Влияние геометрических дефектов на процессы диссипации энергии колебаний и характеристики резонатора твердотельного волнового гироскопа с высокой добротностью
Авторы: Н.Г. Шарма, Т. Сундарараджан, Г. С. Сингх
Важнейшим функциональным элементом твердотельного волнового гироскопа (ТВГ) является механический резонатор, для минимальной разрешающей способности которого требуется добротность в несколько миллионов единиц. В работе рассматривается проблема диссипации энергии колебаний в опорах ТВГ размером несколько миллиметров. Проведено подробное исследование дефектов размеров и геометрических параметров оболочки резонатора, связанных с нарушениями технологии изготовления. Выполнен анализ зависимости добротности от среднего радиуса и толщины оболочки, а также от радиуса и высоты ножки резонатора. Подробно изучено влияние геометрических дефектов оболочки – ее смещения, наклона, неоднородной толщины и дисбаланса. Согласно результатам исследования, диссипация энергии колебаний в опорах (конструкционное демпфирование) становится весьма значительной и сопоставимой с другими механизмами рассеяния даже при незначительных геометрических дефектах конструкции. По результатам анализа чувствительности получены допуски на размерно-геометрические параметры, обеспечивающие прецизионное изготовление резонатора, гарантирующее минимальное конструкционное демпфирование. Рассмотрена также роль других механизмов затухания колебаний: воздушное демпфирование, демпфирование возбуждения, термоупругое динамическое демпфирование и поверхностное рассеяние. Характеристики поверхности с точки зрения поверхностного рассеяния до и после обработки исследованы методом наноиндентирования. Выполнена оценка функциональных параметров рабочей частоты и добротности с использованием лазерной доплеровской виброметрии (ЛДВ).
Ключевые слова: твердотельный волновой гироскоп, добротность, диссипация энергии колебаний в опорах (конструкционное демпфирование), энергия упругой волны, наноиндентирование.
| ОБ АВТОРАХ |
Шарма Н. Гириш. Научный сотрудник, Индийская организации космических исследований, подразделение инерциальных систем (г. Тируванантапурам, Керала, Индия). Сундарараджан Т. Научный сотрудник, Космический центр им. Викрама Сарабхаи (г. Тируванантапурам, Керала, Индия). Сингх Гаутам Сачин. Старший преподаватель, Индийский технологический институт (г. Гувахати, Индия). |
Для цитирования:
Шарма Н. Гириш, Сундарараджан Т., Сингх Гаутам Сачин. Влияние геометрических дефектов на процессы диссипации энергии колебаний и характеристики резонатора твердотельного волнового гироскопа с высокой добротностью // Гироскопия и навигация. 2020. Том 28. №3 (110). С. 18-31. DOI 10.17285/0869-7035.0037
Английская версия статьи в журнале Gyroscopy and Navigation
Gireesh N. Sharma, Sundararajan, T. & Gautam, S.S. Effect of geometric imperfections on anchor loss and characterisation of a gyroscope resonator with high quality factor. Gyroscopy Navig. 11, 206–213 (2020). https://doi.org/10.1134/S2075108720030074
