. 1387–1398.Boudon, Y. Barlier, F., Bernard, A., Juillerat, R., Mainguy, A.M., Walch, J.J., Synthesis of flight results of the Cactus accelerometer for accelerations below 10–9g, Acta Astronautica, 1979, vol. 6, no. 11, рр. 1387–1398.Toda, R. [et al.], Electrostatically levitated spherical 3-axis accelerometer, Proc. of 15th IEEE Int. Conf. on Micro Elktro Mechanical Systems (MEMS), рр. 710–713.Toda, R. [et al.], Electrostatically levitated spherical 3-axis accelerometer, Proc. of 15th IEEE Int. Conf. on Micro Elktro Mechanical Systems (MEMS), рр. 710–713.Peresty, R., Chvojka, M., Fedosov, V., Use of the highly sensitive electrostatic accelerometer for orbit perturbation effects investigation on board of LEO spacecraft, Proceedings of the 61st IAC, Prague, 2010, IAC-10.B1.3.2.Peresty, R., Chvojka, M., Fedosov, V., Use of the highly sensitive electrostatic accelerometer for orbit perturbation effects investigation on board of LEO spacecraft, Proceedings of the 61st IAC, Prague, 2010, IAC-10.B1.3.2.Zhu, Z. [et al.], Electrostatic gravity gradiometer design for the future mission, Advances in Space Research, 2013, vol. 51. рр. 2269–2276.Zhu, Z. [et al.], Electrostatic gravity gradiometer design for the future mission, Advances in Space Research, 2013, vol. 51. рр. 2269–2276.Краснов А.А., Розенцвейн В.Г. Современное состояние и перспективы развития электростатических акселерометров космического применения // Гироскопия и навигация. 2022. Т. 30. № 2 (117). С. 3–33. DOI: 10.17285/0869-7035.0088.Краснов А.А., Розенцвейн В.Г. Современное состояние и перспективы развития электростатических акселерометров космического применения // Гироскопия и навигация. 2022. Т. 30. № 2 (117). С. 3–33. DOI: 10.17285/0869-7035.0088.Сумароков В.В. Электростатический подвес инерциальных чувствительных элементов. СПб.: ГНЦ РФ АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2026. 54 с.Сумароков В.В. Электростатический подвес инерциальных чувствительных элементов. СПб.: ГНЦ РФ АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2026. 54 с.DiFrancesco, D., Advances and Challenges in the Development and Deployment of Gravity Gradiometer Systems, EGM 2007 International Workshop Innovation in EM, Grav and Mag Methods: a new Perspective for Exploration, Capri, Italy, 2007.DiFrancesco, D., Advances and Challenges in the Development and Deployment of Gravity Gradiometer Systems, EGM 2007 International Workshop Innovation in EM, Grav and Mag Methods: a new Perspective for Exploration, Capri, Italy, 2007.Кукушкин А.В., Левин С.Л., Святый В.В., Сумароков В.В. Высокоточный электростатический акселерометр // Сб. тр. XIV Всерос. совещания по проблемам управления. М.: Ин-т проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, 2024.Кукушкин А.В., Левин С.Л., Святый В.В., Сумароков В.В. Высокоточный электростатический акселерометр // Сб. тр. XIV Всерос. совещания по проблемам управления. М.: Ин-т проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, 2024.Albertella, A., Migkiaccio, F., Sanso, F., GOCE: the earth gravity field by space gradiometry, Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy, 2002, vol. 83, рр. 1–15, https://doi.org/10.1023/A:1020104624752/Albertella, A., Migkiaccio, F., Sanso, F., GOCE: the earth gravity field by space gradiometry, Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy, 2002, vol. 83, рр. 1–15, https://doi.org/10.1023/A:1020104624752/Жернаков О.А., Фрезинский В. С. Криогенные чувствительные элементы инерциальных навигационных систем: обзор. Л.: Румб, 1988.Жернаков О.А., Фрезинский В. С. Криогенные чувствительные элементы инерциальных навигационных систем: обзор. Л.: Румб, 1988.Oelfke, W.С, Hamilton, W.О, Superconducting accelerometer for study of gravitation and gravitational radiation, Acta Astronautika, 1978, vol. 5, is. 1–2, рр. 87–96, https://doi.org/10.1016/0094-5765(78)90037-1/.Oelfke, W.С, Hamilton, W.О, Superconducting accelerometer for study of gravitation and gravitational radiation, Acta Astronautika, 1978, vol. 5, is. 1–2, рр. 87–96, https://doi.org/10.1016/0094-5765(78)90037-1/.Евстифеев М.И. Методы проектирования конструкций микромеханических гироскопов. СПб.: Университет ИТМО, 2019.Евстифеев М.И. Методы проектирования конструкций микромеханических гироскопов. СПб.: Университет ИТМО, 2019.Лукьянов Д.П. Микромеханические акселерометры и микросенсоры на ПАВ. СПб.: СПбГЭТУ (ЛЭТИ), 2005.Лукьянов Д.П. Микромеханические акселерометры и микросенсоры на ПАВ. СПб.: СПбГЭТУ (ЛЭТИ), 2005.Mamleyev, E.R., Voigt, A., Moazenzadeh, A., Korvink, J.G., Kohl, M., Poletkin K., A Technological Approach for Miniaturization of Three-Dimensional Inductive Levitation Microsuspensions, IEEE Magnetics Letters, 2022, vol. 13, pp. 1–4, https://doi.org/10.1109/LMAG.2022.3174522/.Mamleyev, E.R., Voigt, A., Moazenzadeh, A., Korvink, J.G., Kohl, M., Poletkin K., A Technological Approach for Miniaturization of Three-Dimensional Inductive Levitation Microsuspensions, IEEE Magnetics Letters, 2022, vol. 13, pp. 1–4, https://doi.org/10.1109/LMAG.2022.3174522/.Voldman, J., Case Study: A Capacitive Accelerometer, MIT Course Materials, 2007.Voldman, J., Case Study: A Capacitive Accelerometer, MIT Course Materials, 2007.

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